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谐波减速器技术原理市场规模与现状解析
来源: 机器人大讲堂 | 作者: 机器人大讲堂 | 发布时间: 今天 | 203 次浏览 | 分享到:
在快速发展的工业自动化领域,高精度传动部件的需求日益凸显,尤其是在工业机器人、数控机床及新兴的人形机器人行业中,传动系统的性能直接关系到设备的整体效能和稳定性。然而,长期以来,这些领域中的关键传动部件——谐波减速器,市场长期被国际巨头所垄断,高昂的价格和供应的不稳定性成为制约行业发展的痛点之一。随着全球制造业的转型升级和对智能化设备需求的激增,市场对高性能、高性价比谐波减速器的渴望愈发迫切。

  在快速发展的工业自动化领域,高精度传动部件的需求日益凸显,尤其是在工业机器人、数控机床及新兴的人形机器人行业中,传动系统的性能直接关系到设备的整体效能和稳定性。然而,长期以来,这些领域中的关键传动部件——谐波减速器,市场长期被国际巨头所垄断,高昂的价格和供应的不稳定性成为制约行业发展的痛点之一。随着全球制造业的转型升级和对智能化设备需求的激增,市场对高性能、高性价比谐波减速器的渴望愈发迫切。



  谐波减速器凭借其独特的错齿运动原理,实现了体积小、重量轻、传动比大、传动精度高等诸多优势,有效解决了传统传动部件在高精度、高负应用场景下的局限性。据市场数据显示,近年来中国谐波减速器市场规模持续扩大,预计未来几年将保持高速增长态势,特别是随着人形机器人技术的不断突破和成本优化,谐波减速器的市场需求将迎来爆发式增长。在此背景下,谐波减速器不仅成为突破行业技术瓶颈的关键,更是推动工业自动化进程的重要力量。


▍谐波减速器的技术原理与优势


  谐波减速器是一种精密传动装置,其核心在于刚轮与柔轮之间的错齿运动。一般而言,柔轮比刚轮少两个齿,通过调整柔轮和刚轮的相对齿数,可以获得不同的传动比。减速器主要由波发生器、柔轮和刚轮三部分组成。


主流减速器重点参数及对比


  波发生器内圈固定在椭圆形凸轮上,外圈是柔性轴承与输入轴相连,通过滚珠发生弹性形变。柔轮采用柔性金属材料制成,一端开口部外圈有齿,另一端大部分封闭形成薄杯状。刚轮则使用刚性材料制成,内圈有齿。在实际应用中,通常固定刚轮,利用电机带动波发生器,使柔轮与刚轮发生错齿运动,从而实现减速效果。


  谐波减速器相较于传统减速器其体积小巧且重量轻,为机器人设计提供了更高的灵活性,同时也减轻了整体重量。谐波减速器拥有大传动比,单级传动比范围广泛,多级传动能实现更高的速比,完全满足高精度和大力矩的传动需求。


谐波减速器结构拆解图与实拍


  此外谐波减速器承载能力出色,柔轮采用高强度材料,且齿与齿之间为面接触,增强了结构的稳固性和耐久性。传动精度高是谐波减速器的另一大亮点,多齿啮合机制有效补偿了误差,确保了精准传动。



  此外,谐波减速器还具备反向传动无间隙的特点,提高了传动的稳定性和精确性。即使在高速传动条件下,谐波减速器也能保持高效率运行,轮齿磨损小,从而延长了设备的使用寿命。


▍谐波减速器市场规模与行业现状


  近年来,随着全球制造业的转型升级和工业自动化水平的提升,谐波减速器的市场需求呈现出强劲的增长态势。特别是在中国,作为世界上最大的制造业国家之一,谐波减速器的市场规模正以前所未有的速度扩张。根据中商产业研究院发布的数据,2022年中国谐波减速器市场规模约为21亿元,预计到2025年市场规模将超过30亿元。下游应用主要集中在工业机器人和数控机床领域,其中工业机器人的应用占据了市场的主要份额。


2019-2025E 中国谐波减速器市场规模(亿元)


  在国内政策支持和市场需求双重驱动下,我国工业机器人市场保持快速增长。据中商产业研究院数据,2022年中国工业机器人市场规模达到585.17亿元,年均复合增长率达16.5%,预计2024年市场规模将增至726.42亿元。谐波减速器作为工业机器人核心传动部件之一,其市场需求也随之稳步增长。


2022年中国谐波减速器市场份额占比


  在过去,谐波减速器市场长期被国际巨头所垄断,国产品牌在技术和市场占有率上均处于劣势。然而,随着国内企业在技术研发和产能建设上的不断投入,国产谐波减速器的性能已经接近甚至赶超国际先进水平,同时价格优势也逐步显现。目前,绿的谐波、昊志机电、丰立智能等国产品牌已具备较强竞争力,并在技术上不断追赶国际先进水平。随着国产谐波减速器在减速比、输出转速、传动精度等方面的不断提升,国产替代趋势愈发明显。


Tesla Optimus旋转执行器的结构中包含谐波减速器


  随着人工智能和机器人技术的不断突破,人形机器人成为了市场关注的焦点。作为未来智能制造和服务机器人的重要发展方向之一,人形机器人对核心传动部件的需求巨大。特别是轻负载关节部位对传动精度和稳定性有着极高的要求,而谐波减速器凭借其优越的性能成为了人形机器人的理想选择。以特斯拉Optimus为例,全身共计28个执行器中旋转执行器占14个,每个旋转执行器内均包含谐波减速器。随着人形机器人技术的不断成熟和成本的不断降低,谐波减速器的市场需求将进一步扩大。


▍谐波减速器典型企业一览


  • 绿的谐波:


  公司自主研发突破多项技术专利,市占率仅次于哈默纳科,募资投建大力扩充产能。经过多年持续研发投入,公司在国内率先实现了谐波减速器的工业化生产和规模化应用,打破了国际品牌在国内机器人谐波减速器领域的垄断。



  同时,公司通过自主创新、自主研发,发展完善了新一代谐波啮合“P齿形”设计理论体系、新一代三次谐波技术、轴承优化、独特材料改性技术、齿廓修形优化技术等核心技术。目前,公司已经成长为国内企业中谐波减速器行业龙头,在全球及中国市场上仅次于哈默纳科,且在国内市场的市占率逐年攀升。另外,公司通过上市募资投建的年产50万台精密谐波减速器项目,已经建成并投入使用,其产能足以应对未来人形机器人的规模化量产潮流。

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