机械设备/行业深 度分析 报 告/2023.09.04 请阅读 最后 一页 的重 要声 明！精密减速器行业深度报告 证券研究报告 投 资评 级:看好(维持)最近 12 月市场表现 分 析师 佘炜超 SAC 证书编号：S0160522080002 分 析师 刘俊奇 SAC 证书编号：S0160523060002 相关报 告 1.IMU 行业深度研究 报 告 2023-08-24 2.空 心 杯 电 机 行 业 深 度 研 究 报 告 2023-08-10 3.丝杠行业深 度研究 报告 2023-07-28 行 业 成长 性 较好，国产 化 替代 空 间巨 大 核 心观 点 精 密减速器 是机器人 关键元 件，国产 技术稳步 突破：减速器 是用 于将 原动 机 的 高 转 速 转 变 为 工 作 机 的 低 转 速 的 传 动 装 置，精 密 减 速 器 具 有 回 程 间 隙小、精度 较高、使 用寿命 长、稳定性 高等特 点，通常 在 数控机床、机器 人、航空航天等 领域有 应用。机 器 人为精密 减速器 最主要 下游，而精密减 速机也 是工业机器人 的核心 部件，占工 业机器人 成本的 30%。精密 减速器的 精度决 定了机器人的质 量，而精 密减速 器 的寿命决 定了机 器人的 效率 和寿命。近 年来，以 绿的 谐 波 为 首 的 国 内 厂 商 在 谐 波 减 速 器 技 术 实 现 了 自 主 性 的 突 破，绿 的 谐 波 跳出了传统 上以 willis 定理为 基础的渐 开线齿 轮设计 理论，基于曲 线/面 的几何映射理论 退出共 轭齿形，并 研发出“P”齿形，而来 福谐 波研发出 了“”齿形，国内企业 在技术 上逐步 突破。行业集中度高，行业成长空间巨大：根据我们测算，我国 2022 年工业机器人减速 器市场 规模达 67.5 亿元，2027 年我国工业机 器 人减速器 市场规 模为130 亿元。日本占据主 要市 场，2020 年 Harmonic、Nabtesco、SUMITOMO 的全球市占 率为 60%、15%和 10%，三家 日本企 业占据 全球 85%的份额。Harmonic在谐波减 速器中 占有领 先地 位，Nabtesco 在 RV 减速 器领域具 有竞争 优势。2020 年中国 劳动力 人口数 量占 总 人 口比重为 58.4%，劳动年龄 人口的 数量和比重自 2015 年起连续 多年 出现双降。同 时我国 出生率 也持续下 降，工业机 器人和服务 机器人 将成为 制造 业持续发 展和提 升生活 水平 的重要工 具，半导 体、医疗器械 等减速 器下游 也将 保持稳定 增长，精 密减速 器 行业将持 续增长。2022年特斯拉 人型机 器人引 起了 社会的广 泛关注，远期来 看，人形机器 人可为 精密减速器带 来百亿 以上的 市场 增量。投资建议：精密减速器是 机器人的 核心部 件，随 着机 器人行业 的发展，以及制造业自 动化水 平的提 升，精密减速 器具有 较好的 成长 性。全球精 密减速 器市场主要被 外资品 牌占据，国 内企业具 有巨大 的替代 空间。建议关注 国内谐 波减速器龙头厂商绿的谐 波，国 内 RV 减速器领先制造商 双环传动，以及中大力德、秦川 机床、丰立智 能等 精密减速 器核心 制造商。风险提示：制造业恢复不 及预期；国 产化替 代进程 不 及预期；行 业竞争 加剧。-13%-8%-4%1%5%10%机械设备 沪深300 谨请参阅尾页重要 声明及财通证券股票和行业评级标准 2 行业深度分析报告/证券研究报告 表 1：重点公司投资评级:代码 公司 总市值（亿元）收盘价（09.04）EPS（元）PE 投资评级 2022A 2023E 2024E 2022A 2023E 2024E 002472 双环传 动 294.25 34.50 0.73 0.94 1.23 34.86 36.81 27.97 未覆盖 688017 绿的谐 波 199.72 118.41 0.92 1.72 2.34 105.06 68.84 50.60 增持 002896 中大力 德 56.81 37.58 0.47 0.53 0.67 48.11 70.57 56.25 未覆盖 000837 秦川机 床 131.89 13.06 0.31 0.29 0.40 31.43 44.36 32.26 未覆盖 301368 丰立智 能 62.64 52.16 0.50 