時間:2024-10-24來源:機器人大講堂
在快速發(fā)展的工業(yè)自動化領(lǐng)域,高精度傳動部件的需求日益凸顯,尤其是在工業(yè)機器人、數(shù)控機床及新興的人形機器人行業(yè)中,傳動系統(tǒng)的性能直接關(guān)系到設(shè)備的整體效能和穩(wěn)定性。然而,長期以來,這些領(lǐng)域中的關(guān)鍵傳動部件——諧波減速器,市場長期被國際巨頭所壟斷,高昂的價格和供應(yīng)的不穩(wěn)定性成為制約行業(yè)發(fā)展的痛點之一。隨著全球制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級和對智能化設(shè)備需求的激增,市場對高性能、高性價比諧波減速器的渴望愈發(fā)迫切。
諧波減速器憑借其獨特的錯齒運動原理,實現(xiàn)了體積小、重量輕、傳動比大、傳動精度高等諸多優(yōu)勢,有效解決了傳統(tǒng)傳動部件在高精度、高負載應(yīng)用場景下的局限性。據(jù)市場數(shù)據(jù)顯示,近年來中國諧波減速器市場規(guī)模持續(xù)擴大,預(yù)計未來幾年將保持高速增長態(tài)勢,特別是隨著人形機器人技術(shù)的不斷突破和成本優(yōu)化,諧波減速器的市場需求將迎來爆發(fā)式增長。在此背景下,諧波減速器不僅成為突破行業(yè)技術(shù)瓶頸的關(guān)鍵,更是推動工業(yè)自動化進程的重要力量。
諧波減速器的技術(shù)原理與優(yōu)勢
諧波減速器是一種精密傳動裝置,其核心在于剛輪與柔輪之間的錯齒運動。一般而言,柔輪比剛輪少兩個齒,通過調(diào)整柔輪和剛輪的相對齒數(shù),可以獲得不同的傳動比。減速器主要由波發(fā)生器、柔輪和剛輪三部分組成。
波發(fā)生器內(nèi)圈固定在橢圓形凸輪上,外圈是柔性軸承與輸入軸相連,通過滾珠發(fā)生彈性形變。柔輪采用柔性金屬材料制成,一端開口部外圈有齒,另一端大部分封閉形成薄杯狀。剛輪則使用剛性材料制成,內(nèi)圈有齒。在實際應(yīng)用中,通常固定剛輪,利用電機帶動波發(fā)生器,使柔輪與剛輪發(fā)生錯齒運動,從而實現(xiàn)減速效果。
諧波減速器相較于傳統(tǒng)減速器其體積小巧且重量輕,為機器人設(shè)計提供了更高的靈活性,同時也減輕了整體重量。諧波減速器擁有大傳動比,單級傳動比范圍廣泛,多級傳動能實現(xiàn)更高的速比,完全滿足高精度和大力矩的傳動需求。
此外諧波減速器承載能力出色,柔輪采用高強度材料,且齒與齒之間為面接觸,增強了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和耐久性。傳動精度高是諧波減速器的另一大亮點,多齒嚙合機制有效補償了誤差,確保了精準傳動。
此外,諧波減速器還具備反向傳動無間隙的特點,提高了傳動的穩(wěn)定性和精確性。即使在高速傳動條件下,諧波減速器也能保持高效率運行,輪齒磨損小,從而延長了設(shè)備的使用壽命。
諧波減速器市場規(guī)模與行業(yè)現(xiàn)狀
近年來,隨著全球制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級和工業(yè)自動化水平的提升,諧波減速器的市場需求呈現(xiàn)出強勁的增長態(tài)勢。特別是在中國,作為世界上最大的制造業(yè)國家之一,諧波減速器的市場規(guī)模正以前所未有的速度擴張。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的數(shù)據(jù),2022年中國諧波減速器市場規(guī)模約為21億元,預(yù)計到2025年市場規(guī)模將超過30億元。下游應(yīng)用主要集中在工業(yè)機器人和數(shù)控機床領(lǐng)域,其中工業(yè)機器人的應(yīng)用占據(jù)了市場的主要份額。
在國內(nèi)政策支持和市場需求雙重驅(qū)動下,我國工業(yè)機器人市場保持快速增長。據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù),2022年中國工業(yè)機器人市場規(guī)模達到585.17億元,年均復(fù)合增長率達16.5%,預(yù)計2024年市場規(guī)模將增至726.42億元。諧波減速器作為工業(yè)機器人核心傳動部件之一,其市場需求也隨之穩(wěn)步增長。
在過去,諧波減速器市場長期被國際巨頭所壟斷,國產(chǎn)品牌在技術(shù)和市場占有率上均處于劣勢。然而,隨著國內(nèi)企業(yè)在技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)能建設(shè)上的不斷投入,國產(chǎn)諧波減速器的性能已經(jīng)接近甚至趕超國際先進水平,同時價格優(yōu)勢也逐步顯現(xiàn)。目前,綠的諧波、昊志機電、豐立智能等國產(chǎn)品牌已具備較強競爭力,并在技術(shù)上不斷追趕國際先進水平。隨著國產(chǎn)諧波減速器在減速比、輸出轉(zhuǎn)速、傳動精度等方面的不斷提升,國產(chǎn)替代趨勢愈發(fā)明顯。
隨著人工智能和機器人技術(shù)的不斷突破,人形機器人成為了市場關(guān)注的焦點。作為未來智能制造和服務(wù)機器人的重要發(fā)展方向之一,人形機器人對核心傳動部件的需求巨大。特別是輕負載關(guān)節(jié)部位對傳動精度和穩(wěn)定性有著極高的要求,而諧波減速器憑借其優(yōu)越的性能成為了人形機器人的理想選擇。以特斯拉Optimus為例,全身共計28個執(zhí)行器中旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器占14個,每個旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器內(nèi)均包含諧波減速器。隨著人形機器人技術(shù)的不斷成熟和成本的不斷降低,諧波減速器的市場需求將進一步擴大。
