2023年諧波減速器行業(yè)研究 廣滲透與高價值占據(jù)優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)地位

2023年諧波減速器行業(yè)研究廣滲透與高價值占據(jù)優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)地位廣滲透與高價值占據(jù)優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)地位什么是諧波減速器？減速器類似于工業(yè)機械的“肌腱”，對于每一個以軸為中心轉(zhuǎn)動的機器“關(guān)節(jié)”，減速器可以精準(zhǔn)調(diào)節(jié)機器轉(zhuǎn)動角度。從原理上來看，關(guān)節(jié)處利用電機實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，但電機功率有限，轉(zhuǎn)速很高，這帶來兩個問題：電機直接輸出的扭矩較小，無法承受負載；機器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動不需要電機那樣的高轉(zhuǎn)速。因此，通常需要在電機的輸出端安裝減速器，從而降低轉(zhuǎn)速，提升扭矩。同時在電機轉(zhuǎn)動精度受限的情況下，通過角速度的調(diào)節(jié)也實現(xiàn)了精準(zhǔn)控制角度的需求。減速器可按照控制精度分為一般傳動減速器和精密減速器。減速器是連接動力源和執(zhí)行機構(gòu)的中間機構(gòu)，具有匹配轉(zhuǎn)速、傳遞轉(zhuǎn)矩的作用。其中一般傳動減速器控制精度相對較低，僅僅能夠滿足機械設(shè)備基本的動力傳動需求。而精密減速器具有回程間隙小、精度較高、使用壽命長，更加可靠穩(wěn)定的優(yōu)點，并且已經(jīng)從工業(yè)機器人領(lǐng)域滲透到機器人、數(shù)控機床等高端領(lǐng)域。精密減速器種類較多，包括諧波減速器、RV減速器、擺線針輪行星減速器、精密行星減速器等，一般應(yīng)用于機器人領(lǐng)域的精密減速器特指諧波減速器和RV減速器。相比RV，諧波減速器應(yīng)用領(lǐng)域更精細。由于傳動原理和結(jié)構(gòu)等技術(shù)特點差異，使得諧波減速器與RV減速器在下游產(chǎn)品及應(yīng)用領(lǐng)域方面各有所側(cè)重、相輔相成，應(yīng)用于不同場景和終端行業(yè)。精密減速器中，相對于RV減速器，諧波減速器結(jié)構(gòu)更簡單，質(zhì)量和體積更小，單級傳動比和精密度更高，在機器人領(lǐng)域具有無可替代的地位。諧波減速器采用從波發(fā)生器到可以形變的柔輪，再到真正輸出功率的剛輪的傳導(dǎo)方式。而從結(jié)構(gòu)上來看，諧波齒輪減速器是一種靠波發(fā)生器使柔輪產(chǎn)生可控的彈性變形波，通過其與剛輪的相互作用，實現(xiàn)運動和動力傳遞的傳動裝置，其構(gòu)造主要由帶有內(nèi)齒圈的剛性齒輪（剛輪）、帶有外齒圈的柔性齒輪（柔輪）、波發(fā)生器三個基本構(gòu)件組成。高價值量與高滲透奠定產(chǎn)業(yè)鏈中重要地位諧波減速器位于行業(yè)上游，廣泛滲透于從加工制造到終端應(yīng)用場景的整個工業(yè)體系。目前國內(nèi)諧波減速器下游最大的應(yīng)用場景就是工業(yè)機器人。此外非機器人領(lǐng)域也為諧波減速器帶來新的需求增量，比如數(shù)控機床、光伏設(shè)備、航天器以及醫(yī)療器械等領(lǐng)域。機器人核心零部件主要包括精密減速機、交流伺服電機、控制器。精密減速器是連接動力源和執(zhí)行機構(gòu)的中間機構(gòu)，具有匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用。