1、减速器:机器人成本占比最高的核心零部件

1.1、定义：减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动、齿轮-蜗杆传动所组成的独立部件，常用作原动件与工作机之间的减速传动装置。在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用。

1.2、分类:

1)通用减速器（一般传动减速器）: 控制精度较低，可满足机械设备基本的动力传动需求;

2)专用减速器: 主要应用于汽车、工程机械、航空航天等特定行业;

3)精密减速器: 背向间隙小、精度高、更加可靠稳定，更加适用于机器人、数控机床等高端领域。

减速器分类

1.3、运动方式：从减速器的运动方式来看，可分为定轴、偏心驱动、斜面放大三类，其中的圆柱齿轮减速器、摆线针轮减速器、行星减速器、谐波减速器等产品技术较为成熟。

减速器可按照运动方式划分

1.4、供应链:上游供应链较为简单，下游通用性较强

从2023年中国减速器产业链来看，减速器上游主要为齿轮、轴承、箱体等基础零件，上游供应链较为简单;下游行业应用较为广泛，包括工业机器人、精密机床、工程机械、冶金设备、矿山机械等多个行业，具备较强通用性。

2023年中国减速器产业链上中下游市场分析

减速器占工业机器人成本的35%，对工业机器人成本影响较高。以2022年工业机器人成本拆分为例，减速器占工业机器人成本的35%，高于伺服系统、控制系统、本体，对工业机器人成本影响较高。

2022年减速器占工业机器人成本的35%

2、精密减速器：人形机器人中必不可少

精密减速器是工业机器人的三大核心零部件之一，成本占比超30%。工业机器人被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”，其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。而精密减速器又是工业机器人的三大核心零部件之一，通常精密减速器占工业机器人成本的30%以上，成本占比最高、研发难度最大。

全球机器人领域主要使用的精密减速器

2.1、谐波减速器: 体积小、传动比高、精密度高

谐波减速器的三个基本构件:波发生器、带有外齿圈的柔性齿轮(柔轮)、带有内齿圈的刚性齿轮(刚轮)。三个构件可任意固定一个，其余两个一为主动、一为从动，可实现减速或增速(固定减速比),也可变换成两个输入,一个输出,组成差动传动。

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。

谐波传动的原理是利用柔轮可控的弹性形变来传递运动和动力。

最常见的谐波传动模式及原理是波发生器主动、刚轮固定、柔轮输出的形式。将波发生器装入柔轮内圆中，迫使柔轮在凸轮作用下产生变形而呈椭圆状，使其长轴处柔轮齿轮插入刚轮的轮齿槽内,成为完全啮合状态;而其短轴处两轮轮齿完全不接触,处于脱开状态，当波发生器连续转动时，迫使柔轮不断产生变形并产生了错齿运动，从而实现波发生器与柔轮的运动传递。

谐波减速器的优势：

1）传动精度高。多齿在两个180度对称位置同时啮合，因此齿轮齿距误差和累积齿距误差对旋转精度的影响较为平均,可得到极高的位置精度和旋转精度。

2）减速比大。单级谐波齿轮传动的减速比可达30~500，且结构简单，3个在同轴上的基本零部件就可以实现高减速比。

3）体积小、重量轻。谐波减速器结构简单零件少，与一般减速器比较，在输出力矩相同的情况下，体积可减少2/3，重量可减轻1/2。

4）传动平稳。由于同时啮合的齿数多，齿面相对滑动速度低，使得谐波减速器承载力高，传动平稳。

5）能在密闭空间和介质辐射的工况下正常工作。这是其他类型减速器不具备的特征，广泛应用于军工、航空航天、船舶潜艇、宇宙飞船等领域。

谐波减速器的劣势:

1）柔轮易发生疲劳破坏，刚性差，承载能力有限。谐波减速器是通过柔轮不断发生变形来传递扭矩的，极易引起材料的疲劳损坏，同时随着使用时间增长运动精度可能会显著降低。这决定了其承受大扭矩和冲击载荷的能力有限，因此一般运用在轻负载部分。

2）成本相对精密行星减速器高，但低于RV减速器。

3）转动惯量和启动转矩大，不适合小功率跟踪传动。

4）散热条件差。

2.2、RV减速器：高负载、高刚度、大体积

RV减速器，全称为“Rotary Vector Reducer”，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。

