精密减速器行业：机器人核心部件，有望持续受益人形机器人产业带动

1、减速器：传动系统关键部件，下游应用丰富

减速器是一种常见的机械传动装置，之所以称之为减速是值其大部分情况是用于降低输 出端的旋转速度同时增大输出端的力矩，如果进行的是反向操作则称之为增速器，减速 器是机器人中的关键部件，伺服电机输出的转速高、力矩小不满足机器人的运动需求， 减速器则可以保障机器人正常运转。

根据架构和传动原理的不同，减速器可以分为通用减速器、专用减速器以及精密减速器， 其中通用减速器以中小规格为主，模块化、系列化、应用较为广泛；专用减速器一般以 大型、特大型为主，需要根据不同的应用场景进行专业化定制；精密减速器质量轻、易 控制功率较大，主要应用于机器人、数控机床等行业。

此外，减速器按照传动级数不同可分为单级和多级减速器；按照齿轮形状可分为圆柱齿 轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥、圆柱齿轮减速器；按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。

减速器下游应用丰富，市场空间广阔。减速器下游应用丰富，可用于起重运输、水泥建 材、机器人、重型矿山、冶金业等，根据中商产业研究院统计，截至 2022 年，我国减 速器下游应用中，起重运输、水泥建材、机器人分别为应用市场前三名，市场分别占比 25%、15%、11%。

根据中商产业研究院预测，2022 年中国减速器行业市场规模达到 1321 亿元，同比增长 5.01%，2023 年中国减速器市场规模将增长至 1387 亿元。从产量看，2021 年中国减速 机产量达 1203 万台，同比增长 31.19%，2022 年约为 1380 万台，预计 2023 年将进一 步增长至 1570 万台。

2、精密减速器：人形机器人中必不可少

2.1 精密减速器可分为谐波减速器、RV 减速器、精密行星减速器

相较于传统减速器，精密减速器回程间隙小、精度更高，使用寿命更长，在机器人、数 控机床等高端领域应用较多。精密减速器可分为谐波减速器、RV 减速器、精密行星减速 器等。 RV 减速器由第一级渐开线圆柱齿轮行星减速机构和第二级摆线针轮行星减速机构组成， 其特点在于结构紧凑、振动小、能耗低，目前广泛应用于机器人之中。谐波减速器是利 用柔性构件的弹性变形波进行动力传动变换的结构，包含谐波发生器、柔性轮和钢轮， 其传动比大、传动精度高。行星减速器运动方式类似于地球围绕太阳旋转，体积小、负 载大、运行平稳。

2.2 RV 减速器：高负载、高刚度、大体积

RV 减速器，全称为“Rotary VectorReducer”，是一种精密的行星齿轮减速器，它采用摆 线针轮啮合机构作为核心传动部件。RV 减速器具备高精度、高刚性、负载能力强的特点， 因此，RV 减速器通常被运用于工业机器人的关节驱动，如焊接机器人、装配机器人、搬 运机器人等对运动控制要求极高的领域。

1960 年，RV 减速器的概念和原理逐步形成，进入 1980 年代，计算机的引入使得 RV 减 速器设计的精准度以及效率进一步提升，RV 减速器由此开始模块化标准化生产，至今， RV 减速机已经成为机器人手臂、精密机床、半导体制造设备等高端装备的关键组件。

一级 RV 减速器结构紧凑、精度及刚性均较高；二级 RV 减速器具备效率高、噪音低、低 振动等特点；三级 RV 减速器扭矩及传动能力较大，承载较高。

2.3 谐波减速器：体积小、传动比高、精密度高

谐波减速器主要由柔轮、波发生器、钢轮三个部件组成，其中，谐波发生器为主动轴。 柔轮和钢轮通过啮合组成传动轴。谐波减速器相较于一般减速器具备传动比大、体积小，质量小的特点，可以广泛应用于机器人小臂、腕部、手部等位置。

