据《日本经济新闻》15日消息，日本综合商社兼松计划最早于2027年，在全球率先实现球形齿轮的量产。目前，受托生产该齿轮的兄弟工业旗下企业已成功确立量产工艺，并着手开展具体设备零部件的研发工作。

球形齿轮优势显著，其可动范围大幅拓展，通过减少零部件数量，可达成设备轻量化和省力化的目标。这一特性有望加速人型机器人以及人造卫星太阳能电池板等领域的进化进程。

自2022年起，兼松便携手山形大学，共同开展金属材质球形齿轮的联合开发工作。对球形齿轮的材质从原先的树脂改进为金属的迭代，相应的其所带来的耐用性也得到了极大的提升，从而在工业的零部件应用也为其创造了广阔的可能。

球形齿轮的结构独具特色，它由带有齿状凸起的球形零部件，以及两个与之啮合驱动球体旋转的“鞍形齿轮”共同构成一套可转动的结构，共计3个零部件。与普通齿轮仅能朝单一方向旋转不同，球形齿轮可实现360度全方位无限制旋转，涵盖上下、左右、前后各个方向。

齿轮作为所有机械设备传动系统的核心部件，其重要性不言而喻。从巨轮般的工业浪潮中初步破浪起航,到钟表般的精准计时,再到工厂机器轰鸣的运转,直至现在的卫星翱翔太空,无处不在的齿轮,都为现代的工业体系的稳定有着举足轻重的作用。因此，创新性的球形齿轮若投入实用化，将带来颠覆性变革。以往需要组合多个传统齿轮才能完成的动作，如今一个球形齿轮即可替代，不仅能大幅减少设备零部件数量、提高设备可靠性，还能减轻驱动源负荷，对整个工业体系产生深远影响。

如以日常生活中常见的相机云台为例就需要为实现上下、左右、前后3轴的旋转就必须将3个方向的框架都组合在一起，才能实现相机360度的全方位拍摄。而通过对球形齿轮的采用，就可以将原有的两只齿轮都抹杀掉，仅仅用一只即可，甚至可将其原有的重量减轻约30%。在更为高端的应用领域，如太空环境中，由于维护条件受限，机械臂采用球形齿轮有助于提升能源效率、降低故障风险。

在人形机器人的不断发展背景下，代表未来最前沿的领域也将越来越广阔，尤以球形齿轮的前景更为可期。当前，机器人关节主要依赖谐波减速器和RV减速器，仅能实现一个自由度的可控输出。由于机器人关节一般都需要两个自由度同时动作，目前只能将两套谐波减速器和RV减速器组合安装，这就使得整机的体积大、重量增大、传出力矩的减小、发热严重等问题都十分突出尤其对当下备受关注的人形机器人而言都难以完全满足其对运动的需求。而球形齿轮能够直接完成双旋转自由度的同步输出，实现更接近人类的动作，在简化结构的同时提高效率。

可以说，球形齿轮将使人形机器人的动作更加逼真、可靠。目前，高性能人形机器人价格居高不下的原因之一，正是机器人关节自由度问题。尽管关节自由度直接决定了机器人的灵活性和拟人化程度——自由度越高，机器人动作越复杂精细，但这也意味着硬件数量成倍增加，每个活动关节都需要电机、编码器、齿轮组合系统等进行驱动和支持。而球形齿轮能够极大简化结构，有望在此方面发挥关键作用。

尽管当前日本可能率先推进球形齿轮的工业化量产，但中国近年来也在相关领域多有突破。据报道，华拓科技在球形齿轮机器人关节方向最近已经取得了重大进展，他们在全国范围内首次自主设计并加工制造出了双旋转自由度球型齿轮机器人关节核心部件——球形齿轮，这标志着拥有中国自主知识产权的、高度灵活的仿生学机器人关节将在西安落地。

该公司研制的球形齿轮采用仿生学原理，与人体骨骼关节高度相似，可以完成双旋转自由度的直接输出，具有双旋转自由度直接精密控制、输出力矩大、体积小、重量轻等绝对优势，非常适合在机器人关节上广泛应用，尤其对于人形机器人的四肢、颈部、胯部和腿部应用上更是具有颠覆性技术优势和应用优势。这项技术的推广应用，将会对中国智能机器人产业发展起到关键的推动作用。