RV减速器的传动原理:

一级减速装置为行星齿轮结构，由输入齿轮(太阳轮)和行星轮组成。

(1)输入齿轮与电机相连同步旋转，带动2-3个行星轮同时转动。由于行星轮的齿数较多、形状较大，因此行星轮的转动速度慢于输入齿轮，实现第一级减速。

(2)曲柄轴前后端分别与行星轮和摆线轮相连，在行星轮旋转后，曲柄轴以相同的转速旋转。

第一级减速装置为行星齿轮减速器

第二级减速装置为摆线针轮传动，主要由滚动轴承、摆线轮、针轮等结构组成。

(3)曲柄轴上含有偏心部，偏心部与滚动轴承相连接，摆线轮在滚动轴承的作用下随曲柄轴运动。RV减速器通常有2个摆线轮，2个摆线轮相位差为180度，用于抵消运动过程中的径向跳动，提升精度的同时，提高安全系数和抗冲击强度。

(4)在外壳内侧有与摆线轮同等齿距排列的针齿，其数量比摆线轮齿数多一个。曲柄轴旋转一圈。摆线轮与针齿接触的同时做一圈偏心运动。在针轮保持固定的情况下,摆线轮沿着与曲柄轴的旋转方向相反的方向旋转一个齿数的距离，实现第二级减速。

(5)摆线轮外接输出轴，并向外实现最终传动。最终减速比为一二级减速比的乘积。

第二级减速装置为摆线针轮传动

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。

RV减速器的优势：

1）结构紧凑，体积小质量轻。行星传动结构与紧凑的W输出机构组合，使整个摆线针轮减速装置结构十分紧凑，因此其结构体积小、质量轻。

2）减速比范围大，传动效率高。RV减速器为两级传动，摆线针轮传动的减速比大小取决于摆线针轮的齿数,齿数越多减速比越大，因此减速比较传统行星减速器和摆线针轮减速器更高，同时传动效率可达85%~92%。

3）承载能力强，传动平稳。摆线轮呈180°相位角对称分布，使得摆线轮受力均匀;同时啮合齿数较多，增加了减速器的传动平稳性和承载能力。另外，采用两端支撑的输出结构，比普通的摆线减速器具有更大的刚性、更高的抗过载冲击性能。

4）在正确的设计和严格的制造工艺保证下，可获得较高的传动精度。

RV减速器的劣势:

1）结构复杂，制造工艺和成本控制难度大。

2）产线投资相对其他类型精密减速器更高。

3）体积重量相对谐波减速器大。

2.3、精密行星减速器：结构简单，刚性较好，传动效率高。

行星减速器主要零件及结构图

精密行星减速器主要由太阳轮、行星轮、内齿圈构成，其减速传动原理就是齿轮减速原理。通过太阳轮输入转速与行星轮啮合，行星轮啮合自转的同时围绕中心轮公转，最后由行星架将转速和扭矩传到输出轴上。精密行星减速器通过对重量结构精密化，以及严格的零部件制造和装配工艺控制，获得相对普通行星减速器具备更为优异的性能，通常配合步进电机或伺服电机应用于工业机器人关节中。

精密行星减速器的优势:

1）相对普通行星减速器体积重量小，精度高。通过对重量结构精密化，以及严格的零部件制造和装配工艺控制,获得相对普通行星减速器更优异的性能指标。

2）传动效率高。行星减速器传动结构对称,均匀分布的行星轮使得作用中心轮与行星架轴承的反作用力相互平衡，能有效提高传动效率，单级传动效率可达97-98%。

3）承载能力强、抗冲击和振动性能好，运动平稳。多个行星轮的使用增加啮合齿数、分担载荷，对称结构使得惯力平衡，提高了减速器的承载能力。

4）结构简单、成本相对谐波、RV低。通常行星减速器价格低于500元。

精密行星减速器劣势:

1）单级精密行星减速器传动比小,多级减速的长度重量限制其使用场景。精密行星减速器单级传动减速比最小为3，最大一般不超过10。当一级行星齿轮传动系统无法满足较大减速比需要时,则需2-3级减速来满足较大的减速比需求。但由于增加了传动级数和齿轮数量，多级精密行星减速器的长度重量也会有所增加，这限制了其使用场景。

