精密減速器行業(yè)研究：機器人最核心零部件有巨大想象空間

精密減速器行業(yè)研究：機器人最核心零部件，有巨大想象空間1.精密減速器——機器人成本占比最高的核心零部件1.1.減速器分類及精密減速器簡介減速器可分為通用減速器、精密減速器和專用減速器。減速器作用是把高速運轉的動力，通過輸入軸上齒數(shù)少的齒輪嚙合輸出軸上齒數(shù)多的大齒輪，從而達到改變輸出轉速、扭矩和承載能力的目的。減速器按用途可分為三大類：①通用減速器（一般傳動減速器）控制精度較低，可滿足機械設備基本的動力傳動需求；②專用減速器主要應用于汽車、工程機械、航空航天等特定行業(yè)；③精密減速器背向間隙小、精度高、更加可靠穩(wěn)定，更加適用于機器人、數(shù)控機床等高端領域。精密減速器是工業(yè)機器人的三大核心零部件之一，成本占比超30%。工業(yè)機器人被譽為“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，其研發(fā)、制造、應用是衡量一個國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標志。而精密減速器又是工業(yè)機器人的三大核心零部件之一，通常精密減速器占工業(yè)機器人成本的30%以上，成本占比最高、研發(fā)難度最大。精密減速器種類較多、型號各異。全球機器人領域使用的精密減速器包括RV減速器、諧波減速器、精密行星減速器、擺線針輪減速器、濾波減速器等。其中RV、諧波減速器的市場銷售數(shù)量占比大約分別為40%、40%。1.2.各類精密減速器傳動原理及結構特點1.2.1.精密行星減速器：成本低、傳動效率高、承載能力強，但重量體積大、單級

減速比小精密行星減速器主要由太陽輪、行星輪、內齒圈構成，其減速傳動原理就是齒輪減速原理。通過太陽輪輸入轉速與行星輪嚙合，行星輪嚙合自轉的同時圍繞中心輪公轉，最后由行星架將轉速和扭矩傳到輸出軸上。精密行星減速器通過對重量結構精密化，以及嚴格的零部件制造和裝配工藝控制，獲得相對普通行星減速器具備更為優(yōu)異的性能，通常配合步進電機或伺服電機應用于工業(yè)機器人關節(jié)中。精密行星減速器優(yōu)勢：（1）相對普通行星減速器體積重量小，精度高。通過對重量結構精密化，以及嚴格的零部件制造和裝配工藝控制，獲得相對普通行星減速器更優(yōu)異的性能指標。（2）傳動效率高。行星減速器傳動結構對稱，均勻分布的行星輪使得作用中心輪與行星架軸承的反作用力相互平衡，能有效提高傳動效率，單級傳動效率可達97-98%。（3）承載能力強、抗沖擊和振動性能好，運動平穩(wěn)。多個行星輪的使用增加嚙合齒數(shù)、分擔載荷，對稱結構使得慣力平衡，提高了減速器的承載能力。（4）結構簡單、成本相對諧波、RV低。通常行星減速器價格低于500元。精密行星減速器劣勢：（1）單級精密行星減速器傳動比小，多級減速的長度重量限制其使用場景。精密行星減速器單級傳動減速比最小為3，最大一般不超過10。當一級行星齒輪傳動系統(tǒng)無法滿足較大減速比需要時，則需2-3級減速來滿足較大的減速比需求。但由于增加了傳動級數(shù)和齒輪數(shù)量，多級精密行星減速器的長度重量也會有所增加，這限制了其使用場景。（2）需要定期維護，同時高精度、高效率等特殊要求會帶來更高的制造成本。精密行星減速器需要定期維護和保養(yǎng)（包括定期更換潤滑油和維修傳動部件等），以確保其長期可靠性。同時對于精度、效率等的額外要求會相應增加制造成本，例如人形機器人若要使用行星減速器則需要對電機進行扁平化設計，同時行星減速器也需要定制成微型多級傳動的形式（但不排除部分特定場合使用定制化行星減速器仍具備經(jīng)濟效益）。1.2.2.RV減速器：體積質量較小、減速比范圍大、承載能力強，但工藝復雜、成本高RV減速器由擺線針輪行星傳動發(fā)展而來。RV減速器是20世紀80年代日本帝人精機（2003年與納博克合并成立納博特斯克）在傳統(tǒng)擺線針輪減速器和行星減速器的基礎上研發(fā)的一種2級減速機構，結構上可以看成是由第1級的行星齒輪減速部分和第2級的擺線針輪減速部分組合而成。其秉承了傳統(tǒng)行星和擺線針輪減速器高剛性、高精度等特點，同時克服了體積重量大、傳動比低的問題，在工業(yè)機器人、數(shù)控機床、醫(yī)療檢測設備、衛(wèi)星接收系統(tǒng)等領域廣泛使用。RV減速器的傳動原理：一級減速裝置為行星齒輪結構，由輸入齒輪（太陽輪）和行星輪組成。（1）輸入齒輪與電機相連同步旋轉，帶動2-3個行星輪同時轉動。由于行星輪的齒數(shù)較多、形狀較大，因此行星輪的轉動速度慢于輸入齒輪，實現(xiàn)第一級減速。（2）曲柄軸前后端分別與行星輪和擺線輪相連，在行星輪旋轉后，曲柄軸以相同的轉速旋轉。第二級減速裝置為擺線針輪傳動，主要由滾動軸承、擺線輪、針輪等結構組成。（3）曲柄軸上含有偏心部，偏心部與滾動軸承相連接，擺線輪在滾動軸承的作用下隨曲柄軸運動。