一、行業(yè)概述
根據觀研報告網發(fā)布的《中國?精密減速器行業(yè)現狀深度研究與發(fā)展前景預測報告(2024-2031年)》顯示,精密減速器是處于動力源和執(zhí)行機構中間的裝置,是一種動力傳達機構,其利用齒輪的速度轉換器,將電機的回轉數減速到所要的回轉數,并得到較大轉矩的裝置。相較于傳統減速器,精密減速器回程間隙小、精度更高,使用壽命更長,在機器人、數控機床等高端領域應用較多。
精密減速器包括 RV 減速器、諧波減速器以及行星減速器。
其中行星減速器減速比和精度都比較低,在工業(yè)和消費類機器人里用得少,廣泛應用在機床領域。
諧波減速器和RV減速器則廣泛應用于工業(yè)和消費類機器人。且由于傳動原理和結構等技術特點差異,使諧波減速器和RV減速器二者在下游產品及應用領域方面各有所側重、相輔相成,應用于不同場景和終端行業(yè)。其中諧波減速器主要用于輕量化、低負載的作業(yè)環(huán)境;RV 減速器主要用于中大負載、高扭矩、高剛度的作業(yè)環(huán)境,其技術要求更高、生產工藝和裝配難度更大、國產化率更低,目前在全球范圍內主要是日本的納博特斯克占據領先地位。
RV 減速器、諧波減速器及行星減速器對比情況
項目 | RV 減速器 | 諧波減速器 | 精密行星減速器 |
傳動原理和減速結構 | 由第一級漸開線行星傳動和第二級擺線行星傳動組成的減速裝置,采用至少兩根偏心軸連接二級減速機構,針齒殼和擺線輪由實體的鑄件、鋼件進行配合傳動。 | 利用柔性元件可控的彈性變形傳遞運動和動力,主要由柔輪、剛輪、波發(fā)生器三個核心零部件組成,結構簡單緊湊,耗材、體積及重量相對 RV 減速器較低。 | 主要由行星輪、太陽輪和內齒圈組成,單級傳動比一般控制在10以內,且減速級數最多不超過3級。 |
性能特征 | 大體積、高負載能力(容許力矩負載可達 28,000N?m)、高剛度;但同時產品使用相對復雜的過定位結構,制造工藝和成本控制難度更大。 | 小體積、低負載(容許力矩負載在1,500N?m 以內);但關鍵齒輪為柔性元件,在反復高速變形下性能逐漸下降,產品承載力和壽命都有限。 | |
承載及壽命 | 產品能夠實現更高的產品轉矩和抗沖擊能力,扭轉傾覆剛度、疲勞強度更大,精度壽命也更長,運動精度高。 | 柔性齒輪傳動,疲勞壽命較低,抗扭能力弱。 | / |
適用關節(jié) | 更適合應用于機器人基座、腰部、大臂等大轉矩、重負載關節(jié)。 | 一般用于小臂、腕部及手部等輕負載位置。 | 工業(yè)機器人的旋轉關節(jié),特別是在人形機器人中,它通常用于靈巧手部位、腿部和髖部??。 |
實際使用情況 | 20kg 以上基本使用 RV 減速器;6kg20kg,RV 和諧波減速器搭配使用。 | 負載 6kg 以下,基本用諧波減速器。 | / |
主要終端應用領域 | 汽車、光伏、焊接、折彎、噴涂、碼垛、金屬加工、運輸、港口碼頭等行業(yè)為代表的中重負載機器人領域。 | 3C 電子、半導體、食品、注塑、模具、醫(yī)療等行業(yè)為代表的需要輕負載機器人領域。 | 在移動機器人、高端機床和智能交通等領域的精密傳動裝置中廣泛應用。 |
優(yōu)勢 | 具有廣泛的傳動比范圍(31-171),高效的傳動效率以及出色的傳動穩(wěn)定性 | 高度的傳動精度、緊湊輕巧的設計、平穩(wěn)的運轉性能以及較大的傳動比。 | 大扭矩、高精度、高效率以及長達2萬小時的使用壽命,且維護需求低。行星減速器的齒輪設計實現了360度的接觸面負荷分布,與傳統的點接觸擠壓驅動相比,有效避免了單點高負荷導致的斷裂風險。 |
缺點 | 結構相對復雜,成本相對較高 | 傳遞扭矩相對較小的、傳動效率不高以及有限的使用壽命。 | 減速比和精度都比較低;單級傳動比范圍小。 |
資料來源:公開資料,觀研天下整理
二、市場規(guī)模
近年我國精密減速器市場規(guī)模整體呈上升趨勢。數據顯示,2021年我國精密減速器市場規(guī)整為7646億元。到2023年我國精密減速器市場規(guī)模增長至9030億元,并預計2024年這一市場規(guī)模將達到9881億元。這一數據顯示出我國精密減速器行業(yè)具有一定的發(fā)展?jié)摿褪袌龌盍Α?
