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人形機(jī)器人執(zhí)行器之旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié):擺線減速器的卡位價(jià)值與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

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2025 年底,人形機(jī)器人行業(yè)正處于商業(yè)化落地的關(guān)鍵推進(jìn)階段,其核心運(yùn)動(dòng)單元 “執(zhí)行器” 的技術(shù)路線與部件迭代,已成為決定產(chǎn)品性能、成本及規(guī)?;芰Φ暮诵淖兞恐?。


在執(zhí)行器體系中,旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)憑借較高確定性、控制算法相對(duì)簡(jiǎn)單、成本低于線性執(zhí)行器的特點(diǎn),已成為宇樹、優(yōu)必選等國內(nèi)企業(yè)人形機(jī)器人產(chǎn)品的主流方案;而準(zhǔn)直驅(qū)驅(qū)動(dòng)器因融合剛性與彈性驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)勢(shì),更成為近年旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的主流技術(shù)方向。

作為旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的核心零部件,精密減速器的性能直接影響旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的表現(xiàn):當(dāng)前主流的諧波減速器(傳動(dòng)精度高但效率低)、行星減速器(傳動(dòng)效率高但精度低)均存在適配短板,而擺線針輪減速器憑借精度更高、承載能力更強(qiáng)、體積更小等特性,正逐步適配人形機(jī)器人關(guān)節(jié)場(chǎng)景。據(jù)預(yù)測(cè),2025-2030 年人形機(jī)器人領(lǐng)域精密減速器出貨量將實(shí)現(xiàn) 86.1% 的年復(fù)合增長(zhǎng)率,擺線減速器的應(yīng)用潛力亟待挖掘。

在此行業(yè)節(jié)點(diǎn)下,本報(bào)告聚焦人形機(jī)器人執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)賽道,重點(diǎn)剖析擺線減速器的應(yīng)用價(jià)值,為行業(yè)參與者提供技術(shù)與市場(chǎng)參考。

一、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)是關(guān)鍵,準(zhǔn)直驅(qū)驅(qū)動(dòng)器路線漸成主流

1.1 旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)是人形機(jī)器人的關(guān)鍵關(guān)節(jié)

關(guān)節(jié)執(zhí)行器也被稱為機(jī)器人一體化關(guān)節(jié),是左右機(jī)器人硬件成本與運(yùn)動(dòng)性能的核心部分。作為驅(qū)動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的組件,它能將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng),因此也被稱作驅(qū)動(dòng)器或關(guān)節(jié)模組。據(jù)《2024 人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈白皮書》測(cè)算,2023 年旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、線性執(zhí)行器、靈巧手這三大執(zhí)行器,在特斯拉 Optimus 的價(jià)值量占比達(dá)到 73%。

線性執(zhí)行器的作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)輸出,而旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器則是直接輸出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

目前國內(nèi)人形機(jī)器人的關(guān)節(jié)多采用旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)方案,優(yōu)必選、宇樹科技、傅利葉、小米等是該方案的代表廠商。


相較于線性執(zhí)行器,旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的控制算法更為簡(jiǎn)單,成本也更低。它可以實(shí)現(xiàn)繞單軸的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作、輸出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),幫助人形機(jī)器人完成不同角度的轉(zhuǎn)動(dòng),通常被應(yīng)用在肩關(guān)節(jié)、腰部、髖關(guān)節(jié)等需要高扭矩的關(guān)節(jié)位置。


1.2 準(zhǔn)直驅(qū)驅(qū)動(dòng)器技術(shù)路線逐漸成為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)主流方案

準(zhǔn)直驅(qū)驅(qū)動(dòng)器的技術(shù)路線正逐步成為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的主流選擇。2021 年 4 月丁宏鈺等人在《國內(nèi)外雙足人形機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器研究綜述》中提到,準(zhǔn)直驅(qū)驅(qū)動(dòng)器主要由高扭矩密度電機(jī)、低傳動(dòng)比減速器、編碼器、控制板等部件構(gòu)成。其核心定義是:依靠驅(qū)動(dòng)器電機(jī)的開環(huán)力控,無需依賴外力或力矩傳感器,就能感知自身及機(jī)器人腳部與外界的交互力,因此也被稱為本體驅(qū)動(dòng)器。該技術(shù)的設(shè)計(jì)初衷,是提升驅(qū)動(dòng)器的扭矩密度、瞬態(tài)響應(yīng)能力與抗沖擊性能,同時(shí)降低成本。

