2024年深度行業分析研究報告 機器人與車端供應鏈高度重合 人形機器人發展有望帶來相關零部件投資新機會 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：結構復雜，加工精度與資金要求高 23 格局梳理：先發優勢下外資品牌主導減速器市場 27趨勢演繹：國產廠商不斷縮小差距 28國內進展：技術持續突破，中高端+多品類推進 30 市場規模：精密減速器應用領域不斷升級 32方案選擇：諧波+行星為主流減速器技術路徑 34空間測算：預計下全球人形機器人減速器中期規模約200億元 37 n拓普集團 39n三花智控 41n雙環傳動 42n精鍛科技 44圖1：特斯拉人形機器人產品進展 圖2：特斯拉車端VS人形機器人 圖3：線控制動核心部件拆解 圖4：帶輸出軸行星減速機 9圖5：Lucid行星齒輪傳動箱 9圖6：特斯拉人形機器人零部件價量拆分 圖7：特斯拉人形機器人核心部件拆解圖 圖8：減速器基本功能原理 圖9：中國工業機器人產量數據（萬輛）及增速 圖10：工業機器人平均成本占比拆分 圖11：諧波齒輪傳動裝置的結構 圖12：行星減速器組成構件 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（輸入轉速3000pm） 圖17：RV減速機在機器人關節的應用 圖18：RV減速器拆解爆炸圖 圖19：RV減速器主要構件 圖20：RV減速器運作原理 圖21：減速器制造難點梳理 圖22：國產和日產諧波減速器柔輪組織比較 20圖23：熱處理工藝流程及相關核心要求 21圖24：諧波減速器主要齒形的特點及示意圖 21圖25：慢走絲、滾齒、插齒工藝對比 22圖26：綠的諧波產品生產流程及使用設備情況 22圖27：行星減速器耦合設計分析 23圖28：行星減速器專用高速數控干切滾齒機 23圖29：行星減速器高速系列干切滾齒刀具 23圖30：優化前后的擺線輪齒廓設計 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：我國工業機器人出貨量市場競爭格局 27圖34：中國工業機器人本體銷量國產品牌份額 27圖35：減速器國內與全球競爭格局 28圖36：國內減速器行業歷史沿革（2013-2023年） 29圖37：2013-2027年中國工業機器人減速器市場份額分布 29圖38：品質、響應及降本驅動國產替代 29圖39：國內工業機器人用諧波與RV減速器市場格局情況 30圖40：減速器行業的演進方向梳理 32圖41：哈默納科減速器需求驅動變化 33圖42：綠的諧波減速器下游應用場景分布 33圖43：我國諧波減速器市場規模（億元） 33圖44：全球行星減速器市場區域分布 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：主流人形機器人自由度及減速器情況 34圖47：特斯拉Optimus機器人減速器方案 35圖48：智元自研PowerFlow關節模組 35圖49：宇樹科技自研關節模組產品矩陣（行星減速器） 36圖50：傅利葉GR-1機器人 36圖51：優必選WalkerS系列機器人 37圖52：公司營業收入及增速 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：年度四費費用率 39圖56：拓普集團產品拓展圖譜 40圖57：公司營業收入及增速（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61：三花汽零主要產品布局 42圖62：公司營業收入及增速 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：雙環傳動產品矩陣 44圖67：精鍛科技營業收入（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：精鍛科技年度四費費用率（%） 45圖71：精鍛科技產品拓展路徑 46表1：大廠入局帶來人形機器人進步發展 表2：機器人與智能汽車的零部件具有一定相通性 表3：特斯拉Optimus機器人關節部位及價值量測算 9表4：精密減速器關鍵技術指標、含義及決定因素 表5：精密減速器原理特點、參數、優缺點及應用領域梳理 表6：精密減速器主要生產設備 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鍵要素 26表9：精密減速器技術壁壘 26表10：國內外品牌同型號諧波減速器、RV減速器技術指標對比 30表11：國內減速器主要玩家相關信息梳理 31表12：全球人形機器人關節用減速器市場空間測算 38表13：重點公司估值表 46前言：機器人與車端供應鏈高度重合度，帶來產業升級機遇總結：車端和人形機器人的部分零部件具一定技術相通性，供應鏈重合度較高，汽車領域有產品和技術儲備的玩家有望實現車端向人形機器人產業的延伸。特斯拉機器人產品迭代迅速，有望給全球機器人市場帶來“鯰魚效應”，激發人形機器人玩家的活力。在車端與機器人端零部件共通性較高的前提下，疊加大廠入局+技術迭代+政策催化的加持，人形機器人發展有望持續推進，帶來相關零部件企業的投資機遇。機器人與車端供應鏈高度重合特斯拉于2021年提出人形機器人相關設計概念，于2022年9月在AIDay上首次展示Optimus人形機器人產品，2023年5月特斯拉展示Optimus的進展，能夠執行如撿起物品等任務，并在特斯拉工廠中執行簡單任務，到23年底發布OptimusGen-2產品，實現性能、能力的全方位提升；馬斯克預計特斯拉Optimus機器人價格最終可能會低于2萬美元，量產預計可達數百萬臺，并宣稱人形機器人將成為未來特斯拉長期重要價值來源；后續英偉達發布人型機器人模型，加速行業升級。我們認為特斯拉人形機器人有望給全球機器人市場帶來類似于其在新能源汽車領域的“鯰魚效應”，激發人形機器人玩家的活力。多家互聯網科技巨頭入局人形機器人賽道。國際方面，2024年3月英偉達推出人形機器人通用基礎模型ProjectGR00T和基于NVIDIAThor系統級芯片（SoC）的新型人形機器人開發套件JetsonThor，高效運行多模態生成式AI模型，為人形機器人提供強大的算力支持；英偉達投資的FigureAI在2024年8月推出新一代人形機器人Figure02；國內方面，小米于2022年發布全棧自研人形仿生機器人CyberOne，可實現雙足運動姿態平衡，全身擁有21個自由度，可實現各自由度0.5ms級別的實時響應，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器，2024年與樂聚機器人簽署戰略合作協議，24年6月，華為與樂聚機器人合作的跨服機器人在華為HDC2024開發者大會首度亮相，是國內首款搭載鴻蒙操作系統的全尺寸人形機器人。頭部企業頭部企業機器人相關動態特斯拉英偉達小米華為字節跳動1.2022年2月，特斯拉推出初代擎天柱原型機。2.2022年4月-9月，特斯拉完成原型機的多次迭代，擎天柱可以步行、手臂搖擺、腳趾離地等動作，其骨盆結構得以優化。3.2023年5月，特斯拉通過視頻演示了人形機器人行走及工作過程。