2025年人形机器人行业深度研究：谐波减速器，差齿传动，持续进化

PART1 设计、材料、工艺、设备造就谐波减速器高壁垒

谐波减速器：人形机器人旋转执行器的核心部件

减速器是旋转执行器的核心部件，分为谐波减速器、行星减速器、RV减速器，人形多使用前二者。减速器是一 种机械传动装置，其主要功能是降低转速并增加扭矩。减速器可分为谐波减速器、行星减速器和RV减速器，其 中人形机器人主要使用谐波减速器和行星减速器。其中，谐波减速器体积小、重量轻、精度高，但软轮抗冲能 力差、寿命有限、成本较高。行星减速器虽精度有限，但承载力和抗冲击力好于谐波。

RV减速器优化后未来有望用于人形部分关节。RV减速器主要用于工业机械臂，摆线减速器为RV一种，摆线轮 与针齿啮合的原理，天生具备大扭矩和抗冲击性，目前已经过厂商优化，大幅缩小体积、提高精度。

结构：由柔轮、刚轮和波发生器组成，为错齿运动

谐波减速器构成相对简单，由柔轮、刚轮和波发生器组成，传动原理为柔轮和刚轮间的错齿运动。谐波减速器 的核心是柔轮的弹性变形和齿轮啮合的错齿运动，传动过程为通过波发生器让柔轮变形，柔轮外齿与刚轮内齿 依次啮合来实现减速。

最常见为双波传动，即柔轮比刚轮少两个齿，如刚轮200齿，柔轮198齿，电机带动波发生器转动一圈，柔轮旋 转2/200圈，反方向错位2个齿，此时减速比达到100。通过调整柔轮和刚轮的相对齿数，可以获得不同的减速 比，单极传动可达70-500，某些装置可达1000，多级传动可达30000以上。

性能要求：长寿命、高精度、稳定运行，HD性能领先

谐波减速器关键性能指标为使用寿命、传动精度、传动效率、刚度、升温、噪声等。哈默纳科性能行业最优， 使用寿命可达10年以上，传动平稳性高，噪音和震动较小，抗冲击能力强，而国内厂商多数使用寿命在2-3 年，高温高转速下存在噪音、漏油等问题。哈默纳科在材料热处理、齿形设计(IH齿形专利)、精密加工、润滑 技术等方面领先，在全球市占率约50-60%，在高端市场占比超70%。

难点：核心为材料制备、齿形设计和生产工艺

谐波减速器具备较高的技术壁垒，核心难点在于材料制备、齿形设计和生产工艺。 1）材料制备：柔性轴承需用超纯净钢冶炼技术。柔轮+柔性轴承需要承受周期性的变形，对材料的疲劳强度和纯净 度要求极高。柔轮和柔性轴承材料目前多为40Cr合金钢，但国内提纯技术不足，导致材料杂质较多，影响产品的疲 劳寿命。 2）齿形设计：新进齿形专利限制。齿形的精度直接影响传动效率和寿命，传统齿形设计如渐开线齿形和双圆弧齿形 存在一定的局限性，而先进的齿形设计（如哈默纳科的“IH”齿形）被国外企业垄断，新进入者难以绕开专利限制。 3）生产工艺：齿形磨削工艺达到微米级。谐波减速器的加工精度高，误差需控制在1微米以内，多依赖于进口高精 度设备，设备成本高昂，工艺需长期的经验积累；此外，谐波减速器的装配工艺复杂，其中柔轮和钢轮装配中无法完 全自动化，还需根据总装技术要求进行精细调整和校正，新进入者难以在短时间内培养出足够经验丰富的技工。