波发生器：由柔性轴承与椭圆形凸轮组成，波发生器通常安装在减速器输入端，柔 性轴承内圈固定在凸轮上，外圈通过滚珠实成弹性变形成椭圆形。 柔轮：带有外齿圈的柔性薄壁弹性体零件，通常安装在减速器输出端。 刚轮：带有内齿圈的刚性圆环状零件，一般比柔轮多两个齿轮，通常固定在减速器 机体上。

谐波传动具有以下几大特点： 1）精度高：齿轮齿锯误差和积累齿距误差对旋转精度影响较为平均，位置精度和旋转精 度较高；2）传动比大：单级谐波齿轮传动的传动比可达 i=30~500，同时仅包含三个核 心部件结构较为简单；3）承载能力较高：齿与齿之间的接触是面接触，啮合齿数多进而 单位面积载荷小，可以承载更多重量；4）体积小、重量轻；5）传动效率高、寿命长； 6）传动平稳、无冲击、噪音小。

相较于 RV 减速器，谐波减速器背向间隙更小，体积更小，但承载力较弱。因此 RV 减速 器较多的应用于高负载部位，其结构较为复杂难以实现规模化量产，在轻负载领域则由 谐波减速器占据主导地位。

2.4 精密行星减速器：结构简单，刚性较好，传动效率高

精密行星减速器由行星轮、太阳轮和内齿圈构成，行星齿轮传动结构是传动效率最高的 齿轮传动结构。精密行星减速器工作时，由伺服电机等原电机驱动太阳轮旋转，再通过 与行星轮的啮合使行星轮转动，进而通过行星轮啮合减速器壳体内部的环形内齿，最终 行星轮通过公转驱动行星架旋转，行星架与输出轴项链，输出扭矩。

行星减速器有三大特性： 高扭力耐冲击：行星减速器齿轮可以实现接触面 360 度负荷，相较于传统的点接触挤压 驱动，行星减速器可以避免单点负荷较高进而容易断裂的问题，行星齿轮结构具备高扭 力耐冲击的特性。 体积小重量轻：传统齿轮减速机大小齿轮之间需要一定距离咬合，整体占据空间体积较 大，行星减速器可以实现段数重复连接，有效改善了空间和体积问题。 高效率低背隙：行星齿轮可以实现多点均匀密合，外齿轮环与行星齿轮紧密结合，提升 了减速机效率。

综合来看，针对减速器主要指标： 传动效率方面：精密行星减速器最优，RV 减速器次之，谐波减速器位居第三位； 传动精度方面：精密行星减速器依旧最优，RV 减速器与谐波减速器不相上下； 传动比方面：RV 减速器与谐波减速器略优于精密行星减速器。

3、精密减速器受益人形机器人带动市场空间广阔，国产替代 势在必行

3.1 精密减速器下游应用丰富，人形机器人将打开精密减速器增长空间

精密减速器下游应用丰富，可用于机器人、数控机床等高端行业，根据头豹研究院数据， 2022 年，我国精密减速器下游应用中，工业机器人、半导体设备、机床位列前三位，分 别占比 44.8%、11.3%、6.3%。

精密减速器可用于机床行业，精密行星减速器广泛应用于金属切削机床、金属成形机床、 木工机械等细分机床领域。由于机床本身的加工，负载惯性系统的条件变化很大，有必 要安装精密减速器以增加扭矩，改善负载端的惯性匹配，从而使惯性操作平稳。根据 VDW 统计的数据，2021 年全球金属加工机床产值达到了 709 亿欧元，同比增长 20%，其中， 全球金属切削机床产值为 501 亿欧元，金属成形机床产值为 207 亿欧元，金属切削机床 与金属成形机床比例约为 70%与 30%。2021 年我国金属切削机床产值为 218.14 亿欧 元，同比增长 28.7%，占全球市场规模的 30.7%。

精密减速器为工业机器人核心部件。精密减速器可用于工业机器人多个环节，如谐波减 速器可用于机器人小臂、腕部等位置，RV 减速器可用于大臂、肩部等高负载位置，根据 头豹研究院数据显示，2022 年工业机器人上游各环节：减速器、伺服系统、控制器、本 体成本占比分别为：35%、25%、10%、15%。

