國信證券：2024人形機(jī)器人減速器行業(yè)市場前景、競爭格局及投資機(jī)會分析報告

2024年深度行業(yè)分析研究報告 機(jī)器人與車端供應(yīng)鏈高度重合 人形機(jī)器人發(fā)展有望帶來相關(guān)零部件投資新機(jī)會 9 諧波減速器 精密行星減速器 RV減速器 諧波減速器：柔輪材料與制造工藝是核心壁壘 行星減速器：加工精度要求高 22RV減速器：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度與資金要求高 23 格局梳理：先發(fā)優(yōu)勢下外資品牌主導(dǎo)減速器市場 27趨勢演繹：國產(chǎn)廠商不斷縮小差距 28國內(nèi)進(jìn)展：技術(shù)持續(xù)突破，中高端+多品類推進(jìn) 30 市場規(guī)模：精密減速器應(yīng)用領(lǐng)域不斷升級 32方案選擇：諧波+行星為主流減速器技術(shù)路徑 34空間測算：預(yù)計下全球人形機(jī)器人減速器中期規(guī)模約200億元 37 n拓普集團(tuán) 39n三花智控 41n雙環(huán)傳動 42n精鍛科技 44圖1：特斯拉人形機(jī)器人產(chǎn)品進(jìn)展 圖2：特斯拉車端VS人形機(jī)器人 圖3：線控制動核心部件拆解 圖4：帶輸出軸行星減速機(jī) 9圖5：Lucid行星齒輪傳動箱 9圖6：特斯拉人形機(jī)器人零部件價量拆分 圖7：特斯拉人形機(jī)器人核心部件拆解圖 圖8：減速器基本功能原理 圖9：中國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量數(shù)據(jù)（萬輛）及增速 圖10：工業(yè)機(jī)器人平均成本占比拆分 圖11：諧波齒輪傳動裝置的結(jié)構(gòu) 圖12：行星減速器組成構(gòu)件 圖13：行星減速器傳動過程示意圖 圖14：行星減速器工作原理 圖15：三級行星減速器示意圖 圖16：1~3級行星減速器減速比情況（輸入轉(zhuǎn)速3000pm） 圖17：RV減速機(jī)在機(jī)器人關(guān)節(jié)的應(yīng)用 圖18：RV減速器拆解爆炸圖 圖19：RV減速器主要構(gòu)件 圖20：RV減速器運(yùn)作原理 圖21：減速器制造難點(diǎn)梳理 圖22：國產(chǎn)和日產(chǎn)諧波減速器柔輪組織比較 20圖23：熱處理工藝流程及相關(guān)核心要求 21圖24：諧波減速器主要齒形的特點(diǎn)及示意圖 21圖25：慢走絲、滾齒、插齒工藝對比 22圖26：綠的諧波產(chǎn)品生產(chǎn)流程及使用設(shè)備情況 22圖27：行星減速器耦合設(shè)計分析 23圖28：行星減速器專用高速數(shù)控干切滾齒機(jī) 23圖29：行星減速器高速系列干切滾齒刀具 23圖30：優(yōu)化前后的擺線輪齒廓設(shè)計 24圖31：RV減速器回差影響因素多 24圖32：RV減速器擺線輪齒廓修形法 25圖33：我國工業(yè)機(jī)器人出貨量市場競爭格局 27圖34：中國工業(yè)機(jī)器人本體銷量國產(chǎn)品牌份額 27圖35：減速器國內(nèi)與全球競爭格局 28圖36：國內(nèi)減速器行業(yè)歷史沿革（2013-2023年） 29圖37：2013-2027年中國工業(yè)機(jī)器人減速器市場份額分布 29圖38：品質(zhì)、響應(yīng)及降本驅(qū)動國產(chǎn)替代 29圖39：國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人用諧波與RV減速器市場格局情況 30圖40：減速器行業(yè)的演進(jìn)方向梳理 32圖41：哈默納科減速器需求驅(qū)動變化 33圖42：綠的諧波減速器下游應(yīng)用場景分布 33圖43：我國諧波減速器市場規(guī)模（億元） 33圖44：全球行星減速器市場區(qū)域分布 34圖45：全球及中國行星減速器銷售金額（單位：百萬美元） 34圖46：主流人形機(jī)器人自由度及減速器情況 34圖47：特斯拉Optimus機(jī)器人減速器方案 35圖48：智元自研PowerFlow關(guān)節(jié)模組 35圖49：宇樹科技自研關(guān)節(jié)模組產(chǎn)品矩陣（行星減速器） 36圖50：傅利葉GR-1機(jī)器人 36圖51：優(yōu)必選WalkerS系列機(jī)器人 37圖52：公司營業(yè)收入及增速 39圖53：公司凈利潤及增速 39圖54：公司毛利率和凈利率 39圖55：年度四費(fèi)費(fèi)用率 39圖56：拓普集團(tuán)產(chǎn)品拓展圖譜 40圖57：公司營業(yè)收入及增速（億元，%） 41圖58：公司歸母凈利潤及增速（億元，%） 41圖59：公司毛利率及凈利率（%） 41圖60：公司單季度毛利率及凈利率 41圖61：三花汽零主要產(chǎn)品布局 42圖62：公司營業(yè)收入及增速 43圖63：公司凈利潤及增速 43圖64：公司毛利率和凈利率 43圖65：公司單季度毛利率和凈利率 43圖66：雙環(huán)傳動產(chǎn)品矩陣 44圖67：精鍛科技營業(yè)收入（億元）及增速（%） 45圖68：精鍛科技凈利潤（億元）及增速（%） 45圖69：精鍛科技毛利率和凈利率（%） 45圖70：精鍛科技年度四費(fèi)費(fèi)用率（%） 45圖71：精鍛科技產(chǎn)品拓展路徑 46表1：大廠入局帶來人形機(jī)器人進(jìn)步發(fā)展 表2：機(jī)器人與智能汽車的零部件具有一定相通性 表3：特斯拉Optimus機(jī)器人關(guān)節(jié)部位及價值量測算 9表4：精密減速器關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)、含義及決定因素 表5：精密減速器原理特點(diǎn)、參數(shù)、優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域梳理 表6：精密減速器主要生產(chǎn)設(shè)備 表7：RV減速器曲柄軸與擺線輪加工工藝流程 25表8：RV減速器針齒殼加工工藝流程與關(guān)鍵要素 26表9：精密減速器技術(shù)壁壘 26表10：國內(nèi)外品牌同型號諧波減速器、RV減速器技術(shù)指標(biāo)對比 30表11：國內(nèi)減速器主要玩家相關(guān)信息梳理 31表12：全球人形機(jī)器人關(guān)節(jié)用減速器市場空間測算 38表13：重點(diǎn)公司估值表 46前言：機(jī)器人與車端供應(yīng)鏈高度重合度，帶來產(chǎn)業(yè)升級機(jī)遇總結(jié)：車端和人形機(jī)器人的部分零部件具一定技術(shù)相通性，供應(yīng)鏈重合度較高，汽車領(lǐng)域有產(chǎn)品和技術(shù)儲備的玩家有望實現(xiàn)車端向人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的延伸。特斯拉機(jī)器人產(chǎn)品迭代迅速，有望給全球機(jī)器人市場帶來“鯰魚效應(yīng)”，激發(fā)人形機(jī)器人玩家的活力。在車端與機(jī)器人端零部件共通性較高的前提下，疊加大廠入局+技術(shù)迭代+政策催化的加持，人形機(jī)器人發(fā)展有望持續(xù)推進(jìn)，帶來相關(guān)零部件企業(yè)的投資機(jī)遇。機(jī)器人與車端供應(yīng)鏈高度重合特斯拉于2021年提出人形機(jī)器人相關(guān)設(shè)計概念，于2022年9月在AIDay上首次展示Optimus人形機(jī)器人產(chǎn)品，2023年5月特斯拉展示Optimus的進(jìn)展，能夠執(zhí)行如撿起物品等任務(wù)，并在特斯拉工廠中執(zhí)行簡單任務(wù)，到23年底發(fā)布OptimusGen-2產(chǎn)品，實現(xiàn)性能、能力的全方位提升；馬斯克預(yù)計特斯拉Optimus機(jī)器人價格最終可能會低于2萬美元，量產(chǎn)預(yù)計可達(dá)數(shù)百萬臺，并宣稱人形機(jī)器人將成為未來特斯拉長期重要價值來源；后續(xù)英偉達(dá)發(fā)布人型機(jī)器人模型，加速行業(yè)升級。我們認(rèn)為特斯拉人形機(jī)器人有望給全球機(jī)器人市場帶來類似于其在新能源汽車領(lǐng)域的“鯰魚效應(yīng)”，激發(fā)人形機(jī)器人玩家的活力。多家互聯(lián)網(wǎng)科技巨頭入局人形機(jī)器人賽道。國際方面，2024年3月英偉達(dá)推出人形機(jī)器人通用基礎(chǔ)模型ProjectGR00T和基于NVIDIAThor系統(tǒng)級芯片（SoC）的新型人形機(jī)器人開發(fā)套件JetsonThor，高效運(yùn)行多模態(tài)生成式AI模型，為人形機(jī)器人提供強(qiáng)大的算力支持；英偉達(dá)投資的FigureAI在2024年8月推出新一代人形機(jī)器人Figure02；國內(nèi)方面，小米于2022年發(fā)布全棧自研人形仿生機(jī)器人CyberOne，可實現(xiàn)雙足運(yùn)動姿態(tài)平衡，全身擁有21個自由度，可實現(xiàn)各自由度0.5ms級別的實時響應(yīng)，充分模擬人各項動作。華為2023年6月成立全資子公司極目機(jī)器，2024年與樂聚機(jī)器人簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，24年6月，華為與樂聚機(jī)器人合作的跨服機(jī)器人在華為HDC2024開發(fā)者大會首度亮相，是國內(nèi)首款搭載鴻蒙操作系統(tǒng)的全尺寸人形機(jī)器人。頭部企業(yè)頭部企業(yè)機(jī)器人相關(guān)動態(tài)特斯拉英偉達(dá)小米華為字節(jié)跳動1.2022年2月，特斯拉推出初代擎天柱原型機(jī)。2.2022年4月-9月，特斯拉完成原型機(jī)的多次迭代，擎天柱可以步行、手臂搖擺、腳趾離地等動作，其骨盆結(jié)構(gòu)得以優(yōu)化。3.2023年5月，特斯拉通過視頻演示了人形機(jī)器人行走及工作過程。4.2023年12月，特斯拉發(fā)布第二代人形機(jī)器人Optimus，并于2024年7月在世界人工智能大會亮相，采用了全部由特斯拉自主設(shè)計和制造的執(zhí)行器和傳感器，行走速度提高了30%，重量減輕了10公斤，平衡感和身體控制能力得到改善。1.2018年，英偉達(dá)推出包含全新硬件、軟件和虛擬世界機(jī)器人模擬器的NVIDIAIsaac，專為機(jī)器人設(shè)計的計算機(jī)平臺JetsonXavier和相關(guān)的機(jī)器人軟件工具包。2.2023年5月，英偉達(dá)對適用于邊緣AI和機(jī)器人的NVIDIAJetson平臺上的Metropolis和Isaac框架進(jìn)行軟件擴(kuò)展。3.2024年2月，英偉達(dá)成立通用具身智能團(tuán)隊GEAR。