（报告出品方/作者：开源证券，孟鹏飞）

1、 聚焦机器人核心零部件之精密减速器：其势如水，赋能百业

精密减速器是连接动力源和执行机构之间的中间装置，其作用是降低伺服电机 的高转速、通过齿轮减速比放大伺服电机的原始扭矩，并提供高刚性保持、高精度 定位。 赋能工业机器人，助力制造业自动化转型实现降本增效。精密减速机是机器人 的核心零部件，成本约占工业机器人总成本的 32%。根据国家统计局披露的我国工 业机器人产量，按照平均一台工业机器人搭载 3 台谐波减速器、3 台 RV 减速器，且 谐波减速器平均单价 2500 元，RV 减速器平均单价 4000 元测算，2021 年我国工业机 器人减速器市场规模约为 71 亿元。精密减速器下游市场多点开花，除工业机器人外 还可以应用至半导体设备、数控机床、医疗器械等对工作精度要求高的设备变速装 置上，加速各行业智能化转型。

精密减速器国产替代：路径清晰，曙光已现。我国工业机器人用精密减速器国 产化率从 2014 年的 11.4%上升至 2021 年的 40.6%。在具备机器人供应链向国内转移、 国际巨头发展各遇瓶颈以及国产减速器突破量产的三点核心优势下，减速器国产替 代具备强确定性。

我国精密减速器生态发展现状：产业生态更优，技术生态建设亟待完善。精密 减速器是一个具有特定功能的机械部件，有其成套技术、成套装备和工艺，基于此 生产出的减速器、电机和传感器构成了机器人的关节单元。关节单元再构成机器人， 最终，机器人为用户使用。因此，精密减速器的技术生态包含减速器本身的技术、 减速器与关节单元协同、减速器与机器人整体性能协同的三个层次。目前，国内的 研究重点放在对减速器本身技术以及与关节单元协同的研究，对于如何与机器人本 体性能协同的研究几乎一片空白。

国产机器人精密减速器与国外先进产品的主要差距在精度寿命、传动效率以及 产品稳定性。从整体技术生态层面思考，造成差距的主要原因在于：（1）基础研究 不足，尚未完全掌握正向主动设计技术与集成设计分析软件。（2）精度寿命待验证， 包括失效机理及规律、高性能材料优选等研究缺乏。（3）装配质量尚未完全可控， 尤其是用于精密齿轮加工的高端数控机床，基本进口自日本和欧洲。（4）工程应用 数据库建设不到位，导致性能跟踪的反馈与优化缺失。 战略引导、政策扶持、需求倒逼的成熟产业生态。我国拥有世界上最大并将持 续扩大的机器人市场需求，工业机器人是制造强国的重点领域。从我国精密减速器 领域硕博论文数量节节增长可窥探出人才培养、资金投入始终在助力精密减速器产 业生态发展。然而，产业发展的背后，仍需关注竞争无序、减速器企业与主机企业 融合发展不够等问题对于产业生态发展持续向好的阻碍。

应用于工业机器人的减速器主要分为谐波减速器、RV 减速器和行星减速器三种。 行星减速器因其减速比、精度较低的特点较少应用于工业以及消费类机器人。本文 重点分析谐波减速器和 RV 减速器。

1.1、 谐波减速器：小而精的传动装置，日本占据优势、中国步步紧追

谐波齿轮传动技术诞生于 20 世纪 50 年代，是伴随航天技术的发展而催生出的 一种新型传动技术。它建立在柔性元件变形的基础上来实现运动的传递，该原理由 苏联工程师 OсквитинА.И.М.于 1947 年首次提出。美国工程师 Musser. C. W.于 1959 年提出具有机械波发生器的谐波齿轮传动，提高了谐波传动的承载能力及其传递效 率，获得专利并于 1960 年在纽约展出实物。

谐波减速器是基于谐波传动原理发明的齿轮传动装置，由柔轮、钢轮、谐波发 生器三部分构成。通过波发生器装配柔性轴承使柔轮产生可控弹性变形，当波发生 器连续转动时，迫使柔轮不断产生变形，使刚轮和柔轮的齿轮在进行啮入、啮合、 啮出、脱开的过程中不断改变各自的工作状态，产生了错齿运动，从而实现了传递 运动和动力的传动。 通过错齿运动完成谐波传动装置的减速功能。

柔轮材料的强度和热处理工艺是决定谐波减速器寿命的关键因素。在谐波减速 器运行过程中，柔轮长期承受周期性的交变应力，不断产生变形。在啮合过程中，柔轮内壁与柔性轴承外圈间磨损较严重，两轮齿之间也存在一定的磨损，磨损降低 了传动效率及精度，严重的情况还会引起噪声及振动。国内的谐波减速器产品寿命 普遍在 3000h 以内，主要的失效形式表现为齿轮磨损后导致传动精度严重下降；国 外产品寿命则高达 7000h，其主要失效形式为柔性轴承的破坏，而不是齿轮副磨损失 效。从微观结构来分析，柔轮失效的主要原因是局部微裂纹和尺寸精度的变化，其 根本原因系由于热处理工艺积累薄弱造成的柔轮材料结构中晶粒和铁氧体相的不合 理。