0.64 0.84 39.80 81.36 62.02 未覆盖 数据来源：wind 数据，财通证 券研究所（未 覆盖公司预测数据来自 wind 一致预期）WUCXzQnQtQpOqOtQnQrOnM8OdNbRtRqQpNtQfQpPyRjMrRnQbRpOqNNZnPtOxNqNuM 谨请参阅尾页重要 声明及财通证券股票和行业评级标准 3 行业深度分析报告/证券研究报告 1 精密减速器是机器人 关键 元件，国产技术稳步 突破.7 1.1 精密减速器是机器人 关键 元件.7 1.2 谐波减速器与 RV 减速器各有优劣，国产技术 稳步 突破.13 2 工业机器人减速器集 中度 高，日本占据领先地 位.22 3 自动化设备需求赋予 行业 成长驱动力，人形机 器人 或带来 新增量.29 4 重点上市公司.35 4.1 双环传动.35 4.2 绿的谐波.38 4.3 中大力德.40 4.4 秦川机床.43 4.5 丰立智能.45 4.6 国茂股份.47 5 投资建议.49 6 风险提示.49 图 1.减速器概念.7 图 2.精密减速器分类.8 图 3.中国精密减速器下游 应用占比.8 图 4.2017-2022 年中国半导体设备市场规模(亿元).8 图 5.2017-2022 年中国数控机床市场规模(亿元).8 图 6.2017-2023 年中国医疗器械市场规模(亿元).8 图 7.工业机器人成本占比（做轴）及毛利率（右轴）.9 图 8.国内工业机器人核心 零部件技术情况.9 图 9.工业机器人机械结构.10 图 10.精密减速器在工业 机器人的应用位置.10 图 11.谐波减速器与 RV 减速器市场规模比.10 图 12.2014-2020 中国精密减速器需求量(万台).10 图 13.全球机器人精密减 速器占比.10 内容目录 图表 目录 谨请参阅尾页重要 声明及财通证券股票和行业评级标准 4 行业深度分析报告/证券研究报告 图 14.机器人减速器产业 链.12 图 15.机器人减速器成本 构成.13 图 16.谐波减速器结构图.14 图 17.谐波减速器工作原 理.14 图 18.谐波减速器相关技 术专利分布(项).15 图 19.全球谐波减速器技 术专利申请量(项).16 图 20.中国谐波减速器技 术专利申请量(项).16 图 21.Harmonic“S”齿形的啮合过程示意图.16 图 22.来福谐波“”齿轮示意图.16 图 23.绿的谐波“P”齿形与国外齿形的比较示意 图.17 图 24.RV 减速器结构图.18 图 25.RV 减速器总体设计 方案.18 图 26.RV 减速器工作原理.18 图 27.全球 RV 减速器技 术专利申请量(项).19 图 28.中国 RV 减速器技 术专利申请量(项).19 图 29.国外 RV 减速器相 关技术专利分布(项).20 图 30.国内 RV 减速器相 关技术专利分布(项).20 图 31.RV 减速器主要工艺 流程图.20 图 32.RV 减速器和谐波减 速器传动效率对比.21 图 33.2020 年全球机器人 减速器市场格局.23 图 34.2021 年全球谐波减 速器市场格局.23 图 35.中国精密行星减速 器市场份额.23 图 36.2020-2021 年中国谐波减速器市场格局.25 图 37.2020-2021 年中国 RV 减速器市场格局.25 图 38.Harmonic 发展历程.25 图 39.2014-2021 年 Harmonic 营业收入(亿日元).26 图 40.2021 年 Harmonic 收入结构.26 图 41.2004-2021 年 Harmonic 下游订单结构(%).26 图 42.Harmonic 主要产品.27 图 43.Nabtesco 发展历程.27 图 44.2017-2022 年 Nabtesco 营业收入(亿日元).28 图 45.2022 年 Nabtesco 收入结构.28 图 46.2017-2022 年 Nabtesco 组件解决方案营业收入(亿日元).28 谨请参阅尾页重要 声明及财通证券股票和行业评级标准 5 行业深度分析报告/证券研究报告 图 47.2017-2022 年 Nabtesco 在华营业收入(亿日元).28 图 48.Nabtesco 主要精密减速器产品.29 图 49.2011-2025 年全球工业机器人安装量(千台).30 图 50.2011-2021 年全球工业机器人保有量(千台).30 图 51.2018-2025 年不同地区工业机器人安装量(千台).30 图 52.