2023年绿的谐波研究报告：谐波减速器龙头，人形机器人打开公司成长蓝海

一、绿的谐波：国内谐波减速器领导者

1.1 国内谐波减速器龙头，产品持续突破打破国外垄断

打破国外垄断，公司谐波产品国内领先。绿的谐波成立于 2011 年 1 月，是一家专业从 事精密传动装置研发、设计、生产和销售的高新技术企业，产品包括谐波减速器、机电 一体化执行器及精密零部件。公司产品广泛应用于工业机器人、服务机器人、数控机床、 航空航天、医疗器械、半导体生产设备、新能源装备等高端制造领域。经过多年持续研 发投入，公司在国内率先实现了谐波减速器的工业化生产和规模化应用，打破了国际品 牌在国内机器人谐波减速器领域的垄断。公司多年以来深耕精密传动领域，凭借先进的 技术水平、持续的研发投入、高精密制造的能力、严格的质量管控以及完善的产品体系， 在行业内已建立较强的品牌知名度，成长为国内领军企业。

公司产品包括谐波减速器及金属部件、机电一体化产品及液压产品。精密谐波减速器是 机器人三大核心零部件之一，谐波减速器具有单级传动比大、运动精度高、体积小、质 量小等特点，这使其在机器人小臂、腕部、受不等部件具有较强优势。公司谐波减速器 产品包括 LCS、LHS、N 系列和 Y 系列等多个系列类型，其中 Y 系列产品采用全新的结 构和齿形设计，采用三次谐波技术取代了二次谐波技术，非常适合用于对传动精度要求 极高、承载能力强、系统刚性好、输出振动小的应用场景使用，展现了公司的技术实力。 而公司的机电一体化执行器产品是将伺服系统、谐波减速器、传感器集成模块，为客户 提供更为标准化的解决方案，如旋转执行器、减速模组等，此外，公司产品还有各类精 密零部件，如不锈钢机加工件、铝制机加工件等，金属结构件根据客户的具体需求而定 制，产品呈现非标准化特征。

1.2 业绩快速增长，盈利能力始终保持高水平

受益于工业机器人行业发展，公司业绩在 2021 年迎来爆发式增长。受益于下游工业机 器人行业需求的快速增长，公司业绩规模持续保持向上，2017-2021 年公司营收从 1.76 亿增长到 4.43 亿元，净利润从 0.49 亿元增长到 1.89 亿元。2022 年受宏观环境、通货 膨胀、出口受阻等因素影响，电子产品、半导体行业等市场需求较为低迷，前述行业的 固定资产投资放缓，使得公司下游工业机器人等行业需求承压。根据国家统计局数据， 2022 年我国工业机器人产量为 44.3 万套，较去年同期下降 4.8%，市场略显疲态。公司 主营业务产品谐波减速器等作为小型工业机器人的核心零部件，需求受下游行业影响较 为明显，2022 年及 2023 年前三季度公司业务增速有所放缓。

谐波减速器为公司主要产品，工业机器人行业收入占总营收比重稳定。分产品来看，2022 年公司谐波减速器产品实现收入 4.16 亿元，占总营收比重超 90%，是公司主要产品。 从产品对应的下游应用行业来看，公司工业及服务机器人零部件的收入比例总体上稳中 有升，2021 年工业及服务机器人零部件收入占主营业务收入比例达 81.0%，较上年比 例有较为明显提升，此外，除工业及服务机器人行业外，公司在其他下游领域的扩展逐 步开始发力，2021 年适用于数控机床、医疗器械等多个领域的产品开始逐步上量，未来 随着公司产品竞争力的进一步增强，新应用领域收入有望快速增长。

公司盈利能力保持较高位，各产品毛利率整体稳定。公司盈利水平持续保持在高位，毛 利率从 2017 的 47.1%稳步增长到 2022 年的 48.7%，整体看公司毛利率始终维持在 50% 上下；公司净利率在 2017-2021 年期间逐步提升，2021 年公司净利率达到 42.9%。从 产品端看，公司核心产品谐波减速器的毛利率一直维持在相对较高水平。长期看，公司 在谐波减速器领域具备领先优势，随着技术的持续突破和产品在下游更多领域的渗透， 公司盈利能力有望持续稳固。