數據來源:公開數據,觀研天下整理
三、行業(yè)下游應用情況
精密減速器下游應用豐富,特別是在機器人、數控機床、醫(yī)療器械等高端裝備中起著至關重要的作用。預計隨著新能源、人工智能、物聯網等新興領域的快速發(fā)展,精密減速器在這些領域中也將得到更廣泛的應用?。有數據顯示,2022 年,在我國精密減速器下游應用中,工業(yè)機器人占比最大,達到了44.8%;其次為半導體設備、機床;占比分別為11.3%、6.3%。這一數據表明,目前在我國精密減速器下游應用中,工業(yè)機器人是最主要的應用領域,受其的發(fā)展影響最大。
數據來源:公開數據,觀研天下整理
1、工業(yè)機器人
工業(yè)機器人是廣泛用于工業(yè)領域的多關節(jié)機械手或多自由度的機器裝置,具有一定的自動性,可依靠自身的動力能源和控制能力實現各種工業(yè)加工制造功能。而精密減速器是工業(yè)機器人最重要的基礎部件,直接關系到機器人的反應速度和功能實現精度,可用于工業(yè)機器人多個環(huán)節(jié),如諧波減 速器可用于機器人小臂、腕部等位置,RV 減速器可用于大臂、肩部等高負載位置。有數據顯示,2022年在工業(yè)機器人上游各環(huán)節(jié)中,減速器、伺服系統、控制器、本體成本占比分別為:35%、25%、10%、15%。因此近年受益于工業(yè)機器人需求釋放,包括 RV 減速器在內的工業(yè)機器人減速器市場規(guī)模增長迅速。
數據來源:公開數據,觀研天下整理
目前機器人在促進科技創(chuàng)新、推動產業(yè)升級、保障國家安全、守護人民健康等方面發(fā)揮著愈加重要的作用,已成為衡量一個國家創(chuàng)新能力和產業(yè)競爭力的重要指標。同時機器人作為新興技術的重要載體和現代產業(yè)的關鍵裝備,其生產的高效性、穩(wěn)定性、精準性逐漸被廣泛認可,正在引領產業(yè)數字化發(fā)展、智能化升級,不斷孕育新產業(yè)新模式新業(yè)態(tài)。
自“十三五”以來,通過持續(xù)創(chuàng)新、深化應用,我國機器人產業(yè)呈現良好發(fā)展勢頭,產業(yè)規(guī)模迅速增長。2019-2023 年,我國工業(yè)機器人銷量從15.31 萬臺提升至 31.60 萬臺,年均復合增長率達 19.86%。銷售規(guī)模自 2019 年的 55 億美元增長至 2021 年 75 億美元,年均復合增長率為 16.77%。
數據來源:GGLL,觀研天下整理
隨著下游工業(yè)機器人的發(fā)展,我國工業(yè)機器人減速器需求也在不斷增加。尤其是2021年得益于工業(yè)機器人市場回暖,工業(yè)機器人減速器市場獲得新轉機,迎來需求高增長,正式回歸“黃金時代”。有數據顯示,2019-2023 年度我國工業(yè)機器人減速器總需求量從 44.16萬臺增長至 118.94 萬臺,年均復合增長率為 28.11%。其中增量需求從 35.21 萬臺增長至 100.70 萬臺,年均復合增長率為 30.04%。預計隨著數字化進程的加快推進,機器換人將受益其中,減速器作為推動我國工業(yè)自動化進程、助力產業(yè)升級和智能制造的核心零部件,長期發(fā)展趨勢向好。
數據來源:GGIl,觀研天下整理
2、人形機器人
除了上述工業(yè)機器人、半導體設備、數控機床外,人形機器人產業(yè)化加速落地也有望為精密減速器打開充足的市場空間。
精密減速器是人形機器人的核心組件。例如在人形機器人上肢部分,主要采用的是諧波減速器;軀干部分可能會選擇諧波、RV或精密行星減速器中的任意兩種;下肢根據需求靈活選擇RV減速器、精密行星減速器或諧波減速器。