RV減速器通常有2個擺線輪，2個擺線輪相位差為180度，用于抵消運動過程中的徑向跳動，提升精度的同時，提高安全系數(shù)和抗沖擊強度。（4）在外殼內側有與擺線輪同等齒距排列的針齒，其數(shù)量比擺線輪齒數(shù)多一個。曲柄軸旋轉一圈，擺線輪與針齒接觸的同時做一圈偏心運動。在針輪保持固定的情況下，擺線輪沿著與曲柄軸的旋轉方向相反的方向旋轉一個齒數(shù)的距離，實現(xiàn)第二級減速。（5）擺線輪外接輸出軸，并向外實現(xiàn)最終傳動。最終減速比為一二級減速比的乘積。ＲV減速器具有結構緊湊、體積小質量輕、減速比大、承載能力強、壽命長、精度穩(wěn)定等一系列優(yōu)點。（1）結構緊湊，體積小質量輕。行星傳動結構與緊湊的W輸出機構組合，使整個擺線針輪減速裝置結構十分緊湊，因此其結構體積小、質量輕。（2）減速比范圍大，傳動效率高。RV減速器為兩級傳動，擺線針輪傳動的減速比大小取決于擺線針輪的齒數(shù)，齒數(shù)越多減速比越大，因此減速比較傳統(tǒng)行星減速器和擺線針輪減速器更高，同時傳動效率可達85%～92%。（3）承載能力強，傳動平穩(wěn)。擺線輪呈180°相位角對稱分布，使得擺線輪受力均勻；同時嚙合齒數(shù)較多，增加了減速器的傳動平穩(wěn)性和承載能力。另外，采用兩端支撐的輸出結構，比普通的擺線減速器具有更大的剛性、更高的抗過載沖擊性能。（4）在正確的設計和嚴格的制造工藝保證下，可獲得較高的傳動精度。RV減速器的劣勢：（1）結構復雜，制造工藝和成本控制難度大。（2）產(chǎn)線投資相對其他類型精密減速器更高。（3）體積重量相對諧波減速器大。1.2.3.諧波減速器：體積質量小、減速比范圍較大，但承載能力較弱、容易疲勞損壞諧波減速器的三個基本構件：波發(fā)生器、帶有外齒圈的柔性齒輪（柔輪）、帶有內齒圈的剛性齒輪（剛輪）。三個構件可任意固定一個，其余兩個一為主動、一為從動，可實現(xiàn)減速或增速（固定減速比），也可變換成兩個輸入，一個輸出，組成差動傳動。諧波傳動的原理是利用柔輪可控的彈性形變來傳遞運動和動力。最常見的諧波傳動模式及原理是波發(fā)生器主動、剛輪固定、柔輪輸出的形式。將波發(fā)生器裝入柔輪內圓中，迫使柔輪在凸輪作用下產(chǎn)生變形而呈橢圓狀，使其長軸處柔輪齒輪插入剛輪的輪齒槽內，成為完全嚙合狀態(tài)；而其短軸處兩輪輪齒完全不接觸，處于脫開狀態(tài)，當波發(fā)生器連續(xù)轉動時，迫使柔輪不斷產(chǎn)生變形并產(chǎn)生了錯齒運動，從而實現(xiàn)波發(fā)生器與柔輪的運動傳遞。諧波傳動具有傳動精度高、減速比大、體積小重量輕、傳動平穩(wěn)、可向密封空間傳遞運動等優(yōu)點。（1）傳動精度高。多齒在兩個180度對稱位置同時嚙合，因此齒輪齒距誤差和累積齒距誤差對旋轉精度的影響較為平均，可得到極高的位置精度和旋轉精度。（2）減速比大。單級諧波齒輪傳動的減速比可達30~500，且結構簡單，3個在同軸上的基本零部件就可以實現(xiàn)高減速比。（3）體積小、重量輕。諧波減速器結構簡單零件少，與一般減速器比較，在輸出力矩相同的情況下，體積可減少2/3，重量可減輕1/2。（4）傳動平穩(wěn)。由于同時嚙合的齒數(shù)多，齒面相對滑動速度低，使得諧波減速器承載力高，傳動平穩(wěn)。（5）能在密閉空間和介質輻射的工況下正常工作。這是其他類型減速器不具備的特征，廣泛應用于軍工、航空航天、船舶潛艇、宇宙飛船等領域。諧波減速器的劣勢：（1）柔輪易發(fā)生疲勞破壞，剛性差，承載能力有限。諧波減速器是通過柔輪不斷發(fā)生變形來傳遞扭矩的，極易引起材料的疲勞損壞，同時隨著使用時間增長運動精度可能會顯著降低。這決定了其承受大扭矩和沖擊載荷的能力有限，因此一般運用在輕負載部分。（2）成本相對精密行星減速器高，但低于RV減速器。（3）轉動慣量和啟動轉矩大，不適合小功率跟蹤傳動。（4）散熱條件差。2.特斯拉人形機器人持續(xù)進化，精密減速器不可或缺2.1.機器人減速器選型關注多項核心指標，RV和諧波減速器是當前主流在進行機器人零部件選型時，需要根據(jù)機器人應用場景以及結構設計等因素選擇輸出電機和減速器，通常減速器關注尺寸大小、傳動精度、減速比、扭矩等核心指標。（1）背向間隙是衡量減速器精度等級的主要參數(shù)。減速器內部各零件之間均存在間隙，當減速器輸入軸轉向改變時，輸出軸滯后一定的角度才會響應。減速器輸出軸上的滯后角被定義為減速器的背隙，背隙是減速器產(chǎn)生振動、噪聲，和影響減速器壽命、工作精度及可靠性的重要參數(shù)。背隙大小會對傳動效率產(chǎn)生影響，同時會產(chǎn)生振動和噪音。如果背隙太大，輸出軸的運動就會出現(xiàn)明顯的滯后，會導致傳動效率降低，同時也會增加設備的運行噪聲和振動。而如果背隙太小，又會導致行星齒輪與內齒圈之間的摩擦增加，從而使傳動效率降低并縮短設備壽命。（2）傳動效率：傳動效率是指輸出功率與輸入功率的比值。傳動效率受到背隙、減速比、轉速、負載扭矩、溫度、潤滑等因素影響。通常行星減速器傳動效率>RV減速器>諧波減速器。

