人形机器人行业深度报告：机器人旋转关节核心部件，精密减速器国产替代正当时

机器人旋转关节核心部件，精密减速器国产替代正当时——人形机器人行业深度报告证券分析师：黄细里执业证书编号：S0600520010001证券分析师：郭雨蒙执业证书编号：S0600525030002二零二五年七月二十四日证券研究报告请务必阅读正文之后的免责声明部分2报告核心观点◼减速器是人形机器人旋转关节核心部件，通过降速增矩保证机器人运动控制的高精度与稳定性。减速器是连接动力源和执行结构的中间结构，我国减速器市场规模持续增长，减速器企业工艺水平不断提升，国产减速器供应能力日益增强。◼当前人形机器人关节模组精密减速器可分为谐波减速器，RV减速器，行星减速器和摆线针轮减速器。1）谐波：传动比高、精密度高但因柔轮不断形变对材料疲劳寿命、加工设备要求高，可应用于机器人小臂、腕部以及手部；2）行星：成本低制造难度小，但精度不高，目前主要应用于机器人手部；3）RV：高负载高刚度大体积，可应用于机器人机座、大臂、肩部等重负载；4）摆线针轮：高精度高负载，且噪音低体积小，可应用于机器人腰髋部、腿部等。我们对不同减速器方案进行范围内初步对比排序，得到传动精度：谐波/摆线针轮>RV>行星；体积：RV>谐波>行星/摆线针轮；价格：RV>摆线针轮>谐波>行星。◼从本体厂商看，摆线针轮或为“取长补短”的更优选择。以特斯拉及下游其余具身整体厂商为例，谐波+行星为当下主流方案。具体来看，选择谐波出于对精度&负载的需求；选择行星出于对降本的需求。在满足基本行动的前提下，性能提升是未来发展方向，摆线针轮作为新型减速器，我们认为其有望在大负载关节部位迎来应用空间：1）较谐波而言，摆线针轮的扭矩增量显著大于成本&体积增量；2）较行星而言，特定构造使得其精度更高。◼投资建议：推荐【福达股份】、【精锻科技】、【双环传动】、【中鼎股份】，关注机器人减速器头部企业【中大力德】、关注【豪能股份】、【蓝黛科技】。◼风险提示：人形机器人核心技术发展不及预期；人形机器人产业化落地进程不及预期；人形机器人技术路线变更。3目录1. 减速器—机器人旋转关节核心部件2. 需求分化方案路线，摆线针轮迎来应用空间3. 优质企业蓄势待发，技术协同持续加码4. 投资建议及风险提示41. 减速器—机器人旋转关节核心部件5数据来源：中国传动网，机器人产品圈，东吴证券研究所◼ 减速器又称减速机，与伺服电机、控制器并称为机器人三大核心零部件，在机器人动力系统中是连接动力源和执行结构的中间结构。与机械设备一样，机器人一般由动力、传动与执行三大系统构成，人形机器人作为精密制造、先进传感与控制技术的高度集成化产物，其传动系统成为机器人精密控制的关键，而减速器则是传动系统的关键部件。◼ 减速器是由多个齿轮组成的常用传动零部件，内部结构复杂，其通过不同大小齿轮的啮合传递动力。在一般的机械设备中，由电机带动设备运转，但电机额定转速不能得到完全使用，需要通过减速器降低转速增加扭矩；因此我们可以类比在人形机器人中，减速器主要将伺服电机的动力传导至各执行结构如关节处，降低转速并增加扭矩，以精确控制机器人动作。1.1. 减速器用于实现降速增矩图：减速器产品图：减速器结构拆分6数据来源：观研天下，东吴证券研究所◼ 减速器可平衡电机“高转速低扭矩”与关节“低转速高扭矩” 的矛盾。通过减速器可以将电机的低扭矩放大为高扭矩以满足负载驱动需求。这是因为在人形机器人中，伺服电机为追求小型化和快速响应，通常输出高转速低扭矩，而机器人执行末端如机械臂关节、夹持器等负载需要低转速高扭矩来驱动手臂运动或抓取重物。