费用率整体平稳，持续研发投入支撑公司保持竞争优势。公司自 2020 年以来期间费用 水平稳定，2022 年公司销售费率和管理费率分别为 1.32%、5.24%。研发费用方面，公 司多年始终保持较高的研发投入以保持自身在行业中的竞争优势，2020-2022 年公司研 发费率始终维持在 9%以上，2022 年公司研发费用达到 0.46 亿元，较去年继续增长， 研发费率达到 10.29%。

1.3 股权结构稳定且集中，子公司分工明确

公司股权结构稳定，实控人持股比例较为集中。公司实际控制人为左昱昱和左晶，两人 为兄弟关系，各持有公司 20.38%股份，合计持股比例超 40%，管理层较为集中的持股 比例也有利于公司在执行经营策略方针上保持一致性和正确性。除左氏兄弟外，公司前 十大股东还包括先进制造产业投资基金，根据公司最新公告显示，其持有公司股权比例 达到 4.82%，先进制造产业投资基金最大股东为财政部，这也表明公司作为谐波减速器 国内领先企业，长期具备较好的投资价值。从子公司方面看，公司下属四家控股子公司 麻雀智能、恒加金属、开璇智能和钧微动力分工明确、各司其职，其中麻雀智能专注智 能化自动控制系统，智能元器件，恒加金属负责精密零部件，开璇智能则负责电机、驱 动器、控制器、自动化控制设备、机电一体化产品的生产研发，钧微动力主攻产品为液 压动力机械及元件。

二、谐波减速器是机器人核心部件，人形机器人打开百亿市场

2.1 谐波减速器：机器人三大核心部件之一

减速器是机器人三大核心部件之一，谐波减速器优势显著。减速器是连接伺服电机和执 行机构的中间装置，通过齿轮啮合将伺服电机的动力传递到执行机构上，起到匹配转速 和传递转矩的作用。从分类上看，减速器包括通用减速器和专用减速器，而专用减速器 按照应用领域则可以分为船用齿轮箱、风力发电齿轮箱、机器人专用减速器等类型。在 工业机器人领域，减速器是最基础的核心部件，有谐波减速器和 RV 减速器两种类型。 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，一般放置在机器人机座、大臂、肩部等重负载的位置，代表性厂商为日本纳博特 斯克、国内双环传动；谐波减速器具有单极传动比大、体积小、质量小、运动精度高并 能在密闭空间和介质辐射的工况下正常工作的优点，使其在机器人小臂、腕部、手部等 部位具有较大优势，代表性厂商为日本哈默纳科、国内绿的谐波。

谐波减速器：谐波减速器由波发生器、柔轮和刚轮三大零部件组成。其通过柔轮变形产 生的周期性波动来实现刚轮轮齿与柔轮轮齿之间的少齿差内啮合，从而完成运动与动力 的传递。具体来说，当波发生器装入柔轮内圆时，迫使柔轮产生弹性变形而呈椭圆状， 使其长轴处柔轮齿轮插入刚轮的轮齿槽内，成为完全啮合状态，而短轴处两轮轮齿完全 不接触，处于脱开状态，当波发生器连续转动时，迫使柔轮不断产生变形并产生了错齿 运动，从而实现波发生器与柔轮的运动传递。由于谐波减速器精度极高，因此其每一个 环节都需要高水平的技术支持。1）柔轮：采用 40Cr 合金钢制造，例如 40CrMoNiA、40CrA， 目前柔轮材料还依赖从国外进口；2）钢轮：多采用球墨铸铁制造，能够提供良好的韧 性、耐磨性；3）波发生器：由柔性轴承与椭圆形凸轮组成，目前国内谐波减速器厂商 已经开始加速轴承的国产化进程，以绿的谐波为例，其谐波减速器用轴承以自产为主， 外购轴承主要为特定型号的深沟球轴承。从材料成本看，绿的谐波 2019 年钢材\铝材\ 轴承的成本占比分别为 35.16/10.74/6.37%。

