谐波减速器机器人核心零部件，国产替代加速进行时

（报告出品方/作者安证券，郭倩倩、李疆）

1.

减速器机器人产业链不可或缺的核心零部件

机器人品类众多，产业链庞大。按照结构功能和应用领域，可分为工业机器人、协作机 器人、服务机器人和特种机器人四大类。

工业机器人面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。自动执行工作的机械装 臵，靠自身动力和控制能力来高精度地重复执行特定工作。体积较大，相对而言比较危险， 一般被限制在特定的工作区域独立工作。工业机器人产业链上游为三大核心零部件（减速器、 伺服、控制器），中游为工业机器人（多关节机器人、SCARA 平面多关节机器人、delta 并 联机器人、直角坐标机器人等），下游系统集成应用领域（焊接、装卸、装配、喷涂、上下料等），主要服务汽车、电子、金属、化学制品和食品等对自动化、智能化需求较高的终端行业。

协作机器人在工业生产中实现人机协作的功能。相较于工业机器人，协作机器人冲破 了安全护栏的束缚，可在生产线上与人协同工作，充分发挥了机器人的效率和人的智能。相对而言，协作机器人更轻量化，更友好，性价比更高，并且更安全，一旦发生触碰，可立即停止。一般而言，协作机器人工作负载较小，重量较轻，只使用谐波减速器。产业链上游包括力矩电机、伺服驱动、谐波减速器、传感器和编码器，中游为协作机器人本体，下游覆盖焊接胶合、组装装配、抛光打磨、产品包装、上下料、检测测试等工序。

服务机器人提供服务，但不从事工业生产。是一种半自主或全自主工作的机器人，能 为人类提供保养、修理、运输、清晰、保安、救援、监护等功能。从中长期看，人口老龄化、 用工成本上升、产业升级都意味着这类机器人有巨大的市场潜力。服务机器人产业链上游包括芯片、伺服系统、控制器、传感器、减速器以及机器视觉、语音识别等系统集成，中游包括各类服务机器人制造，下游涵盖众多服务行业餐饮、酒店、医疗、养老、物流、消防、 家政等。

特种机器人应用于专业领域，辅助替代执行各种任务。常见功能有采掘、安装、检测、 维护、维修、巡检、侦查、排爆、搜救、输送、诊断、清洁等功能，运用于农业、电力、建筑、物流、医用护理、安防救援、军事、核工业、采矿等领域。 从工业机器人成本构成来看，减速器是价值占比最高的核心零部件。根据 OFWeek 的统 计，工业机器人中减速器/伺服系统/控制系统/机器人本体/其他这五部分的价值占比分别为 35%/25%/10%/15%/15%。

减速器配套电机，降低转速，提升扭矩，是机器人产业链不可或缺的核心零部件。以优 傲 UR5 协作机器人为例，关节处利用电机实现转动，但电机功率有限，转速很高，这带来两个问题电机直接输出的扭矩较小，无法承受负载；机器人关节转动不需要电机那样的高转速。因此，通常需要在电机的输出端安装减速器，从而降低转速，提升扭矩。

减速器可分为通用、专用、精密减速器，其中应用于机器人产业的主要为精密减速器。

①通用减速器一般指齿轮减速器、蜗杆涡轮减速器和行星减速器，以中小型为主，广泛应用于各个行业；

②专用减速器一般以大型、特大型为主，多为行业专用减速器，比如汽车减速器、光伏减速器、风电减速器；

③精密减速器以微型、小型为主，一般指 RV 减速器或者谐波减速器，广泛用于工业机器人、机床、半导体、航空航天等高精度场景，尤其大量运用在关节型机器人上。

精密减速器中，相对于 RV 减速器，谐波减速器结构更简单，质量和体积更小，单级传 动比和精密度更高，在机器人领域具有无可替代的地位。

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，在机器人大臂、机座等重负载部位拥有优势，但同时因为其重量重、外形尺寸较大的特性，无法向轻便、灵活的轻负载领域发展。

谐波减速器具有单级传动比大、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。与一般减速器比较，在输出力矩相同时，谐波减速器的体积可减少 2/3，重量可减轻 1/2，这使其在机器人小臂、腕部、手部等对轻便、灵活要求较高的部件具有无可替代的优势。

2.

TESLA 人形机器人有望成为谐波减速器的蓝海市场

人形机器人，是指拥有与人类似的身体结构，能够使用双足行走，具备一定的人工智能 功能的机器人。由于从外形上看更亲切，因而其最初的设计定位是一种服务机器人，应用于和人类直接接触的场景中，例如家庭、学校、餐厅、候机厅、表演等。 人形机器人和服务机器人最大的区别在于人形机器人需要保持平衡。普通服务机器人有底盘，用轮式驱动，不存在摔倒问题，只需要按照设定轨迹移动，并能实现一定程度的爬坡即可；人形机器人比服务机器人高度更高，需要靠双足行走，既要走得稳，还要走得快，并需要适应不同的地面。由于结构更接近人形，每个关节受力更加复杂，对减速器负载和电机响应速度要求更高。

Tesla 布局人形机器人，2022 年有望成为人形机器人发展的标志性年份。2021 年，马斯 克首次透露人形机器人“擎天柱”概念图和相关视频，2022 年 6 月 21 日，马斯克宣布将于 9 月 30 日推出 Tesla Bot“Optimus（擎天柱）”原型机，人形机器人产业链关注度提升。Tesla 有望将汽车自动驾驶积累的技术经验用于人形机器人的研发生产中，推动人形机器人行业发展。2022 年有望成为人形机器人发展的标志性年份，2023 年预计 Tesla Bot 将进入量产阶 段。