準(zhǔn)直驅(qū)驅(qū)動(dòng)器巧妙融合了剛性驅(qū)動(dòng)器與彈性驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)勢(shì),具備功率密度高、力控帶寬大、抗沖擊能力強(qiáng)等特點(diǎn),是近年來人形機(jī)器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的主流技術(shù)方案,已在宇樹科技 H1、小米 Cyberone 等產(chǎn)品中得到應(yīng)用。它通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制算法,在保障關(guān)節(jié)性能的前提下,有效降低了制造成本與系統(tǒng)復(fù)雜度;同時(shí)采用低減速比減速器讓整體結(jié)構(gòu)更緊湊,借助電感部件實(shí)現(xiàn)力控,節(jié)省了力矩傳感器的使用成本。

綜合成本、技術(shù)性能、硬件耦合程度等多方面因素,各大人形機(jī)器人廠商的執(zhí)行器方案,主要以剛性驅(qū)動(dòng)器(TSA)和準(zhǔn)直驅(qū)驅(qū)動(dòng)器(PA/QDD)為主。



1.2 準(zhǔn)直驅(qū)驅(qū)動(dòng)器技術(shù)路線逐漸成為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)主流方案

旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的技術(shù)路線主要包含剛性驅(qū)動(dòng)器、彈性驅(qū)動(dòng)器、準(zhǔn)直驅(qū)驅(qū)動(dòng)器這三類。

2021 年 4 月丁宏鈺等人的《國內(nèi)外雙足人形機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器研究綜述》指出,剛性驅(qū)動(dòng)器由電機(jī)、高傳動(dòng)比減速器、編碼器、力矩傳感器、控制板等組成,但受器件工藝與原理的限制,傳統(tǒng)剛性驅(qū)動(dòng)器的功率密度難以達(dá)到生物肌肉 500W/kg 的水平,也無法解決機(jī)器人受外部沖擊時(shí)的部件強(qiáng)度問題,在柔順性表現(xiàn)上較差。

彈性驅(qū)動(dòng)器借鑒了 Hill 肌肉三元力學(xué)模型,具備柔順、安全、能量效率高的特性,但它的控制算法相對(duì)復(fù)雜、硬件成本較高,需要依靠精準(zhǔn)的力學(xué)建模與先進(jìn)的控制策略才能實(shí)現(xiàn)柔順控制功能,這在很大程度上制約了其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的推進(jìn) —— 截至目前,彈性驅(qū)動(dòng)器尚未在人形機(jī)器人領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模推廣。




二、精密減速器是旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)核心零部件

2.1 精密減速器是旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)核心零部件

減速器是連接電機(jī)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的中間裝置,核心功能是降低轉(zhuǎn)速、增大輸出扭矩,通常由齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)或齒輪 - 蝸桿復(fù)合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)封裝在剛性殼體內(nèi),作為電機(jī)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的連接部件。精密減速器是一種高精度、高可靠性的傳動(dòng)裝置,擁有體積小、重量輕、精度高、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn),能夠?qū)C(jī)械傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制,主要應(yīng)用于機(jī)器人、半導(dǎo)體設(shè)備、高端機(jī)床等高端制造領(lǐng)域。

精密減速器是旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的核心零部件,旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的組成通常包含電機(jī)、減速器、編碼器、傳感器、驅(qū)動(dòng)器、軸承等部件。



精密減速器的主要類型包括諧波減速器、行星減速器、RV 減速器、擺線針輪減速器等。


2.2 諧波減速器具有精度高、體積小等優(yōu)點(diǎn)

諧波減速器由波發(fā)生器、柔輪、剛輪這三個(gè)部件組成,是一種依靠波發(fā)生器使柔輪產(chǎn)生可控彈性變形波,再通過柔輪與剛輪的相互作用,實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力傳遞的傳動(dòng)裝置。其結(jié)構(gòu)具體包含:帶有內(nèi)齒圈的剛性齒輪(即剛輪)、帶有外齒圈的柔性齒輪(即柔輪)、波發(fā)生器。它的工作原理是:波發(fā)生器作為主動(dòng)件、剛輪保持固定、柔輪作為輸出件。當(dāng)波發(fā)生器裝入柔輪內(nèi)部時(shí),會(huì)迫使柔輪產(chǎn)生彈性變形并與剛輪嚙合,此時(shí)柔輪長(zhǎng)軸位置與剛輪輪齒完全嚙合,短軸位置則處于脫開不接觸的狀態(tài);當(dāng)波發(fā)生器持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),柔輪會(huì)不斷產(chǎn)生變形并形成錯(cuò)齒運(yùn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)波發(fā)生器與柔輪之間的運(yùn)動(dòng)傳遞。

