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我国谐波减速器行业:工业+协作机器人筑牢根基 人形机器人带来新增长点

一、谐波减速器是精密减速器市场重要的组成部分,具有体积小、重量轻、传动精度高等特点

精密减速器是一种常见的机械传动装置,是指传动链误差达到特定精度以上的减速器,具有回程间隙小、精度更高、使用寿命更长等优点。按照原理不同,精密减速器可以分为精密行星减速器、谐波减速器、RV减速器。

根据观研报告网发布的《中国谐波减速器行业现状深度分析与投资前景预测报告(2026-2033年)》显示,谐波减速器为精密传动领域的核心部件,是一种靠波发生器使柔轮产生可控的弹性变形波,通过其与刚轮的相互作用,实现运动和动力传递的传动装置。其构造主要由带有内齿圈的刚性齿轮(刚轮)、带有外齿圈的柔性齿轮(柔轮)、波发生器三个基本构件组成。

谐波减速器为精密传动领域的核心部件,是一种靠波发生器使柔轮产生可控的弹性变形波,通过其与刚轮的相互作用,实现运动和动力传递的传动装置。其构造主要由带有内齿圈的刚性齿轮(刚轮)、带有外齿圈的柔性齿轮(柔轮)、波发生器三个基本构件组成。

资料来源:公开资料,观研天下整理

与RV减速器、精密行星减速器相比,谐波减速器兼具结构紧凑、体积小、重量轻的显著特征,同时传动比大且范围宽,在中轻载工况下的传动效率与运动平稳性表现更优,适配对安装空间、轻量化有较高要求的应用场景,成为精密减速器领域中的重要分支。

谐波减速器、RV减速器、精密行星减速器等特点对比

类别 结构特点 优点 缺点 应用场景
谐波减速器 主要包括波发生器、柔轮与刚轮。减速器工作时,波发生器会发生可控变形,同时依靠柔轮、刚轮的啮合传递动力 体积小、重量轻,传动精度高,运转平稳、传动比大 传递扭矩相对较小,传动效率低、使用寿命有限 适合应用于3C、半导体、医疗器械等行业的工业机器人和人形机器人之中,主要适用于机器人小臂、腕部、手部等部件
RV减速器 主要包括两级传动装置,分别为渐开线行星齿轮传动和摆线针轮行星传动 传动效率与传动平稳性高、承载能力强、刚性和耐过载冲击性能良好及传动精度高等 结构复杂、制造难度大、成本高 适用于工业机器人基座、大臂、肩部等重负载的位置
精密行星减速器 体积比较小,主要包括行星轮、太阳轮和内齿圈。精密行星减速器单级传动比都在10以内,且减速级数一般不会超过3级 扭矩大、单级传动效率高、质量轻、寿命长、免保养等 单级传动比范围小 用于机器人中对精度要求低的部分身体旋转关节

资料来源:科峰智能招股书,观研天下整理

谐波减速器、RV减速器、精密行星减速器等性能参数对比

主要指标 谐波减速器 RV减速器 精密行星减速器
传动效率 >70% >85% >95%
传动精度(") ≤60 ≤60 ≤180
传动比 30-160 30-192.4 3-512
设计寿命(h) >8000 >6000 >20000
扭转刚度(N·m/arcmin) 1.34-54.09 20-1176 10-370
额定输出转矩(N·m) 6.6-921 101-6135 40-1200
噪音(db) ≤60 ≤70 ≤65
温升(℃) ≤40 ≤45 ≤30

资料来源:科峰智能招股书,观研天下整理

二、核心应用场景发展动能强劲,为谐波减速器筑牢市场需求根基

作为精密传动领域的核心部件,谐波减速器凭借其零背隙、高刚性、传动精度高及结构紧凑的独特优势,打破了传统传动设备的性能局限,其应用边界正不断突破工业机器人、协作机器人等核心场景,逐步拓宽至高端数控机床、半导体制造设备、医疗器械、移动机器人等多个高端制造领域,具备广阔的发展前景。

目前,工业机器人是我国谐波减速器下游最核心的应用领域,2023年应用占比达57%,该行业的持续发展为谐波减速器带来了坚实的市场需求支撑。

当前人口老龄化趋势加剧、劳动力供给持续减少且用工成本不断攀升,给社会发展及企业生产经营带来多重挑战,也推动机器换人、智能装备服务人类的市场需求加速释放,为工业机器人发展奠定了核心逻辑。根据IFR(国际机器人联合会)统计数据测算,2011-2024年我国工业机器人销量年复合增长率达22%,尽管2022年起全球工业机器人销量增速有所下行,但我国市场依旧保持强劲需求,2024年我国工业机器人销量达29.5万台,约占全球总需求的50%,自2013年起,我国已连续多年稳居全球工业机器人销量第一。

