减速器常用作原动件和工作机之间的减速传动装备，在原动机和工作机或执行机构之间起到匹配转速和传递转矩的作用。减速器按使用场景可分为伺服（精密控制）用减速器和一般传动减速器。其中精密减速器具备体积小、重量轻、精度高、稳定性强等特点，能对机械传动实现精准控制，常用于机器人等高端制造领域。
精密减速器与伺服电机、控制器是工业机器人的三大核心零部件，制造成本占比高。2022年我国机器人三大核心零部件精密减速器、伺服电机、控制器的成本占比分别为32%、22%和12%，核心零部件制造成本占工业机器人总制造成本的近70%。
根据原理不同，精密减速器主要分为精密行星减速器、RV减速器和谐波减速器，且因为三类减速器组成结构、特点不同，在机器人应用的细分领域也有一定差异：（1）行星减速器核心传动部件是行星齿轮组，依托纯齿轮机构运行，通过齿轮间的力矩传递来实现减速效果，因其高效率与承载能力，常被用于并联机械手的驱动系统中。（2）RV减速器采用两级传动结构，具有传动比范围大、精度较为稳定、疲劳强度较高、更高的刚性和扭矩承载能力等特点，适合机器人大臂、机座等重载荷部位的应用。RV减速器技术门槛较高，关键在于精度控制、长期稳定性、使用寿命和噪音抑制等方面。（3）谐波减速器则是采用柔轮的弹性变形传动机制，具有质量轻、体积小、传动比大的特点，适用于机器人小臂、腕部或手指末端轴等负载较小的部位。谐波减速器的技术壁垒高，要实现对谐波减速器的自主研发和国产，就要突破齿形设计、材料、加工技术、测试评价等方面的关键技术瓶颈。三大精密减速器在具体应用于人形机器人的方案有：（1）特斯拉Optimus人形机器人，在肩肘髋腰处应用了16个旋转关节对应16个谐波减速器；（2）傅利叶通用人形机器人，全身多达54个自由度，搭载自研高性能FSA一体化执行器（集成电机、驱动器、减速器及编码器），上半身选择使用谐波减速器，下半身髋关节则采用行星减速器；（3）达闼人形机器人，二代拥有自研SCA2.0智能柔性执行器，SCA2.0集成新型伺服电机、底层伺服驱动、高精度编码器、高精度减速器于一体，是大多数机器人最核心的运动关节执行器
1.精密减速器：实现精密控制的核心零部件
什么是减速器？根据兆威机电官网，减速器是一种由封闭在刚性壳内的齿轮传动、蜗杆传动、齿轮-蜗杆传动所组成的独立部件，常用作原动件与工作机之间的减速传动装置。减速器在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用。
减速机齿轮箱内部原理是利用各级齿轮驱动来达到降速的目的，减速器就是由各级齿轮副组成的。比如用小齿轮带动大齿轮就能达到机械减速的目的，如果采用多级这样的结构，就能够大大的增加机械的减速作用，增大扭矩的作用。当电机的输出转速从主动轴输入后，带动小齿轮转动，而小齿轮带动大齿轮运动，而大齿轮的齿数比小齿轮多，大齿轮的转速比小齿轮慢，再由大齿轮的轴（输出轴）输出，从而起到输出减速的作用。减速机作为一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电机（马达）的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。在目前机械行中，用来传递动力与运动的机构中，减速机的应用是广泛的一种。图1:减速器拆解图资料来源：兆威机电官网，甬兴证券研究所根据科峰智能招股书，减速器按照使用场景分为伺服（精密控制）用减速器和一般传动减速器。精密减速器具备体积小、重量轻、精度高、稳定性强等特点，能够对机械传动实现精准控制，主要用于机器人、新能源设备、高端机床、电子设备、印刷机械等高端制造领域。一般传动减速器可以分为通用减速器和专用减速器：通用减速器通常以中小型为主，可广泛应用于各个行业，包括蜗轮蜗杆减速器、圆柱齿轮减速器等；专用减速器通常以大型、特大型为主，多为非标、行业专用产品，包括船用齿轮箱、冶金齿轮箱、风力发电齿轮箱、工程机械齿轮箱等。1.2.工业机器人核心零部件，众多性能参数中使用寿命较为关键我国减速器行业产业链可以分为上中下游三部分：（1）上游为原材料等，参与者主要为对应的提供商；（2）产业链中游为减速器本体的制造，参与者为减速器生产商；（3）下游则是具体的应用领域，包括工业机器人
工业机器人核心零部件，众多性能参数中使用寿命较为关键 我国减速器行业产业链可以分为上中下游三部分：（1）上游为原材料等，参与者主要为对应的提供商；（2）产业链中游为减速器本体的制造，参与者为减速器生产商；（3）下游则是具体的应用领域，包括工业机器人、精密机床、工程机械等高端产业。根据工业机器人制造产业的总成本显示，2022年我国机器人三大核心零部件精密减速器、伺服电机、控制器的占比分别为32%、22%和12%，核心零部件制造成本占工业机器人总制造成本的近70%。精密减速器的性能直接决定了机器人的整体性能水平