2.2 工业机器人是主要下游市场，全球市场空间有望超百亿

谐波减速器应用领域目前以各种机器人为主，此外还包括数控机床，半导体、光伏、医 疗等其他设备领域。根据华经产业研究院数据，以全球减速机龙头哈默纳科为例，其 2021 年产品下游应用占比中，工业机器人下游占比超 50%，其余应用领域相对比较分散，包 括半导体制造设备、数控机床、电机制造商等其他行业。而根据绿的谐波 2022 年年报 披露（见上文数据），其工业及服务机器人收入占比超 80%。

2025 年全球谐波减速器市场空间超百亿，国内谐波减速器市场空间有望突破 30 亿元。 近年来，全球机器人产业发展迅速，其产量持续增加，对于谐波减速器行业需求不断提 升，同时谐波减速器应用行业不断拓宽至高端数控机床、半导体制造设备、医疗器械、 人形机器人等领域，带动市场规模不断扩大。根据观研网数据，2020 年，全球谐波减速 器行业市场规模达 30.4 亿元，预计 2025 年将达到 129.1 亿元。对国内市而言，根据中 商情报网数据，2022 年我国谐波减速器市场规模约 21 亿元，预计 2025 年市场规模有 望超过 30 亿元。

2.3 HD 仍占据主导地位，人形机器人市场为国内厂商带来新机遇

谐波减速器的设计和研发难点主要围绕钢轮、柔轮和波发生器三个部件展开，包括：1） 齿形的设计，一般而言，各家厂商的谐波齿形各不相同，这也是谐波减速器差异化所在， 如哈默纳克的 IH 齿形，绿的谐波的 P 齿形和浙江来福的δ齿形等，其中 HD 的 IH 齿形 是基于余滋凸轮波发生器开发的双圆孤达形，该产品凭借独特优势垄断了主要国际市场。 2）柔轮设计和处理工艺，柔轮的成型工艺是整个谐波减速器中技术难点最大的，也是 很多企业的技术机密，而柔轮和钢轮的材料、材质和热处理是也是减速机需要突破的技 术难点。除形状之外，柔轮的材料和外理工艺也是影响波发生器性能的因素，日本 HD 在柔轮材料上使用疲劳强度大的特殊钢材，与普通的传动装置不同，同时啮合的齿数占 总齿数的约 30%，而且是面接触，使得每个齿数所承受的压力变小，可获得很高的转矩 容量，其超短杯型号 CSD 组合内置黄型交又淡生轴承型和 SHD 刚轮与交又滚柱轴承一 体型，此外，HD 采用铝等轻合金材料制造波发生器与壳体，使整机重量大幅度减轻。3） 波发生器的疲劳性能，柔性轴承是波发生器的核心部件，在工作中，柔性轴承通过其弹 性变使减速机达到高减速此的性能要求，在循环交变载荷作用下极易发生疲劳失效，其 疲劳寿命决定着波发生器的寿命，进而决定减速机的寿命。影响零部件疲劳性能的因素 主要包括尺寸、表面形状、平均应力等，通常可通过选择合适的材料、结构的改进、尺 寸大小的优化、表面化处理，表面防护措施的添加、改进加工方式等方法提高零部件的 疲劳性能。凸轮式柔性波发生器能全面控制柔轮变形，承载能力大，刚度好，适于标准 化批量生产，HD 的 IH 齿形谐波减速器就是采用了余弦凸轮波发生器。整体看，谐波减 速器的设计和研发难点众多，对一家企业从材料、设计到加工方式、加工工艺等都提出 了极高要求，因此行业壁垒较高。

哈默纳克在国内市场仍占据主导，国产品牌奋起直追。谐波传动技术包括总体结构、柔 轮、刚轮、凸轮、柔性轴承、交叉滚子轴承、齿形、波发生器等多个分支，从专利申请 数量的角度来看，总体结构、波发生器等是谐波减速器技术的研发重点，哈默纳克凭借 多年技术积累，在谐波减速器领域长期保持领先地位。2022 年，从我国谐波减速器市场 份额看，哈默纳科市场份额最大，占比 38%，其次是绿的谐波市场份额为 26%。目前， 我国国产品牌在市场占有率不断提升，国产谐波减速器已基本可以实现国产替代，在减 速比、输出转速、传动精度等当面和海外品牌差距明显缩小。

