1、减速器用于实现降速增矩
◼ 减速器又称减速机，与伺服电机、控制器并称为机器人三大核心零部件，在机器人动力系统中是连接动力源和执行结构的中间结构。与机械设备一样，机器人一般由动力、传动与执行三大系统构成，人形机器人作为精密制造、先进传感与控制技术的高度集成化产物，其传动系统成为机器人精密控制的关键，而减速器则是传动系统的关键部件。
◼ 减速器是由多个齿轮组成的常用传动零部件，内部结构复杂，其通过不同大小齿轮的啮合传递动力。在一般的机械设备中，由电机带动设备运转，但电机额定转速不能得到完全使用，需要通过减速器降低转速增加扭矩；因此我们可以类比在人形机器人中，减速器主要将伺服电机的动力传导至各执行结构如关节处，降低转速并增加扭矩，以精确控制机器人动作。
减速器可平衡电机“高转速低扭矩”与关节“低转速高扭矩” 的矛盾。通过减速器可以将电机的低扭矩放大为高扭矩以满足负载驱动需求。这是因为在人形机器人中，伺服电机为追求小型化和快速响应，通常输出高转速低扭矩，而机器人执行末端如机械臂关节、夹持器等负载需要低转速高扭矩来驱动手臂运动或抓取重物。
可保证运动控制的高精度与稳定性，在要求高精度的场景中不可或缺。人形机器人的运动精度直接影响任务完成质量，例如抓取细小物体、行走时的步幅控制和平衡调整等，均依赖传动系统的精度。而电机输出转速存在微小波动，直接传递到末端会放大运动误差，因此需要减速器通过多级啮合与齿轮设计来平滑电机的转速波动，使末端运动更稳定，控制误差。
2、 减速器产量及市场规模持续增长
从产量来看，我国减速器从2019年的852万台增长至2023年的1470万台，连续五年产量稳定增长。我国减速器企业工艺水平不断提升、生产规模日益扩大，国产减速器供应能力日益提升，产业规模稳步扩张。
从市场规模来看，2024年中国减速器行业市场规模约1448亿元，较上年增长4.4%，近五年来同比增长率维持在4%~5%，市场增长态势稳健。得益于我国工业化进程的推动，下游工业机器人、半导体设备、机床等市场需求的不断增长。
3、谐波：基于柔轮与刚轮的齿数差减速
◼ 谐波减速器由波发生器、柔性齿轮、刚性齿轮三个基本构件组成。波发生器通常用作输入，通常连接到伺服电机。柔轮是由合金钢制成的薄圆柱形杯，杯的开口端有外齿，用作输出并连接到输出法兰。圆形刚轮是带有内齿的刚性环。当齿轮组装好时，它与波发生器椭圆长轴上的柔性齿轮的齿相啮合。
谐波减速器传动的原理在于柔性齿轮与刚性齿轮的齿数差。减速比=柔轮齿数 /（柔轮齿数–钢轮齿数）。当波形发生器发生旋转时，柔轮和钢轮会啮合在一起并随着旋转慢慢改变位置，如果减速比为100，那么波形发生器需旋转100圈，柔轮才能前进一圈，如果柔轮有200个齿，那么钢轮将有202个齿。通过改变齿数，我们可以得到不同的减速比，单级谐波减速器的减速比一般处于70~320范围内，在某些装置中甚至可以达到1000。
4、谐波：材料要求高，传动精度高
谐波减速器的技术难点主要在于齿形设计、材料、加工设备。1）齿形设计：由于谐波减速器的传动原理为两个齿轮之间的啮合运动，且柔轮不断发生形变，因此齿轮的高度、宽度、形状等设计对减速性能有较大影响。2）材料：柔轮不断形变传递力矩，对材料的一致性、载荷、精度、疲劳寿命都有很高要求，普通的金属和合金难以达到要求，常用40CR合金钢等材料。3）加工设备：柔轮很薄、厚度约0.2~0.6mm，加工和切割要求高，高精度数控磨床、滚齿机均需要进口，而日本高精度机床对我国有一定限制。
谐波减速器具有高精度大扭矩、结构紧凑和无背隙运动、质量轻、体积小，适合中低负载的特点。常用于精密仪器、航天器、机器人等高精度应用领域。谐波减速器应用领域目前以各种机器人为主，除此之外，还有数控机床，半导体、光伏、 医疗等其他设备领域。
5、谐波：消费量增长稳健，市场格局集中
工业机器人领域谐波减速器消费量预计延续稳健增长态势。随着协作机器人的景气度延续，叠加人形机器人带来的新增量，据GGII预测未来几年谐波减速器市场需求有望迎来持续增长。到2028年，工业机器人领域谐波减速器消费量有望接近190万台。