諧波減速器具備單級(jí)傳動(dòng)比大、體積小、質(zhì)量輕、運(yùn)動(dòng)精度高,且能在密閉空間與介質(zhì)輻射環(huán)境下正常工作的優(yōu)點(diǎn)。和普通減速器相比,在輸出扭矩相同的情況下,諧波減速器的體積可減少 2/3、重量可減輕 1/2,這讓它在機(jī)器人小臂、腕部、手部等部件上具備較強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。



2.2 諧波減速器性能的關(guān)鍵在于材料和工藝

諧波減速器的性能優(yōu)劣,核心取決于制作材料與生產(chǎn)工藝。從技術(shù)層面看,諧波減速器依靠柔輪的彈性變形傳遞動(dòng)力,而柔輪在使用過程中容易出現(xiàn)疲勞斷裂,因此對(duì)制作材料與生產(chǎn)工藝的要求極高。據(jù) MIR《2025 年中國精密減速器行業(yè)發(fā)展白皮書》顯示,國內(nèi)廠商(如綠的諧波)通過技術(shù)創(chuàng)新,在產(chǎn)品精度上與外資巨頭哈默納科的差距已較小,但在柔輪壽命方面,哈默納科仍憑借材料與工藝優(yōu)勢(shì)保持領(lǐng)先。

諧波減速器憑借高精度、小體積的優(yōu)勢(shì),目前在人形機(jī)器人領(lǐng)域擁有廣泛的應(yīng)用前景;而人形機(jī)器人對(duì)減速器的輕量化有較高要求,國內(nèi)廠商愛磁科技推出的自消隙塑料諧波,突破了材料限制,顯著提升了輕量化水平,未來在人形機(jī)器人領(lǐng)域或?qū)⒕邆涓?jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。


2.2 諧波減速器市場(chǎng)迅速擴(kuò)大,國產(chǎn)替代加速

2025-2030 年,中國諧波減速器在人形機(jī)器人領(lǐng)域的出貨量年復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)將高達(dá) 85.7%。據(jù) MIR 測(cè)算,2024 年中國減速器在人形機(jī)器人領(lǐng)域的出貨量約為 4.3 萬臺(tái);隨著人形機(jī)器人產(chǎn)量進(jìn)一步提升,2025 年該領(lǐng)域的減速器出貨量預(yù)計(jì)將接近 30 萬臺(tái)。長(zhǎng)期來看,人形機(jī)器人將在工業(yè)、服務(wù)、戶外勘探等更多場(chǎng)景得到應(yīng)用,市場(chǎng)對(duì)高剛性、長(zhǎng)壽命、低回程間隙減速器的需求會(huì)持續(xù)增強(qiáng),這將帶動(dòng)減速器出貨量持續(xù)快速增長(zhǎng)。2024 年,人形機(jī)器人領(lǐng)域諧波減速器與行星減速器的出貨比例為 6:4,其中諧波減速器出貨量近 2.5 萬臺(tái);預(yù)計(jì)到 2030 年,中國諧波減速器在人形機(jī)器人領(lǐng)域的出貨量將達(dá)到 370.6 萬臺(tái),2025-2030 年的 CAGR 為 85.7%。

國內(nèi)企業(yè)技術(shù)不斷突破,推動(dòng)諧波減速器市場(chǎng)的國產(chǎn)替代進(jìn)程加快。當(dāng)前諧波減速器市場(chǎng)集中度較高,短期內(nèi)仍由外資主導(dǎo) ——2023 年哈默納科的市場(chǎng)占有率達(dá) 40%;而國內(nèi)廠商(如綠的諧波)持續(xù)實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破,2023 年其市場(chǎng)占有率已達(dá) 18%,且份額還在進(jìn)一步擴(kuò)大。



2.3 行星減速器:行星輪通過與太陽輪和內(nèi)齒圈的嚙合實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)