4.2023年12月，特斯拉發布第二代人形機器人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計和制造的執行器和傳感器，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，英偉達推出包含全新硬件、軟件和虛擬世界機器人模擬器的NVIDIAIsaac，專為機器人設計的計算機平臺JetsonXavier和相關的機器人軟件工具包。2.2023年5月，英偉達對適用于邊緣AI和機器人的NVIDIAJetson平臺上的Metropolis和Isaac框架進行軟件擴展。3.2024年2月，英偉達成立通用具身智能團隊GEAR。與多家領先的人形機器人公司合作，共同開發綜合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，英偉達推出人形機器人通用基礎模型ProjectGR00T和基于NVIDIAThor系統級芯片（SoC）的新型人形機器人開發套件JetsonThor，擁有強大的計算能力和優化的模塊化架構，能夠高效運行多模態生成式AI模型，為人形機器人提供強大的算力支持。1.2022年8月，小米發布了全棧自研人形仿生機器人CyberOne,通過機械關節模組和全身控制算法實現雙足運動姿態平衡，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，小米設立北京小米機器人技術有限公司，注冊資本5000萬元。1.2024年2月，Figure宣布與OpenAI共同開發下一代人形機器人模型。2.2024年3月，Figure宣布拿到6.75億元融資，估值26億美元，推出Figure01人形機器人。3.2024年8月，推出新一代人形機器人Figure02，進行了硬件和軟件的重新設計，提升了人工智能、計算機視覺、電池、傳感器和執行器等關鍵技術，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，達闥機器人股份有限公司與華為技術有限公司在北京簽署合作協議，雙方將共同打造云端機器人城市運營聯合解決方案，推廣機器人運營服務，并開展多模態大模型開發、機器人創新應用等領域的全方位合作。2.2023年，華為共有四條機器人相關專利獲得授權，分別是“用于標定機器人的運動學參數的方法和裝置”、“機器人控制方法、裝置、系統及相關設備”、“執行機器人腳本方法及相關裝置“、”一種機器人手臂及機器人”。3.2023年6月，華為成立東莞極目機器人有限公司，注冊資本8.7億元，華為全資持股。4.2024年3月，華為與樂聚機器人簽署戰略合作協議，雙方將共同探索“華為盤古大模型+夸父人形機器人”商用落地場景。5.2024年6月，雙方合作的跨服機器人在華為HDC2024開發者大會首度亮相，是國內首款搭載鴻蒙操作系統的全尺寸人形機器人。1.2023年7月，字節跳動稱機器人團隊已有約50人，計劃年底擴充到上百人。2.2021、2022兩年，字節跳動關聯公司北京量子躍動科技有限公司參與了大寰機器人、未斯科技、未來機器人、盈合機器人等多家機器人及人工智能相關企業投資事件。資料來源：各公司官網，中國機器人網，中國電子報公眾號，財聞CWW公眾號，澎湃傳統智能汽車與機器人可分為感知、決策、執行三大層面。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交互實現場景，細分產業鏈為“芯片-系統-應用-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，為整車運動核心能源支撐；智能駕駛主要基于“傳感器-計算平臺-自動駕駛算法”作用到執行層面，實現橫向和縱向運動控制，整體可分為“感知-決策-執行”三大層面；人形機器人指能夠模仿人類運動、表情、互動及動作的機器人， 本質上同樣可劃分為感知、決策、執行三大層面。智能汽車人形機器人感知層攝像頭、超聲波雷達、毫米波雷達、激光雷達等力矩傳感器、位置傳感器、攝像頭、毫米波雷達等決策層域控制器（智能駕駛芯片、軟件ECU等）執行層線控底盤（線控制動、線控轉向、電控懸架）、智能車燈、其他手部、腳部、腿部等運動相通部件電機、傳感器、減速/轉換機構（減速器、絲杠、齒輪等）、器、芯片、軟件；電池、軸承、結構件、冷卻系統、控制以特斯拉汽車與人形機器人為例，其Optimus在多個層面沿用汽車領域技術：機械結構：據特斯拉AIDAY，特斯拉正為Optimus研發電池、執行器，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，借鑒了在汽車設計方面的經驗；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自動駕駛系統及Autopilot神經網絡技術，同時特斯拉基于汽車安全模擬分析能力打造機器人安全性，在交通事故模擬中，特斯拉通過軟件優化+電池保護等提升系統軟硬件的安全性保障。資料來源：特斯拉AIDay，國信證券經濟研究所整理車端和人形機器人的部分零部件具有一定共性，二者供應鏈重合度較高，汽車零部件公司有望向人形機器人領域延伸。總體來看，我們認為包括電機、傳感器、減速機構、電池、冷卻系統、軸承、芯片等部件在車端與機器人端具有一定技術相通性。同時，機器人零部件與汽車零部件在原材料、設計、工藝、設備、裝配，以及成本管控能力、產品質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域具有相關產品、技術儲備的公司，有望實現產品從車端向人形機器人端的延伸。資料來源：Windrive，國信證券經濟研究所整理資料來源：驅動視界，國信證券經濟研究所整理人形機器人發展有望帶來相關零部件投資新機會如我們前文所言，在車端與機器人端零部件共通性較高的前提下，人形機器人的發展在大廠入局+技術迭代+政策催化的加持下有望持續提速，帶來相關零部件企業的投資機會，基于此，結合AIDAY信息我們大概拆解特斯拉Optimus內部構造：總覽：全身共有40個驅動器（軀干28+手部12個身高約173cm，體重73kg，設計行走速度8km/h，可搬運約20磅的貨物，搭載2.3Kwh的電池組。l感知層：主要包括攝像頭、毫米波雷達等傳感器；l決策層：為機器人大腦，預計主要為AI芯片、FSD系統等；l執行層：線性執行器、旋轉執行器以及手部關節；l其他：主要包括電池及管理系統，機體結構（仿生結構、其他特殊材料等）。關節部位價值量測算關節部件單機器人使用量（個）當前單價（元）單套機器人價值量（元）規模化量產后單價單套機器人價值量100萬臺機器人空間預估旋轉關節電機+驅動器諧波減速器力傳感器編碼器軸承合計1000150080020036001400021000112002800140050400500800400501850700011200560014007002590070567259直線關節電機+驅動器滾珠/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，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，雙環傳動公告，各公司官網，鳴志電器官網，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，國信證券經濟研究所整理精密減速器：匹配轉速、傳遞轉矩，機器人旋轉關節核心零部件總結：減速器主要用于匹配轉速和傳遞轉矩，精密減速器回程間隙小、精度較高、使用壽命長，穩定性高，在人形機器人等高端領域有明確應用場景。