精密减速器是人形机器人核心配件之一,以特斯拉Optimus 人形机器人为例,其在肩、肘、髋、腰等关键部位,设置了 16 个旋转关节,每个关节匹配一个谐波减速器,共16个。其他友商的选型情况如下:
一:精密减速器简介
精密减速器是一种用于降低转速、增加扭矩,并提高传动精度的机械传动装置,具有体积小、重量轻、精度高、稳定性强等特点。
在机械系统的功率、扭矩和转速关系中,有一个重要的公式:p = t×w1 。
其中,p代表功率(Power),单位通常为瓦特(W);t表示扭矩(Torque),单位一般是牛顿·米(N·m);w1指的是角速度(Angular Velocity),常用单位是弧度每秒(rad/s)。
这个公式揭示了机械系统中功率、扭矩和转速之间的基本关系。具体而言,在电机输出功率保持恒定的情况下,如果降低电机的输出转速,根据公式,电机的输出扭矩就会相应提高。
举个例子来说明,假设电机的功率为36瓦特,此时转速和扭矩都是6(这里的转速单位是转每分钟,扭矩单位是牛顿·米)。按照公式计算,36 = 6×6 。现在,如果我们把电机的转速降低到4转每分钟,那么根据公式p = t×w1 ,在功率固定为36瓦特不变的情况下,扭矩就会提高到9牛顿·米。
在实际应用中,通常一个电机的转速可以达到几千转每分钟,然而其输出扭矩相对较小,难以满足大部分负载端对于低转速、大负载的工作需求。而精密减速器则恰好能够解决这一问题。它不仅可以精准地控制转速,还能有效地提高扭矩,从而增加负载能力,并且显著提高整个系统的稳定性。因此,在许多需要低转速、大扭矩输出的场合,都需要增加减速器来达到更好的工作效果。
精密减速器主要分为三大类,分别是谐波减速器、RV减速器和精密行星减速器。除此之外,还有摆线针轮减速器和滤波减速器等。具体的结构和特点可参考相关图表(具体见下图)。
二:市场规模
2022年中国谐波减速器市场规模约21亿元,2023年增至24.9亿元,预计2025年市场规模有望超过33亿元。国内谐波减速器市场规模大约占全球市场规模的57%。下游主要行业如工业机器人、数控机床、航空航天增长稳定,预计2025将新增人形机器人应用,有望放量大增。
精密行星减速器在工业设备等多个领域有着广泛的应用。2023年市场规模约35.36亿,近5年年均增长11.63%。
RV减速器2023年市场规模50.22亿,近5年年均增长率12.72%。一方面,随着我国制造业向高端化、智能化转型,对于RV减速器的需求持续攀升;另一方面,国内RV减速器产业在技术创新、产品质量提升等方面取得的成果,也有助于推动市场规模不断扩大。
三:行业格局
全球谐波减速器市场一强主导,2021年,哈默纳科份额达到82%,其他参与者绿的谐波7%,其他如来福、中技美克等共占11%。
国内谐波减速器市场方面,绿的谐波已实现国产替代,呈现双雄并立态势。根据高工产业研究院数据,2022年中国谐波减速器市场中,哈默纳科份额为38%,绿的谐波份额为26%,两家总份额达64%,国产二线厂商来福、同川,大族及日本新宝等份额在4%~8%之间。
全球精密行星减速器市场以日的厂商为主,根据QYResearch和科峰智能招股书的数据,2022年全球精密行星减速器市场,日本新宝、纽卡特、威腾斯坦份额分别为12.9%、10.9%、10.7%.;国产精锐科技、科峰智能份额为7.5%、5.4%。
中国精密行星减速器市场较为分散。2022年中国精密行星减速器市场中,日本新宝占比20.4%科峰智能占比11.7%,纽卡特9.4%,精锐科技7.1%。
2021年我国RV市场,博特斯克份额达53%,国产双环传动14%,其他参与者还有日本住友、珠海飞马,中大力德等。
四:相关公司
1:绿的谐波
公司成立于2011年,在2020年8月在科创板上市,证券代码688017。是国内为数不多,可以自主研发并实现规模化生产的谐波减速器厂商。2014年,公司参与起草编制了《机器人用谐波齿轮减速器》国家标准。公司核心业务包括谐波减速器机电一体化执行器及精密零部件。
谐波减速器产品包括LCS、LHS、N系列和Y系列等多个系列类型,广泛应用于工业机器人、服务机器人、数控机床、医疗器械、半导体生产设备及新能源装备等高端制造领域。被称为“机器人关节第一股”。
个人觉得公司预期打的比较大了,在多篇文章中看到有说公司市场占有率超过60%,与事实不符,更大可能是某一个细分领域,需要在前面添加多个定语。但股价的炒作不一定需要与事实相一致,只要有人相信。
2:中大力德
中大力德成立于2006年,2017年在深交所成功上市,股票代码002896,是国内稀缺的同时具备行星减速器、谐波减速器和RV减速器生产能力的公司。其RV减速器已跻身国产品牌第一梯队,具有减速比大、精度高的特点,适用于人形机器人的大负载部位;谐波减速器则以单级传动比大、体积小见长,适合人形机器人的小臂、腕部等需要精细动作的部位。
形成了“减速器+电机+驱动”一体化的智能执行单元产品架构。这种一体化设计可以提高人形机器人的整体性能和稳定性,减少安装和调试的工作量,降低系统成本。“
3:双环传动
双环传动的减速器产品包括RV减速器、谐波减速器等,能够提供3—1000kg负载范围内的机器人解决方案。在RV减速器市场,双环传动连续三年市场份额位列国产第一,2023年国内市场份额达到14%。
2024年11月25日,控股子公司浙江环动机器人关节科技股份有限公司科创板IPO获得受理,拟募集资金约14.08亿元,投向机器人精密减速机智能制造基地建设项目、机器人精密传动研发中心建设项目。