人形機器人未來或為諧波減速器帶來超千億的新增市場

減速器又稱減速機，在原動機和工作機或執行機構之間起降低轉速和增加扭矩的作用，主要應用在機械傳動領域。通常減速器把電動機、內燃機等高速運轉的動力通過輸入軸上的小齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來達到減速的目的，并傳遞更大的扭矩，以實現原動機和執行機構之間的傳動。

按照控制精度劃分，減速器可分為一般傳動減速器和精密減速器。一般傳動減速器控制精度低，可滿足機械設備基本的動力傳動需求。精密減速器回程間隙小、精度較高、使用壽命長，更加可靠穩定，應用于機器人、數控機床等高端領域。精密減速器種類較多，主要包括諧波減速器、RV減速器、精密行星減速器等。

諧波減速器是目前人形機器人關節旋轉執行器的主流方案。諧波減速器具有體積小、質量小、運動精度高并能在密閉空間下正常工作的優點，但相比RV減速器、精密行星減速器，負載能力不足。目前人形機器人負載需求較低，但對執行器的體積、重量、控制精度等指標有較高要求，因此諧波減速器是目前人形機器人關節旋轉執行器的主流方案，未來隨著降本需求，在一些精確度或減速比需求不高的關節，也有可能替換為行星減速器。以特斯拉Optimus初代產品為例，其共有旋轉關節14個，包括肩部6個、肘部2個、腰部2個、髖部4個；每個旋轉關節均由無框力矩電機+諧波減速器+力矩傳感器+雙編碼器構成。人形機器人未來或為諧波減速器帶來超千億的新增市場。參考特斯拉方案，假設2024年起人形機器人實現從0到1的跨越，且諧波減速器價格隨著用量的提升呈逐步下降趨勢，根據預測，到2030年人形機器人產量有望達到66萬臺，對應諧波減速器市場將由2024年的0.9億元增長至115億元，遠期當人形機器人的產量進一步提升到千萬臺級別時，對應諧波減速器的市場規模將達到千億級。

圖表：人形機器人裝機量及相對應諧波減速器市場規模預測

數據來源：中研普華產業研究院整理

目前全球主要諧波減速器廠家均采用和哈默納科較為類似的分類方式：根據柔輪設計不同，將型號分為杯型(Cup，命名中一般帶有字母C，在部分企業的型號命名規則中也直接省略)、帽型（Hat，命名中一般帶有字母H）兩種大類。兩種柔輪的頂部均為柔性齒輪，區別在底部的剛性部分：杯型柔輪其底部為杯底結構，帽型柔輪底部為中空外翻型結構。

以國內諧波減速器企業來福諧波各系列為例：和杯型基礎款LSS系列相比，LSG杯型高扭矩系列扭矩承載能力提升約30%，LSN杯型輕量型號重量減輕約24%，LSD杯型超薄型號厚度降低約28%。

除杯型、帽型產品外，根據公開信息顯示，行業中僅哈默納科、北京諧波傳動技術研究所、中技克美推出了行業稀缺的平板型產品。傳統杯型、帽型產品，由于其柔輪由柔性齒輪部分+剛性底部構成，目前其整機設計已達到扁平的極限。為進一步降低厚度，哈默納科拋棄了傳統柔輪結構，推出了平板型產品，其原理是將傳統柔輪的剛性底部切除，僅保留柔性齒輪部分，將原本用于輸出的剛性底部用與柔輪齒數相同的第二鋼輪替代，因此大大縮短了柔輪長度而降低整機厚度，目前其14型號厚度僅為10.5mm。國內企業北京諧波傳動技術研究所、中技克美也擁有平板型產品。

從市占率的角度看，全球的減速器行業均是以日系廠商為主，國產市占率不斷提高。諧波減速器龍頭日本哈默納科作為諧波減速器產業化的推動者及行業領導者，擁有超過半個世紀的技術積累和市場經驗，其產品以高精度、高可靠性和高性能著稱，廣泛應用于全球的工業機器人、航空航天、精密制造等領域。2021年，哈默納科在全球占據超過80%的市場份額。

國產諧波減速器雖然起步較晚，但經過多年的發展，已經取得了顯著的進步。近幾年隨著國產工業機器人廠家的崛起，諧波減速器國產替代趨勢明確，以綠的諧波、來福諧波為代表的國產廠家近年不斷實現量產突破，市占率逐漸提高。2023年，日本企業哈默納科、日本新寶兩家合計在中國市占率已下降到約45%。

總體上看，目前國內企業在技術研發、生產工藝和產品質量方面都有所提升，部分產品性能指標已經能夠媲美哈默納科（具體對比請見后文），但在精度保持性、可靠性、噪音控制、壽命等較難量化的指標方面和龍頭哈默納科相比仍有一定差距，在產品譜系完整程度以及專利數量上還有較大的差距。以產品型號為例，在不考慮帽型產品搭配不同輸出結構的情況下，哈默納科模組型產品包括標準杯型、標準帽型、高扭矩杯型、高扭矩帽型、短筒杯型、短筒帽型、輕量杯型、輕量帽型以及行業稀缺的平板型產品等9大種類，國內目前絕大部分企業產品線為前6大類型，僅綠的諧波和來福諧波擁有部分輕量型產品，僅北京諧波傳動技術研究院、中技克美擁有平板型產品；在產品扭矩上，哈默納科產品峰值扭矩范圍為0.22Nm到6175Nm，目前國內僅綠的諧波和福德機器人較為接近；從專利數量上來看，哈默納科憑借多年的研發投入，相關專利數量遙遙領先，國內企業中綠的諧波、來福諧波專利數領先。

從地域分布上來看，我國諧波減速器企業在廣東、江蘇、浙江三省分布較多。從各企業成立或是進入諧波減速器領域的時間上來看，我國諧波減速器企業普遍比較年輕，成立時間主要集中在2012年之后。