伺服電機在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。機器人每個關(guān)節(jié)運動均需靠伺服電機驅(qū)動，以實現(xiàn)多自由度的運動?？刂破魇枪I(yè)機器人的大腦，對機器人的性能起著決定性的影響。工業(yè)機器人控制器主要控制機器人在工作空間中的運動位置、姿態(tài)和軌跡，操作順序及動作的時間等。核心零部件占據(jù)整機70%左右的成本，諧波減速器技術(shù)難度與盈利能力均處于產(chǎn)業(yè)鏈上游水平。三大零部件是產(chǎn)業(yè)鏈中技術(shù)壁壘較高、成本占比較大的環(huán)節(jié)。從技術(shù)上來看，三大核心零部件的技術(shù)門檻由高至低依次為減速器、伺服電機和控制器；從成本上來看，減速器占整機成本超過三分之一（約35%），伺服約占整機成本約23%，控制器約占整機約12%。從盈利水平看，諧波減速器的毛利率也相對較高，基本能夠維持在50%以上，高于伺服系統(tǒng)、控制器、機器人本體及系統(tǒng)集成毛利率。龍頭壟斷：初探諧波減速器格局成因從競爭格局來看，全球諧波減速器市場呈現(xiàn)高度集中狀態(tài)，在全球諧波減速器市場格局中，哈默納科全球市場占有率在82%左右，綠的諧波占比7%，其他廠商占比約11%?？傮w上，日本在諧波減速器領(lǐng)域具備領(lǐng)先優(yōu)勢，包括ABB、發(fā)那科、庫卡等國際主流機器人本體廠商的諧波減速器均主要由哈默納科提供。在如此高毛利和高價值量的產(chǎn)業(yè)鏈地位下，我們認為壁壘高筑和先發(fā)優(yōu)勢是形成高度壟斷市場格局的根本原因。歷史復(fù)盤：從無心插柳到問鼎全球獨創(chuàng)金屬柔性元件，開啟驅(qū)動領(lǐng)域新賽道。20世紀(jì)50年代中期，美國發(fā)明家馬瑟在薄殼彈性變形理論基礎(chǔ)上，應(yīng)用金屬的撓性、彈性力學(xué)等原理提出一種新型諧波傳動技術(shù)。1960年美國USM公司首次將諧波傳動減速器成功投入運用，1964年，長谷川齒輪株式會社從美國USM公司引進全套技術(shù)，獲得了USM的生產(chǎn)許可。1970年10月，長谷川與USM各出資50%，在東京成立了HarmonicDriveSystemsInc.，漢譯哈默納科，專門從事諧波減速器的生產(chǎn)。最初諧波驅(qū)動僅應(yīng)用于航空航天和國防領(lǐng)域，伴隨著工業(yè)機器執(zhí)行器由液壓驅(qū)動轉(zhuǎn)變?yōu)殡妱樱C波減速機應(yīng)用領(lǐng)域逐漸拓寬。20世紀(jì)80年代開始日本機器人開始快速發(fā)展，日本從機器人需求大國發(fā)展為生產(chǎn)制造強國，而諧波減速器獨有的結(jié)構(gòu)特征使其具有回差小、運動精度高、傳動比大、體積小、重量輕等優(yōu)點，因此諧波減速機產(chǎn)品在日本國內(nèi)需求迅速增長，諧波減速器的應(yīng)用領(lǐng)域也伴隨著哈默納科等公司的發(fā)展逐步拓展至工業(yè)機器人、機床、半導(dǎo)體等行業(yè)，后續(xù)又滲透向醫(yī)療、環(huán)境等領(lǐng)域。目前為止，工業(yè)機器人仍然是哈默納科最主要的下游領(lǐng)域。先發(fā)優(yōu)勢，技術(shù)升級造就高壁壘寡頭。哈默納科在公司創(chuàng)立的50年時間里，在產(chǎn)品、技術(shù)方面持續(xù)投入和積累，實現(xiàn)了技術(shù)的不斷突破，并鑄造了行業(yè)高壁壘。1970年至今，哈默納科在持續(xù)推出新產(chǎn)品系列的同時不斷提升產(chǎn)品的各項性能，使其最大化滿足下游客戶的需求，拓寬使用場景，提供使用便利。