諧波減速器傳動比大，精度高、體積小，在人形機器人小臂、腕部等部位有較強優勢；精密行星減速器體積小、壽命高，一般單級減速比小；RV減速器具備高精度、大速比、高剛性、高疲勞強度特點。整體來看，減速器在人形機器人等高端領域有明確應用需求（以特斯拉Optimus為例，預計規模化量產后減速器占單臺人形機器人成本約15%-20%）。減速器是一種在原動機和工作機或執行機構之間起匹配轉速和傳遞轉矩的減速傳動裝置。當電機的輸出轉速從主動軸輸入后帶動小齒輪轉動，小齒輪帶動大齒輪運動，而大齒輪齒數多、轉速慢，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，可滿足機械設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，更加可靠穩定，可應用于機器人等高端領域。精密減速器主要分為諧波減速器、行星減速器、RV減速器等。減速器是工業機器人三大核心部件之一，成本占比約3-4成。工業機器人廣泛應用于汽車制造、設備生產、機械加工等制造環節，近些年隨人工費用上升，機器替代人工的趨勢愈發明顯。2023年中國工業機器人產量達43萬臺，同比-3.0%，2024H1產量28.3萬臺，同比+9.6%有所回升。2023年中國工業機器人銷量31.6萬臺，同比+4.3%，2024H1銷量14.3萬臺，同比-6.1%，工業機器人增速有所放緩。工業機器人是集機械+電子+控制+計算機+傳感+人工智能等多學科技術于一體的自動化裝備，由精密減速器、伺服電機、控制系統與本體幾大部分構成。目前工業機器人成本大概構成為：減速機35%左右+伺服機20%左右+控制系統15%左右，減速器是工業機器人重要結構組成。資料來源：國家統計局，高工機器人，國信證券經濟研究所整理資料來源：中商情報網，國信證券經濟研究所整理指標介紹：精密減速器的關鍵技術指標包括扭轉剛度、減速比、傳動效率、傳動精度、傳動誤差、啟動轉矩、空程、背隙等。技術指標含義影響因素扭轉剛度在扭轉力矩的作用下，構件抗扭轉變形的能力，或額定負載轉矩與切向彈性變結構設計、軸承支撐方式、軸承類型、齒輪副的形轉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、減速級數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、轉速、負載材料選擇、合適的傳動級數、結構設計、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、傳動誤差工作狀態下，輸入軸單向旋轉時，輸出軸的實際轉角與相對理論轉角的接近程設計(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、傳動誤差啟動轉矩空載起動時，所需施加的力矩結構設計、減速比、傳動鏈路的摩擦系數、軸承的質量等空程在工作狀態下，當輸入軸由正向改為反向旋轉時，輸出軸在轉角上的滯后量結構設計、制造工藝、傳動部件的磨損程度、安空程在工作狀態下，當輸入軸由正向改為反向旋轉時，輸出軸在轉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%額定轉矩順時針和逆時針方齒輪的制造精度、軸承的運轉精度、油膜的厚度、向旋轉時，減速機輸入端的微小角位移就是背隙，也稱為側隙機床的精度、裝配精度、工作環境溫度等），減速器機械效率影響因素分析》（王亞芹等，2021），愛采購，國信證近年隨工業機器人、高端數控機床等智能制造和高端裝備領域快速發展，諧波、RV減速器已成為高精密傳動領域廣泛使用的精密減速器（二者合計占全球工業機器人減速器市場約80%）。目前精密減速器已經被應用于人形機器人的旋轉關節中，但技術路徑尚未收斂。我們發現各人形機器人廠商基于不同減速器的特征、成本等因素的考量，采用不同的技術路徑。RV減速機具高精度、大速比、高剛性、高過負載及長壽命、高疲勞強度特點，且振動小，噪音低，能耗低，常用于扭矩較大的機器人關節（腿腰肘三大關節負載大的工業機器人，一二三軸一般都用RV減速機。由于RV減速器傳動比范圍大、精度較為穩定、疲勞強度較高，并具有更高的剛性和扭矩承載能力，在機器人大臂、機座等重負載部位擁有優勢。諧波傳動減速機具有傳動比大并且范圍廣、精度高、體積小、重量輕、傳動平穩、噪聲小、可向密封空間傳遞運動等特點。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，這使其在機器人小臂、腕部、手部等部件具有較強優勢。但隨使用時間增長，運動精度會降低，一般用于負載小的工業機器人或大型機器人末端幾個軸。行星減速器以其體積小、壽命高等諸多優點，而被廣泛應用于伺服、步進、直流等傳動系統中。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行多級減速，從而導致長度和重量增加。特斯拉Optimus機器人將行星減速器用于靈巧手部位，而部分機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特點結構特點單價功率密度傳動精度（"）傳動效率傳動比設計壽命（h）扭轉剛度額定輸出轉矩噪音（db）溫升(℃)輸出扭矩可靠性主流人形機器人廠商應用情況優點缺點波發生器產生諧波運動，驅動柔性鉸鏈輪實現減速輸出通過柔輪彈性變形傳遞運動，主要由柔輪、剛輪、波發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生器、柔輪與剛輪。減速器工作時，波發生器會發生可控變形，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、優必選高傳動比、高精度、結構簡單，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動下轉動，實現減速輸出由多級行星輪構成，齒數少的齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪從而達到減速的目的體積比較小，主要包括行星輪、太陽輪和內齒圈。精密行星減速器單級傳動比都在10以內，且減速級數一般不會超過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、優必選承載能力高、抗沖擊能力強、結構簡單，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動擺線針齒輪進行旋轉，通過擺線針齒輪的連續嚙合實現減速通過多級減速實現傳動，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、扭轉剛性大、精度穩定性高結構、制造工藝復雜，軸承薄弱易磨損，外形尺寸大，應用領域受限資料來源：納博特斯克產品手冊，綠的諧波招股說明書，科峰智能招股說明書，瑞迪智驅公告，GGII，中大力德網上商城，浩等，2021《工業機器人精密減速器綜述》（黃興等，2015《諧波減速器研究現狀及問題研究》（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動來實現傳動的新型減速機構，它突破機械傳動采用剛性構件機構的模式，使用柔性構件來實現機械傳動。