材料：稳定性和寿命的关键，其中柔轮要求最高

谐波减速器的材料对其性能和寿命至关重要，其中柔轮+柔性轴承材料要求最高，国内仍主要依赖于进口。波发 生器使用高强度合金钢，柔轮采用40Cr合金钢，刚轮采用球墨铸铁或碳素钢。 柔轮+柔性轴承材料最为关键，柔轮筒体壁厚较薄，承受椭圆周期性形变，材料要求良好的韧性和优良的切削性 能，柔性轴承承受椭圆周期性应力发生弹性形变，材料更易发生疲劳失效，国内提纯技术与日本相比仍有差距 ，国产材料中存在夹杂物如TiN和Al2O3，夹杂物易在组织内产生应力集中，进而降低疲劳性能，目前国内仍依 赖进口为主，未来有望实现国产化。 此外，谐波减速器材料非标准化，配方成为性能差异化的关键，如哈默纳克和斯菱股份在刚轮中使用球墨铸铁 ，相比碳素钢材料，其具备成本低，寿命长、切削性好、导热快、减少噪音等优点。

PART2 人形机器人带来谐波需求爆发，产业方兴未艾

需求：当前谐波主要用于工业机器人

全球需求超200万台：根据QYResearch统计24年全球谐波销售超4.6亿美元，对应出货量超200万台，并预计 2025年谐波减速器需求达227万辆，同比增超10%。 中国谐波需求超100万台：根据中商产业研究院统计，2023年我国谐波减速器销量达101.1万台，同比下降 7.5%，2024年恢复增长，销量达112万台，是全球最大的谐波需求市场。工业机器人占谐波需求80%+：每台六轴多关节机器人需要搭配6台精密减速器，其中负载10kg以下使用谐波 减；10-20kg及更高负载的机器人小臂、手腕可采用谐波。2024年全球工业机器人销量近55万台，对应每台使 用3+台谐波。其他谐波应用领域为机床设备（占10%）、汽车（占6%）等。

需求：工业机器人及传统工业领域未来增长平缓

工业机器人需求平稳，多节机器人占比提升带动单台谐波用量。根据国际机器人联合会(IFR）预测，2025- 2027年全球工业机器人安装量分别为55.5/57.5/60.2万台，对应谐波减速器需求210/222/237万台，年复合增 长率6%。多关节工业机器人为未来发展趋势，预计单台用谐波减速器数量将小幅上升，从3台逐步提升至3.5台 。 未来工业机器人及传统工业领域谐波需求预计复合增长8-10%。根据QYResearch分应用领域预测，2025年传 统领域谐波减速器需求预计为225万台，增长10%，到2030年传统领域谐波减速器预计需求337万台，年复合 增长8-10%，相对稳健。

需求：人形机器人带来显著增量，特斯拉引领

特斯拉执行器方案相对确定，采用14个旋转执行器（谐波减速器）+14个线性执行器。目前特斯拉Optimus身 体采用14个旋转执行器和14个线性执行器。其中旋转执行器主要实现关节旋转运动，传动部件以谐波减速器方 案为主，肩膀6个、手肘2个、髋部6个。灵巧手目前尚未使用微型谐波，但厂商已有技术储备。未来不排产髋部应用更优方案，但谐波仍为主导。谐波减速器作为旋转关节传动部件优点在于精度高，但相对于 行星减速器承载力、抗冲击能力相对低，未来在腰髋关节不排除采用新型方案，如摆线减速机（摆线轮与针齿啮 合的原理，天生具备大扭矩和抗冲击性）

谐波需求：机器人提供增量，27年开始爆发

短期人形机器人谐波减速需求来自海外厂商，27年爆发，需求超600万台：特斯拉和Figure AI增长确定性高， 且谐波单台用量高，而国内短期谐波单台用量预计3-4台。我们预计25/26年全球人形销量2/10万台，对应谐波 需求16/91万套。而27年若人形机器人突破50万台，对应谐波需求600万台+，超过传统需求领域2倍。 2030年全球人形销量350万台，单台人形谐波用量10台，对应谐波空间超4200万台，远期若人形销量3000万台 ，对应谐波需求超过3.6亿台。

产能：短期利用率低，27年供需拐点，或供给紧缺

25年全球谐波有效产能450-500万台，产能利用率50%。其中哈默纳克220万台左右，绿的59万台，行业需 求预计240万台，总体产能利用率50%，仍较低。因此短期扩产更多集中于小厂商及新进入者，单一扩产规 模为5-10万台，未来两年产能扩张稳健。  预计2027谐波供需格局扭转，或出现供给紧缺。2027若人形机器人销量突破50万辆，全球谐波减速器需求 近900万台，而龙头HD扩产缓慢，总体供给预计700万台，行业或出现供给紧缺。