在工业机器人领域，协作机器人（Collaborative Robot）是搭载谐波减速器最多 的机型，单台平均搭载 6 个谐波减速器，负载 20Kg，是一种被设计成可以安全的 与人类进行直接交互/接触的机器人。与传统工业机器人不同，协作机器人拓展了机 器人功能内涵中“人”的属性，使机器人具备一定的自主行为和协作能力，可在非 结构的环境下与人配合完成复杂的动作和任务，结合人的智力、灵巧性和机器的体 力、力量和准确性，人机协作完成诸如精密装配等工作，解决传统工业机器人应用的局限性。正因如此，协作机器人的功能定位可视为介于工业机器人和人形机器人 之间。协作机器人自重及负载都较小，产品安装方式及其移动部署相对灵活。因此， “机电一体”的轻量化、模块化设计概念在协作机器人上的体现尤为突出，协作机 器人也更适用于柔性、灵活度和精准度要求较高的行业，如电子、医药、精密仪器 等。2021 年，协作机器人市场规模同比增长 81.3%，达到 15.7 亿元。2022Q1，受疫 情影响销量环比小幅下降 1.2%。

谐波减速器市场增量需求较大，全球竞争呈现日本领先，中国并跑的格局。根 据国家统计局披露的中国工业机器人产量数据、中国占据全球工业机器人 40%的产 量，按照平均一台工业机器人搭载 3 台谐波减速器、2021 年单台谐波减速器价格为 2500 元测算，2021 年，全球工业机器人用谐波减速器市场规模约为 68.6 亿元。从历 史进程看，国内谐波减速器的发展历程与国外相似，已从跟跑进入并跑阶段。根据高工机器人数据，2021 年谐波减速器的国产化率约为 50% 。

1.2、 哈默纳科：工艺为盾、性能为矛，建立谐波减速器行业日不落帝国

哈默纳科是全球谐波减速机龙头、整体运动控制的领军企业，公司主营业务为 减速装置及机电一体化产品。1970 年，哈默纳科的前身长谷川株式会社与美国 USM 公司共同出资成立哈默纳科，总部位于日本东京。2004 年，公司在 JASDAQ 上市。 自 1984 之后约 30 年间，哈默纳科逐步扩张海外版图，在美国、德国、中国、韩国 分设 11 家子公司。 加工工艺精进、理论研究功底深厚，三次里程碑式产品升级夯实哈默纳科的全 球谐波减速器龙头地位。哈默纳科谐波减速器推陈出新过程中有三次里程碑式突破。

第一，提高柔轮材料强度。谐波传动技术引进初期，柔轮材料采用管道材料和 压板材料的焊接结构，焊接结构对柔轮来说强度不够，容易反复变形，并且焊接部 分的质量无法得到保证。因此，哈默纳科自 CS-2A 系列起开始用锻造材料加工柔轮，大幅增强了柔轮的强度。

第二，研发 IH 齿形再度提升柔轮材料的疲劳极限。20 世纪 80 年代，当谐波减 速器开始应用于工业机器人时，柔轮的齿根和杯口出现疲劳失效。通过 FEM 分析技 术及车床的数控转换，成功研发出 IH 齿形。相比传统渐开线齿形，IH 齿形有效增 加柔了轮齿槽的齿厚比，显著增加啮合齿数至总齿数的 30%。齿底应力松弛使得柔 轮的疲劳极限得到了极大的改善。同时啮合的齿数的显著增加也使扭转刚度提高了 约 2 倍。

第三，利用中空技术缩短轴向长度，提高产品紧凑性。在工业机器人中，如果 驱动每个关节电机的电线能够穿透减速箱的内部，同时尽量减少布线的弯曲，提高 布线的寿命，就可以使机器人更加智能。基于这种要求，哈默纳科于 1986 年开发了 柔轮杯部向外敞开的 SH 型中空结构谐波减速机，但这种形状在柔轮的主体和向外延 伸的膜片之间的连接处造成了很大的应力集中。90 年代中期，通过应力松弛设计、 数控车床进行精确减薄等途径缩短柔轮的轴向长度成为可能，从而使减速器更加紧 凑。

哈默纳科谐波减速器产品演进的重点聚焦于刚度、强度、轻量等性能指标的提 升。于 1988 年推出的 CSS 系列产品首次使用公司研发的 IH 齿形，产品刚性、强度、 寿命比 CS 系列提升 2 倍以上。1991 年推出的 CSF 系列轴向长度缩短 1/2，厚度缩减 为 3/5，最大转矩提升 2 倍。1999 年推出的 CSG 系列首次将产品寿命从 7000 小时提 升至 100000 小时，最大转矩在 CSF 系列基础上再次提升 30%。2000 年以来，哈默 纳科以独立研发的模数 0.042mm 的极小齿轮的高精度切削加工技术与 70μm（SI 单位）的薄壁切削加工技术不断开发更轻量、高转矩、高精度的谐波减速装置。

哈默纳科致力打造成为整体运动控制领域的领军企业，将开拓整体运动控制技 术的未来。所谓整体运动控制，亦可称为“机电一体化”，是指将精密减速器、电机 及驱动器、传感器进行组装形成一个基本传动单元，再通过控制器控制这个高度集 成化的传动关节以实现对本体的运动控制。哈默纳科自 1977 年开始生产销售机电一 体化产品，通过布局谐波减速器、交流伺服电动机和驱动器、中空复合驱动机构、 光学扫描仪和驱动器、线型驱动机构等一系列产品实现整体运动控制方案。

国内企业绿的谐波也在初步布局其提供整体运动控制方案的能力。江苏开璇智 能科技有限公司系绿的谐波 100%控股的子公司，主营 Ether CAT 总线型伺服驱动器、 结构紧凑型伺服电机、无框力矩电机旋转执行器、谐波减速模组等产品。公司自动 化生产线年产能超过 10 万套。苏州麻雀智能科技有限公司是绿的谐波控股 70%的子 公司，致力于非标自动化设备、机器人应用集成、高精密检测设备、工业视觉系统、 人机交互系统、MES、SCADA 等智能制造全方位解决方案的开发与应用。