协作机器人与传统 机器人的市场份额对 比(千台).30 图 53.2021 年全球前 15 大地区机器人安装量(千台).30 图 54.2011-2021 年中国工业机器人安装量(千台).30 图 55.2011-2020 年中国劳动力人口(万人)及占比.31 图 56.1962-2022 年中国人口自然增长率和出生 率().31 图 57.2000-2022 年中国 65 岁以上人口占比.31 图 58.2011-2021 年全国城镇就业人员平均工资(元).31 图 59.2021-2022 年中国服务机器人月度产量(套).32 图 60.2016-2023 年中国服务机器人市场规模(亿元).32 图 61.1998-2021 年中国金属切削机床产量(万台)及增速.33 图 62.2020-2022 年中国半导体制造设备月度进 口额(万元).34 图 63.2022 年 H1 中国半 导体设备国产市场集 中度.34 图 64.2014-2021 年中国医疗仪器及器械进口额(亿美 元).34 图 65.中国高端医疗器械 主要领域国产化率.34 图 66.双环传动精密减速 器发展历程.36 图 67.2022 年双环传动收 入结构.37 图 68.双环传动减速器及 其他业务营收(万元)及占比.37 图 69.双环传动营业收入(亿元)及增速.37 图 70.双环传动归母净利 润(亿元)及增速.37 图 71.双环传动毛利率与 净利率.38 图 72.2022 年绿的谐波收 入结构(按产品分类).39 图 73.2022 年绿的谐波收 入结构(按应用分类).39 图 74.绿的谐波营业总收 入(万元)及增速.39 图 75.绿的谐波归母净利 润(万元)及增速.39 图 76.绿的谐波毛利率与 净利率.39 图 77.绿的谐波海外收入(万元)及占比.40 图 78.中大力德发展历程.41 图 79.中大力德主要产品.41 谨请参阅尾页重要 声明及财通证券股票和行业评级标准 6 行业深度分析报告/证券研究报告 图 80.2022 年中大力德收 入结构.42 图 81.中大力德营业收入(亿元)及增速.42 图 82.中大力德归母净利 润(万元)及增速.42 图 83.中大力德毛利率与 净利率.43 图 84.中大力德海外收入(万元)及收入占比.43 图 85.2022 年秦川机床收 入结构.44 图 86.秦川机床营业收入(亿元)及增速.44 图 87.秦川机床归母净利 润(亿元)及增速.44 图 88.秦川机床毛利率与 净利率.45 图 89.2022 年丰立智能收 入结构.46 图 90.丰立智能营业收入(亿元)及增速.46 图 91.丰立智能归母净利 润(万元)及增速.46 图 92.丰立智能毛利率与 净利率.46 图 93.丰立智能海外收入(万元)及收入占比.47 图 94.公司发展历程.48 图 95.国茂股份核心子公 司.48 表 1.减速器分类.7 表 2.精密减速器对比.11 表 3.各类工业机器人对精 密减速器的需求量(台).11 表 4.数控机床对精密减速 器的需求量(台).12 表 5.RV 减速器和谐波减 速器主流技术指标对 比.21 表 6.国内外主要 RV 减速器和谐波减速器技术 指标 对比.22 表 7.工业机器人减速器市 场测算.23 表 8.国内外精密减速器重 点企业介绍.24 表 9.中国国内机器人行业 主要政策概况.32 表 10.国内外主要人形机 器人对比.35 表 11.人形机器人减速器 市场弹性测算.35 谨请参阅尾页重要 声明及财通证券股票和行业评级标准 7 行业深度分析报告/证券研究报告 1 精 密 减 速 器 是 机器 人 关 键 元 件，国产 技 术 稳 步 突 破 1.1 精 密减 速器是 机器 人关键 元件 减速器又称减速机，是一 种动力传达机构。减 速器 主要用 于将 电动 机的高 转 速转变为工作机的 低转速，其 原理是将电动 机、内燃 机 等高速旋转的 动力源通 过 减速器的输入轴上 齿数少的 齿 轮啮合输出轴 上的大齿 轮 从而实现降低 转速，提 高 扭矩的作用。在工 业制造中，各种机械设备 的运转都 需 要传动系统，而减速机 是 传动系统的 重要 组成 部分，因 此应用 非常 广泛。图1.