机械设备行业点评报告：谐波减速器为人形机器人核心部件，看好国产谐波厂商充分受益

谐波减速器：人形机器人旋转执行器的核心部件 减速器主要可分为谐波减速器、行星减速器和RV减速器。其中谐波减速器特点为负载小、精度高、结构紧凑，主要用于小负载六轴、小负载SCARA及协作机器人，且是目前人形机器人减速器的主流方案；RV减速器体积大、重量高、高负载能力、高刚度，主要用于重负载机器人；行星减速器体积小、高刚度、抗冲击能力强，广泛用于航空航天、机器人、汽车、纺织等工业领域。人形机器人选用谐波减速机主要有两点核心因素。 1）体积小，重量轻，价格低：Optimus全身28个旋转+直线执行器，空间有限要求减速器体积尽量小；此外人形机器人减重和降本是未来发展的核心方向。2）传动效率高：减速机若传动效率过低，则能量在传动过程中转化为热能，会导致发热严重。 现实应用：谐波减速器应用于人形机器人领域存在四大难点 目前谐波减速器应用在人形机器人领域仍然存在四大应用难点：1）棘轮现象：当施加过大的扭矩时，可能导致钢轮和柔轮齿无法正确啮合，这种现象会导致过度振动、加速磨损；2）共振现象：谐波驱动器中的主要振动源来自于柔轮的连续变形，人形机器人双手需同时运动，若产生共振现象，会导致两手抖动；3）减重任务：对于人形机器人来讲谐波减速器目前重量仍然较高，未来如何减重成为重要课题；4）量产难点：谐波柔轮和钢轮装配需要依靠经验丰富的人工，人工不足可能成为限制扩产的因素。 竞争格局：看好龙头企业绿的谐波在人形机器人量产浪潮下充分受益竞争格局方面，哈默纳科系全球龙头，技术和产能全球第一；绿的谐波作为国产谐波龙头，率先打破海外垄断。根据工链会数据，2022年哈默纳科和绿的谐波市占率分别达38%和26%，分别排名第一第二。但哈默纳科扩产速度较慢，人形机器人量产浪潮下产能不足可能成为其掣肘因素。 2018年哈默纳科产能6.9万台/月（83万台/年），计划2021年产能扩充至28万台/月（336万台/年）。实际到2023年哈默纳科产能仅扩充到16.5万台/月（198万台/年），远期扩产目标28万台/月（336万台/年）的目标多次推迟。绿的谐波是除哈默纳科外唯一证明自身具备大规模扩产能力的谐波企业。2023年绿的谐波发布定增拟募资20.27亿元用于新一代精密传动装置智能制造项目，项目建成达产后，公司将新增新一代谐波减速器100万台、机电一体化产品20万台的年产能。Optimus量产有降本需求，产业链向中国转移背景下看好国产谐波抢占份额。 投资建议：重点推荐国产谐波减速器龙头【绿的谐波】。 风险提示：人形机器人量产进度不及预期，人形机器人技术突破不及预期，宏观经济风险。 1.谐波减速器：人形机器人旋转执行器的核心部件 减速器是旋转执行器的核心部件，分为谐波、行星和RV。减速器是连接动力源和执行机构的中间机构，具有匹配转速和传递转矩的作用。按照结构与传动原理不同可将减速器分为谐波减速器、RV减速器及行星减速器。 1）谐波减速器：特点包括负载小、精度高、结构紧凑，在工业机器人领域用于小负载六轴、小负载SCARA及协作机器人； 2）RV减速器：特点包括体积大、重量高、高负载能力、高刚度，主要用于重负载机器人； 3）行星减速器：特点包括体积小、高刚度、抗冲击能力强等特点，广泛用于航空航天、机器人、汽车、纺织等国民工业。 表1：谐波减速机、行星减速机和RV减速机性能及应用对比 人形机器人选用谐波减速机主要有两点核心因素。