三大類(lèi)減速器詳解

　　精密減速器能夠?qū)?a href="http://www.surachana.com/p/drive/" target="_blank" rel="nofollow">機(jī)械傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，主要用于機(jī)器人、新能源設(shè)備、高端機(jī)床、電子設(shè)備、印刷機(jī)械等高端制造領(lǐng)域。其中機(jī)器人主要應(yīng)用的精密減速器包括諧波減速器、RV 減速器、精密行星減速器，由于其產(chǎn)品技術(shù)的不同，在應(yīng)用場(chǎng)景和性能表現(xiàn)上各具特點(diǎn)。

　　精密行星減速器主要由行星齒輪、行星架和太陽(yáng)輪構(gòu)成。每臺(tái)精密行星減速器都會(huì)有多個(gè)行星輪，具有高剛性、高精度(單級(jí)可做到 1'以?xún)?nèi))、高傳動(dòng)效率(單級(jí)在 97%~98%)、較高扭矩/體積比、終身免維護(hù)等特點(diǎn)。因此，行星減速器大多數(shù)安裝在步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)上，用來(lái)降低轉(zhuǎn)速，提升扭矩，匹配慣量。在機(jī)器人領(lǐng)域，精密行星減速器是移動(dòng)機(jī)器人核心零部件，主要與伺服電機(jī)、控制器共同組成移動(dòng)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)單元。

　　諧波減速器由波發(fā)生器、柔輪和剛輪組成。其工作原理通常采用波發(fā)生器主動(dòng)、剛輪固定、柔輪輸出形式，具有單級(jí)傳動(dòng)比大、體積小、質(zhì)量小、運(yùn)動(dòng)精度高并能在密閉空間和介質(zhì)輻射的工況下正常工作的優(yōu)點(diǎn)。且與一般減速器比較，在輸出力矩相同時(shí)，諧波減速器的體積可減少 2/3，重量可減輕 1/2。因此諧波減速器被廣泛運(yùn)用于3C、半導(dǎo)體、食品、注塑、模具、醫(yī)療等需要較高傳動(dòng)精度的場(chǎng)景。在機(jī)器人領(lǐng)域，諧波減速器主要應(yīng)用于小臂、腕部、手部等部件。

　　RV 減速器由一個(gè)行星齒輪減速機(jī)的前級(jí)和一個(gè)擺線(xiàn)針輪減速機(jī)的后級(jí)組成。RV 減速器的優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)比范圍大、精度較為穩(wěn)定、抗疲勞強(qiáng)度較高，并具有更高的剛性和扭矩承載能力，但是由于其重量重、外形尺寸較大的特性，也使其無(wú)法向輕便、靈活的輕負(fù)載領(lǐng)域發(fā)展。因此 RV減速機(jī)主要用于汽車(chē)、運(yùn)輸、港口碼頭等需要重負(fù)載的場(chǎng)景。在機(jī)器人領(lǐng)域一般應(yīng)用于多關(guān)節(jié)機(jī)器人中機(jī)座、大臂、肩部等位置。

　　總結(jié)而言，三種精密行星減速器按照不同性能指標(biāo)排序如下： 按照傳動(dòng)比(減速性能)排序，三種減速器由大到小分別為RV 減速器>諧波減速器>精密行星減速器(單級(jí));

　　按照傳動(dòng)精度，三種減速器由高到低排序?yàn)榫苄行菧p速器>諧波減速器>RV 減速器;

　　按傳動(dòng)效率，三種減速器由高到低排序?yàn)榫苄行菧p速器>RV 減速器>諧波減速器。

　　特斯拉人形機(jī)器人減速機(jī)方案

　　特斯拉人形機(jī)器人進(jìn)展迅速，在兩年不到的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了快速迭代，完成了開(kāi)發(fā)平臺(tái)建造、Optimus產(chǎn)品亮相以及電機(jī)扭矩控制、環(huán)境探測(cè)與記憶、雙手復(fù)雜任務(wù)等能力的實(shí)現(xiàn)。馬斯克預(yù)計(jì)Optimus將大規(guī)模量產(chǎn)至“百萬(wàn)”量級(jí)，預(yù)計(jì)其單臺(tái)成本或?qū)⒌陀?萬(wàn)美元。

　　精密減速器是機(jī)器人轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)的核心零部件，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化加速為精密減速器打開(kāi)增量空間，從具體應(yīng)用關(guān)節(jié)來(lái)看，Optimus旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)如肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)等小型化、低載荷的部位很可能使用諧波減速器。Optimus線(xiàn)性關(guān)節(jié)如髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)等大型化、高載荷的很可能使用RV減速器。Optimus靈巧手使用的是行星減速器。