当前人口老龄化趋势加剧、劳动力供给持续减少且用工成本不断攀升,给社会发展及企业生产经营带来多重挑战,也推动机器换人、智能装备服务人类的市场需求加速释放,为工业机器人发展奠定了核心逻辑。根据IFR(国际机器人联合会)统计数据测算,2011-2024年我国工业机器人销量年复合增长率达22%,尽管2022年起全球工业机器人销量增速有所下行,但我国市场依旧保持强劲需求,2024年我国工业机器人销量达29.5万台,约占全球总需求的50%,自2013年起,我国已连续多年稳居全球工业机器人销量第一。

资料来源:公开资料

产量端来看,我国工业机器人行业在2024-2025年迎来明显回暖,行业发展动能持续修复。受公共卫生安全事件影响,我国工业机器人产量在2022年、2023年分别同比下降4.8%、2.2%,行业发展阶段性承压;而在公共卫生安全事件结束后,叠加2024-2025年制造业整体回暖、新能源汽车、光伏等新兴产业的需求拉动以及相关产业政策的持续支持,行业复苏节奏加快,2024年、2025年中国工业机器人产量分别同比提升14.2%、28.0%,2025年产量更是达到77万台,创下历史新高,行业规模的持续扩容为谐波减速器的市场需求打开了更大增长空间。

产量端来看,我国工业机器人行业在2024-2025年迎来明显回暖,行业发展动能持续修复。受公共卫生安全事件影响,我国工业机器人产量在2022年、2023年分别同比下降4.8%、2.2%,行业发展阶段性承压;而在公共卫生安全事件结束后,叠加2024-2025年制造业整体回暖、新能源汽车、光伏等新兴产业的需求拉动以及相关产业政策的持续支持,行业复苏节奏加快,2024年、2025年中国工业机器人产量分别同比提升14.2%、28.0%,2025年产量更是达到77万台,创下历史新高,行业规模的持续扩容为谐波减速器的市场需求打开了更大增长空间。

资料来源:国家统计局,观研天下整理

目前在工业机器人领域,谐波减速器一般应用在机器人的手臂、腕部或手部关节。绿的谐波招股说明书披露,从机器人的构造形态来看,一般来说,每台六轴多关节机器人需要搭配6台精密减速器,其中负载10kg以下机器人主要使用谐波减速器;10-20kg及更高负载的机器人小臂、手腕关节可以采用谐波减速器;负载30kg以上的,在其轻负荷的末端关节上也能够使用谐波减速器。SCARA机器人一般使用2-3台谐波减速器,坐标机器人和DELTA机器人则需使用3台谐波减速器。

除了工业机器人外,协作机器人是谐波减速器的另一核心应用场景,兼具高成长性,与工业机器人共同构成谐波减速器下游最核心的两大应用领域。

受益于传感器技术、计算能力等核心技术的迭代突破,智能装备制造产业实现快速发展,人机协同共融成为制造业升级的重要趋势,协作机器人的应用场景也随之不断丰富、拓展。据 IFR 统计数据显示,2024 年全球协作机器人销量达 6.5 万台,同比增长约 20%,2017-2024 年期间年复合增长率高达 29%。同期,中国六轴及以上协作机器人销量达 3.4 万台,同比增幅达 29.28%。

受益于传感器技术、计算能力等核心技术的迭代突破,智能装备制造产业实现快速发展,人机协同共融成为制造业升级的重要趋势,协作机器人的应用场景也随之不断丰富、拓展。据 IFR 统计数据显示,2024 年全球协作机器人销量达 6.5 万台,同比增长约 20%,2017-2024 年期间年复合增长率高达 29%。同期,中国六轴及以上协作机器人销量达 3.4 万台,同比增幅达 29.28%。

资料来源:国家统计局,观研天下整理

三、人形机器人市场崛起,有望成为谐波减速器核心需求新增长点

此外,人形机器人市场崛起,有望成为谐波减速器核心需求新增长点。在人形机器人中,谐波减速器主要应用于上肢轻负载与高精度关节,适配对体积、重量和运动精度要求严苛的部位。

此外,人形机器人市场崛起,有望成为谐波减速器核心需求新增长点。在人形机器人中,谐波减速器主要应用于上肢轻负载与高精度关节,适配对体积、重量和运动精度要求严苛的部位。