1.3、 RV 减速器：投入大、加工难，国产替代之路行稳致远

RV 减速器由普通摆线针轮减速器发展而来，它由两级行星齿轮传动系统组成。 第一级为渐开线外啮合行星齿轮传动，第二级为摆线针轮行星传动。经过两级传动 系统耦合，组成两级同轴式减速机构，简称 RV 传动机构。渐开线行星传动部分包括 齿轮轴和行星轮；摆线针轮传动部分包括曲柄轴、摆线轮、针轮、针齿壳、行星架 等。

RV 减速器刚性好、抗冲击能力强、传动平稳、精度高，适合中、重载荷的应用。 但是，RV 减速器需要传递很大的扭矩，承受很大的过载冲击，保证预期的工作寿命， 因而在设计上使用了相对复杂的过定位结构，制造工艺和成本控制难度较大。我国 RV 减速器产业化起步晚于日本二十多年，过去十多年的发展处于技术追赶阶段，目 前国产化率仍然较低，仅约为 20%-30%，国产替代空间广阔。

对比当前中日 RV 减速器厂商差距，我们认为，以公差分配为代表的零部件加 工工艺积累薄弱、国产轴承稳定性较差，原材料纯度低且热处理水平欠缺是造成国 产 RV 减速器市占率始终较低的核心原因。 工业机器人重复定位精度直接由 RV 减速器的回差决定，故控制 RV 减速器的回 差极为重要，其关键零部件公差设计是研发过程中的一大难点。回差是指输入轴反 向转动时，由于存在间隙和制造、装配误差等原因，输出轴在运动上滞后于输入轴 所对应的转角。由于材料密度变化、加工刀具磨损、机床弹性变化等原因，公差必 然存在，关键是设计出合理的公差范围，保证每个零部件的公差都在规定范围之内。

公差分配工艺决定 RV 减速器的精度。在 RV 减速器的实际设计过程中往往是 给出减速器回差的设计要求（通常 1arcmin），要求工程师对 RV 减速器零部件进 行公差分配。公差分配就是要把 1arcmin 的许用回差合理地分配到各回差影响因素中， 实现对关键零部件公差的初步分配以及后续优化。由于 RV 减速器内部有超过 200 个零部件，在 1arcmin 的公差范围内进行分配时，很容易由于分配不当造成轴承与安 装孔之间产生缝隙或者轴承无法插入安装孔内，从而降低 RV 减速器的精度。 轴承是 RV 减速器的薄弱环节，受力时很容易突破轴承受力极限而导致轴承异 常磨损或破裂。在高速运转时这个问题更突出，所以 RV 减速机的额定扭矩随输入 转速下降非常明显。RV 减速器用精密轴承主要包括主轴承、摆线轮支承轴承、偏心 轴支承轴承及太阳轮支承轴承。对于 RV 减速器，轴承的外形结构、精密定位是其结 构紧凑、刚性优良、传动精密关键因素，因此对轴承的材料、热处理工艺等都具有 较高要求。

主轴承：主轴承几乎承受了 RV 减速器的全部外载荷，因此需要具有高承载、 高刚性及运转平稳性。日本住友精密 RV 减速器选用薄壁圆锥滚子轴承作为 主轴承。主轴承材料的加工难点在于：套圈热处理后的椭圆、套圈精磨后 的平面翘曲以及接触角测量及偏差的控制非常困难。前两者可以通过工艺 优化以及采用工序能力指数较高的加工设备改善，后者则需在产品设计及 工艺制订时就进行轴承套圈匹配优化，以实现加工过程中接触角偏差 100% 合格。

摆线轮支承轴承：承摆线轮圆周运动的作用，多选用 M 形金属保持架和圆 柱滚子组件。轴承在实际应用过程中最突出的问题是保持架脱落金属屑和 轴承窜动导致摆线轮卡死，主要原因系车制、压膜后的处理不当以及保持 架方形兜孔被加工成了菱形造成轴向分力。

偏心轴支承轴承与太阳轮支承轴承：由于偏心轴的受力复杂，两端需要受 到支承轴承作用。太阳轮支承轴承安装于 RV 减速器行星架的刚性盘内，主 要起精确定位减速器太阳轮位置的作用。应用过程中需严格控制太阳轮支 承轴承的径向游隙。

轴承钢材：我国的轴承钢氧含量虽然可以控制到接近世界先进水平，但是 在夹杂物的组成、数量、尺寸以及分布等方面不能够得到稳定控制，这会 直接导致钢材的疲劳性能低、服役时间短。此外，我国轴承钢在品种和规 格方面并不完善，且生产的多是低档次轴承钢，钢材的质量、稳定性及外 观较差，达不到较高的专业化生产，成本降低效果不明显。

技术无捷径，全产业链玩家需要坚持难而正确的自主研发道路，以助力国产 RV 减速器早日突破高端。虽然海外轴承厂商的产品在性能上明显优于国内，但由于一 台 RV 减速器需要配备 9-15 套轴承，若全部采用海外产品则成本较大，甚至会存在 入不敷出的情况，因此国内 RV 减速器厂商大多选择国产轴承供应商。在材料供应商 选择方面，不同于谐波减速器厂商外购海外柔轮材料，RV 减速器厂商受限于零部件 数量多带来的成本问题，也倾向于选择国内材料供应商。但选择国产轴承、国产原 材料必然会带来产品一致性、稳定性较差的问题。当前，国产 RV 减速器在中低端领 域尚可应用，但想在高端市场突围还需要国内轴承、材料厂商与 RV 减速器厂商在产 品性能、功能提升上进一步研发积累。

