精密減速器核心功能是減速增扭，是精密傳動(dòng)領(lǐng)域不可或缺的裝置。其中，回程間隙小、傳動(dòng)精度高的精密減速器技術(shù)壁壘較高、市場需求旺盛。精密減速器根據(jù)結(jié)構(gòu)一般可分為行星減速器、諧波減速器、RV減速器，常用于機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等高端領(lǐng)域。

人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展助力精密行星減速器和諧波減速器的市場快速擴(kuò)容。從當(dāng)前各家人形機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)上看，使用了較多行星和諧波減速器。

以特斯拉人形機(jī)器人Optimus Gen-2為例，其全身共使用了14個(gè)諧波減速器和12個(gè)行星減速器，14個(gè)諧波減速器分別用于肩部、肘部、腰部等部位的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中，12個(gè)行星減速器則用于靈巧手內(nèi)部傳動(dòng)裝置中（單手用6個(gè)）。另外，智元遠(yuǎn)征A1、宇樹G1、優(yōu)必選Walker X等國產(chǎn)人形機(jī)器人本體設(shè)計(jì)中也使用了精密行星或諧波減速器。

一、精密減速器核心功能是減速增扭，是精密傳動(dòng)領(lǐng)域不可或缺的裝置

減速器是一種動(dòng)力傳動(dòng)裝置，是連接動(dòng)力源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的中間機(jī)構(gòu)，可通過內(nèi)部的齒輪、蝸桿等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將高轉(zhuǎn)速、低轉(zhuǎn)矩的輸入轉(zhuǎn)換為低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩的輸出。

同時(shí)，還能起到增加傳動(dòng)精度和增加負(fù)載能力的作用。其中，回程間隙小、傳動(dòng)精度高的精密減速器技術(shù)壁壘較高、市場需求旺盛。精密減速器根據(jù)結(jié)構(gòu)一般可分為行星減速器、諧波減速器、RV減速器，常用于機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等高端領(lǐng)域。

人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展助力精密行星減速器和諧波減速器的市場快速擴(kuò)容。

從當(dāng)前各家人形機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)上看，使用了較多行星和諧波減速器。以特斯拉人形機(jī)器人Optimus Gen-2為例，其全身共使用了14個(gè)諧波減速器和12個(gè)行星減速器，14個(gè)諧波減速器分別用于肩部、肘部、腰部等部位的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中，12個(gè)行星減速器則用于靈巧手內(nèi)部傳動(dòng)裝置中（單手用6個(gè)）。另外，智元遠(yuǎn)征A1、宇樹G1、優(yōu)必選Walker X等國產(chǎn)人形機(jī)器人本體設(shè)計(jì)中也使用了精密行星或諧波減速器。

哈默納科在諧波減速器領(lǐng)域優(yōu)勢明顯，綠的諧波等國內(nèi)企業(yè)奮起直追。

根據(jù)GGII數(shù)據(jù)顯示，2021年，哈默納科在諧波減速器領(lǐng)域的市場份額超過80%，競爭優(yōu)勢明顯。我國在精密諧波減速器領(lǐng)域起步較晚，國內(nèi)諧波減速器企業(yè)市占率較低，但是以綠的諧波為代表的自主企業(yè)，經(jīng)過多年研發(fā)，在國內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了諧波減速器的工業(yè)化生產(chǎn)和規(guī)模化應(yīng)用，打破了國際品牌在國內(nèi)機(jī)器人諧波減速器領(lǐng)域的壟斷。

隨著國產(chǎn)自主品牌減速器廠商與國產(chǎn)機(jī)器人廠商通力合作，自主品牌市場份額正穩(wěn)步提升。另外，當(dāng)前國內(nèi)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)百花齊放，憑借快速響應(yīng)和成本優(yōu)勢，自主品牌精密減速器企業(yè)有望充分受益。

智能汽車與AI機(jī)器人技術(shù)同源，國內(nèi)汽車零部件企業(yè)爭先布局人形機(jī)器人，二者產(chǎn)業(yè)鏈或?qū)⒏叨戎睾稀?/strong>

特斯拉直接將FSD和Autopilot技術(shù)復(fù)用到Optimus人形機(jī)器人，顯示出智能汽車和機(jī)器人軟件算法上具有同源性。小鵬、小米、比亞迪、廣汽等汽車主機(jī)廠已經(jīng)開始投入人形機(jī)器人研發(fā)，而且汽車零部件里的典型企業(yè)（如拓普、三花、北特、貝斯特、豪能等）也紛紛拓展人形機(jī)器人相關(guān)零部件業(yè)務(wù)，我們認(rèn)為，未來汽車主機(jī)廠或?qū)⒊蔀槿诵螜C(jī)器人重要生產(chǎn)商和終端用戶（如生產(chǎn)制造場景），汽車產(chǎn)業(yè)鏈和人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈有望高度重合。

1、減速器：減速增扭的關(guān)鍵傳動(dòng)部件

1.1 定義：減速器是處于動(dòng)力源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)中間的裝置，是一種動(dòng)力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，其利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電機(jī)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的裝置。