從哈默納科產(chǎn)品線的發(fā)展歷程來看，諧波減速機的強度、剛度、精度、小型化、輕量化等產(chǎn)品基礎(chǔ)性能以及結(jié)構(gòu)中空化、機電一體化等產(chǎn)品易用性是改進的重點。哈默納科積極通過多種途徑實現(xiàn)產(chǎn)品和技術(shù)進步，包括與客戶的長期互相指導(dǎo)、通過產(chǎn)官學(xué)三結(jié)合進行技術(shù)開發(fā)及公司內(nèi)部營業(yè)、開發(fā)、生產(chǎn)3部門團結(jié)一致發(fā)展新技術(shù)。通過替換柔輪制作材料，公司諧波減速機的柔輪疲勞強度得到增強。從漸開線齒形到IH齒形的改進使諧波減速機成功突破了扭矩容量和扭轉(zhuǎn)剛度的局限，是哈默納科產(chǎn)品里程碑式的一次升級。哈默納科1986年所開發(fā)柔輪杯部向外敞開的SH型中空結(jié)構(gòu)諧波減速機，是哈默納科產(chǎn)品系列的又一大進步。通過改進加工設(shè)備、加入支撐軸承結(jié)構(gòu)，哈默納科有效減少了加工誤差及變形誤差，實現(xiàn)了產(chǎn)品的高精度和統(tǒng)一化，提高角度傳遞精度，產(chǎn)品將應(yīng)用于需要高定位精度或具備微小角度定位的各類裝置。專利視角：從跟跑到并跑，“設(shè)計-材料-加工”為主諧波減速器技術(shù)相關(guān)專利的申請經(jīng)歷了萌芽期（1955-1976年）、發(fā)展期（1977-2010年）和快速成長期（2011年-至今），1976年以前，專利申請國主要是美國等，但申請數(shù)量較少。在發(fā)展期，諧波減速器技術(shù)的專利申請數(shù)量呈現(xiàn)增長趨勢，各國對諧波減速器的產(chǎn)業(yè)布局也逐漸清晰。在快速成長期，諧波減速器的市場需求伴隨著機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展快速擴大，專利申請數(shù)量呈現(xiàn)指數(shù)型高速增長態(tài)勢。諧波減速器技術(shù)按基本構(gòu)成可分為：總體結(jié)構(gòu)、波發(fā)生器、柔輪、加工制造、剛輪、凸輪、齒形、柔性軸承、交叉滾子軸承和試驗方法等10個部分。其中研發(fā)重點主要在于總體結(jié)構(gòu)、發(fā)生器、柔輪和加工制造等幾個環(huán)節(jié)。從專利壁壘的角度看，全球龍頭哈默納科的優(yōu)勢明顯。1955-2019年，哈默納科無論是專利申請累計總數(shù)遠遠領(lǐng)先其余諧波減速器廠商。這更進一步說明，諧波減速器是技術(shù)密集型行業(yè)，短期內(nèi)競爭格局很難發(fā)生較大變化，是一個長期的過程。抽絲剝繭：技術(shù)壁壘高筑，先發(fā)優(yōu)勢明顯齒形設(shè)計、柔輪強度、組合結(jié)構(gòu)優(yōu)化、加工制造等要素構(gòu)成諧波減速器的核心技術(shù)壁壘?？傮w來看：諧波減速器技術(shù)壁壘較高，要達到較高的使用精度和壽命，需要在齒形設(shè)計、柔輪強度、組合結(jié)構(gòu)優(yōu)化、加工制造等方面積累深厚，要求生產(chǎn)企業(yè)在基礎(chǔ)材料、設(shè)計、加工、設(shè)備等方面均具有較深護城河，諧波減速器作為技術(shù)密集型行業(yè)，先進入者依靠其工藝技術(shù)和加工經(jīng)驗等具備先發(fā)優(yōu)勢。在諧波齒輪傳動的過程中，齒形設(shè)計占據(jù)著柔輪和剛輪零部件的關(guān)鍵位置。諧波傳動技術(shù)發(fā)明者馬瑟于20世紀(jì)50年代提出的齒形為直線三角齒形，壓力角α=28.6°，由于其忽略了因柔輪變形引起的曲率變化所導(dǎo)致的齒形偏轉(zhuǎn)這一因素，因而不是其真實的齒形，同時在實踐中也給加工制造和刀具設(shè)計等帶來很大的麻煩。