（3）減速比：指減速機構中瞬時輸入速度與輸出速度的比值。通常用于衡量減速器的減速性能，其數(shù)值越大，表示輸出軸角速度越小，即減速效果越明顯。

行星減速器由于結構原因，單級減速最小為3，最大一般不超過10，大減速比行星減速器需要通過多級傳動實現(xiàn)。RV和諧波減速器減速比范圍則遠超一級行星減速器。

（4）額定輸出轉矩：指減速器長時間（連續(xù)工作制）可以加載的扭矩。減速比與扭矩正相關，減速比越大扭矩越大，但轉速越小。

（5）扭轉剛性：衡量減速器構件在扭轉力矩作用下的抗變形能力。RV減速器的扭轉剛性明顯優(yōu)于諧波減速器。RV和諧波減速器是目前機器人領域主流的兩種精密減速器，高減速比行星減速器因體積較大不適用于對零部件尺寸要求較高的部分機器人。RV和諧波減速器的特點是厚度薄、體積小、重量輕，同時具備較大的輸出力矩（單位體積輸出力矩大），而剛性和連續(xù)運轉時間則不如行星減速器。但與RV、諧波減速器相比，相同或更高減速比的行星減速器通常為三級或以上，因此高減速比的行星減速器一般長度較長、體積較大，不適用于對零部件尺寸有較高要求的部分機器人。RV和諧波減速器在精度、扭矩、剛度、傳送效率等性能指標上各有不同。RV減速器一般由行星齒輪減速器的前級和擺線針輪減速器的后級組成，因此具備行星減速器和擺線針輪減速器的部分特征。相比諧波減速器，RV減速器具有更高的剛性和扭矩承載能力，但重量更重、外形尺寸更大。同時RV減速器零部件數(shù)量也較諧波減速器更多、制造和裝配難度大，不利于大規(guī)模生產(chǎn)，價格也較諧波減速器偏貴。在輸出力矩相同時，諧波減速器較一般減速器體積小2/3，重量輕1/2，但諧波減速器負載輕，容許力矩負載在1500Nm以內。而RV減速器減速比范圍比諧波減速器大、精度較為穩(wěn)定、疲勞強度較高，并具有更高的剛性和扭矩承載能力，容許力矩負載可達8000Nm。RV、諧波減速器適用領域互補，不能完全相互取代。諧波減速器的負載范圍限制了其向重負載部位拓展的可能，而RV減速器重量、體積相對較大的特點也使其無法向輕便、靈活的輕負載領域發(fā)展，兩者適用領域不同并不能完全相互取代。通常多關節(jié)機器人中負載較重的機座、大臂、肩部等位置使用RV減速器，協(xié)作機器人、服務機器人、以及人形機器人小臂、腕部、手部等輕負載領域則是諧波減速器占據(jù)主導地位。2.2.人形機器人對減速器小型化、輕量化要求高，諧波和RV減速器最適配特斯拉人形機器人一經(jīng)推出就引起市場廣泛關注。隨著我國人口紅利消退，勞動供給減少用工成本上行，“機器換人”也成為了近年的發(fā)展新趨勢。人形機器人由于接近人體構造，工作場景適應能力強，被認為是未來替代人類從事的各類危險、重復或無聊工作的最可能選擇，發(fā)展前景廣闊。人形機器人能夠與人類協(xié)同作業(yè)并完成各種生產(chǎn)制造任務，尤其在機械裝配、高速作業(yè)、貨物分揀搬運等領域對降低工人勞動負擔、提高生產(chǎn)效率和保障作業(yè)安全具有重要作用。但同時，相對傳統(tǒng)工業(yè)機器人，人形機器人對人機協(xié)作安全性要求更高，因而不斷降低體積重量、提高輸出能力、改善動態(tài)性能是近年來協(xié)作型仿人機器人領域的研究重點。驅動單元是影響人形機器人性能的核心部件。驅動單元起到輸出扭矩、驅動機器人部件運動的作用，占據(jù)了人形機器人的大部分重量。其性能不僅直接影響機器人關節(jié)的輸出能力，也決定了機器人系統(tǒng)的動態(tài)性能上限。目前市場上仿人機器人的驅動單元主要有三種類型：傳統(tǒng)驅動單元、串聯(lián)彈性驅動單元和準直驅驅動單元。(1)傳統(tǒng)驅動單元：一般采用高轉速、低扭矩電機搭配高傳動比減速器，輸出扭矩大、運動精度高。但人形機器人小型化、輕量化需求對減速器的體積和重量要求極高，目前主要使用諧波減速器及少部分RV減速器，高減速比精密行星減速器仍存在一定使用障礙。(2)串聯(lián)彈性驅動單元：其與傳統(tǒng)驅動單元的區(qū)別在于輸出端和負載之間采用彈性部件連接，優(yōu)勢是彈性部件提高了驅動單元的柔度，使機器人關節(jié)柔順性得到改善。但彈性部件對高頻運動的響應性差，導致驅動單元系統(tǒng)帶寬低、動態(tài)性能差，無法應對實際工況的復雜快速變化。(3)準直驅驅動單元：大多采用高扭矩密度電機搭配低減速比行星齒輪減速器，驅動單元在輸出較高扭矩的同時還具有重量輕、動態(tài)性能好等優(yōu)勢。但高扭矩密度電機通常體積較大，同時對機器人電源輸出功率要求高，運動精度也不可避免地受到齒輪嚙合回差的影響。參考特斯拉人形機器人，其設計電池容量2.3kWh，電壓52V，全身供28個電機關節(jié)，同時考慮驅動單元體積重量、輸出功率以及續(xù)航問題，高扭矩密度電機+低減速比行星齒輪減速器并不適合作為主要驅動方案。特斯拉人形機器人的結構設計及性能定位使得傳統(tǒng)驅動方案成為重要的選擇之一。目前特斯拉人形機器人的使用場景仍在不斷開發(fā)，同時驅動方案也仍在不斷改進。但從設計理念與其“協(xié)作型仿人機器人”的產(chǎn)品定位來看，傳統(tǒng)“電機+減速器”的驅動方式仍然是較為契合的技術路線。自2021年特斯拉首次公布人形機器人項目以來，“擎天柱”的進步肉眼可見。在2023年5月的特斯拉股東大會上，特斯拉人形機器人更是展現(xiàn)了不少精準操作的能力，產(chǎn)品落地并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化似乎漸行漸近。未來特斯拉人形機器人能否能實現(xiàn)馬斯克“大規(guī)模生產(chǎn)、且售價低于2萬美元”的目標，我們認為技術進步與降本是核心。那么精密減速器作為傳統(tǒng)驅動單元的最核心部件，就要朝輕量化、集成化、產(chǎn)業(yè)化（低成本）的方向發(fā)展。3.諧波減速器：國產(chǎn)替代如火如荼，國內企業(yè)優(yōu)勢在于性價比和服務3.1.國內企業(yè)快速追趕，諧波減速器國產(chǎn)替代如火如荼哈默納科是全球諧波減速器市場的絕對龍頭，2020年全球市占率超82%。諧波減速器是20世紀50年代由美國發(fā)明家CWaltMUSSEＲ首先提出，經(jīng)日本引入后開始快速產(chǎn)業(yè)化。經(jīng)過多年的技術沉淀和積累，以哈默納科為代表的日本企業(yè)在諧波減速器的研發(fā)、設計與制造方面也一直處于絕對領先地位，國內企業(yè)與之尚存在一定的差距。2020年哈默納科在全球諧波減速器市場占有率高達82%，綠的諧波占比7%。諧波減速器核心技術主要為諧波傳動理論及生產(chǎn)加工技術兩方面，從產(chǎn)品設計開始，到材料分析處理、精密加工設備、制造裝配工藝及綜合性能測試等多個環(huán)節(jié)都有嚴格要求，行業(yè)壁壘極高。（1）技術壁壘：①齒形設計難度較大；②專用諧波減速器潤滑方案具有獨特性，通常高度保密；③波發(fā)生器、柔輪的生產(chǎn)加工工藝控制要求極高；④生產(chǎn)流程長，制造、裝配等各環(huán)節(jié)的生產(chǎn)工藝需要長時間積累，才能生產(chǎn)出高質量、高一致性的產(chǎn)品。（2）品牌和客戶壁壘：下游客戶選擇供應商經(jīng)過多道程序，通常不會輕易更換，尤其是工業(yè)機器人領域的“四大家族”對頭部精密減速器企業(yè)依賴度極高，國產(chǎn)企業(yè)客戶突破難度極大。