减速器——机械设备传动之核 心，机器人活动之关节
减速器是连接动力与执行机构的核心装置，历史悠久，种类繁多
机械设备输入动力源通常尺寸较小、转速较大，而输出执行机构通常负载较重、转速 较小，因此需要使用减速器以达到降低转速、提高扭矩的目的。 圆柱齿形和蜗轮蜗杆减速器为较为传统的结构。外摆线行星齿轮于上世纪20年代在渐 开线行星齿轮基础上发展而来，后经过日企改良大规模应用；80年代后，摆线与渐开 线行星齿轮组合形成了RV、摆线针轮行星齿轮减速器。谐波减速器于上世纪50年代左 右被提出并应用，其亦应用行星齿轮传动原理。
减速器应用场景十分广泛，减速比、传动精度、输出扭矩、传动效率和使用寿命是其较为核心的技术指标。负载较大、精度要求 不高的工业场景主要采用圆柱齿形、蜗轮蜗杆和摆线针轮减速器，摆线针轮减速器在绝大多数场景下可以替代前两种减速器。精 度要求高的机器人、数控机床、航空航天等领域主要采用精密行星减速器、谐波减速器和RV减速器。
精密减速器详比：原理相同、实现方式各有千秋、不可相互替代
谐波减速器体积小、传动比大，适用于机器人小臂、手部、 腕部等部分。 结构特点：主要由柔轮、刚轮和波发生器组成；柔轮是一个 薄壁圆柱外齿轮，刚轮是一个刚性环状内齿轮；波发生器是 安装在椭圆凸轮上的薄壁滚子轴承，椭圆的长径略大于柔轮 内径。谐波减速器结构较为简单，因此质量体积较小。 运动特点：一般将波发生器作为主动轴，其旋转带动柔轮产 生周期性椭圆形弹性形变，长轴与刚轮啮合、短轴脱开。连 续转动时柔轮变形错齿运动。输入旋转一圈，输出端仅转动 柔轮和刚轮齿数差的角度，因此减速比范围大。 使用特点：由于啮合的齿数比例为30%且为180°啮合，啮合 误差平均效应使传动精度较高；啮合齿面相对滑动位移小， 因此传动效率较高、磨损较低。但柔轮长时间挤压变形容易 出现疲劳断裂的情况。
机器人产业：形态多变，技术升级，减速器需求想象空间大
减速器是工业机器人活动关节的重要组成部分。工业机器人使用的精密减速器主 要是谐波和RV减速器，前者因体积小、负载较低被用于腕部、手部和小臂等执行 机构末端，后者体积质量较大、稳定性强、负载较大，通常用于基座、肩膀和大 臂。一个六轴机器人的A1~A3关节一般使用RV，末端执行关节A4和A5主要使用谐 波减速器。移动机器人轮部可使用精密行星减速器。 减速器占工业机器人生产成本比重较大，本土量产后价格降幅大。精密减速器成 本占工业机器人总成本的36%。根据绿的谐波招股书，2017至2019年，其谐波减 速器产量提高了29%，均价由1923元降至1632元，降幅15%，后续成本有望随着 产量提升进一步降低而实现更广泛的普及。
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国产精密减速器逐步靠近国际前沿水平，仍有较大进步空间
国产谐波减速器和RV减速器部分参数已经达到国际顶尖水平。谐波减速器方面，以哈默纳科为代表的日本产品扭矩更大、传动精 度更高，空程、背隙均较小，且寿命高达50,000小时，国产谐波减速器在减速比范围、空程、重量上相对占优，其中昊志机电产 品传动精度、寿命基本与哈默纳科产品相当。RV减速器方面，中大力德推出的BX系列产品在大部分指标上与纳博特斯克的RV-E系 列产品相当，但精度表现上较小差距。总体来看，国产减速器与世界先进水平仍有一定差距，但部分参数已经相当。
由于谐波减速器结构较为简单，相较于RV减速器，国内生产企业更容易接近国际前沿水平。国内谐波减速器存在的主要问题有： ①精度和保持能力较差；②承载能力较差；③设计寿命较短。RV结构中的高精度摆线齿轮质量与齿轮修形质量、齿廓精度直接挂 钩，同时，多种零件考验装配精度，对于国内生产企业设计端、工艺端和装配端三个环节提出了综合性的挑战。
下游需求持续向好，国产替代持续演绎
下游工业机器人行业高速发展，减速器市场逐渐打开
减速器下游工业机器人、高端数控机床等高精密传动领域发展 迅速。 以精密谐波减速器产品为代表的高精密传动零部件总体供给量 存在较大缺口，对高精密传动领域产品的需求与日俱增，下游 装备制造厂商需求尚未得到满足。 前瞻产业研究院预测，2024年中国数控机床市场规模达到5728 亿元，工业机器人销售额有望持续扩大。
全球：工业机器人市场进入稳定增长期。 根据IFR的数据，2016-2021年全球工业机器人年安装量呈增长趋势，2014年以来全球工业机器人存量长期保持大于10%的高增长速 度，2021年全球工业机器人存量已达3,477万台。 精密减速器、机电一体化产品在内的精密传动装置下游产业需求持续扩张。全球机器人行业创新机构与企业围绕技术研发和场景 开发不断探索，在汽车制造、电子制造、仓储运输、医疗康复、应急救援等领域的应用不断深入拓展，推动机器人产业持续蓬勃 发展。根据IFR和中国电子学会的数据，2021年全球机器人市场规模超过420亿美元，其中工业机器人市场规模达到175亿美元，服 务机器人达到172亿美元，特种机器人达到82亿美元。中国电子学会预计，到2024年，全球机器人市场规模将突破650亿美元。
打破日系厂商垄断局面，国产替代正在进行时
全球谐波减速器市场：稳步增长，日本企业一派独大。 全球谐波减速机市场规模稳步增长。根据华经产业研究院的数据，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。 全球谐波减速器市场较为集中。主要参与者为日本的哈默纳科、新宝，中国的绿的谐波、中技克美等。2020年哈默纳科全球 市场占有率大于82%，绿的谐波占据7%的市场份额。根据前瞻网的数据，2022年全球精密减速机市场中，排名前二的日系品 牌纳博特斯克和哈默纳科就垄断了75%的市场份额。
中国RV减速机市场规模有望进一步扩大。根据MIR的数据，2021年中国RV减速机市场规模为42.95亿元，预计在2025年达到65.53亿 元，年复合增长率为11.1%。 国内RV减速器市场高度集中。根据华经产业研究院的测算，2021年，行业龙头纳博特斯克占据51.8%的国内RV减速器市场，国内厂 商双环传动以15.1%紧随其后。近年来伴随国产RV减速器发展，日企在中国的市场份额已经低于全球水平并有降低趋势，2021年纳 博特斯克市占率相比2020年降低3%、住友市占率下降2.3%，而国产厂商双环传动、中大力德的市占率均在增加，双环传动市占率增 加5.8%、中大力德增加1%。