與多家領(lǐng)先的人形機(jī)器人公司合作，共同開發(fā)綜合AI平臺，如1XTechnologies、AgilityRobotics、Apptronik、波士頓動力公司、FigureAI、傅利葉智能、SanctuaryAI、宇樹科技和小鵬鵬行等。4.2024年3月，英偉達(dá)推出人形機(jī)器人通用基礎(chǔ)模型ProjectGR00T和基于NVIDIAThor系統(tǒng)級芯片（SoC）的新型人形機(jī)器人開發(fā)套件JetsonThor，擁有強(qiáng)大的計算能力和優(yōu)化的模塊化架構(gòu)，能夠高效運(yùn)行多模態(tài)生成式AI模型，為人形機(jī)器人提供強(qiáng)大的算力支持。1.2022年8月，小米發(fā)布了全棧自研人形仿生機(jī)器人CyberOne,通過機(jī)械關(guān)節(jié)模組和全身控制算法實現(xiàn)雙足運(yùn)動姿態(tài)平衡，并通過音頻、視覺算法和模組提供了情感感知和空間三維虛擬重建能力。2.2023年4月，小米設(shè)立北京小米機(jī)器人技術(shù)有限公司，注冊資本5000萬元。1.2024年2月，F(xiàn)igure宣布與OpenAI共同開發(fā)下一代人形機(jī)器人模型。2.2024年3月，F(xiàn)igure宣布拿到6.75億元融資，估值26億美元，推出Figure01人形機(jī)器人。3.2024年8月，推出新一代人形機(jī)器人Figure02，進(jìn)行了硬件和軟件的重新設(shè)計，提升了人工智能、計算機(jī)視覺、電池、傳感器和執(zhí)行器等關(guān)鍵技術(shù)，每天工作20小時，靈巧手16個自由度，承載25公斤重量。1.2022年4月19日，達(dá)闥機(jī)器人股份有限公司與華為技術(shù)有限公司在北京簽署合作協(xié)議，雙方將共同打造云端機(jī)器人城市運(yùn)營聯(lián)合解決方案，推廣機(jī)器人運(yùn)營服務(wù)，并開展多模態(tài)大模型開發(fā)、機(jī)器人創(chuàng)新應(yīng)用等領(lǐng)域的全方位合作。2.2023年，華為共有四條機(jī)器人相關(guān)專利獲得授權(quán)，分別是“用于標(biāo)定機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)參數(shù)的方法和裝置”、“機(jī)器人控制方法、裝置、系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備”、“執(zhí)行機(jī)器人腳本方法及相關(guān)裝置“、”一種機(jī)器人手臂及機(jī)器人”。3.2023年6月，華為成立東莞極目機(jī)器人有限公司，注冊資本8.7億元，華為全資持股。4.2024年3月，華為與樂聚機(jī)器人簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方將共同探索“華為盤古大模型+夸父人形機(jī)器人”商用落地場景。5.2024年6月，雙方合作的跨服機(jī)器人在華為HDC2024開發(fā)者大會首度亮相，是國內(nèi)首款搭載鴻蒙操作系統(tǒng)的全尺寸人形機(jī)器人。1.2023年7月，字節(jié)跳動稱機(jī)器人團(tuán)隊已有約50人，計劃年底擴(kuò)充到上百人。2.2021、2022兩年，字節(jié)跳動關(guān)聯(lián)公司北京量子躍動科技有限公司參與了大寰機(jī)器人、未斯科技、未來機(jī)器人、盈合機(jī)器人等多家機(jī)器人及人工智能相關(guān)企業(yè)投資事件。資料來源：各公司官網(wǎng)，中國機(jī)器人網(wǎng)，中國電子報公眾號，財聞CWW公眾號，澎湃傳統(tǒng)智能汽車與機(jī)器人可分為感知、決策、執(zhí)行三大層面。智能汽車可大致分為底盤之上+之下，底盤之上是智能座艙下人機(jī)交互實現(xiàn)場景，細(xì)分產(chǎn)業(yè)鏈為“芯片-系統(tǒng)-應(yīng)用-顯示”；底盤之下主要為智能電動和智能駕駛，智能電動集成三電系統(tǒng)，為整車運(yùn)動核心能源支撐；智能駕駛主要基于“傳感器-計算平臺-自動駕駛算法”作用到執(zhí)行層面，實現(xiàn)橫向和縱向運(yùn)動控制，整體可分為“感知-決策-執(zhí)行”三大層面；人形機(jī)器人指能夠模仿人類運(yùn)動、表情、互動及動作的機(jī)器人， 本質(zhì)上同樣可劃分為感知、決策、執(zhí)行三大層面。智能汽車人形機(jī)器人感知層攝像頭、超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等力矩傳感器、位置傳感器、攝像頭、毫米波雷達(dá)等決策層域控制器（智能駕駛芯片、軟件ECU等）執(zhí)行層線控底盤（線控制動、線控轉(zhuǎn)向、電控懸架）、智能車燈、其他手部、腳部、腿部等運(yùn)動相通部件電機(jī)、傳感器、減速/轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)（減速器、絲杠、齒輪等）、器、芯片、軟件；電池、軸承、結(jié)構(gòu)件、冷卻系統(tǒng)、控制以特斯拉汽車與人形機(jī)器人為例，其Optimus在多個層面沿用汽車領(lǐng)域技術(shù)：機(jī)械結(jié)構(gòu)：據(jù)特斯拉AIDAY，特斯拉正為Optimus研發(fā)電池、執(zhí)行器，以將功耗保持最低水平，從傳感到融合、再到充電管理等方面，借鑒了在汽車設(shè)計方面的經(jīng)驗；并采用與汽車相同的芯片，支持Wi-Fi、LTE鏈接和音頻交流。軟件方面：Optimus有望共用汽車FSD自動駕駛系統(tǒng)及Autopilot神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，同時特斯拉基于汽車安全模擬分析能力打造機(jī)器人安全性，在交通事故模擬中，特斯拉通過軟件優(yōu)化+電池保護(hù)等提升系統(tǒng)軟硬件的安全性保障。資料來源：特斯拉AIDay，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理車端和人形機(jī)器人的部分零部件具有一定共性，二者供應(yīng)鏈重合度較高，汽車零部件公司有望向人形機(jī)器人領(lǐng)域延伸。總體來看，我們認(rèn)為包括電機(jī)、傳感器、減速機(jī)構(gòu)、電池、冷卻系統(tǒng)、軸承、芯片等部件在車端與機(jī)器人端具有一定技術(shù)相通性。同時，機(jī)器人零部件與汽車零部件在原材料、設(shè)計、工藝、設(shè)備、裝配，以及成本管控能力、產(chǎn)品質(zhì)量管控能力體系等方面具有一定相通性，這就意味著在汽車領(lǐng)域具有相關(guān)產(chǎn)品、技術(shù)儲備的公司，有望實現(xiàn)產(chǎn)品從車端向人形機(jī)器人端的延伸。資料來源：Windrive，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理資料來源：驅(qū)動視界，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理人形機(jī)器人發(fā)展有望帶來相關(guān)零部件投資新機(jī)會如我們前文所言，在車端與機(jī)器人端零部件共通性較高的前提下，人形機(jī)器人的發(fā)展在大廠入局+技術(shù)迭代+政策催化的加持下有望持續(xù)提速，帶來相關(guān)零部件企業(yè)的投資機(jī)會，基于此，結(jié)合AIDAY信息我們大概拆解特斯拉Optimus內(nèi)部構(gòu)造：總覽：全身共有40個驅(qū)動器（軀干28+手部12個身高約173cm，體重73kg，設(shè)計行走速度8km/h，可搬運(yùn)約20磅的貨物，搭載2.3Kwh的電池組。l感知層：主要包括攝像頭、毫米波雷達(dá)等傳感器；l決策層：為機(jī)器人大腦，預(yù)計主要為AI芯片、FSD系統(tǒng)等；l執(zhí)行層：線性執(zhí)行器、旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器以及手部關(guān)節(jié)；l其他：主要包括電池及管理系統(tǒng)，機(jī)體結(jié)構(gòu)（仿生結(jié)構(gòu)、其他特殊材料等）。關(guān)節(jié)部位價值量測算關(guān)節(jié)部件單機(jī)器人使用量（個）當(dāng)前單價（元）單套機(jī)器人價值量（元）規(guī)?；慨a(chǎn)后單價單套機(jī)器人價值量100萬臺機(jī)器人空間預(yù)估旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)電機(jī)+驅(qū)動器諧波減速器力傳感器編碼器軸承合計1000150080020036001400021000112002800140050400500800400501850700011200560014007002590070567259直線關(guān)節(jié)電機(jī)+驅(qū)動器滾珠/滾柱絲桿力傳感器編碼器軸承合計10002000800200410014000280001120028001400574005001000400502050700014000560014007002870070567287靈巧手空心杯電機(jī)齒輪箱(減速器）編碼器力傳感器合計1200500200800270014400600024009600324006002004001300720024001200480015600722448合計10400140200520070200702資料來源：鳴志電器官網(wǎng)，雷賽智能招股書，步科股份招股書，綠的諧波公告，柯力傳感公告，1688，國信證券資料來源：特斯拉AIDAY，綠的諧波公告，雙環(huán)傳動公告，各公司官網(wǎng)，鳴志電器官網(wǎng)，雷賽智能招股書，步科股份招股書，綠的諧波公司資料來源：特斯拉AIDAY，公司官網(wǎng)，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理精密減速器：匹配轉(zhuǎn)速、傳遞轉(zhuǎn)矩，機(jī)器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)核心零部件總結(jié)：減速器主要用于匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩，精密減速器回程間隙小、精度較高、使用壽命長，穩(wěn)定性高，在人形機(jī)器人等高端領(lǐng)域有明確應(yīng)用場景。諧波減速器傳動比大，精度高、體積小，在人形機(jī)器人小臂、腕部等部位有較強(qiáng)優(yōu)勢；精密行星減速器體積小、壽命高，一般單級減速比?。籖V減速器具備高精度、大速比、高剛性、高疲勞強(qiáng)度特點(diǎn)。