前言
随着科技的飞速发展，人形机器人作为未来智能制造和人工智能领域的重要载体，正逐步从科幻电影走进现实生活。人形机器人不仅在工业制造、服务业、医疗等领域展现出巨大的应用潜力，还在科研探索、娱乐互动等方面展现出无限可能。然而，要实现人形机器人的高精度、高稳定性及高负载能力，其核心零部件的研发与制造至关重要。其中，精密减速器作为工业机器人三大核心零部件之一，其技术水平和市场应用直接关系到人形机器人的整体性能与成本竞争力。
一、精密减速器的定义与分类
（一）定义
减速器是一种在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩作用的传动装置。它能够将原动机的高速低扭矩输出转换为工作机所需的低速高扭矩输出，从而实现机械传动的精确控制。在工业机器人领域，精密减速器因其体积小、重量轻、精度高、稳定性强等特点，被广泛应用于高端制造领域。
（二）分类
根据使用场景和原理的不同，精密减速器主要分为以下几类：
1、精密行星减速器
核心传动部件是行星齿轮组，依托纯齿轮机构运行，通过齿轮间的力矩传递来实现减速效果。因其高效率与承载能力，常被用于并联机械手的驱动系统中。
近年来，全球及国内高精度行星减速器的需求量不断增长。
（1）全球市场方面
2018-2022年全球精密行星减速器的市场规模由9.0亿美元增长至12.0亿美元，复合增长率为7.5%，我们预计2023-2029年全球精密行星减速器市场规模将从12.6亿美元增长至22.3亿美元，CAGR为10.0%。
图表：2018-2029年全球精密行星减速器的市场规模
2022年全球精密行星减速器市场份额前五的厂商分别是新宝/尼得科传动技术（日本）、纽卡特（德国）、威腾斯坦（德国）、精锐科技（中国台湾）、科峰智能（中国）。
图表：2022年全球精密行星减速器市占率
（2）国内市场方面
2018-2022年我国精密行星减速器市场规模由3.0亿美元提升到5.0亿美元，4年间复合增长率为13.6%，预计2023-2029年中国精密行星减速器市场规模将由5.2亿美元增长至11.5亿美元，CAGR为14.1%。
图表：2018-2029年国内精密行星减速器的市场规模
2022年中国精密行星减速器市场份额前五的厂商分别是新宝/尼得科传动技术（日本）、科峰智能（中国）、纽氏达特（中国）、精锐科技（中国台湾）、利茗（中国台湾）。
图表：2022年国内精密行星减速器市占率
2、RV减速器
采用两级传动结构，具有传动比范围大、精度较为稳定、疲劳强度较高、更高的刚性和扭矩承载能力等特点，适合机器人大臂、机座等重载荷部位的应用。RV减速器技术门槛较高，关键在于精度控制、长期稳定性、使用寿命和噪音抑制等方面。
RV减速器在全球的市场规模不断扩大。2020年全球RV减速器市场规模达到857.44百万美元，预计2027年将达到1535.02百万美元，2021-2027年复合增长率为7.74%。
国内方面，2014年中国RV减速器市场规模为10.82亿人民币，2021年市场规模增长至42.95亿元人民币，CAGR为21.77%。
图表：2020-2027年全球RV减速器市场销售额
3、谐波减速器
采用柔轮的弹性变形传动机制，具有质量轻、体积小、传动比大的特点，适用于机器人小臂、腕部或手指末端轴等负载较小的部位。谐波减速器的技术壁垒高，要实现对谐波减速器的自主研发和国产，需要突破齿形设计、材料、加工技术、测试评价等方面的关键技术瓶颈。
我国谐波减速器市场规模稳步扩大，国产企业绿的谐波也已位于第一梯队。2019年中国谐波减速器市场规模为13.5亿元人民币，2022年达到21.0亿元人民币，CAGR为15.87%，预计到2025年我国谐波减速器市场规模有望超过30亿元人民币，2022-2025年CAGR为16.49%。2022年国内谐波减速器市场，哈默纳科占有率最高达到38%，其次是绿的谐波市占率达到26%。
目前，全球谐波减速器市场较为集中，哈默纳科一家独大。2020年全球谐波减速器市场规模达到30.4亿元，考虑到人形机器人的需求，我们预计2025年将达到129.1亿元。
二、精密减速器在人形机器人中的应用
精密减速器作为人形机器人的核心零部件之一，其性能直接影响到机器人的整体表现。在人形机器人的不同部位，根据负载和精度要求的不同，会选择不同类型的精密减速器。
图表：三类精密减速器主要技术指标
（一）特斯拉Optimus人形机器人
特斯拉在2022年AI Day 上公布的Optimus人形机器人在肩肘髋腰处应用了16个旋转关节，每个关节对应一个谐波减速器。这种设计使得Optimus能够在复杂环境中实现灵活的运动控制，提高了机器人的灵活性和适应性。
（二）傅利叶通用人形机器人
傅利叶通用人形机器人全身多达54个自由度，搭载了自研的高性能FSA一体化执行器（集成电机、驱动器、减速器及编码器）。上半身选择使用谐波减速器，以满足小臂、腕部等部位的高精度传动需求；下半身髋关节则采用行星减速器，以应对大负载和高刚性的要求。这种设计兼顾了机器人的灵活性和承载能力。
（三）达闼人形机器人
达闼人形机器人的二代产品拥有自研的SCA2.0智能柔性执行器，该执行器集成了新型伺服电机、底层伺服驱动、高精度编码器和高精度减速器于一体。SCA2.0作为大多数机器人最核心的运动关节执行器，不仅提高了机器人的整体性能，还降低了系统的复杂性和成本。
三、精密减速器市场发展趋势
（一）国产化进程加速
随着国内企业在精密减速器领域的不断投入和研发，国产减速器在性能、稳定性和成本等方面逐渐与国际龙头产品缩小差距。低成本高性能的国产减速器解决方案将更具竞争力，为国内人形机器人产业的发展提供有力支撑。
（二）机电一体化、模块化趋势
随着机电一体化和模块化趋势的发展，减速器厂商需要紧跟下游市场需求，不断推陈出新，具备快速响应能力和服务能力。通过将减速器与电机、驱动器、编码器等部件进行集成设计，可以进一步提高系统的整体性能和可靠性，降低系统的复杂性和成本。
（三）技术创新成为关键
在精密减速器的研发过程中，技术创新是关键。企业需要不断突破齿形设计、材料、加工技术、测试评价等方面的关键技术瓶颈，提高产品的精度、稳定性和使用寿命。同时，还需要加强与国际先进企业的合作与交流，引进和消化先进技术，推动国内精密减速器产业的快速发展。
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