諧波減速器主要是由波發生器、帶有內齒圈的剛性齒輪（剛輪）、帶有外齒圈的柔性齒輪（柔輪）三個基本構件組成。波發生器是一個凸輪部件，其兩端與柔性齒輪的內壁相互壓緊。柔輪為可產生較大彈性變形的薄壁齒輪。當波發生器裝入柔輪后，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、零件數目少且傳動效率高的特點，一般放置在機器人的小臂、腕部或手部等位置。諧波減速器利用錯齒運動實現降低轉速、增加扭矩。諧波減速器的工作原理通常采用波發生器主動、剛輪固定、柔輪輸出的形式，波形發生器（橢圓形）作為輸入端連接到電機軸上，并且被裝入柔輪（圓形柔輪的剖面被迫產生彈性變形，由圓形變成橢圓形。長軸處柔輪齒輪插入剛輪的輪齒槽內，成為完全嚙合狀態；而其短軸處柔輪與剛輪的齒完全不接觸，處于脫開狀態；其他區段的齒處于嚙合和脫離的過渡狀態。當波發生器連續轉動時，柔輪將不斷變形并產生錯齒運動，柔輪與剛輪的嚙合狀態也不斷改變，由嚙入、嚙合、嚙出、脫開、再嚙入，周而復始地進行，從而實現柔輪相對剛輪、沿波發生器相反方向的緩慢旋轉，實現波發生器與柔輪的運動傳遞。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、內齒圈構成，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，通常是伺服電機等原動機驅動太陽輪旋轉，太陽輪與行星輪的嚙合驅動行星輪產生自轉。同時，由于行星輪另外一側與減速器殼體內壁上的環形內齒圈嚙合，最終行星輪在自轉驅動下將沿著與太陽輪旋轉相同方向在環形內齒圈上滾動，形成圍繞太陽輪旋轉的“公轉”運動。行星輪通過公轉驅動行星架旋轉，行星架與輸出軸聯接，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驅動下，同時圍繞太陽輪旋轉，共同輸出動力，帶動負載運動。資料來源：AIOT大數據，國信證券經濟研究所整理資料來源：有駕，國信證券經濟研究所整理行星減速器利用行星齒輪的自轉和公轉運動降低轉速、輸出扭矩。當太陽輪逆時針旋轉、內齒圈固定時，行星齒輪需要同時自轉和公轉，在這種傳動模式下，行星架在內齒圈上進行逆時針旋轉運動，輸出軸與行星架相連。由于太陽輪與內齒圈存在齒數差異，行星架的輸出轉速會低于太陽輪的輸入轉速，從而降低轉速，提升扭矩，匹配慣量。在機器人領域，精密行星減速器是移動機器人核心零部件，主要與伺服電機、控制器共同組成移動機器人的驅動單元。資料來源：YoutubeLesics，行星減速器主要有單級和多級兩種結構。多級行星減速器在單級行星減速的基礎上增加了多個級數，每個級數都由太陽輪、行星輪和內齒輪組成，形成級聯結構，可以進一步減小輸出軸的轉速，提高輸出扭矩。多個行星輪的使用分擔了載荷，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構緊湊，通常共用內齒輪，即大齒圈，同時作為內齒輪也是減速器的外殼(機架)。資料來源：YoutubeLesics，國信證券經濟研究所整理資料來源：中大力德產品手冊，國信證券經濟研究所整理RV減速器RV減速器（RotaryVector，旋轉矢量）是一種精密的機械傳動裝置，最早由日本發明，用于實現高扭矩輸出和高精度的旋轉運動，通常適用于工業機器人基座、大臂、肩部等重負載的位置。資料來源：SUPROR，國信證券經濟研究所整理RV減速器的工作原理涉及正齒輪變速和差動齒輪變速，本質上是多級的減速傳遞運動。RV減速器通常由兩級減速機構組成，第一級為正齒輪減速機構（行星減速器通過行星輪和太陽輪實現第一級齒輪減速。第二級為差動齒輪減速機構（擺線針輪減速器），通過RV齒輪和針輪之間的嚙合來達到第二級差動齒輪減速。），RV減速器是由行星齒輪減速機一級+擺線針輪減速機后級組成的二級減速機：第一級減速：太陽輪與電機相連，電機帶動太陽輪旋轉，太陽輪帶動行星輪同時轉動，曲柄軸前后端分別與行星輪和RV齒輪（擺線輪）相連。行星輪旋轉時，曲軸以相同的轉速旋轉。行星輪的齒數多，行星輪的轉動速度慢于輸入齒輪，實現第一級減速，一級減速比為行星輪與輸入齒輪的齒數之比。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）。在外殼內側的針齒槽中的針齒數比RV齒輪多1齒。曲柄軸旋轉1周時，2個擺線輪也進行1次偏心運動（曲軸運動）。擺線輪沿著與曲柄軸運動方向相反方向轉動1個齒，從而實現減速。資料來源：Nabtesco，雙環傳動官網壁壘分析：工藝、材料、設備等環節均具難點的系統工程總結：減速器制造整體是一個“系統工程”，在研發設計、材料處理、設備采購、工藝制造、裝配成組、穩定批產等多環節均存在較高壁壘。整體而言，我們認為不同減速器的壁壘難點也各有側重：RV減速器主要難點在于大量高精度的零部件需極高的加工精度與裝配技術，以及設備資金投入的高門檻；諧波減速器主要難點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在于對加工精度要求高。減速器是機器人價值成本中較高部件，成本占比30%-40%左右（以工業機器人為例同時也是技術壁壘較高的環節。我們認為減速器制造整體是一個“系統工程”，在研發設計、材料處理、設備采購、工藝制造、裝配成組、穩定批產等多個方面均有較高壁壘。國內生產高性能減速器的精密加工設備主要來自日本、歐洲等國外廠商，設計、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節均存在瓶頸。我們從材料選擇、設計、加工工藝、設備資金等方面深度研究了精密減速器的技術壁壘。n材料選擇：減速器的齒輪材料不合適可能導致零件過早磨損。齒輪材料選擇時應保持較高的彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度，從而使齒面有足夠的硬度和耐磨性，芯部有一定的強度和韌性。以諧波減速器為例，柔輪周期性發生變形，其材質直接影響諧波減速器的使用壽命。目前國內使用材料的型號與海外廠商基本一致，但國內熱處理工藝不夠完善，材料雜質含量較高，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、先進設備等。1）機器人運作對傳動準確性要求極高，關鍵部件(如擺線輪、曲柄軸等)加工精度要求高（通常需達微米級）；2）減速器持續工作能力（耐磨+精度保持+壽命）影響人形機器人成本，要求較高；3）國外先進加工和檢測設備購置成本較高，且對設備調教能力和效率提升均有較高要求。n成組技術：減速器內部零件較多（尤其是RV減速器多個零部件裝配于同一外殼內，零部件在嚙合程度、體積大小等方面具有一定關聯性（如RV減速器行星齒輪機構要求相位一致對高精度裝配、高精度檢測技術提出了極高的要求。