整體來看，減速器在人形機(jī)器人等高端領(lǐng)域有明確應(yīng)用需求（以特斯拉Optimus為例，預(yù)計規(guī)?；慨a(chǎn)后減速器占單臺人形機(jī)器人成本約15%-20%）。減速器是一種在原動機(jī)和工作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的減速傳動裝置。當(dāng)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速從主動軸輸入后帶動小齒輪轉(zhuǎn)動，小齒輪帶動大齒輪運(yùn)動，而大齒輪齒數(shù)多、轉(zhuǎn)速慢，帶動輸出軸輸出，從而起到輸出減速、增大扭矩的作用。按精度劃分，減速器分為一般傳動減速器和精密減速器，一般傳動減速器控制精度低，可滿足機(jī)械設(shè)備基本的動力傳動需求；精密減速器回程間隙小、精度較高、使用壽命長，更加可靠穩(wěn)定，可應(yīng)用于機(jī)器人等高端領(lǐng)域。精密減速器主要分為諧波減速器、行星減速器、RV減速器等。減速器是工業(yè)機(jī)器人三大核心部件之一，成本占比約3-4成。工業(yè)機(jī)器人廣泛應(yīng)用于汽車制造、設(shè)備生產(chǎn)、機(jī)械加工等制造環(huán)節(jié)，近些年隨人工費(fèi)用上升，機(jī)器替代人工的趨勢愈發(fā)明顯。2023年中國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量達(dá)43萬臺，同比-3.0%，2024H1產(chǎn)量28.3萬臺，同比+9.6%有所回升。2023年中國工業(yè)機(jī)器人銷量31.6萬臺，同比+4.3%，2024H1銷量14.3萬臺，同比-6.1%，工業(yè)機(jī)器人增速有所放緩。工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械+電子+控制+計算機(jī)+傳感+人工智能等多學(xué)科技術(shù)于一體的自動化裝備，由精密減速器、伺服電機(jī)、控制系統(tǒng)與本體幾大部分構(gòu)成。目前工業(yè)機(jī)器人成本大概構(gòu)成為：減速機(jī)35%左右+伺服機(jī)20%左右+控制系統(tǒng)15%左右，減速器是工業(yè)機(jī)器人重要結(jié)構(gòu)組成。資料來源：國家統(tǒng)計局，高工機(jī)器人，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理資料來源：中商情報網(wǎng)，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理指標(biāo)介紹：精密減速器的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)包括扭轉(zhuǎn)剛度、減速比、傳動效率、傳動精度、傳動誤差、啟動轉(zhuǎn)矩、空程、背隙等。技術(shù)指標(biāo)含義影響因素扭轉(zhuǎn)剛度在扭轉(zhuǎn)力矩的作用下，構(gòu)件抗扭轉(zhuǎn)變形的能力，或額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩與切向彈性變結(jié)構(gòu)設(shè)計、軸承支撐方式、軸承類型、齒輪副的形轉(zhuǎn)角的比值剛度和精度、傳動比等 減速比瞬時輸入速度與輸出速度的比值，減速比越大，輸出速度越慢，增加扭矩越大輸入/輸出齒輪數(shù)、減速級數(shù)等傳動效率是指輸出功率與輸入功率的比值。傳動效率受到減速比、轉(zhuǎn)速、負(fù)載材料選擇、合適的傳動級數(shù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計、齒輪的與配合等傳動效率扭矩、溫度、潤滑條件的影響精度等級、齒輪的定位與固定方式、齒輪的安裝與配合等傳動精度、傳動誤差工作狀態(tài)下，輸入軸單向旋轉(zhuǎn)時，輸出軸的實際轉(zhuǎn)角與相對理論轉(zhuǎn)角的接近程設(shè)計(如齒輪間隙)、加工(如RV減速器擺線輪不度。傳動精度的高低用傳動誤差的大小來衡量，傳動誤差小，則傳動精度高同的修形加工法)、安裝(嚙合傳動誤差)、潤滑等傳動精度、傳動誤差啟動轉(zhuǎn)矩空載起動時，所需施加的力矩結(jié)構(gòu)設(shè)計、減速比、傳動鏈路的摩擦系數(shù)、軸承的質(zhì)量等空程在工作狀態(tài)下，當(dāng)輸入軸由正向改為反向旋轉(zhuǎn)時，輸出軸在轉(zhuǎn)角上的滯后量結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造工藝、傳動部件的磨損程度、安空程在工作狀態(tài)下，當(dāng)輸入軸由正向改為反向旋轉(zhuǎn)時，輸出軸在轉(zhuǎn)角上的滯后量背隙將輸出端與減速器殼體均固定，在輸入端施加±2%額定轉(zhuǎn)矩順時針和逆時針方齒輪的制造精度、軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)精度、油膜的厚度、向旋轉(zhuǎn)時，減速機(jī)輸入端的微小角位移就是背隙，也稱為側(cè)隙機(jī)床的精度、裝配精度、工作環(huán)境溫度等），減速器機(jī)械效率影響因素分析》（王亞芹等，2021），愛采購，國信證近年隨工業(yè)機(jī)器人、高端數(shù)控機(jī)床等智能制造和高端裝備領(lǐng)域快速發(fā)展，諧波、RV減速器已成為高精密傳動領(lǐng)域廣泛使用的精密減速器（二者合計占全球工業(yè)機(jī)器人減速器市場約80%）。目前精密減速器已經(jīng)被應(yīng)用于人形機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中，但技術(shù)路徑尚未收斂。我們發(fā)現(xiàn)各人形機(jī)器人廠商基于不同減速器的特征、成本等因素的考量，采用不同的技術(shù)路徑。RV減速機(jī)具高精度、大速比、高剛性、高過負(fù)載及長壽命、高疲勞強(qiáng)度特點(diǎn)，且振動小，噪音低，能耗低，常用于扭矩較大的機(jī)器人關(guān)節(jié)（腿腰肘三大關(guān)節(jié)負(fù)載大的工業(yè)機(jī)器人，一二三軸一般都用RV減速機(jī)。由于RV減速器傳動比范圍大、精度較為穩(wěn)定、疲勞強(qiáng)度較高，并具有更高的剛性和扭矩承載能力，在機(jī)器人大臂、機(jī)座等重負(fù)載部位擁有優(yōu)勢。諧波傳動減速機(jī)具有傳動比大并且范圍廣、精度高、體積小、重量輕、傳動平穩(wěn)、噪聲小、可向密封空間傳遞運(yùn)動等特點(diǎn)。與一般減速器相比，在輸出力矩相同時，諧波減速器的體積更小，重量更輕，這使其在機(jī)器人小臂、腕部、手部等部件具有較強(qiáng)優(yōu)勢。但隨使用時間增長，運(yùn)動精度會降低，一般用于負(fù)載小的工業(yè)機(jī)器人或大型機(jī)器人末端幾個軸。行星減速器以其體積小、壽命高等諸多優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于伺服、步進(jìn)、直流等傳動系統(tǒng)中。但行星減速器單級減速比小，想要提供高扭矩需要采用多個行星減速器進(jìn)行多級減速，從而導(dǎo)致長度和重量增加。特斯拉Optimus機(jī)器人將行星減速器用于靈巧手部位，而部分機(jī)器人廠商則將行星減速器用于腿部、髖部。諧波減速器行星減速器RV減速器工作原理技術(shù)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)單價功率密度傳動精度（"）傳動效率傳動比設(shè)計壽命（h）扭轉(zhuǎn)剛度額定輸出轉(zhuǎn)矩噪音（db）溫升(℃)輸出扭矩可靠性主流人形機(jī)器人廠商應(yīng)用情況優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)波發(fā)生器產(chǎn)生諧波運(yùn)動，驅(qū)動柔性鉸鏈輪實現(xiàn)減速輸出通過柔輪彈性變形傳遞運(yùn)動，主要由柔輪、剛輪、波發(fā)生器三個核心部件組成。諧波減速器使用的材料少、體積小、重量輕主要包括波發(fā)生器、柔輪與剛輪。減速器工作時，波發(fā)生器會發(fā)生可控變形，同時依靠柔輪、剛輪的嚙合傳遞動力1000-5000元/臺≤60較高30-160>80001.34-54.096.6-921≤60≤40中相對較低特斯拉、智元、傅利葉、優(yōu)必選高傳動比、高精度、結(jié)構(gòu)簡單，體積小、重量輕承載能力、使用壽命、散熱條件相對弱行星輪在太陽輪的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)減速輸出由多級行星輪構(gòu)成，齒數(shù)少的齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪從而達(dá)到減速的目的體積比較小，主要包括行星輪、太陽輪和內(nèi)齒圈。精密行星減速器單級傳動比都在10以內(nèi)，且減速級數(shù)一般不會超過3級380-1600元/臺相對較低≤180高單級3-10>2000010-37040-1200≤65≤30小較高智元、宇樹、傅利葉、優(yōu)必選承載能力高、抗沖擊能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單，單級行星減速器體積小、重量輕傳動比低，輸出扭矩較低，多級減速器重量大限制使用場景，高精度提高制造成本偏心輪驅(qū)動擺線針齒輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，通過擺線針齒輪的連續(xù)嚙合實現(xiàn)減速通過多級減速實現(xiàn)傳動，一般由行星齒輪減速器的前級和擺線針輪減速器的后級組成，組成的零部件較多主要包括兩級傳動裝置，分別為漸開線行星齒輪傳動和擺線針輪行星傳動5000-8000元/臺相對較低≤60高30-192.4>600020-1176101-6135≤70≤45大較高暫無傳動效率高、輸出扭矩大，承載力強(qiáng)、扭轉(zhuǎn)剛性大、精度穩(wěn)定性高結(jié)構(gòu)、制造工藝復(fù)雜，軸承薄弱易磨損，外形尺寸大，應(yīng)用領(lǐng)域受限資料來源：納博特斯克產(chǎn)品手冊，綠的諧波招股說明書，科峰智能招股說明書，瑞迪智驅(qū)公告，GGII，中大力德網(wǎng)上商城，浩等，2021《工業(yè)機(jī)器人精密減速器綜述》（黃興等，2015《諧波減速器研究現(xiàn)狀及問題研究》（向珍琳等，2），諧波減速器諧波減速器是一種依靠彈性變形運(yùn)動來實現(xiàn)傳動的新型減速機(jī)構(gòu)，它突破機(jī)械傳動采用剛性構(gòu)件機(jī)構(gòu)的模式，使用柔性構(gòu)件來實現(xiàn)機(jī)械傳動。