1.4、 纳博特斯克：运动控制领域常胜将军，始于创新、恒于提升

纳博特斯克（Nabtesco Corporation）是日本帝人制机公司和 NABCO. Ltd.于 2003 年在液压设备业务领域建立业务伙伴关系后成立的控股公司。纳博特斯克以运动控 制技术为核心，在海陆空相关的广泛业务领域中全球市场占有率第一，在中大型工 业机器人用 RV 减速器领域占据全球 60%的市场份额。

从 1960 年到 2005 年，帝人制机 50 年工艺积累是后来者无法企及的先发优势。 成立于 1944 年的帝人制机是日本著名的纺织机械、液压、包装机械等生产企业，1945 年开始从事化纤、纺织机械的生产。1955 年后，开始拓航空产品、包装机械、液压 等业务并于 1960 年代发明液压行走马达，应用于工程机械。80 年代初，该公司应机 器人制造商的要求，对摆线针轮减速器进行了结构改进，于 1985 年发明了 RV 减速 器，取得专利以及 20 年专利保护期。专利保护期间任何公司不可以生产同样结构的 减速器。纳博特斯克承接帝人制机在 RV 减速器领域近 50 年的技术积淀，成就了其 在 RV 减速器市场上的不败地位。

创新永不止步。纳博特斯克在承接帝人集团的切割、集成加工工艺以及 Nabco 公司在流体控制、气动控制技术上的积累之后，开始在表面处理、材料热处理、增 材制造等加工工艺以及 CAE 软件设计等方面加大研发，以具备优化全产业链工艺设 计的能力。公司始终重视创新与研发，发明者比例持续增长。

2、 人形机器人题材有情绪，减速器产能缺口空间可想象

2.1、 人形机器人对零部件的核心要求在于小型、轻量、集成

谐波减速器柔轮需要柔性变化的特征决定了其刚度和强度存在极限。因此，谐 波减速器多用于工业机器人的小臂、腕部、手部等小负载部位的关节处。而 RV 减速 器的结构刚性更强，在中、重负负载型机器人中用量更广，市占率约达 90%。比如 10-20KG 的机器人的 J1、J2、J3、J4 的关节会用 RV 减速机；50-160KG 机器人一般 六个关节都使用 RV 减速机。 人形机器人更多得面向机器人渗透率较低的 To C 蓝海市场，对减速器的轻量化、 集成化要求更高。因此，人形机器人中谐波减速器的用量需求更大，并且机电一体 化产品的应用会更广。

2.2、 人形机器人落地后，供少于求或将成为减速器行业的中长期格局

需求端测算核心假设：（1）工业机器人用精密减速器需求量。2021 年，全球工 业机器人销量 48.7 万台，同比增长 27%。2022 年，疫情反复导致产业链各环节交 期延长，全球工业机器人销量增速下滑，给予 10%的销量增速。根据 IFR 的指引， 并考虑中国的机器人密度仍具备较大提升空间，稳健假设 2022-2026 年全球工业机 器人销量 CAGR 达 22%。同时假设单台工业机器人平均搭载 3 台谐波减速器和 3 台 RV 减速器，以测算全球工业机器人用精密减速器需求量。（2）人形机器人用精 密减速器需求量。本报告中，我们调整在《特斯拉机器人风起，国产供应链远航》 报告中对关键零部件需求量的测算。假设 2023 年 Demo 机落地后，当年销量 5 万台， 2024 年销量 10 万台。2025 年规模化量产后，谨慎估算销量为 30 万台，乐观情境下 销量 50 万台。量产后实现产线复制，扩产速度加快，假设 2026 年实现销量 100 万 台，2027 年销量 150 万台。我们按照单台特斯拉机器人搭载 20 个谐波减速器、3 个 RV 减速器估算减速器需求量。

供给端分析：我们观察到，资金实力更强的日系精密减速器厂商扩产策略温和， 相比之下，国内厂商扩产意愿更强。纳博特斯克在 2018-2020 三个财年间仅共扩产 14 万台减速器，2020-2022 财年以年增 9 万台速度扩产。根据 2021 年财报披露，公 司计划到 2026 年达到年产 200 万台 RV 减速器。尼得科（新宝）在 2021 年财报中披露其产能计划为保持月产 10 万台。绿的谐波 2020 年上市前产能仅为 9 万台/年，在 投资者交流纪要中披露截至 2021 年年底产能为 30 万台/年，最终产能计划为 50 万台 /年。RV 减速器厂商秦川机床在投资者交流中披露当前减速器年产能 9 万台，设计产 能 18 万台。

我们从以下六点原因分析哈默纳科为何扩产谨慎：

第一，预订单水平高企。公司在 2022 年 5 月的投资者交流会中表示，2021 财年公司的预订单水平较高，预计后续财年订单水平会降低。

第二，管理层对本体厂商潜在砍单可能的担忧。上一轮机器人上行周期减 速器供给紧张，本体厂商普遍加大备货力度，但目前公司的渠道信息显示， 本体厂商不缺减速器而是缺其他部件和材料。