n批量生產：機器人的操作需要具有高度的穩定性和一致性，因此對減速器大批量產品的穩定性和一致性上有較高的要求。精度保持性、產品一致性、減速器與機器人算法結合，是三項最核心的技術要求，一般需長達10年的基礎理論和經驗數據積累。資料來源：中大力德公告，高工機器人，機器人網，國n設備資金：減速器的高精度特性對制造設備和檢測設備要求高，包括磨齒機、插齒機、滾齒機、磨床等，目前高端精密加工設備主要依賴進口，購置成本較高，具體來看：1）資金需求高：據GGII，在有一定技術積累情況下，RV減速器設備投入至少需2億以上，核心零件針齒殼和擺線輪的加工設備從歐洲進口，單臺均價超過1500萬元；諧波減速器生產設備費用占整體投入70%-80%左右，5000萬左右的設備投入才能實現小批量生產。2）到貨周期長：部分減速器的設備交付期約1年左右，特殊設備則需要14個月甚至更長時間才能到貨，對廠商的資金要求高。設備名稱數量（臺/套）總價（萬元）設備名稱數量（臺/套）總價（萬元）立式加工中心502500立式磨床42440數控車床500加工中心2460數控滾齒機5020000滾齒機242910六軸工業機器人2000插齒機41800數控磨床5010000磨齒機43320定制化熱處理產線1800數控車床860裝配工作站400測量儀5670網絡服務器20試驗儀熱處理31450我們從材料選擇、設計、加工工藝、設備與資金等方面梳理了精密減速器的技術壁壘。基于技術難度進行總體排序，我們認為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也各有側重：1）RV減速器主要難點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，以及設備資金投入的高門檻；2）諧波減速器主要難點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生器、剛輪、柔輪三個基本構件組成，柔輪是諧波減速器中結構最復雜、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壁壘。1）材料選擇與熱處理工藝壁壘：柔輪材質直接影響諧波減速器的使用壽命，需要具有足夠韌性、強度和高耐疲勞特性。較差的柔輪材料可能存在晶粒和鐵氧體相的不合理，產生局部微裂紋和尺寸精度的變化，導致柔輪失效。目前，國內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，在疲勞壽命和穩定性方面較好。雖然國內廠商采用同樣材料，但材料提純技術和熱處理工藝不夠完善，材料雜質含量較高，材料卷氣、夾雜嚴重，柔輪組織粗大，穩定性差，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柔輪的組織和力學性能分析》），熱處理：熱處理是高精度齒輪成型的核心環節之一，齒輪的抗接觸疲勞強度、抗彎曲疲勞強度、心部韌性、表面硬度及耐磨性等都是熱后齒輪的關鍵指標，直接影響齒輪使用壽命長短。熱處理一方面可強化齒輪強硬度，提升其耐磨性，另一方面也可以降低后續工藝對精度的需求。熱處理對于設備要求、工藝規范、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，是引發齒輪尺寸發生改變、產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、齒輪的屈服抗拉強度、韌性、足夠的精度，在多個方面進行平衡，具有較高的技術壁壘。），），2）設計壁壘：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連續接觸，突破傳統齒形只在負載條件下才實現多齒嚙合的連續接觸的狀況，柔輪輪齒抗疲勞強度能力提升1倍，扭轉剛度提高70%-100%。國內廠商在齒形設計方面也有一定進展。綠的諧波研發出低齒高大齒寬的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。來福諧波研發出一種δ齒形并申請了相關專利，使諧波減速器壽命及轉矩容量均提高了30%以上。資料來源：《圓柱杯型柔輪力學及振動特性分析與結構優化》（李良玉，2024），《諧波減速器研究現狀），3）加工壁壘：柔輪的加工工藝復雜，導致不同工藝處理下的產品性能相差大，具有較高的壁壘。柔輪屬于薄壁構件，不同類型的柔輪筒體結構、齒形的迭代也使得加工工藝較為復雜，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用先進的加工技術已經能夠實現一分鐘完成兩個工件的齒形加工。盡管國內廠家開始追求高速滾齒、精密磨削、強力插齒等先進加工工藝，但國內的制齒工藝效率不足國外的二分之一，受制于機床與刀具依賴進口、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、內齒圈三大核心部件構成，主要的技術難點也在于三大部件的生產加工。精密行星減速器對高精度的要求增加了生產制造難度。1）設計壁壘：l動力學設計：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生誤差，結構設計和加工裝配誤差綜合作用導致減速器可能出現振動等問題，嚴重時導致齒輪失效和整機損壞，需進行合理的動力學設計，進行動態性能優化。l耦合分析：精密行星減速器工作過程是流場、溫度場、結構應力場等物理場復合作用的過程。高功率密度行星減速器體積小、熱源較多、散熱面積小，工作時產生大量熱量，散熱不足會導致減速器內溫度升高，結構發生熱變形。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計的關鍵核心技術綜述》（），2）加工工藝壁壘：l齒輪加工工藝：需要將傳統的普通精密車床升級為數控車床，采用專用高速數控干切滾齒機，并且配套研發高速系列干切滾齒刀具，從而優化工藝參數。l行星架加工工藝：需要采用自動化組合加工機床及組合夾具，實現精加工。l內齒圈加工工藝：齒圈的精度直接影響傳動質量，薄壁齒圈零件加工工藝過程主要包括鍛造毛坯→車削加工→調質→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：《機器人關節精密行星齒輪減速器關鍵生產工藝設計》），資料來源：《機器人關節精密行星齒輪減速器關鍵生產工藝設計》），RV減速器：結構復雜，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、精密加工裝備、加工精度、裝配技術、高精度檢測技術均提出了極高的要求，也存在顯著的硬件設備門檻，尤其是高精度機床的投入。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難點同樣也是RV減速器的技術難點。同時，RV減速器有兩級傳動，不同零部件的生產一致性和精度要求高。RV減速器中，上一級1微米大小誤差傳導到下一級齒輪上可能會放大數十倍，經過多個機器人關節層層放大，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備費用高昂，且采購周期1年以上，具有明顯的設備資金壁壘。