减速器:旋转关节核心部件 人形机器人打开成长空间
摘要
1、旋转关节具有较高确定性,准直驱驱动器路线渐成旋转关节主流技术方案。精密减速器是旋转执行器中的核心零部件,包含精密减速器主要有谐波减速器、行星减速器、摆线针轮减速器等。MIR预计2025-2030年出货量CAGR约86.1%。
2、减速器产业:绿的谐波(谐波减速器)、斯菱股份(谐波减速器)、双环传动(RV、摆线减速器)、中大力德(行星减速器)、高测股份(潜在行星减速器)。
正文
关节执行器即机器人一体化关节 1.1 行业回顾:今年以来建筑板块表现优于大盘 ,是影响机器人硬件成本和运动性能的关键部分。关节执行器是驱动机器人执行机构运动的组件,通过将电机的旋转运动转化为驱动连杆机构运动,又被称为驱动器或关节模组。据《2024人形机器人产业链白皮书》测算,2023年三大执行器(旋转执行器、线性执行器、灵巧手)价值量占特斯拉Optimus价值量的73%。
图:主要人形机器人厂商执行器方案 |
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资料来源:GGII,甬兴证券研究所 |
减速器是连接电机和执行机构的中间机构,主要功能是降低转速、增加输出扭矩。减速器通常由齿轮传动、蜗杆传动或齿轮-蜗杆复合传动机构封装于刚性壳体内,作为电机与执行机构之间的中间连接部件。精密减速器是一种高精度、高可靠性的传动装置,具备体积小、重量轻、精度高、稳定性强等特点,能够对机械传动实现精准控制,主要用于机器人、半导体设备、高端机床等高端制造领域。
图:减速器功能示意图 |
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资料来源:MIR睿工业,甬兴证券研究所 |
精密减速器主要分为谐波减速器、行星减速器、RV减速器、摆线针轮减速器等。
谐波减速器:主要由波发生器、柔轮和刚轮组成。具有单级传动比大、体积小、质量轻、运动精度高并能在密闭空间和介质辐射的工况下正常工作的优点。
行星减速器:主要由太阳轮、行星轮、内 齿圈和行星架等关键部件组成。行星轮通过与太阳轮和内齿圈的精密啮合,实现动力的高效传递和速度的灵活调整。行星轮的结构设计对其整体性能有着至关重要的影响,其材料通常选用高强度合金钢,以有效承受高扭矩和冲击载荷。
RV:主要包括正齿轮、输入齿轮、RV齿轮、输出轴、针齿等结构。RV 减速器是由渐开线圆柱齿传输线行星减速器构和摆线 针轮行星减速器构两部分组成。
精密摆线减速器:是利用摆线针轮啮合原理,通过偏心运动将输入轴的旋转转化为摆线轮的圆周往复摆动,再通过针轮传递输出动力,结构上由一级渐开线齿轮传动和二级摆线针轮传动组成。
图:精密减速器分类 |
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资料来源:觅途咨询,绿的谐波官网,中大力德官网,2022年3月林江海等著《工业机器人用精密减速器研究现状》,2023年6月盛坤著《摆线针轮减速器齿轮传动系统疲劳寿命及可靠性分析》,甬兴证券研究所 |
市场空间看,各类减速器市场规模如下:
谐波减速器:MIR测算,2025-2030年中国谐波减速器在人形机器人上出货量CAGR或高达85.7%。竞争格局看,2023年哈默纳科市场占有率达 40%;国内本体企业不断崛起,绿的谐波在技术上不断取得突破,2023年市场占有率已达18%,且市场份额进一步扩大。
图:2022-20230E年中国谐波减速器在人形机器人上出货量规模(单位:万台,左图),2023年中国谐波减速器市场竞争格局(右图) |
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资料来源:MIR著《2025年中国精密减速器行业发展白皮书》,觅途咨询著《2024人形机器人产业链白皮书》,甬兴证券研究所 |
行星减速器:中商研究员估计2024年全球行星减速器市场规模约为13.67亿美元,预计2025年全球行星减速器的市场规模将达14.71 亿美元。竞争格局看,2023年在主要的 十家精密行星减速机企业中,外资企业占据70%的市场份额;其中日本新宝的市场份额最大,占比20%;湖北科峰作为中 国市场排名第二、国产品牌中排名第一的精密行星减速器制造企业,其占比为12%。
图:2020-2025年全球行星减速器市场规模(单位:亿美元,左图),:2023年中国精密行星减速器市场竞争格局(右) |
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资料来源::QYResearch,中商产业研究院,觅途咨询著《2024人形机器人产业链白皮书》,甬兴证券研究所 |
RV减速器:华经产业研究院预估2023年中国RV减速器市场规模约50.22亿元。竞争格局看,RV减速机市场被纳博特斯克垄断,中国本土企业技术创新能力不断加强,国产化进程有望加速。
图:2018-2023年中国RV减速器市场单位:亿元,左图),2023年中国RV减速器市场竞争格局(右图) |
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资料来源:《华经产业研究院》,觅途咨询著《2024人形机器人产业链白皮书》,甬兴证券研究所 |
人形机器人方面,从主流方案看,目前主流方案为“谐波减速器+行星减速器”,其中上肢主要配谐波减速器,下肢主要配行星减速器。上肢关注减速器的体积、 重量、精度等。其中精度水平要求中等偏高。下肢关注减速器的扭矩、速度、传动效率、可靠性、稳定性,对精度要求较不 严苛。上、下肢减速器配置数量比例接近 1:1,其中上肢主要配谐波减速器,下肢主要配行星减速器。
图:人形机器人减速器各关节的具体配置情况 |
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资料来源:MIR睿工业,甬兴证券研究所 |
人形机器人有望打开精密减速器市场空间。根据MIR,随着人形机器人量产能力的提升、以及更多新玩家的进 入,2025 年谐波减速器和行星减速器在人形机器人上的出货量均将有大幅增加,其中谐波减速器预计可达近 17 万台,行星减速器预计超12 万台。据《2024人形机器人产业链白皮书》,2025年全球人形机器人领域为减速器带来的增量空间预计约为 8.49亿元,2030年/2035年全球人形机器人带来的精密减速器市场规模分别增至43.24/1726.75亿元。
图:2022-2030 E年中国减速器在人形机器人上出货量规模(单位:万台,左图) 2025E-2030E年人形机器人为全球减速器市场带来的增量空间(单位:百万元,右图) |
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资料来源:MIR睿工业,觅途咨询,甬兴证券研究所 |
产业链相关公司:
谐波减速器:绿的谐波、斯菱股份、斯莱克(代工)、美湖股份等;
RV减速器:双环传动等;
行星减速器:中大力德、高测股份等。
参考报告:
《20251121-甬兴证券-人形机器人行业系列报告(四):执行器之旋转关节,关注摆线减速器的应用》
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