人形机器人热潮，减速器是关键

在科技飞速发展的当下，人形机器人已然成为全球瞩目的焦点。从特斯拉的擎天柱到小米的铁大，再到优必选的 Walker X，这些知名企业纷纷推出自家的人形机器人产品，引发了一轮又一轮的热议。在 2024 世界人工智能大会上，25 款人形机器人集中亮相，赚足了人们的眼球 ，它们的出现不仅展示了科技的魅力，更让人们对未来的生活充满了想象。

人形机器人之所以能够吸引众多目光，关键在于它集成了 AI、高端制造、新材料等各类先进技术，有望在多个领域发挥重要作用。在工业制造领域，它可以承担重复性、危险性较高的工作，提高生产效率和质量；在应急救援方面，能进入危险区域，减少人员伤亡；在医疗领域，可协助医生进行手术，减轻工作负担；在养老领域，还能照顾老年人的日常生活 。

而在人形机器人的众多关键技术中，谐波减速器作为核心部件，其重要性不言而喻。减速器主要可分为谐波减速器、行星减速器和 RV 减速器。其中，谐波减速器以其独特的优势，成为了人形机器人的主流选择。它具有体积小、重量轻、精度高、传动比大、承载能力强等优点，能够满足人形机器人在空间有限、重量受限的情况下，实现高精度、高扭矩的运动需求

想象一下，人形机器人的关节就如同人类的关节一样，需要灵活、精准地运动。而谐波减速器就像是关节中的 “幕后英雄”，它能够将电机的高速旋转转化为低速高扭矩的输出，为人形机器人的关节运动提供稳定而强大的动力支持，让机器人能够做出各种复杂而精准的动作，如握手、跳舞、操作工具等 。可以说，没有谐波减速器的卓越性能，人形机器人的很多功能都将难以实现。因此，深入了解国内人形机器人谐波减速器企业及其性能特点，对于把握人形机器人的发展趋势，具有重要的意义。

小小减速器，大大能量

谐波减速器虽小，却蕴含着巨大的能量，在人形机器人的运动控制中发挥着关键作用。那么，它的工作原理是怎样的呢？

谐波减速器主要由波发生器、柔性齿轮（柔轮）、柔性轴承和刚性齿轮（刚轮）四个基本构件组成 。其工作原理基于行星齿轮传动原理，利用波发生器使柔轮产生可控弹性变形，并与刚轮相啮合来传递运动和动力 。当波发生器装入柔轮后，由于波发生器的长度略大于柔轮的内孔直径，柔轮会被撑成椭圆形 。在椭圆的长轴方向，柔轮的齿与刚轮的齿完全啮合；而在短轴方向，两者则完全脱开 。随着波发生器的连续转动，柔轮的变形不断改变，其与刚轮的啮合状态也随之不断变化，从啮入、啮合、啮出、脱开，再到啮入，周而复始，从而实现柔轮相对刚轮沿波发生器相反方向的缓慢旋转 。

这种独特的工作方式，使得谐波减速器具有诸多显著特点 。它的结构相对简单，仅有三个主要构件，且输入与输出轴同轴线，这不仅减少了零件数量，还使得安装更加方便 。其体积小、重量轻，与一般减速机相比，在输出力矩相同的情况下，谐波齿轮减速机的体积可减小 2/3，重量可减轻 1/2 ，这对于对空间和重量限制较为严格的人形机器人来说，无疑是一个巨大的优势 。谐波减速器的传动比大，单级谐波齿轮传动的传动比可达 70 - 500，在某些装置中甚至可达到 1000，多级传动速比更是可达 30000 以上 ，能够满足人形机器人对不同运动速度和扭矩的需求 。它的运动精度高，在齿轮精度等级相同的情况下，传动误差只有普通圆柱齿轮传动的 1/4 左右 ，同时可通过微量改变波发生器的半径来增加柔轮的变形，使齿隙很小，甚至能做到无侧隙啮合，适用于反向转动 ，确保了人形机器人动作的精准性 。此外，谐波减速器还能在密闭空间传递运动，利用柔轮的柔性特点，实现现有其他传动无法比拟的可贵功能 。