（3）資金壁壘：前期研發(fā)投入高，生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要設計專用工裝夾具，采用高精度綜合性能檢測儀等專業(yè)檢測設備及包括機床在內的生產(chǎn)線等配套生產(chǎn)設備，因此必須擁有強大的資本規(guī)模和資金籌措能力方能進行諧波傳動減速器的研發(fā)及批量生產(chǎn)。目前國內諧波減速器和國外產(chǎn)品的差距主要體現(xiàn)在：（1）產(chǎn)品精度和精度保持能力差。影響精度的因素主要為剛輪、柔輪及波發(fā)生器的加工誤差和裝配誤差。精度保持方面，主要受材料配方和熱處理工藝影響。國產(chǎn)諧波減速器往往在使用初期能與國外產(chǎn)品一較高下，但隨著使用時間推移，其磨損加劇就會造成減速器失效，從而影響重復定位精度。（2）生產(chǎn)設備落后、產(chǎn)品種類單一，不能與國際產(chǎn)品體系接軌。（3）企業(yè)規(guī)模偏小，研發(fā)人員和投入嚴重不足，缺乏核心理論支持等。但近年國內廠商進步極快，與進口產(chǎn)品差距在快速縮小。（1）產(chǎn)品質量方面：相較于哈默納科，綠的諧波的產(chǎn)品的精度、壽命雖仍有一定差距，但已基本達到的相同水平。同時，根據(jù)綠的諧波《2022年度向特定對象發(fā)行A股股票募集說明書》披露，本次募集產(chǎn)品性能相對2020年IPO募集產(chǎn)品又有明顯提升：①產(chǎn)品壽命較前次使用壽命更長，可提升產(chǎn)品的精度保持壽命30%以上；②前募產(chǎn)品重復定位精度≤10arcsec，本募產(chǎn)品重復定位精度≤5arcsec，可進一步應用于更高端機械設備中；③本次募投產(chǎn)品較前次產(chǎn)品扭轉剛度提升2倍以上，極大拓寬了產(chǎn)品應用場景，可應用于高端機床、半導體制造設備等領域。（2）產(chǎn)能規(guī)模方面：近年在下游行業(yè)需求持續(xù)增長的背景下，諧波減速器企業(yè)產(chǎn)能持續(xù)擴張，哈默納科自2019年開始日本、德國、美國工廠均有產(chǎn)能增加，截至2023年3月其諧波減速器產(chǎn)品產(chǎn)能已達198萬臺。而國內廠商在產(chǎn)品經(jīng)歷多輪迭代積累后，產(chǎn)銷規(guī)模也在快速追趕。以綠的諧波為例，2018年公司諧波減速器產(chǎn)銷僅為9萬臺左右，而到2022年綠的諧波減速器產(chǎn)能已達33萬臺，全年銷量25.7萬臺。同時，到2027年公司規(guī)劃產(chǎn)能可達159萬臺，與全球龍頭企業(yè)的規(guī)模差距在快速縮小。（3）研發(fā)人員與研發(fā)投入方面：綠的諧波持續(xù)增加研發(fā)投入，研發(fā)人員數(shù)量從2019年的89人增加至2022年的113人，人員數(shù)量與人數(shù)占比已接近哈默納科。但受公司銷售體量影響，研發(fā)投入規(guī)模仍與哈默納科有較大差距，2022年哈默納科研發(fā)投入規(guī)模6.38億元，而綠的研發(fā)投入規(guī)模僅為4586萬。（4）從專利情況來看：美國是研究諧波減速器技術最早的國家，日本的技術實力最強。我國雖然專利申請方面起步較晚，但近年在諧波減速器領域的研發(fā)成果頗豐，目前專利申請量僅次于日本。但需要注意的是，從申請機構來看，哈默納科技術實力仍遙遙領先，專利申請量穩(wěn)居第一，我國諧波減速器專利申請量雖有明顯增加，但較為分散。國產(chǎn)品牌在國內市場占有率持續(xù)提升，已基本可以實現(xiàn)國產(chǎn)替代。自綠的諧波率先打破國際品牌對諧波減速器的壟斷并實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)以來，國內其他企業(yè)也處于快速追趕的狀態(tài)，近年國產(chǎn)品牌在國內市場占有率不斷提升。2021年綠的諧波國內市占率24.7%，較2020年提升3.7pct；而日本的哈默納科、新寶占比則有所下降。整體上目前國產(chǎn)諧波減速器已基本可以實現(xiàn)國產(chǎn)替代，在減速比、輸出轉速、傳動精度等當面和海外品牌差距明顯縮小。國內廠商未來仍需繼續(xù)提升的方面：（1）繼續(xù)加強諧波減速器核心部件的研發(fā)。選擇合適的核心零部件匹配參數(shù)對諧波減速器的性能至關重要，目前國內在剛輪、凸輪、齒形、柔性軸承、交叉滾子軸承等核心部件上仍有較多技術空白點，后續(xù)仍需加強研究填補專利空白。（2）推進諧波減速器小型化、輕量化的同時提升其他性能指標。人形機器人對減速器小型化、輕量化提出更高要求，國內企業(yè)可嘗試通過柔輪形狀優(yōu)化、采用特種材料等途徑，在實現(xiàn)減速器小型化、輕量化的同時，提升其剛度、精度等指標。（3）通過總體結構設計進一步延長諧波減速器的使用壽命。哈默納科一直嘗試通過總體結構設計來延長諧波減速器的使用壽命，并在我國布局了相關專利。（4）加強驅動、傳動一體化的諧波減速器設計。驅控一體化尤其適合對物理空間集成度要求極高的場合，這對未來國內廠商配套特斯拉人形機器人至關重要。3.2.國內企業(yè)優(yōu)勢在于性價比和服務，后續(xù)降本核心在于高效規(guī)?；a(chǎn)品性價比和服務是國產(chǎn)諧波減速器的主要優(yōu)勢。性價比方面，對于同型號諧波減速器，得益于國內勞動力成本和設備成本較低，國內產(chǎn)品通常較日本HD產(chǎn)品價格低20%-50%左右。同時頭部企業(yè)產(chǎn)品性能正快速接近進口同類產(chǎn)品水平。服務方面，除了及時的售后服務響應外，訂單交期及定制化開發(fā)等都是國內企業(yè)的優(yōu)勢。與傳統(tǒng)工業(yè)機器人行業(yè)類似，當前諧波減速器高昂的價格也是阻礙人形機器人產(chǎn)業(yè)化的核心瓶頸之一。未來特斯拉人形機器人要實現(xiàn)售價低于2萬美元的目標，那么諧波減速器的成本和售價必然要大幅下降?？v觀全球，中國完善的產(chǎn)業(yè)鏈配套和較低的人力成本將是能夠滿足特斯拉人形機器人低價產(chǎn)業(yè)化的核心。近年諧波減速器均價下降與市場競爭情況以及產(chǎn)品規(guī)格變化有關。以綠的諧波為例，2017-2019年其產(chǎn)品均價整體呈下降趨勢。均價下降除了受下游需求及市場競爭情況影響以外，同時也與小規(guī)格諧波減速器銷量占比提升有關。2019年其產(chǎn)品整體單價較2018年下降253.19元，其中銷量結構變化影響84.88元，產(chǎn)品單價下降影響168.31元。單位成本下降則主要得益于制造工藝進步以及規(guī)模效應提升，規(guī)格變化影響相對較小。綠的諧波減速器成本構成包括：直接材料占比34.85%、直接人工占比24.25%、制造費用占比26.93%、外協(xié)費用占比13.97%。從直接材料成本變化來看，2019年其小規(guī)格產(chǎn)品銷量較2018年大幅提升，但材料成本變化不大，由此可知產(chǎn)品規(guī)格的變化對成本端的影響相對較小。成本下降主要是得益于公司生產(chǎn)工藝進步及規(guī)模效應帶來的制造成本下降。而外協(xié)費用主要與需要外協(xié)制造的比重有關，若通過自建產(chǎn)線生產(chǎn)則會相應增加人工費用和制造費用，因此影響也相對較小。生產(chǎn)、制造端仍是未來降本的核心方向。

