諧波減速器

諧波減速器是一種巧妙又緊湊的齒輪箱，能在一個薄薄的圓環裡實現極大的減速——而且幾乎沒有任何曠量或晃動。它不靠堆疊許多剛性齒輪，而是用一隻可以變形的鋼杯，叫作柔輪，它帶齒的邊緣被裡面一個橢圓形的輪轂輕輕壓成橢圓。這個橢圓把柔輪的齒在相對的兩側、恰好兩個位置上壓進一個略大一圈的固定外環裡。輪轂一轉，那個被壓扁的形狀就像一道漣漪在柔軟的杯子裡繞圈傳播——這道行進的波，正是這種齒輪得名「應變波（諧波）」的由來。

訣竅在這裡：柔輪的齒數比剛性外環只少那麼一兩個。所以當橢圓形輪轂轉滿一整圈後，柔輪才相對外環倒退了那少掉的幾個齒——也就是說，輸入轉一圈，輸出幾乎不動，於是一個小小的部件就能給出 100:1 甚至 300:1 這樣的減速比。又因為同時有許多齒嚙合在一起、並且彼此預壓著，它幾乎沒有齒隙（那種讓普通齒輪能來回咯噔晃動的微小空隙）。這種「大減速比、重量輕、幾乎零曠量」的組合，正是機器人手臂關節夢寐以求的，所以諧波減速器就裝在大多數精密工業機器人和人形機器人的肘部與肩部裡。