基于这些出色的特点，谐波减速器在人形机器人中找到了用武之地，主要应用于小臂、腕部、手部等轻负载部分 。在这些部位，对体积和灵活度的要求较高，而谐波减速器体积小、重量轻、传动比高、精密度高的特点，使其能够充分发挥优势，助力机器人完成各类灵活、精细的动作 。比如，在机器人与人握手时，腕部的谐波减速器能够精准地控制力度和角度，让握手动作自然流畅；在机器人操作小型工具时，手部的谐波减速器能确保动作的准确性和稳定性，完成精细的操作任务 。

国产企业蓄势待发

在国内，有多家企业在谐波减速器领域崭露头角，它们凭借各自的技术优势和产品特点，在市场中占据了一席之地。

来福谐波是国内谐波减速器领域的重要企业之一 。它成立于 2013 年，深耕谐波传动技术，目前已实现四大系列3-50型号全系列覆盖，具备自主全流程产品生产加工实力，还可支持轴承及结构各种非标产品的开发与生产 。来福谐波的高精密谐波减速器具有低温升、低启动扭矩和高可靠性、高精度、大速比等特点，受到了市场的广泛认可 。其合作客户包括图灵机器人、尔必地机器人、大族机器人、大研机器人、华数机器人、珞石机器人、节卡机器人、遨博智能等众多知名企业 ，2023 年，其谐波减速器产品营业收入达到 1.5 亿元 。

来福紧跟时代步伐，敏锐捕捉到人形机器人产业的发展趋势，推出了国内唯一的03/05/08系列微型谐波减速器和双钢轮减速器。03系列微型谐波减速器重量仅13克，体积小巧却性能卓越，为微型机器人和人形机器人的关节部位提供精准、稳定的传动支持。该系列的减速比可调，满足从指关节到肩关节的广泛应用，实现了人形机器人关节部位的全覆盖，为其灵活性和稳定性提供保障。除了小型谐波减速器外，公司也陆续推出了45/50系列等大型号减速器，以满足工业机器人及其他高负载应用的需求。这些大型号减速器具备更强的承载能力和更高的传动效率，进一步丰富了来福的产品线。

来福始终将科研创新置于战略高度，不断加大研发投入，并积极与顶尖高校和科研机构开展产学研合作。其中，与重庆大学的深度合作成为来福科研创新战略的典范，在2023年成立了重大-来福谐波研究院。该研究院致力于解决谐波减速器等智能精密传动装备的核心科学问题，开发面向高端市场的高性能、高可靠性、长寿命的精密传动产品。目前，研究院已形成一支由20名固定研究人员组成的团队，包括教授、副教授、博士后和硕博研究生，推动来福的可持续发展。

此外，谐波减速器的技术成熟度对大规模生产至关重要。来福通过不断优化设计和生产工艺，促进自身发展，带动上下游产业链的协调。与材料供应商、零部件制造商和应用开发者的紧密合作，提升了整个行业的综合水平，为人形机器人的快速发展奠定了坚实基础。

来福研发团队具备扎实的理论基础和丰富的实践经验，对谐波减速器技术有着深厚的造诣和执着的热爱。这使得来福在谐波减速器的研发和生产方面始终保持领先地位，并在行业内树立了良好的口碑。凭借多年的技术积累、优秀的人才管理以及以客户为中心的企业文化，来福在非标产品定制方面展现出卓越的实力，多年来成功协助众多客户开发出多款谐波减速器产品，充分满足不同市场需求和生产场景。

在谐波减速器的研发和生产过程中，来福实施精细化管理，确保每一台产品都符合高标准的质量要求。通过严格的生产流程和品质检测，来福不断提升产品的市场竞争力，为客户提供可靠的传动解决方案，真正实现以客户为导向的服务宗旨。

凭借领先的技术实力和不断追求卓越的精神，来福在谐波减速器领域取得了诸多荣誉，包括国家级高新技术企业和浙江省重点高新技术产品等。同时，拥有90多项自主知识产权专利，为企业的持续创新和发展提供了坚实的保障。