人型機器人(英語:Android),又稱仿生人,音譯安卓,是一種旨在模仿人類外觀和行為的機器人(robot)尤其特指具有和人類相似肌體的種類。
當前人形機器人浪潮持續(xù)爆發(fā),人形機器人有望成為新增量,進一步打開精密減速器市場空間。以特斯拉 Optimus Gen2 為例,其采用 14 個旋轉執(zhí)行器并采用諧波減速器。Optimus上配有3種共14 個旋轉執(zhí)行器,可以產生20Nm,110Nm和180Nm的扭矩。分別位于肩部6個、肘部2個、腰部2個和髖部4個旋轉執(zhí)行器。Optimus的旋轉執(zhí)行器采用諧波減速器。
預計到 2030 年, 減速器在人形機器人中的價值量占比將達到 13%。根據相關機構預測,2023—2030年我國人形機器人市場若按年均復合增長率 30%測算,到 2030 年,我國人形機器人市場規(guī)模有望達約 8700 億元。可見人形機器人產業(yè)化加速落地有望為精密減速器打開充足的市場空間。
3、半導體設備
精密減速器的下游市場有很多方向,除了機器人外,還能用于半導體設備、機床、醫(yī)療器械等對工作精度要求高的設備變速裝置上,推動各個行業(yè)的智能化轉型。
近年來隨著人工智能、物聯網等新興技術的快速發(fā)展,半導體設備行業(yè)迎來了新的發(fā)展機遇。同時,國內政策的大力支持也為行業(yè)發(fā)展提供了有力保障。未來,中國半導體設備行業(yè)將繼續(xù)保持穩(wěn)定增長態(tài)勢,并有望在全球市場上占據更大的份額。數據顯示,2019年中國半導體設備行業(yè)市場規(guī)模為968.4億元,到2023年這一規(guī)模達到2190.24億元,并占全球市場的份額達到35%。隨著半導體設備產業(yè)的不斷發(fā)展,精密減速器也得到了一定的發(fā)展。
數據來源:公開數據,觀研天下整理
4、數控機床
精密減速器在數控機床行業(yè)中的應用非常廣泛,主要用于提高加工精度和生產效率。這是因為由于機床本身的加工,負載慣性系統的條件變化很大,有必要安裝精密減速器以增加扭矩,改善負載端的慣性匹配,從而使慣性操作平穩(wěn)。
數控機床全稱是數字控制機床,是制造機器的機器,通常擔負的加工工作量占機器制造工作總量的40%~60%,是現代工業(yè)發(fā)展的重要基石。相比傳統機床,數控機床可以加工出更復雜、精密的零件,也符合工業(yè)智能化時代的發(fā)展需求。
近年得益于國內制造業(yè)的快速發(fā)展和升級,以及數控機床行業(yè)技術的不斷進步和創(chuàng)新,我國數控機床行業(yè)呈現出快速發(fā)展的態(tài)勢。數據顯示,2021年期間我國數控機床產業(yè)規(guī)模達到了3760億元,同比增長15.3%。2023年我國數控機床市場規(guī)模達到約4090億元,同比增長為1.7%。預計2024年我國數控機床行業(yè)市場規(guī)模將達到4325億元。這表明我國數控機床行業(yè)在當前仍保持著穩(wěn)健的增長態(tài)勢,這也給精密減速器行業(yè)帶來了發(fā)展空間。
數據來源:公開數據,觀研天下整理
四、競爭情況
1、競爭格局