PART3 深度绑定海外人形客户，成长空间广

产业链：环节相对较短，核心在于加工制造

谐波产业链相对较短。原材料为特种钢和轻量化材料，部分厂商采用进口，但总体原材料已实现本土化；设备 主要为加工设备和检测设备，核心设备来自进口，设备相对偏通用化，尚未有卡脖子设备。加工环节基本一体化，外协比例较低。谐波加工流程主要为热处理、车削、精磨、装配，厂商基本一体化生产 ，少部分工序外协加工。

产业链弹性测算：锁定海外大客户，弹性大

海外主流人形厂商谐波使用量大，且均价高，切入海外供应链且获得主供，弹性大。首选绿的谐波，若2030年 可获得海外人形谐波25%份额、国内人形10%份额，对应利润贡献超11亿。 其余双环传动、科达利、斯菱股份、中鼎股份等预计在海外可获得可观份额，由于主业基数高，利润弹性将对稳 健。此外，大族谐波、中大力德、美湖股份、瑞迪智驱、国茂股份等亦可占据一席之地。

哈默纳科：全球谐波减速器行业领导者

全球最早成功商业化谐波减速器公司之一，技术实力领先。1964年哈默纳科前身长谷川株式会社与美国USM 开展技术合作，1965年在全球率先实现谐波传动的实际应用。1970年长谷川株式会社与美国USM公司共同出 资在东京成立哈默纳科，同年其谐波产线在日本投入生产。 具备独有齿形设计专利及精密加工能力，技术实力领先。公司拥有如IH齿形等独特的齿形设计专利、以及一系 列原材料、加工等专利，产品各类指标全球领先，24年全球份额58%（收入口径），产品销往全球。 年产能220万台，产能利用率偏低。公司2022年产能扩张放缓，目前日本四大基地合计产能170万/年，包括11 万台车载减速器，若有需要，产能存在弹性。同时公司在德国有32万台/年，美国10万台/年。由于下游需求增 长平稳，且中国厂商崛起，公司总体产能利用率不足50%。公司计划扩张海外装配产能，特别是亚洲区域。

科达利：轻量化产品进展领先，工程化能力优秀

公司为全球结构件龙头，龙头地位稳固，盈利持续维持高水平。公司为全球结构件龙头企业，出货量份额近50% ，当前在宁德中份额维持40%+，并且在二线电池厂中维持较高份额，24年起海外客户明显起量，国内及海外市 场全面开花，充分享受行业增长，公司龙头地位稳固。公司盈利能力稳定，每年收入净利稳定增长。公司24年收 入120亿，同增14%，归母净利15亿元，同增23%，21年后毛利率稳定25%左右，净利率维持10%+，每年稳中 有升，盈利能力稳定，且大幅高于竞争对手。

斯菱股份：深耕汽车轴承，技术积累谐波减速器

布局谐波减速器，工艺、设备、材料全面对标哈默纳克。24年4月公司正式成立机器人零部件事业部，聚焦谐 波减速器，形成规模后，后续再拓展丝杆等领域。公司轴承制造工艺与谐波减速器有一定共通性，公司技术积 累可迁移至柔轮加工，且谐波减速器的前道和部分后道设备可以与汽车轴承实现共用，公司享受一定后发优势 。此外，公司工艺、设备、原材料均对标哈默纳克，采用滚齿工艺，设备进口日本，钢轮采用球墨铸铁。

谐波减速器首条产线已投产，并在在建第二条，合计产能20万台，聚焦人形市场。公司拟投资1.17亿建设机器 人生产基地（实际资本开支0.7亿），机器人零部件智能化技术改造项目已实现首条产线投产工作，产能达到 10万台，第二条产线建设正在规划中，预计今年上半年开始建设，预计可实现年产10万套谐波。客户方面，工 艺已经积极送样国内外客户。

报告节选：

（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。）