1. 精密减速器：实现精密控制的核心零部件
减速器是一种由封闭在刚性壳内的齿轮传动、蜗杆传动、齿轮-蜗杆传动所组成的独立部件，常用作原动件与工作机之间的减速传动装置。减速器在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用。
减速机齿轮箱内部原理是利用各级齿轮驱动来达到降速的目的，减速器就是由各级齿轮副组成的。如用小齿轮带动大齿轮就能达到机械减速的目的，如果采用多级这样的结构，就能够大大的增加机械的减速作用，增大扭矩的作用。当电机的输出转速从主动轴输入后，带动小齿轮转动，而小齿轮带动大齿轮运动，而大齿轮的齿数比小齿轮多，大齿轮的转速比小齿轮慢，再由大齿轮的轴（输出轴）输出，从而起到输出减速的作用。
工业机器人成本拆分：
我国机器人三大核心零部件精密减速器、伺服电机、控制器的占比分别为 32%、22%和 12%，核心零部件制造成本占工业机器人总制造成本的近 70%。精密减速器的性能直接决定了机器人的整体性能水平。
精密减速器的性能指标可以分为静态特性和动态特性两部分。
影响寿命因素
在设计合理（特别是齿形设计）的情况下，影响寿命的关键因素主要有：钢材的选择、材料的热处理工艺、材料的表面处理工艺、润滑脂的选择。以谐波减速器为例，谐波减速器的三大核心零部件包括柔轮、刚轮和波发生器，其寿命与这三大零部件息息相关。具体到各大零部件，其性能要求有：
（1）柔轮：材料芯部柔韧，耐冲击，表面（特别是齿面）耐磨，材料表面具有自润滑功能则更优；
（2）刚轮：齿面耐磨，表面具有自润滑功能则更优；
（3）柔性轴承：变形疲劳强度高，耐冲击，表面耐磨，材料表面具有自润滑功能更优；
（4）润滑脂：耐极压，耐摩擦，易渗透易缠绕。
机器人应用中的三大主流精密减速器
1、精密行星减速器：
结构简单、速比大，用于机器人的关节
精密行星减速器必须搭载的核心传动部件是行星齿轮组，行星齿轮组的结构与运行原理为：有多个齿轮沿减速机壳体内圈环绕在一个中心齿轮周围，并且在行星减速机运转工作时，随着中心齿轮的自传，环绕在周边的几个齿轮也会围绕中心齿轮一起“公转”。
中心齿轮通常被称为“太阳轮”，由输入端伺服电机通过输入轴驱动旋转；围绕太阳轮的齿轮被称为“行星轮”，其一侧与太阳轮咬合，另一侧与减速机壳体内壁上的环形内齿圈咬合，承载着由输入轴通过太阳轮传递过来的转矩动力，并通过输出轴将动力传输到负载端。当太阳轮在伺服电机的驱动下旋转时，与行星轮的咬合作用促使行星轮产生自转；同时，由于行星轮又有另外一侧与减速机壳体内壁上的环形内齿圈的咬合，最终在自转驱动力的作用下，行星轮将沿着与太阳轮旋转相同的方向在环形内齿圈上滚动，形成围绕太阳轮旋转的“公转”运动。
2022 年全球精密行星减速器市场份额前五的厂商分别是新宝/尼得科传动技术（日本）、纽卡特（德国）、威腾斯坦（德国）、精锐科技（中国台湾）、科峰智能（中国），销售额市占率分别为 12.9%、10.9%、10.7%、7.5%、5.4%。2022 年中国精密行星减速器市场份额前五的厂商分别是新宝/尼得科传动技术（日本）、科峰智能（中国）、纽氏达特（中国）、精锐科技（中国台湾）、利茗（中国台湾），销售额占比分别为 20.4%、11.7%、
RV 减速器：传动比大、刚性强，用于机器人重载荷位置
RV（Rotate Vector）减速器本质上是以摆线针轮行星传动为基础发展而来的工业机器人用精密减速器。按照行星轮系基本结构，可以将其归类为2K-V 型行星传动装置。该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。渐开线行星齿轮传动机构中包括行星直齿轮、偏心轴和中心论，摆线针轮行星传动机构中包括摆线轮、偏心轴、针齿和行星架。
与传统的摆线针轮行星传动相比，RV ：减速器具有许多独特优点：
（1）采用两级传动结构， 传动比范围比其他结构的减速器更大、传动效率更高。根据测算 RV 减速器的传动比在 31-171 范围内浮动，同时传动效率可达85%-92%；
（2）RV 减速器低速级摆线轮结构为 180°对称分布，使得摆线轮的结构受力均匀、啮合次数增加， 提高了减速器传动的平稳性和减速器的承载能力；
（3）采用两端支撑的输出结构，相比普通的摆线减速器， 其刚性和耐过载冲击性能得到大幅提升，传动精度与传动误差得到大幅优化。
RV 减速器传动比范围大、精度较为稳定、疲劳强度较高，并具有更高的刚性和扭矩承载能力， 在机器人大臂、机座等重负载部位拥有优势。但由于 RV 减速器容许力矩负载可达 8000N·m，其重量重、外形尺寸较大的特性，使其无法向轻便、灵活的轻负载领域发展。此外，RV 减速器零部件数量多、制造和装配难度大，不利于大规模生产。