諧波減速器典型企業(yè)一覽
綠的諧波
公司自主研發(fā)突破多項技術(shù)專利,市占率僅次于哈默納科,募資投建大力擴充產(chǎn)能。經(jīng)過多年持續(xù)研發(fā)投入,公司在國內(nèi)率先實現(xiàn)了諧波減速器的工業(yè)化生產(chǎn)和規(guī)?;瘧?yīng)用,打破了國際品牌在國內(nèi)機器人諧波減速器領(lǐng)域的壟斷。
同時,公司通過自主創(chuàng)新、自主研發(fā),發(fā)展完善了新一代諧波嚙合“P齒形”設(shè)計理論體系、新一代三次諧波技術(shù)、軸承優(yōu)化、獨特材料改性技術(shù)、齒廓修形優(yōu)化技術(shù)等核心技術(shù)。目前,公司已經(jīng)成長為國內(nèi)企業(yè)中諧波減速器行業(yè)龍頭,在全球及中國市場上僅次于哈默納科,且在國內(nèi)市場的市占率逐年攀升。另外,公司通過上市募資投建的年產(chǎn)50萬臺精密諧波減速器項目,已經(jīng)建成并投入使用,其產(chǎn)能足以應(yīng)對未來人形機器人的規(guī)?;慨a(chǎn)潮流。
昊志機電
國內(nèi)電主軸龍頭,基于數(shù)控機床產(chǎn)品線不斷外延向機器人領(lǐng)域。公司于 2014年開始進行諧波減速器的研發(fā),目前已經(jīng)形成了 6 大系列(DHSG、DCSG、DHS、DCS、DHD、DCD)、9 種規(guī)格(11、14、17、20、25、32、40、45、50)、6 大減速比(30、50、80、100、120、160)的雙波、三波產(chǎn)品系列,產(chǎn)品的精度及壽命能夠與世界一流品牌競爭。
同時,公司還開發(fā)了專業(yè)的諧波減速器測試平臺,并建立了諧波減速器測試標準及檢測體系,從而助力公司產(chǎn)品的市場推廣。技術(shù)積累方面,公司不斷推進境內(nèi)研發(fā)團隊與瑞士 Infranor 集團研發(fā)人員的交流、學(xué)習和合作,為國內(nèi)市場引進助力。公司諧波減速器目前已經(jīng)形成完整的產(chǎn)品族譜,可應(yīng)用于汽車制造、金屬制品、食品飲料、3C、醫(yī)藥、物流和美業(yè)等領(lǐng)域,且已形成批量銷售。
豐立智能
專精特新小巨人企業(yè),從精密齒輪相關(guān)延展至諧波減速器。公司做精密齒輪相關(guān)起家,目標向部件、系統(tǒng)集成不斷延展,長期與博世建立良好的合作關(guān)系,易于獲取訂單或技術(shù)方面的支持。同時,公司募投項目重點放在新能源傳動齒輪、座艙智能驅(qū)動和諧波減速器三塊領(lǐng)域。
截至目前,諧波減速器所采購的海外設(shè)備已到位,去年下旬產(chǎn)線達成,常規(guī)型號全部研發(fā)完成。公司對諧波減速器新廠區(qū)空間預(yù)留四條產(chǎn)線,每條產(chǎn)線年產(chǎn)約 3.5 萬臺設(shè)置,目前已完成一條線的建設(shè),進入小批量生產(chǎn)中,與人形機器人、協(xié)作及工業(yè)機器人等部分客戶合作并產(chǎn)生小量營業(yè)額,后續(xù)公司會根據(jù)市場需求再逐步擴產(chǎn)。
國茂股份
深耕通用減速機行業(yè),前瞻布局精密減速器業(yè)務(wù)。公司具備敏銳的市場洞察力,研判認為我國諧波減速器行業(yè)主要受國家產(chǎn)業(yè)政策以及主要下游行業(yè)的驅(qū)動,將迎來快速發(fā)展時期。公司把握機器人行業(yè)快速發(fā)展機遇,提前進行產(chǎn)業(yè)布局,于 2021 年通過新成立的子公司國茂精密收購某標的公司資產(chǎn),積極布局諧波減速器等精密傳動業(yè)務(wù)。
國茂精密目前具備諧波減速器月產(chǎn)約 2500 臺的生產(chǎn)能力,諧波產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)機器人、服務(wù)機器人、數(shù)控機床、醫(yī)療器械等行業(yè)。未來隨著移動機器人有望進入消費級、商業(yè)級應(yīng)用場景,諧波減速器行業(yè)成長空間將進一步打開。國茂精密還將制造基地從外省搬遷至常州總部工廠,同時新購置一批進口滾齒機、高精度慢走絲設(shè)備以及表面處理設(shè)備,為未來發(fā)展蓄能。
結(jié)語與未來
隨著工業(yè)機器人和人形機器人的快速發(fā)展,諧波減速器的市場需求將持續(xù)增長。下游應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展和市場規(guī)模的持續(xù)擴大,為諧波減速器行業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間。國產(chǎn)品牌在技術(shù)上的不斷突破和市場占有率的逐步提升,將進一步推動諧波減速器行業(yè)的國產(chǎn)化進程。未來,諧波減速器行業(yè)將更加注重技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品質(zhì)量,以滿足市場對高精度、高可靠性產(chǎn)品的需求。同時,隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大和制造工藝的改進,成本有望進一步降低,為諧波減速器的普及應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
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