1.精密减速器的性能指标可以分为静态特性和动态特性两部分。静态特性包括：（1）扭转刚度；（2）传动效率；（3）空程；（4）传动误差；（5）启动扭矩；（6）背隙；（7）传动精度；动态特性包括：（1）固有特征；（2）动力稳定性；（3）动态响应；（4）系统参数。
2 机器人应用中的三大主流精密减速器
精密行星减速器：结构简单、速比大，用于机器人的关节根据摩森电机，精密行星减速器必须搭载的核心传动部件是行星齿轮组，行星齿轮组的结构与运行原理为：有多个齿轮沿减速机壳体内圈环绕在一个中心齿轮周围，并且在行星减速机运转工作时，随着中心齿轮的自传，环绕在周边的几个齿轮也会围绕中心齿轮一起“公转”。
行业深度报告请务必阅读报告正文后各项声明8中心齿轮通常被称为“太阳轮”，由输入端伺服电机通过输入轴驱动旋转；围绕太阳轮的齿轮被称为“行星轮”，其一侧与太阳轮咬合，另一侧与减速机壳体内壁上的环形内齿圈咬合，承载着由输入轴通过太阳轮传递过来的转矩动力，并通过输出轴将动力传输到负载端。当太阳轮在伺服电机的驱动下旋转时，与行星轮的咬合作用促使行星轮产生自转；同时，由于行星轮又有另外一侧与减速机壳体内壁上的环形内齿圈的咬合，最终在自转驱动力的作用下，行星轮将沿着与太阳轮旋转相同的方向在环形内齿圈上滚动，形成围绕太阳轮旋转的“公转”运动
精密行星减速器的优点：具有高刚性、高精度（单级可做到1’以内）、高传动效率（单级在97%~98%）、高扭矩/体积比、终身免维护等特点。精密行星减速器的缺点在于：总体应用场景有限。由于结构原因，行星减速器单级减速最小为3，最大一般不超过10，常见减速比为3、4、5、6、8、10，减速器级速一般不超过3，但有部分大减速比定制减速器有4级减速。
RV减速器：传动比大、刚性强，用于机器人重载荷位置RV（Rotate Vector）减速器本质上是以摆线针轮行星传动为基础发展而来的工业机器人用精密减速器。按照行星轮系基本结构，可以将其归类为2K-V型行星传动装置。该减速器主要包括两级传动装置，分别为渐开线行
行业深度报告请务必阅读报告正文后各项声明10星齿轮传动和摆线针轮行星传动。渐开线行星齿轮传动机构中包括行星直齿轮、偏心轴和中心论，摆线针轮行星传动机构中包括摆线轮、偏心轴、针齿和行星架。与传统的摆线针轮行星传动相比，RV减速器具有许多独特优点：（1）采用两级传动结构，传动比范围比其他结构的减速器更大、传动效率更高。根据测算RV减速器的传动比在31-171范围内浮动，同时传动效率可达85%-92%；（2）RV减速器低速级摆线轮结构为180°对称分布，使得摆线轮的结构受力均匀、啮合次数增加，提高了减速器传动的平稳性和减速器的承载能力；（3）采用两端支撑的输出结构，相比普通的摆线减速器，其刚性和耐过载冲击性能得到大幅提升，传动精度与传动误差得到大幅优化。
根据人形机器人联盟公布的信息，RV减速器技术门槛较高，关键在于精度控制、长期稳定性、使用寿命和噪音抑制等方面。同时生产RV减速器面临显著的硬件设备门槛，尤其是高精度机床的投入。
RV减速器因为诸多优点被广泛应用于工业机器人、机床、医疗检测设备等领域。它较机器人中常用的谐波传动具有高得多的疲劳强度、刚度和寿命，而且回差精度稳定，不像谐波传动那样随着使用时间增长运动精度就会显著降低，故世界上许多国家高精度机器人传动多采用RV减速器3，且主要应用在承载能力超过20公斤的重型工业机器人中，例如根据人形机器人联盟公开信息，一个6轴机器人在负载为20公斤时通常需要配备3-4个RV减速器，而承载量更大的搬运机器人中对RV减速器的需求则更多。
3.精密减速器在人形机器人中的具体应用方案
根据人形机器人联盟官方公众号，应用在人形机器人的主流精密减速器包括精密行星减速器、谐波减速器和RV减速器，由于三类减速器应用原理、组成结构、特点不同，在机器人应用的细分领域也有一定差异。行星减速器依托纯齿轮机构运行，通过齿轮间的力矩传递来实现减速效果，因其高效率与承载能力强，常被应用于并联机械手的驱动系统中。而谐波减速器则是采用柔轮变形传动机制，适用于负载较小的机器人部件。相较于谐波减速器，RV减速器具有更大的负载承受能力，特别适合用作机器人基础关节的动力传输组件。
根据人形机器人联盟公众号信息，在标准六轴机械人的构造中，通常前三个关节会采用RV减速器，后三个关节则多使用谐波减速器，而在大载重等级的机器人，所有关节可能都配备RV减速器。尽管在六轴机械人中行星减速器的应用并不普遍，但在轻载荷及高速度需求的并联机械人中应用广泛。具体的应用案例有特斯拉Optimus人形机器人、傅利叶通用人形机器人GR-1、达闼人形机器人Cloud Ginger等。
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