作用：

a) 降低轉(zhuǎn)速：在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，電機(jī)可以提供較高的轉(zhuǎn)速，但不同的應(yīng)用場景和功能需求需要匹配不同的轉(zhuǎn)速，因此需要使用減速器對電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速進(jìn)行減速。

b) 增大扭矩：轉(zhuǎn)速的降低換來的是扭矩的提高，從而使得額定輸出功率不變的電機(jī)能夠應(yīng)對更大的負(fù)載、對抗更大的阻力。

c) 增加傳動(dòng)精度：減速器能夠提高電機(jī)的傳動(dòng)精度，減小了傳動(dòng)誤差和回程誤差，適用于對傳動(dòng)精度要求較高的場合。

d) 增加負(fù)載能力：減速電機(jī)通過減速器提高了輸出扭矩，增加了系統(tǒng)對負(fù)載的適應(yīng)能力，能夠承受更大的負(fù)載和沖擊負(fù)荷。

1.2 分類：減速器按用途和精度可分為三類：

1）通用減速器，廣泛應(yīng)用于多領(lǐng)域，滿足基礎(chǔ)動(dòng)力傳動(dòng)需求；

2）專用減速器，以大型、特大型為主，多為非標(biāo)、行業(yè)專用產(chǎn)品，包括船用齒輪箱、冶金齒輪箱、風(fēng)力發(fā)電齒輪箱、工程機(jī)械齒輪箱等；

3）精密減速器，回程間隙小、傳動(dòng)精度高，常用于機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等高端領(lǐng)域，包括精密行星減速器、RV減速器和諧波減速器等。

二、精密減速器主要包括行星、RV、諧波減速器

精密減速器根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為三類：

1）行星減速器，主要由行星輪、太陽輪和內(nèi)齒圈構(gòu)成，結(jié)構(gòu)緊湊且傳動(dòng)效率高，適用于機(jī)器人中對精度要求低的部分身體旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)；

2）RV減速器，減速比范圍大且承載能力強(qiáng)，剛性和耐過載沖擊性能好，廣泛應(yīng)用于機(jī)器人基座、大臂、肩部等重負(fù)載位置；

3）諧波減速器，基于柔輪的彈性變形原理，體積小、重量輕且傳動(dòng)精度高，但承載能力相對較弱，更適合應(yīng)用于3C、半導(dǎo)體、醫(yī)療器械等行業(yè)的工業(yè)機(jī)器人小臂、腕部、手部等部件。

三種精密減速器特點(diǎn)對比

精密減速器因結(jié)構(gòu)差異而各具優(yōu)劣：精密行星減速器以其高剛性、高傳動(dòng)效率、強(qiáng)抗沖擊能力、緊湊的體積、經(jīng)濟(jì)的價(jià)格及長壽命著稱，但傳動(dòng)比相對較低，多級結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致體積增大，輸出扭矩有限，且相對精度稍遜。RV減速器則以其高效的傳動(dòng)、高精度的輸出、大扭矩、高剛性、廣泛的傳動(dòng)比范圍及穩(wěn)定的精度表現(xiàn)突出，然而，其質(zhì)量與體積較大，壽命相對較短，加工工藝復(fù)雜，價(jià)格偏高。 

諧波減速器在精度、傳動(dòng)比方面表現(xiàn)優(yōu)異，傳動(dòng)慣量小，體積/重量可大幅減小至其他減速器的三分之一/二分之一，但柔輪每轉(zhuǎn)兩次橢圓變形易導(dǎo)致材料疲勞損壞，損耗功率大，且存在回程誤差，不具備自鎖功能，對散熱也有一定要求。

1、行星減速器的結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)與原理：行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由行星齒輪、行星架和太陽輪構(gòu)成。

精密行星減速器工作時(shí)，通常是伺服電機(jī)等原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)太陽輪旋轉(zhuǎn)，太陽輪與行星輪的嚙合驅(qū)動(dòng)行星輪產(chǎn)生自轉(zhuǎn)；同時(shí)，由于行星輪另外一側(cè)與減速器殼體內(nèi)壁上的環(huán)形內(nèi)齒圈嚙合，最終行星輪在自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)下將沿著與太陽輪旋轉(zhuǎn)相同方向在環(huán)形內(nèi)齒圈上滾動(dòng)，形成圍繞太陽輪旋轉(zhuǎn)的“公轉(zhuǎn)”運(yùn)動(dòng)。行星輪通過公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)行星架旋轉(zhuǎn)，行星架與輸出軸聯(lián)接，帶動(dòng)輸出軸輸出扭矩。

行星減速器的特點(diǎn) 

精密行星減速器優(yōu)點(diǎn)：高承載能力、高傳動(dòng)效率、低成本。 

較高承載能力：行星減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，行星輪均勻分布在中心輪周圍，共享負(fù)載，使得每個(gè)齒輪承受的負(fù)載減小，從而提高了整體承載能力。 

高傳動(dòng)效率：行星減速器的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)具有對比度和均勻分布的特點(diǎn)，行星輪作用于中心輪和臂軸承的反作用力可以相互平衡，減少了摩擦損失，提高了傳動(dòng)效率。 

成本較低：由于行星減速器本身的結(jié)構(gòu)簡單，相較于RV減速器、諧波減速器來說生產(chǎn)組裝過程中所需加工組裝的零件少，從而降低了生產(chǎn)成本。 

