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中投網(wǎng)2024-07-11 08:03 來源：中投網(wǎng)
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前言
隨著科技的飛速發(fā)展，人形機器人作為未來智能制造和人工智能領(lǐng)域的重要載體，正逐步從科幻電影走進現(xiàn)實生活。人形機器人不僅在工業(yè)制造、服務(wù)業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，還在科研探索、娛樂互動等方面展現(xiàn)出無限可能。然而，要實現(xiàn)人形機器人的高精度、高穩(wěn)定性及高負載能力，其核心零部件的研發(fā)與制造至關(guān)重要。其中，精密減速器作為工業(yè)機器人三大核心零部件之一，其技術(shù)水平和市場應(yīng)用直接關(guān)系到人形機器人的整體性能與成本競爭力。
一、精密減速器的定義與分類
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減速器是一種在原動機和工作機或執(zhí)行機構(gòu)之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩作用的傳動裝置。它能夠?qū)⒃瓌訖C的高速低扭矩輸出轉(zhuǎn)換為工作機所需的低速高扭矩輸出，從而實現(xiàn)機械傳動的精確控制。在工業(yè)機器人領(lǐng)域，精密減速器因其體積小、重量輕、精度高、穩(wěn)定性強等特點，被廣泛應(yīng)用于高端制造領(lǐng)域。
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根據(jù)使用場景和原理的不同，精密減速器主要分為以下幾類：
1、精密行星減速器
核心傳動部件是行星齒輪組，依托純齒輪機構(gòu)運行，通過齒輪間的力矩傳遞來實現(xiàn)減速效果。因其高效率與承載能力，常被用于并聯(lián)機械手的驅(qū)動系統(tǒng)中。
近年來，全球及國內(nèi)高精度行星減速器的需求量不斷增長。
（1）全球市場方面
2018-2022年全球精密行星減速器的市場規(guī)模由9.0億美元增長至12.0億美元，復(fù)合增長率為7.5%，我們預(yù)計2023-2029年全球精密行星減速器市場規(guī)模將從12.6億美元增長至22.3億美元，CAGR為10.0%。
圖表：2018-2029年全球精密行星減速器的市場規(guī)模
數(shù)據(jù)來源：QY Research，中投產(chǎn)業(yè)研究院
2022年全球精密行星減速器市場份額前五的廠商分別是新寶/尼得科傳動技術(shù)（日本）、紐卡特（德國）、威騰斯坦（德國）、精銳科技（中國臺灣）、科峰智能（中國）。
圖表：2022年全球精密行星減速器市占率
數(shù)據(jù)來源：QY Research，中投產(chǎn)業(yè)研究院
�。�2）國內(nèi)市場方面
2018-2022年我國精密行星減速器市場規(guī)模由3.0億美元提升到5.0億美元，4年間復(fù)合增長率為13.6%，預(yù)計2023-2029年中國精密行星減速器市場規(guī)模將由5.2億美元增長至11.5億美元，CAGR為14.1%。
圖表：2018-2029年國內(nèi)精密行星減速器的市場規(guī)模
數(shù)據(jù)來源：QY Research，中投產(chǎn)業(yè)研究院
2022年中國精密行星減速器市場份額前五的廠商分別是新寶/尼得科傳動技術(shù)（日本）、科峰智能（中國）、紐氏達特（中國）、精銳科技（中國臺灣）、利茗（中國臺灣）。
圖表：2022年國內(nèi)精密行星減速器市占率
數(shù)據(jù)來源：QY Research，中投產(chǎn)業(yè)研究院
2、RV減速器
采用兩級傳動結(jié)構(gòu)，具有傳動比范圍大、精度較為穩(wěn)定、疲勞強度較高、更高的剛性和扭矩承載能力等特點，適合機器人大臂、機座等重載荷部位的應(yīng)用。RV減速器技術(shù)門檻較高，關(guān)鍵在于精度控制、長期穩(wěn)定性、使用壽命和噪音抑制等方面。
RV減速器在全球的市場規(guī)模不斷擴大。2020年全球RV減速器市場規(guī)模達到857.44百萬美元，預(yù)計2027年將達到1535.02百萬美元，2021-2027年復(fù)合增長率為7.74%。
國內(nèi)方面，2014年中國RV減速器市場規(guī)模為10.82億人民幣，2021年市場規(guī)模增長至42.95億元人民幣，CAGR為21.77%。
圖表：2020-2027年全球RV減速器市場銷售額
數(shù)據(jù)來源：QY Research，中投產(chǎn)業(yè)研究院
