证券研究报告
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谐波减速器是人形机器人优选方案 3
精密减速器是机器人核心部件 3
人形机器人谐波减速器为主，精密行星减速器为辅 4
减速器材料：工艺优化正当时 7
谐波减速器对材料要求更高 7
柔轮：谐波减速器核心部件，精冲技术有望降本增效 9
刚轮：球墨铸铁轻量化替代 15
机器人放量在即，特钢需求迎来新的应用场景 17
投资建议及重点标的 20
投资建议 20
翔楼新材：立足精冲材料自主开发，高端产能逐步释放 20
恒工精密：一体化连铸球墨龙头，减速器材料布局初见成效 25
风险提示 27
插图目录 28
表格目录 28
谐波减速器是人形机器人优选方案
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 图2：减速器（减速机）的产品构造
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资料来源：资料来源：22%
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减速器伺服电机控制器其他
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《工业机器人发展现状及分析》，电器工业，民生证券研究院 国茂股份招股说明书，民生证券研究院
《工业机器人发展现状及分析》，电器工业，民生证券研究院
国茂股份招股说明书，民生证券研究院
资料来源：证券研究报告
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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。
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
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
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
资料来源：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。
资料来源：
吴素珍《机器人关节传动用精密减速器研究进展》，民生证券研究院图4：摆线针轮减速器结构
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
资料来源：证券研究报告
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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
吴素珍《机器人关节传动用