一文读懂减速机——机器人零部件最大单品，“关节”定义仿生自由度

工业机器人概念持续火热，而减速器是工业机器人的关节，作用在于降低转速、增加扭矩，保证机器人平稳精确运行。

申万宏源证券王珂团队表示，减速器是机器人零部件中最大单品，卡位高成长性、高景气、高壁垒优质赛道，人形机器人未来可期，打开精密减速器天花板。

减速机定义机器人“自由度”，价值量高

工业机器人主要由控制器、伺服和减速器三大零部件构成。这三个部件搭配共同实现机器人可控、平稳、精准地完成标准动作，每个部件都缺一不可。

（1）控制器：作为机器人的“大脑”，通过硬软件结合来控制机器人的运动位置、 姿态和轨迹；

（2）伺服电机：作为机器人的“驱动力“，根据控制器发出的命令输出力矩，动态控制机器人的速度和位置；

（3）减速器：伺服电机一般输出的转速高、力矩小，不能满足机器人本体的运动需求，需要通过减速器来降低转速、增加力矩。

减速器是机器人本体中成本占比最高的环节。 减速器位于机器人产业链的上游零部件环节，产业链中游是机器人本体制造，下游是集成应用。根据高工机器人数据，工业机器人总成本中减速器占比最高，占32%， 其次伺服、外壳和控制器分别占比20%、18%、15%。

产品形态： 精密减速器以RV减速器和谐波减速器为主。RV减速器与谐波减速器各有优劣，相互互补。

RV减速器刚性好、抗冲击能力强、传动平稳、精度高，适合中、重负载应用，通常用于多关节机器人的机座、大臂、肩部等重负载环节， 应用场景包括汽车、运输、港口码头等；

谐波减速器体积小、零部件数量少，同样具有精度高、传动比的特点，适合小型、中低负载应用，通常用于机器人小臂、腕部和手部， 应用场景包括3C、半导体、食品、注塑、磨具、医疗等。

使用量： 减速器使用数量取决于“自由度“的数量。 通常来说，六轴机器人使用6个谐波/RV减速器，协作机器人使用6-7个谐波减速器，SCARA机器人使用3个谐波/RV减速器,并联/DELTA机器人使用1个谐波减速器，人形机器人的腿部+手臂+腰部+颈部共使用15-40个减速器，每条腿各配置6个谐波减速器，使用量随着肢体使用量和复杂度的提高而提高。根据负载、体积、速度、精度的要求，机器人本体厂商在RV减速器、谐波减速器或者其他类型减速器中进行选择及搭配组合应用。

减速器的平均使用数量有望增加。 根据GGII数据，2020年多关节机器人、SCARA机器人、协作机器人和坐标机器人的市场占比分别为63%、30%、4%和3%，多关节机器人使用6台减速器，大大拉动了减速器的需求量；协作机器人可以与人近距离互动，协助生产，目前尚处于起步阶段，每台机器人搭配7台谐波减速器，将形成较大增量需求。

卡位优质赛道：高成长、高景气、高壁垒

工业机器人是RV减速器及谐波减速器最主要的下游应用领域，因此工业机器人行业的高速成长为精密减速器市场贡献了最大增量。

高成长： 机器换人大势所趋。工业机器人是精密减速器最主要的下游应用领域，在劳动力结构性缺口+劳动力成本上升+机器人成本下降+自动化升级的背景下，发展前景广阔，根据测算，仅考虑工业机器人领域，2022 年国 内谐波、RV减速器市场规模为20亿元、43 亿元；同时在机床、半导体设备、医疗器械等传统领域正逐渐渗透。

高景气度： 机器替人浪潮推动行业需求爆发，供不应求。2022年疫情影响机器人生产与交付，但需求端订单依然强劲，从日本机器人订单和生产数据来看，2022Q1日本机器人订单额增速104%，生产额增速仅4%，存在较大供需缺口。

高壁垒： 精密减速器行业是技术密集型行业。谐波、RV 减速器均对材料、加工精度和工艺有极高要求，具有较高的进入门槛。因此市场长期被两家日本品牌垄断，市占率达到60%+，下游的本体厂商极少自主开发，均选择外购。

人形机器人未来可期，打开精密减速机天花板

2021年8月，在特斯拉首次人工智能日（AI Day）上，马斯克宣布推出特斯拉机器人Tesla Bot；2022年1月，马斯克在财报电话会议上表示“开发人形机器人将是今年最重要的工作”；2022年4月，据彭博社称，马斯克在接受采访时说Tesla Bot-Optimus（擎天柱）最早将于 2023 年投入生产。2022年6月，马斯克在推特上表示，Tesla Bot原型机将于2022年9月30日AI Day现身，引发全球的关注与热议。