市场集中度高，全球市场以哈默纳科为龙头，国内市场以绿的谐波为龙头。2024 年全球谐波减速器市场中，哈默纳科以 58% 的销售收入份额位居第一，出货量占比 40-50%；国内厂商绿的谐波全球份额 15%，位居第二；来福谐波、大族激光、同川科技等全球份额分别为 4.83%、3.35%、1.25%，处于第二梯队；中大力德、瑞迪智驱等第三梯队厂商全球份额不足 1%。
6、行星：由太阳轮带动行星轮进行减速
行星减速器由三到四个行星轮和一个太阳轮组成。其中心齿轮通常被称为“太阳轮”，由输入端伺服电机通过输入轴驱动旋转。行星减速机内部结构图有多个围绕太阳轮旋转的齿轮被称为“行星轮”，其一侧与太阳轮咬合，另一侧与减速机壳体内壁上的环形内齿圈咬合，承载着由输入轴通过太阳轮传递过来的转矩动力，并通过输出轴将动力传输到负载端。
行星减速器如何实现减速？在行星减速机运转时，随着太阳轮的自转，行星轮将围绕太阳轮公转。行星减速器通过传动轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮，以达到减速的目的。其减速比由环形内齿圈与太阳轮的尺寸（周长或齿数）之比决定。具有单级减速齿轮组的速比通常在 3 ~ 10 之间；速比超过 10 以上的行星减速机，需要使用两级(或上）的行星齿轮组减速。
7、行星：体积小，成本较低
精密行星减速器难点主要体现在制造、维护和工艺定制化。1）制造：精密行星减速器产品结构复杂，制造安装难度较大；2）维护：定期维护和保养（包括定期更换润滑油和维修传动部件等）；3)工艺：人形机器人精度、效率等的额外要求会相应增加制造成本，如人形机器人若使用行星减速器则需要对电机进行扁平化设计，同时行星减速器也需要定制成微型多级传动的形式。
行星减速器成本较低，制造难度相对低。行星减速器体积小、重量轻，承载能力高，使用寿命长、运转平稳，噪声低。具有功率分流、多齿啮合独用的特性。适用于起重运输、工程机械、冶金、矿山、石油化工、建筑机械、轻工纺织。
8、行星：全球市场格局集中，德企占优
全球行星减速器竞争格局较为集中，德资品牌占据前三名。2022年全球前5大行星减速器厂商分别为赛威传动、纽卡特、威腾斯坦、精锐科技和纽氏达特，全球CR5市占率超50%。其中前3的赛威传动、纽卡特、威腾斯坦均为德资企业，市占率合计达36%，第4精锐科技为台资企业、占比10%，第5纽氏达特为大陆本土企业，占比7%。
我国行星减速器市场格局集中，外资占优，CR5市占率超50%。2023年我国前十家精密行星减速器中，外资企业占比近70%，其中日本新宝占20%。湖北科峰为国产品牌第一，占12%。
9、 RV：正齿轮减速与差动齿轮减速组成
RV减速器，由正齿轮（行星轮）、RV齿轮（摆线轮）、曲柄轴、销（针齿销）、外壳（针轮）、输出轴等组成。是在传统针摆行星传动的基础上发展而来，其中，内齿轮和外齿轮的啮合是实现减速的关键。内齿轮是一个圆柱形的齿轮，外齿轮则是一个圆锥形的齿轮。内齿轮和外齿轮的齿数不同，因此在啮合时会产生减速的效果。
RV减速器如何减速？RV减速器传动系统由两级减速机构组成。第一级正齿轮减速机构（行星减速）：中心轮（太阳）与输入轴相连，其旋转将带动周围的行星轮绕中心轮公转，并同时逆时针自转，转速比=中心轮齿数/行星轮齿数；第二级差动齿轮减速机构（摆线针轮减速）：曲柄轴与行星轮相连因此同速转动，而铰接在三个曲柄轴上的两片摆线轮（RV齿轮）与固定的针轮相啮合，当摆线轮摆动时针齿销迫使摆线轮沿针轮逐齿旋转。针轮偏移角度=1/针轮齿数。总传动比=第一级转速比×第二级针轮偏移角度。
10、RV：体积小扭矩大，工艺复杂
RV传动是一种有显著优势的新型传动。体积小、抗冲击力强、扭矩大、定位精度高等特点，广泛应用于工业机器人、高端机床、医疗检测设备、卫星接收系统等领域。