精密行星減速器缺點(diǎn)：較低的傳動(dòng)比、較低的傳動(dòng)精度。 

單級傳動(dòng)比較低：行星減速器單級傳動(dòng)比在3-10左右，不超過10。在單級行星減速器中，由于齒輪數(shù)量有限，齒數(shù)比例的選擇范圍也相對較小，從而限制了傳動(dòng)比的提高。若通過疊加級數(shù)提高傳動(dòng)比則會(huì)增大體積和質(zhì)量。 

傳動(dòng)精度較低：由于行星齒輪與太陽齒輪之間的嚙合間隙，以及行星齒輪之間的相對運(yùn)動(dòng)，可能導(dǎo)致一定的傳動(dòng)誤差積累，這在多級結(jié)構(gòu)中更為明顯。

行星減速器的核心競爭要素 

精密行星減速器的核心競爭力主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力、工藝技術(shù)能力以及資金儲(chǔ)備上。 

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力 

齒輪結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)：行星減速器由于單級減速比較低，往往需要采用多級結(jié)構(gòu)去提升其整體減速比，此時(shí)如何在有限的空間內(nèi)進(jìn)行齒輪間的排布以達(dá)到盡可能高的傳動(dòng)比便成為新的問題，目前存在多種排布方案，但各有利弊，需要根據(jù)需求進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇及修改。 

資金儲(chǔ)備 

研發(fā)投資：精密行星減速器的研發(fā)需要投入大量的資金，包括研發(fā)人員的薪酬、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的購置和維護(hù)、原材料的研發(fā)和采購等。這些投資需要企業(yè)具備較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和財(cái)務(wù)穩(wěn)健性。 

生產(chǎn)設(shè)備投資：為了生產(chǎn)高質(zhì)量的精密行星減速器，企業(yè)需要購置高精度的生產(chǎn)設(shè)備，如磨齒機(jī)、插齒機(jī)、滾齒機(jī)等。目前高端精密加工設(shè)備主要依賴進(jìn)口，單價(jià)高昂,同時(shí)進(jìn)口設(shè)備的采購交付周期普遍在10個(gè)月以上，最久的長達(dá)15個(gè)月，對企業(yè)的資金周轉(zhuǎn)能力提出了不小的要求。這些設(shè)備的購置和維護(hù)成本較高，增加了企業(yè)的資金壓力。

工藝技術(shù)能力：

加工精度：精密行星減速器的齒輪和軸等關(guān)鍵部件需要采用高精度加工技術(shù)，如磨齒、插齒、滾齒等，以確保產(chǎn)品的精度和性能。這些加工技術(shù)需要高精度的設(shè)備和專業(yè)的操作技能，增加了工藝技術(shù)的難度。行星減速器的高承載力通過行星齒輪組平分負(fù)載來實(shí)現(xiàn)，但當(dāng)存在制造誤差時(shí)，可能會(huì)影響到行星齒輪組的共享負(fù)載機(jī)制，從而導(dǎo)致減速器整體的負(fù)載能力下降。

檢測技術(shù)：為了確保精密行星減速器的質(zhì)量，需要采用先進(jìn)的檢測技術(shù)對產(chǎn)品的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行檢測。這些檢測技術(shù)需要高精度的測量設(shè)備和專業(yè)的操作技能，以確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

行星減速器的市場競爭格局 

精密行星減速器市場主要由日系、德系品牌主導(dǎo)，行業(yè)集中度相對分散： 全球市場方面，全球CR3約35%，頭部企業(yè)競爭格局較為均衡。其中，日本新寶的市場份額為13%，紐卡特和威騰斯坦緊隨其后，均有11%的市場份額。 

國內(nèi)市場方面，國內(nèi)CR3約41%，相比全球市場來說集中度更高。其中，日本新寶的市場份額為20%，占比最高，威騰斯坦占比約12%，紐卡特9%， CR3在國內(nèi)市場地位與全球市場的地位類似。我國從20世紀(jì)60年代起開始研制應(yīng)用行星減速器，在三大精密減速器中開發(fā)時(shí)間最早，并且相對來說行星減速器的結(jié)構(gòu)較為簡單，技術(shù)設(shè)計(jì)壁壘較低，國內(nèi)自主品牌的市占率正在穩(wěn)步提升。

2、RV減速器的結(jié)構(gòu) 

RV 減速器是由行星齒輪減速機(jī)一級+擺線針輪減速機(jī)后級組成的二級減速機(jī)： 

第一級減速：電機(jī)帶動(dòng)中心輪旋轉(zhuǎn)，中心輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)與其嚙合的行星輪轉(zhuǎn)動(dòng)。由于中心輪齒數(shù)小于行星輪齒數(shù)，從而形成第一級減速。 