第三，与本体厂商生产计划的紧密配合。哈默纳科和主要本体客户联系密 切，有本体厂商 3 个月的生产规划，公司会较为严格得根据本体厂商的生 产节奏来规划自己的产能。

第四，中国大陆的疫情管控政策。全球超过 35%的机器人在中国销售，欧 洲重要本体厂商也在中国建厂，2022 年上海封闭期间港口海运受到较大影 响。在此情况下，哈默纳科会对资本开支保持更加谨慎的态度。

第五，日系企业稳健的经营风格。哈默纳科历年财报中显示，公司每三年 会制定一个涵盖经营目标、产能建设等的中期计划。在这三个财年期间， 即使计划提前或延后实现，也不会更改计划，以方便在下一个周期开始前 对比过去的执行表现。本轮中期计划从 2021 财年执行到 2023 财年结束， 产能基本稳定在 200 万台/年。

第六，后端装配成本高企，盈利水平较低。不同于纳博特斯克在中国常州 建厂以降低生产成本，哈默纳科的三个重要生产基地分别在日本、美国和 德国（美、德主要生产交叉滚子轴承）。哈默纳科坚持在最后一道装配线中 靠技术精湛的老师傅手工完成，以保障产品质量。因此，产线的自动化程 度较低，对检测人员需求较大。在美德日三地劳动力成本较高的情况下， 哈默纳科的净利率水平仅保持在 15%左右，远低于国内谐波减速器厂商。 为了保障一定的盈利能力，管理层不会进行激进的扩产政策。

基于以上分析假设，我们得出 2022-2027 年产业链供需格局预测结论：人形机 器人落地后，中观情境下谐波减速器产能缺口达数千万台，RV 减速器产能缺口达数 百万台，百亿级市场空间静待国内减速器厂商填补。此外，我们观察到国内市场也 存在逐步布局人形机器人的玩家，市场规模扩容或更乐观。

3、重点公司分析

对于谐波减速器生产商，我们判断，技术路径更合理、具备整体运动控制实力、 工艺积累更深并且成本管控更优的企业会率先实现产品一致性较强的规模化量产， 并受益于消费级机器人放量后带来的中长期减速器供给缺口。具体分析如下：

第一，生产一台谐波减速器，从数理模型设计、材料热处理理解到设备选择、 加工工艺等环环相扣。具体过程是：首先设计柔轮齿型，柔轮的齿形决定加工设备 的选择，而设备的选择又决定钢轮使用哪种制造材料。在柔轮材料的选择上，目前 国内外均使用 40CrMoNiA、40CrA 等碳合金钢，国内企业的材料热处理水平相差不 大，但总体低于国外水平。因此，钢轮加工技术路径的差异直接决定国内谐波减速 器厂商产能释放的快慢以及生产成本的高低。

第二，哈默纳科以不断精进的整体运动控制实力树立行业标杆，长期来看，构 建更高水准的整体运动控制方案是谐波减速器厂商的竞争焦点。哈默纳科自 1977 年 开始生产销售机电一体化产品，陆续布局谐波减速器、交流伺服电动机和驱动器、 中空复合驱动机构、光学扫描仪和驱动器、线型驱动机构等一系列。如今，哈默纳 科正将长期积累的精密加工技术和控制技术作为基础，以更高层次的定位精度为目 标，努力构建整体运动控制。目前，国内厂商在整体运动控制领域布局较少，绿的 谐波紧跟哈默纳科引领的行业趋势，开始在整体运动控制领域进行初步布局。同川 科技通过参股高端传感器企业海伯森加强其机电一体化实力，在整体运动控制领域 具备较强优势。我们认为，哈默纳科作为引领谐波减速器行业多年的龙头企业，其 产业布局方案是判断行业趋势的风向标。同时，人形机器人对关节小型、轻量的要 求也在对机电一体化产品有更高的需求。因此，整体运动控制实力是谐波减速器厂 商需要建立的核心竞争力。

第三，坚持以正向研发的方式深耕加工工艺是决定企业能否规模化量产出性能 稳定产品的最根本要素。国内厂商生产齿轮的设备大多从海外进口，设备自身的性 能可以得到保障，但由于国内企业的工艺积累仍良莠不齐，生产效率也会出现较大 差异。哈默纳科董事长在 2022 年的投资者交流会中多次强调，过去 50 年发展不断 试错改进带来的对加工工艺的深刻理解铸就了哈默纳科最稳固的护城河。加工工艺 决定产品是否能在更长的寿命内稳定、一致地运行，进而增强客户粘性、巩固市场 地位。哈默纳科董事长称“对比两台新谐波减速器好坏的时间不是当下，而是 5 年 后”。

第四，机器人本体厂商盈利能力下降挤压上游零部件商利润、产品同质化竞争 造成谐波减速器价格持续下探，成本管控良好的企业具备较强资金实力保障扩产。 由于机器人本体的硬件技术已经趋于成熟，外资巨头的优势逐渐向软件转移。国内 本体厂商在软件和智能技术应用上的能力仍有较大欠缺，盈利能力较差，因此对于 零部件的价格较为敏感。买方市场环境下，国内减速器厂商议价权较弱。此外，谐 波减速器产品迭代速度较慢，先发者的非对称竞争优势容易受到技术、人才，工艺 等要素扩散的影响而转化为对称性竞争优势，进而降低其盈利能力。国内谐波减速 器平均单价逐年降低，以行业龙头绿的谐波为例，其谐波减速器单价由 2017 年的 1920 元降至 2019 年的 1631 元。同时，主要数控机床厂商交期不断延长也阻碍着国 内企业的扩产进度。我们认为，以更低的价格、更短的交期购入加工设备的渠道优 势是公司成本管控实力的核心，成本管控实力强的企业更能够在行业低价竞争中保 障盈利能力和稳定的现金流，从而保障扩产。