减速器 概念 数据来 源：国茂 股份 招股 说明 书，财 通证券 研究 所 减速器可根据传动精 度、传动类型、传动级 数、齿 轮形状和传动布置形 式等 方式分类。根据 传动类型 的不 同，通用减 速器可 以分为 齿轮减速器、蜗杆 减速器、行星齿轮减速器、摆线针 轮 减速器等，根 据传动级 数 的不同可以分 为单级减 速 器和多级减速器。根据精度 不 同可以分为一 般传动减 速 器和精密减速 器，精密 减 速器具有回程间隙 小、精度 较 高、使用寿命 长、稳定 性 高等特点，通 常在数控 机 床、机器人、航空 航天 等领 域 有应用，精密 减速 器包 括 谐波减 速器、RV 减 速器、摆线针轮行 星减 速器、精 密行 星减速 器等。表1.减速器 分类 分类依据 减速器种类 传动类 型 齿轮减 速器 蜗杆减 速器 行星齿 轮减 速器 传动级 数 单级减 速器 多级减 速器 齿轮形 状 圆柱齿 轮减 速器 圆锥齿 轮减 速器 圆锥-圆 柱齿 轮减 速器 传动布 置形 式 展开式 减速 器 分流式 减速 器 同轴式 减速 器 数据来 源：前瞻 产业 研究 院，财通 证 券研究 所 谨请参阅尾页重要 声明及财通证券股票和行业评级标准 8 行业深度分析报告/证券研究报告 图2.精密减 速器 分类 数据来 源：亿欧 智库：2022 中国 工 业机器 人市 场研 究报 告，财通 证券 研究所 机器人为精密减速器 最主 要下游，半导体设备、数 控机床和医疗器械等 领域 也是重要下游应用。根据 观研 天下数据，我国 精密减 速 器下游包 括工业 机器人、半导体制造设备、平板显示 制 造设备、电机 制造设备、机床等，其中 工业机器 人 占比44.9%，是 最大 的下 游应 用。半 导体、数 控机 床和 医疗 器械等 领域 作为 精密 减速 器的下游市场，其庞大的 市 场规模可带动 精密减速 器 需求的较快增 长，使得 精 密减速器厂 商下 游客 户多 点开 花，减 少客 户集 中度，提 升产品 议价 能力。图3.中国精 密减 速器 下游 应用 占比 图4.2017-2022 年 中国 半导 体设 备市场 规模(亿元)数据来 源：观研 天下，财 通证 券研 究 所 数据来 源：SEMI，中 商产 业 研 究院，财通 证券 研究 所 图5.2017-2022 年 中国 数控 机床 市场规 模(亿元)图6.2017-2023 年 中国 医疗 器械 市场规 模(亿元)数据来 源：中商 产业 研究 院，财通 证 券研究 所 数据来 源：中商 产业 研究 院，财通 证 券研究 所 0.00500.001000.001500.002000.002500.003000.002017 2018 2019 2020 2021 2022E010002000300040002017 2018 2019 2020 2021 2022E0.02000.04000.06000.08000.010000.012000.02017 2018 2019 2020 2021 2022E 2023E 谨请参阅尾页重要 声明及财通证券股票和行业评级标准 9 行业深度分析报告/证券研究报告 精密减速器是工业机 器人 的核心部件，成本占 比 30%。机 器人 上游 核心 部件 主要包括 是减 速器、伺 服系 统和控 制器，其 中减 速器 占机器 人成 本 的 30%，伺 服系统占成 本 的 20%，控 制器 占成本 的 10%，减速 器是 价值量 最大 的核 心部 件。控制器、伺服 系统 和谐 波减 速器国 内厂 商已 经实 现突 破，目 前 RV 减 速器 仍然 大量依靠进 口。目前 减速 器的 毛利率 约 40%，高于 伺服 系统/控 制器 和本 体制 造，且目前减 速器 仍然 具有 较高 的技术 壁垒。图7.工业机 器人 成本 占比（做 轴）及 毛利 率（右轴）图8.国内工 业机 器人 核心 零部 件技术 情况 数据来 源：亿 欧智 库：2022 中 国工 业机器 人市 场研 究报 告，财 通证 券 研究所 数据来 源：亿 欧智 库：2022 中 国工 业机器 人市 场研 究报 告，财 通证 券 研究所 精密减速器的核心在于寿 命和精度。寿命 包含精 度 寿命和 使用寿 命，其中 精 度寿命是指 在特 定的 精度 要求 之内可 使用 时长，而使 用寿 命是产 品的 全生 命周 期时 长；精度侧重于背 向间隙等 主 要技术指标应 当满足要 求。