行星減速機(jī)主要由太陽輪、行星輪、內(nèi)齒圈、行星架等關(guān)鍵部件構(gòu)成。據(jù) 2025 年 4 月馬群鮮等人的《行星減速機(jī)行星輪開裂故障診斷分析》所述,行星輪通過與太陽輪、內(nèi)齒圈的精密嚙合,實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的高效傳遞與整體性能的調(diào)整。行星輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與材質(zhì)選擇對(duì)其性能影響重大:材料通常選用高強(qiáng)度合金鋼,以便有效承載高扭矩與沖擊載荷;在幾何形狀設(shè)計(jì)上,行星輪的齒廓需要經(jīng)過極其精密的計(jì)算,確保與太陽輪、內(nèi)齒圈形成最佳嚙合狀態(tài),從而顯著提升傳動(dòng)效率。此外,滲碳淬火等表面處理技術(shù)也被廣泛應(yīng)用,用以提高行星輪的耐磨性與抗疲勞性能。


2.3 行星減速器:頭部企業(yè)集中度高,國產(chǎn)化程度有待提高

據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù),2024 年全球行星減速器的市場(chǎng)規(guī)模約為 13.67 億美元,預(yù)計(jì) 2025 年這一規(guī)模將達(dá)到 14.71 億美元。精密行星減速機(jī)領(lǐng)域的頭部企業(yè)集中度較高,外資企業(yè)占據(jù)了主要市場(chǎng)份額,國產(chǎn)化進(jìn)程仍有提升空間。2023 年在十家主要的精密行星減速機(jī)企業(yè)中,外資企業(yè)的市場(chǎng)份額占比達(dá) 70%;其中日本新寶的市場(chǎng)份額最大,占比 20%;湖北科峰作為中國市場(chǎng)排名第二、國產(chǎn)品牌中排名第一的精密行星減速器制造商,其市場(chǎng)份額為 12%。



2.4 RV 減速器

RV 減速器的結(jié)構(gòu)主要包含正齒輪、輸入齒輪、RV 齒輪、輸出軸、針齒等部件,由漸開線圓柱齒傳動(dòng)行星減速器機(jī)構(gòu)、擺線針輪行星減速器機(jī)構(gòu)這兩部分組成。據(jù)《智能制造裝備產(chǎn)業(yè)專利分析預(yù)警報(bào)告》,RV 減速器的減速過程分為兩級(jí):第一級(jí)減速是執(zhí)行電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過齒輪傳動(dòng)傳遞給兩個(gè)漸開線行星輪,完成初次減速;第二級(jí)減速是行星輪的旋轉(zhuǎn)通過曲軸帶動(dòng)呈 180° 分布的擺線輪,使擺線輪產(chǎn)生公轉(zhuǎn);同時(shí),擺線輪在公轉(zhuǎn)過程中會(huì)受到固定于針齒殼上的針齒作用力,形成與公轉(zhuǎn)方向相反的力矩,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)擺線輪的自轉(zhuǎn),以此完成第二級(jí)減速。運(yùn)動(dòng)的輸出則是通過兩個(gè)曲軸使擺線輪與剛性盤構(gòu)成平行四邊形等角速度輸出機(jī)構(gòu),將擺線輪的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給剛性盤及輸出盤。



2.4 RV 減速器國產(chǎn)化進(jìn)程有望加速

2023 年中國 RV 減速器的市場(chǎng)規(guī)模約為 50.22 億元。RV 減速器憑借剛性好、抗沖擊力強(qiáng)、傳動(dòng)平穩(wěn)、精度高等特點(diǎn),在中、重負(fù)載的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)得到了廣泛應(yīng)用。不過由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝難度大,且生產(chǎn)成本較高,目前市場(chǎng)主要應(yīng)用于多關(guān)節(jié)機(jī)器人中。未來在人形機(jī)器人領(lǐng)域,RV 減速器具備較好的抗沖擊能力,有望應(yīng)用在人形機(jī)器人下半身的 4 個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上。

當(dāng)前 RV 減速機(jī)市場(chǎng)被納博斯特壟斷,僅該品牌就占據(jù)了中國 70% 的市場(chǎng)份額。不過國內(nèi)本土企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力持續(xù)增強(qiáng),國產(chǎn)化進(jìn)程有望加快。目前本土品牌 RV 減速機(jī)與外資品牌的主要差距集中在控制精度與穩(wěn)定性上,未來市場(chǎng)成長(zhǎng)空間較大,隨著國產(chǎn)技術(shù)的不斷突破,本土品牌的市場(chǎng)占比將逐步提升。