我们认为，可以通过机加工工艺积累、产品集成化能力两点判断 RV 减速器厂 商相对竞争实力。 第一，RV 减速器设备投入更大，制造难度更高，需要企业具备较强的机加工实 力支撑产品大规模生产,以实现规模效应降低成本。国内 RV 企业的毛利率、净利率 水平普遍低于谐波厂家。原因系前期设备投入大，且 RV 减速器制造难度大、量产规 模化程度不够，成本无法摊薄。同时，海外设备的交期延长对 RV 减速器厂商影响低 于谐波。由于 RV 减速器扩产速度相对谐波更慢，且设备已经有了前期积累，稳定扩 产情况下对新设备需求不会骤然上升，海外设备厂商交期延长对于 RV 减速器厂商的 扩产进度影响较小。 第二，具备产品集成化能力。RV 减速器相对谐波减速器体积、质量更大。而消 费级机器人需要使用相对轻量化的零部件以保证其运动的灵活性。我们判断，具备 机电一体的产品集成化能力更有利于国内 RV 减速器厂商受益于消费级机器人带来 的市场需求。

3.1、 汉宇集团：国内谐波减速器后起之秀，实力展现、以待良局

同川科技系汉宇集团控股 60%的子公司，于 2012 年成立，2015 年开始逐步投 入研发谐波减速器。公司谐波减速器产品性能位列国内第一梯队，主要应用于工业 机器人，具备年产十万台级的量产能力。目前公司在积极拓展海内外机器人本体客户，产品结构向谐波减速器进一步聚焦，并持续拓展其整体运动控制能力。

同川科技创立初期，通过多次赴日调研谐波减速器相关设备和技术，在数理模 型搭建、技术路径选择以及加工工艺研究方面打下了坚实的基础，对机电一体化设 计有较深理解。日系企业的技术路径以哈默那科为主，即，钢轮材料选用球墨铸铁， 采用插齿机、滚齿机等数控机床进行加工。 由于齿轮在不同构件之间实现动力的传递，其加工质量直接影响其实际工作状 况，包括传动精度、振动噪声、疲劳寿命等。通常的齿轮加工工艺流程中，齿坯经 过滚、插、车、剃等加工，以及热处理后为了消除存留的齿形误差而进行的以磨齿、 强力珩齿为主的精加工。 车齿工艺较插齿、滚齿具备成形精度更高的优势。滚齿是齿轮加工中生产率较 高、应用最广的加工方法之一，滚齿工艺可以加工不同类型的齿轮，且可以获得较 高运动精度，但相对表面粗糙度较差。插齿加工齿形精度和粗糙度较好，但齿轮运 动精度较差，插齿主要适用于齿轮的内齿加工以及一些受结构干涉的外齿加工。车 齿主要利用齿轮型刀具与工件之间进行强制啮合，按空间展成法切制齿轮齿面，具 有材料去除率高、成形精度好等优点，近期应用和发展较快。

国内精密铸造行业市场竞争较分散，其中，联诚精密是国内实力较强的专注于 铁、铝等金属铸件产品制造的厂商。公司创始人及董事长郭元强具备较强的专业技 术背景，先后于清华大学攻读机械工程系铸造专业、于上海交通大学攻读材料科学 系复合材料专业。1992 年加入上海工程技术激光所工作，1995 年创办公司前身山东 联诚集团。 公司铸铁件产品由球墨铸铁和灰铸铁构成，产品实力较强。公司产品广泛应用 于乘用车、商用车、工程机械、商用压缩机、液压机械、新能源等多种行业或领域。 凭借较强的产品力，已成功立足于通用、福特、克莱斯勒、德国大众、通用电气、 康明斯、菲亚特、沃尔沃、卡特彼勒等国际知名厂商的全球采购体系。目前，公司 减速类产品主要应用于工程机械的液压行走马达和旋转马达，机器人相关零部件市 场正在积极开拓中。

同川科技参股海伯森技术有限公司 6.05%的股份以布局传感单元，延伸公司机 电一体化能力。传感器是机电一体化系统的首脑，机器人需要通过内部和外部的各 种传感器来感知自身、操作对象和作业环境的状态，以实现精准的位置控制。海博 森是国产高端智能传感器专业研发制造商，2021 年，海伯森 HPS-FT 系列六维力传 感器获得全球协作机器人大厂丹麦优傲（universal-robots）独家认证，成为国内首 家获得“UR+”官方认证的高端智能化传感器研发生产企业， 一举突破了长期以来 美日德等国的垄断式技术围堵。 潜心研发，剑指高端，海伯森是我国高端智能传感器领域的开拓者。公司创始 人兼董事长王国安博士阶段的研究方向是纳米磁性薄膜传感器。2011 年 9 月获得了 日本名古屋大学博士学位后在日本知名企业负责磁场传感器研发工作，在传感器的研发、 设计、生产和销售等方面经验较为丰富。在日期间观察到国内企业因高端传感器研发 投入大，回报周期长而集中布局中低端传感器，高端产品进口依赖程度大，便决心 研发量产国产的高端传感器。2014 年，王国安博士从日本回国，开始筹建创办海伯 森科技。

