減速器的工作原理及主要分類
在機械傳動領(lǐng)域，減速器是連接動力源和執(zhí)行機構(gòu)之間的中間裝置，主要 工作原理為通過機械傳動裝置實現(xiàn)對原動機的減速增扭，即通過齒數(shù)少的輸入 軸上齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪，將原動機高速運轉(zhuǎn)的動力降低轉(zhuǎn)速、增大輸出扭矩。
因此，減速器廣泛應(yīng)用于低轉(zhuǎn)速大扭矩的傳動設(shè)備，也是影響機器人性能的核心因素。減速器種類繁多、型號各異，以實現(xiàn)各行業(yè)不同動力傳輸需求。減速器可根據(jù)多種方式進行分類。按照控制精度，減速器可分為一般傳動減速器和精密減速器。
一般傳動減速器控制精度低，可滿足通用機械設(shè)備基本的動力傳動需求；精密減速器精度高、使用壽命長、回程間隙小、可靠性高，適用于精密控 制需求高的工業(yè)機器人、服務(wù)機器人、協(xié)作機器人、工業(yè)自動化等高端制造領(lǐng)域。
精密減速器主要包括 RV 減速器和諧波減速器，是機器人等高端裝備制造 業(yè)的核心零部件，其平均成本約占整臺工業(yè)機器人成本的35%。RV減速器和諧波減速器廣泛應(yīng)用于精密控制需求高的工業(yè)機器人、服務(wù)機器人、協(xié)作機器人、 工業(yè)自動化等高端制造等領(lǐng)域，技術(shù)壁壘高。其中，諧波減速器主要用于輕量 化、低負載的作業(yè)環(huán)境；RV 減速器主要用于中大負載、高扭矩、高剛度的作業(yè)環(huán)境，其技術(shù)要求更高、生產(chǎn)工藝和裝配難度更大、國產(chǎn)化率更低，目前在全球范圍內(nèi)主要是日本的納博特斯克占據(jù)領(lǐng)先地位。?由于傳動原理和結(jié)構(gòu)等技術(shù)特點差異，使二者在下游產(chǎn)品及應(yīng)用領(lǐng)域方面各有所側(cè)重、相輔相成，應(yīng)用于不同場景和終端行業(yè)。以在工業(yè)機器人領(lǐng)域使用情況為例，二者具體對比如下：
RV減速器的工作原理及特性
RV 減速器是由一個行星減速機的前級和一個擺線針輪減速機的后級組成， 傳動比大，在一定條件下具有自鎖功能的傳動機械。?RV 減速器是在傳統(tǒng)針擺行星傳動的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的，其減速結(jié)構(gòu)由行星減速機的前級和擺線針輪減速機的后級組成，采用至少兩根以上偏心軸連接二級減速機構(gòu)；殼體和擺線針輪由實體的鑄件、鋼件進行配合傳動，為一封閉差動輪系。RV 減速器不僅克服了一般擺線針輪傳動的缺點，還具有高精度（齒隙 1 角分以下）、高剛性、高耐久性、高輸出密度（高力矩且緊湊）、減速比范圍 大和低振動等一系列優(yōu)點。
RV 減速器的運動傳遞過程為：伺服電機的旋轉(zhuǎn)通過輸入齒輪傳遞給行星齒 輪，根據(jù)輸入齒輪與行星齒輪的齒數(shù)比，速度相應(yīng)降低（第1級減速）。曲軸與行星齒輪直接連接，轉(zhuǎn)速相同。兩個擺線齒輪安裝在曲軸偏心區(qū)域與滾針軸承之間，當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)時，安裝在偏心部分上的擺線齒輪也圍繞輸入軸作偏心運動。另一方面，在針齒殼內(nèi)部等間距分布著比擺線齒輪的齒數(shù)多一個的滾針，當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)一圈時，擺線齒輪在接觸滾針的同時進行一次偏心運動，此時，輸出行星架沿著與曲軸的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)一個齒的距離。這個轉(zhuǎn)動被輸出到第2減速部的軸（第2級減速）?？倻p速比是第1級減速的減速比和第2級減速的減速比的乘積。
全球精密減速器行業(yè)情況
在技術(shù)不斷革新、勞動生產(chǎn)率提升、能源成本變動的當(dāng)今時代背景下，全 球制造業(yè)發(fā)展面臨全新的機遇和挑戰(zhàn)，全球制造業(yè)格局也隨之加速重構(gòu)，出現(xiàn)高端制造領(lǐng)域競爭加劇、傳統(tǒng)制造業(yè)持續(xù)轉(zhuǎn)移和區(qū)域化多核心三大趨勢。
全球范圍內(nèi)勞動力成本的提高和制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的加速，使得各國都在加緊智能制造計劃的實施，自動化、高能效的減速器和傳動系統(tǒng)成為下游客戶新的需求增長點。?