第二級減速：每個(gè)行星輪與各自的曲柄軸相連，中心輪帶動(dòng)行星輪轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)曲柄軸以相同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。曲柄軸的偏心部通過滾針軸承安裝的2個(gè)擺線輪（RV 齒輪）在外殼內(nèi)側(cè)的針齒槽中的針齒數(shù)比 RV齒輪多 1 齒。曲柄軸旋轉(zhuǎn) 1 周時(shí)，2 個(gè)擺線輪也進(jìn)行 1 次偏心運(yùn)動(dòng)（曲軸運(yùn)動(dòng)）。擺線輪沿著與曲柄軸運(yùn)動(dòng)方向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng) 1 個(gè)齒，從而實(shí)現(xiàn)減速。

RV減速器的特點(diǎn) 

RV減速器具有高扭矩、高傳動(dòng)比、高承載能力的優(yōu)勢。 

高承載能力：RV減速器低速級擺線輪結(jié)構(gòu)為180°對稱分布，擺線輪與針輪的理論最大嚙合齒數(shù)可達(dá)總齒數(shù)1/2，載荷被均勻分配到多個(gè)接觸點(diǎn)，使得擺線輪的結(jié)構(gòu)受力均勻，提高了減速器傳動(dòng)的平穩(wěn)性和減速器的承載能力。 

高傳動(dòng)比：RV減速器由兩級減速構(gòu)成，整體的傳動(dòng)比是兩級傳動(dòng)比的乘積，故其具有較大的傳動(dòng)比范圍，能夠提供更高的傳動(dòng)比。 

高扭轉(zhuǎn)剛度：輸出機(jī)構(gòu)即為兩端支承的行星架，用行星架左端的剛性大圓盤輸出，大圓盤與工作機(jī)構(gòu)用螺栓聯(lián)結(jié)，其扭轉(zhuǎn)剛度遠(yuǎn)大于一般擺線針輪行星減速器的輸出機(jī)構(gòu)。 

劣勢在于其相對較大的體積質(zhì)量以及較高的價(jià)格。 

較大的體積質(zhì)量：RV減速器本質(zhì)上是一種二級減速器，同時(shí)擺線針輪本身體積質(zhì)量較高，因此導(dǎo)致RV減速器整體體積質(zhì)量較大。 

較高的價(jià)格：其復(fù)雜的行星+擺線針輪減速結(jié)構(gòu)使得在生產(chǎn)過程中需要生產(chǎn)組裝大量的高精度零部件比如針齒等，使得整體成本較高。

RV減速器的核心競爭要素 

設(shè)計(jì)能力 

修形設(shè)計(jì)：擺線齒輪的齒形較復(fù)雜,加工工藝要求嚴(yán)格,其修形質(zhì)量以及齒廓幾何精度直接決定著擺線針輪行星傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)精度和使用性能。通過擺線輪修形,可以產(chǎn)生擺線傳動(dòng)所需的嚙合間隙,補(bǔ)償制造和安裝側(cè)隙或誤差,保證合理的徑向側(cè)隙,以利于潤滑和保證裝拆方便。為了補(bǔ)償裝配誤差，保持合理的齒隙，便于潤滑和裝配，行星齒輪傳動(dòng)中的圓柱齒行星傳動(dòng)的理論齒廓一般通過修改設(shè)計(jì)加工而成，齒廓修改質(zhì)量是保證機(jī)器人精密減速器運(yùn)動(dòng)精度的關(guān)鍵。 

公差分配設(shè)計(jì)：RV減速器對回差有較高要求，一般要求不超過1 arcmin，以確保運(yùn)動(dòng)的精確性和穩(wěn)定性。因此在若干減速器部件中分配誤差需要在制造前提前考慮，不同部件對回差有不同程度的影響，設(shè)計(jì)者需要對每個(gè)部件的誤差進(jìn)行合理分配。

工藝技術(shù)能力 

高精度擺線輪的制造能力：RV減速器需要高精度擺線輪來確保傳動(dòng)的穩(wěn)定性和精度。擺線齒輪的修形精度以及制造誤差是影響擺線針輪傳動(dòng)精度的一個(gè)重要方面。過大的修形量將產(chǎn)生較大的嚙合間隙,會(huì)降低其傳動(dòng)精度; 而過小的修形量將產(chǎn)生不了足夠的嚙合間隙,會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)時(shí)發(fā)生干涉以至于卡死等現(xiàn)象。 

質(zhì)量管理體系：由于RV減速器的制造過程中涉及到大量精密部件的制造與組裝，例如滾針，擺線輪，曲柄軸等等。因此需要在每一個(gè)制造環(huán)節(jié)控制產(chǎn)物質(zhì)量。否則RV減速器獨(dú)特的兩級減速結(jié)構(gòu)會(huì)將每一級減速中的誤差成倍的放大，可能會(huì)對整體的傳動(dòng)精度與傳動(dòng)效率產(chǎn)生極大的影響。 

資金儲(chǔ)備 

設(shè)備方面投資較大，據(jù)智同科技介紹，針齒殼和擺線輪的加工設(shè)備從歐洲進(jìn)口，單臺(tái)均價(jià)超1500萬，國產(chǎn)機(jī)床在精度和工藝方面還無法滿足要求。前期設(shè)備投入至少1個(gè)億以上，而能做到批量生產(chǎn)需要3個(gè)億左右投入。設(shè)備采購周期在一年以上，對資金儲(chǔ)備有較高要求。

