來源：億歐網
工業機器人減速器，國產替代勝算幾何？
文|苑晶銘
“其實我們等待這一天已經很久了。”研發人員陳宇，參與了中國首批具有完全自主知識產權焊接機器人，曾如此表示。
近年來，我國工業機器人產量和銷量出現雙增，制造業市場從未像今天這般迫切需要工業機器人。據國家統計局數據，2021年中國工業機器人產量達36.6萬臺，同比增長54.4%；銷量為25.6萬臺，同比增長48.8%。據《“十四五”機器人產業發展規劃》，我國已經連續8年成為全球最大的工業機器人消費國。
然而，在國內工業機器人市場趨勢向好的情況下，工業機器人廠商也面臨許多問題，其中成本問題尤為緊要。
成本，成本，還是成本
對于企業而言，降低成本永遠是真命題，工業機器人廠商也不例外。
如果將一臺工業機器人分拆開來，其組件包括上游核心零部件、中游機器人本體、下游系統集成三大部分。其中上游核心零部件技術難度最大，成本占比高達7成；中游機器人本體技術難度跟隨上游核心零部件，成本占比約20%；下游系統集成技術難度較低，主要取決于落地場景。
值得注意的是，一***整的工業機器人的零部件遠不止上述三類。以協作機器人為例，除了減速器、控制器和伺服系統，協作機器人還使用直驅電機、模塊化的編碼器、關節力矩傳感器和安全控制器等特殊的零部件。且若上游零部件成本價格居高不下，中游機器人本體和下游集成系統的成本和價格也將難以下降。
從成本占比最高的工業機器人上游核心零部件來看，上游核心零部件主要分為減速器、控制器和伺服系統。據億歐智庫《2022中國工業機器人市場研究報告》，該三大核心零部件的成本占工業機器人總體成本的60%，其中減速器成本占比最高，達30%，其次是伺服系統（20%）和控制器（10%）。
此外，就毛利率來看，上游核心零部件的毛利率也更高，其中成本占比最高的減速器的毛利率也最高，達40%，其次是伺服系統（35%）和控制器（25%）。
減速器于機器人，就像動力電池于智能汽車，其重要性和成本占比都最高。所以，這里我們重點關注工業機器人上游核心零部件中成本占比最高的減速器。
減速器作為伺服系統的搭檔，相當于安裝在伺服電機和執行機構之間的“剎車”。減速器的核心難點主要在于精密加工、齒面熱處理、裝配精度、大規模生產與檢測等工藝環節上，這恰恰是我國制造業基礎配套體系中最薄弱的部分，需要長期的經驗積累。
目前，市面上加速器包括RV減速器和諧波減速器兩款主流減速器及Spinea特用減速器，三者占比分別為4：4：2。其中RV減速器與諧波減速器在應用上呈互補關系，前者主要應用于20KG以上的機器人關節，后者則在20KG以內的機器人關節。
不同類型的機器人以其結構的區別對減速器的需求也有所區別，相關調研數據顯示，在目前投入應用的機器人中，通常來說，多關節機器人所需減速器最多，平均一臺多關節機器人需要3.5臺諧波減速機和4臺RV減速機；坐標機器人平均需要1臺諧波減速機和3臺RV減速機；SCARA機器人和并聯機器人則分別需要3臺和1臺諧波減速機。
據IFR統計，2020年以來，全球工業機器人銷量總體呈現上升趨勢，且受此帶動，作為工業機器人的核心零部件，機器人減速器市場也迎來高速發展。
在減速器供給方面，據中國通用機械工業協會、中國機械工業聯合會機經網數據，近年來中國減速器產量波動較大。2019年我國減速器產量增長較快，達到852萬臺，同比增長51.3%；2020年，中國減速器生產穩定增長，產量為917萬臺，同比增長7.6%；2021年我國減速器產量有望突破1000萬臺。
減速器國產替代“進行時”
據BusinessResearchCompany數據，2015-2019年，全球減速器市場由2849億元增長至4053億元，年均復合增長率達到9.2%。
減速器市場是一塊大蛋糕，不過遺憾的是，目前國內機器人公司在包括“控制器”“伺服系統”“減速器”的工業機器人三大核心零部件話語權均不高。