隨后出現(xiàn)了經(jīng)典的30°壓力角漸開線齒形，雖然該齒形優(yōu)于直線齒形，但由于在空載時，柔輪齒形包絡(luò)在一個不大的區(qū)域，在負載時容易出現(xiàn)尖點嚙合與邊緣接觸。漸開線齒形的齒底彎曲應(yīng)力比較集中，同時嚙合齒數(shù)僅為總齒數(shù)的10%左右，導(dǎo)致諧波減速器的強度極限不高。哈默納科進一步改良后的齒形稱為IH齒形，可大幅增加嚙合齒數(shù)，同時嚙合齒數(shù)增大到總齒數(shù)的約30%，并且齒底應(yīng)力緩沖的效果也一致，大大提高了諧波減速器的齒底疲勞極限。另外，由于同時嚙合齒數(shù)大幅度增加，拉伸剛性也改善了約2倍。齒形、柔輪材料等影響柔輪強度，尤其柔輪材料晶粒不均勻會造成局部微裂紋以及失效。由于減速器本身各零件的加工精度、裝配間隙、扭轉(zhuǎn)剛度等因素的影響，因此至今還沒有統(tǒng)一的柔輪強度計算方法。在材料方面，傳統(tǒng)的柔輪材料一般為合金鋼，因而容易產(chǎn)生噪聲與振動，當(dāng)速度越高時，噪聲與振動越明顯。哈默納科在柔輪材料上使用疲勞強度大的特殊鋼，并且同時嚙合齒數(shù)比例達到30%，材料和齒形的雙優(yōu)化使得每個齒輪所承受的壓力變小、轉(zhuǎn)矩容量變高。從柔輪材料的光學(xué)顯微鏡照片可以觀察到，日本哈默納科的柔輪材料細化程度與穩(wěn)定性方面仍然優(yōu)于國產(chǎn)。波發(fā)生器也是諧波減速器中的關(guān)鍵部件之一，其主要元件包括柔性薄壁軸承和波發(fā)生器凸輪。柔性軸承是波發(fā)生器的核心部件，在工作中，柔性軸承通過其彈性變形使減速機達到高減速比的性能要求，在循環(huán)交變載荷作用下極易發(fā)生疲勞失效，其疲勞壽命決定著波發(fā)生器的壽命，進而決定著整個減速器的使用壽命。影響零部件疲勞性能的主要因素包括尺寸、表面形狀、平均應(yīng)力等，通常可通過材料、結(jié)構(gòu)、尺寸的優(yōu)化以及表面強化處理、表面防護措施、加工方式的改進等方法進行改良。在結(jié)構(gòu)方面，哈默納科對殼體和波發(fā)生器采用了鋁等輕質(zhì)合金，并且減少了剛輪的外緣尺寸，同時對連接部件進行優(yōu)化，使得整機得以輕量化，在航空航天領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。國內(nèi)綠的諧波生產(chǎn)的超扁平系列諧波減速器，柔輪的長徑比可達1/3，體積小、質(zhì)量輕，非常適合于對減速器有苛刻厚度要求的場合使用。在加工精度方面，在諧波傳動裝置中，柔輪與波發(fā)生器最為復(fù)雜，主要是這兩個元件的加工相對困難。傳統(tǒng)的擺線齒形可以使用帶直邊切削刃的插刀進行加工，目前大部分的廠商，例如哈默納科、同川科技、來福諧波等，采用特殊的刀具機加工齒形，而綠的諧波則采用線切割的方式加工齒形，兩種加工方式各有優(yōu)劣。目前對于柔輪、剛輪齒型的加工方法除了傳統(tǒng)的滾齒和插齒外，高速滾插齒和精密慢走絲等新的加工方法也被采用。多元需求驅(qū)動，諧波減速器市場擴容核心部件：工業(yè)機器人行業(yè)長期向好在全球市場，機器人為諧波減速器主要下游行業(yè)。由于哈默納科在全球諧波減速器市場占據(jù)主導(dǎo)地位，因此其產(chǎn)品下游基本可代表全球諧波減速器的應(yīng)用情況。從哈默納科2021財年營收數(shù)據(jù)來看，其產(chǎn)品下游51.7%是機器人領(lǐng)域，另有48.3%下游為非機器人領(lǐng)域，包括半導(dǎo)體設(shè)備（15.0%）、車載（6.5%）、電機齒輪箱（5.4%）和機床（3.9%）等領(lǐng)域。在國內(nèi)市場，工業(yè)機器人同樣是諧波機器人最主要的應(yīng)用領(lǐng)域。