　　特斯拉發(fā)布的最新的人形機(jī)器人預(yù)計(jì)共52個(gè)自由度，身體28個(gè)運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)的方案可分為旋轉(zhuǎn)和線(xiàn)性2大類(lèi)執(zhí)行器，每類(lèi)包括3種旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器和 3種線(xiàn)性執(zhí)行器。

　　特斯拉 Optimus 減速機(jī)可能應(yīng)用的方案：包括上身+手部的20臺(tái)減速器會(huì)使用諧波減速器;下肢及腰部8個(gè)減速器使用負(fù)載能力較強(qiáng)的RV減速器;關(guān)節(jié)部位將采用6個(gè)行星減速器。其中，上半身包含8個(gè)伺服電機(jī)+減速器關(guān)節(jié)，2個(gè)線(xiàn)性推桿電機(jī)+減速器關(guān)節(jié);下半身包含6個(gè)線(xiàn)性推桿電機(jī)+減速器關(guān)節(jié);雙手包含12個(gè)空心杯電機(jī)+減速器關(guān)節(jié)。

　　目前人形機(jī)器人還處在研究階段，預(yù)計(jì)2025年有望實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，2030年-2035年銷(xiāo)售規(guī)模有較為明顯的增長(zhǎng)。從未來(lái)應(yīng)用來(lái)看，諧波減速機(jī)是人形機(jī)器用量最大的減速機(jī)，保守估計(jì)至2035年，人形機(jī)器人市場(chǎng)諧波減速機(jī)的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到百億人民幣市場(chǎng)空間。

　　國(guó)內(nèi)減速器主要玩家

　　01 綠的諧波

　　產(chǎn)品包括諧波減速器、機(jī)電一體化執(zhí)行器及精密零部件。公司首創(chuàng)機(jī)床專(zhuān)用的高精度、高剛性減速器與高功率密度直驅(qū)電機(jī)集成的一體化數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)，已積累了一大批工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等高端裝備行業(yè)的優(yōu)質(zhì)龍頭客戶(hù)，并成功躋身國(guó)際主流市場(chǎng)。目前為國(guó)內(nèi)諧波減速器龍頭，全球僅次于哈默納科。 2020年公司諧波減速器營(yíng)收為2.04億元，2021-2022年穩(wěn)定維持在4.16億元左右，2022年公司諧波減速器的銷(xiāo)量接近26萬(wàn)臺(tái)，其營(yíng)業(yè)收入中諧波減速器業(yè)務(wù)占絕大部分，占比為93.4%。

　　02 雙環(huán)傳動(dòng)

　　主營(yíng)業(yè)務(wù)為機(jī)械傳動(dòng)齒輪及相關(guān)零部件的研發(fā)，聚焦精密傳動(dòng)事業(yè)40多年。2020年成立全資子公司環(huán)動(dòng)科技，專(zhuān)門(mén)從事機(jī)器人關(guān)節(jié)高精密減速器、高精密液壓零部件的研制及產(chǎn)業(yè)化，為客戶(hù)提供覆蓋3-1000KG負(fù)載機(jī)器人所需的高精密減速器整體方案，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人、協(xié)作機(jī)器人、多足機(jī)器人、工業(yè)自動(dòng)化等高端制造領(lǐng)域。 根據(jù)公開(kāi)數(shù)據(jù)，環(huán)動(dòng)科技2022年市占率約為15%，位居國(guó)內(nèi)RV減速器市場(chǎng)前列，僅次于日本巨頭納博特斯克(占國(guó)內(nèi)51%的市場(chǎng)份額)。

　　03 科峰智能

　　公司已形成了 45-235 全系列斜齒行星減速器、16-1720 全系列直齒行星減速器、微型行星減速器、智能減速器等產(chǎn)品系列。根據(jù) QYResearch統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，公司2022年行星減速器銷(xiāo)售金額在全球市場(chǎng)排第五，在中國(guó)市排第二，在國(guó)產(chǎn)品牌中排第一。公司行星減速器已在高端機(jī)床、頂管機(jī)、半導(dǎo)體、醫(yī)藥裝備、包裝機(jī)械等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)進(jìn)口替代。 科峰智能招股說(shuō)明書(shū)顯示，在營(yíng)業(yè)收入方面，公司精密行星減速器2022年?duì)I業(yè)收入為29，540.52萬(wàn)元，占總營(yíng)業(yè)收入77.70%。2020年、2021年和2022年，科峰智能精密行星減速器的產(chǎn)能分別為16.59萬(wàn)臺(tái)、25.22萬(wàn)臺(tái)和35.78萬(wàn)臺(tái)，產(chǎn)能利用率分別為97.05%、92.80%和66.42%。