人形机器人的核心参数身高 1.72m，与普通成年人相仿，头部带有显示器，用来展示 息；自重 57kg，负载 20kg，挺举 68kg，手臂伸展状态下负载 4.5kg；采用 Autopilot 摄像头作为视觉传感器，FSD Computer 作为计算核心；最大移动速度 8km/小时。产品定位代替人类劳动，量产后预计单价为 2.5 万美元/台。

相较于传统机器人，谐波减速器在单台 Tesla Bot 上的需求量更多、价值量更大。与传统的工业机器人、协作机器人、服务机器人不同，人形机器人的形态和动作更接近人类，自由度更多，因而单台 Tesla Bot 需要用到更多的减速器。

单个机械臂有 6 个自由度，两条手臂和两条腿共有 24 个自由度；每只手有 6 个自由度，共 12 个；躯干和颈部共有 4 个自由度， 综上所述，人形机器人合计 40 个自由度。 保守估计单台 Tesla Bot 会使用 20 台谐波减速器。

两只手臂单个手臂可对标小型六轴多关节机器人，两只手臂使用 12 台谐波减速器。

两条腿单条腿可对标中型六轴多关节机器人，双腿部使用 6 台 RV 减速器和 6 台谐波减速器。

颈部负载小，共使用 2 台谐波减速器。

躯干负载较大，共使用 2 台 RV 减速器。

双手机器人手指电机是技术难点，传统电磁电机由于灵活性差、感知能力较低、控制精度不足，一般不在机器人手指关机使用，我们 估计 Tesla Bot 将使用超声电机，可做到静音、高精度、体积小、断机自锁、堵转不烧机等功能。

综上我们预计，单台 Tesla Bot 共使用 20 台谐波减速器，相较于传统工业机器人或服务机器人，谐波减速器的使用量更多。

特斯拉 Optimus 成本拆分预测，假设如下

①执行器数量由于特斯拉 Optimus 尚未面世，当前已知息仅为机身具有 40 自由度， 其中手部 12 自由度，肢体（双臂、双腿、腰椎、颈椎）等部分具有 28 自由度。每个自由度需配臵 1 个执行器，而 28 个肢体减速器中每个肢体执行器根据性能需求不同需配备 RV 减速器或谐波减速器。我们假设单台机器人需要 20 个谐波减速器、8 个 RV 减速器，据此进行估算。

②肢体关节执行器核算方法使用谐波减速器的执行器由无框力矩电机、谐波减速器、 控制器构成，使用 RV 减速器的执行器由无框力矩电机、RV 减速器、控制器构成。

③成本拆分包含部件成本拆分预测中仅包含机体的主要部件、其余零部件如线束、装 配螺丝等未计入。

④零配件品牌型号选用由于当前特斯拉 Optimus 主要零部件息未知，对于息未知 的零部件，我们选用近似性能参数（即能满足产品设计需求）零配件进行测算。

⑤各部件参数与价格息来自以下来源相关公司招股书、相关公司在相关电商网站官 方报价、销售商报价等。具体来源参照分析依据所述。

3.

谐波减速器行业分析

3.1. 工作原理巧借“错齿运动”，结构简单，精度高，减速比高

谐波减速器的原理核心在于柔轮和刚轮之间的“错齿运动”。波发生器轴承处连接电机， 电机带动波发生器一起顺时针转动。转动过程中，椭圆形的波发生器会迫使柔轮不断变形， 柔轮上的齿会顺时针依次与刚轮内圈的每一个齿啮合。一般情况下，柔轮比刚轮少两个齿， 波发生器每顺时针转动一圈，就使得柔轮逆时针错位两个齿，随着电机的不断转动，这种错位效应连续起来，便表现为柔轮的逆时针转动。

假设刚轮总共有 200 个齿，柔轮共有 198 个齿，电机带动波发生器每转动一圈，柔轮便会旋转 2/200 圈，即 1/100 圈。因此，电机需要转动 100 圈，柔轮才会转动一圈，减速比为 100。柔轮的转速比波发生器要小很多，这实 现了降低电机转速和增大输出扭矩的效果。 通过调节柔轮和刚轮的相对齿数，可获得不同的减速比。假设刚轮总共有 200 个齿，柔轮总共有 196 个齿，比刚轮少 4 个齿。电机带动波发生器每顺时针转动一圈，柔轮便会逆时针错位 4 个齿，即逆时针旋转 4/200 圈，即 1/50 圈。因此，电机转动 50 圈，柔轮才会转动一圈，减速比为 50，这实现了不同的减速效果。

3.2. 下游应用应用领域广泛，市场空间广阔

谐波减速器应用领域目前以各种机器人为主，除此之外，还有数控机床，半导体、光伏、 医疗等其他设备领域。以全球减速机龙头哈默纳科为例，其工业机器人下游占比超过 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。

3.2.1. 工业+协作机器人下游减速器应用及市场空间

机器人主要分为工业机器人、协作机器人、服务机器人和特种机器人四类。其中前两类 机器人主要运用于工业生产，第三类机器人一般不用于制造业，主要应用于服务业。协作机器人在工业生产中与工人协同，因而独立于工业机器人大类。谐波减速器广泛运用于工业机器人和协作机器人领域。