1）設計壁壘：難點在于擺線輪齒廓和整體的公差分配設計。l齒廓設計：擺線輪的齒廓是RV減速機的“核心線”，如果齒廓設計不準，工作中受力不均，齒輪磨損經過幾百倍放大后，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、運動角度等多個影響精度的要素。同時，優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間隙與徑向間隙，設計門檻非常高。l公差分配設計：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，在嚙合程度、體積大小等方面具有一定關聯性，影響回差的因素眾多，公差分配設計較難。因此，RV減速器的零件公差設計是其研發過程中的一大難點，公差分配不當可能會導致傳動精度達不到預期的要求。），資料來源：《RV減速器關鍵零部件公差設計方法研究》（曹代佳，），2）加工工藝壁壘：國產減速器廠家的加工工藝始終和行業龍頭存在一定差異。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：制造精度要求達到微米級。擺線輪較薄且結構復雜，熱處理后擺線輪輪端面極易翹曲變形，無法采用常規平面磨工藝加工兩端面，需要對擺線輪的淬火過程進行熱力學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準齒形，均須用修形齒形。擺線針輪的修形加工法（等距修形法、移距修形法和轉角修形法）各有優劣，三種修形法也可組合使用（如負等距+負移距潤滑效果好，降低對傳動誤差的影響；負等距+正移距可使嚙合齒面接觸應力分布均勻，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力、降低硬度，方便后續加工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粗車根據偏心距粗車兩曲柄回火消除內應力、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程要求，按保管規程存儲按圖紙檢測尺寸與形位公差，登記入庫），技術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的不合理，產生局部微裂紋和尺寸精度的變化，導致柔輪失效。l雖然國內外的材料牌號一致，但國內材料制造加工工藝、熱處理工藝、材料提純技術不完善，材料雜質含量較高，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l致零件過早磨損。齒輪材料選擇時應保持較高的彎曲疲勞強度和接觸疲勞l強度，齒面應有足夠的硬度和耐磨性，芯部要具有一定的強度和韌性。不同材料存在不同的優劣，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行熱處理。設計壁壘l哈默納科S齒形同時參與嚙合齒數加l倍，齒根圓角半徑增大，抗疲勞~強度能力提升1倍，扭轉剛度提高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齒形相關專利，提升減速器的壽命及轉矩容量30%以上。動力學設計：行星減速器傳動結構復雜、精度要求高，在零件加工和裝配過l程中不可避免產生誤差，結構設計有誤可能導致減速器可能出現振動等問題，l嚴重時導致齒輪失效和整機損壞。耦合分析：行星減速器運行是流場、溫度場、結構應力場等物理場復合作用的過程，需考慮多物理場的耦合作用。齒廓設計：擺線輪的齒廓是RV減速機的“核心線”，設計門檻非常高。公差分配設計：RV減速器要求回差不超過1arcmin，而需要對關鍵零部件實現公差合理分配。公差分配不當可能會導致傳動精度達不到預期的要求，是研發的一大難點。加工工藝壁壘ll熱處理工藝：不同的熱處理工藝導致粗加工精度下的應力殘留、熱處理表面外硬內軟及加工余量不同，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一分鐘采用慢走絲、滾齒、插齒等傳統輪齒成形工藝，效率不足國外一半。完成兩個工件的齒形加工。國內目前仍采用慢走絲、滾齒、插齒等傳統輪齒成形工藝，效率不足國外一半。齒輪加工工藝：將傳統的普通精密車床升級為數控車床，采用專用高速數控l干切滾齒機，并且配套研發高速系列干切滾齒刀具，從而優化工藝參數。行星架加工工藝：需采用自動化組合l加工機床及組合夾具，提高加工精度。內齒圈加工工藝：齒圈的精度直接影響傳動質量，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：制造精度要求達到微米級，對設備、工藝和人員要求較高。擺線輪的不同修形加工法各有優劣，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。設備資金壁壘l高端精密加工設備依賴進口。諧波減速l器生產企業的設備費用占整體投入80%左右，生產諧波減速器需要5000萬左右的設備投入才能實現小批量生產，設備交付期約1年。l行星減速器的精密加工和檢測設備，如數控磨齒機、數控插齒機、數控滾齒機、立式復合磨床、數控立式加工中心、數控立式鏜銃加工中心、三坐標測量機等，需從日本、德國、美國進口。l針齒殼和擺線輪的加工設備從歐洲進口，單臺均價超1500萬，國產機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計和試制階段就已投入7000萬左右。設備采購周期在一年以上，對資金儲備有較高要求。波減速器研究現狀及問題研究》（向珍琳等，2020），《高功率密度行星減速器設計的關鍵核心技術綜述》（張建潤等，2020），《機器人關節精密行星齒輪減速器關鍵生產工藝設計》（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計與分析》（葛捷），市場格局：當前日系仍為主導，國產減速器替代進程加速總結：憑借技術專利以及在工業機器人的應用帶來的先發優勢，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%+）目前主導精密減速器市場，國內廠商雖起步相對晚，但已逐步具備一定規模和技術實力，與國際頭部廠商差距逐漸縮小，后續在主機廠降本訴求+自身品質提升+合作響應高效的三重奏下，國產替代趨勢逐漸明晰；當下減速器行業兩大趨勢持續演進，1）橫向（負載譜系拓展+迭代產品性能①開拓不同負載等性能指標的減速器產品；②升級當下減速器指標性能；③推進新型減速器產品創新（新材料、新結構）；2）縱向（機電一體化）：將減速器與電機、編碼器、制動器、傳感器等組合，提供高附加值模塊化產品，打開半導體、光學、測量等下游市場。機電一體化供貨有望成為未來的趨勢。格局梳理：先發優勢下外資品牌主導減速器市場四大家族占據工業機器人半壁江山，國產廠商不斷縮小差距。