◼ 可保证运动控制的高精度与稳定性，在要求高精度的场景中不可或缺。人形机器人的运动精度直接影响任务完成质量，例如抓取细小物体、行走时的步幅控制和平衡调整等，均依赖传动系统的精度。而电机输出转速存在微小波动，直接传递到末端会放大运动误差，因此需要减速器通过多级啮合与齿轮设计来平滑电机的转速波动，使末端运动更稳定，控制误差。1.1. 减速器用于实现降速增矩图：机器关节示意图图：伺服电机示意图降速增矩7数据来源：绿的谐波官网，中大力德官网，OFWeek官网，未来智库，传动之家公众号，东吴证券研究所1.1. 减速器分类图：PEEK各类产成品的生产工序图谐波减速器行星减速器RV 减速器摆线针轮减速器传动精度高一般较高高整机体积较小小大小减速比范围70~320（单级）3~10（单级）；可通过串联增大7.5~100（单级）；双级可达2009~87（单级）；双级可达3000+扭矩密度(N·m/kg)高中等中等较低特点传动比高、精密度高成本低、耐久好、制造难度小但精度不够大体积、高负载和高刚度噪音低、体积小、承载力强、高精度应用场景机器人小臂、腕部、手部起重、挖掘、运输多关节机器人中机座、大臂、肩部等重负载机器人腰部、髋部、腿部终端领域3C、半导体、食品、注塑、模具、医疗等行业中通常使用由谐波减速器组成的30kg负载以下的机器人医疗、工业、服务、外骨骼机器人汽车、运输、港口码头等行业中通常使用配有RV减速器的重负载机器人起重机械、环保、建筑、电力、化工、矿山、石油等领域（目前应用领域）价格较高较低超高高代表企业哈默纳科、绿的谐波赛威传动、纽卡特、中大力德纳博特斯克、双环传动科盟创新、Agility Robotics结构示意图表：不同类型减速器对比◼ 精密减速器主要分为谐波减速器、RV减速器，行星减速器和摆线针轮减速器。8数据来源：中商产业研究院，观研天下，东吴证券研究所◼ 从产量来看，我国减速器从2019年的852万台增长至2023年的1470万台，连续五年产量稳定增长。我国减速器企业工艺水平不断提升、生产规模日益扩大，国产减速器供应能力日益提升，产业规模稳步扩张。◼ 从市场规模来看，2024年中国减速器行业市场规模约1448亿元，较上年增长4.4%，近五年来同比增长率维持在4%~5%，市场增长态势稳健。得益于我国工业化进程的推动，下游工业机器人、半导体设备、机床等市场需求的不断增长。1.1. 减速器产量及市场规模持续增长图：2020-2025年中国减速器市场规模变化及预测图：2019-2023年中国减速器产量9数据来源：绿的谐波官网，东吴证券研究所◼ 谐波减速器由波发生器、柔性齿轮、刚性齿轮三个基本构件组成。波发生器通常用作输入，通常连接到伺服电机。柔轮是由合金钢制成的薄圆柱形杯，杯的开口端有外齿，用作输出并连接到输出法兰。圆形刚轮是带有内齿的刚性环。当齿轮组装好时，它与波发生器椭圆长轴上的柔性齿轮的齿相啮合。◼ 谐波减速器传动的原理在于柔性齿轮与刚性齿轮的齿数差。减速比=柔轮齿数 /（柔轮齿数–钢轮齿数）。当波形发生器发生旋转时，柔轮和钢轮会啮合在一起并随着旋转慢慢改变位置，如果减速比为100，那么波形发生器需旋转100圈，柔轮才能前进一圈，如果柔轮有200个齿，那么钢轮将有202个齿。通过改变齿数，我们可以得到不同的减速比，单级谐波减速器的减速比一般处于70~320范围内，在某些装置中甚至可以达到1000。1.2. 谐波：基于柔轮与刚轮的齿数差减速图：谐波减速器传动原理图：谐波减速器的基本组成部分10数据来源：《谐波减速器柔轮结构改善与分析》，东吴证券研究所◼ 谐波减速器的技术难点主要在于齿形设计、材料、加工