谐波减速器

谐波减速器是一种巧妙又紧凑的齿轮箱，能在一个薄薄的圆环里实现极大的减速——而且几乎没有任何旷量或晃动。它不靠堆叠许多刚性齿轮，而是用一只可以变形的钢杯，叫作柔轮，它带齿的边缘被里面一个椭圆形的轮毂轻轻压成椭圆。这个椭圆把柔轮的齿在相对的两侧、恰好两个位置上压进一个略大一圈的固定外环里。轮毂一转，那个被压扁的形状就像一道涟漪在柔软的杯子里绕圈传播——这道行进的波，正是这种齿轮得名「应变波（谐波）」的由来。

诀窍在这里：柔轮的齿数比刚性外环只少那么一两个。所以当椭圆形轮毂转满一整圈后，柔轮才相对外环倒退了那少掉的几个齿——也就是说，输入转一圈，输出几乎不动，于是一个小小的部件就能给出 100:1 甚至 300:1 这样的减速比。又因为同时有许多齿啮合在一起、并且彼此预压着，它几乎没有齿隙（那种让普通齿轮能来回咯噔晃动的微小空隙）。这种「大减速比、重量轻、几乎零旷量」的组合，正是机器人手臂关节梦寐以求的，所以谐波减速器就装在大多数精密工业机器人和人形机器人的肘部与肩部里。