（1）生產(chǎn)工藝方面：以柔輪的加工工藝最為復雜，主要涉及材料選擇、熱處理、毛坯加工及制齒工藝。制造柔輪的幾個關鍵生產(chǎn)工藝都會影響到諧波減速器的使用壽命、使用精度以及成本控制。

材料的選定：國內外的諧波減速器柔輪材料基本為40Cr合金鋼，但國外提純工藝更好，材料雜質相比國內少，目前國內基本依賴進口。

齒輪齒形的設計：通過齒形結構設計可以提高諧波減速器的精度、承載能力、使用壽命，降低溫升，同時特殊的齒形設計也能降低生產(chǎn)設備要求，提高生產(chǎn)效率。

熱處理工藝：薄壁變形部位經(jīng)過特殊的旋壓工藝、熱處理，可以使材料的耐磨性和塑性達到平衡，有效提升柔輪的抗拉強度和沖擊韌性，提升柔輪使用壽命。

毛坯加工及制齒：哈默納科運用其工藝已經(jīng)可以實現(xiàn)一分鐘加工多個剛齒輪工件，而國內的諧波減速器企業(yè)大部分還采用傳統(tǒng)的慢走絲或滾齒、插齒工藝，效率低，量產(chǎn)難。整體上看目前日本哈默納科的生產(chǎn)工藝最為成熟先進，國內則良莠不齊，各廠商通常根據(jù)齒形設計采取不同的工藝路線，但容易存在幾個誤區(qū)：在不掌握工藝的情況下盲目追求高大上，妄圖以高精密的設備填補工藝的匱乏，使用高精度數(shù)控設備卻仍然做不好加工。重視齒輪工藝加工，忽視熱處理及車工藝加工。日本關鍵減速機加工已經(jīng)不標精度等級（默認關鍵尺寸2—3μ），但沒有成熟穩(wěn)定的熱處理及車工藝，齒加工也將毀于一旦。沒有嚴格的生產(chǎn)工藝流程，部分關鍵工藝的使用不合理，導致無法實現(xiàn)量產(chǎn)。（2）規(guī)模制造方面：目前國外領先企業(yè)已全面采用現(xiàn)代化流水線作業(yè)，而國內頭部廠商現(xiàn)有廠房仍主要使用工作站模式進行生產(chǎn)，生產(chǎn)布局為離散型作業(yè)模式，生產(chǎn)效率相對于流水線作業(yè)較低。同時，國外領先企業(yè)測試及應用端也擁有50多年的數(shù)據(jù)積累，而國內龍頭綠的諧波在2013年才開始有諧波減速器產(chǎn)品上市銷售，在設計、材料、裝配工藝等方面的積累仍然較少，這在一定程度上也影響了企業(yè)效率。國內企業(yè)與國外頭部廠商相比在生產(chǎn)效率方面仍有較大提升空間廣闊。2022年綠的諧波的員工人數(shù)為920人（其中研發(fā)人員數(shù)量113人），全球龍頭哈默納科員工人數(shù)大約1324人（其中研發(fā)人員數(shù)量137人），國內頭部廠商與國外領先企業(yè)在人員規(guī)模方面已逐漸接近。但在人均產(chǎn)值方面差距巨大，2022年哈默納科人均創(chuàng)收279萬元，而綠的諧波人均創(chuàng)收僅為48萬元，未來提升空間廣闊。在我國人力成本持續(xù)上升背景下，國內企業(yè)可以通過提升自動化水平來提升生產(chǎn)效率，同時進一步減少直接人工費用的支出。總結：生產(chǎn)工藝方面，目前國內廠商的加工工藝仍需進一步打磨優(yōu)化，不斷提高產(chǎn)品性能和生產(chǎn)效率，維持國內產(chǎn)品的性價比優(yōu)勢。同時，在規(guī)模制造方面，目前國外廠商在生產(chǎn)、裝配、檢測等環(huán)節(jié)都已實現(xiàn)部分或全部自動化，而國內企業(yè)仍有大量員工用于簡單的重復性工作，未來有必要進一步提升自動化水平來提高人員效率，進一步降低生產(chǎn)成本。目前綠的諧波減速器單位成本為600元左右，未來完全有可能通過工藝提升及高效規(guī)模制造進一步降低生產(chǎn)成本，為人形機器人的產(chǎn)業(yè)化掃清障礙。4.RV減速器：國產(chǎn)替代初顯成效，技術工藝仍需進一步積累4.1.納博特斯克引領全球RV減速器市場，政策引導下國產(chǎn)替代初顯成效納博特斯克是全球RV減速器龍頭，其精密減速器在全球市占率超60%。RV減速器是納博特斯克的主流產(chǎn)品，其作為世界上最大的精密擺線針輪減速機制造商，占全球精密減速器市場超60%份額，尤其在中/重負荷工業(yè)機器人領域，納博特斯克的RV減速器全球市占率更是超過90%，發(fā)那科、安川、庫卡、ABB等國際知名工業(yè)機器人企業(yè)主要都選用納博特斯克生產(chǎn)的RV減速器作為關節(jié)傳動機構。RV減速器產(chǎn)品結構和技術工藝較諧波減速器復雜，我國對于RV減速器的核心技術仍未完全掌握。近年在國家政策引導支持下，部分企業(yè)已具備一定的RV減速器批量生產(chǎn)能力。近年我國先后出臺了系列相關文件，并從國家自然科學基金、國家863計劃、國家科技重大專項等不同渠道對RV減速器等相關項目給予了政策和經(jīng)費等方面的大力支持，吸引更多有志于改變高端減速器嚴重依賴進口現(xiàn)狀的單位加入到RV減速器的研究工作中來。在國家政策的大力支持下，經(jīng)過高校和企業(yè)的密切合作，目前我國已擁有一批具備批量生產(chǎn)RV減速器的企業(yè)。RV減速器國產(chǎn)替代初顯成效，2021年國產(chǎn)化率已經(jīng)達到30%左右。經(jīng)過國內企業(yè)多年摸索，RV減速器的國產(chǎn)替代已初顯成效。①技術方面，近年國內圍繞RV減速器的工作原理、結構優(yōu)化、齒廓修形與優(yōu)化、傳動精度等設計理論、零部件制造與裝配工藝、性能檢測等方面展開的研究已獲得一定成果。②配套設備方面，國內相關配套設備的研制亦有所突破。如北二機床廠研制的隨動式RV減速器偏心軸磨床、鄭州高端裝備與信息產(chǎn)業(yè)技術研究院聯(lián)合河南科技大學研制的RV減速器擺線輪成形砂輪磨齒機床，對RV減速器國產(chǎn)化也起到了積極作用。目前國內RV減速器生產(chǎn)規(guī)模較大的廠商主要有雙環(huán)傳動、中大力德、南通振康、秦川機床等，國產(chǎn)品牌市占率持續(xù)提升，但與納博特斯克相比差距仍較大。2021年納博特斯克國內市占率為51.8%，較2020年下降3pct；雙環(huán)傳動國產(chǎn)品牌市占率排名第一，2021年占比15.1%，較2020年提升5.8pct。但從產(chǎn)能規(guī)模來看，國內企業(yè)與納博特斯克仍然有很大差距。目前國內排名前列的雙環(huán)傳動、中大力德、秦川機床等廠商RV減速器產(chǎn)能規(guī)模與納博特斯克差距較大。2022年雙環(huán)傳動RV減速器年產(chǎn)能僅為10萬臺；而納博特斯克近年持續(xù)擴充產(chǎn)能，2022年產(chǎn)能規(guī)模達106萬臺，且公司規(guī)劃未來將繼續(xù)擴產(chǎn)，預計2024年產(chǎn)能148萬臺，2030年產(chǎn)能規(guī)模達234萬臺。4.2.技術工藝仍需積累，產(chǎn)品體系有待完善RV減速器設計結構復雜、工藝流程繁瑣，影響其動態(tài)性能的因素很多，導致國產(chǎn)替代進度緩慢。結構設計、材料選擇、熱處理、機加工、裝配檢測等等各環(huán)節(jié)均會影響到產(chǎn)品最終性能。同時，各相關因素之間通常還存在耦合關系，零件間受力十分復雜，具有多自由度和強非線性的特點，要建立全面而精準的動力學模型難度很大，需在生產(chǎn)種積累經(jīng)驗然后不斷改進，這也是導致RV減速器國產(chǎn)替代進度緩慢的核心原因。國內產(chǎn)品與進口產(chǎn)品的差距主要體現(xiàn)在精度、剛度、噪音、壽命、穩(wěn)定性及一致性等方面。目前國內頭部企業(yè)在精度、剛度、噪音等方面都已取得一定進步，而在產(chǎn)品批量的穩(wěn)定性及實際負載壽命方面差距仍較為明顯。