諧波減速器主要是由波發(fā)生器、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）三個基本構(gòu)件組成。波發(fā)生器是一個凸輪部件，其兩端與柔性齒輪的內(nèi)壁相互壓緊。柔輪為可產(chǎn)生較大彈性變形的薄壁齒輪。當(dāng)波發(fā)生器裝入柔輪后，迫使柔輪的剖面由原先的圓形變成橢圓形，其長軸兩端的齒與剛輪的齒完全嚙合，而短軸兩端附近的齒則與剛輪完全脫開。諧波減速器具有傳動比大、外形輪廓小、零件數(shù)目少且傳動效率高的特點(diǎn)，一般放置在機(jī)器人的小臂、腕部或手部等位置。諧波減速器利用錯齒運(yùn)動實現(xiàn)降低轉(zhuǎn)速、增加扭矩。諧波減速器的工作原理通常采用波發(fā)生器主動、剛輪固定、柔輪輸出的形式，波形發(fā)生器（橢圓形）作為輸入端連接到電機(jī)軸上，并且被裝入柔輪（圓形柔輪的剖面被迫產(chǎn)生彈性變形，由圓形變成橢圓形。長軸處柔輪齒輪插入剛輪的輪齒槽內(nèi)，成為完全嚙合狀態(tài)；而其短軸處柔輪與剛輪的齒完全不接觸，處于脫開狀態(tài)；其他區(qū)段的齒處于嚙合和脫離的過渡狀態(tài)。當(dāng)波發(fā)生器連續(xù)轉(zhuǎn)動時，柔輪將不斷變形并產(chǎn)生錯齒運(yùn)動，柔輪與剛輪的嚙合狀態(tài)也不斷改變，由嚙入、嚙合、嚙出、脫開、再嚙入，周而復(fù)始地進(jìn)行，從而實現(xiàn)柔輪相對剛輪、沿波發(fā)生器相反方向的緩慢旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)波發(fā)生器與柔輪的運(yùn)動傳遞。精密行星減速器精密行星減速器主要由太陽輪、行星輪、行星架、內(nèi)齒圈構(gòu)成，其減速傳動原理就是齒輪減速原理。精密行星減速器工作時，通常是伺服電機(jī)等原動機(jī)驅(qū)動太陽輪旋轉(zhuǎn)，太陽輪與行星輪的嚙合驅(qū)動行星輪產(chǎn)生自轉(zhuǎn)。同時，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，形成圍繞太陽輪旋轉(zhuǎn)的“公轉(zhuǎn)”運(yùn)動。行星輪通過公轉(zhuǎn)驅(qū)動行星架旋轉(zhuǎn)，行星架與輸出軸聯(lián)接，帶動輸出軸輸出扭矩。通常，每臺精密行星減速器都會有多個行星輪，它們會在輸入軸和太陽輪旋轉(zhuǎn)驅(qū)動下，同時圍繞太陽輪旋轉(zhuǎn)，共同輸出動力，帶動負(fù)載運(yùn)動。資料來源：AIOT大數(shù)據(jù)，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理資料來源：有駕，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理行星減速器利用行星齒輪的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)運(yùn)動降低轉(zhuǎn)速、輸出扭矩。當(dāng)太陽輪逆時針旋轉(zhuǎn)、內(nèi)齒圈固定時，行星齒輪需要同時自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，在這種傳動模式下，行星架在內(nèi)齒圈上進(jìn)行逆時針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，輸出軸與行星架相連。由于太陽輪與內(nèi)齒圈存在齒數(shù)差異，行星架的輸出轉(zhuǎn)速會低于太陽輪的輸入轉(zhuǎn)速，從而降低轉(zhuǎn)速，提升扭矩，匹配慣量。在機(jī)器人領(lǐng)域，精密行星減速器是移動機(jī)器人核心零部件，主要與伺服電機(jī)、控制器共同組成移動機(jī)器人的驅(qū)動單元。資料來源：YoutubeLesics，行星減速器主要有單級和多級兩種結(jié)構(gòu)。多級行星減速器在單級行星減速的基礎(chǔ)上增加了多個級數(shù)，每個級數(shù)都由太陽輪、行星輪和內(nèi)齒輪組成，形成級聯(lián)結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步減小輸出軸的轉(zhuǎn)速，提高輸出扭矩。多個行星輪的使用分擔(dān)了載荷，提高了減速器的承載能力，但每增加一個行星輪，就增加一對齒輪嚙合，傳動效率就會下降。多級行星減速器為了結(jié)構(gòu)緊湊，通常共用內(nèi)齒輪，即大齒圈，同時作為內(nèi)齒輪也是減速器的外殼(機(jī)架)。資料來源：YoutubeLesics，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理資料來源：中大力德產(chǎn)品手冊，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理RV減速器RV減速器（RotaryVector，旋轉(zhuǎn)矢量）是一種精密的機(jī)械傳動裝置，最早由日本發(fā)明，用于實現(xiàn)高扭矩輸出和高精度的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，通常適用于工業(yè)機(jī)器人基座、大臂、肩部等重負(fù)載的位置。資料來源：SUPROR，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理RV減速器的工作原理涉及正齒輪變速和差動齒輪變速，本質(zhì)上是多級的減速傳遞運(yùn)動。RV減速器通常由兩級減速機(jī)構(gòu)組成，第一級為正齒輪減速機(jī)構(gòu)（行星減速器通過行星輪和太陽輪實現(xiàn)第一級齒輪減速。第二級為差動齒輪減速機(jī)構(gòu)（擺線針輪減速器），通過RV齒輪和針輪之間的嚙合來達(dá)到第二級差動齒輪減速。），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：太陽輪與電機(jī)相連，電機(jī)帶動太陽輪旋轉(zhuǎn)，太陽輪帶動行星輪同時轉(zhuǎn)動，曲柄軸前后端分別與行星輪和RV齒輪（擺線輪）相連。行星輪旋轉(zhuǎn)時，曲軸以相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。行星輪的齒數(shù)多，行星輪的轉(zhuǎn)動速度慢于輸入齒輪，實現(xiàn)第一級減速，一級減速比為行星輪與輸入齒輪的齒數(shù)之比。第二級減速：輸入軸為第一級減速中的曲柄軸，曲柄軸的偏心部有通過滾針軸承安裝的2個擺線輪（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，2個擺線輪也進(jìn)行1次偏心運(yùn)動（曲軸運(yùn)動）。擺線輪沿著與曲柄軸運(yùn)動方向相反方向轉(zhuǎn)動1個齒，從而實現(xiàn)減速。資料來源：Nabtesco，雙環(huán)傳動官網(wǎng)壁壘分析：工藝、材料、設(shè)備等環(huán)節(jié)均具難點(diǎn)的系統(tǒng)工程總結(jié)：減速器制造整體是一個“系統(tǒng)工程”，在研發(fā)設(shè)計、材料處理、設(shè)備采購、工藝制造、裝配成組、穩(wěn)定批產(chǎn)等多環(huán)節(jié)均存在較高壁壘。整體而言，我們認(rèn)為不同減速器的壁壘難點(diǎn)也各有側(cè)重：RV減速器主要難點(diǎn)在于大量高精度的零部件需極高的加工精度與裝配技術(shù)，以及設(shè)備資金投入的高門檻；諧波減速器主要難點(diǎn)在于選擇合適的柔輪材料、齒形與加工工藝（熱處理等）以保證柔輪的使用壽命；行星減速器主要難點(diǎn)在于對加工精度要求高。減速器是機(jī)器人價值成本中較高部件，成本占比30%-40%左右（以工業(yè)機(jī)器人為例同時也是技術(shù)壁壘較高的環(huán)節(jié)。我們認(rèn)為減速器制造整體是一個“系統(tǒng)工程”，在研發(fā)設(shè)計、材料處理、設(shè)備采購、工藝制造、裝配成組、穩(wěn)定批產(chǎn)等多個方面均有較高壁壘。國內(nèi)生產(chǎn)高性能減速器的精密加工設(shè)備主要來自日本、歐洲等國外廠商，設(shè)計、材料、熱處理、加工工藝、齒輪、軸承、密封、裝配工藝、零件檢測、成品檢測等一系列環(huán)節(jié)均存在瓶頸。我們從材料選擇、設(shè)計、加工工藝、設(shè)備資金等方面深度研究了精密減速器的技術(shù)壁壘。n材料選擇：減速器的齒輪材料不合適可能導(dǎo)致零件過早磨損。齒輪材料選擇時應(yīng)保持較高的彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度，從而使齒面有足夠的硬度和耐磨性，芯部有一定的強(qiáng)度和韌性。以諧波減速器為例，柔輪周期性發(fā)生變形，其材質(zhì)直接影響諧波減速器的使用壽命。目前國內(nèi)使用材料的型號與海外廠商基本一致，但國內(nèi)熱處理工藝不夠完善，材料雜質(zhì)含量較高，材料性能與國外相比仍有提升空間。n元件加工：減速器制造壁壘在于各項工藝配合，包括齒面熱處理、加工精度、零件對稱性、噪音控制、先進(jìn)設(shè)備等。1）機(jī)器人運(yùn)作對傳動準(zhǔn)確性要求極高，關(guān)鍵部件(如擺線輪、曲柄軸等)加工精度要求高（通常需達(dá)微米級）；2）減速器持續(xù)工作能力（耐磨+精度保持+壽命）影響人形機(jī)器人成本，要求較高；3）國外先進(jìn)加工和檢測設(shè)備購置成本較高，且對設(shè)備調(diào)教能力和效率提升均有較高要求。n成組技術(shù)：減速器內(nèi)部零件較多（尤其是RV減速器多個零部件裝配于同一外殼內(nèi)，零部件在嚙合程度、體積大小等方面具有一定關(guān)聯(lián)性（如RV減速器行星齒輪機(jī)構(gòu)要求相位一致對高精度裝配、高精度檢測技術(shù)提出了極高的要求。n批量生產(chǎn)：機(jī)器人的操作需要具有高度的穩(wěn)定性和一致性，因此對減速器大批量產(chǎn)品的穩(wěn)定性和一致性上有較高的要求。精度保持性、產(chǎn)品一致性、減速器與機(jī)器人算法結(jié)合，是三項最核心的技術(shù)要求，一般需長達(dá)10年的基礎(chǔ)理論和經(jīng)驗數(shù)據(jù)積累。資料來源：中大力德公告，高工機(jī)器人，機(jī)器人網(wǎng)，國n設(shè)備資金：減速器的高精度特性對制造設(shè)備和檢測設(shè)備要求高，包括磨齒機(jī)、插齒機(jī)、滾齒機(jī)、磨床等，目前高端精密加工設(shè)備主要依賴進(jìn)口，購置成本較高，具體來看：1）資金需求高：據(jù)GGII，在有一定技術(shù)積累情況下，RV減速器設(shè)備投入至少需2億以上，核心零件針齒殼和擺線輪的加工設(shè)備從歐洲進(jìn)口，單臺均價超過1500萬元；諧波減速器生產(chǎn)設(shè)備費(fèi)用占整體投入70%-80%左右，5000萬左右的設(shè)備投入才能實現(xiàn)小批量生產(chǎn)。