RV减速器由摆线针轮和行星支架组成，工艺要求高、零部件复杂。1）工艺：各项工艺需密切配合，包含齿形设计、齿面热处理、加工精度、成组技术等，由于结构复杂和零件众多带来误差累积，会导致产品在使用过程中加速磨损和寿命缩减；2）零部件：RV减速器结构复杂，由数十个甚至上百个零件组成，且传动比大，负荷大，对轴承要求高，摆线轮(RV齿轮)支撑轴承位于曲柄轴和摆线轮之间，受限于减速器内部的空间、润滑、温升等因素，受力时易达到承载极值，导致磨损和破裂，对零部件质量要求较高。
11、RV：国产替代趋势明显，放量在即
国产替代趋势明显。2021-2022年，外资减速器厂商受疫情及物流因素影响供货期延长，国产厂商基于产品性能提升逐步打开市场渠道，同时，国内入局者增多，行业竞争日趋激烈。GGII数据显示，2022年国产RV减速器份额为41.59%，2023年国产份额提升至52.89%，首次超过外资厂商份额，2024年国产份额进一步提升至60.80%。
环动科技、智同科技、珠海飞马、中大力德、南通振康、秦川机床、六环智造等多家国内厂商实现量产，市场接受度逐年提升。同时经过过去数年的测试，2025年国产RV减速器厂商有望真正批量进入外资厂商的供应链体系，实现真正放量，这也将是国产RV减速器厂商迎来真正拐点的关键时刻。
12、摆线针轮：摆线轮偏心旋转并与针齿啮合
◼ 摆线针轮减速器是RV减速器的一种，主要由输入机构、摆线轮、针轮及输出机构组成。1）输入轴：连接输入端。包括输入轴、偏心轴、偏心套等，轴上通常有两个相位相差180度的偏心结构，带动摆线轮做偏心运动。2）摆线轮：齿形为摆线曲线的齿轮，套在偏心轴的偏心套上。3）针轮：内壁分布着若干针齿销；4）输出机构：包括输出轴、柱销孔等，摆线轮上的柱销孔推动着输出柱销转动，柱销连着减速器的端盘作为输出机构。
摆线针轮如何减速？主要基于摆线轮的偏心旋转和摆线与针齿的啮合。电机驱动输入轴旋转，带动偏心轴使摆线轮偏心旋转（绕轴中心公转并同时自转）。公转过程中摆线轮与针齿啮合，因两者齿数差为1，针齿的反作用力迫使摆线轮反向自转一个齿距，即输入轴旋转一周，摆线轮自转"针轮齿数分之一周"，从而达到减速效果传动至输出机构。摆线针轮减速器的传动比范围大，单级传动比可达87。
13、摆线针轮：传动比大、结构紧凑、传动效率高
◼ 摆线针轮减速器难点主要体现在齿廓设计与制造。1）齿廓设计：摆线针轮设计与制造复杂，其齿廓是基于针轮齿圈的共轭外摆线曲线，需通过复杂的啮合方程计算齿廓参数，对参数设计要求较高。此外还需要齿廓修形技术来形成合理齿隙保证啮合的润滑。2） 制造：摆线轮、针齿销等主要零件采用材质较好的GCr15轴承钢制造，制造工艺复杂且精度高，同时需要热处理，需购买磨床和热处理设备，成本较高。
摆线针轮减速器具有刚性好、传动比大、结构紧凑、传动效率高和承载能力强等显著优点，同时运转平稳、噪音低、寿命长，适用于高精度和重载场景。一是重工业领域（如冶金机械、起重设备和工程机械），发挥其高负载和抗冲击能力；二是精密传动领域（如航空航天、机器人、数控机床和医疗器械），满足高刚性、低噪音的需求。
14、 摆线针轮：已在机器人核心传动领域实现应用
市场规模进一步扩大，市场格局分散。根据QY Research数据，摆线针轮减速器2024年全球市场规模达16.86亿美元，预计2031年增至20.63亿美元，2024-2031年期间CAGR达到2.70%。2023年全球摆线针轮减速机市场CR5约占25%，行业竞争格局分散。从地区来看亚太地区为最大市场，2023年约占全球30%的市场份额。
摆线针轮减速器已在机器人核心传动领域实现应用。摆线针轮减速器满足机器人下肢关节、腰髋等部位的高负载、高精度、长寿命以及轻量化要求。动易科技PhyArc系列摆线关节模组的实际测试显示，其定位精度可达±0.01mm，可满足精密装配等任务需求；智同科技CT-CHR系列摆线减速机模组应用于仿生或仿真拟人机器人、行走机器人、人体外骨骼和医疗康复机械。
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