作为机器人 的关键零 部 件，精密减速器的 精度决定 了 机器人的质量，而精密 减 速器的寿命决 定了机器 人 的效率和寿 命。工业机器人主要使用 谐波 减速器和 RV 减速器。根据 中商产 业研 究院 数据，全 球机器人 减速 器市 场中，RV 减 速器 和谐 波减 速器 分 别占 据 4 0%的 市场，精 密 行星齿轮 减速 器等 占 据 2 0%的市场。工 业机 器人 通常 每个关 节均 需要 配 置1 个减速器，以此 满足 精准 控制 的目的。谐 波减 速器 和 RV 减速器 是工 业机 器人 主要 应用的减 速器 种类，通 常 RV 减速器 会用 于工 业机 器人 的基座/大 臂等 部位，即 用于 20kg 以上 的机 器人 关节。而谐 波减 速器 会应 用在 工业机 器人 的小 臂/腕部 或则手部 等轻 负载 位置，即 用于 2 0 kg 以下 的机 器人 关节或 大型 机器 人末 端的 几个轴。20 21 年 谐波 减速 器 与 RV 减速 器的 市场 规模 比为 1：1.6。从减 速器 需 求量来看，RV 减速 器和 谐波 减速器 在近 年来 随着 工业 机器人 行业 的发 展，需求 量呈现增 长态 势，且两 者需 求量差 额基 本维 持在 3 万 台以内 波动；从 结构 占比 来看，两 者基 本呈 现五 五开 局面，并无 较大 差异。0%10%20%30%40%50%0%5%10%15%20%25%30%35%本体制造 减速器 伺服系统 控制器 其他成本占比 毛利率 谨请参阅尾页重要 声明及财通证券股票和行业评级标准 10 行业深度分析报告/证券研究报告 图9.工业机 器人 机械 结构 图10.精密减 速器 在工 业机 器人 的应用 位置 数据来 源：亿 欧智 库：2022 中 国工 业机器 人市 场研 究报 告，财 通证 券 研究所 数据来 源：亿 欧智 库：2022 中 国工 业机器 人市 场研 究报 告，财 通证 券 研究所 图11.谐波减 速器 与 RV 减 速器 市场规 模比 图12.2014-2020 中 国精 密减 速器 需求量(万台)数据来 源：亿 欧智 库 2022 年 中国 工 业机器 人市 场白 皮书，财通 证券研 究 所 数据来 源：华经 产业 研究 院，财通 证 券研究 所 图13.全球机 器人 精密 减速 器占 比 数据来 源：中商 产业 研究 院，财通 证 券研究 所 0.010.020.030.040.050.060.02014 2015 2016 2017 2018 2019 2020谐波减速器需求量(万台)RV 减速器需求量(万台)RV 减速器,40%谐波减速器,40%精密行星减速器、摆线针轮减速器、滤波减速器,20%谨请参阅尾页重要 声明及财通证券股票和行业评级标准 11 行业深度分析报告/证券研究报告 表2.精密减 速器 对比 谐波减速器 RV 减速器 精密行星减速器 结构组 成 主要由 柔轮、刚 轮、波发 生 器三个核 心 零 部 件 组 成，通 过 柔 轮 的 弹性变形 传递 运动 一 般 采 用 两 级 传 动 结 构，由 行 星 齿 轮 减 速 器 的 前 级和 摆 线 针 轮 减 速 器 的 后 级组成 王要传动结构包括行星轮、太 阳轮、内 齿圈 产品性 能 体积小、减 速比 大、精密 度寓 大体积、高 负载 能力 和高 刚度 高刚性、高耐 磨性、高扭矩、高 传动 效率、寿命长 优点 运动精 度高，传 动比 大，较 小的传动惯量，在 同等 输出 力矩 时，体积可 以 缩 小 到 其 他 减 速 器 的 1/3,重量缩 减 1/2 高 负 戴，传 动 比 范 围 大、寿 命长、精 度 保持 稳定、效 率 高、传动平 稳 结 构 简 单，刚 性 和 耐磨性更 好 缺点 柔 轮 每 转 发 生 两 次 椭 圆 变 形，容易 引 起 材 料 的 疲 劳 损 坏，损 耗 功率大，同时，回 程误 差，不 具有自锁功能 外形尺 寸大，零部 件多，结 构复杂，加工 难度 大，价格 贵 存 在 多 级 传 动 体 积 过大、精 密 化 后 性 能 降低等问 题 应用场 景 主 要 应 用 于 机 器 人 小 臂、腕 部 或手部等 轻负 载领 域 一 般 应 用 于 多 关 节 机 器 人 中 机座、大 号、肩 部等 负载 的 位置 多 用 于 直 角 坐 标 机 器人及传 统工 业自 动化 终端领 域 3C、半导 体、食 品、注 塑、模具、医 疗 等 行 业 中 通 常 使 用 由 谐 波 减速器组 成 的 30kg 负 载以 下 的机器人 汽车、运 输、漫 口码 头等 行 业中通常 使用 配有 RV 减速 器 的重负载机 器人 多 用 于 步 进 电 机 和 伺服 电 机 的 减 速 运 动，主 要 用 于 传 统 自 动 化领域 价格 1000-5000 元/台 5000-8000 元/台 200-2000 元/台 数据来 源：绿的 谐波 招股 说明 书，华 经产业 研究 院，财通 证券 研究 所 工业机器人需要配置 多个 精密减速器。