特斯拉人形機(jī)器人產(chǎn)品加速迭代進(jìn)入放量前夕，有望給全球機(jī)器人市場(chǎng)帶來“鯰魚效應(yīng)”。
國內(nèi)方面，人形機(jī)器人本體廠商優(yōu)必選、傅利葉、宇樹、智元、達(dá)闥、小鵬等陸續(xù)發(fā)布原型機(jī)；小米、華為、百度、字節(jié)、騰訊等國內(nèi)巨頭廠商也加碼布局人形機(jī)器人方向，產(chǎn)業(yè)化破曉時(shí)刻加速到來。
根據(jù)花旗銀行11月發(fā)布的最新預(yù)測(cè)稱，到2050年，全球人形機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)7萬億美元，全球人形機(jī)器人數(shù)量將達(dá)到6.48億臺(tái)。
人形機(jī)器人高速發(fā)展將加速推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈上游零部件迎來全面機(jī)遇。人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈全景解析
其中，減速器是人形機(jī)器人用量?jī)r(jià)值較大的零部件，成本占比高達(dá)35%。
本文將重點(diǎn)梳理人形機(jī)器人三大核心減速器：諧波減速器、行星減速器和RV減速器。
人形機(jī)器人減速器概覽
減速器連接動(dòng)力源（如電機(jī)）和執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如機(jī)器人的關(guān)節(jié)），確保機(jī)器人能夠在理想的速度范圍內(nèi)運(yùn)行，將高速低扭矩的動(dòng)力轉(zhuǎn)換為低速高扭矩的輸出，從而滿足機(jī)器人各部位對(duì)于速度和精度的要求。
在人形機(jī)器人中應(yīng)用的減速器主要包括諧波減速器、行星減速器、RV減速器三類減速器。
減速器在人形機(jī)器人的具體應(yīng)用包括：
關(guān)節(jié)傳動(dòng)：在人形機(jī)器人的關(guān)節(jié)部位，如肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)等，減速器被廣泛應(yīng)用以實(shí)現(xiàn)精確的傳動(dòng)和控制。例如，諧波減速器因其體積小、重量輕、傳動(dòng)比大等特點(diǎn)，常被用于這些需要精細(xì)操作的部位。
集成應(yīng)用：行星減速器等類型的減速器被集成于伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，以實(shí)現(xiàn)更緊湊、高效的傳動(dòng)系統(tǒng)減速器制造整體是“系統(tǒng)工程”，工藝、材料、設(shè)備等環(huán)節(jié)均存在較高壁壘。
負(fù)載支撐：對(duì)于負(fù)載較大的關(guān)節(jié)部位，如腿部、腰部和肘部等，RV減速器因其較高的承載能力和穩(wěn)定性而被廣泛采用。
減速器演進(jìn)方向：
資料來源：GGII、哈默納科
整體來看，諧波方案?jìng)鲃?dòng)比大、 體積小；行星方案體積小、壽命高；RV 方案精度高、疲勞強(qiáng)度高。
在人形機(jī)器人精密減速器中，諧波減速器因優(yōu)秀的性能成為首選，行星減速器則作為諧波減速器的有效補(bǔ)充方案在某些場(chǎng)景下得以應(yīng)用。
根據(jù)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，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。
特斯拉Optimus人形機(jī)器人主要采用的是諧波減速器和行星減速器，全身 14 個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)均采用諧波減速器，手部 12個(gè)自由度采用行星齒輪箱。
特斯拉 Optimus 機(jī)器人減速器方案：
優(yōu)必選人形機(jī)器人主要采用諧波減速器，同時(shí)自研諧波+行星減速器；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)；宇樹自研自產(chǎn) G1 的關(guān)節(jié)模組， 共有 3 種類別，帶雙編碼器的行星減速器關(guān)節(jié)模組最大瞬時(shí)扭矩 140Nm；傅利葉人形機(jī)器人采用諧波+行星減速器方案。
減速機(jī)關(guān)鍵部件高端加工設(shè)備銷售：13522079385（包括滾齒機(jī)、磨齒機(jī)、坐標(biāo)磨、立磨、擺線輪磨床、針齒殼磨床等）
01
諧波減速器
諧波減速器是靠波發(fā)生器使柔輪產(chǎn)生可控的彈性變形波，通過與剛輪的相互作用，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和 動(dòng)力傳遞的傳動(dòng)裝置。
諧波減速器主要是由波發(fā)生器、剛輪、柔輪三個(gè)基本構(gòu)件組成。
