2025年汽车行业专题报告：关注机器人执行器技术变化与核心标的

机器人执行器技术变化更新

丝杠简介与分类

丝杠是一种将电机端旋转运动转化为直线运动的机械部件。 丝杠从设计结构角度分为：梯形丝杠、滚珠丝杠和行星滚柱丝杠。 1、滚珠丝杠相较于梯形丝杠：螺母和丝杠之间的滑动摩擦转化为螺珠和丝杠之间的滚动摩擦，摩擦更小，精度更高。 2、行星滚柱丝杠相较于滚珠丝杠：螺柱替代螺珠，滚柱是线接触，滚珠是点接触，承载能力更大。 行星滚柱丝杠根据其运动关系的不同可分为标准式行星滚柱丝杠、反向式行星滚柱丝杠。反向式：螺母作为主动件，适合更 紧凑的应用场景，如人形机器人。

谐波减速器材料：柔轮材料要求高

柔轮：谐波减速器工作过程中柔轮不断变形，并且要同时承受弯曲和扭转两种应力，容易导致疲劳断裂从而造成谐波减速器失效，因此柔轮 材料需要满足扭转刚度高、耐磨性好等特点。目前，国内外的谐波减速器柔轮材料基本为40Cr合金钢，由于原材料中含有的杂质会导致微小 裂纹进而影响使用寿命，因此对原始胚料的纯度要求极高。与进口产品相比，国产柔轮存在洁净度较差、组织粗大等问题。 刚轮：多采用球墨铸铁制造，能够提供良好的韧性、耐磨性。由于石墨的润滑作用，球墨铸铁的摩擦因数低于40Cr钢，表现出更优异的耐磨 性。 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。

摆线减速器构成

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。

摆线减速器原理

摆线针轮行星减速器是采用K－H－V少齿差一式传动原理及摆线针齿啮合的传动机械。 在输入轴上装有一个错位180°的双偏心套，在偏心套上装有两个称为转臂的滚柱轴承，形成H机构、两个摆线轮的中心孔即为偏心套上转臂轴承 的滚道，并由摆线轮与针齿轮上一组环形排列的针齿相啮合，以组成齿差为一齿的内啮合减速机构。为了减小摩擦，在速比小的减速机中，针齿 上带有针齿套。 当输入轴带着偏心套转动一周时，由于摆线轮上齿廓曲线的特点及其受针齿轮上针齿限制之故，摆线轮的运动成为既有公转又有自转的平面运动， 在输入轴正转一周时，偏心套亦转动一周，摆线轮于相反方向转过一个齿从而得到减速，再借助W输出机构，将摆线轮的低速自转运动通过销轴， 传递给输出轴，从而获得较低的输出转速。

摆线减速器优势：结构紧凑、传动比大

高速比和高效率：能达到1：87的高的减速比和90%以上的高效率单级传动，如 果采用多级传动，减速比更大。一级传动减速比为9~87，双级传动减速比为 121～5133，多级组合可达数万，且针齿啮合系套式滚动摩擦，啮合表面无相对 滑动，故一级减速效率达94%。 结构紧凑体积小：与同功率的其它减速机相比，重量体积小1/3以上，由于是行 星传动，输入轴和输出轴在同一轴线上，以获得尽可能小的尺寸。 运转平稳噪声低：摆线针齿啮合齿数较多，重叠系数大以及具有机件平衡的机理， 使振动和嗓声限制在最小程度。 使用可靠、寿命长：因主要零件采用高碳铬钢材料，经淬火处理（HRC58～62） 获得高强度，并且部分传动接触采用了滚动摩擦，所以经久耐用寿命长。因主 要零件是采用轴承钢淬火处理（HRC58-62），再精磨而成，且摆线齿与针齿套 啮合传递至针齿形成滚动磨擦副，磨擦系数小，使啮合区无相对滑动，磨损极小， 所以经久耐用。  虽然摆线针轮减速器具有诸多优点，但其制造工艺复杂，对零件精度要求较高。

摆线方案：相关产品有望应用于人形机器人重负载部位

25年4月，科达利子公司科盟创新发布七款机器人核心传动技术新品，涵盖轻量化、结构紧凑、扭矩/重量比与高精度&高负载稳定性四大技 术方向。其中包含两款摆线减速器： 1. PEEK轻量化摆线减速机，可以实现±1.5%低波动 率，空间压缩30%，抗冲击能力提升200%，适配紧凑型高负载任务，有望应用于人形 机器人膝关节及脚踝处； 2. 渐开线少齿差减速机，实现120°均载结构，扭矩密度300Nm/kg，抗倾覆刚性翻倍，革新传统摆线方案；有望应用于人形机器人腰部及髋 关节。

报告节选：