1）体积小，重量轻，价格低：Optimus全身28个旋转+直线执行器，空间有限要求减速器体积尽量小；此外人形机器人减重和降本是未来发展的核心方向。2）传动效率高：减速机若传动效率过低，则能量在传动过程中转化为热能，会导致发热严重。 若单纯从传动效率、价格等方面考虑，行星减速机是最优解；但体积小和重量轻是更优先指标，因此谐波减速器是目前人形机器人最合适应用方案。另外机器狗自由度低，对体积和重量要求低，因此大量采用行星减速机。 图1：行星减速机是四足机器狗的最佳选择 图2：谐波减速机是人形机器人的最佳选择 2.现实应用：谐波减速器应用于人形机器人领域存在四大难点 目前谐波减速器应用在人形机器人领域仍然存在四大应用难点。 1）棘轮现象：当施加过大的扭矩时，可能导致钢轮和柔轮齿无法正确啮合，导致棘轮现象。这种现象会导致过度振动、加速磨损，甚至可能损坏驱动器的其他部件。 2）共振现象：谐波减速器中的主要振动源来自于柔轮的连续变形。这种变形可能因安装误差和制造缺陷等因素而加剧。人形机器人双手需同时运动，若产生共振现象，会导致两手抖动。 3）减重任务：尽管相较于行星和RV减速机，谐波的重量已经非常轻，但对于人形机器人来讲，仍然负担沉重，未来如何减重（潜在方案主要系更换轻量化材料）成为重要课题。 4）量产难点：谐波柔轮和钢轮装配过程中无法实现完全自动化，此外钢轮和柔轮的选型若要做到完美也需要经验丰富的人工。具体来看：第一步先将钢轮和交叉滚子轴承装配好，对准锁紧即可，这一步骤主要考察机加工精度；第二步将柔轮从下往上装入，需要手工操作，因为柔轮是不能直接插入钢轮的，因为此时柔轮和钢轮都是圆形，柔轮的齿不能与钢轮啮合，需要用手或者工具将柔轮撑开变形为椭圆，才能顺利安装。 图3：谐波减速机组装流程 3.竞争格局：看好国产谐波减速器龙头绿的谐波在人形机器人量 产浪潮下充分受益 谐波减速器目前竞争格局明朗，哈默纳科与绿的谐波全球领先。哈默纳科系全球龙头，技术和产能全球第一；绿的谐波作为国产谐波龙头，率先打破海外垄断。根据工链会数据，2022年哈默纳科和绿的谐波销售额市占率分别达38%和26%，分别排名第一第二。 图4：2022年国内谐波减速器竞争格局 哈默纳科扩产速度较慢，人形机器人量产浪潮下产能不足可能成为其掣肘因素。整体来看，哈默纳科（以下简称HD）产能扩张速度不及其规划预期：我们统计18年以来HD于年报发布的扩产进度，发现其扩产计划逐步放缓，并基本上进度低于目标预期。 2018年HD产能6.9万台/月（83万台/年），计划2021年产能扩充至28万台/月（336万台/年）。实际到2023年HD产能仅扩充到16.5万台/月（198万台/年），远期扩产至28万台/月（336万台/年）的目标多次推迟。HD扩产难点在于：1）装配人工培养周期长；2）工业机器人市场增长乏力，且HD不愿向中国转移产能，扩产意愿低。 图5：哈默纳科实际产能扩充速度低于预期 绿的谐波是除HD外唯一证明自身具备大规模扩产能力的谐波企业。2023年绿的谐波发布定增拟募资20.27亿元用于新一代精密传动装置智能制造项目，项目建成达产后，公司将新增新一代谐波减速器100万台、机电一体化产品20万台的年产能。Optimus量产有降本需求，产业链向中国转移背景下看好国产谐波抢占份额。 4.投资建议 重点推荐国产谐波减速器龙头【绿的谐波】。 5.风险提示 人形机器人量产进度不及预期，人形机器人技术突破不及预期，宏观经济风险。