在全球和國內(nèi)工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的背景下，亞太、歐洲地區(qū)是減速 器設(shè)備主要市場。近年來，亞太和歐洲地區(qū)減速器行業(yè)經(jīng)歷高速的發(fā)展，成為全球份額最大的減速器市場。根據(jù)廣發(fā)證券發(fā)展研究中心數(shù)據(jù)，2015 年亞太市場銷量份額為29.87%，略高于北美、歐洲；2019年，亞太和歐洲地區(qū)已成為全球減速器最主要市場，亞太地區(qū)貢獻了全球 44.30%的減速器銷量，預(yù)計到 2023 年，亞太地區(qū)減速器的市場份額將超過全球的一半。未來，亞太地區(qū)將成 為減速器行業(yè)擴張最主要的區(qū)域市場，市場規(guī)模份額將持續(xù)增長。
我國精密減速器行業(yè)情況
1、國家戰(zhàn)略和產(chǎn)業(yè)政策的陸續(xù)出臺，推動國內(nèi)精密減速器快速發(fā)展近年來，產(chǎn)業(yè)政策為工業(yè)機器人及精密減速器的技術(shù)突破和加速發(fā)展提供支持。
相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策將機器人與高檔數(shù)控機床列為政府需大力推動實現(xiàn)突破發(fā)展的十大重點領(lǐng)域之一，要求突破減速器等智能核心裝置的工程化和產(chǎn)業(yè)化。“十四五”及其配套規(guī)劃提出深入實施制造強國戰(zhàn)略，推動制造業(yè)優(yōu)化升級， 培育先進制造業(yè)集群，推動機器人等產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展；大力發(fā)展智能制造裝備， 針對感知、控制、決策、執(zhí)行等環(huán)節(jié)的短板弱項，加強用產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合創(chuàng)新，突破一批“卡脖子”基礎(chǔ)零部件和裝置，研發(fā)先進控制器、高精度伺服驅(qū)動系統(tǒng)、 高性能高可靠減速器等。?國家戰(zhàn)略和產(chǎn)業(yè)政策的陸續(xù)出臺，為國內(nèi)精密減速器的快速發(fā)展提供支持 和助力。
2、受益于工業(yè)機器人需求釋放，包括RV減速器在內(nèi)的工業(yè)機器人減速 器市場規(guī)模增長迅速
根據(jù) GGII 數(shù)據(jù)，2019-2023 年度我國工業(yè)機器人減速器總需求量從 44.16 萬臺增長至118.94萬臺，年均復(fù)合增長率為 28.11%，其中增量需求從 35.21萬 臺增長至100.70 萬臺，年均復(fù)合增長率為 30.04%。自 2020年下半年以來我國 工業(yè)機器人市場回暖，工業(yè)機器人減速器市場獲得新轉(zhuǎn)機；2021 年市場迎來需求高增長，正式回歸“黃金時代”；2023 年我國工業(yè)機器人減速器總需求接近 120 萬臺。隨著數(shù)字化進程的加快推進，機器換人將受益其中，減速器作為推動我國工業(yè)自動化進程、助力產(chǎn)業(yè)升級和智能制造的核心零部件，長期發(fā)展趨 勢向好。
3、工業(yè)機器人國產(chǎn)品牌崛起，工業(yè)機器人及RV減速器進口替代進程提速?
近年來，受益于下游需求釋放和應(yīng)用領(lǐng)域拓展，以及產(chǎn)業(yè)政策支持、政產(chǎn) 學(xué)研用協(xié)同聯(lián)動，我國工業(yè)機器人研發(fā)以突破關(guān)鍵核心技術(shù)為首要目標(biāo)，國內(nèi) 廠商不斷攻克減速器等核心零部件的技術(shù)難題，技術(shù)實力和核心競爭力持續(xù)提 升，產(chǎn)品性能與國外領(lǐng)先水平的差距不斷縮小，工業(yè)機器人及精密減速器國產(chǎn)化趨勢逐漸顯現(xiàn)。?