其中，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。
齒形設(shè)計(jì)直接決定減速器的精度、壽命等性能。國外企業(yè)起步較早，率先開發(fā)出齒形，并申請(qǐng)專利；此后國內(nèi)企業(yè)如綠的諧波發(fā)明了全新的“P 型齒”，打破國外企業(yè)專利壟斷。
全球市場(chǎng)格局方面，日系龍頭哈默納科壟斷諧波減速器市場(chǎng)，全球份額超 80%。
我國諧波減速器市場(chǎng)較為集中，前五大廠商出貨量占比超六成。綠的諧波引領(lǐng)國產(chǎn)替代，來福諧波、同川科技、大族精密等企業(yè)也加快市場(chǎng)布局。
外資廠商多應(yīng)用于中高端場(chǎng)景，隨著國內(nèi)頭部廠商加大研發(fā)投入，未來中高端應(yīng)用領(lǐng)域國產(chǎn)份額有望進(jìn)一步提升，為人形機(jī)器人的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。
02
行星減速器
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，其主要的技術(shù)難點(diǎn)也在于三大部件的生產(chǎn)加工。
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)。通常每臺(tái)精密行星減速器都會(huì)有多個(gè)行星輪，會(huì)在輸入軸和太陽輪旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)下，同時(shí)圍繞太陽輪旋轉(zhuǎn)，共同輸出動(dòng)力，帶動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)。
其主要的技術(shù)難點(diǎn)也在于三大部件的生產(chǎn)加工。
龍頭公司往往具備兩方面優(yōu)勢(shì)并保證其市場(chǎng)地位：一是設(shè)計(jì)能力壁壘，包括模塊化、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、精度等方面的設(shè)計(jì)能力；二是工藝技術(shù)能力壁壘，新進(jìn)入者的專職工藝技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)不足、人員欠缺。
全球精密行星減速器供給格局相對(duì)分散，主要玩家包括日本新寶、紐卡特等國外巨頭，國內(nèi)科峰智能、紐氏達(dá)特和威騰斯坦等廠商引領(lǐng)國產(chǎn)替代。
03
RV減速器
RV減速器因其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和制造工藝，相較于諧波減速器，其技術(shù)難度更高。盡管國內(nèi)一些企業(yè)已經(jīng)能夠批量生產(chǎn)RV減速器，但整體而言，國內(nèi)在這一領(lǐng)域核心技術(shù)尚未完全掌握。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。市場(chǎng)格局方面，國內(nèi) RV 減速器相對(duì)集中，兩大龍頭占據(jù)超過一半市場(chǎng)份額。2023 年全球龍頭納博特斯克和雙環(huán)傳動(dòng)市場(chǎng)份額合計(jì)超過 60%。國產(chǎn) RV 減速器已實(shí)現(xiàn)初步的國產(chǎn)替代，除雙環(huán)傳動(dòng)外，珠海飛馬、智同科技、中大力德、南通振康、秦川機(jī)床、六環(huán)傳動(dòng)等也是該領(lǐng)域具有實(shí)力的廠商。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(shí)力逐步提升，部分廠商已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)并逐步推向市場(chǎng)，精密減速器的國產(chǎn)替代進(jìn)程逐步體現(xiàn)效果，國內(nèi)減速器廠商與國際頭部廠商差距正在逐漸縮小。后續(xù)在主機(jī)廠降本訴求以及合作響應(yīng)需求下，國產(chǎn)替代有望趨勢(shì)逐漸明晰。資料來源：GGII、科峰智能整體來看，精密減速器供需格局類似于利基市場(chǎng)，基本特質(zhì)包括行業(yè)整體市場(chǎng)規(guī)模不大、供給情況綜合壁壘不低，往往在技術(shù)、資金、渠道、品牌等某個(gè)維度具有較高的壁壘。穩(wěn)定狀態(tài)下，國內(nèi)諧波減速器、行星減速器、RV 減速器的利基市場(chǎng)龍頭的全球份額有望達(dá)到 25%及以上，國內(nèi)廠商份額提升空間仍很大。從長期視角觀察，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)較強(qiáng)后續(xù)有望大幅提升核心零部件的需求，從而進(jìn)一步帶動(dòng)國內(nèi)減速器廠商滲透率和市場(chǎng)份額提升。