工业机器人市场潜力大。受疫情影响，工业机器人市场短期承压，但长期来看，工业机 器人随着制造业升级，市场潜力大。

①人口出生率低、老龄化、招工难、用工成本上升，机器换人具有迫切性；

②《“十四五”机器人产业发展趋势》规划指出，到 2025 年，制造业机器人密度增长 100%；

③下游新能源等行业需需求；

④机器人技术进步，智能化和易用性提升。

根据 IFR、World of Industries、MIR 的数据可知，未来 3-4 年，全球工业、协作机器人 的销量增速 CAGR 分别为 6.0%和 23.6%，中国工业、协作机器人的销量增速 CAGR 分别为 13.9%和 44.4%。根据各类机器人在全球和中国市场的增速预测情况，可大致测算出未来 4 年机器人下游谐波减速器的市场空间。

工业机器人+协作机器的谐波减速器市场空间分析，假设如下:

1. 各类机器人产量引用前瞻产业研究院多关节机器人、坐标机器人、并联机器人、 SCARA 机器人，协作机器人的历史数据为测算基础，参考 IFR、MIR 对全球和中国市场工业机器人、机器人销量增速的预测，以及行业未来的发展趋势，测算未来 4 年各类机器人的产量。

2. 单台机器人谐波减速器用量根据上述分析，我们认为 2016 年多关节机器人平均每 台设备使用 3.5 台谐波减速器，之后随着谐波减速器的技术进步以及轻负载多关节机器人市场占比提升，平均每台设备使用谐波减速器数量递增至 4 台；坐标机器人单台设备使用 1 台谐波减速器；并联机器人单台设备采用 3 台谐波减速器；SCARA 机器人单台设备使用 2.5 台谐波减速器；协作机器人单台设备使用 6.5 台谐波减速器。

3. 谐波减速器单价假定单价呈现逐渐下跌的趋势。以国内谐波减速器龙头绿的谐波为 例，根据招股书，2017-2019 年谐波减速器的平均销售单价分别为 1922.79 元、1885.13 元、 1631.95 元，价格下降 CAGR 为 8%左右。2020-2021 年报仅披露“谐波减速器和金属件” 的销售额，如果使用该值除以对应年份的销量，得到单价分别为 1837.27 元和 1621.94 元。 但考虑这部分销售收入包含金属件，我们假定谐波减速器的降价趋势仍然向下延续，2020 年-2021 年减速器单价分别为 1580 元和 1530 元。

我们测算全球机器人下游谐波减速器市场规模 2022 年达到 29 亿元，2025 年接近 49亿元，2022-2025 年市场空间 CAGR 为 19.1%左右。

3.2.2. Tesla Bot 谐波减速器市场空间

预计未来 Tesla Bot 谐波减速器市场空间为 48-160 亿元。目前，Tesla Bot 尚处在概念阶段，原型机的首发日预计在 9 月 30 日，未来放量的时间和台数尚不明确，马斯克采访中 提到技术成熟后年产量将在 20 万台以上。因此，我们假定在悲观/中性/乐观三种预期下，未来特斯拉 Bot 出货量分别为 20 万/50 万/100 万台。

3.2.1 分析中，我们预测未来谐波减速器有下降的趋势，2022-2025 年的单价分别为 1484 元/1440 元/1396 元/1354 元。但考虑到 Tesla Bot 对谐波减速器需求量很大，单价还有一定的下降空间，因而我们假定，未来 Tesla Bot 在 20 万台/50 万台/100 万台的年产量下，单价分别为 1300 元/1200 元/1000 元。

3.2.3. 其他下游应用及市场空间

除机器人外，谐波减速器还广泛运用于数控机床、光伏设备、医疗器械、半导体设备、 航空航天等其他领域。

数控机床数控机床动力来源于伺服电机，需要额外附加减速器来增加扭矩，提高负载 端的惯量匹配。因为谐波减速器体积小，精度高，传动效率高，高端数控机床生产和制造已经逐步开始用谐波减速器替代原有电驱零部件。高精度数控回转台和加工中心的四或五轴需要使用 1-2 台谐波减速器，雕刻机分度回转装臵以及义齿加工机等也需要使用谐波减速器。

由于行业众多，缺乏相关数据，我们以绿的谐波和哈默纳科为样本企业，利用两家公司 机器人以外下游市场（机床、半导体设备、医疗设备等）所创造的谐波减速器营业收入和两家公司全球市场占有率，使用逆推法，大致测算出 2021 年全球机器人以外谐波减速器下游市场空间为 12.1 亿元左右。

绿的谐波2021 年除机器人外，其“机械设备及其零部件+数控机床零部件+医疗器械零 部件+其他”营收共 8400 万左右，根据《2021-2025 年中国谐波减速器行业市场深度调研及发展前景预测报告》，绿的谐波在全球市场上的占有率大约为 7%。据此估算 2021 年全球除机器人以外谐波减速器市场空间为 12 亿元。

哈默纳科2022 财年（2021 年）除机器人外，其余下游营收共约 198 亿日元，根据 《2021-2025 年中国谐波减速器行业市场深度调研及发展前景预测报告》，哈默纳科在全球市场的占有率 82%左右。据此估算 2021 年全球除机器人以外谐波减速器市场空间为 241.5 亿日元，折合人民币 12.2 亿元。

