减速器是连接动力源和执行机构之间的中间装置。作用是降低伺服电机的高转速、通过齿轮减速比放大伺服电机的原始扭矩,并提供高刚性保持、高精度定位。主要包括谐波减速器、RV减速器、精密行星减速器三个品类,其中谐波减速器、RV减速器被大量应用于机器人领域。
RV减速器负载能力强,一般应用于20kg以上的中重负载型机器人。如大于20KG机器人的J1、J2、J3、J4的关节会用RV减速器;50-160KG机器人一般六个关节都使用RV减速器。
图表:RV减速器特点
资料来源:智研瞻产业研究院整理
我国减速器行业始终享有优越的政策支持。作为整个国民经济体系中的关键环节,减速器对于下游行业至关重要,从而受到国家日益提升的重视。如在2010年,工业和信息化部公布了《机械基础零部件产业振兴实施方案》,进而明确提出我国需将重大装备基础零部件配套水平提升至70%以上;在2015年,国务院公布了《中国制造2025》。这项计划预计在2025年前,我国将能够通过自给自足解决70%核心和关键基础材料;而于2021年,全国人民代表大会则强调了我国需加速推进产业基础再造工程,补足诸如基础软件、基础零部件及元器件、基础材料、技术基础以及产业基础工艺等方面的劣势。
图表:RV减速器行业相关政策
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RV减速器是工业机器人中应用范围最广泛的精密减速器。在经济持续深入发展的背景下,我国制造业向智能化和自动化转型步伐日益加速。这进一步刺激了工业机器人市场规模的扩增,进而带动了RV减速器市场需求的上升。据统计,2020年我国RV减速器市场规模已达到了29.35亿元人民币,而预计至2025年该领域市场规模还将进一步攀升至逾60.11亿元人民币。
行业竞争层面,我国RV减速器市场高度集中。据数据统计,日本纳博特斯克的市占率超五成,稳居行业领先地位;其次是双环传动,占据约15%的市场份额。其余品牌所占比例均在5%以下。
国内RV减速器行业启动相对较晚,初期市场由日系品牌主导。然而,随着下游市场需求驱动及政策扶持,国产RV减速器的制造工艺得以迅猛提升,逐渐克服了海外技术壁垒,生产水平取得显著进步。尽管当前我国对于进口RV减速器存在较高依赖度,但市场上仍具备较大的国产替代机会。一批本土优秀制造商如宁波中大力德智能传动股份有限公司、广州市昊志机电股份有限公司、浙江双环传动机械股份有限公司以及秦川机床工具集团股份公司等已崭露头角。
在近些年内,政府颁发多部宏观指引文件如《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》以及《“机器人+”应用行动实施方案》等,旨在全力推动机器人与高科技产业的蓬勃发展。其中,作为这些产业的核心组件,RV减速器所处的发展环境也日渐优越。
伴随着中国经济与科技的持续崛起,新兴行业如人工智能和工业机器人正快速壮大, rv 减速器的用途也日益扩大。然而,当前本土生产商 RV减速器的国产化率仍然较低,企业需要加大投资力度,提升升级生产技术。这将推动其加速在国内市场的替代化进程,为未来创造更大的成长空间。
统计数据显示,2018年中国RV减速器行业市场规模21.33亿元,2023年中国RV减速器行业市场规模42.81亿元。2018-2023年中国RV减速器行业市场规模如下:
图表:2018-2023年中国RV减速器行业市场规模
数据来源:智研瞻产业研究院整理
近年,随着我国相关政策的推行以及下游市场需求的驱动,RV减速器实现了较快的发展,逐渐突破了国外的技术壁垒,整体生产能力得到明显提高。
RV减速器由行星齿轮减速机的前置输入部分与摆线针轮减速机的后置输出部分共同构成,其体积紧凑,使用寿命长且能耗低,同时兼具高刚性及高传动比优势,广泛应用于多关节机器人的重负荷部位,如机身座基和肩膀部位等。
RV减速器的产业价值链可大致分为三个环节:上游环节主要提供钢铁原材料、摆线针轮及行星齿轮传动装置等配件的供给,中游环节则主要负责产品的研发与生产制造,下游环节则涵盖机床、机器人、半导体制造设备等多个应用行业。
图表:RV减速器行业产业链
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不过,近年来,国产RA减速器企业积极进行技术研发,在设计制造和批量生产方面取得重大突破,扩产积极也相对较高。例如,环动科技在2022年提交的“RV 减速机研制及年产20万台减速机智能生产线技改项目”在2023年一季度已开始实施;秦川机床的RV减速器已突破关键零件的瓶颈工序及核心工艺装备,产能6-9万台。