2）需要定期维护，同时高精度、高效率等特殊要求会带来更高的制造成本。精密行星减速器需要定期维护和保养(包括定期更换润滑油和维修传动部件等)，以确保其长期可靠性。同时对于精度、效率等的额外要求会相应增加制造成本,例如人形机器人若要使用行星减速器则需要对电机进行扁平化设计，同时行星减速器也需要定制成微型多级传动的形式(但不排除部分特定场合使用定制化行星减速器仍具备经济效益)。

行星减速器有三大特性：

1）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。

2）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。

3）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。

2.4、性能指标对比

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、国内减速器公司梳理

3.1、谐波减速器

在国内各方势力相继布局下，谐波减速器的相关技术也在逐步提升。

1）绿的谐波：绿的谐波主要产品包括谐波减速器及精密零部件、机电一体化产品、智能自动化装备等，主要的下游应用领域为工业机器人和服务机器人。

绿的谐波谐波减速器产品系列

2）同川科技：同川精密创立于2012年，产品主要有谐波减速器、机电一体化执行器、协作机器人关节模块、人形机器人关节模块等。

同川科技谐波减速器产品系列

3）大族激光：大族传动是大族激光科技产业集团股份有限公司的子公司，专注于精密减速器及装置、机器人系统、机电一体化设备的研发、生产与销售。大族传动的产品线涵盖了谐波减速器，拥有自主研发生产的多个系列和型号。

杉川谐波谐波减速器产品系列

4）昊志机电：广州市昊志机电股份有限公司成立于2006年，主要经营中高端数控机床及机器人核心功能部件、新能源汽车和节能环保领域的核心功能部件。昊志机电在谐波减速器领域，已经形成了14至50型号的减速器，速比涵盖30-160，拥有完整的产品族谱。

昊志机电谐波减速器产品系列

5）横河精密：公司依托模具业务作为基础，向下游拓展，分别在齿轮传动、轻量化零部件、智能家电等领域进行重点研究，已成功为客户开发了多款谐波减速器、扫地机器人减速箱等项目。

6）奥联电子，持股恒翼通23.25%股权，有10万台精密减速器（含谐波）产能，但2021年7月公告股权被售出。

7）来福谐波：成立于2013年，专注于自研自产谐波减速器、力矩电机、编码器、驱动器、精密轴承、行星减速器等精密传动产品，形成了谐波减速器、关节模组及精密零部件三大业务板块。来福谐波的谐波减速器产品线覆盖全面，包括标准结构、高扭矩型号、轻量化型号和超薄结构等。

来福谐波谐波减速器产品系列

8）福德机器人：四川福德机器人股份有限公司成立于2012年，核心团队来自西南科技大学，位于四川绵阳国家级高新技术产业开发区，是新三板挂牌企业，专注于机器人核心零部件的研发与设计。主要产品包括谐波减速器以及机器人，服务客户包括国内外本体企业。

福德机器人谐波减速器产品系列

9）德美精密传动：深圳市山卓谐波传动科技有限公司成立于2017年，专注于谐波减速器的研发、生产和销售，2021年被德美精密传动（淄博）有限公司全资收购。 已完成190个规格型号的谐波减速器开发，实现标准化、批量化生产。

德美精密谐波减速器产品系列

10)瑞迪智驱: 成都瑞迪智驱科技股份有限公司，产品包括电磁制动器、精密传动件和谐波减速器等，广泛用于数控机床、机器人、电梯等领域。

瑞迪智驱谐波减速器产品系列

11）科峰智能：湖北科峰智能成立于2010年，是一家专业集研发、设计、生产、销售和服务为一体的精密行星减速器、工程机械用行星减速器、谐波减速器、机电一体化产品的民营高新技术企业。 形成了精密行星减速器、工程机械用行星减速器、谐波减速器、精密零部件及其他的四大系列化产品。

科峰智能谐波减速器产品系列

12）国茂精密：国茂股份在2021年开始布局谐波减速器，成立子公司国茂精密，积极布局谐波减速器等精密传动业务。

13）极亚精机：成立于2021年7月5日，为美的集团全资子公司，专注于谐波减速机的研发和生产。2022年极亚精机的谐波减速机通过了库卡机器人有限公司10000小时寿命测试。