　　04 中大力德

　　精密減速器頭部企業(yè)，一體化戰(zhàn)略推進(jìn)產(chǎn)品升級(jí)，主要產(chǎn)品包括精密減速器、傳動(dòng)行星減速器、各類(lèi)小型及微型減速電機(jī)等。自2006年8月設(shè)立以來(lái)，公司一直從事減速器、減速電機(jī)的生產(chǎn)和銷(xiāo)售，相繼推出微型無(wú)刷直流減速電機(jī)、精密行星減速器、滾筒電機(jī)、RV 減速器等新產(chǎn)品。

　　順應(yīng)行業(yè)小型化、集成化、一體化的發(fā)展趨勢(shì)，公司結(jié)合國(guó)內(nèi)市場(chǎng)客戶(hù)的個(gè)性化需求不斷升級(jí)減速電機(jī)集成與檢測(cè)技術(shù)、精密傳動(dòng)與控制技術(shù)，致力于整合核心零部件系統(tǒng)，國(guó)繞工業(yè)自動(dòng)化和工業(yè)機(jī)器人，形成了減速器+電機(jī)+驅(qū)動(dòng)一體化的產(chǎn)品架構(gòu)，推出“精密行星減速器+伺服電機(jī)+動(dòng)”一體機(jī)、“RV 減速器+伺服電機(jī)+驅(qū)動(dòng)”一體機(jī)、“諧波減速器+伺服電機(jī)+驅(qū)動(dòng)一體機(jī)等模組化產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)升級(jí)。

　　05 兆威機(jī)電

　　主營(yíng)業(yè)務(wù)是微型傳動(dòng)系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售。微型傳動(dòng)系統(tǒng)與人形機(jī)器人領(lǐng)域聯(lián)系緊密，公司相關(guān)產(chǎn)品為行星減速器、空心杯電機(jī)等。從技術(shù)優(yōu)勢(shì)來(lái)看，可提供尺寸范圍大(外徑3.4mm-38mm)的一系列行星減速器，行星齒輪組級(jí)數(shù)在1-5級(jí)，有望在空心杯電機(jī)中得到應(yīng)用，并可直接提供外徑6mm的空心杯減速電機(jī)。

　　06 昊志機(jī)電

　　公司自2014年研發(fā)諧波減速器，目前已經(jīng)形成了 6大系列、9種規(guī)格、6 大減速比的雙波、三波產(chǎn)品系列，公司生產(chǎn)的諧波減速器已經(jīng)達(dá)到較高的精度及壽命標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)批量銷(xiāo)售。

　　憑借在機(jī)器人領(lǐng)域深厚的技術(shù)積累，以及通過(guò)與瑞士 Infanor 集團(tuán)研發(fā)人員的交流、學(xué)習(xí)和合作，公司先后攻克了智能機(jī)器人用“高性能諧波減速器”、“高精度編碼器”、“一體化關(guān)節(jié)模組”、“六維力傳感器”、“控制系統(tǒng)”等一系列核心功能部件技術(shù)，打破了智能機(jī)器人核心功能部件依賴(lài)進(jìn)口的局面，實(shí)現(xiàn)了智能機(jī)器人核心功能部件的全國(guó)產(chǎn)化。同時(shí)公司正在研制 RV 減速器，有望成為業(yè)績(jī)新增長(zhǎng)點(diǎn)。

　　3月，公司擬設(shè)立全資子公司“廣州市昊志機(jī)器人有限公司”，承接公司機(jī)器人事業(yè)部業(yè)務(wù)，負(fù)責(zé)機(jī)器人核心功能部件的研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售等。注冊(cè)資本為 人民幣6000萬(wàn)元，公司持有其100%股權(quán)。

　　07 卓藍(lán)自動(dòng)化

　　產(chǎn)品包括高精密行星減速機(jī)、機(jī)器人專(zhuān)用諧波減速機(jī)、電動(dòng)滾筒、中空旋轉(zhuǎn)平臺(tái)等。2021年，卓藍(lán)自動(dòng)化在東莞望牛墩鎮(zhèn)投資卓藍(lán)精密傳動(dòng)制造項(xiàng)目，主要從事精密行星減速機(jī)，諧波減速機(jī)的研發(fā)和生產(chǎn)。該項(xiàng)目計(jì)劃總投資3.5億元，用地26.43畝，項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)后預(yù)計(jì)行星減速機(jī)年產(chǎn)量50萬(wàn)臺(tái)，諧波減速機(jī)10萬(wàn)臺(tái)的生產(chǎn)能力。