人形机器人三大类减速器详解

减速器是连接电机和负载的中间装置，用于降低电机的输出转速，提高输出扭矩，精准调节机器转动角度。

通常而言，电机的转速可达数千转每分钟，而输出扭矩较小，无法满足大部分负载端低转速大负载的工作需求，在电机输出功率恒定的情况下，降低电机的输出转速可以提高电机的输出转矩。

三大类减速器详解          

精密减速器能够对机械传动实现精准控制，主要用于机器人、新能源设备、高端机床、电子设备、印刷机械等高端制造领域。其中机器人主要应用的精密减速器包括谐波减速器、RV 减速器、精密行星减速器，由于其产品技术的不同，在应用场景和性能表现上各具特点。

精密行星减速器主要由行星齿轮、行星架和太阳轮构成。每台精密行星减速器都会有多个行星轮，具有高刚性、高精度(单级可做到 1'以内)、高传动效率(单级在 97%~98%)、较高扭矩/体积比、终身免维护等特点。因此，行星减速器大多数安装在步进电机和伺服电机上，用来降低转速，提升扭矩，匹配惯量。在机器人领域，精密行星减速器是移动机器人核心零部件，主要与伺服电机、控制器共同组成移动机器人的驱动单元。

谐波减速器由波发生器、柔轮和刚轮组成。其工作原理通常采用波发生器主动、刚轮固定、柔轮输出形式，具有单级传动比大、体积小、质量小、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。且与一般减速器比较，在输出力矩相同时，谐波减速器的体积可减少 2/3，重量可减轻 1/2。因此谐波减速器被广泛运用于3C、半导体、食品、注塑、模具、医疗等需要较高传动精度的场景。在机器人领域，谐波减速器主要应用于小臂、腕部、手部等部件。

RV 减速器由一个行星齿轮减速机的前级和一个摆线针轮减速机的后级组成。RV 减速器的优点是传动比范围大、精度较为稳定、抗疲劳强度较高，并具有更高的刚性和扭矩承载能力，但是由于其重量重、外形尺寸较大的特性，也使其无法向轻便、灵活的轻负载领域发展。因此 RV减速机主要用于汽车、运输、港口码头等需要重负载的场景。在机器人领域一般应用于多关节机器人中机座、大臂、肩部等位置。

总结而言，三种精密行星减速器按照不同性能指标排序如下：   按照传动比(减速性能)排序，三种减速器由大到小分别为RV 减速器>谐波减速器>精密行星减速器(单级)；

按照传动精度，三种减速器由高到低排序为精密行星减速器>谐波减速器>RV 减速器；

按传动效率，三种减速器由高到低排序为精密行星减速器>RV 减速器>谐波减速器。

特斯拉人形机器人减速机方案          

特斯拉人形机器人进展迅速，在两年不到的时间内实现了快速迭代，完成了开发平台建造、Optimus产品亮相以及电机扭矩控制、环境探测与记忆、双手复杂任务等能力的实现。马斯克预计Optimus将大规模量产至“百万”量级，预计其单台成本或将低于2万美元。

精密减速器是机器人转动关节的核心零部件，人形机器人产业化加速为精密减速器打开增量空间，从具体应用关节来看，Optimus旋转关节如肘关节、腕关节等小型化、低载荷的部位很可能使用谐波减速器。Optimus线性关节如髋关节、膝关节和踝关节等大型化、高载荷的很可能使用RV减速器。Optimus灵巧手使用的是行星减速器。

特斯拉发布的最新的人形机器人预计共52个自由度，身体28个运动关节的方案可分为旋转和线性2大类执行器，每类包括3种旋转执行器和 3种线性执行器。 

特斯拉 Optimus 减速机可能应用的方案：包括上身+手部的20台减速器会使用谐波减速器；下肢及腰部8个减速器使用负载能力较强的RV减速器；关节部位将采用6个行星减速器。其中，上半身包含8个伺服电机+减速器关节，2个线性推杆电机+减速器关节；下半身包含6个线性推杆电机+减速器关节；双手包含12个空心杯电机+减速器关节。

目前人形机器人还处在研究阶段，预计2025年有望实现量产，2030年-2035年销售规模有较为明显的增长。从未来应用来看，谐波减速机是人形机器用量最大的减速机，保守估计至2035年，人形机器人市场谐波减速机的市场规模将达到百亿人民币市场空间。