人形机器人推动谐波需求迎来爆发增长，减速器迎来黄金时代。特斯拉 Optimus 将搭载 约 40 个电机，实现对颈部、手臂、手指、躯干、腿部等部位的控制，电机数量较传统 工业机械人和服务机器人有大幅提升。类比工业机器人与协作机器人，“电机+减速器” 的集成有望成为人形机器人大关节的主要动力组合，减速器需求空间将被打开，而指关 节部分因体积、重量等边界条件限制，可能采用更加轻量化的技术路径。根据特斯拉发 布的参数，Optimus 体重为 125 磅（约 56.7kg），承载能力达 45 磅（约 20kg），满载下 重量为 76.7kg，推算腰部、腿部的主要受力关节采用大功率电机和行星滚柱丝杆；肩部、 肘部只需承载手臂自重与负重以及上半身其他部位，采用较小功率的电机，搭配谐波减 速器。

谐波减速器高精度、高传动效率的特点更加适应人形机器人的要求。谐波的优势在于体 积小、传动比高，但柔轮寿命相对低，容易产生过冲，冲击力大，价格较贵。行星减速 器结构简单，组合方式多样，但要达到相同传动比，体积重量比谐波更大，但价格便宜。 所以对于人形机器人而言，其下半身，如胯部关节这种对体积不敏感但却更易损坏的部 位理论上来说用行星减速器或许更合适，而上半身的关节，如手肘、肩膀等对体积和灵 活度有较高要求的用谐波一体化关节较多。

人形机器人有望助力谐波市场打开百亿级增量空间。我们通过人形机器人关节自由度估 算减速器数量，考虑部分关节无需配备谐波减速器，预计肩部、肘部、腕部、颈部等几 个主要关节的谐波减速器用量为 9~14 个，若单台机器人配置谐波减速器数量为 10 个， 根据公司招股说明书口径，谐波减速器价格在 1000-5000 元，我们假设均价为 1000 元，则单台人形机器人谐波减速器价值量约为 1 万元，在人形机器人销售 100 万 台的中性假设下，需求量为 1000 万台，对应市场规模 100 亿元。整体来看，单台人形 机器人对谐波减速器的需求远超工业机器人，人形机器人有望打开谐波减速器百亿级增 量空间。

三、产品技术独特，产能扩张+海外布局打开成长天花板

3.1 技术实力雄厚，产品性能收敛海外龙头

行业沉淀多年，公司技术实力行业领先。公司在谐波减速器结构设计、齿形研究、啮合 原理、传动精度、疲劳寿命、振动噪声抑制、精密加工等方面持续进行研发投入，在抗 磨新材料、润滑新技术、轴承优化、齿廓修形、独特材料处理等领域拥有核心技术。通 过多年技术创新和研发积累，公司在传统谐波传动的理论基础上提出了基于曲面几何映 射的非共轭谐波啮合齿形设计方法，发明了全新的“P 型齿”结构，使啮合使用范围更 广阔，更符合谐波啮合的实际情况，与国外主流齿形技术路线实现了差异化，并大幅提 升了谐波减速器的输出效率和承载扭矩。公司的 P 型齿产品与国外同类产品齿形比较， 有点明显：1）齿高较低，不需要很深的啮合距离就可以获得较大的啮合量，可承受较 大的扭矩；2）齿宽较大，齿根弧度增大，减少发生断裂失效的风险；3）由于所需柔轮 变形量较小，可使柔轮的寿命得到极大提高；4）多达 20%-30%的齿参与啮合，齿面比 压较小。

技术特点鲜明，公司产品技术参数收敛海外龙头公司。凭借着齿形、结构设计方面的革 新，以及轴承领域的关键技术，公司的减速器品质与国际龙头哈默纳科的水准已非常接 近，产品技术差距明显收敛海外龙头，部分技术指标甚至取得领先。目前公司的减速器 已覆盖大多主流应用场景，具备完整的产品线，并成功配套国内外头部客户。

