精密减速器分类、产业链、政策与优缺点梳理

各减速器具有不同的特点，适用于不同的应用场景。

精密减速器产业链分为上游、中游和下游三个环节。上游环节涵盖钢材、铜材等金属原材料，以及润滑 油脂和各类加工设备的供应商。中游则集中在核心零部件的制造与精密减速器的组装生产，代表性企业 包括纳博特斯克、哈默纳科、威腾斯坦，以及国内的绿的谐波、环动科技等。下游应用领域广泛，覆盖 工业机器人、精密机床、半导体设备及人形机器人等多个高端制造场景。

精密减速器主要分为谐波减速器、行星减速器、RV 减速器、摆线针轮减速器等。（1）谐波减速器。谐波减速器是一种依靠弹性变形运动来实现传动的新型减速机构，它突破机械传动采用刚性构件机构的 模式，使用柔性构件来实现机械传动。谐波减速器主要是由波发生器、带有内齿圈的刚性齿轮（刚轮）、 带有外齿圈的柔性齿轮（柔轮）三个基本构件组成。波发生器是一个凸轮部件，其两端与柔性齿轮的内 壁相互压紧。柔轮为可产生较大弹性变形的薄壁齿轮。当波发生器装入柔轮后，迫使柔轮的剖面由原先 的圆形变成椭圆形，其长轴两端的齿与刚轮的齿完全啮合，而短轴两端附近的齿则与刚轮完全脱开。谐 波减速器具有传动比大、外形轮廓小、零件数目少且传动效率高的特点，一般放置在机器人的小臂、腕 部或手部等位置。 谐波减速器利用错齿运动实现降低转速、增加扭矩。谐波减速器的工作原理通常采用波发生器主动、刚 轮固定、柔轮输出的形式，波形发生器（椭圆形）作为输入端连接到电机轴上，并且被装入柔轮（圆 形），柔轮的剖面被迫产生弹性变形，由圆形变成椭圆形。长轴处柔轮齿轮插入刚轮的轮齿槽内，成为 完全啮合状态；而其短轴处柔轮与刚轮的齿完全不接触，处于脱开状态；其他区段的齿处于啮合和脱离 的过渡状态。当波发生器连续转动时，柔轮将不断变形并产生错齿运动，柔轮与刚轮的啮合状态也不断 改变，由啮入、啮合、啮出、脱开、再啮入，周而复始地进行，从而实现柔轮相对刚轮、沿波发生器相 反方向的缓慢旋转，实现波发生器与柔轮的运动传递。

（2）精密行星减速器。精密行星减速器主要由太阳轮、行星轮、行星架、内齿圈构成，其减速传动原理就是齿轮减速原理。精 密行星减速器工作时，通常是伺服电机等原动机驱动太阳轮旋转，太阳轮与行星轮的啮合驱动行星轮产 生自转。同时，由于行星轮另外一侧与减速器壳体内壁上的环形内齿圈啮合，最终行星轮在自转驱动下 将沿着与太阳轮旋转相同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。行星轮通过公 转驱动行星架旋转，行星架与输出轴联接，带动输出轴输出扭矩。通常，每台精密行星减速器都会有多 个行星轮，它们会在输入轴和太阳轮旋转驱动下，同时围绕太阳轮旋转，共同输出动力，带动负载运动。

行星减速器利用行星齿轮的自转和公转运动降低转速、输出扭矩。当太阳轮逆时针旋转、内齿圈固定时， 行星齿轮需要同时自转和公转，在这种传动模式下，行星架在内齿圈上进行逆时针旋转运动，输出轴与 行星架相连。由于太阳轮与内齿圈存在齿数差异，行星架的输出转速会低于太阳轮的输入转速，从而降 低转速，提升扭矩，匹配惯量。在机器人领域，精密行星减速器是移动机器人核心零部件，主要与伺服 电机、控制器共同组成移动机器人的驱动单元。

行星减速器主要有单级和多级两种结构。多级行星减速器在单级行星减速的基础上增加了多个级数，每 个级数都由太阳轮、行星轮和内齿轮组成，形成级联结构，可以进一步减小输出轴的转速，提高输出扭 矩。多个行星轮的使用分担了载荷，提高了减速器的承载能力，但每增加一个行星轮，就增加一对齿轮 啮合，传动效率就会下降。多级行星减速器为了结构紧凑，通常共用内齿轮，即大齿圈，同时作为内齿 轮也是减速器的外壳(机架)。

（3）RV 减速器。RV 减速器（Rotary Vector，旋转矢量）是一种精密的机械传动装置，最早由日本发明，用于实现高扭 矩输出和高精度的旋转运动，通常适用于工业机器人基座、大臂、肩部等重负载的位置。

RV 减速器的工作原理涉及正齿轮变速和差动齿轮变速，本质上是多级的减速传递运动。RV 减速器通 常由两级减速机构组成，第一级为正齿轮减速机构（行星减速器），通过行星轮和太阳轮实现第一级齿 轮减速。第二级为差动齿轮减速机构（摆线针轮减速器），通过 RV 齿轮和针轮之间的啮合来达到第二 级差动齿轮减速。因此，RV 减速器又可被称为行星摆线减速器。

RV 减速器是由行星齿轮减速机一级+摆线针轮减速机后级组成的二级减速机： 第一级减速：太阳轮与电机相连，电机带动太阳轮旋转，太阳轮带动行星轮同时转动，曲柄轴前后端分 别与行星轮和 RV 齿轮（摆线轮）相连。行星轮旋转时，曲轴以相同的转速旋转。行星轮的齿数多，行 星轮的转动速度慢于输入齿轮，实现第一级减速，一级减速比为行星轮与输入齿轮的齿数之比。 第二级减速：输入轴为第一级减速中的曲柄轴，曲柄轴的偏心部有通过滚针轴承安装的 2 个摆线轮 （RV 齿轮）。在外壳内侧的针齿槽中的针齿数比 RV 齿轮多 1 齿。曲柄轴旋转 1 周时，2 个摆线轮也进 行 1 次偏心运动（曲轴运动）。摆线轮沿着与曲柄轴运动方向相反方向转动 1 个齿，从而实现减速。