在我國工業(yè)機器人市場中，國產(chǎn)自主品牌快速崛起，進口替代進程提速。隨著關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)突破、國產(chǎn)機器人關(guān)鍵性能提升、供應(yīng)鏈體系的優(yōu)化完善， 近年來國產(chǎn)工業(yè)機器人廠商把握市場機會實現(xiàn)快速增長。根據(jù) MIR統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2017-2022 年中國工業(yè)機器人國產(chǎn)化率由 24.2%提升至 35.7%，2023年進一步提升至45.1%。與此同時，我國包括 RV 減速器在內(nèi)的工業(yè)機器人減速器產(chǎn)業(yè)步入快速成長通道，國內(nèi)RV減速器市場國產(chǎn)化率快速提升。隨著國內(nèi)RV減速器廠商技術(shù)實力和產(chǎn)品性能提升、產(chǎn)能逐步釋放、定價和性價比優(yōu)勢日益突出，行業(yè)領(lǐng)先的國內(nèi)工業(yè)機器人廠商出于供應(yīng)鏈安全及穩(wěn)定性、采購成本及采購周期等因素考慮，對 RV 減速器采購的國產(chǎn)化率亦快速提升。國內(nèi)工業(yè)機器人減速器具備 較大增長勢能和市場空間。
行業(yè)發(fā)展趨勢?
1、進口替代提速，國產(chǎn)廠商迎來快速發(fā)展機遇?
目前，主流國際品牌仍在全球 RV 減速器行業(yè)中占據(jù)市場主導(dǎo)地位，銷售 價格較高，且售后維修保養(yǎng)費用高，此現(xiàn)狀在一定程度上制約了國內(nèi)機器人生 產(chǎn)商的發(fā)展。隨著《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》《“十四五”機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展 規(guī)劃》等一系列產(chǎn)業(yè)鼓勵政策的頒布和實施，智能關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件制造業(yè)已成為國家科技突破的重要產(chǎn)業(yè)。同時，國內(nèi)部分企業(yè)通過技術(shù)突破、工藝改進，在性能和穩(wěn)定性等方面已經(jīng)達到了國際領(lǐng)先水平，并且憑借更優(yōu)的性價比及本地化服務(wù)優(yōu)勢，國產(chǎn)品牌國內(nèi)市場占有率持續(xù)提升，進口替代進程加速。
未來，隨著我國在相關(guān)理論研究、制造、檢測設(shè)備研制等方面的不斷發(fā)展，在材料、關(guān)鍵零件精密加工工藝、 整機裝配工藝等諸多環(huán)節(jié)和相關(guān)核心技術(shù)上逐步積累技術(shù)經(jīng)驗，國內(nèi)自主品牌產(chǎn)品將被更多下游客戶認可。
2、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定步伐加快，產(chǎn)品技術(shù)水平提升顯著?
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對行業(yè)能夠起到規(guī)范、促進和引領(lǐng)作用，通過不斷規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化工 作、加快標(biāo)準(zhǔn)制修訂步伐等措施，可改善行業(yè)內(nèi)部發(fā)展秩序，從而獲得更佳的 效益。減速器規(guī)格繁多，且行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的修訂存在滯后性，亦未能覆蓋所有產(chǎn)品， 尤其是針對高精密 RV 減速器類高端產(chǎn)品，其標(biāo)準(zhǔn)并未完全實現(xiàn)與國際接軌， 不適應(yīng) RV 減速器行業(yè)的發(fā)展速度。未來，隨著智能化改造步伐加快，減速器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定速度將逐漸與行業(yè)技術(shù)、產(chǎn)品、工藝的發(fā)展速度相匹配。從內(nèi)容來看，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將從減速器全產(chǎn)業(yè)鏈的角度綜合推進，引導(dǎo) RV 減速器生產(chǎn)商達到較高且穩(wěn)定的技術(shù)水平，推動 RV 減速器的機械精度、使用壽命、穩(wěn)定性和可靠性的進一步提升。
3、下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，行業(yè)趨勢長期向好?
RV 減速器下游應(yīng)用廣泛，除了機器人領(lǐng)域外，工業(yè)自動化等領(lǐng)域也是 RV 減速器的重要應(yīng)用領(lǐng)域。隨著技術(shù)進步及工業(yè)自動化水平的逐步提高，RV減速器有望憑借其優(yōu)異的性能應(yīng)用在更多領(lǐng)域，下游需求進一步多元化。同時，隨著國民經(jīng)濟持續(xù)增長與國家產(chǎn)業(yè)政策支持的帶動，國內(nèi)固定資產(chǎn)投資逐年升高， 下游多個領(lǐng)域在經(jīng)濟增長和產(chǎn)業(yè)投資推動下發(fā)展前景可期，未來 RV 減速器的市場需求和行業(yè)規(guī)模長期趨勢向好。
行業(yè)競爭格局?
