人形机器人材料需求系列报告之四：减速器材料：工艺优化正当时

2026E3.63 证券研究报告12025年05月15日维持评级[Table_Author]邱祖学执业证书：S0100521120001qiuzuxue@mszq.com研究助理范钧执业证书：S0100124080024fanjun@mszq.com1.钢铁周报20250511：宏观政策托底，钢材需求有望边际改善-2025/05/112.钢铁行业2024年年报及2025年一季报总结：提振内需+严控产量，钢材供需格局“柳暗花明”-2025/05/083.钢铁周报20250504：粗钢限产预期再起，钢厂利润有望回升-2025/05/044.钢铁周报20250427：关税政策有所缓和，钢价企稳回升-2025/04/275.钢铁周报20250420：关税交易或已结束，期待国内宏观政策对冲-2025/04/20 PE（倍）评级2024A2025E2026E363125推荐 推荐分析师邮箱：邮箱：相关研究 目录1谐波减速器是人形机器人优选方案...........................................................................................................................31.1精密减速器是机器人核心部件.........................................................................................................................................................31.2人形机器人谐波减速器为主，精密行星减速器为辅...................................................................................................................42减速器材料：工艺优化正当时..................................................................................................................................72.1谐波减速器对材料要求更高.............................................................................................................................................................72.2柔轮：谐波减速器核心部件，精冲技术有望降本增效...............................................................................................................92.3刚轮：球墨铸铁轻量化替代...........................................................................................................................................................153机器人放量在即，特钢需求迎来新的应用场景.......................................................................................................174投资建议及重点标的.............................................................................................................................................204.1投资建议............................................................................................................................................................................................204.2翔楼新材：立足精冲材料国产替代，高端产能逐步释放.........................................................................................................204.3恒工精密：一体化连铸球墨龙头，减速器材料布局初见成效................................................................................................255风险提示..............................................................................................................................................................27插图目录..................................................................................................................................................................28表格目录..................................................................................................................................................................28 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告2 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明1谐波减速器是人形机器人优选方案1.1精密减速器是机器人核心部件按照控制精度划分，减速器可分为一般传动减速器和精密减速器。一般传动减速器控制精度低，可满足机械设备基本的动力传动需求。精密减速器回程间隙小、精度较高、使用寿命长，更加可靠稳定，主要应用于机器人、数控机床等高端领域。精密减速器主要用于降低转速和增加扭矩，是连接伺服电机与机器人关节的关键部件。其主要作用是将伺服电机输出的高转速、低扭矩的动力，转换为低转速、高扭矩的动力，以满足机器人关节对扭矩和转速的需求。在机器人的运动过程中，伺服电机以较高的转速运转，产生的扭矩相对较小，而机器人关节需要较大的扭矩来驱动肢体进行各种动作，如行走、抓取、搬运等。精密减速器通过齿轮的啮合传动，实现了转速的降低和扭矩的放大，使得机器人能够平稳、精确地完成各种复杂动作。机器人的三大核心部件为减速器、伺服电机和控制器，成本占比分别为32%/22%/12%。减速器（减速机）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。伺服电机是能被应用于运动控制系统中的电动机，使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）而变化，它的输出参数，如位置、速度、加速度或转矩都是可控的。控制器的主要任务是控制机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹，操作顺序及动作的时间等，它同时具有编程简单、软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点。图1：工业机器人成本结构资料来源：《工业机器人发展现状及分析》，电器工业，民生证券研究院32%22%12%34%减速器伺服电机控制器其他 图2：减速器（减速机）的产品构造资料来源：国茂股份招股说明书，民生证券研究院 证券研究报告 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明1.2人形机器人谐波减速器为主，精密行星减速器为辅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。1.行星齿轮减速器：体积小巧，但减速比低。原理为单级齿轮减速。由中心的太阳轮、最外侧的外齿圈以及两者中间的行星轮组成。无框电机通过旋转轴与太阳轮相连并驱动其转动，行星轮在太阳轮的驱动下同时进行自转以及沿外齿圈的轨迹公转，行星轮的公转带动连结的行星盘输出动力。单级行星减速器的减速比较低，最大一般不超过10，如果使用多级行星减速，能够有效增大减速比，但是会使得器件长度和重量增加，并且降低传动效率。图3：精密行星减速器结构资料来源：洪健等《一种高性能移动机器人一体化关节模组设计》，民生证券研究院2.摆线针轮减速器：高减速比，但体积偏大，不能高速。组成包括高速轴、偏心轴承、两个摆线轮、针齿壳/针齿以及带销低速轴。当偏心轴承被高速轴带动旋转的时候，两个摆线轮被带动同时做自转以及沿针齿壳公转两种旋转运动，摆线轮带动带销低速轴一起转动，偏心轴每转一圈，摆线轮就转过一个针齿。摆线针轮减速器减速比较高，但由于偏心矩的存在，无法进行高速传动，于是诞生了RV减速器，使用行星+摆线双级减速，有效解决了行星减速比低、摆线不能高速的缺点，因此摆线减速器逐渐被RV减速器替代。图4：摆线针轮减速器结构资料来源：吴素珍《机器人关节传动用精密减速器研究进展》，民生证券研究院 证券研究报告 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明3.RV减速器：摆线升级款，高减速比，体积仍然偏大。结合了行星齿轮减速器和摆线针轮减速器的减速原理进行两级减速，解决了摆线减速器不能高速传动的缺点。第一级：依靠行星齿轮完成减速；第二级：行星齿轮的输出轴成为摆线针轮的输入轴，利用摆线针轮原理实现第二级减速。RV减速器继承了摆线减速器高减速比、扭矩大的优点，但体积仍然偏大。图5：RV减速器结构资料来源：吴素珍《机器人关节传动用精密减速器研究进展》，民生证券研究院4.谐波减速器：高减速比，小体积，但扭矩较低。由波发生器、柔轮和钢轮组成。其中波发生器为椭圆形，柔轮为具有高抗扭刚性的带有外齿的薄壁齿轮，钢轮为带有内齿的刚性环。波发生器转动一圈时，柔轮只转过2个齿，因此谐波减速器减速比较高。同时，谐波减速器由于没有行星和RV的多个齿轮组合，体积相对更小。但是由于柔轮为柔性材料，其能承受的扭矩相对较小，且周期性的变形使得柔轮对材料性能的要求更高。图6：谐波减速器结构资料来源：绿的谐波招股说明书，民生证券研究院 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明在工业机器人领域，RV减速器和谐波减速器各具特点，应用场景互补。在工业机器人领域，RV减速器和谐波减速器应用最为广泛。RV减速器传动效率高、输出扭矩大，适用于机器人的中机座、大臂、肩部等重负载部位，而谐波减速器体积小、重量轻、传动比和精密度高，适用于机器人的小臂、腕部和手部等轻负载部位。在工业机器人的应用上，两者各具特点，应用场景相辅相成。在轻量化的人形机器人应用中，谐波减速器为主，精密行星减速器为辅。随着移动机器人部分关节因体积、重量等边界条件限制，需要采用轻量化的技术路径，谐波减速器凭借体积小、质量小、减速比大、扭矩密度较高、轴向尺寸小等特点以及能在密闭空间、介质辐射的工况下正常工作等优点，“无框电机+双编码器+力矩传感器+谐波减速器”这类方案得到越来越多的应用。而精密行星减速器，在精度要求较低的关节，凭借