2）到貨周期長：部分減速器的設(shè)備交付期約1年左右，特殊設(shè)備則需要14個月甚至更長時間才能到貨，對廠商的資金要求高。設(shè)備名稱數(shù)量（臺/套）總價（萬元）設(shè)備名稱數(shù)量（臺/套）總價（萬元）立式加工中心502500立式磨床42440數(shù)控車床500加工中心2460數(shù)控滾齒機(jī)5020000滾齒機(jī)242910六軸工業(yè)機(jī)器人2000插齒機(jī)41800數(shù)控磨床5010000磨齒機(jī)43320定制化熱處理產(chǎn)線1800數(shù)控車床860裝配工作站400測量儀5670網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器20試驗儀熱處理31450我們從材料選擇、設(shè)計、加工工藝、設(shè)備與資金等方面梳理了精密減速器的技術(shù)壁壘?；诩夹g(shù)難度進(jìn)行總體排序，我們認(rèn)為RV減速器與諧波減速器整體制造壁壘相對更高，整體而言不同減速器的壁壘難點(diǎn)也各有側(cè)重：1）RV減速器主要難點(diǎn)在于大量高精度的零部件需要極高的加工精度與裝配技術(shù)，以及設(shè)備資金投入的高門檻；2）諧波減速器主要難點(diǎn)在于選擇合適的柔輪的材料、齒形與加工工藝以保證柔輪的使用壽命；3）行星減速器主要難點(diǎn)在于加工精度要求高。諧波減速器：柔輪材料與制造工藝是核心壁壘諧波減速器主要是由波發(fā)生器、剛輪、柔輪三個基本構(gòu)件組成，柔輪是諧波減速器中結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、最易受外力損壞及腐蝕磨損的部件，是諧波減速器的核心技術(shù)壁壘。1）材料選擇與熱處理工藝壁壘：柔輪材質(zhì)直接影響諧波減速器的使用壽命，需要具有足夠韌性、強(qiáng)度和高耐疲勞特性。較差的柔輪材料可能存在晶粒和鐵氧體相的不合理，產(chǎn)生局部微裂紋和尺寸精度的變化，導(dǎo)致柔輪失效。目前，國內(nèi)外的諧波減速器柔輪材料基本為40Cr合金鋼，包括40CrMoNiA、40CrA、30CrMoNiA、38Cr2Mo2VA等中碳合金鋼，其中前兩種最為常用。龍頭廠商哈默納科的諧波減速器柔輪使用材料純度高，組織晶粒精度等級高，潔凈度較好，組織均勻，在疲勞壽命和穩(wěn)定性方面較好。雖然國內(nèi)廠商采用同樣材料，但材料提純技術(shù)和熱處理工藝不夠完善，材料雜質(zhì)含量較高，材料卷氣、夾雜嚴(yán)重，柔輪組織粗大，穩(wěn)定性差，材料性能與國外仍有距離。資料來源：《諧波減速器特殊鋼材質(zhì)柔輪的組織和力學(xué)性能分析》），熱處理：熱處理是高精度齒輪成型的核心環(huán)節(jié)之一，齒輪的抗接觸疲勞強(qiáng)度、抗彎曲疲勞強(qiáng)度、心部韌性、表面硬度及耐磨性等都是熱后齒輪的關(guān)鍵指標(biāo)，直接影響齒輪使用壽命長短。熱處理一方面可強(qiáng)化齒輪強(qiáng)硬度，提升其耐磨性，另一方面也可以降低后續(xù)工藝對精度的需求。熱處理對于設(shè)備要求、工藝規(guī)范、溫度把控等多個維度有較高的要求，同時熱處理過程中的變形情況不容忽視，是引發(fā)齒輪尺寸發(fā)生改變、產(chǎn)生異常噪聲的重要原因，甚至還會影響齒輪的使用壽命。總體來看，齒輪的熱處理工藝如滲碳、高頻淬火等會使齒輪變硬，但同時也會使材料變脆，合適的熱處理工序需要保證齒面的硬度、齒輪的屈服抗拉強(qiáng)度、韌性、足夠的精度，在多個方面進(jìn)行平衡，具有較高的技術(shù)壁壘。），），2）設(shè)計壁壘：齒輪的齒形直接決定減速器的傳動性能。哈默納科的“S”齒形，在空載條件下基本實現(xiàn)連續(xù)接觸，突破傳統(tǒng)齒形只在負(fù)載條件下才實現(xiàn)多齒嚙合的連續(xù)接觸的狀況，柔輪輪齒抗疲勞強(qiáng)度能力提升1倍，扭轉(zhuǎn)剛度提高70%-100%。國內(nèi)廠商在齒形設(shè)計方面也有一定進(jìn)展。綠的諧波研發(fā)出低齒高大齒寬的P形齒，保證嚙合量的同時減小嚙合距離，柔輪徑向變形量較小，延長柔輪壽命。來福諧波研發(fā)出一種δ齒形并申請了相關(guān)專利，使諧波減速器壽命及轉(zhuǎn)矩容量均提高了30%以上。資料來源：《圓柱杯型柔輪力學(xué)及振動特性分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化》（李良玉，2024），《諧波減速器研究現(xiàn)狀），3）加工壁壘：柔輪的加工工藝復(fù)雜，導(dǎo)致不同工藝處理下的產(chǎn)品性能相差大，具有較高的壁壘。柔輪屬于薄壁構(gòu)件，不同類型的柔輪筒體結(jié)構(gòu)、齒形的迭代也使得加工工藝較為復(fù)雜，需要對熱處理后的坯料開展粗車、半精車、精車、齒加工、噴丸等加工工序。制齒工藝方面，目前日本哈默納科運(yùn)用先進(jìn)的加工技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)一分鐘完成兩個工件的齒形加工。盡管國內(nèi)廠家開始追求高速滾齒、精密磨削、強(qiáng)力插齒等先進(jìn)加工工藝，但國內(nèi)的制齒工藝效率不足國外的二分之一，受制于機(jī)床與刀具依賴進(jìn)口、貨期拉長等因素，柔輪加工工藝壁壘高。行星減速器：加工精度要求高精密行星減速器主要由太陽輪、行星輪、內(nèi)齒圈三大核心部件構(gòu)成，主要的技術(shù)難點(diǎn)也在于三大部件的生產(chǎn)加工。精密行星減速器對高精度的要求增加了生產(chǎn)制造難度。1）設(shè)計壁壘：l動力學(xué)設(shè)計：精密行星齒輪減速器精度要求高，在零件加工和裝配中不可避免產(chǎn)生誤差，結(jié)構(gòu)設(shè)計和加工裝配誤差綜合作用導(dǎo)致減速器可能出現(xiàn)振動等問題，嚴(yán)重時導(dǎo)致齒輪失效和整機(jī)損壞，需進(jìn)行合理的動力學(xué)設(shè)計，進(jìn)行動態(tài)性能優(yōu)化。l耦合分析：精密行星減速器工作過程是流場、溫度場、結(jié)構(gòu)應(yīng)力場等物理場復(fù)合作用的過程。高功率密度行星減速器體積小、熱源較多、散熱面積小，工作時產(chǎn)生大量熱量，散熱不足會導(dǎo)致減速器內(nèi)溫度升高，結(jié)構(gòu)發(fā)生熱變形。因此需考慮多物理場的耦合，如即流－固－熱耦合、熱－聲－振耦合等。資料來源：《高功率密度行星減速器設(shè)計的關(guān)鍵核心技術(shù)綜述》（），2）加工工藝壁壘：l齒輪加工工藝：需要將傳統(tǒng)的普通精密車床升級為數(shù)控車床，采用專用高速數(shù)控干切滾齒機(jī)，并且配套研發(fā)高速系列干切滾齒刀具，從而優(yōu)化工藝參數(shù)。l行星架加工工藝：需要采用自動化組合加工機(jī)床及組合夾具，實現(xiàn)精加工。l內(nèi)齒圈加工工藝：齒圈的精度直接影響傳動質(zhì)量，薄壁齒圈零件加工工藝過程主要包括鍛造毛坯→車削加工→調(diào)質(zhì)→車削加工→插齒加工→滲氮熱處理等多個步驟，較為繁瑣，對精度要求較高。資料來源：《機(jī)器人關(guān)節(jié)精密行星齒輪減速器關(guān)鍵生產(chǎn)工藝設(shè)計》），資料來源：《機(jī)器人關(guān)節(jié)精密行星齒輪減速器關(guān)鍵生產(chǎn)工藝設(shè)計》），RV減速器：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度與資金要求高RV減速器由高精度的元件組成，對材料科學(xué)、精密加工裝備、加工精度、裝配技術(shù)、高精度檢測技術(shù)均提出了極高的要求，也存在顯著的硬件設(shè)備門檻，尤其是高精度機(jī)床的投入。由于RV減速器本身由行星減速器和擺線針輪減速器組成，因此行星減速器的技術(shù)難點(diǎn)同樣也是RV減速器的技術(shù)難點(diǎn)。同時，RV減速器有兩級傳動，不同零部件的生產(chǎn)一致性和精度要求高。RV減速器中，上一級1微米大小誤差傳導(dǎo)到下一級齒輪上可能會放大數(shù)十倍，經(jīng)過多個機(jī)器人關(guān)節(jié)層層放大，最后誤差可能被放大至幾百倍，可能極大影響整體精度。此外，RV減速器的精密加工設(shè)備費(fèi)用高昂，且采購周期1年以上，具有明顯的設(shè)備資金壁壘。1）設(shè)計壁壘：難點(diǎn)在于擺線輪齒廓和整體的公差分配設(shè)計。l齒廓設(shè)計：擺線輪的齒廓是RV減速機(jī)的“核心線”，如果齒廓設(shè)計不準(zhǔn)，工作中受力不均，齒輪磨損經(jīng)過幾百倍放大后，精度會受到較大影響。此外，還要考慮材料熱變形彈性變形、齒輪嚙合原理、齒輪傳動位移、運(yùn)動角度等多個影響精度的要素。同時，優(yōu)化齒廓需要與理論齒廓的逼近程度較高，且留有滿足潤滑要求的齒側(cè)間隙與徑向間隙，設(shè)計門檻非常高。l公差分配設(shè)計：RV減速器的高精度特性對回差有較高要求，一般要求不超過1arcmin，而公差分配需要把1arcmin的許用回差進(jìn)行合理分配。然而，一臺RV減速器有20多種零件，如行星架蓋、主軸承、滾針軸承、行星底座、擺線輪、針齒殼、偏心軸等，多個零件均裝配于同一針齒殼內(nèi)，在嚙合程度、體積大小等方面具有一定關(guān)聯(lián)性，影響回差的因素眾多，公差分配設(shè)計較難。因此，RV減速器的零件公差設(shè)計是其研發(fā)過程中的一大難點(diǎn)，公差分配不當(dāng)可能會導(dǎo)致傳動精度達(dá)不到預(yù)期的要求。），資料來源：《RV減速器關(guān)鍵零部件公差設(shè)計方法研究》（曹代佳，），2）加工工藝壁壘：國產(chǎn)減速器廠家的加工工藝始終和行業(yè)龍頭存在一定差異。RV減速器對尺寸公差和位置精度要求非常高，擺線輪、曲柄軸、針齒殼為最難加工的工件，加工精度要求高。l曲柄軸：曲柄軸承孔、外齒形加工難度高。曲柄軸承孔及中間工藝孔有孔徑和位置度、垂直度等較高要求，對夾具的精度要求較高。l擺線輪：制造精度要求達(dá)到微米級。擺線輪較薄且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，熱處理后擺線輪輪端面極易翹曲變形，無法采用常規(guī)平面磨工藝加工兩端面，需要對擺線輪的淬火過程進(jìn)行熱力學(xué)仿真分析并選取合適的磨削量，以有效控制熱變形量。此外，在實際的RV減速器傳動過程中，為了補(bǔ)償制造誤差便于裝拆和保證良好的潤滑，不允許擺線輪齒與針輪齒之間沒有間隙。因此，實際的擺線輪不能采用標(biāo)準(zhǔn)齒形，均須用修形齒形。