2.5 擺線針輪減速器高承載,結(jié)構(gòu)復(fù)雜

精密擺線減速器利用擺線針輪的嚙合原理,通過偏心運(yùn)動(dòng)將輸入軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為擺線輪的圓周往復(fù)擺動(dòng),再借助針輪傳遞動(dòng)力。據(jù) 2022 年 3 月林江濤等人的《工業(yè)機(jī)器人用精密減速器研究現(xiàn)狀》,擺線針輪行星減速器的承載能力較強(qiáng),因此被廣泛應(yīng)用于礦山、化工等重型工程機(jī)械領(lǐng)域。

擺線針輪減速器的結(jié)構(gòu)由一級(jí)行星齒輪傳動(dòng)、二級(jí)擺線針輪傳動(dòng)共同組成。據(jù) 2024 年 6 月翟進(jìn)的《擺線針輪減速器兩級(jí)齒廓修形分析及其對(duì)振動(dòng)特性的影響》,其減速原理為:中心輪輸入帶動(dòng)行星輪自轉(zhuǎn)的同時(shí)繞中心輪公轉(zhuǎn),將轉(zhuǎn)速傳遞至曲軸,由曲軸帶動(dòng)擺線輪做偏心運(yùn)動(dòng),最終通過輸出盤輸出轉(zhuǎn)矩。



2.5 擺線針輪減速器難點(diǎn)主要在齒廓優(yōu)化設(shè)計(jì)與修形

擺線針輪減速器的技術(shù)難點(diǎn)主要體現(xiàn)在齒廓優(yōu)化設(shè)計(jì)與齒廓修形兩方面:

1)齒廓優(yōu)化設(shè)計(jì):需要對(duì)擺線減速器的擺線輪齒廓進(jìn)行優(yōu)化,降低放縮量,使嚙合間隙更緊湊,以此減少?zèng)_擊、平衡載荷,進(jìn)而提升擺線減速器的壽命。為便于裝配、防止擺線輪卡死,通常需要將擺線輪齒部進(jìn)行放縮。若放縮量過大,會(huì)導(dǎo)致嚙合時(shí)擺線輪與針齒的間隙變大,實(shí)際運(yùn)行壽命縮短;同時(shí)也會(huì)使運(yùn)轉(zhuǎn)更不平穩(wěn),擺線輪受力不均,運(yùn)轉(zhuǎn)間隙增大。

2)齒廓修形:實(shí)際運(yùn)行中,為解決嚙合齒數(shù)少、振動(dòng)大的問題,同時(shí)應(yīng)對(duì)制造、加工、安裝過程中產(chǎn)生的誤差,以及使用過程中對(duì)潤(rùn)滑、磨損等方面的要求,需要對(duì)嚙合輪齒進(jìn)行修形。擺線輪的齒廓修形方法主要包括移距修形法、等距修形法、轉(zhuǎn)角修形法,其中除轉(zhuǎn)角修正法不能單獨(dú)使用外,其余兩種方法既可與其他修正方法聯(lián)合使用,也可單獨(dú)使用。在這些修形技術(shù)中,等距 - 移距組合修形方法結(jié)合了傳統(tǒng)等距修形與移距修形的優(yōu)點(diǎn),受到廣泛關(guān)注。該方法通過精準(zhǔn)控制修形量,不僅能提高齒輪的承載能力,還可有效降低運(yùn)行過程中的振動(dòng)與溫升,從而顯著提升擺線針輪減速器的整體性能。


2.6 目前主流方案為 “諧波 + 行星”,擺線針輪有望應(yīng)用于人形機(jī)器人

當(dāng)前人形機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器的主流方案是 “諧波減速器 + 行星減速器”,其中上肢關(guān)節(jié)主要搭配諧波減速器,下肢關(guān)節(jié)主要搭配行星減速器:上肢關(guān)節(jié)對(duì)減速器的體積、重量、精度要求較高(精度水平要求中等偏高);下肢關(guān)節(jié)更關(guān)注減速器的扭矩、速度、傳動(dòng)效率、可靠性與穩(wěn)定性,對(duì)精度的要求相對(duì)寬松。上下肢減速器的配置數(shù)量比例接近 1:1,即上肢以諧波減速器為主,下肢以行星減速器為主。