工业机器人市场不断扩张将带动减速器进一步拓展。根据中商产业研究院数据，2022 年中国工业机器人市场规模达到 585.17 亿元，2019-2022 年的年均复合增长率达 16.5%， 预计 2024 年中国工业机器人市场规模将增至 726.42 亿元；2022 年全国规模以上工业 企业的工业机器人累计完成产量 44.31 万套，近五年年均复合增长率为 31.61%，预计 2024 年中国工业机器人产量将达到 48.92 万套。

人形机器人有望成为新增量，进一步打开精密减速器市场空间。以特斯拉 Optimus Gen2 为例，其采用 14 个旋转执行器并采用谐波减速器，根据头豹研究院预计，到 2030 年， 减速器在人形机器人中的价值量占比将达到 13%。根据中商产业研究院预测，我国人形 机器人市场 2023—2030 年，按年均复合增长率 30%测算，预计到 2030 年，我国人形 机器人市场规模有望达约 8700 亿元，人形机器人产业化加速落地有望为精密减速器打 开充足的市场空间。

3.2 向机电一体化、模块化方向发展，降低机器人开发成本

随着机器人的不断发展，机器人关节作为高度电耦合系统对零部件的集成度提出更高要 求，机电一体化、模块化可以将减速器与其他零部件如传感器等相结合，形成模块化部 件供给下游机器人厂商采购，模块化不仅可以提升减速器的功能属性使其适配更多场景 还能让下游机器人厂商门槛降低，专注于机器人场景开发。

（1）工业机器人关节：

目前机器人关节面临装配成本高、关节体积大等问题，模块化的机器人关节设计可以很 好的解决这一问题，模块中集成精密减速器、电机、传感器、驱动器作为一个基本的传 动单元，减少了制造时间及总体成本，同时可以适配其他系统接口，进而配合更复杂的 机器人系统。

（2）电液驱动关节

足式机器人腿部的运动可以通过液压驱动系统实现，由伺服电机驱动液压泵，液压系统 正在向机电液一体化和集成化方向发展，机电一体化可实现液压系统的柔性化和智能化。

（3）机床数控转台：

数控转台是数控机床的主要部件，一定程度上决定了数控机床的加工性能和技术水平， 谐波减速器具有精度高、体积小、传递扭矩大、成本低等优点，以谐波减速器和伺服电 机为主要组件的谐波转台能够适应各种机床的生产需求，近年来备受关注。

（4）移动机器人旋转关节：

“电机+减速器”集成逐渐成为移动机器人大角度旋转关节必不可缺的部分，移动机器 人部分关节要受到体积大小的限制，谐波减速器体积下、质量小、减速比大、扭矩密度 高，“无框电机+双编码器+力矩传感器+谐波减速器”这类方案得到越来越多的应用。

3.3 政策端持续发力，产业端人形机器人减速器应用不断拓展

政策端：国家出台多项政策支持减速器产业，2024 年 1 月，工信部等 7 部门印发《关于 推动未来产业创新发展的实施意见》，其中指出突破机器人高转矩密度伺服电机、高动态 运动规划与控制、仿生感知认知、会能灵巧手、电子皮肤等核心技术，重点推进智能制 造、家庭服务、特殊环境作业等领域产品的研制及应用。2023 年 6 月，工信部、教育部 等五部门印发《制造业可靠性提升实施意见》，提出提高工业机器人用精密减速器、智能 控制器，仅器仪表用控制部件、传感器、源部件、探测器、样品前处理器等关键专用基 础零部件和高端轴承、精密齿轮、高强度紧固件、高性能密封件等通用基础零部件的可 靠性水平。

产业端： （1）特斯拉 Optimus： 根据特斯拉 2022 年 AI DAY 公布的信息， Optimus 整体躯干共有 28 个关节执行器，其 中旋转执行器 14 个，线性执行器 14 个。旋转执行器分别位于肩部六个、肘部两个、腰 部两个和髋部四个。