3.3. 竞争格局 HD 为全球谐波减速器龙头，国产替代为长期趋势

全球谐波减速机市场较为集中，哈默纳科一家独大。根据新思界产业研究中心发布的 《2021-2025 中国谐波减速器行业市场深度调研及发展前景预测报告》，全球谐波减速器市场内主要参与者有哈默纳科、日本新宝、绿的谐波、中技克美等。其中哈默纳科全球市场占有率大于 82%左右，绿的谐波占比 7%，其他厂商占比约 11%。

我国谐波减速器市场国产替代稳步推进。根据华经产业研究院统计，2020-2021 年，中国市场最大的两个外资品牌——哈默纳科和日本新宝在中国市场的占有率由 46%降低至 42.9%。国内做谐波减速器的企业总共有 30 多家，实力较强的有绿的谐波、来福谐波、福德机器人、大族传动等企业，2020-2021 年，这四家企业在中国市场上的占有率之和由 35.9% 提升至 41.1%，其中，绿的谐波作为国内谐波减速器龙头，加速追赶国际先进，尤其是在国产协作机器人领域，绿的谐波已成为厂家首选品牌。此外，中技克美为中国最早的谐波减速器公司，国茂股份于 2021 年 11 月成立全资子公司“国茂精密传动（常州）有限公司”，双环传动也于 2022 年开展谐波减速器的相关研发与生产工作。随着国内减速器企业逐渐发展， 谐波减速器的国产替代进程将持续推进。

3.4. 行业壁垒技术门槛高，品牌效应强，设备投资大

3.4.1. 技术壁垒材料、设计、工艺、装配研发投入大，积累周期长

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、加工制造和试验方法等 10 个分支。从专利申请数量的角度来看，总体结构、波发生器、柔轮和加工制造是谐波减速器技术的研发重点。

谐波传动技术伴随太空探索的需求而产生，借助机器人、工业自动化等下游行业的兴起 快速成长，发展过程离不开基础材料和加工工艺的进步，总体分为三个阶段。

萌芽期（1955-1976）谐波传动技术起源于美国，伴随着航天领域的需求而产生，但当 时的基础材料和加工工艺远不成熟，应用领域少，市场空间不足，因而谐波减速器的技术研究成果及专利申请数量较少，且几乎全部集中在美国，当时的日本对谐波传动也有少量研究。

成长期（1977-2009）随着数控机床、自动化、工业机器人等行业的快速发展，各国开 始布局谐波减速器的技术研发，以哈默纳科为代表的日本企业和相关研究机构成为研究主力。 得益于长期制造领域的积累，当时的美国和德国在谐波传动领域也进行了大量研究，这个阶段的专利数量呈现逐年递增的态势。

高速发展期（2010-至今）得益于数字化、息化领域的技术进步，加上亚洲地区机器 换人、工业自动化的发展大趋势，谐波传动技术的研究突飞猛进，专利申请数量爆发式增长。 中国以绿的谐波、来福谐波、中技克美为代表的众多企业及其他研究院所纷纷加大了对谐波减速器的研发投入，2015 年达到了申请高峰。

国产谐波减速器的精度和工作寿命之所以很难做到全球龙头哈默纳科的水平，背后是谐 波减速器行业很高的技术壁垒，主要表现在以下四个方面

①材料方面目前，国内厂商虽然能供应相应的原材料，但由于材料的颗粒度、刚度和 硬度等指标不足，相较于国外日本、德国等国家的高端材料有较大差距。日本哈默纳科的专用材料涵盖二十余种金属粉末，具备特定的粒度和配比，未申请专利的情况下，就形成了产品高性能的护城河。 尤其是柔轮，受力环境复杂，基础材料决定了其性能的好坏。柔轮属于杯型薄壁直尺圆柱形齿轮，相较于普通齿轮，工作过程中受到的应力十分复杂，这些应力需要通过大量的建模和试验去探索。

柔轮在工作状态下受力复杂，因此对材料的要求也十分苛刻，是目前谐波减速器最大的 技术壁垒。目前，国内外谐波减速器柔轮材料基本为 40Cr 合金钢，包括 40CrMoNiA，40CrA， 30CrMoNiA，38Cr2Mo2VA，其中前两种较为常用。同样的原材料，但是由于国内提纯技术不达标，因而含有的杂质比国外的杂质多，使得减速器的寿命大幅度降低，国产谐波减速器的柔轮材料几乎都要依赖进口。

②齿形和结构设计方面新进入厂商很难绕开专利，设计出性能接近或者更好的齿形和 传动结构。例如哈默纳科，在产品齿形设计和传动结构方面申请了专利，获得了先发优势， 其他厂商不得使用类似的齿型设计和传动机理，只能自行研发齿形和传动结构，否则涉及专利侵权。后进入的厂商避开专利限制，设计出同样优良性能的齿形难度很高。 目前齿形设计优化带来的减速器性能提升已进入瓶颈期，同时国内也涌现出一批齿轮设 计独具特色的供应商。绿的谐波、来福谐波等国内减速器厂商的齿型设计各有特色，基本满足谐波减速器的性能需求。但对于其他后来进入的，或即将进入的谐波减速器小厂商，齿形设计方面仍然存在壁垒。

哈默纳科在齿形设计方面起步很早，目前已研发出具有自主知识产权的“S”齿形。相较于双圆弧齿形，其共轭区齿隙更小，实现了在空载条件下的连续接触，更有利于分配齿间载荷，降低空程，提升精度。相较于渐开线齿形，柔轮齿轮的抗疲劳强度能力提升 1 倍，扭转刚度提高 70%-100%。