近年來,隨著國內精密減速器行業(yè)的國產替代進程加速,本土企業(yè)的市場份額逐步擴大。國內企業(yè)在技術創(chuàng)新、產品質量和服務水平等方面不斷提升,逐漸縮小與國際品牌的差距。以RV 減速器市場為例,2020 年度,納博特斯克在國內機器人 RV 減速器市場占有率為 54.8%,具有絕對優(yōu)勢。到2023年納博特斯克市場占有率為40.17%,較2020年下降了14.63個百分點。而本土廠商環(huán)動科技市占率呈現逐年上升,且到2023僅次于納博特斯克,達到18.89%。這一數據說明,國際廠商的市場占有率持續(xù)下降,我國本土企業(yè)競爭力不斷提升,逐步實現國產替代。
資料來源:環(huán)動科技招股說明書,觀研天下整理
到目前,國內精密減速器市場呈現出中外品牌并存、競爭激烈的格局。國際知名品牌如日本的哈默納科、納博特斯克等在全球市場占據領先地位,而國內品牌如綠的諧波、雙環(huán)傳動等也在不斷努力提升市場份額。
2、國產化情況
國產化替代進程加速。一方面國家政策支持國內精密減速器行業(yè)的發(fā)展,鼓勵企業(yè)加大研發(fā)投入、提高產品質量和服務水平。例如 “十四五”及其配套規(guī)劃提出深入實施制造強國戰(zhàn)略,推動制造業(yè)優(yōu)化升級,培育先進制造業(yè)集群,推動機器人等產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展;大力發(fā)展智能制造裝備,針對感知、控制、決策、執(zhí)行等環(huán)節(jié)的短板弱項,加強用產學研聯合創(chuàng)新,突破一批“卡脖子”基礎零部件和裝置,研發(fā)先進控制器、高精度伺服驅動系統、高性能高可靠減速器等。
資料來源:公開資料,觀研天下整理
另一方面是下游工業(yè)機器人國產品牌崛起,推動精密減速器國產替代進程。近年來,受益于下游需求釋放和應用領域拓展,以及產業(yè)政策支持、政產學研用協同聯動,我國工業(yè)機器人研發(fā)以突破關鍵核心技術為首要目標,國內廠商不斷攻克減速器等核心零部件的技術難題,技術實力和核心競爭力持續(xù)提升,產品性能與國外領先水平的差距不斷縮小,工業(yè)機器人及精密減速器國產化趨勢逐漸顯現。在我國工業(yè)機器人市場中,國產自主品牌快速崛起,進口替代進程提速。有數據顯示,2017-2022 年中國工業(yè)機器人國產化率由 24.2%提升至 35.7%,2023 年進一步提升至 45.1%。
在工業(yè)機器人國產品牌崛起下,也推動精密減速器國產替代進程。目前我國包括 RV 減速器在內的工業(yè)機器人減速器產業(yè)步入快速成長通道,國內 RV 減速器市場國產化率快速提升。
隨著國內 RV 減速器廠商技術實力和產品性能提升、產能逐步釋放、定價和性價比優(yōu)勢日益突出,行業(yè)領先的國內工業(yè)機器人廠商出于供應鏈安全及穩(wěn)定性、采購成本及采購周期等因素考慮,對 RV 減速器采購的國產化率亦快速提升。
總體來看,目前我國精密減速器尚存在壁壘,國產替代勢在必行。
諧波減速器市場來看,2022 年我國諧波減速器市場競爭格局中,哈默納科市場份額最大,占比 38%,其次是綠的諧波市場份額為 26%。
RV 減速器市場看,2022 年日本的納博特斯克占據了 51%的市場,住友重工占據 5%的市場。
精密行星減速器市場看,日本新寶、科峰智能及紐氏達特是我國精密行星減速器市場的主要供應商,2022 年市場占有率分別為 20.4%、11.7%、9.4%。(WW)
【版權提示】觀研報告網倡導尊重與保護知識產權。未經許可,任何人不得復制、轉載、或以其他方式使用本網站的內容。如發(fā)現本站文章存在版權問題,煩請?zhí)峁┌鏅嘁蓡?、身份證明、版權證明、聯系方式等發(fā)郵件至kf@chinabaogao.com,我們將及時溝通與處理。