工業(yè) 4.0 的大背景下，以日本為代表的發(fā)達國家重視推動機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā) 展，已經(jīng)實現(xiàn)了 RV 減速器等核心零部件完全自主化，并憑借技術(shù)先發(fā)優(yōu)勢，取得了較大的市場份額。RV減速器行業(yè)具有技術(shù)難度大、投資門檻高、行業(yè)壁壘高的特點，在研發(fā)設(shè)計、質(zhì)量管控、產(chǎn)品檢測等環(huán)節(jié)需要大量的資金和人才 投入，其制造過程對材料、生產(chǎn)設(shè)備、工藝精密度等都有嚴格的要求，規(guī)模化生產(chǎn)的難度較大，全球能夠提供規(guī)?；?yīng)且性能可靠的 RV 減速器生產(chǎn)商并不多。
日本企業(yè)憑借悠久的歷史、雄厚的資本實力和長期的技術(shù)積累，占據(jù)全球工業(yè)機器人減速器市場絕對多數(shù)份額，代表性企業(yè)為納博特斯克/Nabtesco， 其依靠領(lǐng)先的研發(fā)技術(shù)水平、規(guī)?；纳a(chǎn)能力、穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量和性能以及與發(fā)那科、庫卡等國際知名工業(yè)機器人生產(chǎn)商悠久的合作歷史，在行業(yè)內(nèi)的市場地位較為突出。
由于我國 RV 減速器行業(yè)整體起步較晚，行業(yè)內(nèi)企業(yè)的整體技術(shù)水平與國 際優(yōu)勢企業(yè)相比尚存在一定的差距。在國內(nèi) RV 減速器市場，隨著國內(nèi)廠商不斷攻克技術(shù)難題，技術(shù)實力和競爭力持續(xù)提升，產(chǎn)品性能與國外領(lǐng)先水平的差距不斷縮小。根據(jù)中國電子學(xué)會《中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2022 年）》，中國 工業(yè)機器人關(guān)鍵零部件核心競爭力持續(xù)提升，核心零部件國產(chǎn)化趨勢逐漸顯現(xiàn)，以減速器為例，綠的諧波（以諧波減速器為主）、環(huán)動科技（以 RV 減速器為主） 等一批優(yōu)秀企業(yè)，憑借持續(xù)的研發(fā)投入，較高的精密制造能力、嚴格的質(zhì)量管控以及不斷完善的產(chǎn)品體系，成為引領(lǐng)國內(nèi)減速器市場發(fā)展的先行軍。
在全球范圍內(nèi)，RV 減速器市場行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者為日本的納博特斯克。在國內(nèi) RV 減速器市場，主要企業(yè)除了日本納博特斯克外，環(huán)動科技取得相對領(lǐng)先優(yōu)勢， 目前市場占有率已接近20%，其他企業(yè)規(guī)模相對較小，其基本情況如下：
綠的諧波 ?（688017.SH）
主要產(chǎn)品包括諧波減速器及精密零部件、機電一體化產(chǎn) 品，其中2021年至2024年 1-6月諧波減速器及金屬部件產(chǎn)品收入金額分別為 41,622.10萬元、41,643.91萬 元、31,729.33萬元、 14,649.45萬元，占比分別為 93.88%、93.43%、89.09%、 84.97%。主要應(yīng)用于服務(wù)機器人、工業(yè)機器人、數(shù)控機床、醫(yī)療器械、 半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備、新能源裝備等高端制造 領(lǐng)域。
中大力德 （002896.SZ）
主要產(chǎn)品包括減速電機、減速器等，其中2021年至2024 年1-6月減速器（包括行星減速器、RV減速器、諧波減速 器等）收入金額分別為 25,444.07萬元、20,281.38萬 元、23,998.75萬元、 12,644.52萬元，占比分別為 26.70%、22.60%、22.10%、 25.01%。主要應(yīng)用于智能物 流、新能源設(shè)備、機床、園林機械、機器人、醫(yī)療器械、環(huán)保包裝等領(lǐng)域。
中技克美 ?（871601.NQ）
主要產(chǎn)品為諧波減速器， 2021年至2024年1-6月諧波減速器收入金額為2,774.05 萬元、3,401.84萬元、 3,833.54萬元、2,156.01萬 元，占比分別為99.49%、 99.67%、99.83%、99.83%。主要應(yīng)用于航天、航 空、信息、能源、電 子、儀表、石化、印刷、包裝、機器人、 機械、醫(yī)療等領(lǐng)域。
環(huán)動科技（未上市）
主要產(chǎn)品為RV減速器，2021 年至2024年1-6月RV減速器收入金額為8,436.90萬 元、15,920.01萬元、 29,322.20萬元、12,613.31萬 元，占比分別為94.04%、 95.06%、95.05%、94.58%。主要應(yīng)用于工業(yè)機器 人、工業(yè)自動化等高端制造領(lǐng)域。