绿的谐波和来福谐波在齿型设计等领域均有自己的知识产权。绿的谐波率先打破了哈默 纳科的垄断，开发出具有自主知识产权的 P 齿形，尺高较低、齿宽较大，能承受更大转矩。 《谐波减速器研究现状及问题研究》中指出绿的谐波的 Y 系列谐波减速器，采用了最新结构和齿形设计，柔轮和轴承材料及热处理工艺均为特质，使得减速器的扭转刚度提升 1 倍，单向传动精度提升两倍；来福谐波在新产品上全面使用δ齿形，寿命提高超过 30%，转矩容量提升 30%。

③加工工艺方面减速器对加工工艺的要求极高，误差需要控制在 1 微米以内。高精度 的加工设备需要从日、德等国家进口，对于厂商而言，设备价格高，初期投入大，还可能面临其他国家的出口管控。并且，由于市场几乎被国外品牌垄断，国内减速器厂商能获得的订单量小，导致设备的采购量小，这提高了采购单价。在设备成本上，领先厂商也与新进入的厂商拉开了差距。即便买回了最新加工设备，但是加工工艺仍未必能保证。头部减速器厂商哈默纳科，在谐波减速器领域已经深耕了多年，在加工方面的经验非常丰富，例如如何控制机床的运行温度、湿度、加工流程，这些在实际操作上都需要长期探索。

④装配方面高精度的装配技术也是决定减速器性能的核心方面。谐波减速器的装配过 程，不是将零件进行简单拼接组装，而需要根据总装的技术要求，不断调整、校正、平衡、 试验，才能最终组装出合格的产品。目前，减速器装配仍以手工流水线作业为主，装配效果依赖人的经验。龙头厂商哈默纳科拥有大批从业 10 年以上的拥有丰富经验的高级技工，能够将减速器的装配环节做到极致。而新进入的谐波减速器厂商组装环节经验不足，很难短时间内拥有如此多经验丰富的技工，组装出的谐波减速器质量很难与国外厂商匹敌。

技术壁垒总结基础材料、设计、加工工艺、装配经验投入短期内难以追赶和超越。并 且，很多齿形和结构设计涉及很多专利，新进入厂商很难绕开。从专利壁垒的角度看，全球龙头哈默纳科的优势明显。2020 年，哈默纳科无论是专利申请累计总数，还是近 5 年的专利申请量，都远远领先其余谐波减速器厂商。这更进一步说明，谐波减速器是技术密集型行业，短期内竞争格局很难发生较大变化，国产替代是一个长期的过程。

3.4.2. 固定资产投资壁垒设备投资大，回报周期长

厂房、设备等固定资产占比高，产能扩建投入较大。对于谐波减速器新厂商，需要有较 强的产品供应能力，而相关厂房扩建需要较高的初期资金投入。设备前期投入很大，之后如果销量上不去，产品积压，会因设备闲臵、固定资产折旧带来更大的损失。谐波减速器下游行业基本都是大客户，如果设备投入少，产能不足，可能会无法接到订单。假设引入瑞士的一台中高端谐波减速器生产设备，精度能达到 1 微米以上，但是要售价要上千万元，如果增设一条中等以上精度的终端产线，投入至少要上千万，并且进口设备的交期很长，普遍在 10 个月以上，最久可达 15 个月。

哈默纳科近五年固定资产周转率逐年走低，最低跌至 0.91。2015 年来，哈默纳科有明工 厂和穗高工厂厂房扩建，相关设备陆续到位，2017-2020 年，其“物业、厂房及设备”资产 大幅度上升，固定资产周转率从 3.49 大幅度降低至 0.91。2021 年固定资产周转率增加，系疫情恢复，全球经济复苏，哈默纳科营收大幅提升所致。

绿的谐波近五年固定资产周转率最低跌至 1.18。绿的谐波 2017-2020 年“固定资产+在建工程”平稳增长，2017-2018 年，固定资产周转率仍有上升，系营收增加所致。2018-2019 年固定资产周转率下降较低，系营收降低所致。2020 年 8 月公司上市，募投项目“年产 50 万台精密谐波减速器”涉及厂房和设备扩建，“固定资产+在建工程”大幅度提升，但公司固定资产周转率仍提升至 1.73，系 2021 年营收大幅度提升所致。

3.4.3. 品牌壁垒试机验证周期长

对于下游机器人等设备商来说，一旦选定了减速器品牌，便不会轻易更换。作为机器人 核心零部件，减速器的价值占比较高，根据 OFWeek 的数据，再工业机器人中，减速器价值量占比达到 35%。减速器的质量问题往往来源于长时间使用的疲劳损坏，如果下游厂商引入质量不达标的新品牌减速器，产品在使用 1 年后出现大规模质量问题，会带来较大规模的损失。因而，下游厂商大规模引入新品牌减速机前，需要经过 1-2 年的质量验证，通过试机来验证品牌的可靠性，一旦选定品牌，往往不会轻易更换。新的谐波减速器厂商很难进入市场， 唯有具备合格的质量、更低的价格以及更好的售后服务。

3.5. 谐波减速机未来的产品趋势——集成化

集成化，又称机电一体化，是指将电机和减速器模块化集成后打包出售的产品。机器人 及其关节为高度机电耦合系统，机电一体化产品将减速器和其他零部件进行模块化集成。这类产品能够减少安装环节，让下游制造商更加专注机器人应用场景的开发，降低成本，促进效率提升。具体优势主要在以下几个方面