2020年我國新裝工業機器人全球占比43.8%；外資工業機器人品牌起步早，在技術、規模方面具較強優勢，在我國長期維持60%以上市占率，其中以ABB、發那科、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+產品漲價，內資在本土供應鏈、貨期、價格等方面逐漸掌握一定優勢，且在產品質量、定制方面與一線品牌差距逐漸縮小。國產工業機器人龍頭以埃斯頓、匯川等為代表，已具備一定規模和技術實力。國內工業機器人對本土供應鏈的龐大需求驅動內資減速器品牌發展。資料來源：中商情報網，國信證券經濟研究所整理減速器市場當下主要由日系等外資品牌主導。精密減速器作為技術密集型行業，材料、設計、加工工藝、加工設備等方面均存在較高技術壁壘，因此先進入者具備先發優勢。得益于在工業機器人領域的領先優勢，德日等外資品牌主導精密減速器市場，外資品牌如日系龍頭哈默納科、納博特斯克分別占據諧波減速器、RV減速器市場60%以上的市場份額，兩者產品定位高端，品牌效應明顯，與下游客戶廠商深度綁定。諧波減速器方面，憑借技術專利、工業機器人的領先帶來的先發優勢，日系龍頭哈默納科壟斷諧波減速器市場，全球份額超80%，國產玩家綠的諧波全球市占率不足7%左右，國內市場來看，哈默納科市占率約36%，第二名為國產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、設計、質量控制、精度、可靠性和壽命等方面領先，國內廠商則聚焦于中低端領域，高端減速器領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RV減速器企業起步較晚，當前本土RV減速器品牌主要仍聚焦在本土機器人品牌的中低端和中低負載產品系列。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%。國內競爭格局與全球類似，納博特斯克市占率53%，其次是雙環傳動，市場份額為14%，是我國本土龍頭企業；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：國產廠商不斷縮小差距近年國產減速器廠商已具備一定規模和技術實力，國產替代趨勢明顯。我國減速器行業起步慢，但內資品牌不斷實現技術突破，隨著國內制造業智能化、自動化轉型升級加快，工業機器人市場規模不斷擴大，帶動精密減速器行業市場需求持續增長，國內減速器玩家配合下游需求持續擴充產能，逐漸開始切入下游客戶，內資份額開始明顯提升。據GGII，目前我國超100家本土企業涉足精密減速器生產，企業數量逐漸增多，且技術和研發實力逐步提升，部分廠商已實現量產并逐步推向市場，精密減速器的國產替代進程逐步體現效果。2013-2023年，國內減速器行業實現一定的技術和品牌積累。工業機器人三大環節中伺服系統、控制器目前國產化程度已較高，國產減速機也得到一定規模應用，如埃斯頓工業機器人產品核心部件自主使用率超80%。我們認為未來減速器實現國產替代是必然趨勢，將在降本訴求+品質提升+響應高效的三重驅動下逐漸兌現：1）降本：降本訴求下零部件國產化成為首選；2）品質：經國內多年科技創新及技術經驗積累，國產減速器質量不斷提升，與進口產品差距逐漸縮小；3）響應：工業機器人需求增長的背景下，對減速器廠商服務響應的要求提升，國產減速器的高性價比、短交貨期、快速響應服務等優勢愈發凸顯。資料來源：GGII，國信證券經濟研究所整理資料來源：GGII，前瞻產業研究院，國信證券經濟研究所整理我國現階段機器人精密減速器制造與國際頭部廠商差距逐漸縮小，國產替代有望進一步突破市場份額。核心指標方面，國際品牌產品在傳動精度、保持高精度的使用壽命、產品一致性等方面具備領先優勢，但國產品牌與國際品牌的差距正在縮小，國產高端精密減速器在部分領域實現了進口替代，未來將向高精度、輕量化、高功率密度、模塊化、集成化、智能化方向發展。減速器類型公司產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減速器雙環傳動SHPR-20E57-1611arcmin1arcmin167Nm中大力德E系列150-20E41-1611arcmin1arcmin196Nm諧波減速器方面，國產諧波減速器替代相對明顯。當下國內諧波減速器市場雖仍由日系主導，但內資品牌市場份額逐步提升。GGII統計數據顯示，目前中國市場超100家本土企業涉足精密減速器的生產，諧波減速器企業超50家。綠的諧波是國產諧波減速器的龍頭企業，目前國內份額25%，國內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，國產廠商價格低于日系廠商。例如，在質量、型號相差不大的情況下，綠的諧波（1500元左右）諧波減速器產品售價一般比哈默納科同類型產品（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市場份額明顯降低，國內雙環傳動、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RV減速器的替代進程加速。圖39：國內工業機器人用諧波與RV減速國內進展：技術持續突破，中高端+多品類推進國內減速器廠商技術持續突破，開始向中高端減速器市場進發。近年，國內減速器企業取得了顯著進步和發展，不僅在產品布局方面日臻完善，同時在市場占有率上也實現顯著提升，逐漸向日系廠商壟斷的中高端市場推進。公司市值營收歸母研發投入減速器相關業務收入產品減速器進展lRV減速器：具SHPR-C和SHPR-E兩大系列，國產RV減速器市占率連續第一。中小負載機器人雙環傳動81846l波等l用新一代高功重比RV減速機規模量產；中大負載機器人（50Kg-210Kg負載）用RV減速機取得關鍵性突破。RV減速器年化產能10萬臺左右。諧波減速器：已有6年積累，供應鏈端、技術端的共通性加速諧波減速器產品迭代過程，已形成多型號產品的批量供貨。中大力德390.70.72行星、波l從2008年開始研發減速器，具備減速器、電機、驅動器三位一體能力，主要減速器產品覆蓋諧波、行星、RV減速器。目前已掌握RV減速器生產加工所需的工藝、組合和裝配技術，核心技術主要包括整體結構式角接觸軸承擺線減速器技術、擺線輪擺線齒修形數學模型及工藝技術、擺線減速器擺線片工藝技術、RV減速器與弧錐齒輪的組合與裝配技術等。突破RV減速器關鍵零件的瓶頸工序及核心工藝裝備，形成完善的檢測、試驗、驗證設施等，秦川機床69380.52-RV等主要技術指標均達到國際同行業先進水平；機器人關節減速器有5大系列、40種規格、140多種速比，是國內規格最全、系列最多、滿足5-1000KG負載匹配全系列工業機器人關節減速器產品的供應商，機器人關節減速器實現N系列6個規格的定型銷售，產品譜系更趨完整，突破N系列減速器關鍵設計和制造技術，實現小批銷售。綠的諧波40.80.53諧波國內諧波減速器龍頭，核心團隊從事精密傳動領域超20年，產品壽命、傳動誤差、傳動效率、噪聲等關鍵性能指標已達行業前列。2021年國內市占率24.7%，同時持續研發新一代機電一體化產品，豐富、優化產品結構。2023年完成年產50萬臺精密減速器的擴產項目的土建及設備采購，在國內率先實現諧波減速器的工業化生產和規模化應用，打破國際壟斷。科達利2206-l諧波l在諧波減速器結構設計、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研發投入。