擺線針輪減速器相比行星減速器精度更高,相比諧波減速器承載能力更強(qiáng),有望應(yīng)用于人形機(jī)器人的關(guān)節(jié)部位。當(dāng)前人形機(jī)器人關(guān)節(jié)模組仍以行星、諧波減速器方案為主:1)行星方案:傳動(dòng)效率較高(約 90%),扭矩傳遞剛性良好,但傳動(dòng)精度較低(180-300 角秒);2)諧波方案:傳動(dòng)精度較高(通?!?0 角秒),但傳動(dòng)效率較低(一般為 65-80%),且受柔輪非線性變形特性的影響,扭矩控制的線性度與響應(yīng)速度較差。

而擺線減速器具備傳動(dòng)精度高、承載能力強(qiáng)、體積重量比 RV 減速器更小等特點(diǎn),有望應(yīng)用于人形機(jī)器人關(guān)節(jié)。例如科盟創(chuàng)新推出的新型擺線減速器采用了 PEEK 復(fù)合材料主體結(jié)構(gòu),使空間壓縮了 30%,抗沖擊能力提升了 200%,可適配緊湊型高負(fù)載任務(wù)。


2.6 人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步打開精密減速器市場(chǎng)空間

2025-2030 年,減速器在人形機(jī)器人領(lǐng)域的出貨量年復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)將達(dá)到 86.1%。據(jù) MIR 預(yù)測(cè),隨著人形機(jī)器人產(chǎn)能的提升,2025 年諧波減速器與行星減速器在人形機(jī)器人領(lǐng)域的出貨量均將大幅增長(zhǎng),其中諧波減速器預(yù)計(jì)可達(dá)近 17 萬臺(tái),行星減速器預(yù)計(jì)約 12 萬臺(tái)。據(jù)《2024 人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈白皮書》,2025 年全球人形機(jī)器人領(lǐng)域?yàn)闇p速器帶來的增量市場(chǎng)空間預(yù)計(jì)約 8.49 億元,到 2030 年、2035 年,這一市場(chǎng)規(guī)模將分別增至 43.24 億元、126.75 億元。



三、布局減速器的代表公司

3.1 綠的諧波

綠的諧波是國內(nèi)諧波減速器領(lǐng)域的龍頭企業(yè)。近年來,公司針對(duì)人形機(jī)器人等行業(yè)的新興需求,聚焦諧波減速器的輕量小型化技術(shù)突破,在同等出力情況下實(shí)現(xiàn)了減重 30% 以上;同時(shí)開發(fā)出靈巧手適用的微型諧波減速器,顛覆了傳統(tǒng)諧波的加工工藝路線。

綠的諧波也是頭部具身智能機(jī)器人企業(yè)的核心供應(yīng)商。2024 年,公司完成了年產(chǎn) 50 萬臺(tái)精密減速器擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目的智能化產(chǎn)線建設(shè)調(diào)試與達(dá)產(chǎn)工作,并計(jì)劃于 2025 年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能穩(wěn)步爬坡,目前該項(xiàng)目已進(jìn)入全面達(dá)產(chǎn)階段,生產(chǎn)效率與產(chǎn)品良率均達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。近年來,公司在具身智能機(jī)器人核心關(guān)節(jié)部件領(lǐng)域取得重要突破,自主研發(fā)的高扭矩密度諧波減速器與一體化關(guān)節(jié)模組,已在國內(nèi)具身智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈占據(jù)領(lǐng)先地位,成為多家頭部具身智能機(jī)器人企業(yè)的核心供應(yīng)商;同時(shí),公司的精密傳動(dòng)解決方案已廣泛應(yīng)用于服務(wù)機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人等高精度場(chǎng)景,進(jìn)一步鞏固了在機(jī)器人核心部件行業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。