特斯拉旋转执行器由永磁无刷电机+谐波减速器+双编码器+力矩传感器+轴承+机械离 合组成。根据与非网，特斯拉所使用的三种谐波减速器分别是负载 20Nm 的小型减速器、 负载 110Nm 的中型减速器和负载 180Nm 的大型减速器。

（2）达闼机器人： 达闼机器人 Cloud Ginger XR1 装配 34 个智能柔性关节遍布颈、肩、肘、腕、手、腰、 膝、底盘，具备精准的视觉抓取能力、全方位的听、说、看、动等融合智能能力。为各 类客户提供迎宾接待、引导讲解、群舞演绎、业务办理、养老陪伴、教学科研等应用服 务。

MINTASCA（Smart Compliant Actuator）智能柔性关节，是达闼自主研发的一种高集成 化、高性能的智能柔性关节 SCA 集成新型伺服电机、底层伺服驱动、高精度编码器、高 精度减速器于一体，体积仅为传统伺服系统的十分之一；具备高度集成、总线控制、大 扭矩输出、低成本及易使用性等特点， 是大多数机器人最核心的运动关节。 MINTASCA 主要分为五个系列，分别是采用谐波减速器的 QDD Pro 系列、采用钢齿材 料行星减速器的 QDD Plus 系列、采用铝合金材料行星减速器的 QDD 系列、采用复合 材料行星减速器的 QDD Lite 系列和无减速器的 DD 系列。

（3）优必选： 优必选 Walker 新一代具备 36个高性能伺服关节以及力觉、视觉、听觉、空间知觉等 全方位的感知系统，可以实现平稳快速的行走和灵活精准的操作。在一体化驱动单元方 面选择无框力矩电机+精密谐波减速+驱动控制器+双编码器。 在伺服驱动器方面，优必选设计并制造具有不同扭矩的伺服驱动器，以便应用于不同形 状及大小的服务机器人，以使其应用于不同行业，其中大型伺服驱动器集成了高密度无 框力矩电机、双位置编码器、行星/谐波减速器和高性能处理控制器，形成一体化，可以 满足高功率密度、大扭矩输出的需求。目前支持最大扭矩≥200Nm；中小型伺服驱动器 在电机控制算法、减速器设计和电机设计三个维度进行深入研究，形成中小型伺服舵机 开发一站式解决方案。

（4）傅里叶 GR-1：傅里叶 GR-1 全身具备 44 个自由度，可以模拟人类的运动方式，实现转头、扭腰、抓取、 跑步，跳跃等不同动作。可以模拟人类直膝行走的自然步态，有效增加步长，降低步行 功耗，提升步行效率。同时，傅里叶自研一体化执行器集成电机、驱动器、减速器及编 码器，在相同自重下，动力更强，机身更灵巧，续航更持久。

我们认为，一方面精密减速器利好政策频出，另一方面，产业端减速器已经广泛应用于 人形机器人产品之中，未来模块化进一步提升减速器功能属性进一步适配更多场景正符 合人形机器人的发展方向，精密减速器有望持续受益于人形机器人产业的带动。

3.4 精密减速器尚存在壁垒，国产替代势在必行

3.4.1 谐波减速器：市场相对集中，哈默纳科占主要地位，国产龙头为绿的谐波

根据中商产业研究院预测，2022 年我国谐波减速器市场规模约 21 亿元，预计 2025 年 市场规模有望超过 30 亿元。根据华经产业研究院预测，2021 年全球机器人下游谐波减 速器市场规模为 23 亿元，预计 2022 年达到 29 亿元，2025 年接近 49 亿元，2022-2025 年市场空间 CAGR 为 19.1%左右。