根據(jù)綠的諧波招股說明書，其產(chǎn)品在2017-2019年的下游應(yīng)用中，機器人（包括多關(guān)節(jié)機器人、協(xié)作機器人、SCARA、DELTA、服務(wù)機器人、AGV及巡檢機器人）應(yīng)用占比達79.4%，高端數(shù)控機床應(yīng)用占比7.5%。2021年綠的諧波在機器人行業(yè)的營業(yè)收入占總營收的比例為81.0%?？傮w上，綠的諧波產(chǎn)品主要集中在以工業(yè)機器人為主的自動化領(lǐng)域，且機器人與機床的應(yīng)用占比高于哈默納科，這與國內(nèi)近年來的自動化趨勢息息相關(guān)。隨著人口老齡化程度持續(xù)加深，企業(yè)招工越來越困難、制造業(yè)工人工資逐年增長，導(dǎo)致勞動力短缺和勞動力成本上升，催生機器換人的需求。根據(jù)IFR數(shù)據(jù)，2021年全球工業(yè)機器人密度（工業(yè)機器人保有量/制造業(yè)就業(yè)人數(shù)）約為141臺/萬人，且處于持續(xù)上升狀態(tài)，其中排名第一的韓國已達1000臺/萬人。經(jīng)驗證，IFR公布的中國工業(yè)機器人密度明顯高于實際情況，或因未考慮私營企業(yè)和個體制造業(yè)人數(shù)，導(dǎo)致用于計算的制造業(yè)就業(yè)人數(shù)偏低，經(jīng)過矯正，2021年中國工業(yè)機器人密度約為121臺/萬人，較韓國、新加坡、日本、德國等國仍有不小差距，說明我國工業(yè)機器人市場發(fā)展空間較大。《“十四五”機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，提出要重點解決關(guān)鍵零部件“卡脖子”問題，并不斷提升高端供給能力，對比來看“十三五”期間總體發(fā)展目標(biāo)是形成較為完善的機器人產(chǎn)業(yè)體系，發(fā)展側(cè)重點上升了一個階段?！兑?guī)劃》提出要推動用產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)，提升機器人關(guān)鍵零部件的功能、性能和可靠性，這將繼續(xù)支撐中國工業(yè)機器人領(lǐng)域關(guān)鍵零部件“卡脖子”技術(shù)的研發(fā)，提升高端供給能力?！兑?guī)劃》提出到2025年機器人產(chǎn)業(yè)營業(yè)收入年均增速超過20%，制造業(yè)機器人密度實現(xiàn)翻番，將為工業(yè)機器人帶來更廣闊的市場空間。中國是全球工業(yè)機器人密度增長的主要驅(qū)動市場。我國已經(jīng)連續(xù)9年成為全球最大的工業(yè)機器人消費國，根據(jù)中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2022年），2021年我國工業(yè)機器人市場規(guī)模約75億美元（約484億元人民幣），占全球市場規(guī)模的43%。2017-2021年國內(nèi)銷售額CAGR約為13%。報告預(yù)測到2024年，全球、中國工業(yè)機器人市場規(guī)?？蛇_230、115億美元。銷量方面，根據(jù)IFR數(shù)據(jù)，中國市場工業(yè)機器人銷量占全球比例逐年升高，由2011年的13.6%提升至2021年的51.8%。2021年中國市場、全球市場工業(yè)機器人銷量分別為26.8萬臺、51.7萬臺。近年來工業(yè)機器人下游行業(yè)中新能源相關(guān)行業(yè)發(fā)展旺盛，20-22年鋰電池行業(yè)復(fù)合增速達78.40%，已成為第二大下游行業(yè)；光伏行業(yè)復(fù)合增長38.87%；同時新興工業(yè)市場需求大幅增長，汽車電子、半導(dǎo)體、醫(yī)療用品行業(yè)復(fù)合增速分別達61.14%、52.52%、40.74%。