總體來看，國內機器人企業主要集中在機器人中游本體制造和下游集成環節，在核心零部件領域同國外廠商仍有一定差距。其中，減速器具有較高的技術壁壘，該領域基本被日本企業壟斷。
據2021年3月哈工大機器人（合肥）國際創新研究院發布的《中國機器人產業發展報告（2020~2021）》統計數據，截至2020年，日本機器人減速器企業占據了全球80%以上的市場份額。其中，日本納博特斯克市場占有率達到60%，排名第一；日本哈默納科（諧波傳動系統有限公司）的市場占有率達到15%，排名第二。其他減速器市場參與者還包括日本新寶、住友電工等。
實際上，減速器在我國的發展已有近40年的歷史，廣泛應用于國民經濟及國防工業的各個領域。數十年間，減速器產品已從最初單一的擺線減速機，發展到現在的多品類，即擺線減速機、無級變速器、齒輪減速機、蝸輪蝸桿減速器、電動滾筒等。
“十二五”期間，節能減排環保型減速器逐漸取代高能耗、高污染、低效率減速器，減速器行業進入大改革，慢慢擺脫對囯外技術的依賴，減速器廠商開始自主研發節能環保型產品。2015年以來，《中國制造2025》要求突破突破機器人減速器等高端產品的技術，國內減速機技術逐漸開始進入追趕期，隨著國內RV減速器和諧波減速器的部分量產，國內精密減速器行業進入國產替代階段。
以諧波減速器為例，該減速器技術壁壘高，向上突破難度大，但一旦實現大規模國產替代，廠商也能夠享受更多技術紅利。國內諧波減速器廠商綠的諧波曾測算，2020年國內工業機器人用諧波減速器國產化率約27%，假設2025年國產化率提升至40%，將對應19億元市場空間。諧波減速器實現國產替代、自主可控是核心零部件發展的必經之路。
綠的諧波2021年報顯示，該公司報告期內主營收入4.43億元，同比上升104.77%；歸母凈利潤1.89億元，同比上升130.56%；扣非凈利潤1.47億元，同比上升214.47%。其中2021年第四季度單季度主營收入1.24億元，同比上升82.95%；單季度歸母凈利潤4724.28萬元，同比上升154.36%；單季度扣非凈利潤3775.94萬元，同比上升203.97%；毛利率52.52%。
綠的諧波在財報中表示，該公司實現營收和凈利的雙增長，主要是下游機器人廠商采用國產減速器實現進口替代。
華福證券表示，借鑒日本工業機器人崛起之路，核心零部件的自主可控是中國工業機器人崛起的前提。
日本從歐美引進工業機器人技術，并逐步發展為全球機器人產業最強大的國家。究其原因，除了勞動力缺乏倒逼、政策支持、下游汽車和3C產業的培育之外，全產業鏈協同發展是主要驅動力。完整的產業鏈使日系機器人廠商具有成本低、周期短的零部件供應優勢，更具行業競爭力。
核心零部件是工業機器人獲勝的制高點。目前來看，諧波減速器已實現技術突破，可實現進口替代，但RV減速器由于傳動精度、扭轉剛度、穩定性等性能問題，仍然依賴進口。這是掣肘國內機器人廠商發展的“癥結”，同時也是國產RV減速器廠商的突破機會。
尾聲
任何事物都是不斷向前發展的，減速器的技術變革也在時刻發生。
如今，將減速器、電機、電子設備等部件模塊化集成于單一機電驅動系統的機電一體化產品，正在成為減速器企業品類發展新趨勢。
機電一體化產品通過集成動力傳動及控制功能，簡化設計、節省空間，極大提高了電機和減速器的契合度、可靠性和自動化程度，提升機械設備的運行效率。
國外減速器廠商哈默納科率先提出“整體運動控制”概念，將諧波減速器與電機、傳感器等組合，提供高附加值模塊化產品，該公司如今已形成諧波減速器、機電一體化兩大業務。
無獨有偶，國內減速器廠商也正在發力，力求迎頭趕上新趨勢。比如綠的諧波也已經形成以諧波減速器、機電一體化產品、精密零部件為主的產品布局，覆蓋多個下游領域。