①简化调试过程，节省安装时间，提升可靠性传统减速器和电机的装配需要调整同心 度，只要稍有误差，就会产生噪音，严重情况下还会损坏减速器。一体化产品省去了电机和减速器的安装过程，提升了产品使用的便捷性和可靠性。

②无需额外密封设计传统减速机需要加注润滑脂并密封，如果法兰处加工不良，可能 造成异物进入或者漏油等情况。一体化设计因为已经预装润滑油，不需要做其他密封设计。

③节省安装空间传统减速机和伺服电机搭配后比较占空间，会影响到周边设备。一体 化的产品通过专门的设计，协调了减速机和电机的尺寸，使整体结构更加紧凑。

谐波减速器的集成化相较于 RV 减速器更有意义，市场前景更好。RV 减速器体积较大， 集成化所能节省的空间有限，谐波减速器体积较小，集成化后的体积更小。以大型多关节机器人为例，一轴是整个机器人承重的核心位臵，体积相对较大，留给减速器和电机的安装空间较大；六轴体积较小，留给减速器和电机的安装空间也更小，集成化产品节省安装空间， 更能发挥其优势。

5.

国内谐波减速机公司投资机会分析

目前，哈默纳科在全球仍占据 80%的市场份额。不过，近年来，以绿的谐波为代表的国 内厂商产品逐渐成熟，开始进入国内中低端领域下游客户供应链，以哈默纳科为代表的外企在中国的市场份额逐渐降低。

根据华经产业研究院统计，截止 2021 年，哈默纳科/日本新宝的市占率已降低至 35.5%/7.4% ，而绿的谐波/来福谐波/大族传动的市占率提升至 24.7%/7.7%/4.5%，绿的谐波在全球市场上的占有率也达到了 7%左右。谐波减速器国产替代的原因有以下几个方面

①技术进步带来产品质量与可靠性提升。以绿的谐波为例，经过数十年的技术深耕，其 产品性能和寿命逐渐提升，能够满足多数下游客户需求。产品质量上，虽与世界龙头哈默纳科有较大差距，但已足够满足很多国内下游中低端客户的需求，国内市场就此打开。

②售后服务更及时，价格更具优势。虽然国内产品普遍在性能、寿命上与哈默纳科有差 距，但国产品牌谐波减速器拥有更低的价格和更好的售后。对于下游有成本控制需求的中低端客户而言，国产品牌也可以进行试机。此外，国内厂商能提供更及时的售后服务。国外谐波减速器厂商，售后维修人员往往需要较长的时间才能到场，往往会延误生产进度；而国内厂商的售后服务能力较强，响应速度较快。

③下游需求大幅度提升，哈默纳科产能不足，供应链受影响，交期变长，国产品牌获得 试机验证的机会。国产品牌想进入下游客户供应链，关键要有试机的机会。2020 年以来，受新冠疫情影响，全球机器换人节奏加快，诸如哈默纳科等部分一线品牌厂商出现了供应不足的情况，且在中国市场的供应链受到了影响，因而交期普遍延长至 6 个月左右。很多国产谐波减速器厂商的产能并未饱和，下游需求增加，因而有机会进入下游客户的供应链。

我们预计，在高端谐波减速器领域，哈默纳科仍将保持竞争优势；中低端领域，国内厂 商将逐步取代哈默纳科。谐波减速器下游各应用场景差异较大，在几十年的发展历程中，谐波减速器经历了多次迭代，衍生出很多型号。有的应用在中低端领域，有的应用在高端领域， 有的精度非常高，有的尺寸非常小。不同类型的减速器，对材料、加工工艺、结构设计等要求是不同的。哈默纳科产品型号众多，涵盖几乎所有应用场景。国内厂商替代哈默纳科，只能从部分技术难度较低的产品开始做起。因而，对于精度或加工工艺要求较高的产品，哈默纳科大概率在相当长的一段时间内保持优势，但对于中低端领域产品，国产替代过程将一直持续下去。

5.1. 绿的谐波深耕谐波减速器领域，打破国外垄断，业绩高速增长

绿的谐波为国内谐波减速器龙头，深耕该领域近 20 年。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，下游客户覆盖国内外知名机器人厂商。目前主营业务包括 谐波减速器及金属部件、机电一体化产品及液压产品。

①谐波减速器经过多年持续研发投入，绿的谐波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。根据公司 2021 年年报，终端客户包含国内外知名品牌及制造商

1）国内，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；

2）国外， 获得 Universal Robots、Kollen、Varian Medical System 等认可，并实现了向国际主流机器人厂商之一 Universal Robots 批量出口供货。

②机电一体化产品将伺服系统、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。机器人及机器人关节为高度机电耦合系统，一体化模组的推广能够降低厂商部件采购种类，减少安装环节、提高集成效率，为下游行业降本增效。

③金属部件产品包括各类不锈钢、铝、铁、铜制结构件，应用于工业机器人、航空航 天、电气、能源等下游领域。根据客户的具体需求而定制，呈现出非标准化特征。

④液压产品主要包括喷嘴挡板式电液伺服阀、微型轴向式柱塞泵、机器人用电液伺服 驱动关节（EHA）。液压产品是公司谐波减速器、机电一体化产品的配套零部件、重要补充。

公司发展经历三个阶段

阶段一团队搭建与公司创立。2003 年，左昱昱先生在恒加金属原有的金属来料加工业 务的基础上建立团队，自主研发工业机器人领域谐波传动技术。2009 年，制造出第一台谐波减速器原型机。2011 年，首台减速器样机送检，同年创办绿的谐波。