擺線針輪的修形加工法（等距修形法、移距修形法和轉(zhuǎn)角修形法）各有優(yōu)劣，三種修形法也可組合使用（如負(fù)等距+負(fù)移距潤滑效果好，降低對傳動誤差的影響；負(fù)等距+正移距可使嚙合齒面接觸應(yīng)力分布均勻，受力狀況明顯改善需要合理選取。序號曲柄軸工序名稱曲柄軸工序描述擺線輪工序名稱擺線輪工序描述1取料根據(jù)尺寸選取適合的毛坯件精密鍛造直接鍛造成型并留一定的加工余量2粗車粗車外圓及兩端面等溫退火消除殘余應(yīng)力、降低硬度，方便后續(xù)加工3粗磨粗磨曲柄及主軸外圓拋丸處理清除鍛造和退火加工留下的表面氧化層4粗滾粗滾漸開線外花鍵滲碳淬火提高表面硬度、耐磨性和接觸疲勞性能5粗車根據(jù)偏心距粗車兩曲柄回火消除內(nèi)應(yīng)力、減小變形、提高工件性能6淬火滲碳淬火，深度為0.9~1.2mm粗磨粗磨擺線輪兩端面、齒廓曲面、中間及軸承孔7精滾精滾漸開線外花鍵精磨精磨擺線輪兩端面、齒廓曲面、中間及軸承孔8精磨精磨主軸及兩曲柄外圓表面清理清洗零件磨削殘留的鐵屑和磨削液9檢驗檢驗加工精度檢驗檢驗加工精度入庫入庫保存入庫入庫保存），資料來源：《RV減速器擺線輪齒廓修形研究》（陳智龍，2），l針齒殼：針齒殼的加工及裝配精度要求高。針齒殼兩端的角接觸球軸承支撐孔方面的尺寸精度、形位公差與表面粗糙度都必須滿足一定的精度等級，滾針孔的加工需具備較高的精度。序號工序關(guān)鍵要素加工工藝要求1精密鑄造測量工件，符合坯件工序尺寸加工要求預(yù)留加工余量2~3mm2使用溫度－時間記錄儀記錄、檢測，滿足保溫~鑄件加熱至共析~溫度附近（約使用溫度－時間記錄儀記錄、檢測，滿足保溫時間及溫度要求球化退火處理700760℃)保溫3時間及溫度要求600℃出爐空冷3拋丸處理按工序要求配制清洗液，目測清洗效果拋丸時間10min4表面清洗處理按工序要求配制清洗液，控制清洗液溫度及清清洗液溫度80~100~℃熱水沖洗，清洗時間洗時間，目測清洗效果3040min5磷化處理按工序要求配制磷化液，控制磷化液溫度及磷化時間，檢測磷化質(zhì)量磷化溫度85~90℃,處理時間30~40min6針齒殼粗加工檢測工件，表面粗糙度控制在Ra3.2~1.6，滿加工中心鏜銑留加工余量0~.5~0.3mm，加足工序加工精度要求工粗糙度Ra3.21.67淬火回火處理使用溫度－時間記錄儀記錄、檢測，滿足保溫加熱至840~950℃保溫1~2h，鹽水中冷卻時間及溫度要求；使用硬度儀檢測工件硬度至400℃并保溫2h，隨爐空冷8深冷穩(wěn)定處理使用溫度－時間記錄儀記錄、檢測，滿足保溫時間及溫度要求在液氮中冷卻至-150℃保溫6h9針齒殼精加工檢測工件，表面粗糙度控制在Ra0.8~0.4，滿足工序加工精度要求加工至粗糙度Ra0.8~0.4針齒殼檢驗，成品入庫滿足檢驗規(guī)程要求，按保管規(guī)程存儲按圖紙檢測尺寸與形位公差，登記入庫），技術(shù)壁壘諧波減速器行星減速器RV減速器材料選擇壁壘l柔輪材質(zhì)直接影響諧波減速器使用壽命，較差材料可能存在晶粒和鐵氧體相l(xiāng)的不合理，產(chǎn)生局部微裂紋和尺寸精度的變化，導(dǎo)致柔輪失效。l雖然國內(nèi)外的材料牌號一致，但國內(nèi)材料制造加工工藝、熱處理工藝、材料提純技術(shù)不完善，材料雜質(zhì)含量較高，性能與國外仍有距離。行星減速器的齒輪材料不合適可能導(dǎo)l致零件過早磨損。齒輪材料選擇時應(yīng)保持較高的彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞l強(qiáng)度，齒面應(yīng)有足夠的硬度和耐磨性，芯部要具有一定的強(qiáng)度和韌性。不同材料存在不同的優(yōu)劣，需要合理選擇。RV減速器的材料直接影響到減速器性能、壽命和可靠性。擺線輪材料選擇時主要側(cè)重于材料自身的淬透性及重載情況下的抗沖擊特性，常見材料為軸承鋼（GCr15）及低碳合金鋼（CrMn、CrMo合金需合理選擇并進(jìn)行熱處理。設(shè)計壁壘l哈默納科S齒形同時參與嚙合齒數(shù)加l倍，齒根圓角半徑增大，抗疲勞~強(qiáng)度能力提升1倍，扭轉(zhuǎn)剛度提高70%100%。l綠的諧波的低齒高大齒寬的P形齒保證齒的嚙合量同時減小嚙合距離，使柔輪徑向變形量較小，延長柔輪壽命。ll來福諧波δ齒形相關(guān)專利，提升減速器的壽命及轉(zhuǎn)矩容量30%以上。動力學(xué)設(shè)計：行星減速器傳動結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高，在零件加工和裝配過l程中不可避免產(chǎn)生誤差，結(jié)構(gòu)設(shè)計有誤可能導(dǎo)致減速器可能出現(xiàn)振動等問題，l嚴(yán)重時導(dǎo)致齒輪失效和整機(jī)損壞。耦合分析：行星減速器運(yùn)行是流場、溫度場、結(jié)構(gòu)應(yīng)力場等物理場復(fù)合作用的過程，需考慮多物理場的耦合作用。齒廓設(shè)計：擺線輪的齒廓是RV減速機(jī)的“核心線”，設(shè)計門檻非常高。公差分配設(shè)計：RV減速器要求回差不超過1arcmin，而需要對關(guān)鍵零部件實現(xiàn)公差合理分配。公差分配不當(dāng)可能會導(dǎo)致傳動精度達(dá)不到預(yù)期的要求，是研發(fā)的一大難點(diǎn)。加工工藝壁壘ll熱處理工藝：不同的熱處理工藝導(dǎo)致粗加工精度下的應(yīng)力殘留、熱處理表面外硬內(nèi)軟及加工余量不同，造成露出部分ll不一樣，性能相差較大。ll加工工藝：目前哈默納克已實現(xiàn)一分鐘采用慢走絲、滾齒、插齒等傳統(tǒng)輪齒成形工藝，效率不足國外一半。完成兩個工件的齒形加工。國內(nèi)目前仍采用慢走絲、滾齒、插齒等傳統(tǒng)輪齒成形工藝，效率不足國外一半。齒輪加工工藝：將傳統(tǒng)的普通精密車床升級為數(shù)控車床，采用專用高速數(shù)控l干切滾齒機(jī)，并且配套研發(fā)高速系列干切滾齒刀具，從而優(yōu)化工藝參數(shù)。行星架加工工藝：需采用自動化組合l加工機(jī)床及組合夾具，提高加工精度。內(nèi)齒圈加工工藝：齒圈的精度直接影響傳動質(zhì)量，薄壁齒圈零件加工工藝過程包括多個步驟，較繁瑣，精度要求高。擺線輪加工工藝：制造精度要求達(dá)到微米級，對設(shè)備、工藝和人員要求較高。擺線輪的不同修形加工法各有優(yōu)劣，需合理選取。針齒殼：針齒殼兩端的角接觸球軸承支撐孔方面的尺寸精度、形位公差與表面粗糙度都必須滿足一定的精度等級，滾針孔的加工精度需具備較高的加工精度。設(shè)備資金壁壘l高端精密加工設(shè)備依賴進(jìn)口。諧波減速l器生產(chǎn)企業(yè)的設(shè)備費(fèi)用占整體投入80%左右，生產(chǎn)諧波減速器需要5000萬左右的設(shè)備投入才能實現(xiàn)小批量生產(chǎn)，設(shè)備交付期約1年。l行星減速器的精密加工和檢測設(shè)備，如數(shù)控磨齒機(jī)、數(shù)控插齒機(jī)、數(shù)控滾齒機(jī)、立式復(fù)合磨床、數(shù)控立式加工中心、數(shù)控立式鏜銃加工中心、三坐標(biāo)測量機(jī)等，需從日本、德國、美國進(jìn)口。l針齒殼和擺線輪的加工設(shè)備從歐洲進(jìn)口，單臺均價超1500萬，國產(chǎn)機(jī)床在精度和工藝方面還無法滿足要求。如智同科技僅完成了擺線輪理論初步設(shè)計和試制階段就已投入7000萬左右。設(shè)備采購周期在一年以上，對資金儲備有較高要求。波減速器研究現(xiàn)狀及問題研究》（向珍琳等，2020），《高功率密度行星減速器設(shè)計的關(guān)鍵核心技術(shù)綜述》（張建潤等，2020），《機(jī)器人關(guān)節(jié)精密行星齒輪減速器關(guān)鍵生產(chǎn)工藝設(shè)計》（馬勰等，2017《影響RV減速器傳動精度的因素與控制》（王文濤和楊《RV減速器針齒殼零件加工工藝設(shè)計與分析》（葛捷），市場格局：當(dāng)前日系仍為主導(dǎo)，國產(chǎn)減速器替代進(jìn)程加速總結(jié)：憑借技術(shù)專利以及在工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用帶來的先發(fā)優(yōu)勢，外資品牌如哈默納科（諧波減速器全球份額80%+）、納博特斯克（RV減速器全球份額60%+）目前主導(dǎo)精密減速器市場，國內(nèi)廠商雖起步相對晚，但已逐步具備一定規(guī)模和技術(shù)實力，與國際頭部廠商差距逐漸縮小，后續(xù)在主機(jī)廠降本訴求+自身品質(zhì)提升+合作響應(yīng)高效的三重奏下，國產(chǎn)替代趨勢逐漸明晰；當(dāng)下減速器行業(yè)兩大趨勢持續(xù)演進(jìn)，1）橫向（負(fù)載譜系拓展+迭代產(chǎn)品性能①開拓不同負(fù)載等性能指標(biāo)的減速器產(chǎn)品；②升級當(dāng)下減速器指標(biāo)性能；③推進(jìn)新型減速器產(chǎn)品創(chuàng)新（新材料、新結(jié)構(gòu)）；2）縱向（機(jī)電一體化）：將減速器與電機(jī)、編碼器、制動器、傳感器等組合，提供高附加值模塊化產(chǎn)品，打開半導(dǎo)體、光學(xué)、測量等下游市場。機(jī)電一體化供貨有望成為未來的趨勢。格局梳理：先發(fā)優(yōu)勢下外資品牌主導(dǎo)減速器市場四大家族占據(jù)工業(yè)機(jī)器人半壁江山，國產(chǎn)廠商不斷縮小差距。2020年我國新裝工業(yè)機(jī)器人全球占比43.8%；外資工業(yè)機(jī)器人品牌起步早，在技術(shù)、規(guī)模方面具較強(qiáng)優(yōu)勢，在我國長期維持60%以上市占率，其中以ABB、發(fā)那科、庫卡及安川為代表的四大家族廠商份額約5成。近幾年受物流、疫情、缺芯影響，外資貨期延長+產(chǎn)品漲價，內(nèi)資在本土供應(yīng)鏈、貨期、價格等方面逐漸掌握一定優(yōu)勢，且在產(chǎn)品質(zhì)量、定制方面與一線品牌差距逐漸縮小。國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人龍頭以埃斯頓、匯川等為代表，已具備一定規(guī)模和技術(shù)實力。國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人對本土供應(yīng)鏈的龐大需求驅(qū)動內(nèi)資減速器品牌發(fā)展。資料來源：中商情報網(wǎng)，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理減速器市場當(dāng)下主要由日系等外資品牌主導(dǎo)。精密減速器作為技術(shù)密集型行業(yè)，材料、設(shè)計、加工工藝、加工設(shè)備等方面均存在較高技術(shù)壁壘，因此先進(jìn)入者具備先發(fā)優(yōu)勢。得益于在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢，德日等外資品牌主導(dǎo)精密減速器市場，外資品牌如日系龍頭哈默納科、納博特斯克分別占據(jù)諧波減速器、RV減速器市場60%以上的市場份額，兩者產(chǎn)品定位高端，品牌效應(yīng)明顯，與下游客戶廠商深度綁定。