每台 工业 机 器人的 关节 需要 配置 1 个 精密减速器，因 此一 台工 业机 器人需 要精 密减 速器 的数 量为 46 台，其 中六 轴多 关节机器人 需 要 6 台 以上 减速 器，其中 谐波 减速 器 23 台，RV 减 速器 需要 4 台 左 右；SCARA 机器 人需要 24 个谐波 减速 器，DELTA 机 器人需 要 3 台 谐波 减速 器，SCARA 机器 人和 DELTA 机器人 基本 不需 要 RV 减 速器；直角 坐标 机器 人需 要 4台减速 器，其 中 RV 减速 器约 3 台。表3.各类工 业机 器人 对精 密减 速器的 需求 量(台)机器人分类 精密减速器需求量(台)谐波减速器需求量(台)RV 减速器需求量(台)六轴多 关节 机器 人 6-7 2-3 4 协作机 器人 6-7 6-7 0 SCARA 机器 人 2-4 2-4 0 Delta 机器 人 3 3 0 直角坐 标机 器人 4 1 3 并联机 器人 1 1 0 其他 1-2 0.5 1 数据来 源：绿的 谐波 招股 说明 书，华 经产业 研究 院，财通 证券 研究 所 谨请参阅尾页重要 声明及财通证券股票和行业评级标准 12 行业深度分析报告/证券研究报告 数控机床等市场同样具有 应用潜力。根据 绿的谐 波 招股书 数据，单台 加工 中 心及数控铣 床可以 使用 4 台 以 上精密 减速器，而数 控车 床/车削中 心/数控磨 床等可 以使用 3 台以 上精 密减 速器，高精 度数 控回 转台 以及 加工中 心的 四或 五轴 需要 使用12 台谐 波减 速器，国内 数 控机床 产量 在 30 万 台左 右，机床 领域 对精 密减速 器 的应用潜力巨大。此外，光 伏设备、医疗 设备、航 空 航天等领域也 拥有较大 的 应用空间。表4.数控机 床对 精密 减速 器的 需求量(台)数控机床领域 精密减速器需求量(台)谐波减速器需求量(台)单台加 工中 心及 数控 铣床 4+数控机 床及 车削 中心、数控磨 床及 放电 加工 机 3+高精度 数控 回转 台、加工中 心的 四或 五轴 2+1-2 数据来 源：绿的 谐波 招股 说明 书，财 通证券 研究 所 精密减速器产业链上 游包 括原材料、核心零部 件和 生产设备三大部分。原 材 料的主要需求是铜 和钢等金 属。核心零部件 的主要包 括 轴系部分、箱 体部分、减 速器附件。从原 材料 成本 来看，直接 材料 与人 工成 本分 别占成 本 的 30%左右。精 密减速器产 业链 中游 是减 速器 本体制 造，主要 生产 RV 减速器 和谐 波减 速器 等。精密减速器产业链 下游应用 领 域主要包括工 业、服务 和 人形机器人，半导体设 备，数控机床，医 疗器 械等。图14.机器人 减速 器产 业链 数据来 源：华经 产业 研究 院，中商 产 业研究 院，财通 证券 研究 所 谨请参阅尾页重要 声明及财通证券股票和行业评级标准 13 行业深度分析报告/证券研究报告 上游议价能力有限，成本 主要集中在人工成本 和制 造费用。减 速器 上游 主要 是铜、钢等原材料和 核心零部 件；而核心零部 件的主要 材 料也集中在铜、钢等金 属。在中国国内铜、钢等金属 的 产量高且品种 丰富，其 资 源获取难度低，相关企 业 议价能力较 弱。而在 中游 本体 制 造中，人工 成本 和制 造费 用 是减速 器成 本的 主要 部分，分别约 占总 成本 的 30%；而其他 费用 主要 包括 外协 费用等，占 产品 成本 约 10%。图15.机器人 减速 器成 本构 成 数据来 源：绿的 谐波 招股 说明 书，财 通证券 研究 所 1.2 谐 波减 速器与 RV 减速器 各有 优劣，国产 技术稳 步突 破 谐波减速器由波发生 器、柔轮和刚轮三大基本 零件 组成。