RV減速器的市場格局 

日系品牌納博特斯克占據(jù)RV減速器市場主導(dǎo)地位。1926年德國的Lorenz Blanc提出針擺行星傳動(dòng)，后經(jīng)住友引進(jìn)、擺線磨床的研制成功，1980年日本帝人精機(jī)提出RV傳動(dòng)理論，1986年RV減速器正式大規(guī)模生產(chǎn)。先發(fā)優(yōu)勢使得納博特斯克一直主導(dǎo)該領(lǐng)域。但隨著本土企業(yè)開始進(jìn)入RV減速器領(lǐng)域，在中低端和中低負(fù)載產(chǎn)品上正逐步替代納博特斯克。 

 國內(nèi)自主品牌RV減速器企業(yè)市占率快速提升。隨著本土廠商的技術(shù)不斷積累，與國內(nèi)機(jī)器人廠商合作持續(xù)加強(qiáng)，國內(nèi)自主RV減速器企業(yè)市占率近年來持續(xù)提升。其中，環(huán)動(dòng)科技（雙環(huán)傳動(dòng)的控股子公司）國內(nèi)市占率提升明顯，從2020年的5.25%上升到2023年的18.89%，已穩(wěn)居第二。納博特斯克市占率則持續(xù)降低，已從2020年54.8%下降到2023年的40.17%。

3、諧波減速器的結(jié)構(gòu) 

結(jié)構(gòu)：諧波齒輪減速器是一種靠波發(fā)生器使柔輪產(chǎn)生可控的彈性變形波，通過其與剛輪的相互作用，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞的傳動(dòng)裝置，其構(gòu)造主要由帶有內(nèi)齒圈的剛性齒輪（剛輪）、帶有外齒圈的柔性齒輪（柔輪）、波發(fā)生器三個(gè)基本構(gòu)件組成。 

原理：諧波減速器工作時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)，剛輪固定，柔輪作為輸出端。波發(fā)生器迫使柔輪由圓形變?yōu)闄E圓形，長軸端齒與剛輪完全嚙合，短軸端則脫開，其余齒處于過渡狀態(tài)。隨著波發(fā)生器連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，柔輪變形不斷變化，嚙合狀態(tài)也隨之改變，經(jīng)歷嚙入、嚙合、嚙出、脫開再嚙入的循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)柔輪相對剛輪沿波發(fā)生器相反方向的平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)。

諧波減速器的特點(diǎn) 

諧波減速器具有高傳動(dòng)精度、較高傳動(dòng)比、小體積質(zhì)量的優(yōu)勢。 

高傳動(dòng)精度：因?yàn)橹C波傳動(dòng)中同時(shí)嚙合的齒數(shù)多，誤差平均化，即多齒嚙合對誤差有相互補(bǔ)償作用，故傳動(dòng)精度高。在齒輪精度等級相同的情況下，傳動(dòng)誤差只有普通圓柱齒輪傳動(dòng)的1/4左右。同時(shí)可采用微量改變波發(fā)生器的半徑來增加柔輪的變形使齒隙很小，甚至能做到無側(cè)隙嚙合，因此傳動(dòng)空程小，適用于反向轉(zhuǎn)動(dòng)。 

較高傳動(dòng)比：波發(fā)生器每旋轉(zhuǎn)180度，由于柔輪和剛輪只存在部分接觸，從而只會(huì)使得剛輪改變一個(gè)齒的位置，從而形成減速效果，因此也具有了較高的傳動(dòng)比。 

小體積質(zhì)量：諧波減速器由于其特殊的柔輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，使得其核心部件較少，在輸出力矩相同的情況下，體積可減少2/3，重量可減輕1/2。 

劣勢在于其相對較低的傳動(dòng)效率、低扭矩以及較短的壽命。 

較低的傳動(dòng)效率：諧波減速器在傳動(dòng)過程中由于柔輪的彈性變形和嚙合摩擦等因素，會(huì)產(chǎn)生一定的能量損失，導(dǎo)致傳動(dòng)效率相對較低。 

低扭矩：諧波減速器在承受大扭矩時(shí)可能會(huì)面臨柔輪變形過大或嚙合不良等問題，因此一般情況下輸出扭矩較低。 

壽命較短：諧波減速器的工作原理依賴于柔輪的彈性變形，這種變形在長期的使用過程中會(huì)導(dǎo)致材料的疲勞和磨損。柔輪需要反復(fù)高速變形，因而較為脆弱，容易在應(yīng)力集中區(qū)域出現(xiàn)裂紋或斷裂。

諧波減速器的技術(shù)壁壘

諧波減速器技術(shù)壁壘主要體現(xiàn)在柔輪技術(shù)、剛輪材料選擇上。

柔輪技術(shù)

材料選擇：例如，國內(nèi)外柔輪材料較多使用40Cr材料，但晶粒和鐵氧體相的不合理會(huì)導(dǎo)致局部微裂紋和尺寸精度的變化，因此，需要選擇原始坯料純度高、包含的雜質(zhì)和非金屬夾雜物水平低的材料。