隨著新能源行業(yè)趨勢向好，鋰電、光伏需求仍將保持高速增長，以及一般工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域不斷深入、非工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的拓展，工業(yè)機器人各下游行業(yè)會持續(xù)發(fā)展。在機器人細分品類中，輕型機器人增速較快，小型化趨勢明顯。在工業(yè)機器人領(lǐng)域，自由度是衡量工業(yè)機器人技術(shù)水平的主要指標(biāo)之一，通常每個自由度需要一個伺服電機驅(qū)動以及一個配套減速器來傳動，以完成精確驅(qū)動的要求。工業(yè)機器人的自由度數(shù)根據(jù)其用途與功能要求而不同，比如一般通用工業(yè)機器人有4-6個自由度，即每臺通用工業(yè)機器人需要配套4-6個減速器，小關(guān)節(jié)數(shù)量越多，所需的諧波減速器數(shù)量就越大。歷史上，汽車產(chǎn)業(yè)對于機器人的需求占比最高，其需求載荷較高，普遍在30kg以上；近幾年對于機器人的需求特征為輕負載、高精度，輕型化需求較為明顯。2018-2022年，Delta增速最慢，但協(xié)作機器人的復(fù)合增速達56.1%，一定程度上驅(qū)動了機器人產(chǎn)業(yè)二次爆發(fā)。協(xié)作機器人是一種新型工業(yè)機器人，旨在與人類共享工作空間，為全手動和全自動的生產(chǎn)模式之間搭建了橋梁，能夠協(xié)助生產(chǎn)人員完成危險、繁重的工作，提升生產(chǎn)效率，相比傳統(tǒng)工業(yè)機器人更小型化和輕量化。此前，工廠中的工業(yè)機器人都有安全圍欄，將它們與人工操作隔開，但由于空間和安裝成本的要求，中小企業(yè)很難安裝工業(yè)機器人。協(xié)作機器人得益于其較高的靈活性、安全性和易用性等技術(shù)特點，近年來呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢。此外，協(xié)作機器人價格下行加速，用戶導(dǎo)入門檻進一步降低，不少企業(yè)推出經(jīng)濟型協(xié)作產(chǎn)品，以搶占市場，資本助力協(xié)作機器人市場，進一步拉動市場發(fā)展。小負載機器人對于諧波減速器的需求更高。根據(jù)綠的諧波招股說明書，每臺六軸多關(guān)節(jié)機器人需要搭配6臺精密減速器，其中10kg以下負載的機器人需要6個諧波減速器，10-30kg負載的機器人小臂、手腕關(guān)節(jié)可以采用諧波減速器，30kg負載以上的機器人在其輕負荷的末端關(guān)節(jié)上也能使用諧波減速器。此外，協(xié)作機器人單臺設(shè)備則需使用6-7臺諧波減速器；并聯(lián)機器人單臺設(shè)備需使用3臺諧波減速器；SCARA機器人單臺設(shè)備使用2-3臺諧波減速器。隨著諧波減速器的技術(shù)進步以及輕負載多關(guān)節(jié)機器人市場占比提升，平均每臺設(shè)備使用諧波減速器數(shù)量也會相應(yīng)增加。2021年國內(nèi)工業(yè)機器人領(lǐng)域的諧波減速器需求量為55.25萬臺，與RV減速器需求比例為1.46:1。GGII數(shù)據(jù)顯示，2021年中國工業(yè)機器人減速器總需求量為93.11萬臺（含RV和諧波），同比增長78.06%。其中增量需求82.41萬臺，同比增長95.05%；存量替換量為10.70萬臺，同比增長6.57%。細分來看，2021年中國工業(yè)機器人諧波減速器與RV減速器需求量分別為55.25萬臺與37.86萬臺，諧波減速器與RV減速器的需求比例約為59%：41%。根據(jù)GGII預(yù)測，到2026年國內(nèi)工業(yè)機器人市場減速器總需求量有望超過270萬臺，2021-2026年CAGR為23.73%。