國內最大的動力電池精密結構件供應商之一。2024年公司投資設立深圳科盟公司進入減速器行業，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行深度的合作，進一步擴大整體的經營效益。機器人減速器的研發工作進行中，在研機器人關節行星減速器，目前正與客戶討論應用場景，精鍛科技342121-行星l確認設計的邊界設計，以建立設計試驗規范。公司也在與國內外的設備供應商在探討新的工藝和裝備。2023年已在進行樣品開發和內部試驗驗證，以積累設計和試驗的經驗數據。公司已成立項目團隊負責該業務，根據客戶和市場需求同步進行技術研發和產能規劃落實。l起家于小模數螺旋錐齒輪，業務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器人行業的精密減速器產品，IP0募投項目已于23H2豐立智能4120.10.21l進入安裝調試階段，2024年將全力進行產能爬坡。公司成功研發多種類常規型號產品以及用于機器人的超薄款諧波減速器，用于靈巧手的直錐齒輪等產品。公司對諧波減速器新廠區空間預留四條產線，每條產線年產約3.5萬臺設置。公司23年諧波減速器產線達成，常規型號全部研發完成，目前進入小批量生產中，已與人形機器人、協作及工業機器人等部分客戶合作，并產生小量營業額。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。產品批量運用在工業機器人、服務機器人、醫療器械、高精密自動化設備等領域。公司自主研發伺服電機編碼器、驅動器。歸母、研發投入、減速器收入均為2023年數值，單位為億元人民幣后續升級方向：橫（譜系拓展）、縱（機電一體化）并舉我們認為，減速器是執行器中較高附加值、較高供貨壁壘的環節，具備減速器能力的供應玩家將在執行器中占據重要地位，減速器具備兩大潛在的行業演進方向：升級和延展。n橫向（負載譜系拓展+迭代產品性能①繼續開拓不同負載等性能指標的減速器產品；②升級當下減速器指標性能（扭矩、精度、效率、體積、重量等③推進新型減速器產品創新（新材料、新結構），以及布局高精密減速器在更多領域的應用探索。n縱向（機電一體化）：國內外領跑企業紛紛開發一體化模塊。國際諧波減速器廠商提出“整體運動控制”，國內龍頭品牌綠的諧波、雙環傳動也在推進機電一體化布局，將諧波減速器與電機、編碼器、制動器、傳感器等組合，提供高附加值模塊化產品，打開半導體、光學、測量等下游市場。機電一體化供貨有望成為未來的趨勢。空間測算：人形機器人有望催生全新增量空間小結：當前，精密減速器主要在機器人、高端機床等高端制造領域得到普遍應用。精密減速器已經被應用于主流人形機器人的旋轉關節中，但技術路徑尚未收斂，主要采用諧波減速器+行星減速器的方案。隨著人形機器人和大模型等技術的持續突破，我們對人形機器人用精密減速器的市場空間進行了測算。經測算，我們預計中性情形下，2030年全球人形機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，年復合增長率212%，可見人形機器人的興起為減速器注入新的強心劑，催生精密減速器龐大增量需求。市場規模：精密減速器應用領域不斷升級精密減速器下游終端場景主要包括機器人、新能源設備、高端機床、醫療器械、半導體設備、電子設備、印刷機械等高端制造領域。以綠的諧波為例，綠的諧波高端數控機床（7.5%）；哈默納科減速器需求的拉動力按時間順序主要為機床、工業機器人、半導體設備、平板顯示器制造設備、高端醫療、航空航天等，隨著諧波減速器技術的發展，其應用領域也在不斷拓展。諧波減速器方面，諧波減速器在傳動領域廣泛適用，應用行業正不斷拓寬至高端數控機床、半導體制造設備、醫療器械等領域。我國從20世紀60年代就開始諧波方面研制工作，目前國內國內主要生產廠家有綠的諧波、來福諧波等；在人形機器人領域，由于諧波減速器體積小、質量輕、傳動比高，在人形機器人中通常被用于小臂、腕部或手部等末端軸位置等輕負載部位；據中商產業研究院，2022年我國諧波減速器市場規模約21億元，2023年增至24.9億元，2024年市場規模將達29.4億元，2025年市場規模有望超過33億元。資料來源：中商產業研究院，國信證券經濟研究所整理行星減速器方面，近年我國機械設備制造業規模發展迅速，帶動機械傳動領域減速器行業規模擴張。行星減速器下游行業主要為移動機器人、新能源設備、高端機床、電子設備、智能交通等高端裝備制造業。在一般傳動領域，我國減速器已基本實現國產化，但高端精密行星減速器國產化率低。據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商集中在美國、歐洲和日本等地。這些地區的廠商擁有先進的技術和品牌優勢，同時也在不斷推出新產品和新技術。2022年中國減速器銷量為231.9萬臺，銷售金額5億美元。預計2029年全球行星減速器規模將達22.3億美元，中國市場規模將達11.5億美元。資料來源：QYResearch，科峰智能招股說明書，國信證券經濟研究方案選擇：諧波+行星為主流減速器技術路徑目前，減速器已經被應用于人形機器人的旋轉關節中，但技術路徑尚未收斂。我們總結了特斯拉、智元、宇樹、傅利葉、優必選的人形機器人減速器方案，發現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器人中使用諧波減速器+行星減速器的技術方案。而RV減速器由于成本較高、體積較大，暫無主流人形機器人廠商披露使用。n特斯拉Optimus機器人全身14個旋轉關節均采用諧波減速器，手部12個自由度采用行星齒輪箱。根據特斯拉AIDay發布會，Optimus機器人的旋轉執行模組主要在手臂、腿、軀干和頸部等部位，對應采用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，國信證券經濟研究所整理n智元遠征A1機器人采用諧波一體關節，以及自研帶行星減速器的關節電機，2024年8月對關節電機進行了優化迭代。智元在2023年8月推出A1人形機器人時就采用了諧波一體關節+自研的關節電機PowerFlow。PowerFlow使用準直驅關節方案實現低齒槽轉矩設計，搭配10速比以內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散熱系統，以及自研的矢量控制驅動器。2024年8月18日，智元遠征系列發布了面向交互服務場景的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自研一體化關節，最高峰值扭矩430Nm，電機扭矩密度50Nm/kg，動態性能佳，關節可靠支持長時間穩定行走。同時，智元對關節電機PowerFlow進行了迭代優化，在可靠性和穩定性方面針對量產開展了大量優化和測試。n宇樹人形機器人主要采用行星減速器。2023年8月15日，宇樹正式發布首款通用人形機器人H1。2024年5月13日，宇樹發布了最新一代人形機器人——UnitreeG1人形智能體，售價9.9萬元起，擁有超大關節運動空間角度，23-43個關節自由度，力控靈巧手。G1人形機器人有G1和G1EDU兩種型號