（4）摆线针轮减速器。摆线针轮减速器所采用的精密摆线传动技术，由德国 LorenzBaraen 于 1926 年提出，最初是一种使用外 摆线作为齿廓的少齿差行星传动，由于其关键零部件为摆线轮和针轮，因此被称为摆线针轮减速器，是 RV 减速器的一种。 具体来看，摆线针轮减速器名称中的“摆线”是指摆线轮的实际轮廓为短幅外摆线的等距曲线。根据内切 外滚法，摆线轮在形成时有基圆（固定不动）和滚圆，二者的圆心、半径不同，因此存在偏心距。滚圆 与基圆保持内切并在基圆上做纯滚动。随后，设计一个固连在滚圆上的定点，在滚圆做纯滚动的过程中， 该点的轨迹即为短幅外摆线。以轨迹上的点为圆心，以相同半径画圆，这些圆包络出的曲线为短幅外摆 线的等距曲线，即摆线轮的实际轮廓。

摆线针轮减速器主要由输入机构、摆线轮、针轮及输出机构等部件组成： 输入机构：主要由输入轴、偏心轴和轴承组成。输入轴与电机轴相连，偏心轴有 2 个，径向对称地安装 于输入轴上，分别用于安装相位相差 180°的 2 个摆线轮；偏心轴与摆线轮之间通过滚动轴承连接。 摆线轮：以短幅外摆线的内侧等距曲线作为传动齿廓的传动齿轮，是摆线针轮减速器的核心构件。理论 上一个摆线轮就能实现运动的传递，但实际机构一般采用两个相同的摆线轮沿径向对称安装，以使摆线 轮在与针轮啮合过程中实现静力平衡，减轻振动，提高减速器的承载能力。 针轮：摆线针轮减速器的关键部件之一，主要由针齿壳、针齿销和针齿套组成。当摆线轮与针齿套相啮 合时，针齿套可绕针齿销转动，因而将其与摆线轮啮合中的相对滑移运动转化为纯滚动，以减少啮合摩 擦损失。 输出机构：输出机构主要由法兰盘、若干柱销和摆线轮上开有的柱销孔组成。柱销的一端固定在输出轴 的法兰盘上，另一端插入两摆线轮端面的等分孔中，在柱销的悬臂上装有可移动的柱销套以减少摩擦损 失。摆线轮上柱销孔推动着柱销转动，柱销固连着减速器两端的圆盘作为输出机构，由此将摆线轮的低 速自转通过柱销输出。

受益于工业化进程持续深化，机器人及细分领域备受国家重视。为支持工业精密减速器行业发展，国家 及地方政府颁布一系列政策、行业标准支持行业持续发展。国家层面上，工信部联合多部门多次颁布政 策推动行业技术攻关、产品质量提升等。2023 年工信部等五部门颁布《制造业可靠性提升实施意见》， 其中提出机械行业重点提升工业机器人用精密减速器、智能控制器等关键专用基础零部件和高端轴承、 精密齿轮等通用基础零部件的可靠性水平。2024 年国家认监委颁布《质量认证服务强企业强链强县行 动方案（2024-2026 年）》，提出制定工业机器人整机安全认证实施规则、系统与集成安全认证实施规 范、减速器安全及性能认证实施规则。 地方层面上，北京市颁布《关于贯彻落实的意见》、浙江省颁布《浙江省人形机器人创新发展实施方案 （2024-2027 年）》，其中提出持续推进减速器等核心零部件技术攻关及产业化进程，同时加强在产业 链中核心零部件配套和协同能力。

各减速器具有不同的特点，适用于不同的应用场景。 RV 减速机具高精度、大速比、高刚性、高过负载及长寿命、高疲劳强度特点，且振动小，噪音低，能 耗低，常用于扭矩较大的机器人关节（腿腰肘三大关节），负载大的工业机器人，一二三轴一般都用 RV 减速机。由于 RV 减速器传动比范围大、精度较为稳定、疲劳强度较高，并具有更高的刚性和扭矩 承载能力，在机器人大臂、机座等重负载部位拥有优势。 谐波减速机具有传动比大并且范围广、精度高、体积小、重量轻、传动平稳、噪声小、可向密封空间传 递运动等特点。与一般减速器相比，在输出力矩相同时，谐波减速器的体积更小，重量更轻，这使其在 机器人小臂、腕部、手部等部件具有较强优势。但随使用时间增长，运动精度会降低，一般用于负载小 的工业机器人或大型机器人末端几个轴，除此之外还应用于航空航天、精密加工设备和医疗设备领域。 行星减速器以其体积小、寿命高等诸多优点，而被广泛应用于伺服、步进、直流等传动系统中。但行星 减速器单级减速比小，想要提供高扭矩需要采用多个行星减速器进行多级减速，从而导致体积和重量增 加。行星减速器应用领域包含移动机器人、新能源设备、高端机床、智能交通等行业。特斯拉 Optimus 机器人将行星减速器用于灵巧手部位，而部分机器人厂商则将行星减速器用于腿部、髋部。 摆线针轮减速器承载能力较高，传动精度较高，体积小、重量轻，多齿啮合带来传动平稳的优良特性， 尽管众多的零件导致工艺较复杂，且精度相比谐波稍低，但其高承载能力使其在人形机器人腰髋等重负 载部位有应用潜力。