假設(shè)在諧波減速器和RV減速器的需求占比維持2021年不變的情況下，2026年國內(nèi)工業(yè)機器人市場的諧波減速器需求量約為160萬臺。場景延拓：橫向滲透數(shù)控機床除了工業(yè)機器人的基本盤，行業(yè)延拓也將帶來諧波減速器的增量空間，向機床滲透是近年來新興趨勢。在數(shù)控機床領(lǐng)域，數(shù)控機床傳動來自于伺服電機，隨著工業(yè)技術(shù)的進步，電機一直在朝著精密、高效、控制簡單等方向創(chuàng)新，但因機床本身加工，負載進給系統(tǒng)條件差異頗大，需要額外附加減速器來增加扭矩，提高負載端慣量匹配?；谥C波減速器體積小、精度高、傳動效率高的特點，高檔數(shù)控機床的生產(chǎn)和制造過程中開始逐漸使用諧波減速器替代一些電驅(qū)零部件，以減輕數(shù)控機床伺服馬達負荷、降低機械故障率、提高精密度，進而增加機械壽命。機床數(shù)控化是機床行業(yè)的升級趨勢。根據(jù)國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)，我國2021年新生產(chǎn)金屬切削機床的數(shù)控化率僅為40.5%，而德美日數(shù)控化率在70%以上，我國機床行業(yè)數(shù)控化水平與發(fā)達國家仍存在較大差距。此前，行星減速器較為普遍被用于機床數(shù)控系統(tǒng)，與之相比，諧波減速器體積更小、質(zhì)量更小、精度更高，未來隨著數(shù)控機床的精密操作要求越來越高，諧波減速器在機床數(shù)控系統(tǒng)中的需求有望持續(xù)提升。根據(jù)綠的諧波招股說明書，單臺加工中心及數(shù)控銑床可使用4臺以上精密減速器，數(shù)控車床及車削中心、數(shù)字磨床及放電加工機等可使用3臺以上精密減速器。目前，高精度數(shù)控回轉(zhuǎn)臺和加工中心的四或五軸需要使用1-2臺諧波減速器，雕刻機的分度回轉(zhuǎn)裝置以及義齒加工機等也需要使用諧波減速器?？傮w上，以機床為代表的非機器人領(lǐng)域在國內(nèi)諧波減速器市場的應(yīng)用占比呈升高趨勢，將逐漸趨近全球諧波減速器需求結(jié)構(gòu)。隨著工業(yè)機器人、數(shù)控機床等下游行業(yè)的不斷發(fā)展，減速器的市場需求不斷增長。除上述新增市場外，作為精密傳動件和承重部件，諧波減速器的磨損、損傷、故障不可避免，存量工業(yè)機器人、數(shù)控機床等也將創(chuàng)造可觀的零配件配套及維修需求。催化放量：人形機器人打開想象空間2021年8月20日，馬斯克在首屆特斯拉人工智能日（AIDAY）上首次發(fā)布特斯拉人形機器人（TeslaBot）計劃，正式宣布進軍機器人領(lǐng)域。2022年10月1日，特斯拉AIDay上，人形機器人的第一批生產(chǎn)打算用于那些危險、無聊、重復(fù)以及人們不情愿去做的工作，比如在特斯拉工廠周圍移動部件，或用扳手給汽車安裝螺栓。并且表示，起碼在兩年內(nèi)可以生產(chǎn)出有實際用途的產(chǎn)品，且價格預(yù)計比制造一輛車的價格更便宜。按照馬斯克的設(shè)想，未來機器人還可以用于家庭、做飯、修剪草坪和照顧老人，乃至成為人類的“伙伴”或伴侶。特斯拉Optimus主要由機械部分和電子部分組成，機械部分包含28個執(zhí)行器和雙手；電子部分包含大腦和軀干（冷卻系統(tǒng)、電池包）。Optimus全身的執(zhí)行器一共有6種設(shè)計，其中包含3種不同負載的旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器和3種不同負載的直線執(zhí)行器，其中的旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器采用諧波減速器的結(jié)構(gòu)。