从全球来看，根据华经产业研究院数据显示，2021 年全球谐波减速器市场份额哈默纳科 一家独大，占据 82%左右，绿的谐波则占据 7%。 从国内市场来看，2022 年我国谐波减速器市场竞争格局中，哈默纳科市场份额最大，占 比 38%，其次是绿的谐波市场份额为 26%。目前，我国国产品牌在市场占有率不断提 升，国产谐波减速器已基本可以实现国产替代，在减速比、输出转速、传动精度等方面 和海外品牌差距明显缩小。

根据智研咨询数据显示，2022 年我国谐波减速器产量约为 46.3 万台。随着国内工业 4.0 的稳步推进，机器人等相关产业具备良好的增长前景，国内工业机器人产量将呈稳步增 长态势，下游制造业的发展将成为推动上游谐波减速器生产商投资扩产的重要推力， 2022 年我国谐波减速器需求量约为 135.39 万台，市场均价约为 2048 元每台，尚处于 供不应求的状态。

3.4.1 RV 减速器：纳博特斯克占据龙头地位

根据 QYResearch 数据，2020 年，全球 RV 减速机市场规模达到了 857.44 百万美元，预 计 2027 年将达到 1535.02 百万美元，2021-2027 年复合增长率（CAGR）为 7.74%。根 据中商产业研究院数据，2021 年我国 RV 减速器市场规模约 42.9 亿元，同比增长 50%。 预计到 2025 年 RV 减速器市场规模有望达到 60 亿元。

根据智研咨询数据，2022 年，在我国 RV 减速器的市场中，日本的纳博特斯克占据了 51%的市场，住友重工占据 5%的市场。我国的 RV 减速器起步较晚，并且受到国内加工 水平的限制，我国精密减速器的缺点包括受制精度不能长时间保持、容易疲劳等。RV 减 速器的国产厂商主要有双环传动、珠海飞马、中大力德、南通振康、秦川机床等。

3.4.3 精密行星减速器：日本新宝、科峰智能占据领先地位

根据中商产业研究院数据显示，2022 年，全球行星减速器销量为 540.15 万台，销售金 额为 12.03 亿美元，预计 2023 年市场规模将增至 12.55 亿美元。2018-2022 年，我国 行星减速器销售额由 2.96 亿美元增至 5 亿美元，复合年均增长率达 14.0%，预计 2023 年将达 5.2 亿美元。市场发展空间广阔。

从全球竞争格局来看，德国、日本等国家的精密行星减速器产品在材料、设计水平、质 量控制、精度、可靠性和使用寿命等方面处于行业领先地位。国外精密行星减速器主要 厂家为日本新宝、纽卡特、威腾斯坦等。2022 年，日本新宝、纽卡特、威腾斯坦、精锐 科技、科峰智能市场份额占比分别为 12.9%、10.9%、10.7%、7.5%、5.4%。 从国内竞争格局来看，目前市场主要参与者为外资厂商、合资厂商，高端精密行星减速 器国产化率很低。日本新宝、科峰智能及纽氏达特是我国精密行星减速器市场的主要供 应商，2022 年市场占有率分别为 20.4%、11.7%、9.4%。

我们认为，精密减速器技术壁垒相对较高，海外领先厂商具备先发优势，未来随着国内 技术逐步突破，同时叠加我国精密减速器市场整体处于供不应求的状态，精密减速器国 产替代大有可为，未来国产替代进程有望加速。

4、重点公司分析

4.1 绿的谐波

公司产品广泛应用于工业机器人、服务机器人、数控机床、医疗器械、半导体生产设备、 新能源装备等高端制造领域。经过多年持续研发投入，公司在国内率先实现了谐波减速 器的工业化生产和规模化应用，打破了国际品牌在国内机器人谐波减速器领域的垄断。 为进一步提升公司产品核心竞争力，加速国产替代进程，助力公司战略布局，公司通过 自主创新、自主研发，发展完善了新一代谐波啮合“P 齿形”设计理论体系、新一代三次 谐波技术、机电耦合技术、轴承优化、独特材料改性技术、齿廓修形优化技术、协同高 效润滑技术及超精密制造加工工艺等核心技术。 2023 年，公司发布定增计划，拟向不超过 35 名（含 35 名）特定对象发行股票募集资 金总额不超过人民币 202,653.38 万元（含本数），扣除相关发行费用后的募集资金净额 拟用于公司新一代精密传动装置智能制造项目。本次项目拟在现有厂区建设包括新一代 精密谐波减速器和机电一体化产品在内的精密传动装置自动化生产线。项目建成达产后， 公司将新增新一代谐波减速器 100 万台、机电一体化产品 20 万台的年产能。