齒形設(shè)計(jì)與加工：不同的齒形設(shè)計(jì)會(huì)對傳動(dòng)性能產(chǎn)生影響，例如漸開線齒形的傳動(dòng)誤差較大；圓弧齒形工作性能良好、摩擦小；擺線齒形繼承了圓弧齒廓所具有的優(yōu)點(diǎn)，但擺線齒輪齒的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜困難，制造誤差和裝配誤差會(huì)嚴(yán)重影響諧波傳動(dòng)的精度。目前國內(nèi)大部分廠商采用傳統(tǒng)的慢走絲或滾齒、插齒工藝，在生產(chǎn)效率及產(chǎn)量上與國際龍頭企業(yè)存在一定的差距。

剛輪材料選擇

剛輪在傳動(dòng)過程中需要不斷地和柔輪相接觸，通過摩擦來傳動(dòng)。因此剛輪的抗磨擦程度直接關(guān)系到減速器的壽命。例如2Cr13不銹鋼、 40Cr中碳合金鋼、45鋼中硬度相近條件下，40Cr表現(xiàn)出比2Cr13更優(yōu)異的耐磨性能。45鋼與摩擦副材料的硬度值相差最大，耐磨性能最差。這些都需要通過經(jīng)驗(yàn)積累進(jìn)行優(yōu)化選擇。

諧波減速器的市場競爭格局

諧波減速器市場競爭格局較為集中，分市場來看：

全球市場方面：Top1哈默納科占據(jù)82%的市場份額，領(lǐng)先優(yōu)勢顯著；綠的諧波的市場份額為7%，排名第二，具備一定競爭力。

國內(nèi)市場方面：CR3占比約72%，市場集中度較高。其中，CR3 哈默納科/綠的諧波/來福諧波的市場占比分別為38%/26%/8%。隨后是日本新寶、同川科技分別占比7%/6%。在國內(nèi)市場中，綠的諧波與哈默納科的市場份額差距不明顯。

三、精密減速器在人形機(jī)器人中的應(yīng)用

特斯拉人形機(jī)器人Optimus Gen-2全身共使用了14個(gè)諧波減速器和12個(gè)行星減速器。

根據(jù)在特斯拉AI DAY中所披露的信息，特斯拉Optimus機(jī)器人全身共有40個(gè)關(guān)節(jié)，其中，28個(gè)關(guān)節(jié)分布在肩部、肘部、腰部等部位，全身28處關(guān)節(jié)采用了3種旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器， 3種線性執(zhí)行器。另外12個(gè)關(guān)節(jié)則集中分布在靈巧手上，單只手6個(gè)關(guān)節(jié)。

旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器：三種型號(hào)分別為：

1）扭矩20Nm，重量0.55kg；

2）扭矩11Nm，重量1.62kg；

3）扭矩180Nm，重量2.26kg。

旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器采用無框電機(jī)+諧波減速器+位置傳感器+離合器+力矩傳感器的結(jié)構(gòu)。

靈巧手關(guān)節(jié)：多級行星減速器連接電機(jī)和手指關(guān)節(jié)，安裝在靈巧手的內(nèi)部。

精密減速器在人形機(jī)器人中的應(yīng)用

國內(nèi)人形機(jī)器人廠商減速器方案較為多樣化，諧波和行星減速器等均有應(yīng)用：

智元遠(yuǎn)征A1：全身共有49個(gè)自由度，手部具有17個(gè)自由度，其關(guān)節(jié)采用自研的PowerFlow關(guān)節(jié)，采用行星減速器。

宇樹G1：全身擁有至多43個(gè)關(guān)節(jié)電機(jī)，最高支持43個(gè)自由度，采用三指力控靈巧手，關(guān)節(jié)處主要采用行星減速器方案。

優(yōu)必選WalkerX：全身共41個(gè)自由度，關(guān)鍵關(guān)節(jié)采用諧波減速器。同時(shí)申請多個(gè)關(guān)于諧波、行星減速器的專利。

傅利葉GR-1：采用高度一體化設(shè)計(jì)的FSA執(zhí)行器作為關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)，擁有諧波、行星減速器關(guān)節(jié)專利。

國內(nèi)頭部機(jī)器人廠商的減速器專利主要集中在行星和諧波減速器。優(yōu)必選自2017年來申請21個(gè)有關(guān)行星減速器專利，15個(gè)諧波減速器專利，其中4個(gè)為行星諧波組合專利；傅利葉申請與機(jī)器人關(guān)節(jié)有關(guān)的行星減速器專利6項(xiàng)，諧波減速器2項(xiàng)；宇樹申請機(jī)器人關(guān)節(jié)相關(guān)行星減速器專利9項(xiàng)，諧波2項(xiàng)；智元申請行星減速器4項(xiàng)，諧波減速器1項(xiàng)。

精密減速器傳統(tǒng)領(lǐng)先企業(yè)

四、多家汽零企業(yè)入局機(jī)器人精密減速器賽道

智能汽車與AI機(jī)器人技術(shù)同源，國內(nèi)汽車零部件企業(yè)爭先布局人形機(jī)器人，二者產(chǎn)業(yè)鏈或?qū)⒏叨戎睾稀?/strong>