（1）精度：傳動誤差是衡量RV減速器精度的重要指標，RV減速器傳動誤差可分為靜態(tài)傳動誤差、動態(tài)傳動誤差和檢測誤差3種。靜態(tài)和動態(tài)誤差與結構設計、參數(shù)選擇、制造工藝、裝配、零部件柔性變形等多種因素有關，且組合形式多樣。檢測誤差則與檢測技術、檢測方法和檢測設備有關。

（2）剛度：剛度衡量減速器的承載能力和抗變形能力。減速器內各類軸承的支撐剛度是影響整機扭轉剛度的主要因素，同時針輪齒數(shù)、針輪半徑和針齒半徑都會影響減速器的扭轉剛度。

（3）壽命和穩(wěn)定性：減速器壽命和精度保持能力是現(xiàn)階段國產(chǎn)減速器與國外產(chǎn)品差距所在，主要受材料選擇、加工工藝、潤滑、摩擦磨損等因素影響。日本企業(yè)的質量管理嚴格，貫穿原材料、生產(chǎn)、裝配到測試各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)。而我國存在檢測能力差、質量檢查不嚴格、生產(chǎn)環(huán)節(jié)不規(guī)范等問題。

（4）批量一致性：裝配和機加工工藝很大程度上決定了RV減速器的批量一致性，是RV減速器的核心技術之一，也是目前我國精密減速器制造的短板。日本依托強大的重工業(yè)實力，高端數(shù)控加工中心和齒輪磨床產(chǎn)品豐富。而我國則受限于超高精度加工裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，需要加速國產(chǎn)精密數(shù)控加工中心和磨床設備的研發(fā)。國內廠商設計制造經(jīng)驗較少，對比海外企業(yè)技術工藝仍需積累。整體來看，我國RV減速器產(chǎn)業(yè)化較納博特斯克晚20-30年，納博特斯克在RV減速器的設計、制造、裝配水平在全球處于絕對領先地位。盡管近年我國在理論研究、相關制造、檢測設備的研制等方面取得不錯進展，但由于技術保密、封鎖等原因，并沒能完全掌握RV減速器的核心技術，更多是仿制日本產(chǎn)品，正向設計研究工作較少，這也導致我國精密減速器產(chǎn)業(yè)一直扮演追趕者的角色。對于材料、熱處理、關鍵零件精密加工工藝、整機裝配工藝、精密機床和檢測儀器等諸多環(huán)節(jié)和相關核心技術，我國仍需繼續(xù)積累，國產(chǎn)替代任重道遠。同時，國內企業(yè)還需進一步完善產(chǎn)品體系，拓寬產(chǎn)品下游應用范圍。納博特斯克、住友等廠家深耕RV減速器幾十年，在實際應用中積累了大量經(jīng)驗,除了技術穩(wěn)定之外，產(chǎn)品規(guī)格系列也更為完善。而目前國內普遍存在產(chǎn)品種類單一，尺寸型號較少等問題，未來仍需加大投入，繼續(xù)針對不同應用場景開發(fā)升級不同系列和型號的產(chǎn)品?？偨Y：RV減速器產(chǎn)品結構和技術工藝復雜，我國產(chǎn)業(yè)積累時間尚短。近年在相關政策引導支持下，國內相繼出現(xiàn)一批具備批量生產(chǎn)能力的企業(yè)，但與國際頭部廠商差距仍然較大，未來仍需在各個生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)繼續(xù)打磨，同時進一步完善產(chǎn)品體系，拓寬產(chǎn)品下游應用范圍。5.多元需求推動行業(yè)持續(xù)成長，人形機器人帶來巨大想象空間5.1.精密減速器下游應用廣泛，2021年全國諧波和RV減速器市場規(guī)模達58億元精密減速器下游應用廣泛，除了機器人領域外，自動化、數(shù)控機床、光伏設備、醫(yī)療器械、航空航天、半導體設備等領域也是精密減速器重要應用領域：

（1）工業(yè)機器人：精密減速機是機器人的核心零部件，在工業(yè)機器人結構設計中，1臺機器人一般至少需要4-6臺精密減速器。

（2）數(shù)控機床：單臺加工中心及數(shù)控銑床可使用4臺以上精密減速器；數(shù)控車床及車削中心、數(shù)字磨床及放電加工機等可使用3臺以上精密減速器；高精度數(shù)控回轉臺和加工中心的四或五軸需要使用1-2臺精密減速器；雕刻機的分度回轉裝置以及義齒加工機等也需要使用精密減速器。

（3）光伏設備：精密減速器一般應用于光伏智能制造設備以及光伏發(fā)電設備中太陽能跟蹤系統(tǒng)中的自動化組件，太陽能跟蹤系統(tǒng)可調節(jié)電池板與太陽的角度，保持太陽光垂直射電池板，提高光伏組件的發(fā)電效率；

（4）航空航天：精密減速器可用于航天衛(wèi)星及其他各類航天器的各種驅動機構、高精度指向結構和天線展開結構上得到廣泛應用；

（5）醫(yī)療設備：精密減速器主要用于放射治療設備、檢測設備、醫(yī)療器械自動加工設備、醫(yī)療機器人、外骨骼機器人、康復機器人等。

（6）半導體：主要用于氧化爐、涂膠顯影設備、光刻機、刻蝕機、離子注入機、清洗設備、質量檢測設備、電學檢測設備、CMP設備、CVD設備、PVD設備等。工業(yè)機器人是精密減速器最主要的下游應用領域。其中多關節(jié)機器人是國內銷量最高的機型，占到國內市場總銷量的60%以上，SCARA機器人和坐標機器人銷量排名第二、三位。不同種類工業(yè)機器人對于精密減速器的需求量有所差異，2021年我國工業(yè)機器人領域諧波和RV減速器需求分別為67.13和50.33萬臺。

（1）六軸多關節(jié)機器人為最常見的多關節(jié)機器人，其通常需要搭配6臺精密減速器。小負載關節(jié)主要使用諧波減速器，大負載關節(jié)則使用RV減速器，我們假設每臺多關節(jié)機器人平均使用3臺諧波減速器和3臺RV減速器。

（2）坐標機器人成本低廉、結構簡單，可以靈活組裝成單軸到多軸的機械手，或者作為專業(yè)自動化機械中的直線定位系統(tǒng)，被廣泛應用于點膠、注塑、上下料、裝配等工業(yè)生產(chǎn)領域，通常選擇使用行星減速器。（3）SCARA機器人具有4個軸4個運動自由度，其特點是結構輕便、響應速度快，運動速度可比一般關節(jié)機器人快數(shù)倍，能進行裝配、裝卸、固定、涂層、粘結等工作，其旋轉關節(jié)一般使用2-3臺諧波減速器。

（4）DELTA機器人是實際工業(yè)中應用最廣泛的一種少自由度并聯(lián)機器人，其基座可以看作1個安裝大平板與3個120度均分的減速器安裝平面組成，采用的減速器大部分為行星減速器，但使用諧波減速器可以使得抓取更平滑、精度更高，我們假設DELTA機器人平均使用1個諧波減速器。我們根據(jù)近年中國市場不同種類工業(yè)機器人的銷量，以及各類型機器人裝配所需精密減速器經(jīng)驗數(shù)量，估計國內工業(yè)機器人領域對諧波減速器和RV減速器的需求規(guī)模。測算2021年我國工業(yè)機器人領域諧波減速器需求量為67.13萬臺，RV減速器需求量為50.33萬臺。由此對應2021年國內工業(yè)機器人領域諧波、RV減速器需求金額分別為14.06億元和22.84億元。根據(jù)綠的諧波招股說明書披露，諧波減速器單價為1000-5000元，RV減速器單價5000-8000元，我們結合上市公司產(chǎn)品均價及行業(yè)情況，假設2014年諧波減速器均價為3000元，RV減速器市場均價為6000元。同時，根據(jù)近年市場競爭情況，假設諧波減速器和RV減速器均價以每年5%的速度下降，到2021年均價分別為2100元和4500元左右。測算2021年國內工業(yè)機器人領域諧波減速器和RV減速器分別對應市場規(guī)模約為14.06億元和22.84億元。疊加其他領域需求，我們測算2021年全國諧波減速器和RV減速器總需求分別為103.27和75.11萬臺左右，對應市場規(guī)模分別為23.44億和34.61億。