阶段二产品推出与技术积累。2013 年，公司谐波减速器开始上市销售。同年经过检测 验证后，国内知名机器人生产厂商埃夫特开始批量采购公司谐波减速器。2014 年，公司主持编制的 GB/T 30819-2014《机器人用谐波齿轮减速器》国家标准发布并实施。

阶段三业务成长与产能扩建。2014 年 11 月至2015 年8 月，公司与境外知名客户 Universal Robots 经过初步接触、样品测试、实地考察、小规模采购后，建立了初步合作关系；2016 年 11 月，公司与其签订框架协议，开始实现向国际主流机器人厂商批量出口供货。2018 年， 公司完成 10 万台产销目标，年产 50 万台生产基地开始动工；同年，为适应谐波减速器未来市场需求，公司推出融合谐波减速器、电机、传感器的机电一体化模组产品。

管理团队背景强大，核心技术人员在公司内部身居要职。左昱昱先生担任公司董事长， 深耕精密制造领域，带领团队自主研发精密谐波减速器。目前，在谐波减速器的基础上，左昱昱带领团队继续机电一体化产品的开发和应用。李谦先生目前在公司担任董事、副总经理。 2003 年加入恒加金属担任技术部经理，与左昱昱先生共同带领公司研发团队进行理论技术研 究。2011 年绿的谐波成立后，主要负责谐波减速器的生产工作。作为项目负责人，李谦先生参与了多项省级以上科研攻关项目，是 GB/T30819-2014《机器人用谐波齿轮减速器》、 GB/T34884-2017《工业机器人谐波减速器柔性轴承》、GB/T35089-2018《机器人用精密齿轮传动装臵试验方法》三项国家标准的主要起草人。

5.2. 中技克美国内第一个专业从事谐波传动技术的高新技术实业公司

公司主营专用谐波减速器，收入占比 99%以上，业务专一。公司专注于谐波传动减速器 的研发和生产，业务高度专一。随着公司在谐波传动减速器的技术和性能上不断创新突破， 产品系列逐步丰富，包含 XB1、XB2、XB3、XB6、XBF、XBFF、XBS、XBD、XBHS，公司追求科技创新、追求卓越、顾客至上、誉第一，致力于新产品、新技术、新工艺的不断创新和开拓，推动我国谐波传动技术为己任。

国内第一个专业从事谐波减速器产品的供应商，公司产品应用广泛。1994年，北京中技 克美谐波传动股份有限公司成立。1997年，获得国家级科技成果重点推广计划项目。2004年， 研发应用在神舟五号飞船中的自润滑谐波转动减速器。2005年，为神州六号飞船电源系统研制固定润滑谐波传动减速器。2017年，公司挂牌“新三板”上市。公司产品已广泛应用于航天、航空、息、能源、电子、仪表、石化、印刷、包装、机器人、机械、医疗等领域。目前，公司是国家科技部批准的“国家谐波传动技术研究推广中心”和“谐波传动国家重点工业性试验基地”，并主持完成了我国多项谐波传动科技成果，获得了国家及部委多项奖励； 通过与合作单位联合攻关，研制成功具有全球领先水平的固体润滑谐波传动减速器，并成功地应用在我国“神舟号”“天宫”系列载人飞船及卫星等航天飞行器中。

5.3. 双环传动齿轮传动产品头部企业，RV 减速器产品获广泛认可

公司专注于齿轮产品制造，践行产业“同心圆”扩展战略。公司是机加工齿轮传动产品制造头部企业，目前公司齿轮产品已销售至乘用车、工程机械、新能源汽车、轨道交通、风 电等领域。公司践行产业“同心圆”扩展战略，不断扩充产品种类、扩大应用范围。 公司产品丰富，应用范围广，进入国内外知名品牌供应链。

目前公司主要产品为乘用车齿轮、商用车齿轮、工程机械齿轮、减速器及其他产品，主要应用领域涵盖汽车的动力总成和传动装臵包括变速器、分动箱等，新能源汽车的动力驱动装臵如混合动力变速器以及各类纯电驱动电机与减速传动齿轮，非道路机械（含工程机械和农用机械）中的减速和传动装臵， 以及在轨道交通、风力发电、电动工具、机器人自动化等多个行业门类中的驱动、传动应用场景。公司凭借优秀的产品性能，打入大众、通用、福特、采埃孚、博格华纳、一汽、上汽、 广汽、比亚迪、丰田等国内外知名品牌供应链。

公司收入规模稳定扩张，利润端波动较大。2007-2021 年，公司收入由4.34 亿元提升至 53.91 亿元，CAGR=19.72%，收入规模稳定扩张，主要系公司掌握高精齿轮稀缺技术、具备规模优势，不多扩充产品品类，开发适用于不同行业的新产品。受益于新能源的高电机转速带来高齿轮精度要求，收入增长空间较大。2007-2021 年，公司归母净利润由 0.69 亿提升至 3.26 亿 元，CAGR=11.73%，期间公司利润段波动较大，主要系公司提前布局新能源等领域相关产品产能，折旧成本增加。2021 年新能源领域需求旺盛，伴随着公司相关业务快速放量，归母净利润大幅度提升。