3.2 工艺与质量控制优势明显，一体化产品布局持续巩固客户基础

生产供应流程管控严格，公司产品以质取胜。谐波减速器是机器人的核心零部件之一， 下游机器人厂商在选择谐波减速器供应商时态度往往较为慎重。公司在开始向机器人厂 商供货前，需要经过较为严苛的认证程序，另外，公司精密零部件对下游客户最终产品 的性能指标也有重要影响，亦需经过认证程序，因此，除技术水平外，一家公司的生产 加工能力，也在很大程度上决定了其下游客户的接受度和认可度。从加工生产流程角度 看，公司各类产品的核心工序均由公司自主完成。在谐波减速器生产中，公司根据产品 不同的性能指标、设计要求、规格型号等，按照产品设计和生产工艺流程要求，采购原 辅材料。公司主要通过 MES（制造执行系统）对生产环节信息流进行控制，实现生产指 令、工序安排、生产进度等实时数据的传递和共享。此外，公司车间产线致力于大规模 柔性化作业、自动化流水生产，积极引入 WMS/ERP/MES/PDM 软件与机器人柔性化作业 的软硬件结合、网络数字化控制等关键技术，在生产环节采用机器人代替人工操作，实 现一定程度的自动化机械加工以降低人为因素而造成的生产效率与产品质量的波动，在 提升生产效率的同时大幅改善公司产品的稳定性。通过专用液压/气压高精度工装、整机 高效模块化装配等技术的应用，实现少人化协同化生产，大幅提高了生产效率，实现公 司产品多品种、变批量规模化柔性生产。整体看，公司的生产链、供应链和管控链极大 程度的保证了公司产品的质量，并尽可能满足客户的不同需求，有利于公司更快的进行 客户拓展。

客户基础深厚，一体化产品布局着力解决客户痛点。客户端看，公司产品广泛应用于工 业机器人、服务机器人、数控机床、航空航天、医疗器械、光伏设备等高端制造行业和 领域，谐波减速器主要终端客户包括新松机器人、华数机器人、新时达、埃夫特、广州 数控、遨博智能、亿嘉和、埃斯顿、优必选、配天技术等知名品牌及制造商。此外，为 了满足客户多方面需求，公司下属开璇智能、钧微动力等多个子公司进行多个产品布局， 产品涵盖包括旋转执行器、数控转台、伺服系统、电液伺服、工业自动化服务等，其中 数控转台的第四轴和第五轴产品广泛应用于加工中心、数控镗铣床等机床工具领域，公 司的无框力矩电机则产品广泛应用于机器人、电子与半导体设备、3C 设备、精密云台、精密数控机床、精密激光加工设备、光学检测、物流设备、雕刻机、医疗器械、印刷机 械、航空航天装备等领域。

3.3 定增助力产品扩张，成立合资公司剑指海外市场

定增加码，公司产能有望持续释放。2022 年 10 月，公司发布定增预案，拟向特定对象 募集不超过人民币 202,653.38 万元（含本数），用于新一代精密传动装置智能制造项目 的建设，项目拟在现有厂区建设包括新一代精密谐波减速器和机电一体化产品在内的精 密传动装置自动化生产线。项目建成达产后，公司将新增新一代谐波减速器 100 万台、 机电一体化产品 20 万台的年产能。通过本项目的实施，公司将有效扩大精密传动装置 的生产能力，丰富产品结构，满足快速增长的下游市场对精密传动装置的需求及产品类 型多元化的需求，进而助力公司进一步扩大经营规模，增强公司综合竞争力。

与三花智控在墨西哥成立合资公司，公司前瞻布局剑指海外市场。2023 年 4 月，公司 发布《关于自愿性披露签订战略合作协议的公告》，公司和三花智控签署合作协议，双方 同意在三花智控位于墨西哥的工业园内（即“三花墨西哥工业园”）共同出资设立一家合 资企业，合资企业注册资本不低于 1000 万美元，双方均以现金方式进行出资。合资公 司的主营业务为谐波减速器相关产品的研发、生产制造及销售。且合资企业由绿的谐波 占据控股地位并纳入公司合并财务报表范围。通过此次合作，双方将以合资企业为平台 并在全球范围内开展深入合作，充分利用绿的谐波减速器相关产品优势及三花的客户关 系、渠道资源优势，共同拓展全球市场，实现产业联动及互利共赢。

（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。）