特斯拉直接將FSD和Autopilot技術(shù)復(fù)用到Optimus人形機(jī)器人，顯示出智能汽車和機(jī)器人軟件算法上具有同源性。小鵬、小米、比亞迪、廣汽等汽車主機(jī)廠已經(jīng)開始投入人形機(jī)器人研發(fā)，而且汽車零部件企業(yè)（如拓普、三花、北特、貝斯特、豪能等）也紛紛拓展人形機(jī)器人相關(guān)零部件業(yè)務(wù)。我們認(rèn)為，未來汽車主機(jī)廠或?qū)⒊蔀槿诵螜C(jī)器人重要生產(chǎn)商和終端用戶（如生產(chǎn)制造場景），汽車產(chǎn)業(yè)鏈和人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈有望高度重合。

汽零企業(yè)紛紛布局機(jī)器人精密減速器賽道，制造能力和商務(wù)資源優(yōu)勢明顯。

據(jù)公開信息，已正式宣布入局機(jī)器人減速器的汽零企業(yè)包括豪能股份、福達(dá)股份、中鼎股份、富臨精工、斯菱股份等。我們認(rèn)為，汽零企業(yè)具有優(yōu)秀的大批量生產(chǎn)制造、質(zhì)量管控及成本管控能力，從汽車零部件業(yè)務(wù)拓展到人形機(jī)器人零部件業(yè)務(wù)邏輯較順。而且，汽零企業(yè)與汽車主機(jī)廠有著較強(qiáng)合作綁定關(guān)系，隨著各大汽車主機(jī)廠入局人形機(jī)器人賽道，布局機(jī)器人精密減速器領(lǐng)域的汽零企業(yè)有望脫穎而出。

哈默納科：全球諧波減速器龍頭企業(yè)

哈默納科是世界上最早成功商業(yè)化諧波減速器的公司之一，專注于諧波減速器技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新。自20世紀(jì)50年代初，哈默納科（Harmonic Drive）以其HD產(chǎn)品首次亮相日本市場為起點(diǎn)，踏上了穩(wěn)步成長與全球拓展的征程。歷經(jīng)HDG在日本市場的成功進(jìn)軍、HD在美國的上市等重要里程碑，公司不僅穩(wěn)固了本土市場，更開啟了國際化的大門。在此過程中，哈默納科推出了包括AccuDrive、Mecantronics及Harmonic Drive Planetary在內(nèi)的多項(xiàng)革新性產(chǎn)品，展現(xiàn)了強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力與市場洞察力。同時(shí)，通過與SAMICK ADM、Ome lron Casting Co. Ltd.等企業(yè)的深度合作，以及HDL、HIP、HDSys等多個(gè)分支機(jī)構(gòu)的建立，公司進(jìn)一步拓寬了業(yè)務(wù)領(lǐng)域與市場份額。

哈默納科下游主要應(yīng)用場景和客戶：哈默納科的產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、半導(dǎo)體設(shè)備、面板制造設(shè)備、機(jī)床、光學(xué)儀器、檢測設(shè)備、車載等領(lǐng)域。其中，工業(yè)機(jī)器人是最大的下游應(yīng)用領(lǐng)域，占比超過50%。其諧波減速器在全球諧波減速器市場中占據(jù)了超過70%的市場份額。

諧波減速器產(chǎn)能方面：基于公司公開信息，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，公司現(xiàn)有工業(yè)諧波減速器產(chǎn)能約17萬/月；車載諧波減速器產(chǎn)能約9萬/月，其中一條線預(yù)計(jì)將被改造用于人形機(jī)器人相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)制造。

納博特斯克：世界領(lǐng)先RV減速器制造商 

納博特斯克是一家在傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域具有深厚底蘊(yùn)與創(chuàng)新能力的全球領(lǐng)先企業(yè)。

其核心優(yōu)勢聚焦于精密減速器，特別是RV減速器的研發(fā)、制造、銷售與服務(wù)。成立于2003年,總部位于日本,主營業(yè)務(wù)為精密減速器制造,產(chǎn)品在RV減速器領(lǐng)域全球市場占有率超過80%,公司的精密納博特斯克減速器客戶主要包括工業(yè)機(jī)器人和機(jī)床,其中工業(yè)機(jī)器人客戶覆蓋全球四大家族機(jī)器人企業(yè)以及各知名機(jī)器人廠商。

納博特斯克高度重視技術(shù)研發(fā)，申請了大量減速器專利。

公司起源于合并之前的納博克與特斯克，自合并以來，納博特斯克順應(yīng)日本制造業(yè)產(chǎn)品出海的趨勢，戰(zhàn)略側(cè)重海外擴(kuò)張與產(chǎn)能建設(shè)，不斷鞏固行業(yè)優(yōu)勢地位。公司強(qiáng)調(diào)研發(fā)投入，近五年累計(jì)投入研發(fā)費(fèi)用近500億日元，在新一代精密減速器、自動(dòng)門、飛行控制系統(tǒng)等核心產(chǎn)品上積累了豐厚的技術(shù)與專利。