3、諧波減速器
采用柔輪的彈性變形傳動機制，具有質(zhì)量輕、體積小、傳動比大的特點，適用于機器人小臂、腕部或手指末端軸等負載較小的部位。諧波減速器的技術(shù)壁壘高，要實現(xiàn)對諧波減速器的自主研發(fā)和國產(chǎn)，需要突破齒形設(shè)計、材料、加工技術(shù)、測試評價等方面的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。
我國諧波減速器市場規(guī)模穩(wěn)步擴大，國產(chǎn)企業(yè)綠的諧波也已位于第一梯隊。2019年中國諧波減速器市場規(guī)模為13.5億元人民幣，2022年達到21.0億元人民幣，CAGR為15.87%，預(yù)計到2025年我國諧波減速器市場規(guī)模有望超過30億元人民幣，2022-2025年CAGR為16.49%。2022年國內(nèi)諧波減速器市場，哈默納科占有率最高達到38%，其次是綠的諧波市占率達到26%。
目前，全球諧波減速器市場較為集中，哈默納科一家獨大。2020年全球諧波減速器市場規(guī)模達到30.4億元，考慮到人形機器人的需求，我們預(yù)計2025年將達到129.1億元。
二、精密減速器在人形機器人中的應(yīng)用
精密減速器作為人形機器人的核心零部件之一，其性能直接影響到機器人的整體表現(xiàn)。在人形機器人的不同部位，根據(jù)負載和精度要求的不同，會選擇不同類型的精密減速器。
圖表：三類精密減速器主要技術(shù)指標
資料來源：科峰智能招股說明書，中投產(chǎn)業(yè)研究院整理
（一）特斯拉Optimus人形機器人
特斯拉在2022年AI Day 上公布的Optimus人形機器人在肩肘髖腰處應(yīng)用了16個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，每個關(guān)節(jié)對應(yīng)一個諧波減速器。這種設(shè)計使得Optimus能夠在復(fù)雜環(huán)境中實現(xiàn)靈活的運動控制，提高了機器人的靈活性和適應(yīng)性。
（二）傅利葉通用人形機器人
傅利葉通用人形機器人全身多達54個自由度，搭載了自研的高性能FSA一體化執(zhí)行器（集成電機、驅(qū)動器、減速器及編碼器）。上半身選擇使用諧波減速器，以滿足小臂、腕部等部位的高精度傳動需求；下半身髖關(guān)節(jié)則采用行星減速器，以應(yīng)對大負載和高剛性的要求。這種設(shè)計兼顧了機器人的靈活性和承載能力。
�。ㄈ┻_闥人形機器人
達闥人形機器人的二代產(chǎn)品擁有自研的SCA2.0智能柔性執(zhí)行器，該執(zhí)行器集成了新型伺服電機、底層伺服驅(qū)動、高精度編碼器和高精度減速器于一體。SCA2.0作為大多數(shù)機器人最核心的運動關(guān)節(jié)執(zhí)行器，不僅提高了機器人的整體性能，還降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。
三、精密減速器市場發(fā)展趨勢
（一）國產(chǎn)化進程加速
隨著國內(nèi)企業(yè)在精密減速器領(lǐng)域的不斷投入和研發(fā)，國產(chǎn)減速器在性能、穩(wěn)定性和成本等方面逐漸與國際龍頭產(chǎn)品縮小差距。低成本高性能的國產(chǎn)減速器解決方案將更具競爭力，為國內(nèi)人形機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供有力支撐。
（二）機電一體化、模塊化趨勢
隨著機電一體化和模塊化趨勢的發(fā)展，減速器廠商需要緊跟下游市場需求，不斷推陳出新，具備快速響應(yīng)能力和服務(wù)能力。通過將減速器與電機、驅(qū)動器、編碼器等部件進行集成設(shè)計，可以進一步提高系統(tǒng)的整體性能和可靠性，降低系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。
（三）技術(shù)創(chuàng)新成為關(guān)鍵
在精密減速器的研發(fā)過程中，技術(shù)創(chuàng)新是關(guān)鍵。企業(yè)需要不斷突破齒形設(shè)計、材料、加工技術(shù)、測試評價等方面的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，提高產(chǎn)品的精度、穩(wěn)定性和使用壽命。同時，還需要加強與國際先進企業(yè)的合作與交流，引進和消化先進技術(shù)，推動國內(nèi)精密減速器產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
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