人力成本增加下机器人发展迫切 减速器行业随之得到加速发展

劳动力成本抬升，推动机器人及减速器行业发展

1947年，前苏联工程师首次提出谐波机械传动原理；20 世纪 50 年代，美国工程师 Musser C. W.根据空间应用需求发明了谐波减速机并取得专利。由此可见，前苏联、美国很早就开始研究谐波减速器，但主要集中在空间应用领域；日本虽起步稍晚，但发展迅速，在机器人领域后来居上；我国对谐波减速器的研究始于 1961 年，1985 年“谐波减速器标准系列产品”正式通过鉴定，成为继美国、日本、俄罗斯后第四个具有谐波传动减速器标准系列产品的国家。

谐波减速器由波发生器、柔轮和钢轮组成。按机械波数量分类，可分为单波/双波/三波传动，刚轮和柔轮的齿数差应等于机械波的整数倍，通常取为波数，目前最常用的为双波传动。其中钢轮为带有内齿圈的刚性圆环状零件，通常固定在减速器机体上，具有良好的抵抗外载荷不变形的能力；柔轮为带有外齿圈的柔性薄壁弹性体零件，通常安装在减速器输出端；波发生器由柔性轴承和刚性椭圆凸轮组成，通常安装在减速器输入端，柔性轴承内圈固定在凸轮上，外圈通过滚珠实现弹性变形成椭圆形。

从结构和传动原理方面来看，谐波减速器具有体积小、重量轻、传动比大、承载力高、传动精度高、传动效率高等优势。与普通减速器相比，其体积减小 2/3，重量减轻 1/2；单级传动比可达 30-500；传动效率可达 69%-96%。基于以上优势，谐波减速器可广泛运用于机器人、数控机床、光伏设备、医疗器械、半导体设备、航空航天等其他领域。

资料来源：公开资料整理

据《机器人用谐波齿轮减速器》（GB/T 30819-2014）国家标准，减速器的精密等级可通过传动误差和空程来衡量，传动误差≤30 弧秒为高精密级减速器，30 弧秒＜传动误差≤1 弧分为精密级减速器，1 弧分＜传动误差≤3 弧分为普通级减速器；空程≤1 弧分为 1 级，1 弧分＜空程≤3 弧分为 2 级，3 弧分＜空程≤6 弧分为 3 级。参考各公司产品参数，应用在机器人中的多为精密级减速器，等级在 2 级以上。

机器人用谐波齿轮减速器国家标准（以传动误差衡量）

资料来源：公开资料整理

机器人用谐波齿轮减速器国家标准（以空程衡量）

资料来源：公开资料整理

从 2022 年工业机器人大国的人口数量来看，美国/德国总人口增长率短期受移民增加影响小有上涨，但长期下降趋势不变；中国人口自然增长率首次为负值；日/韩人口数量分别同比-0.4%/-0.2%。从人口结构来看，老龄化程度日益加深，以我国情况为例，60 周岁及以上人口比例逐年上涨，2022 年为 19.8%，同比+0.9pct。人口减少、老龄化加剧问题将使得强度大、重复性高、条件恶劣的低端工作面临用工荒的问题。

随着全球范围内劳动力成本提高，各国工业自动化渗透率和制造业机械设备密度有望逐步提高，或带动传动基础部件减速器的需求持续上升，预计2026年全球减速器市场规模可达1766亿美元。

资料来源：ReportLinker，观研天下数据中心整理

根据观研报告网发布的《中国减速器行业发展深度研究与投资前景分析报告（2024-2031年）》显示，目前全球制造业正向着自动化、集成化、智能化及绿色化方向发展，在疫情的催化作用下，2020 年起中国工业机器人产业引领全球市场迎来了快速发展期，新增安装量增速维持较高水平，但通过对比各国工业机器人密度可见，中国与其他国家仍有差距，发展空间仍然较大。

资料来源：IFR，观研天下数据中心整理

工业机器人可分为六轴/协作/SCARA 和 DELTA 机器人，谐波减速器一般用于手臂、腕部或手部关节。每台六轴多关节机器人需搭配 6 台精密减速器，其中轻负荷的可用谐波减速器；协作机器人全部关节均用谐波减速器，一般为 6-7 台；SCARA 机器人一般使用 2-3 台谐波减速器；DELTA 机器人需使用 3 台谐波减速器。考虑到多关节机器人灵活性和自由度高，可适应不同的工作环境和任务，随着机器人技术的不断进步和应用场景的不断拓展，多关节机器人的应用将会更加广泛，因此单台用谐波减速器数量将呈上升趋势。

不同类型工业机器人的谐波减速器需求对比

资料来源：公开资料整理

工业机器人三大核心零部件包括精密减速器、伺服系统及控制器，上述三大零部件在工业机器人成本中占比约高达60%，其中精密减速器在三类零部件成本中占比最高，约达到30%。精密减速器一般以谐波减速器和RV减速器为主；其中谐波减速器主要应用于机器人小臂、腕部或手部等轻负载领域；RV减速器多应用于多关节机器人中机座、大臂、肩部等重负载的位置。

资料来源：绿的谐波，观研天下数据中心整理

特斯拉提出人形机器人计划，我国政府亦持续推动其发展

特斯拉于 2021 年 AI Day 首次提出人形机器人计划；于 2022 年 AI Day 发布 Optimus 原型机，实现了行走、挥手、搬运货物、给花浇水等动作；2023 年 5 月股东大会上，Optimus 灵活性有所提高，可执行更复杂的任务，实现更为流畅的行走和抓取物品。从计划到样机发布，特斯拉仅用了不到 1 年的时间，人形机器人正式开始走进现实。

我国对人形机器人的研发起步相对较晚，初期多为高校参与，北理工、浙江大学等已取得较好的成果，为中国人形机器人产业化打下了坚实的理论基础。目前由于该领域技术壁垒较高，国内研发人形机器人本体的公司除高校研究机构孵化公司外，其余多为高科技公司，且随着特斯拉Optimus 的问世，国内企业加速布局。2023 年以来，追觅、傅利叶、宇树科技等相继发布人形机器人，意味着人形机器人正逐步走向商用化。

人形机器人技术虽已取得显著进展，但在本体能力、运动能力和智能能力方面仍面临一定挑战，且大部分企业的生产成本仍处于较高水平，不利于量产。为推动产业化进程，山东、深圳、上海、北京陆续出台相关政策支持人形机器人的创新发展和规模化应用。2023 年 9 月 13 日，工信部印发《关于组织开展 2023 年未来产业创新任务揭榜挂帅工作的通知》，在人形机器人揭榜挂帅任务榜单中以 2025 年为检验时间点，提出了多项创新任务和预期目标，如集成减速器、电机、驱动器的一体化旋转电驱动关节峰值输出功率密度应优于 600W/kg，峰值力矩密度应优于 100N.m/kg。2023 年 10 月 20 日，《人形机器人创新发展指导意见》发布，明确 2025 年人形机器人创新体系初步建立；2027 年技术创新能力显著提升等目标。

我国人形机器人政策总结

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一直以来，日本企业在减速器市场长期处于垄断地位，但近几年国产替代趋势明确，绿的谐波市占率逐渐提升。

资料来源：MIR，观研天下数据中心整理（YM）