谐 波减 速器 是一 种 靠波发生器使柔轮 产生可控 的 弹性变形波，通过柔轮 与 刚轮的相互作 用实现运 动 和动力传递的传动 装置。谐 波 减速器在机器 人应用中 常 用于小臂、腕 部和手部 等 小关节部位。（1）波发生器：由 一个 组 装在椭 圆状 凸轮 的外 周的 薄壁滚 珠轴 承组 成；轴承 的内周固定 在凸 轮上，外 圈通 过滚珠 弹性 变形；通 常安 装在输 入轴。（2）柔轮：薄壁 杯状金 属 弹性体，开口部外 周刻有 齿；柔轮 杯状底部 称为膜 片；通常安 装在 输出 轴。（3）刚轮：环 状刚 体，内 周可有 齿；齿数 比柔 轮 多 2 片；通常 固定 在外 壳。谨请参阅尾页重要 声明及财通证券股票和行业评级标准 14 行业深度分析报告/证券研究报告 图16.谐波减 速器 结构 图 数据来 源：Harmonic 官 网，财通 证券 研究所 谐波减速器使用柔性 构件，利用少齿差原理 实现机 械传动。谐 波减 速器 采用 的是波发生器主动、刚轮固 定、柔轮输出的 形式，当 波 发生器连续转 动时，柔 轮 不断产生弹性形变，与刚轮 产 生了错齿运动，实现了 波 发生器与柔轮 的运动传 递。当波发生器装入 柔轮内圈 时，柔轮被波发 生器弯曲 成 椭圆状，柔轮 齿轮插入 刚 轮的轮齿槽内，在 波发生器 长 轴处处于完全 啮合状态；而波发生器短 轴处两轮 轮 齿完全不接 触，处 于脱 离状 态（图 14A）。固 定刚 轮，使波 发生器 按顺 时针 方向 旋转 后，柔轮发 生弹 性形 变，且 与 刚轮啮 合的 齿轮 位置 顺次 移动（图 14B）。当 波发 生 器向顺时针 方向 旋 转 180 度后，柔 轮仅 向逆 时针 方向 移 动 1 齿（图 14C）。当波 发 生器旋转 360 度后，由 于柔 轮 比刚轮 减少 2 齿，柔轮 向 逆时针 方向 移动 2 齿；该 动作一般被 视为 输出 执行（图 14D）。该方 式突 破了机 械 传动采 用刚 性构 件的 模式。图17.谐波减 速器 工作 原理 数据来 源：Harmonic 官 网，财通 证券 研究所 谨请参阅尾页重要 声明及财通证券股票和行业评级标准 15 行业深度分析报告/证券研究报告 谐波减速器凭借其多 项优 点在轻负载精密减速 器领 域中占据主导地位，且应 用广泛。除了 机器人领 域外，其在医疗器 械、数控 机床、光伏设备 和半导体 设备 等领域均有 应用 前景。谐 波减 速器的 主要 优点 有：（1）传动精度高：多 齿在 两个 180 度 对称 位置 同时 啮合，使得 齿轮 齿距 误差 和累计齿距 误差 对旋 转精 度的 影响较 为平 均，可得 到极 高的位 置精 度和 旋转 精度。（2）传动比大：单 级谐 波 齿轮传 动的 传动 比可 达 30-500，且结 构简 单，三 个在 同轴上的 基本 零部 件就 可实 现高减 速比。（3）承载能力强：在 谐波 传动中，齿与 齿的 啮合 是 面接触，加上 同时 啮合 齿 数比较多，因而 单位 面积 载荷 小，承 载能 力较 其他 传动 形式高。（4）体积小、重量轻：相 比普通 的齿 轮装 置，该齿 轮结构 体积 和重 量可 以大 幅降低，实现小型 化、轻量 化。在输出力矩 相同的前 提 下，相较一般 减速器，其 体积可减 少 2/3，重量 可减 轻 1/2。国际巨头 Harmonic 在技术专利申请量上仍处 于领 先地位，但国产厂商 大有 后来居上之势。谐 波减 速器 技 术专利 可分 为：总 体结 构、波发生 器、加 工制 造、柔轮、试验方 法、凸 轮、齿形、刚轮、柔 性轴 承和 交叉 滚 子轴承 等 10 个 部分。其 中 直接影响产品性能 的研发重 点 是总体结构、波发生器、柔轮和加工制 造。从全 球 谐波减速器 技术 专利 申请 量来 看，Harmonic 的技 术专 利 申请量 比 第 2 至第 15 名 之和还要多 出一 些。而从 中国 谐波减 速器 技术 专利 申请 量来看，Harmonic 的 技术 专利申请量 与 第 2 和第 3 名之 和基本 相当，近 几年，虽 然 Harmonic 的 技术 专利 申 请量仍存在断层领 先，但绿 的 谐波和来福谐 波等国内 厂 商，一直扮演 着较为强 劲 的追赶者角 色。图18.谐波减 速器 相关 技术 专利 分布(项)数据来 源：谐波 减速 器技 术专 利分 析研究(原誉 桐)，财通 证券 研究 所 谨请参阅尾页重要 声明及财通证券股票和行业评级标准 16 行业深度分析报告/证券研究报告 图19.