极亚精机谐波减速器产品系列

14）中技克美：北京中技克美谐波传动股份有限公司成立于1994年，是国家科技部批准的“国家谐波传动技术研究推广中心”。

主要产品包括谐波减速器、谐波传动组件及按用户所需设计非标电机套装。

3.2、RV减速器

1）双环传动：双环传动控股子公司，原专注于RV减速器，现扩展至谐波减速器。目前谐波减速器业务已实现多型号稳定供货，RV减速器业务产销量同比、环比均有显著增长，市场占有率进一步提升。

环动科技谐波减速器产品系列

2）中大力德：宁波中大力德智能传动始于1998年，是一家集电机驱动、微特电机、精密减速器、机器人结构本体及一体化智能执行单元的研发、制造、销售、服务于一体的高新技术企业。主要产品包括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。

中大力德谐波减速器产品系列

3）秦川机床：秦川机床于1998年深交所主板上市，2013年开始进行机器人关节减速器的研发。目前秦川机床的机器人关节减速器已有5大系列、23种规格、130种速比，是国内规格最全，系列最多的工业机器人关节减速器生产制造商之一。

4）上海机电：上海机电是一家主营做电梯的公司，但在工业机器人领域却有深入布局，其合资公司股东纳博特斯克在减速器行业内市场份额第一。

5）南通振康：国内率先实现RV减速机批量生产的制造商，获得国家863项目支持，大量应用于国内外工业机器人、转台、冲压机械手和机床等行业。

6）珠海飞马传动：珠海飞马传动成立于2008年，是由志富（中国）有限公司、西北工业集团有限公司、意大利O.M.G集团共同投资组建，专业从事工业机器人用精密行星摆线减速器、谐波减速器及混凝土搅拌机、搅拌车、皮带机、干粉砂浆机、施工升降机等设备所使用的精密减速器，以及齿轮、轴类零件等传动机械产品的研发、生产和销售的中外合资企业。

在产品方面，珠海飞马传动现拥有32种标准型SMRV减速器（6E~1500E），可以覆盖一吨以内所有标准机器人及自动化组装的需求。其中，珠海飞马传动完全自主正向设计的超大型SMRV减速器—1200C、1500E，已在2021年正式配套国内玻璃制造标杆企业—意大利保特罗公司。

7）斯微特传动：斯微特传动前身是成立于上世纪90年代的武汉精华减速器厂，2018年，机器人关节减速器研发团队开始从武汉精华减速器厂独立，成立湖北斯微特传动有限公司。

2023年，斯微特传动取得了优异的成绩，成功研发出世界最大的RV减速器，该RV减速器自重2000公斤、输出45.9万N.m、速比9255：1；B系列含驱动减速机（可无缝替代谐波）一体机研制成功；20E，40E，80E，50C等常规减速机产能提升至1000台/天；成功进入头部机器人企业及自动化企业供应链体系；南京埃斯顿第一阶段测试取得重大成果。

8）羿弓精密：成立于2017年，是一家致力于机器人及核心部件研发、设计和生产的高科技企业，公司主打产品为工业机器人用高精密RV减速器。

9）北京智同：北京智同成立于2015年，是国家高新技术企业、国家级专精特新“小巨人”企业。北京智同所生产的机器人高精密摆线CT-CRV减速机主要应用在工业机器人关节部位， 是一种应用行星式啮合传动原理而开发的摆线针轮行星减速机。

3.3、行星减速器

1）杭齿前进：杭齿前进成立于 1960 年，是中国最早的船用齿轮箱制造商。公司立足传动装置主业，业务覆盖船舶、工程机械、风力发电、农业机械等领域，目前船用齿轮箱通过了ABS、BV、GL、KR、LR 等多个国家船级社的产品认证。

2）宁波东力：宁波东力股份有限公司从事的主要业务是专注于齿轮箱、电机及传动装置的研发、生产和服务。公司主要产品有传动设备、门控系统。公司的行星减速器主要应用于矿山、水利、环保等行业。