（1）諧波減速器：國產(chǎn)諧波減速器龍頭綠的諧波2017-2019年其諧波減速器產(chǎn)品在機器人領域銷售占比大約為75.32%；全球諧波減速器龍頭哈默納科2022年收入結構中減速器業(yè)務占比87.8%，諧波減速器相關收入占比約81.9%，其下游銷售領域劃分中，機器人領域占比49.5%。我們綜合哈默納科和綠的諧波產(chǎn)品下游應用領域占比，假設諧波減速器下游應用領域中工業(yè)機器人占比65%左右，測算2021全國諧波減速器需求量為103.27萬臺左右，對應金額23.44億元。

（2）RV減速器：RV減速器和諧波減速器特征相似，適用領域互補。根據(jù)GGII信息，在RV減速器的下游應用中，工業(yè)機器人占比在2/3左右，其余1/3的應用于自動化、機床等等領域，我們測算2021年全國RV減速器需求量為75.11萬臺，對應金額34.61億元。5.2.多元需求推動行業(yè)持續(xù)成長，人形機器人帶來巨大想象空間國家加快推進機器人應用拓展目標明確，工業(yè)機器人行業(yè)有望保持高速增長，市場潛力巨大。2021年我國制造業(yè)機器人密度為322臺/萬人，較新加坡、韓國等制造業(yè)發(fā)達國家仍有較大差距。同時，我國勞動力市場又面臨著成本上升和結構性矛盾等問題，在制造業(yè)轉型升級背景下，國家對于加快推進機器人應用拓展目標明確。2023年1月18日工業(yè)和信息化部等十七部門印發(fā)《“機器人+”應用行動實施方案》，提出到2025年，制造業(yè)機器人密度較2020年實現(xiàn)翻番。中國工業(yè)機器人市場有望保持高速增長，市場潛力巨大。同時，精密減速器下游需求多元，隨著技術進步以及產(chǎn)品價格下降，精密減速器有望憑借其優(yōu)異的性能應用在更多領域。以哈默納科為例，隨著精密減速器產(chǎn)品下游應用領域不斷拓寬，其在不同時期的業(yè)績驅動都有所差異，公司銷售規(guī)模在過去幾十年都保持著快速增長。人形機器人對精密減速器使用量遠大于工業(yè)機器人，想象空間巨大。特斯拉人形機器人全身包含28個執(zhí)行器，分旋轉執(zhí)行器和線性執(zhí)行器2大類型6種規(guī)格。其中旋轉執(zhí)行器采用“電機+精密減速器”結構，線性執(zhí)行器采用“電機+滾柱絲杠結構”。整體上看對減速器的需求要遠高于多關節(jié)機器人6-7個的需求量。根據(jù)各個關節(jié)所處位置和相應的輸出特征，我們判斷特斯拉人形機器人使用14個旋轉關節(jié)和14個直線關節(jié)。特斯拉以所處位置和輸出特征對28個執(zhí)行器進行命名，分yaw、pitch、roll三種。歐拉角yaw、pitch、roll是表達旋轉的一種方式，其反應了載體相對基準面的姿態(tài)。以肩關節(jié)為例，roll為翻轉角，可對應到的動作為手掌的翻覆；pitch為繞俯仰角，可對應到的動作為手臂的上下擺動；yaw為偏航角，可對應到的動作為手臂左右擺動。我們根據(jù)關節(jié)位置及輸出形式判斷，特斯拉人形機器人中：肩關節(jié)使用3個旋轉執(zhí)行器；軸關節(jié)使用1個線性執(zhí)行器；腕關節(jié)使用1個旋轉執(zhí)行器和2個線性執(zhí)行器；髖關節(jié)使用2個旋轉執(zhí)行器和1個線性執(zhí)行器；膝關節(jié)使用1個線性執(zhí)行器；踝關節(jié)使用2個線性執(zhí)行器；軀干使用2個旋轉執(zhí)行器。雖然目前特斯拉人形機器人技術方案仍未完全確定，但諧波和RV減速器作為最適配特斯拉機器人的精密減速器之一，具備體積小、重量輕、輸出力矩較大等優(yōu)點。我們認為未來特斯拉有可能會根據(jù)下游應用領域不同，選擇搭配不同負載的諧波或RV減速器。從已知技術方案來看，我們假設特斯拉人形機器人全部使用諧波減速器，測算2025、2030、2035年在悲觀、中性、樂觀三種情況下，特斯拉人形機器人對精密減速器的需求增量。同時，我們假設減速器價格隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴大持續(xù)下降，假設2025年諧波減速器均價為1300元并以此為基準，年均下降5%，則到2030年均價約為1006元，2035年均價約為778元。馬斯克曾在采訪中表示，未來特斯拉人形機器人的產(chǎn)量將達百萬臺。更遠期來看，如果技術成熟、成本進一步下降，屆時人形機器人數(shù)量可能會比人類還多，需求規(guī)模將達到百億級別，那么精密減速器面對的市場將是星辰大海。而國內廠商憑借較為完善的產(chǎn)業(yè)鏈配套和較低的人工成本，有望成為特斯拉人形機器人實現(xiàn)低成本產(chǎn)業(yè)化的核心力量，而擁有一體化能力，并具備技術、成本、規(guī)模優(yōu)勢的企業(yè)或將受益更多。6.重點公司分析6.1.哈默納科：全球諧波減速器龍頭，致力于推動諧波減速器精巧化哈默納科是全球諧波減速器行業(yè)龍頭，主營業(yè)務為高精諧波減速器和機電一體化產(chǎn)品。1953年美國C.W.Musser教授發(fā)明制造了第一臺諧波齒輪減速機，1964年哈默納科前身長谷川齒輪在和美國USM公司的技術合作下，首次在日本引進諧波減速器并實現(xiàn)商業(yè)化。1970年，哈默納科由長谷川齒輪和USM公司各出資50%成立。經(jīng)過多年發(fā)展，哈默納科已發(fā)展成全球整體運動控制的領軍企業(yè)，提供諧波減速器+減速器組件、行星減速器、機電一體化產(chǎn)品。公司生產(chǎn)的諧波減速機被廣泛應用于工業(yè)機器人、半導體光伏設備、精密機床等尖端領域，在全球市場占有率超80%。致力于開發(fā)“更小型更輕量”產(chǎn)品，一直推動諧波減速器的精巧化，同時亦通過不斷積累的加工工藝，持續(xù)提升產(chǎn)品強度和性能。公司產(chǎn)品定位高精尖、并持續(xù)迭代進化，與1981年的CS系列相比，目前的主力產(chǎn)品CSF系列厚度降至3/5，傳動能力亦提升2倍。新一代的CSD系列更是將厚度縮減至只有CS系列的1/3、CSF系列的1/2，并兼具高扭矩和高傳動精度的優(yōu)異性能。目前公司擁有31種形狀、扭矩從0.5Nm~9180Nm的豐富產(chǎn)品類型，可滿足不同客戶不同應用場景的使用需求。2022年公司營收715.27億日元（約合36.97億RMB），凈利潤75.96億日元（約合3.93RMB）。收入結構中，諧波減速器相關業(yè)務占比81.9%（其中諧波減速器組件占比16.4%）。