图表:RV减速器行业企业简介
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(1) 工业机器人行业持续稳步发展,展望广阔未来前景。受惠于中国强大的制造业规模与产业结构升级需求,政府积极推动传统制造业转型升级,引领制造工厂对工业机器人需求大幅攀升。面对劳动力结构趋紧和人口老龄化趋势,绝大多数劳动密集型制造商正加速迈入自动化生产阶段。随着中国工业机器人下游应用领域逐步拓展,由汽车、精密设备制造等重工行业扩展至日化、制药、3C电子、食品等轻工行业,预计中国RV减速器市场将迎来更为繁荣的发展期,国内精细减速器将在市场驱动下不断提升技术性能,推出新型产品并拓宽应用领域。
(2)关键零部件国产化需求强烈
我国减速器行业市场开放度较高,凭借国内制造商对引进技术的吸收、转化及创新,一般传动型减速器已基本实现进口替代,进一步巩固了中国制造商的市场地位。然而在高精度减速器方面,海外制造商仍然拥有显著优势。不过,此类制造商常倾向于首先应对本土市场需求,为中国制造商提供了成长空间。受此驱动,中国制造商正逐步向高端减速器领域发力,提升自身竞争实力。
另一方面,以日本哈默纳科公司的进口精密减速器为例,其单价常在3,000至4,000人民币区间内,而与之相比,国产精密减速器的售价仅是前者的30%-50%,体现出明显的价格优势。为了缓解成本压力并降低机器人本体生产成本,国内工业机器人企业逐渐由购买进口高速减速器转向选购国产优质减速器。这一转变有效拉动了国产减速器市场需求的增长,助力国内减速器制造商进一步扩充产能,加快前进脚步。
(3)智能制造产业升级推动市场需求
为了改善我国传统制造业长期存在的智能化及自动化程度较低的状况,我国在”十三五”规划中设定了向制造强国迈进的战略目标。尽管中国已成为全球最大的制造商,却在发展层次上与全球领先国家相比仍有待提升,具体问题包括:创新力不足:我国制造业虽然体量庞大,但质量相对较弱,缺乏世界知名品牌以及具有强大国际竞争力的跨国公司。这主要源于研发基础薄弱,创新能力得不到充分发挥;产业结构失衡显现,低端制造业产能过剩与高端装备制造行业发育滞后并存,核心零部件技术尚待攻克。
面对智能制造产业变革,我国于2015年出台了《中国制造2025》行动计划,旨在全面提高制造业发展质量,明确以信息化与工业化深度结合,借助机器人技术及设备提升自动化生产效率,力争解决机器人核心部位的技术难题。随着自动化改造需求的增加,工业机器人应用领域将日益广泛,对减速器的需求亦将大幅攀升。
制约因素
(1)缺乏复合型人才,专业知识有待充实
RV减速器是集金属材料、热处理、小型齿轮硬齿面加工、集成与检测等技术于一体的高度综合行业,其技术壁垒极高。鉴于此,此类产品对于原材料及处理工艺、加工设备、加工精度与质量监测等技术方面有着极高的精准度要求。针对精密RV减速器而言,我国复合型人才稀缺,从而影响了众多创新活动。设计过程中需根据终端应用需求层层拆解,反覆修订设计图纸,通过试产验证设计的可行性并经评估合格方进行生产,这一完整的流程场景对设计者提出了深入理解产品和严谨细致处理细节的要求。此外,受高端高级装备和检验设备进口限制,设备的使用难度较大,制造业从业者的知识结构及其实践经验反而难以满足高端RV减速器产品的制造需求。因此,尽管RV减速器行业的技术壁垒高耸,但我国缺乏此类复合型人才,阻碍了我国 RV减速器行业的持续发展。
(2)自主创新乏力,产品性能滞后于洋货同级品
虽然以工业机器人为标志的高端智能装备产业在我国逐渐崛起,但精密RV减速器仍是一大瓶颈,无法自食其力,阻碍了工业机器人的国产化进程。目前,国产机器人大多依赖于从两家日本公司购买的精密RV减速器。然而,与拥有长达40多年RV减速器研发经验的日本哈默纳科公司相比,我国的精密传动技术尚有待成熟,而且RV减速器的稳定性也有缺陷,难以满足下游用户对于优质产品的需求。我国RV减速器厂商普遍只有10年左右的发展历程,品牌认知度相对较低,产品品质和稳定性均不及外国同行,市场竞争力稍显薄弱。这一切都极大地限制了我国RV减速器制造行业的进步。
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