3）兆威机电：兆威机电是一家专业从事微型传动系统、微型驱动系统的研发、生产与销售的高新技术企业，在工业装备领域，兆威机电研发了滚筒电机驱动系统、电动抓夹执行器等。

4）英洛华：主要研制和开发当今世界上高尖端产——稀土永磁钕铁硼系列产品，公司具备行星减速器的量产能力，目前有小批量应用于工业机器人领域。

5) 六环传动:成立于2015年，是一家专业从事精密齿轮加工、精密行星齿轮减速器研发、设计及制造的高新技术企业。六环传动的6R系列减速器，是由六环传动自主研发并制造，面向高端装备制药业领域的核心零部件。据了解，6R减速器是采用三级行星传动结构的高精密减速器，由于其结构全部采用渐开线行星齿轮传动，从原理上完全区别于其他厂商所采用的摆线结构。

6) 兆威机电：兆威机电是一家专业从事微型传动系统、微型驱动系统的研发、生产与销售的高新技术企业，在工业装备领域，兆威机电研发了滚筒电机驱动系统、电动抓夹执行器等。公司精密行星减速器是指具有较高传动精度的小模数行星减速器，其具备体积小、精度高、成本低、噪音小、重量轻等优势。

4、国外减速器公司梳理

1）日本哈默纳科：日本HDSI成立于1970年，是全球最大的谐波减速器生产商，也是整体运动控制的领军企业，其生产的HarmonicDrive组合型谐波减速机，具有轻量小型、无齿轮间隙、高转矩容量等特点，被广泛应用于工业机器人、仿人机器人、半导体液晶生产装置、光伏设备、光学仪器、精密机床等各种尖端领域。

2）日本纳博：纳博由帝人制机株式会社和纳博克株式会社于2003年合并而来，是全球最大的精密摆线针轮减速机制造商，市场占有率达60%。上海电机13年5月公告增资入股纳博传动，上海机电占合资公司51%股权，日本纳博特斯克株式会社占49%股权。

3）日本住友：日本住友是拥有世界500强企业住友集团旗下的建设机械厂家，在世界范围享有盛誉。住友重机投放在中国市场的减速器主要是中空型的C系列和类似RV的T系列，主攻方向是系统集成领域。

4）斯洛伐克共和国SPINEA：Spinea公司成立于1994年，致力于高精密轴承减速机的研发，生产和销售，在世界排名第4位的轴承减速机生产商。Spinea减速器有T系列(包括60-140的TB小型系列，170-300大型系列)、E系列、H系列以及B系列。

5)德国SEW:德国SEW集团成立于1931年，是专业生产各种系列电机、减速机和变频控制设备的跨国性国际集团。致力于电机驱动技术制造、生产和销售的国际化企业，提供分散式安装的部件、电控驱动、机械式变速齿轮电机驱动解决方案。

6)德国FLENDER:: FLENDER始创于1899年德国，全球领先的机械传动系统制造商，20世纪初开始涉足齿轮生产，并在二战后逐渐成长为全球知名齿轮及转动系统制造商之一。旗下产品广泛覆盖汽车制造、食品、医药等多个领域。

7）意大利邦飞利减速机：邦飞利减速机有限公司成立于1956年，专业生产齿轮减速电机、行星齿轮减速机、电动机和变频器，是意大利最大的齿轮减速机制造商，在动力传输和控制领域享有国际盛誉。

8）韩国赛劲减速机(SEJIN)：韩国SEJIN生产的高精密行星减速机，精度高，出力大，噪音低，寿命长，可适用于各类精度要求极高的机械设备中。2006年，新加坡SERVODYMAMICS公司与韩国SEJINIGB公司共同投资兴建苏州赛劲精密设备有限公司，主要研发、生产、销售高精密摆线齿轮箱、行星齿轮箱、直角集成齿轮箱和滚轮齿条直线运动系列产品等，产品普遍应用于精密机床，工业机械手，机器人，风力发电，雷达以及军工等行业和领域。

9）意大利罗尔西(ROSSI)减速机：罗尔西(ROSSI)，欧洲著名品牌，100%欧洲本土生产。具有多面安装、多输入轴、标准IEC法兰、中间系列齐全、免维护等等优点；在搅拌行业和注塑行业有特殊设计，欧洲唯一一家三年质保企业(欧洲本土)。

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