人形机器人未来或为谐波减速器带来超千亿的新增市场

减速器又称减速机，在原动机和工作机或执行机构之间起降低转速和增加扭矩的作用，主要应用在机械传动领域。通常减速器把电动机、内燃机等高速运转的动力通过输入轴上的小齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的，并传递更大的扭矩，以实现原动机和执行机构之间的传动。

按照控制精度划分，减速器可分为一般传动减速器和精密减速器。一般传动减速器控制精度低，可满足机械设备基本的动力传动需求。精密减速器回程间隙小、精度较高、使用寿命长，更加可靠稳定，应用于机器人、数控机床等高端领域。精密减速器种类较多，主要包括谐波减速器、RV减速器、精密行星减速器等。

谐波减速器是目前人形机器人关节旋转执行器的主流方案。谐波减速器具有体积小、质量小、运动精度高并能在密闭空间下正常工作的优点，但相比RV减速器、精密行星减速器，负载能力不足。目前人形机器人负载需求较低，但对执行器的体积、重量、控制精度等指标有较高要求，因此谐波减速器是目前人形机器人关节旋转执行器的主流方案，未来随着降本需求，在一些精确度或减速比需求不高的关节，也有可能替换为行星减速器。以特斯拉Optimus初代产品为例，其共有旋转关节14个，包括肩部6个、肘部2个、腰部2个、髋部4个；每个旋转关节均由无框力矩电机+谐波减速器+力矩传感器+双编码器构成。人形机器人未来或为谐波减速器带来超千亿的新增市场。参考特斯拉方案，假设2024年起人形机器人实现从0到1的跨越，且谐波减速器价格随着用量的提升呈逐步下降趋势，根据预测，到2030年人形机器人产量有望达到66万台，对应谐波减速器市场将由2024年的0.9亿元增长至115亿元，远期当人形机器人的产量进一步提升到千万台级别时，对应谐波减速器的市场规模将达到千亿级。

图表：人形机器人装机量及相对应谐波减速器市场规模预测

数据来源：中研普华产业研究院整理

目前全球主要谐波减速器厂家均采用和哈默纳科较为类似的分类方式：根据柔轮设计不同，将型号分为杯型(Cup，命名中一般带有字母C，在部分企业的型号命名规则中也直接省略)、帽型（Hat，命名中一般带有字母H）两种大类。两种柔轮的顶部均为柔性齿轮，区别在底部的刚性部分：杯型柔轮其底部为杯底结构，帽型柔轮底部为中空外翻型结构。

以国内谐波减速器企业来福谐波各系列为例：和杯型基础款LSS系列相比，LSG杯型高扭矩系列扭矩承载能力提升约30%，LSN杯型轻量型号重量减轻约24%，LSD杯型超薄型号厚度降低约28%。

除杯型、帽型产品外，根据公开信息显示，行业中仅哈默纳科、北京谐波传动技术研究所、中技克美推出了行业稀缺的平板型产品。传统杯型、帽型产品，由于其柔轮由柔性齿轮部分+刚性底部构成，目前其整机设计已达到扁平的极限。为进一步降低厚度，哈默纳科抛弃了传统柔轮结构，推出了平板型产品，其原理是将传统柔轮的刚性底部切除，仅保留柔性齿轮部分，将原本用于输出的刚性底部用与柔轮齿数相同的第二钢轮替代，因此大大缩短了柔轮长度而降低整机厚度，目前其14型号厚度仅为10.5mm。国内企业北京谐波传动技术研究所、中技克美也拥有平板型产品。

从市占率的角度看，全球的减速器行业均是以日系厂商为主，国产市占率不断提高。谐波减速器龙头日本哈默纳科作为谐波减速器产业化的推动者及行业领导者，拥有超过半个世纪的技术积累和市场经验，其产品以高精度、高可靠性和高性能著称，广泛应用于全球的工业机器人、航空航天、精密制造等领域。2021年，哈默纳科在全球占据超过80%的市场份额。

国产谐波减速器虽然起步较晚，但经过多年的发展，已经取得了显著的进步。近几年随着国产工业机器人厂家的崛起，谐波减速器国产替代趋势明确，以绿的谐波、来福谐波为代表的国产厂家近年不断实现量产突破，市占率逐渐提高。2023年，日本企业哈默纳科、日本新宝两家合计在中国市占率已下降到约45%。

总体上看，目前国内企业在技术研发、生产工艺和产品质量方面都有所提升，部分产品性能指标已经能够媲美哈默纳科（具体对比请见后文），但在精度保持性、可靠性、噪音控制、寿命等较难量化的指标方面和龙头哈默纳科相比仍有一定差距，在产品谱系完整程度以及专利数量上还有较大的差距。以产品型号为例，在不考虑帽型产品搭配不同输出结构的情况下，哈默纳科模组型产品包括标准杯型、标准帽型、高扭矩杯型、高扭矩帽型、短筒杯型、短筒帽型、轻量杯型、轻量帽型以及行业稀缺的平板型产品等9大种类，国内目前绝大部分企业产品线为前6大类型，仅绿的谐波和来福谐波拥有部分轻量型产品，仅北京谐波传动技术研究院、中技克美拥有平板型产品；在产品扭矩上，哈默纳科产品峰值扭矩范围为0.22Nm到6175Nm，目前国内仅绿的谐波和福德机器人较为接近；从专利数量上来看，哈默纳科凭借多年的研发投入，相关专利数量遥遥领先，国内企业中绿的谐波、来福谐波专利数领先。

从地域分布上来看，我国谐波减速器企业在广东、江苏、浙江三省分布较多。从各企业成立或是进入谐波减速器领域的时间上来看，我国谐波减速器企业普遍比较年轻，成立时间主要集中在2012年之后。