六维力传感器赋予了机器人更能多的感知能力。一般来说，机器人是没有触觉 的，但是海伯森成熟的传感器解决方案实现了机器人可以触摸并“感觉得到”这一 技术。在机器人技术中，视觉和触觉是互补的方式。一台真正高集成的精密力感知 系统，使协作式机器人更具安全性，在发生碰撞或出现障碍的情况下，将立即关闭 运行。这也意味着它们可以在员工身边工作，在进行风险评估后，无需额外的安全 防护。 六维力传感器在工业机器人领域也拥有强势地位。配置了六维力传感器的工业 机械臂操作可控，由于工业机械臂的结构特点，整体架构属于费力杠杆，并且传动 齿轮间隙的存在也会降低机械臂的刚度及运动精度，因此提高机械手臂的负载能力、 提高整体刚度及降低驱动能耗成了机械臂性能提升的关键问题。海伯森的六维力传 感器产品 HPS-FT 系列应用场景包括拖动示教、路径规划、力控打磨和抛光、力控码 垛、精密装配、上下料、力矩反馈等。

3.2、 双环传动：国内精密齿轮加工领导者，布局 RV、优势复制

公司是国内精密齿轮加工龙头。产品实力强劲、客户结构优质的背后是公司在 精密齿轮制造领域四十余载的工艺经验积累。成立于 1980 年，公司发展历程中坚持 投入高端设备，并通过和设备磨合参透齿轮生产工艺，是国内少数可以大批量供应 4 级精度齿轮的厂商。在汽车齿轮领域，公司已绑定采埃孚、一汽、上汽、广汽、通 用和福特等客户，2021 年双环全资子公司与邦奇标致雪铁龙电气化变速箱签订合作。 公司齿轮销售收入占总收入之比维持在 75%以上。

前瞻视野、逆势布局，产能爬坡顺利，利润水平提升。2000 年，公司第二代领 导人吴长鸿上任后，通过设备引进、人才注入、布局海外市场等途径全方面增强公 司实力。行业景气下行期间，公司也坚持布局产能，2011-2021 年，公司累积资本开 支超 61 亿元，现拥有浙江台州、浙江嘉兴、江苏淮安、辽宁大连与重庆五大生产基 地。由于产能的提前布局，公司净利润水平处于相对低位。2021 年，折旧与营收之 比拐点显现，收入开始释放，净利润水平提升。

3.3、 绿的谐波：谐波减速器国产化先锋，自主创新、谋定宏图

绿的谐波的减速器国产化进程从 0 到 10 初战告捷，10 到 100 任重道远。“P” 齿形是绿的谐波开发的具有自主知识产权的新齿形。“P”齿形的齿高较低，能承载 更大的转矩；齿宽较大，降低了齿根断裂的风险；柔轮变形量较小，柔轮的疲劳寿 命得到提高；20%-30%的齿轮同时参与啮合，齿面比压较小。然而，“P”齿形为获 得更大的承载能力，将齿高设计得较低的同时也带来了问题，即谐波减速机运行过 程中降低了传动精度，出现震动、漏油的情况。 因此，绿的谐波通过改进齿形来减少齿轮的磨损，N 系列和 Y 系列分别在原有 P 齿形的基础上进行了优化设计。慢走丝切割机床在工作过程中需要设置参数，而 插齿机一旦参数设置完成就不可以修改，对于需要多次改善齿形的厂商来说，慢走 丝切割机更符合需求。因此，公司选用慢走丝线切割机加工齿轮。用线切割加工铸 件容易受到铸件杂质和气孔两大关键因素限制而导致断丝，损耗设备。因此，绿的 谐波的钢轮材料选用以合金钢为主的锻件钢材。合金钢必须经过二次焊接处理才可 使用，因此制造成本相较铸件更高。

实际工作中，慢走丝线切割机存在加工效率低、表面质量差、加工精度低的问 题。加工效率方面，主切加工过程中高压水不能有效冲入切缝会导致加工效率大幅 度降低，修切加工过程中，工件容易发生变形。表面质量来看，存在表面出现条纹、 粗糙度不及要求以及表面变质层过厚的情况。加工精度上，由于慢走丝线切割加工 走丝速度较慢，主切加工中电极丝会发生损耗。因此其切缝出现上宽下窄的锥度现 象。此外，加工中火花通道的压力对电极丝产生较大的后向推力，使电极丝发生微 量弯曲，电极丝的这种滞后表现，在切割拐角时容易造成角部塌陷，从而导致形状 误差。综合以上问题来看，线切割机的加工效率仅约为插齿数控机床的 1/10。

我们认为，为了维护竞争优势、保障并提升市场份额，绿的谐波的技术路径短 期内不会改变，具体分析如下： 第一，技术路径切换后，设备、加工工艺等要素全部需要随之更改，渠道、工 艺积累等优势不再，市场份额受到威胁。2016-2018 年全球机器人行业景气上行，日 系企业产能掣肘造成供给缺口，绿的谐波凭借高性价比的产品成功导入国内外重要 本体厂商供应链，市场份额增长，也从此奠定了公司在国内谐波减速器行业的龙头 地位。在日本等自动化水平发达的国家，工业机器人行业呈现强周期性。相比周期 性，中国工业机器人行业目前成长属性更强。从当前行业的成长性来看，绿的谐波 需要以高市占率充分受益于行业的高景气度扩充资金实力，以维持研发强度、拓展 下游应用领域；从长期的周期属性来看，龙头企业更需要凭借市占率的绝对优势来 获得稳定的现金流。基于以上两点分析，我们认为公司不会彻底改变技术路径。