3.2 中大力德

中大力德以精密減速器、減速電機(jī)等核心零部件,以及智能執(zhí)行單元組件為主要產(chǎn)品,形成了 “減速器 + 電機(jī) + 驅(qū)動(dòng)” 一體化的產(chǎn)品架構(gòu)。公司陸續(xù)推出了精密行星減速器、RV 減速器、諧波減速器等產(chǎn)品,同時(shí)推出 “精密行星減速器 + 伺服電機(jī) + 驅(qū)動(dòng)” 一體機(jī)、“RV 減速器 + 伺服電機(jī) + 驅(qū)動(dòng)” 一體機(jī)、“諧波減速器 + 伺服電機(jī) + 驅(qū)動(dòng)” 一體機(jī)等智能執(zhí)行單元模塊化產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)升級(jí)。2024 年公司開展了 RVE 系列擺線針輪減速器的研發(fā),該產(chǎn)品強(qiáng)化了主軸承與曲軸軸承的強(qiáng)度,能夠在保持原有外形及安裝尺寸不變的前提下,提高承載能力與使用壽命。



3.3 雙環(huán)傳動(dòng)

雙環(huán)傳動(dòng)在機(jī)械傳動(dòng)齒輪制造領(lǐng)域已深耕四十余年,不僅與國內(nèi)外眾多優(yōu)質(zhì)客戶建立了深厚合作關(guān)系,還成功進(jìn)入各細(xì)分領(lǐng)域頭部企業(yè)的供應(yīng)鏈體系,積累了一批行業(yè) “巨頭” 級(jí)客戶群體。同時(shí),公司具備與國外高端客戶合作開展技術(shù)攻關(guān)、工藝改進(jìn)的能力,掌握了齒軸硬齒面加工磨齒技術(shù)、齒輪硬齒面加工硬滾技術(shù)、齒輪硬車技術(shù)等多項(xiàng)核心技術(shù)。

其子公司環(huán)動(dòng)科技已布局精密減速器賽道,該子公司主要從事機(jī)器人關(guān)節(jié)高精密減速器的研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與銷售,可為客戶提供覆蓋 3-1000KG 負(fù)載機(jī)器人的高精密減速器整體解決方案。環(huán)動(dòng)科技的產(chǎn)品包括 RV 減速器、諧波減速器及精密配件,廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人等高端制造領(lǐng)域;其中 RV 減速器是其核心產(chǎn)品,2024 年銷量占比已超過 95%。目前,環(huán)動(dòng)科技已形成精密擺線減速器(RV)、諧波減速器兩大產(chǎn)品類別。



3.4 夏廈精密

夏廈精密以小模數(shù)精密齒輪業(yè)務(wù)為核心,同時(shí)拓展了行星滾珠絲杠、精密減速器等業(yè)務(wù)方向。公司在精密小齒輪、精密減速器,以及加工人形機(jī)器人核心零部件的工業(yè)母機(jī)領(lǐng)域加大了投入,例如布局高精度高效率齒輪與絲杠的加工制造設(shè)備、微小模數(shù)超硬超細(xì)硬質(zhì)合金滾刀等。

為匹配機(jī)器人行業(yè)及新興行業(yè)對(duì)齒輪產(chǎn)品、減速器及其配件的需求,公司已連續(xù)多年大力投入研發(fā),并進(jìn)一步增加了對(duì)機(jī)器人行業(yè)從零件到部件產(chǎn)品的供應(yīng)量。隨著人形機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展與商業(yè)化進(jìn)程的加速,全球人形機(jī)器人行業(yè)將迎來高速增長(zhǎng),作為小模數(shù)齒輪領(lǐng)域的龍頭企業(yè),夏廈精密有望借此獲得新的發(fā)展機(jī)遇。



3.5 投資建議

精密減速器是旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的核心零部件,當(dāng)前該領(lǐng)域的國產(chǎn)替代空間較為廣闊。我們認(rèn)為,隨著人形機(jī)器人逐步實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),精密減速器的市場(chǎng)空間將得到快速拓展。

基于此,我們推薦投資夏廈精密,同時(shí)建議關(guān)注綠的諧波、中大力德、雙環(huán)傳動(dòng)、福達(dá)股份、精鍛科技、中鼎股份、豪能股份、藍(lán)黛科技這些標(biāo)的。


? 如欲獲取完整版PDF文件,可以關(guān)注鈦祺汽車官網(wǎng)—>智庫,也可以添加鈦祺小助理微信,回復(fù)“報(bào)告名稱:人形機(jī)器人行業(yè)系列報(bào)告:執(zhí)行器之旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié),關(guān)注擺線減速器的應(yīng)用 ”。

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