諧波減速器方面，憑借技術(shù)專利、工業(yè)機(jī)器人的領(lǐng)先帶來的先發(fā)優(yōu)勢，日系龍頭哈默納科壟斷諧波減速器市場，全球份額超80%，國產(chǎn)玩家綠的諧波全球市占率不足7%左右，國內(nèi)市場來看，哈默納科市占率約36%，第二名為國產(chǎn)諧波減速器的龍頭綠的諧波（占比25%其他玩家如日本新寶、來福諧波份額均不足10%。行星減速器方面，德日等品牌行星減速器在材料、設(shè)計、質(zhì)量控制、精度、可靠性和壽命等方面領(lǐng)先，國內(nèi)廠商則聚焦于中低端領(lǐng)域，高端減速器領(lǐng)域外資廠商依然占主要份額。全球格局來看，日本新寶份額13%，紐卡特11%，威騰斯坦11%。國內(nèi)份額來看，日本新寶份額20%，紐卡特份額9%，威騰斯坦份額12%。RV減速器方面，國內(nèi)RV減速器企業(yè)起步較晚，當(dāng)前本土RV減速器品牌主要仍聚焦在本土機(jī)器人品牌的中低端和中低負(fù)載產(chǎn)品系列。RV減速器市場集中度較高，全球CR10超83%，納博特斯克份額為61%，住友重工份額17%。國內(nèi)競爭格局與全球類似，納博特斯克市占率53%，其次是雙環(huán)傳動，市場份額為14%，是我國本土龍頭企業(yè)；住友占比5%，飛馬占比4%，中大力德占比4%，南通振康占比3%，智同占比3%。趨勢演繹：國產(chǎn)廠商不斷縮小差距近年國產(chǎn)減速器廠商已具備一定規(guī)模和技術(shù)實力，國產(chǎn)替代趨勢明顯。我國減速器行業(yè)起步慢，但內(nèi)資品牌不斷實現(xiàn)技術(shù)突破，隨著國內(nèi)制造業(yè)智能化、自動化轉(zhuǎn)型升級加快，工業(yè)機(jī)器人市場規(guī)模不斷擴(kuò)大，帶動精密減速器行業(yè)市場需求持續(xù)增長，國內(nèi)減速器玩家配合下游需求持續(xù)擴(kuò)充產(chǎn)能，逐漸開始切入下游客戶，內(nèi)資份額開始明顯提升。據(jù)GGII，目前我國超100家本土企業(yè)涉足精密減速器生產(chǎn)，企業(yè)數(shù)量逐漸增多，且技術(shù)和研發(fā)實力逐步提升，部分廠商已實現(xiàn)量產(chǎn)并逐步推向市場，精密減速器的國產(chǎn)替代進(jìn)程逐步體現(xiàn)效果。2013-2023年，國內(nèi)減速器行業(yè)實現(xiàn)一定的技術(shù)和品牌積累。工業(yè)機(jī)器人三大環(huán)節(jié)中伺服系統(tǒng)、控制器目前國產(chǎn)化程度已較高，國產(chǎn)減速機(jī)也得到一定規(guī)模應(yīng)用，如埃斯頓工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品核心部件自主使用率超80%。我們認(rèn)為未來減速器實現(xiàn)國產(chǎn)替代是必然趨勢，將在降本訴求+品質(zhì)提升+響應(yīng)高效的三重驅(qū)動下逐漸兌現(xiàn)：1）降本：降本訴求下零部件國產(chǎn)化成為首選；2）品質(zhì)：經(jīng)國內(nèi)多年科技創(chuàng)新及技術(shù)經(jīng)驗積累，國產(chǎn)減速器質(zhì)量不斷提升，與進(jìn)口產(chǎn)品差距逐漸縮?。?）響應(yīng)：工業(yè)機(jī)器人需求增長的背景下，對減速器廠商服務(wù)響應(yīng)的要求提升，國產(chǎn)減速器的高性價比、短交貨期、快速響應(yīng)服務(wù)等優(yōu)勢愈發(fā)凸顯。資料來源：GGII，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理資料來源：GGII，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理我國現(xiàn)階段機(jī)器人精密減速器制造與國際頭部廠商差距逐漸縮小，國產(chǎn)替代有望進(jìn)一步突破市場份額。核心指標(biāo)方面，國際品牌產(chǎn)品在傳動精度、保持高精度的使用壽命、產(chǎn)品一致性等方面具備領(lǐng)先優(yōu)勢，但國產(chǎn)品牌與國際品牌的差距正在縮小，國產(chǎn)高端精密減速器在部分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了進(jìn)口替代，未來將向高精度、輕量化、高功率密度、模塊化、集成化、智能化方向發(fā)展。減速器類型公司產(chǎn)品型號減速比最小齒隙傳動精度額定扭矩諧波減速器哈默納科（日本）CSG-3250-1605arcsec1arcmin99-178Nm雙環(huán)傳動SHXB3250-10010arcsec1arcmin76-137Nm綠的諧波LHS-3230-16010arcsec1arcmin51-130Nm納博特斯克（日本）RV-20E57-1611arcmin1arcmin167NmRV減速器雙環(huán)傳動SHPR-20E57-1611arcmin1arcmin167Nm中大力德E系列150-20E41-1611arcmin1arcmin196Nm諧波減速器方面，國產(chǎn)諧波減速器替代相對明顯。當(dāng)下國內(nèi)諧波減速器市場雖仍由日系主導(dǎo)，但內(nèi)資品牌市場份額逐步提升。GGII統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，目前中國市場超100家本土企業(yè)涉足精密減速器的生產(chǎn)，諧波減速器企業(yè)超50家。綠的諧波是國產(chǎn)諧波減速器的龍頭企業(yè)，目前國內(nèi)份額25%，國內(nèi)其他廠商份額也逐漸提升，如來福、大族、同川等，外資龍頭品牌哈默納科整體份額有所下降。在價格方面，國產(chǎn)廠商價格低于日系廠商。例如，在質(zhì)量、型號相差不大的情況下，綠的諧波（1500元左右）諧波減速器產(chǎn)品售價一般比哈默納科同類型產(chǎn)品（3000-4000元左右）低50%。RV減速器方面，從競爭格局來看，2021-2023年納博特斯克的國內(nèi)市場份額明顯降低，國內(nèi)雙環(huán)傳動、珠海飛馬、智同科技、中大力德等廠商的市場份額逐漸提升，國產(chǎn)RV減速器的替代進(jìn)程加速。圖39：國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人用諧波與RV減速國內(nèi)進(jìn)展：技術(shù)持續(xù)突破，中高端+多品類推進(jìn)國內(nèi)減速器廠商技術(shù)持續(xù)突破，開始向中高端減速器市場進(jìn)發(fā)。近年，國內(nèi)減速器企業(yè)取得了顯著進(jìn)步和發(fā)展，不僅在產(chǎn)品布局方面日臻完善，同時在市場占有率上也實現(xiàn)顯著提升，逐漸向日系廠商壟斷的中高端市場推進(jìn)。公司市值營收歸母研發(fā)投入減速器相關(guān)業(yè)務(wù)收入產(chǎn)品減速器進(jìn)展lRV減速器：具SHPR-C和SHPR-E兩大系列，國產(chǎn)RV減速器市占率連續(xù)第一。中小負(fù)載機(jī)器人雙環(huán)傳動81846l波等l用新一代高功重比RV減速機(jī)規(guī)模量產(chǎn)；中大負(fù)載機(jī)器人（50Kg-210Kg負(fù)載）用RV減速機(jī)取得關(guān)鍵性突破。RV減速器年化產(chǎn)能10萬臺左右。諧波減速器：已有6年積累，供應(yīng)鏈端、技術(shù)端的共通性加速諧波減速器產(chǎn)品迭代過程，已形成多型號產(chǎn)品的批量供貨。中大力德390.70.72行星、波l從2008年開始研發(fā)減速器，具備減速器、電機(jī)、驅(qū)動器三位一體能力，主要減速器產(chǎn)品覆蓋諧波、行星、RV減速器。目前已掌握RV減速器生產(chǎn)加工所需的工藝、組合和裝配技術(shù)，核心技術(shù)主要包括整體結(jié)構(gòu)式角接觸軸承擺線減速器技術(shù)、擺線輪擺線齒修形數(shù)學(xué)模型及工藝技術(shù)、擺線減速器擺線片工藝技術(shù)、RV減速器與弧錐齒輪的組合與裝配技術(shù)等。突破RV減速器關(guān)鍵零件的瓶頸工序及核心工藝裝備，形成完善的檢測、試驗、驗證設(shè)施等，秦川機(jī)床69380.52-RV等主要技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國際同行業(yè)先進(jìn)水平；機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器有5大系列、40種規(guī)格、140多種速比，是國內(nèi)規(guī)格最全、系列最多、滿足5-1000KG負(fù)載匹配全系列工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器產(chǎn)品的供應(yīng)商，機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器實現(xiàn)N系列6個規(guī)格的定型銷售，產(chǎn)品譜系更趨完整，突破N系列減速器關(guān)鍵設(shè)計和制造技術(shù)，實現(xiàn)小批銷售。綠的諧波40.80.53諧波國內(nèi)諧波減速器龍頭，核心團(tuán)隊從事精密傳動領(lǐng)域超20年，產(chǎn)品壽命、傳動誤差、傳動效率、噪聲等關(guān)鍵性能指標(biāo)已達(dá)行業(yè)前列。2021年國內(nèi)市占率24.7%，同時持續(xù)研發(fā)新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品，豐富、優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。2023年完成年產(chǎn)50萬臺精密減速器的擴(kuò)產(chǎn)項目的土建及設(shè)備采購，在國內(nèi)率先實現(xiàn)諧波減速器的工業(yè)化生產(chǎn)和規(guī)?；瘧?yīng)用，打破國際壟斷?？七_(dá)利2206-l諧波l在諧波減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計、齒形研究、嚙合原理、傳動精度、疲勞壽命、振動噪聲抑制、精密加工等方面持續(xù)研發(fā)投入。國內(nèi)最大的動力電池精密結(jié)構(gòu)件供應(yīng)商之一。2024年公司投資設(shè)立深圳科盟公司進(jìn)入減速器行業(yè)，透過各方的資源投入有助于提升綜合效益，以合資方式成立新公司進(jìn)行深度的合作，進(jìn)一步擴(kuò)大整體的經(jīng)營效益。機(jī)器人減速器的研發(fā)工作進(jìn)行中，在研機(jī)器人關(guān)節(jié)行星減速器，目前正與客戶討論應(yīng)用場景，精鍛科技342121-行星l確認(rèn)設(shè)計的邊界設(shè)計，以建立設(shè)計試驗規(guī)范。