除了特斯拉以外，2022年戴森宣布未来十年推出可以做家务的人形机器人，戴森总工程师Jake Dyson表示“和可穿戴设备一样，机器人也是戴森的未来”。

人形机器人相比工业机器人，自由度倍增，减速器数量同步倍增，蕴藏巨大增量需求。

垄断格局有望重塑，国产化趋势正在形成

过去我国工业机器人减速器依赖进口，国产品牌难以突破。为了摆脱海外的技术限制，中央及地方密集出台政策，扶持全产业链补足短板，行业发展明显提速。国内减速器厂商迎来发展机遇，充分受益减速器国产替代进程。

目前，我国工业机器人减速器国产化趋势正在形成，根据GGII数据，2014-2021年工业机器人精密减速器国产品牌份市场份额由11%提升至 41%。

本文主要观点来自《减速机：机器人零部件最大单品， “关节”定义仿生自由度——申万机器人系列深度报告》，原文作者：申万宏源证券王珂、刘洋、李蕾、刘建伟

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减速机基础知识讲解，六种减速器的传动原理 ，你知道几种？

减速机一般用于低转速大扭矩的传动设备，把电动机、内燃机或其它高速运转的动力，通过减速机的输入轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的，大小齿轮的齿数之比，就是传动比。

减速机是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。减速器的种类繁多，型号各异，不同种类有不同的用途。

按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器；按照传动级数不同可分为单级和多级减速器；按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥-圆柱齿轮减速器；按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。

为了便于合理选择减速机，故将几种常见减速机的类型、特点及应用一一列出，供选型时参考。

1. 单级圆柱齿轮减速机

单级圆柱齿轮减速机适用于减速比3~5。轮齿可为直齿、斜齿或人字齿，箱体通常采用铸铁铸造，也可以用钢板焊接而成。轴承常用滚动轴承，只有重载或特高速时才用滑动轴承。

2. 双级圆柱齿轮减速机

双级圆柱齿轮减速机分有展开式、分流式、同轴式三种，适用减速比8~40。

展开式：高速级长尾斜齿，低速级可为直齿或斜齿。由于齿轮相对轴承布置不对称，要求轴的刚度较大，并使转矩输入、输出端远离齿轮，以减少因轴的弯曲变形引起载荷沿齿宽分布不均匀。结构简单，应用最广。

分流式：一般采用高速级分流。由于齿轮相对轴承布置对称，因此齿轮和轴承受力较均匀。为了使轴上总的轴向力较小，两对齿轮的螺旋线方向应相反。结构较复杂，常用于大功率、变载荷的场所。

同轴式：减速机的轴向尺寸较大，中间轴较长，刚度较差。当两个大齿轮浸油深度相近时，高速级齿轮的承载能力不能充分发挥。常用于输入和输出轴同轴线的场所。

3. 单级锥齿轮减速机

单级锥齿轮减速机适用与减速比2~4。传动比不宜过大，以减小锥齿轮的尺寸，利于加工。仅用于两轴线垂直相交的传动中。

4. 圆锥、圆柱齿轮减速机

圆锥、圆柱齿轮减速机适用于减速比为8~15。锥齿轮应布置在高速级，以减小锥齿轮的尺寸。锥齿轮可为直齿或曲线齿。圆柱齿轮多为斜齿，使其能与锥齿轮的轴向力抵消一部分。

5. 蜗杆减速机

主要有圆柱蜗杆减速机，圆弧环面蜗杆减速机，锥蜗杆减速机和蜗杆—齿轮减速机，其中以圆柱蜗杆减速机最为常用。

蜗杆减速机适用于减速比为10~80。结构紧凑，传动比大，但传动效率低，适用于小功率、间隙工作的场合。当蜗杆圆周速度V≤4~5m/s时，蜗杆为下置式，润滑冷却条件较好；当V≥4~5m/s时，油的搅动损失较大，一般蜗杆为上置式。

6. 行星齿轮减速机

行星减速机因为结构原因，单级减速最小为3，最大一般不超过10，常见减速比为：3/4/5/6/8/10，减速机级数一般不超过3，但有部分大减速比定制减速机有4级减速。

相对其他减速机，行星减速机具有高刚性、高精度(单级可做到1分以内)、高传动效率(单级在97%-98%)、高的扭矩、体积比、终身免维护等特点。因为这些特点，行星减速机多数是安装在步进电机和伺服电机上，用来降低转速，提升扭矩，匹配惯量。

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