国内减速器主要玩家          

　　01 绿的谐波

　　产品包括谐波减速器、机电一体化执行器及精密零部件。公司首创机床专用的高精度、高刚性减速器与高功率密度直驱电机集成的一体化数控转台，已积累了一大批工业机器人、数控机床等高端装备行业的优质龙头客户，并成功跻身国际主流市场。目前为国内谐波减速器龙头，全球仅次于哈默纳科。 2020年公司谐波减速器营收为2.04亿元，2021-2022年稳定维持在4.16亿元左右，2022年公司谐波减速器的销量接近26万台，其营业收入中谐波减速器业务占绝大部分，占比为93.4%。

　　02 双环传动

　　主营业务为机械传动齿轮及相关零部件的研发，聚焦精密传动事业40多年。2020年成立全资子公司环动科技，专门从事机器人关节高精密减速器、高精密液压零部件的研制及产业化，为客户提供覆盖3-1000KG负载机器人所需的高精密减速器整体方案，产品广泛应用于工业机器人、协作机器人、多足机器人、工业自动化等高端制造领域。 根据公开数据，环动科技2022年市占率约为15%，位居国内RV减速器市场前列，仅次于日本巨头纳博特斯克（占国内51%的市场份额）。

　　03 科峰智能

　　公司已形成了 45-235 全系列斜齿行星减速器、16-1720 全系列直齿行星减速器、微型行星减速器、智能减速器等产品系列。根据 QYResearch统计数据，公司2022年行星减速器销售金额在全球市场排第五，在中国市排第二，在国产品牌中排第一。公司行星减速器已在高端机床、顶管机、半导体、医药装备、包装机械等领域实现进口替代。 科峰智能招股说明书显示，在营业收入方面，公司精密行星减速器2022年营业收入为29，540.52万元，占总营业收入77.70%。2020年、2021年和2022年，科峰智能精密行星减速器的产能分别为16.59万台、25.22万台和35.78万台，产能利用率分别为97.05%、92.80%和66.42%。

　　04 中大力德

　　精密减速器头部企业，一体化战略推进产品升级，主要产品包括精密减速器、传动行星减速器、各类小型及微型减速电机等。自2006年8月设立以来，公司一直从事减速器、减速电机的生产和销售，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 减速器等新产品。

　　顺应行业小型化、集成化、一体化的发展趋势，公司结合国内市场客户的个性化需求不断升级减速电机集成与检测技术、精密传动与控制技术，致力于整合核心零部件系统，国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+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。

　　05 兆威机电

　　主营业务是微型传动系统的研发、生产和销售。微型传动系统与人形机器人领域联系紧密，公司相关产品为行星减速器、空心杯电机等。从技术优势来看，可提供尺寸范围大（外径3.4mm-38mm）的一系列行星减速器，行星齿轮组级数在1-5级，有望在空心杯电机中得到应用，并可直接提供外径6mm的空心杯减速电机。

　　06 昊志机电

　　公司自2014年研发谐波减速器，目前已经形成了 6大系列、9种规格、6 大减速比的双波、三波产品系列，公司生产的谐波减速器已经达到较高的精度及寿命标准，相关产品已实现批量销售。

　　凭借在机器人领域深厚的技术积累，以及通过与瑞士 Infanor 集团研发人员的交流、学习和合作，公司先后攻克了智能机器人用“高性能谐波减速器”、“高精度编码器”、“一体化关节模组”、“六维力传感器”、“控制系统”等一系列核心功能部件技术，打破了智能机器人核心功能部件依赖进口的局面，实现了智能机器人核心功能部件的全国产化。同时公司正在研制 RV 减速器，有望成为业绩新增长点。

　　3月，公司拟设立全资子公司“广州市昊志机器人有限公司”，承接公司机器人事业部业务，负责机器人核心功能部件的研发、生产、销售等。注册资本为 人民币6000万元，公司持有其100%股权。

　　07 卓蓝自动化

　　产品包括高精密行星减速机、机器人专用谐波减速机、电动滚筒、中空旋转平台等。2021年，卓蓝自动化在东莞望牛墩镇投资卓蓝精密传动制造项目，主要从事精密行星减速机，谐波减速机的研发和生产。该项目计划总投资3.5亿元，用地26.43亩，项目达产后预计行星减速机年产量50万台，谐波减速机10万台的生产能力。

　　审核编辑：黄飞