资料来源:公开资料,观研天下整理

近年来,各国积极在人形机器人领域布局,其应用领域正在逐渐打开。根据麦肯锡预测,长期来看,全球人形机器人市场空间可达万亿级别,是一个崭新且空间庞大的蓝海市场。特斯拉在2022年在9月30日AIDAY上发布首款人形机器人原型机Optimus(擎天柱),优必选、小鹏汽车等科技巨头入局人形机器人赛道,有望加快人形机器人迭代和进化速度,也有望掀起车企纷纷入局机器人产业新浪潮。根据数据,2024年全球人形机器人产业规模约34亿美元,预计2025年全球人形机器人产业规模将达到53亿美元,2028年全球人形机器人产业规模达到206亿美元。中国市场方面:根据中国电子学会等机构预测,2035年我国人形机器人销量有望突破200万台,2025-2035年年均复合增长率高达75.39%。

近年来,各国积极在人形机器人领域布局,其应用领域正在逐渐打开。根据麦肯锡预测,长期来看,全球人形机器人市场空间可达万亿级别,是一个崭新且空间庞大的蓝海市场。特斯拉在2022年在9月30日AIDAY上发布首款人形机器人原型机Optimus(擎天柱),优必选、小鹏汽车等科技巨头入局人形机器人赛道,有望加快人形机器人迭代和进化速度,也有望掀起车企纷纷入局机器人产业新浪潮。根据数据,2024年全球人形机器人产业规模约34亿美元,预计2025年全球人形机器人产业规模将达到53亿美元,2028年全球人形机器人产业规模达到206亿美元。中国市场方面:根据中国电子学会等机构预测,2035年我国人形机器人销量有望突破200万台,2025-2035年年均复合增长率高达75.39%。

数据来源:公开数据,观研天下整理

与此同时,人形机器人相较于工业机器人而言,具有更高的自由度,其各个关节的控制均需搭载电机,因此,人形机器人的电机数量较传统工业机械人大幅提升。类似工业机器人的动力配置,“电机+减速器”的集成方案逐渐成为移动机器人旋转关节的主流选择。这一趋势使得各个关节的控制要求为减速器带来了广阔的市场需求。

而人形机器人减速器的选择需兼顾轻量化与小体积,同时满足较高额定输出扭矩的要求。根据《高扭矩密度仿人机器人驱动单元研究》,输出扭矩高的驱动单元往往外形尺寸较大,但在面向多自由度、小体积仿人机器人应用时,会导致关节结构庞大笨重,严重影响机器人的运动性能;而较小体积的驱动单元其扭矩密度较低,可能无法胜任负载需求较高的任务,从而限制机器人的应用场景。因此,减速器的选择需在输出扭矩与尺寸质量间实现平衡。谐波减速器凭借体积小、质量轻、减速比大、扭矩密度较高、轴向尺寸紧凑等特点,以及能在密闭空间和介质辐射工况下正常工作的优势,成为满足这一需求的理想解决方案。此外,“无框电机+双编码器+力矩传感器+谐波减速器”的集成方案正得到越来越多的应用,进一步提升了人形机器人的灵活性与控制精度。

因此在上述背景下,随着人形机器人市场爆发,谐波减速器市场有望迎来新增长空间。分析预测,到2030年,我国人形机器人谐波减速器市场规模将达87.8亿元,2025-2030年CAGR为72.18%。人形机器人或将成为谐波减速器未来核心需求的新增长点。

四、全球谐波减速器市场呈现一强主导的竞争格局,本土龙头绿的谐波率先实现突围破局

全球谐波减速器市场呈现高度集中的竞争格局,日本哈默纳科(Harmonic Drive)以超80%的全球销售额市占率长期占据主导地位,形成“一超独大”的行业格局。不过,近年国内厂商绿的谐波通过持续的技术攻关与生产工艺迭代,在减速比、额定扭矩、传动效率及运动精度等核心性能指标上已接近国际先进水平,成功打破国外厂商在高端谐波减速器领域的技术垄断,并逐步实现进口替代。

目前,绿的谐波已跻身国内谐波减速器市场第一梯队,成为国产替代的标杆企业。根据2023年数据,我国谐波减速器市场第一梯队由哈默纳科(市占率38.7%)和绿的谐波(14.5%)组成,第二梯队包括来福谐波(9.2%)、同川科技(7.3%)及日本新宝(6.7%)。

目前,绿的谐波已跻身国内谐波减速器市场第一梯队,成为国产替代的标杆企业。根据2023年数据,我国谐波减速器市场第一梯队由哈默纳科(市占率38.7%)和绿的谐波(14.5%)组成,第二梯队包括来福谐波(9.2%)、同川科技(7.3%)及日本新宝(6.7%)。

数据来源:公开数据,观研天下整理(WW)

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