公司也在與國內(nèi)外的設(shè)備供應(yīng)商在探討新的工藝和裝備。2023年已在進(jìn)行樣品開發(fā)和內(nèi)部試驗驗證，以積累設(shè)計和試驗的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。公司已成立項目團(tuán)隊負(fù)責(zé)該業(yè)務(wù)，根據(jù)客戶和市場需求同步進(jìn)行技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)能規(guī)劃落實。l起家于小模數(shù)螺旋錐齒輪，業(yè)務(wù)逐步拓展到小微型精密減速器（行星減速器、諧波減速器等）等。大力布局以鋼齒輪為主線延伸到用于機(jī)器人行業(yè)的精密減速器產(chǎn)品，IP0募投項目已于23H2豐立智能4120.10.21l進(jìn)入安裝調(diào)試階段，2024年將全力進(jìn)行產(chǎn)能爬坡。公司成功研發(fā)多種類常規(guī)型號產(chǎn)品以及用于機(jī)器人的超薄款諧波減速器，用于靈巧手的直錐齒輪等產(chǎn)品。公司對諧波減速器新廠區(qū)空間預(yù)留四條產(chǎn)線，每條產(chǎn)線年產(chǎn)約3.5萬臺設(shè)置。公司23年諧波減速器產(chǎn)線達(dá)成，常規(guī)型號全部研發(fā)完成，目前進(jìn)入小批量生產(chǎn)中，已與人形機(jī)器人、協(xié)作及工業(yè)機(jī)器人等部分客戶合作，并產(chǎn)生小量營業(yè)額。來福諧波未上市2--諧波具有低溫升、低啟動扭矩、高可靠性、高精度、高扭矩、高壽命、大速比、小體積等特性。產(chǎn)品批量運(yùn)用在工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、醫(yī)療器械、高精密自動化設(shè)備等領(lǐng)域。公司自主研發(fā)伺服電機(jī)編碼器、驅(qū)動器。歸母、研發(fā)投入、減速器收入均為2023年數(shù)值，單位為億元人民幣后續(xù)升級方向：橫（譜系拓展）、縱（機(jī)電一體化）并舉我們認(rèn)為，減速器是執(zhí)行器中較高附加值、較高供貨壁壘的環(huán)節(jié)，具備減速器能力的供應(yīng)玩家將在執(zhí)行器中占據(jù)重要地位，減速器具備兩大潛在的行業(yè)演進(jìn)方向：升級和延展。n橫向（負(fù)載譜系拓展+迭代產(chǎn)品性能①繼續(xù)開拓不同負(fù)載等性能指標(biāo)的減速器產(chǎn)品；②升級當(dāng)下減速器指標(biāo)性能（扭矩、精度、效率、體積、重量等③推進(jìn)新型減速器產(chǎn)品創(chuàng)新（新材料、新結(jié)構(gòu)），以及布局高精密減速器在更多領(lǐng)域的應(yīng)用探索。n縱向（機(jī)電一體化）：國內(nèi)外領(lǐng)跑企業(yè)紛紛開發(fā)一體化模塊。國際諧波減速器廠商提出“整體運(yùn)動控制”，國內(nèi)龍頭品牌綠的諧波、雙環(huán)傳動也在推進(jìn)機(jī)電一體化布局，將諧波減速器與電機(jī)、編碼器、制動器、傳感器等組合，提供高附加值模塊化產(chǎn)品，打開半導(dǎo)體、光學(xué)、測量等下游市場。機(jī)電一體化供貨有望成為未來的趨勢?？臻g測算：人形機(jī)器人有望催生全新增量空間小結(jié)：當(dāng)前，精密減速器主要在機(jī)器人、高端機(jī)床等高端制造領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用。精密減速器已經(jīng)被應(yīng)用于主流人形機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中，但技術(shù)路徑尚未收斂，主要采用諧波減速器+行星減速器的方案。隨著人形機(jī)器人和大模型等技術(shù)的持續(xù)突破，我們對人形機(jī)器人用精密減速器的市場空間進(jìn)行了測算。經(jīng)測算，我們預(yù)計中性情形下，2030年全球人形機(jī)器人用諧波減速器市場空間175.7億元，行星減速器25.8億元，合計約201.5億元，年復(fù)合增長率212%，可見人形機(jī)器人的興起為減速器注入新的強(qiáng)心劑，催生精密減速器龐大增量需求。市場規(guī)模：精密減速器應(yīng)用領(lǐng)域不斷升級精密減速器下游終端場景主要包括機(jī)器人、新能源設(shè)備、高端機(jī)床、醫(yī)療器械、半導(dǎo)體設(shè)備、電子設(shè)備、印刷機(jī)械等高端制造領(lǐng)域。以綠的諧波為例，綠的諧波高端數(shù)控機(jī)床（7.5%）；哈默納科減速器需求的拉動力按時間順序主要為機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、半導(dǎo)體設(shè)備、平板顯示器制造設(shè)備、高端醫(yī)療、航空航天等，隨著諧波減速器技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓展。諧波減速器方面，諧波減速器在傳動領(lǐng)域廣泛適用，應(yīng)用行業(yè)正不斷拓寬至高端數(shù)控機(jī)床、半導(dǎo)體制造設(shè)備、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。我國從20世紀(jì)60年代就開始諧波方面研制工作，目前國內(nèi)國內(nèi)主要生產(chǎn)廠家有綠的諧波、來福諧波等；在人形機(jī)器人領(lǐng)域，由于諧波減速器體積小、質(zhì)量輕、傳動比高，在人形機(jī)器人中通常被用于小臂、腕部或手部等末端軸位置等輕負(fù)載部位；據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院，2022年我國諧波減速器市場規(guī)模約21億元，2023年增至24.9億元，2024年市場規(guī)模將達(dá)29.4億元，2025年市場規(guī)模有望超過33億元。資料來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理行星減速器方面，近年我國機(jī)械設(shè)備制造業(yè)規(guī)模發(fā)展迅速，帶動機(jī)械傳動領(lǐng)域減速器行業(yè)規(guī)模擴(kuò)張。行星減速器下游行業(yè)主要為移動機(jī)器人、新能源設(shè)備、高端機(jī)床、電子設(shè)備、智能交通等高端裝備制造業(yè)。在一般傳動領(lǐng)域，我國減速器已基本實現(xiàn)國產(chǎn)化，但高端精密行星減速器國產(chǎn)化率低。據(jù)QYResearch，2022年全球行星減速器銷量540萬臺，銷售金額12億美元，行星減速器市場的主要供應(yīng)商集中在美國、歐洲和日本等地。這些地區(qū)的廠商擁有先進(jìn)的技術(shù)和品牌優(yōu)勢，同時也在不斷推出新產(chǎn)品和新技術(shù)。2022年中國減速器銷量為231.9萬臺，銷售金額5億美元。預(yù)計2029年全球行星減速器規(guī)模將達(dá)22.3億美元，中國市場規(guī)模將達(dá)11.5億美元。資料來源：QYResearch，科峰智能招股說明書，國信證券經(jīng)濟(jì)研究方案選擇：諧波+行星為主流減速器技術(shù)路徑目前，減速器已經(jīng)被應(yīng)用于人形機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中，但技術(shù)路徑尚未收斂。我們總結(jié)了特斯拉、智元、宇樹、傅利葉、優(yōu)必選的人形機(jī)器人減速器方案，發(fā)現(xiàn)各廠商基于不同減速器的特征、成本等因素的考量，采用不同的減速器方案。綜合來看，大部分主流廠商在人形機(jī)器人中使用諧波減速器+行星減速器的技術(shù)方案。而RV減速器由于成本較高、體積較大，暫無主流人形機(jī)器人廠商披露使用。n特斯拉Optimus機(jī)器人全身14個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)均采用諧波減速器，手部12個自由度采用行星齒輪箱。根據(jù)特斯拉AIDay發(fā)布會，Optimus機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)執(zhí)行模組主要在手臂、腿、軀干和頸部等部位，對應(yīng)采用14個諧波減速器，主要分為20Nm/0.55kg、110Nm/1.62kg、180Nm/2.26kg三種。在手部，Optimus采用行星齒輪箱。資料來源：特斯拉AIday，國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理n智元遠(yuǎn)征A1機(jī)器人采用諧波一體關(guān)節(jié)，以及自研帶行星減速器的關(guān)節(jié)電機(jī)，2024年8月對關(guān)節(jié)電機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化迭代。智元在2023年8月推出A1人形機(jī)器人時就采用了諧波一體關(guān)節(jié)+自研的關(guān)節(jié)電機(jī)PowerFlow。PowerFlow使用準(zhǔn)直驅(qū)關(guān)節(jié)方案實現(xiàn)低齒槽轉(zhuǎn)矩設(shè)計，搭配10速比以內(nèi)的高力矩透明度行星減速器、共鉅同軸雙編碼器一體液冷循環(huán)散熱系統(tǒng)，以及自研的矢量控制驅(qū)動器。2024年8月18日，智元遠(yuǎn)征系列發(fā)布了面向交互服務(wù)場景的A2、面向柔性智造場景的A2-W和面向重載特種場景的A2-Max三款人形機(jī)器人。A2全身40+個自由度，采用高可靠、輕量化、超高槽滿率繞線工藝的量產(chǎn)自研一體化關(guān)節(jié)，最高峰值扭矩430Nm，電機(jī)扭矩密度50Nm/kg，動態(tài)性能佳，關(guān)節(jié)可靠支持長時間穩(wěn)定行走。同時，智元對關(guān)節(jié)電機(jī)PowerFlow進(jìn)行了迭代優(yōu)化，在可靠性和穩(wěn)定性方面針對量產(chǎn)開展了大量優(yōu)化和測試。n宇樹人形機(jī)器人主要采用行星減速器。2023年8月15日，宇樹正式發(fā)布首款通用人形機(jī)器人H1。2024年5月13日，宇樹發(fā)布了最新一代人形機(jī)器人——UnitreeG1人形智能體，售價9.9萬元起，擁有超大關(guān)節(jié)運(yùn)動空間角度，23-43個關(guān)節(jié)自由度，力控靈巧手。G1人形機(jī)器人有G1和G1EDU兩種型號