全球谐 波减 速器 技术 专利 申请量(项)图20.中国谐 波减 速器 技术 专利 申请量(项)数据来 源：谐波 减速 器技 术专 利分 析研究(原誉 桐)，财通 证券 研究 所 数据来 源：谐波 减速 器技 术专 利分 析研究(原誉 桐)，财通 证券 研究 所 国产谐波减速器技术自主 化能力逐步增强。中 国国 内的技 术发 展之 路通常 是 基于国外相关产品 进行逆向 工 程研究，从而 了解产品 所 需技术并进行 突破。近 年 来，以绿的谐波 为首的 国内厂 商在谐波减 速器技 术实现 了自主性的 突破。以专利技术中的齿形为例，国际 Harmonic 采 用的“S”齿 形是在 空载条 件下 基本 实现 了连 续接触，突破了 传动齿形 只 有在负载条件 下才能实 现 多齿啮合的连 续接触的 状 况；来福谐 波研 发出“”齿形；而 绿的 谐波 跳出 了传 统 上以 willis 定理为 基础 的 渐开线齿轮 设计理论，基 于曲线/面的 几何映射理论 退出共轭齿 形，并研发出“P”齿形；国 内部 分高 校也 有新 型齿形 设计，但 目前 应用 范围较 为狭 窄。图21.Harmonic“S”齿形 的啮 合 过程示 意图 图22.来福谐 波“”齿轮 示意图 数据来 源：谐波 减速 器研 究现 状及 问题研 究(向 珍琳)，财 通证 券研 究 所 数据来 源：谐波 减速 器研 究现 状及 问题研 究(向 珍琳)，财 通证 券研 究 所 绿的谐波的“P”齿形，与 国内外同类产品相比 有诸 多优势。“P”齿 形克 服了“S”齿形的 当轮 齿数 较少 时误 差会增 大的 特点。与国外同类产品相比，“P”齿形 具有如下优势：（1）齿高较 低：无需很深 的啮合距 离就 可以获得较 大的啮合 量，可承受较大的扭 矩，极限 载荷 优于国外产 品；（2）齿 宽 较大：齿根 弧度增大，减 少发生断裂失效 的风险；（3）寿命长：因 所需柔轮 变形 量较小，柔 轮寿命得 到提 高，产品极 限载 荷寿 命是 国外 产品 的 4 倍 以上；（4）齿 面比压 较小：多达 20-30%的齿参与啮 合。与国内同类产 品相比，“P”齿 形具 有如 下优势：（1）承 载扭 矩大 幅提升，是 国内 同类 产品 的 2 倍以上；（2）体 积小、重 量轻，体积 是国 内同 类产 品的1/2 以下；（3）高效率、低 背隙，可实现 零误差 精确 传动，产品出 厂时背 隙10 arcsec(绝大 多数 产品 均为 0 背隙)，空 程误 差40 arcsec。31542 38 3525 21 21 20 17 16 16 15 14 14 130501001502002503003507442372017141210 10 901020304050607080 谨请参阅尾页重要 声明及财通证券股票和行业评级标准 17 行业深度分析报告/证券研究报告 图23.绿的谐 波“P”齿形 与国 外 齿形的 比较 示意 图 数据来 源：绿的 谐波-领跑 机器 人精 密谐波 减速 器(李谦)，财通 证券 研 究所 RV 减速器结构复杂，主 要三大零部件为中心 轮和 行星轮、摆线轮和曲 柄轴。RV减速器，全称旋 转矢量(RotaryVector)减速器，与摆 线 针轮减速器同源，由一个 行星齿轮减速机 的前级和 一 个摆线针轮减 速机的后 级 组成，因此内 部结构会 比 谐波减速器 更加 复杂。RV 减 速 器在机 器人 应用 中常 用于 转矩大 的腿 部、腰 部和 肘 部等关节部 位。（1）中心轮和行星 轮：中 心轮一 般采 用渐 开线 齿轮，可做 成齿 轮轴 或通 过花 键结构与输 入轴 链接；行 星轮 与曲柄 轴固 连，一般 在中 心轮外 周均 匀分 布 2-3 个，从而对称 分流 功率。（2）摆线轮：也 称为 RV 齿轮，是 最为 核心 零部 件，其 齿廓 曲线 精度 对摆 线 针轮的接触 状态 影响 很大。一 般在曲 柄轴 上安 装 2 个完 全相同 的摆 线轮，且 两轮 偏心位置互 成 180 度，使 得在 摆线轮 传动 时实 现径 向力 的平衡。（3）曲柄轴：一 端连 接减 速器输 出轮，另一 端装 配行 星轮，中 间部 分支 撑摆 线轮。曲柄轴 转动 时，可以 带动 摆线轮 产生 公转，且 支撑 摆线轮 的自 转。谨请参阅尾页重要 声明及财通证券股票和行业评级标准 18 行业深度分析报