綜合毛利率36.05%，綜合凈利率10.62%。機器人和半導體設備是公司產(chǎn)品主要下游行業(yè)，亞洲地區(qū)是最大的銷售市場。公司產(chǎn)品最大的下游應用領域為機器人行業(yè)，2022年機器人行業(yè)收入占比達49.50%，其次為半導體設備行業(yè)占比17.5%。分銷售區(qū)域來看，2022年公司在亞洲地區(qū)實現(xiàn)銷售收入384.31億日元，占比53.7%排名第一，其次是歐洲占比21.3%，北美洲占比15.2%。目前公司通用諧波減速器產(chǎn)能198萬臺/年，全球最大。目前公司減速器產(chǎn)能306萬臺/年，其中汽車行業(yè)專用減速器產(chǎn)能108萬臺/年，通用減速器產(chǎn)能198萬臺/年。公司中長期發(fā)展規(guī)劃：（1）釋放日本Ariake工廠的產(chǎn)能，并通過提升自動化程度提升工廠的生產(chǎn)效率；（2）針對機器人等領域開發(fā)超小型執(zhí)行器，提供更多有價值的服務和產(chǎn)品；（3）提高產(chǎn)品效率、探索新材料新技術、驗證量產(chǎn)超小型產(chǎn)品的可行性、確保產(chǎn)品生產(chǎn)消費本地化；（4）長期愿景：追求全面的運動控制能力，并通過公司的運動控制技術為行業(yè)和社會的創(chuàng)新做出貢獻。6.2.納博特斯克：RV減速器締造者，獨特資產(chǎn)塑造難以復刻的競爭優(yōu)勢RV減速器締造者，運動控制領先企業(yè)。RV減速器的起源可以追溯到1980年，帝人精機對油壓挖掘機使用的行走馬達的開發(fā)。此后在日本機器人產(chǎn)業(yè)急速發(fā)展的背景下，帝人精機為解決當時工業(yè)機器人行業(yè)面臨的減速器破損、振動消除等問題，于1986年推出了高精度、高剛性、低振動RV減速器，使其成為行業(yè)主流成品。2003年，帝人精機（TeijinSeiki）和納博克（Nabco）合并成立納博特斯克（Nabtesco）。納博特斯克以運動控制技術為核心，致力于RV減速器的技術迭代與產(chǎn)業(yè)化推進，現(xiàn)已成為全球最大的機器人精密減速器制造商，RV減速器市場占有率達60%。同時，憑借強大的運動控制能力，納博特斯克在液壓設備、鐵路車輛設備等業(yè)務在全球亦是領先地位。納博特斯克推動RV精密減速器持續(xù)創(chuàng)新升級，引領工業(yè)機器人行業(yè)發(fā)展。納博特斯克不斷開發(fā)各系列產(chǎn)品以滿足客戶需求，引領行業(yè)發(fā)展。1988年的RV-A系列通過主軸承內置化，大大縮短了機器人的安裝工時；1992年中空型RV-C系列通過減速機的中空設計，實現(xiàn)對電纜的簡潔化處理，再次為機器人的進化添上精彩的一筆；1996年RV-E系列與上一代產(chǎn)品相比負載容量提升20%，使得機器人本體結構得以從平行連桿進化為獨立多關節(jié)；2005年中空型RV-CA系列采用無中心齒輪的創(chuàng)新設計，實現(xiàn)減速機的結構緊湊化，非常適合工業(yè)機器人的旋轉軸上使用；2006年RV-N系列將外形進一步縮小，解決了對生產(chǎn)線的空間限制和靈活應對產(chǎn)線定制化的新需求。近40年RV減速器研發(fā)制造經(jīng)驗，造就了納博特斯克難以復刻的競爭優(yōu)勢。帝人精機近80年的切割技術和裝配技術+納博克近100年的流體控制技術和氣動控制技術，造就了納博特斯克全球領先的運動控制能力。同時，二者的合并將使得雙方擁有比以往更強的表面處理和熱處理技術，以及CAE分析、AM技術和基礎模型開發(fā)等先進的開發(fā)方法。疊加近40年的RV減速器研發(fā)制造方案，公司的競爭優(yōu)勢幾乎難以復刻。精密減速器是公司核心業(yè)務，營收占比29%，但利潤占比達到2/3左右。2022年公司精密減速器業(yè)務收入規(guī)模897億日元（約合45億RMB），約占公司總營收的29%。利潤方面，公司將精密減速器業(yè)務和液壓設備聯(lián)合統(tǒng)計為零部件業(yè)務（ComponentSolutionSegment：CMP），2022年CMP業(yè)務營業(yè)利潤159億日元（約合8億RMB），占到公司營業(yè)利潤的87.84%。我們根據(jù)CMP業(yè)務的營業(yè)利潤率推測減速器業(yè)務利潤或占到公司營業(yè)利潤的2/3左右，是公司的最大的利潤來源。日本和中國是主要銷售市場。2022年公司在日本地區(qū)銷售占比53%，銷售額1627億日元；其次是中國占比17%，銷售額531億日元。相比2021年，2022年公司的銷售增長主要來自于北美洲和亞洲其他國家。目前公司精密減速器產(chǎn)能較為緊張為106萬臺/年，日本新工廠預計于2023年底投產(chǎn)。近年公司整體產(chǎn)能較為緊張，截至2022Q4公司日本Tsu工廠產(chǎn)能89萬臺/年，Q4產(chǎn)能利用率110%；常州工廠產(chǎn)能規(guī)模較小為19萬臺/年，22Q4產(chǎn)能利用率100%。新工廠Hamamatsu預計將于2023Q4投產(chǎn)，預計到2024年底公司產(chǎn)能可達148萬臺/年，2030年可達234萬臺/年。中長期發(fā)展規(guī)劃（2030年愿景）：努力通過改革、創(chuàng)新、全球化來“改變自己”和“改變世界”，成為“創(chuàng)新領袖”。（1）改善財務狀況、進行管理改革；（2）推進智能制造，提高生產(chǎn)能力；（3）開發(fā)新技術、新產(chǎn)品、新業(yè)務。6.3.綠的諧波：深耕諧波傳動領域20年，國產(chǎn)諧波減速器行業(yè)領軍企業(yè)深耕諧波傳動領域20年，全新齒形結構助力諧波減速器實現(xiàn)國產(chǎn)替代。綠的諧波成立于2011年正式成立，專業(yè)從事諧波減速器的研發(fā)、設計、生產(chǎn)和銷售，產(chǎn)品包括諧波減速器、機電一體化執(zhí)行器及精密零部件。但早在2003年，公司核心團隊就已從事機器人用精密諧波減速器理論基礎的研究，并在傳統(tǒng)諧波傳動的理論基礎上提出了基于曲面幾何映射的非共軛諧波嚙合齒形設計方法，發(fā)明了全新的“P型齒”結構，與國外主流齒形技術路線實現(xiàn)了差異化，并大幅提升了諧波減速器的輸出效率和承載扭矩。從2009年制造出第一臺諧波減速器，到2022年實現(xiàn)銷售25.7萬臺，公司已發(fā)