人形机器人产业系列报告(四):减速器专题研究:人形机器人带来产业深度变局.pdf

核心观点
口减速器行业概况:减速器是传动系统核心掌部件,随着应用场录的不断扩展,减速器市场规模不断扩大。
1)减速器是由多个齿轮组成的常用传动零部件。其通过不同大小的齿轮的啮合传递动力,从而降低驱动设备的转速并提供更高的扭矩输出和承载能力。其作用包括减小转速、增大扭矩、减少运动机构惯量、锁止机构等。
2)减速器按用途可分为通用减速器、专用减速器与精密减速器。通用减速器满足基本动力传动需求,专用减速器为特定场景设计,如风力发电齿轮箱等。精密减速器具高传动精度、小回差、大扭转刚度的特点,常用于机器人和高端机床等高精度要求领域。
3)随着减速器应用场景不断扩展至人形机器人、新能源等新兴产业,减速器市场规模不断扩大。
口精密减迷器分析与比较:扶结构分为行星、RV、诸波三大类,其各具化势,广泛应用于机器人关节等部位。
1)精密行星减速器:
①结构:采用单级传动结构,主要由中心轮、行星轮、内齿圈三部分构成。
②优点:传动效率高、承载能力强、成本低。
③缺点:单级行星减速器减速比小,通常只适用于对精度要求相对不高的运动机构。
④应用场景:精密行星减速器常用于数控机床、自动化设备、机器人下肢驱动等场景。
2)RV减速器:
①结构:采用两级传动结构,包括行星齿轮结构和摆线针轮传动结构。
②优点:传动比范围大、传动效率高、平稳性好和刚性强,适用于重负载场景。
③缺点:RV减速器存在体积较大和成本高的劣势:由于需要传递较大的扭矩,其齿轮齿数多,附属部件多,导
致体积较大。
④应用场景:RV减速器常用于自动化生产线、太阳能和风能设备、机器人基座和大臂等重负载场景。3)诸波减速器:
①结构:谐波减速器由波发生器、柔轮和刚轮组成,利用柔轮的弹性变形实现刚轮轮齿与柔轮轮齿之间的少齿差内啮合。
②优点:传动精度高、减速比大、体积小、重量轻等优势。
③缺点:柔轮易发生疲劳破坏,承载能力有限,成本相对较高。
④应用场景:谐波减速器常用于医疗设备、航空航天设备、机器人小臂、腕部和手部等轻负载高精度场景
口竞争格局:海外品牌垄断特征显著,国产替代加速。
1)全球市场:行星减速器德系品牌较强,2022年前三大德系品牌合计市占率达36%;RV、谐波减速器日系品牌望断,2020年RV/谐波减速器市场中纳博特斯克、哈默纳科市占率分别为61%/82%。
2)国内市场:国产化率稳步提升,三大类精密减速器国产替代进度不一。①行星减速器:行业格局相对分散,头部厂家以中大力德/纽氏达特等为代表;②RV减速器:海外品牌市场份额较高,头部国产品牌初具规模,2022年双环传动/中大力德市占率分别为15%/4%;③谐波减速器:近年来国产品牌市场份额明显提升,一超多强特征显著,2022年绿的谐波/来福/同川市占率分别为26%/8%/6%。
口精密减速器在人形机器人的应用:选型方案各异,影响关节性能。
1)人形机器人旋特关节由电机+减速器等硬件组成。减速器搭配电机起到降速增矩的作用,在大扭矩电机情况下,可以搭载低减速比减速器(行星等),此方案具备经济性优势;小扭矩电机情况下,搭载高减速比减速器(谐波等),此方案具备小体积优势。
2)应用:①0ptimus主体部分使用3款共14个旋转关节,对应采用14个谐波减速器;②出于经济性考虑,国内主机厂(优必选、傅利叶、智元等)则普遍同时采用含谐波或行星减速器的方案。

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