国产 RV 减速器国产化率只有30% 左右，提升空间较大。国内已实现 RV 减速器批量生产的有中大力德、秦川机床、双环传动、巨轮智能等企业，截至 2023 年 5 月，中大力德 RV减速器年产能约 6 万台，23 年底有望突破 8 万台；秦川机床 RV 减速器设计产能约为 18 万台，双环传动现有的 RV 减速器年化产能在 10 万台左右，巨轮智能在 RV 减速器通过 CR 认证之前，初始产能水平为 1 万台。
谐波减速器：质量体积小、传动比大，适用轻负载部位
谐波减速器是利用行星齿轮传动原理发展起来的一种新型减速器，主要由波发生器、柔轮和刚轮组成。谐波减速器是一种靠波发生器装配上柔性轴承使柔性齿轮产生可控弹性变形，并与刚性齿轮相啮合来传递运动和动力的齿轮传动。
谐波传动的优点：
运动精度高、传动比大、质量小、体积小、较小的传动惯量等。最重要的是能在密闭空间内传递运动。其 缺点在于谐波齿轮传动中柔轮每转发生两次椭圆变形，极易引起材料的疲劳损坏，损耗功率大。同时，其引起的扭转变形角达到 20’-30’甚至更大。受轴承间隙等影响可能引起 3’-6’的回程误差，不具有自锁功能。谐波减速器的技术壁垒高，要实现对谐波减速器的自主研发和国产，就要突破齿形设计、材料、加工技术、测试评价等方面的关键技术瓶颈。
由于谐波减速器的质量轻、体积小、传动比大的特性，通常被用于机器人小臂、腕部或手部等末端轴位置等轻负载的部位。
全球谐波减速器市场较为集中，哈默纳科一家独大。2020 年全球谐波减速器市场规模达到 30.4 亿元，考虑到人形机器人的需求，预计 2025 年将达到 129.1 亿元。2021 年全球谐波减速器市场内主要参与者有哈默纳科、日本新宝、绿的谐波等。其中哈默纳科全球市场占有率约 82%，绿的谐波占比约 7%，其他厂商占比约 11%。因此，国内企业绿的谐波在国际谐波减速器市场上已占有一席之地。
目前谐波减速器行业发展的重要趋势是机电一体化、模块化。机电一体化是指机械、电子、计算机、自动控制等技术有机结合的综合性技术。
由于三类减速器应用原理、组成结构、特点不同，在机器人应用的细分领域也有一定差异
在标准六轴机械人的构造中，通常前三个关节会采用 RV 减速器，后三个关节则多使用谐波减速器，而在大载重等级的机器人，所有关节可能都配备 RV 减速器。尽管在六轴机械人中行星减速器的应用并不普遍，但在轻载荷及高速度需求的并联机械人中应用广泛。具体的应用案例有特斯拉 Optimus 人形机器人、傅利叶通用人形机器人GR-1、达闼人形机器人 Cloud Ginger 等。
特斯拉人形机器人精密减速器方案
2022 年特斯拉 AI Day 上公布了 Optimus 一代人形机器
人具体细节，包括三种旋转关节和三种线性关节。其中旋转执行模组主要分为三类：20Nm/0.55kg、110Nm/1.62kg、180Nm/2.26kg。旋转关节主要由“ 永磁无刷电机+ 谐波减速器+ 双编码器+ 力矩传感器+ 轴承+ 机械离合”这些核心零部件组成。旋转过程为电机带动转子运动，其动力通过谐波减速器提升扭矩、降低转速，谐波减速器通过交叉滚子轴承传递相应的力，无接触力矩传感器负责测量输出扭矩并反馈；输入/输出位置传感器负责测量位置和速度并反馈。一台特斯拉 Optimus 一代人形机器人将在肩、肘、髋、腰部位应用共计 16 个旋转执行模组，因此对应 16 个谐波减速器。
相关标的：
绿的谐波：
国内谐波减速器龙头，顺应模块化趋势横向布局公司是一家专业从事精密传动装置研发、设计、生产和销售的高新技术企业，产品包括谐波减速器及精密零部件、机电一体化产品、智能自动化装备等。
双环传动：国内 RV 减速器领头羊，国产品牌市占率居首
双环传动专注机械传动核心部件——齿轮及其组件的研发、制造与销售，已成为中国头部的专业齿轮产品制造商和服务商之一。并且公司完成工业机器人关节（RV 减速器）创新研发并向产业化转型，成为国产机器人市场领军品牌。双环传动已分拆的子公司环动科技的减速器产品包括 RV 减速器和谐波减速器，目前在国产 RV 减速器中市占率位居第一。
中大力德：由单一零部件转型生产“半个机器人”
中大力德成立以来深耕自动化传动与驱动装置的研发制造， 是国内同时提供精密减速器（包括精密行星减速器、RV 减速器和谐波减速器）、伺服驱动，永磁直流减速电机的企业。拥有减速电机集成与检测技术、精密传动与控制技术，形成减速器、电机、驱动器一体化系列产品，产品覆盖了动力传动与控制应用主要领域。
秦川机床：国内规格最全、系列最多的工业机器人关节减速器供应商
秦川机床是中国机床工具行业龙头骨干，中国精密数控机床与复杂工具研发制造基地，工业机器人减速器研发制造基地。根据证券时报报道，公司通过承担国家 863 计划，攻克了机器人关节减速器的核心技术。
根据公司 2023 年年报机器人关节减速器已有 5 大系列、40 种规格、140 多种速比，是国内规格最全、系列最多、满足 5—1000KG 负载匹配全系列工业机器人关节减速器产品的供应商，尤其是大负载产品在技术、品质及市场方面具备一定竞争优势。