第二，制造业公司的规模效应需匹配一定程度的客户粘性才能创造真正的竞争 优势，而完全改变技术路径存在较大的客户流失风险。首先，机器人本体厂商看重 减速器作为一个部件在机器人系统中的整体作用与性能优化的裕度，本体的设计需 要适配减速器。绿的谐波和本体厂长期以来的合作是宝贵的技术生态建设过程。买 方市场环境下，技术路径更改可能导致客户切换供应商，使得公司凭借先发优势建 立的生态失去价值。此外，完善的售后支持是产品生态建设的重要部份，也是提高 客户粘性的重要途径。哈默纳科在不断精进产品力之外始终关注产品的易用性，力 争达到无需组装调试，而可直接使用。绿的谐波已经积累了一定的售后支持经验， 更换路线后很可能短时间内无法提供完善的售后支持，减弱客户粘性。因此我们认 为公司不会轻易放弃过去在生态建设领域的积累。

3.4、 中大力德：深耕机械传动二十载，首尾不懈、拾级而上

从产品发展史可以窥探出公司在精密传动领域的工艺积累深厚。中大力德成立 于 2006 年，企业前身是 1998 年成立的中大电机厂。自 2000 年始，公司陆续开发并 量产微型交流齿轮减速电机、有刷直流齿轮减速电机，小型齿轮减速电机。于 2008、 2012、2016 年分别开始研发行星减速器、RV 减速器，和谐波减速器。在减速电机和 减速器产业链完善的过程中，公司秉承产业链互补的原则又相继开发了伺服驱动器、 伺服电机、滚筒电机，形成了减速器+电机+驱动一体化的产品架构，实现了产品结 构升级。公司各类产品广泛应用于工业机器人、太阳能光伏跟踪系统、电动叉车、 AGV 无人搬运车、自动分拣系统、服务机器人等领域。

结合公司发展历程以及当前市场需求，我们认为公司在精密减速器领域有四点 主要优势：第一，布局谐波减速器实现渠道复用。谐波、RV 减速器技术同源，但是 谐波减速器在制造难度上略低于 RV 减速器。从 RV 做起布局谐波，在技术路径上 具备先天优势，在渠道拓展上可借助现有的优质客户资源快速打开市场。公司谐波 减速器 2021 年开始销售，同年减速器营收同比增长 36.5%，增幅明显高于 2020 年。 第二，工艺积累助力 RV 减速器性能提升，国产替代势在必行。国内机器人本体厂 商对工业机器人用 RV 减速器的国产化需求仍然强烈，公司产品凭借高性价比优势批 量供货广州数控，多家机器人本体厂商的产品测试进行中，未来有望切入更多国内 外客户的供应链，扩大市场份额。第三，机电一体化产品扩大市场纵深。服务机器 人以及消费级机器人对零部件集成化、小型化的要求更高。纳博特斯克于 2021 年财 报中表示未来 RV 减速器的业绩增长点在于产品结构趋向系统集成化。相较行业友商， 公司的产品集成化能力更强，2021 年智能执行单元（包含减速电机、伺服电机、结 构件、减速器的集成化产品）业务板块实现营收 1.47 亿元。第四，可转债募投项目 为产能扩建继续加码。公司在宁波慈溪、杭州湾新区分别建设了 8 万平方米的厂房， 位于佛山的 10 万平方米厂房正在筹建中。2022 年 4 月，公司发布可转债募资公告， 拟募集 2 亿资金用于厂房建设。

3.5、 秦川机床：精密齿轮加工机床核心标的，大国工匠、重启成长

公司是国内齿轮加工机床龙头。1965 年，上海机床厂三车间迁至宝鸡建起秦川 机床厂，定位于精密磨床基地。2012-2019 年，公司经营及盈利表现受机床行业下行 影响，表现欠佳。2020 年法士特成为公司控股股东，进行系列整改，当年实现扭亏 为盈。2021 年营收同比增长 23%，归母净利润同比增长 84%。2022H1，公司业绩受疫情影响较大，但 RV 减速器的主要销售地区华东、华南地区仍然实现收入增长。截 至 2022 年 H1，公司齿轮机床在国内市场的占有率超过 60%。

磨齿机是 RV 减速器在精加工阶段的重要设备，公司通过磨齿机的自给自足实 现成本管控和供应链安全保障。磨齿是当今齿轮精加工的主要工艺，通过可靠有效 地加工硬齿面齿轮，修正热处理产生的变形和粗加工的各项误差，提高加工精度。 目前，国产数控磨齿机已取得了长足发展，与海外知名品牌的最大差距在于精度的 保持程度，即，设备是否可以满足每一个生产出的零部件都维持同样的高标准。公 司生产的 RV 减速器规格较大，加工难度相比中小型 RV 减速器略低，可以使用自产 的磨齿机进行加工。长期来看，相对于需要采购海外设备的友商，公司完善的自有 供应链增强了其应对潜在进出口限制的风险管控能力。

RV减速器工艺迭代与磨齿机设备升级相辅相成。公司 RV 减速器研发积淀深厚， 自 1998 年起便与大连交通大学联合承担了国家 863 项目开始了减速器的研发。2020年公司发布公告以 4.29 亿元收购沃克齿轮 100%股权，沃克齿轮的负责人兼管秦川 RV 减速器业务。沃克齿轮本是秦川机床的客户，可以作为秦川机床最大的产品中试 基地，对秦川的机床产品进行及时的反馈升级迭代，而高品质的设备又可以助力研 发性能更优的 RV 减速器。沃克齿轮在齿轮方面优秀的技术积累，也能帮助秦川发展 RV 减速器业务。根据 2021 年年报披露，公司目前 RV 减速器设计产能达 18 万套/ 年。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】。未来智库 - 官方网站