国产替代加速，人形机器人核心零部件——减速器迎来黄金发展期
近一年来，人形机器人的应用场景持续拓宽，例如，OpenAI投资的1XTechnologies旗下人形机器人与网红厨师比拼厨艺，成功煎制五分熟牛排；由北京市经济和信息化局、北京经济技术开发区管委会指导的全球首个人形机器人马拉松比赛发布了“人形机器人马拉松征集令”，将在2025年4月开赛。可见，人形机器人正不断进入人类的日常生活中。在人形机器人中，减速器是核心零部件之一。减速器的发展现状如何？在人形机器人中的价值量占比如何？投融资情况如何？本文尝试分析和探讨。
为什么减速器是关键？
减速器又称减速机，是一种常用的机械装置，通常用于将输入轴的高转速转换为输出轴的低转速，同时增加输出扭矩。减速器主要通过齿轮、蜗杆、行星齿轮等传动机构来实现这一功能。按照构架和传动原理的不同，减速器可分为通用减速器、专用减速器、精密减速器，其中精密减速器具有体积小、重量轻、精度高、使用寿命长、稳定性高等特点，可对机械传动实现精准控制，主要应用于人形机器人等高端制造领域。
按应用场景的不同，精密减速器可分为精密行星减速器、谐波减速器、RV减速器。这三类减速器在人形机器人细分领域的应用情况如下：
（1）精密行星减速器：该类减速器的核心传动部件是行星齿轮组，依托纯齿轮机构运行，通过齿轮间的力矩实现减速效果。精密行星减速器具有高刚性、高精度、高传动效率、体积小、终身免维护等特点，通常应用于人形机器人的关节传动、手臂运动和步态控制等方面。
（2）谐波减速器：该类减速器主要由波发生器、柔轮、钢轮、柔性轴承组成，靠波发生器装配上柔性轴承使柔性齿轮产生可控弹性变形，并与刚性齿轮相啮合来传递运动和动力的齿轮传动。谐波减速器具有结构简单、体积小、质量小、传动比大、运动精度高等优点，可在密闭空间内传递运动，通常用于人形机器人的小臂、腕部、手部等轻负载部分。但谐波减速器容易引起材料的疲劳损坏，损耗功率大，同时刚性差，使用时间增长会导致运动精度显著降低。
（3）RV减速器：该类减速器包含两级传动装置，第一级是渐开线行星齿轮传动机构，包括行星直齿轮、偏心轴和中心轮等；第二级是摆线针轮行星传动机构，包括摆线轮、偏心轴、针齿轮和行星架等。第一级减速是对输入和输出齿轮进行外啮合，第二级减速是通过正齿轮驱动偏心轴，带动RV齿轮做偏心运动，从而实现转速的传递。RV减速器具有传动比范围大、传动效率高、承载能力强、运行平稳、精度高、寿命长等特点，通常应用于人形机器人的重负载位置，如机座、大臂、肩部等。由于RV减速器体积较大，其在轻负载领域发展受到限制，加之其零部件数量较多，制造和装配难度较大，难以大规模生产。
在人形机器人中，精密减速器是重要的零部件之一，主要起到以下作用：（1）提高精度：将电机的旋转运动转换成所需的速度和力矩，同时大幅减少运动中的误差，提高人形机器人的操作精度；（2）增大扭矩：通过减速器，将电机输出的转速降低，同时增大输出扭矩，使人形机器人可执行更重的负载任务；（3）提高响应速度：精密减速器可快速响应控制信号，实现快速启动和停止，提高人形机器人的动态性能和灵活性；（4）提高稳定性：精密减速器减少运动过程中的震动和冲击，提高人形机器人的运行稳定性；（5）减少体积和重量：精密减速器设计紧凑，在提供足够扭矩的同时，保持相对较小的体积和重量，有助于减轻人形机器人整体重量。据华创证券测算，在特斯拉人形机器人Optimus中，谐波减速器的成本位居Top4行列，占比约为13%。