綠的諧波：國產(chǎn)諧波減速器破局者，布局精密旋轉(zhuǎn)和直線運(yùn)動(dòng)核心產(chǎn)品 

公司簡介：綠的諧波創(chuàng)立于2011年，公司是一家專業(yè)從事精密傳動(dòng)裝置研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和銷售的高新技術(shù)企業(yè)，產(chǎn)品包括諧波減速器及精密零部件、機(jī)電一體化產(chǎn)品、智能自動(dòng)化裝備等。公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于智能機(jī)器人、 數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療器械、半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備、新能源裝備等高端制造領(lǐng)域。公司在國內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了諧波減速器的工業(yè)化生產(chǎn)和規(guī)模化應(yīng)用，打破了國際品牌在國內(nèi)機(jī)器人諧波減速器領(lǐng)域的壟斷。 

把握機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)遇，布局旋轉(zhuǎn)和直線運(yùn)動(dòng)相關(guān)部件。公司在精密旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)中重點(diǎn)布局了諧波減速器相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品；在精密直線傳動(dòng)領(lǐng)域公司正在積極布局了電靜液伺服閥和反向行星滾柱絲杠等產(chǎn)品，適用于大負(fù)載、高抗沖擊性、高頻響的應(yīng)用場景。 

產(chǎn)能方面：公司2023年完成了年產(chǎn)50萬臺(tái)精密減速器的擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目的房屋土建及相關(guān)設(shè)備采購工作，并計(jì)劃2024年內(nèi)完成相關(guān)智能化產(chǎn)線的建設(shè)調(diào)試工作和達(dá)產(chǎn)工作。

中大力德：精密減速器國產(chǎn)替代先鋒，拓展機(jī)電一體化集成產(chǎn)品 

公司簡介：中大力德始創(chuàng)于1998年，是一家集電機(jī)驅(qū)動(dòng)、微特電機(jī)、精密減速器、機(jī)器人結(jié)構(gòu)本體及一體化智能執(zhí)行單元的研發(fā)、制造、銷售、服務(wù)于一體的國家高新技術(shù)企業(yè)。其核心產(chǎn)品線涵蓋了精密減速器系列、傳動(dòng)行星減速器以及多元化的小型與微型減速電機(jī)等。公司深耕于國家產(chǎn)業(yè)政策大力扶持的先進(jìn)制造業(yè)，其出品廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人、智能物流系統(tǒng)、新能源產(chǎn)業(yè)、高端機(jī)床等多個(gè)領(lǐng)域，并在食品加工、包裝機(jī)械、紡織設(shè)備、電子設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等專用機(jī)械設(shè)備市場中占據(jù)一席之地。 

布局機(jī)電一體化集成產(chǎn)品，有望受益機(jī)器人增量需求。

公司順應(yīng)行業(yè)一體化、集成創(chuàng)新的發(fā)展趨勢，圍繞工業(yè)自動(dòng)化和工業(yè)機(jī)器人，形成了減速器+電機(jī)+驅(qū)動(dòng)一體化的產(chǎn)品架構(gòu)，推出“精密行星減速器+伺服電機(jī)+驅(qū)動(dòng)”一體機(jī)、“RV 減速器+伺服電機(jī)+驅(qū)動(dòng)”一體機(jī)、“諧波減速器+伺服電機(jī)+驅(qū)動(dòng)”一體機(jī)等模組化產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)升級。

雙環(huán)傳動(dòng)：全球齒輪領(lǐng)先企業(yè)，機(jī)器人減速器業(yè)務(wù)助力公司成長加速

公司簡介：浙江雙環(huán)傳動(dòng)機(jī)械股份有限公司（股票代碼：002472.SZ）是全球?qū)I(yè)齒輪制造領(lǐng)軍企業(yè)、中國機(jī)器人減速器制造領(lǐng)軍企業(yè)和中國新能源汽車齒輪制造領(lǐng)軍企業(yè)，以“改變齒輪行業(yè)自給自足的格局”為己任，致力于為全球機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)提供高速低噪、安全低碳的產(chǎn)品。

主營產(chǎn)品：包括乘用車齒輪、商用車齒輪、工程機(jī)械齒輪、摩托車齒輪和電動(dòng)工具齒輪、減速器及其他產(chǎn)品，主要面向車輛的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、變速箱、車橋、電動(dòng)工具、軌道交通、風(fēng)電以及工業(yè)機(jī)器人等應(yīng)用領(lǐng)域。公司在聚焦齒輪主業(yè)的同時(shí)，也拓展了智能執(zhí)行機(jī)構(gòu)、工業(yè)增/減速機(jī)（子公司環(huán)歐為主體）、機(jī)器人高精密減速器（子公司環(huán)動(dòng)科技為主要實(shí)施主體）等新領(lǐng)域的產(chǎn)品。

環(huán)動(dòng)科技：環(huán)動(dòng)科技專注于高精密減速器的研發(fā)、設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，能夠提供涵蓋3~1000Kg負(fù)載范圍的機(jī)器人解決方案，包括 RV減速器、諧波減速器及機(jī)電控一體化關(guān)節(jié)模組、驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器等，全方位滿足客戶需求。2023年9月，公司發(fā)布了籌劃子公司環(huán)動(dòng)科技分拆上市的提示性公告，當(dāng)前分拆計(jì)劃仍在推進(jìn)中，即使分拆后雙環(huán)傳動(dòng)仍會(huì)掌握對環(huán)動(dòng)科技的控股權(quán)。