优势与挑战并存

优势尽显

国产谐波减速器在市场中展现出了诸多显著优势 。在解决谐波减速器齿形设计的难题上来福谐波公司2023年发布革命性齿形设计方案，通过颠覆性创新推动谐波传动技术迈入新纪元在精密啮合机理层面实现三大核心突破：首先，采用局部共轭面接触齿廓设计使啮合接触面积提升40%以上，配合独创的曲面压力角优化算法，将齿面滑移率降低至行业平均水平的2/3，从根本上解决谐波减速器长期存在的微动磨损难题；其次，通过建立多齿协同承载数学模型，开发出具有自主知识产权的"动态载荷分布均衡技术"，使整机承载能力较传统设计提升150%，成功突破高转矩密度与长寿命难以兼得的技术瓶颈；更关键的是，公司创新性提出"局部共轭啮合理论"，构建考虑温度场-应力场耦合效应的高阶齿轮修形体系，采用变曲率连续修形工艺，在保持运动精度的同时，将齿面接触应力峰值降低45%，实现1万小时超长服役周期内传动精度波动范围控制在±30角秒以内。经国家机器人检测中心验证，该技术使谐波减速器综合性能指标达到国际领先水平，特别在航空航天精密指向机构、工业机器人关节模组等高端领域，成功解决因长期交变载荷导致的精度漂移问题，为国产精密传动部件在半导体装备、医疗机器人等苛刻工况下的规模化应用奠定技术基础，标志着来福谐波在精密传动领域实现从跟跑到领跑的关键跨越。

困难重重

尽管国产谐波减速器取得了一定的成绩，但在应用于人形机器人领域时，仍然面临着诸多挑战 。从技术层面来看，谐波减速器在人形机器人应用中存在一些亟待解决的问题 。在承受过大扭矩时，可能会出现棘轮现象，导致钢轮和柔轮齿无法正确啮合，进而产生过度振动和加速磨损 。当人形机器人进行一些重负载操作时，如果谐波减速器出现棘轮现象，不仅会影响机器人的正常运行，还可能导致设备损坏 。谐波驱动器中的主要振动源来自于柔轮的连续变形，人形机器人双手需同时运动，若产生共振现象，会导致两手抖动，影响操作的精度和稳定性 。在机器人进行精细操作，如抓取微小物品时，共振引起的抖动可能会导致操作失败 。对于人形机器人来讲，谐波减速器目前重量仍然较高，未来如何减重成为重要课题，过重的减速器会增加人形机器人的整体重量，影响其运动的灵活性和能源效率 。谐波柔轮和钢轮装配需要依靠经验丰富的人工，人工不足可能成为限制扩产的因素，这也增加了生产成本和生产周期的不确定性 。

与国际先进水平相比，国产谐波减速器在一些关键方面还存在差距 。在高端材料方面，部分关键材料仍依赖进口，这不仅增加了成本，还可能面临供应不稳定的风险 。高端材料的性能直接影响着谐波减速器的精度、寿命和可靠性等关键指标，国产材料在性能上与国际先进水平还有一定的差距 。在精密制造工艺方面，国产企业也需要进一步提升 。谐波减速器对制造工艺的要求极高，微小的误差都可能影响产品的性能 。国际先进企业在制造工艺上有着多年的积累和技术沉淀，国产企业需要不断学习和创新，提高自身的制造工艺水平，以缩小与国际先进水平的差距 。

未来已来，将至已至

当前，国产人形机器人谐波减速器企业已取得了令人瞩目的成绩，在技术研发、产品性能和市场份额等方面都有了显著的提升 。绿的谐波等龙头企业在技术创新和产能扩充上不断发力，来福谐波等企业在技术革新上各显神通，众多企业共同推动着国产谐波减速器产业的发展 。

随着人形机器人市场的快速发展，国产谐波减速器企业迎来了前所未有的机遇 。据相关预测，到 2030 年我国人形机器人市场规模有望达到约 8700 亿元 ，这将为谐波减速器行业带来广阔的市场空间 。国产企业凭借成本、本土服务和定制化等优势，有望在这个巨大的市场中占据一席之地

然而，我们也不能忽视国产谐波减速器企业面临的挑战 。技术难题需要进一步攻克，与国际先进水平的差距需要不断缩小 。但只要企业持续加大研发投入，加强技术创新，积极引进高端人才，不断提升自身的核心竞争力，就一定能够在激烈的市场竞争中脱颖而出 。

作为关注科技发展的我们，也应该持续关注国产人形机器人谐波减速器企业的发展，见证它们在技术创新的道路上不断前行，为我国人形机器人产业的崛起贡献力量 。相信在不久的将来，国产谐波减速器将在全球市场中大放异彩，助力我国人形机器人产业迈向新的高峰 。