由于人形機器人關(guān)節(jié)較多，且更加小型化、精密化，因此預(yù)計其對諧波減速器的需求量較大。根據(jù)馬斯克訪談，人形機器人有望于23年底交付，若成功實現(xiàn)量產(chǎn)，有望帶動諧波減速器需求放量增長。當(dāng)前時點為何看好國內(nèi)廠商？從當(dāng)前市場格局來看，全球絕大部分市場份額仍被日本企業(yè)占據(jù)。但需要說明的是，我國諧波減速器行業(yè)發(fā)展較日本推遲近50年，當(dāng)前市場格局是由過去因發(fā)展較晚帶來的一系列例如技術(shù)壁壘、品牌壁壘等問題所導(dǎo)致的，并不表征未來發(fā)展方向。要判斷在未來的增量市場里國內(nèi)廠商如何參與分成，仍需立足當(dāng)下研判當(dāng)前國內(nèi)外企業(yè)博弈形勢及行業(yè)環(huán)境的邊際變化。在國內(nèi)市場，中國品牌諧波減速器的市場份額正在提升。國內(nèi)龍頭綠的諧波在2021年的銷量市占率為24.7%，較2020年21.0%的市占率有所增長，并且市占率僅次于全球龍頭哈默納科，同時其他國產(chǎn)廠商如來福、同川、大族等的市場份額也在提升。此外，日系企業(yè)哈默納科、新寶的市場份額正在縮減，二者合計市占率由2020年的46.0%降至2021年的42.9%。市場機遇：產(chǎn)能缺口增大，疊加工業(yè)機器人國產(chǎn)化提速需求端陡增，全球龍頭將面臨較大產(chǎn)能缺口。日本企業(yè)普遍擴產(chǎn)較為謹(jǐn)慎，且哈默納科存在大量外協(xié)，難以協(xié)調(diào)各工廠迅速擴產(chǎn)，疊加需求端放量增長，預(yù)計哈默納科現(xiàn)有產(chǎn)能及擴產(chǎn)規(guī)劃難以補足下游需求缺口。根據(jù)前文，即使在不考慮人形機器人的需求情況下，至2026年僅國內(nèi)工業(yè)機器人市場的諧波減速器需求量便可達160萬臺左右，假設(shè)2026年國內(nèi)非工業(yè)機器人市場的諧波減速器需求占比為18%，則國內(nèi)總需求量約為195萬臺，幾乎等于哈默納科擴產(chǎn)后的全部年產(chǎn)能（不含車載），而哈默納科2021財年來自中國的營收占比僅9.3%，其主要產(chǎn)能仍需用于日本本土。顯然，在現(xiàn)有擴產(chǎn)規(guī)劃下，哈默納科產(chǎn)能將無法支撐全球需求量，意味著國產(chǎn)廠商將面臨更多的補缺機會。政策支持：有望充分受益于國產(chǎn)化率提升與供應(yīng)鏈安全要求。“十四五”與“二十大”再次強調(diào)供應(yīng)鏈安全問題與國產(chǎn)化問題，對于諧波減速器行業(yè)的影響渠道有二，1）下游產(chǎn)品國產(chǎn)化率提升，使得國內(nèi)諧波減速器的需求總量提升；2）要求供應(yīng)鏈安全，實現(xiàn)關(guān)鍵零部件自主可控，使得國內(nèi)機器人產(chǎn)品的單體國產(chǎn)減速器用量增多，共同使得國內(nèi)廠商面臨的市場空間增大。需要注意的是，哈默納科與機器人四大家族深度綁定，其產(chǎn)能也將優(yōu)先滿足四大家族的供貨。一方面，2022年四大家族在中國工業(yè)機器人市場市占率為39.6%，換言之，在四大家族之外的60.4%中國工業(yè)機器人市場，國產(chǎn)諧波減速器產(chǎn)能仍有較大發(fā)揮空間；另一方面，國產(chǎn)工業(yè)機器人的份額由2019年的27.9%提升至2022年的33.6%，仍有較大提升空間，國產(chǎn)諧波減速器的市占率有望隨著工業(yè)機器人的國產(chǎn)化進程加快而提升。國產(chǎn)突圍：技術(shù)先進+高性價比+積極擴產(chǎn)，競爭優(yōu)勢顯著技術(shù)突破&齒型設(shè)計，產(chǎn)品性能迎頭趕上。齒形設(shè)計是諧波減速器較為關(guān)