国产替代系列二：人形机器人孕育市场蓝海，减速器行业迎发展良机

今天分享的是人形机器人专题系列深度研究报告：《国产替代系列二：人形机器人孕育市场蓝海，减速器行业迎发展良机》

（报告出品方：慧博智能投研）

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近年来，随着工业自动化程度的提高，减速器市场需求持续增长，行业规模不断扩大。根据相关数据，全球减速器市场规模预计在未来几年内将以年复合增长率的形式维续扩大。特别是机器人、智能制造等领域的快速发展，更将为减速器行业发展注入新的活力，减速器行业将迎来发展良机。

然面就现阶段行业市场格局面言，海外品牌断特征显著，我国厂商距离全球龙头尚有差距，国产替代进程亟需提速。所以我们今天就继续以国产替代的视角，对减速器行业的国产替代做具体分析。我们将主要以市场讨论最为激烈的精密减速器为焦点，来对减速器行业相关问题进行梳理。当前减速器行业具体市场格局怎样?有哪些竞争壁垒制约着我国减速器行业发展?精密减速器的国产替代进程怎样?国内企业有哪些突破?相关布局公司产业发展情况如何?以及国产替代视角下，减速器行业市场空间有多大?行业未来或存在哪些变局?以下我们将以此线条进行详细梳理，以尽可能全面地展现减速器行业国产替代面貌，了解行业及企业后续市场破局思路及其未来发展。

1、减速器:机器人转动关节的核心零部件

(1)减速器的核心功能:降低转速、提高扭矩减速器是连接电机和负载的中间装置，用于降低电机的输出转速。通常一个电机的转速可达数千转每分钟，而输出扭矩较小，无法满足大部分负载端低转速大负载的工作需求，因此无法直接与输出端相连。根据公式 P=T*c1，在电机输出功率恒定的情况下，降低电机的输出转速可以提高电机的输出扭矩。因此通常需要减速器作为中间机构，来降低输出转速、提高输出扭矩。

(2)减速器种类多样，机器人领域主要使用精密减速器减速器分为一般传动减速器和精密减速器。减速器是连接动力源和执行机构的中间机构，起到匹配转速和传递转矩的作用。根据控制精度的要求，减速器分为一般传动减速器和精密减速器。

工业机器人用的精密减速器主要有三种类型。一般传动减速器通常用于满足基本的动力传输需求，其控制精度较低。工业机器人用的精密减速器主要有三种类型分别为谐波减速器、RV 减速器、行星减速器

精密减速器的性能直接决定机器人的整体性能水平。精密减速器是工业机器人最重要的基础部件，直接关系到机器人的反应速度和功能实现精度。工业机器人主要使用的精密减速器有诺波和RV两种，由于体积小巧，承载能力相对较低，谐波减速器主要用于腕部、手部和小臂等执行机构的末端位置。相比之下，由于RV减速器的体积、质量较大但稳定性强，并拥有更大的承载能力，它通常应用于基座、肩膀大臂等部位。对于一个拥有六个关节的机器人来说，关节A1-A3通常采用RV减速器，而末执行关节A4-A6则主要选用谐波减速器。移动机器人的轮部可使用精密行星减速器。

谐波减速器是一种基于圆柱弹性壳体理论的新型齿轮传动。它通常由柔轮(Flexspline)、刚轮(Circular Spline)和波发生器(Wave Generator)三个主要构件组成。谐波减速器的工作原理是通过柔轮的周期性波动变形，迫使柔轮与刚轮之间的少齿差内合，从而实现动力和运动的传递。由于柔轮和刚轮的齿数之间的差距很小，因此可以获得大的传动比。谐波减速器相对于传统减速器具有多个优点。它已从最初的航天航空装备领域迅速扩展到其他领域，包括仪器仪表、机床、仿生学(机械手、机器人、假肢)、医疗器械、能源、光学系统和原子反应堆等。这种广泛的应用领域使得谐波减速器成为一种非常有价值的传动装置。

RV(rotate vector)减速器足由摆线针轮行星减速器发展而来，主要由第一级渐开线圆柱齿轮行星减速机构和第二级摆线针轮行星减速机构两个部分构成。比摆线行星减速器具有更紧凑的结构设计和更优越的使用性能以及更高的传动精度，被广泛用于机器人、医疗和军事等工程领域，尤其在机器人领域RV减速器占有越来越大的比重。与机器人关节常用的谐波减速器相比，RV精密减速器具有很高的疲劳强度、刚度和寿命，最大的特点是回差精度稳定，不会像谐波减速器那样随着使用时间的增加运动精度会显著降低，因此满足类似机器人关节等对运动精度要求长期稳定的传动场合。现今世界上大部分国家高精度的机器人传动多采用RV减速器作为关键零部件。随着机器人技术的发展，RV精密减速器已成为现代机器人关键技术之一，对于机器人的性能具有重要影响。

精密行星减速器是一种紧凑的减速装置，由行星轮、太阳轮和内齿圈组成。其结构相对简单，传动比通常在10以内，减速级数一般不超过3级。在精密行星减速器的运行过程中，一个太阳轮通常会驱动3个行星轮绕行星轴旋转，这使得它的体积小、质量轻，启动更加平稳。此外，密行星减速器具有卓越的刚性、高精度和高扭矩传递能力。精密行星减速器主要应用于步进电机和伺服电机，用于减小转速并提高扭矩输出。这种减速器广泛应用于工业机器人、精密机床、医疗设备等领域。

2、谐波减速器与RV减速器各有优劣，国产技术稳步突破

(1)谐波减速器国产厂商技术自主化能力逐步增爱谐波减速器由波发生器、柔轮和刚轮三大基本零件组成。谐波减速器是一种靠波发生器使柔轮产生可控的弹性变形波，通过柔轮与刚轮的相互作用实现运动和动力传递的传动装置。谐波减速器在机器人应用中常用于小臂、腕部和手部等小关节部位。

波发生器:由一个组装在椭圆状凸轮的外周的薄壁滚珠轴承组成:轴承的内周固定在凸轮上，外圈通过滚珠弹性变形:通常安装在输入轴。

柔轮:薄壁杯状金属弹性体，开口部外周刻有齿;柔轮杯状底部称为膜片:通常安装在输出轴。

刚轮:环状刚体，内周可有齿:齿数比柔轮多2片:通常固定在外壳。

谐波减速器使用柔性构件，利用少齿差原理实现机械传动。诺波减速器采用的是波发生器主动、刚轮固定、柔轮输出的形式，当波发生器连续转动时，柔轮不断产生弹性形变，与刚轮产生了错齿运动，实现了波发生器与柔轮的运动传递。当波发生器装入柔轮内圈时，柔轮被波发生器弯曲成椭圆状，柔轮齿轮插入刚轮的轮齿槽内，在波发生器长轴处处于完全啥合状态:而波发生器短轴处两轮轮齿完全不接触，处于脱离状态。固定刚轮，使波发生器按顺时针方向旋转后，柔轮发生弹性形变，且与刚轮合的齿轮位置顺次移动。当波发生器向顺时针方向旋转180度后，柔轮仅向逆时针方向移动1齿。当波发生器旋转360度后，由于柔轮比刚轮减少2齿，柔轮向逆时针方向移动2齿;该动作一般被视为输出执行。该方式突破了机械传动采用刚性构件的模式。

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