4.2 双环传动

控股子公司环动科技积极应对新的市场机遇和挑战，在机器人精密减速机业务持续发力， 紧密协同机器人核心战略客户，加速拓展机器人减速机谱系。不断补齐重载工业机器人 所需 RV 减速机产品，快速迭代优化产品性能，助力国产机器人头部企业提升市场竞争 力。随着光伏、锂电及新能源汽车等产业需求增加，拉动国产机器人主机厂商持续增量， 根据公司 2023 年半年报披露，环动科技机器人 RV 减速机业务产销量同比、环比均有显 著增长，市场占有率进一步提升。得益于产业链战略协同深化，谐波减速器业务已实现 多型号稳定供货，产能得以释放并快速提升。 2024 年 3 月 4 日，公司发布《关于分拆所属子公司浙江环动机器人关节科技股份有限公 司至上海证券交易所科创板上市的预案》，拆分完毕后，环动科技独立上市有利于上市公 司更加专注于齿轮业务，增强上市公司在全球齿轮行业的核心竞争优势，更加突出主业 和增加独立性；环动科技则专注于工业机器人、工业自动化等高端制造领域的 RV 减速 器，从而使上市公司和环动科技各自集中资源聚焦自身优势业务，更加突出主业，加强 不同业务的专业化经营，进一步巩固和发挥主业优势，增强独立性。

4.3 中大力德

公司是从事机械传动与控制应用领域关键零部件的研发、生产、销售和服务的高新技术 企业，成立以来深耕自动化传动与驱动装置的研发和制造，为各类机械设备提供安全、 高效、精密的动力传动与控制应用解决方案。公司一直从事减速电机、减速器等核心零 部件的生产和销售，并不断结合市场需求，借鉴国内外先进经验，加大研发投入，相继 推出微型无刷直流减速电机、精密行星减速器、滚筒电机、RV 减速器、谐波减速器、伺 服驱动、永磁直流减速电机等产品。顺应行业小型化、集成化、一体化的发展趋势，致 力于整合核心零部件系统，围绕工业自动化和工业机器人，形成了减速器+电机+驱动一 体化的产品架构，推出“精密行星减速器+伺服电机+驱动”一体机、“RV 减速器+伺服电 机+驱动”一体机、“谐波减速器+伺服电机+驱动”一体机等模组化产品，实现产品结构升 级。

4.4 国茂股份

根据公司 2023 年半年报披露，2023 年上半年子公司捷诺传动已顺利搬迁至新工厂。新 厂区建筑面积约 62,000 平方米，车间配备世界一流的磨齿机、滚齿机等专业的加工设备 及检测设备，齿轮加工精度可达 DIN5 级及以上水准。此外，捷诺拥有独特的齿轮修型 技术，可进一步增加齿轮啮合面积，有效提高产品承载能力。公司致力于将捷诺传动打 造成为通用减速机领域的高端品牌，坚定不移地推进其下游行业多元化发展战略。在机 器人领域，捷诺与 ABB联合开发的变位齿轮箱新品样机以及 0 度直齿零部件尚在试制过 程中，为未来机器人业务蓄能。 此外，公司 2021 年通过新成立的子公司国茂精密收购某标的公司资产，积极布局谐波 减速器等精密传动业务。2023 年上半年，国茂精密按计划将制造基地从外省搬迁至常州 总部工厂，并顺利完成人员安置及新车间规整工作。为进一步提高核心零部件自制的产 能及质量，国茂精密新购置一批进口滚齿机、高精度慢走丝设备以及表面处理设备，为 未来发展蓄能。