5.4. 中大力德产品种类多样，致力于打造核心零部件集成供应商

中大力德是国内从事机械传动与控制应用零部件研发的高新龙头企业之一。九十年代末， 公司前身成立，专注于异步电机研究，随后涉足减速电机和精密减速器领域，并不断推出竞争力强的新产品，参与制定行业标准。目前，公司产品下游客户覆盖多个行业领域。 公司产品主要包括各类机器人使用的各类减速器、减速电机以及智能执行单元。

①减速器公司减速器种类众多，型号尺寸全面，覆盖下游多个行业的终端客户，广泛 应用于机器人、智能物流、新能源、工作母机等领域以及食品、包装、纺织、电子、医疗等专用机械设备。2021 年公司减速器业务实现收入 2.54 亿元，占比 26.70%。

②减速电机

1）减速电机通过集成动力传动及控制功能，实现了目标简化设计、节省空间、提高电机和减速器契合度、可靠性和自动化程度，提升机械设备的运行效率。

2）特别地，精密减速器搭配伺服电机，可以较低成本实现低转速、大扭矩、高精度和智能化的精密传动及控制需求。2021 年公司减速电机业务实现收入 5.35 亿元，占比 56.18%，是公司第一大收入来源。

③智能执行单元智能执行单元是由驱动器、伺服电机、精密减速器等核心零部件组合、 搭配形成的机电一体化集成产品，可广泛应用于工业机器人、智能物流、新能源、工作母机等领域以及食品、包装、纺织、电子、医疗等专用机械设备行业，是诸多国民经济应用领域的核心机械传动装臵，属于下游行业的重要基础部件。2021 年，公司开辟该项业务，实现营收 1.47 亿元，占比 15.4pct，成为拉动公司业务体量的又一动力。

公司发展历程可分为五个阶段

阶段一（1998-2007）1998 年 3 月，公司前身慈溪市中大电机厂成立，建设好第一条生产线，专注于生产 Y 系列三相异步电机。2006 年，公司在国内率先引进日本小模数硬齿面加工技术，开创技术先流，生产小型齿轮减速电机和其他类型减速电机；同年 8 月，成立宁波中大力德转动设备有限公司。

阶段二（2008-2009）2008 年，公司开始生产高精度行星减速器，开始研发直流无刷减速电机系统。2009 年，公司开始生产无刷直流减速电机。

阶段三（2010-2012）2010 年，公司继续扩大产能，实行第三次扩建厂房。2012 年，公 司开始开发摆线针轮精密减速器，开始生产传动型行星减速器。

阶段四（2013-2016）2013 年，公司开发关节机器人专用的摆线针轮精密减速器，并全面开发生产准双曲面、弧锥齿减速器、高精度转角行星减速器；产能上，公司新兴产业园区中大电机厂房建设结项。2014 年，开始与相关方合作研发机器人用 RV 减速器，并申报国家高技术“863”计划；同年，开发 ZB 系列高刚性精密行星减速器和无刷直流电机配传动型行星减速器。2015 年，公司开发滚筒电机系列，并进行股份制改造，设立宁波中大力德智能传动股份有限公司。2016 年，公司开始生产谐波减速器。

阶段五（2017-2019）2017 年，公司在深交所中小板 A 股成功上市。2018 年，公司作为第一起草人，参与行业标准《摆线针轮精密减速器》的编制。同年，公司机械工业精密齿轮减速电机工程中心通过验收。2019 年，公司交流电机调速器研发成功，摆线针轮减速器形成年产 6 万台产力。

5.5. 国茂股份国内通用减速机龙头，布局精密领域

国茂股份是国内通用减速机龙头。公司的主营减速机的研发、生产和销售，从过去单一 “国茂”牌减速机，到通用、专用、大中型非标、高精密传动等几十个系列上千品种减速机， 产品广泛应用于环保、建筑、电力、化工、食品、物流、塑料、橡胶、水利、制药、纺织、 印染、饲料等几乎所有工业领域。

国茂集团由三建公司创建于 1993 年，2015 年 9 月国茂立德收购国茂集团设备、土地，2016 年国茂立德变更为国茂股份有限公司，2019 年 6 月在上证主板上市。由公司作为主起草单位的《模块化电动减速机通用技术要求》于2020 年3 月获中国通用机械工业协会批准，将于 2020 年 5 月 1 日起实施，填补了行业模块减速机标准的空白。

2020 年 9 月，公司下属全资子公司捷诺传动收购常州克莱斯诺与齿轮箱有关的业务。 近年来，国内制造业劳动力短缺，机器换人成为趋势，工业机器人行业快速发展，带动对核心零部件精密减速器的需求。2021 年 11 月 17 日，国茂股份成立国茂精密传动（常州） 有限公司，该公司收购安徽聚隆机器人减速器有限公司、安徽聚隆启帆精密传动有限公司与减速器有关的部分业务及业务资产。国茂精密布局精密减速器板块，主营谐波减速器、RV 减速器的研发、生产和销售。

国茂股份收入端和利润端持续稳步增长。2021 年，公司实现营收 29.4 亿元，归母净利 润 4.6 亿元。2014 年公司完成资产重组以来，受益国内工业自动化、进口替代、减速机产业升级等因素影响，公司营收和利润持续提升。2018 年公司净利润高速增长，系宏观经济上行，减速机市场供不应求，公司主动提价所致。2014-2021 年净利润增速高于收入增速，系公司零部件自制比例持续提升，带来毛利率持续提升所致。2022 年处，国内疫情封控影响供应链，公司订单无法发出，使得一季度营收和净利润同比去年呈现大幅度下滑的态势。