摆线减速器：人形机器人高负载关节的关键传动选择

来源：纳博特斯克

工作原理：

第一级减速：伺服电动机旋转-输入齿轮传动至直齿轮，曲柄轴直接连接在直齿轮上，与直齿轮旋转数一致；曲柄轴的偏心部中，通过滚针轴承安装了2个RV齿轮，目的是取得力的平衡；随着曲柄轴的旋转，偏心部中安装的2个RV齿轮也跟着做偏心运动。

第一级减速 来源：国海证券研究所

第二级减速：在壳体内侧的针齿槽里，比RV齿轮的齿数多一个的针齿槽等距排列，曲柄轴旋转一次，RV齿轮与针齿槽接触的同时作一次偏心运动，RV齿轮沿着与曲柄轴的旋转方向相反的方向旋转一个齿轮距离，借助曲柄轴在输出轴上取得旋转。

第二级减速 来源：国海证券研究所

输出结果：通过上述两级减速，实现总减速比=第1级减速的减速比x第2级减速的减速比。

相较于传统减速机，摆线减速器的核心优势十分突出，其关键在于多齿啮合的传动特性，与仅靠单个或两个齿轮承受负载的渐开线齿轮不同，摆线驱动能将负载分散到30%以上的曲线板凸缘上，从而具备小型、轻量、高刚性、耐超载、适应环境强、使用寿命长等特点；同时，由于齿隙、旋转振动和惯性极小，其加速性能也更为优异，适配高精度传动场景。

具体而言，与行星减速机相比，摆线减速器不仅拥有更高的减速比，能在严苛环境中保持高可靠性与长使用寿命，还能在高减速比的前提下保持紧凑设计，通过曲线板与减速机自身的平衡稳定结构，实现动力的高效传输；此外，其低齿隙特性使其具备更高的精密性，适合机器人、机床、自动化系统等对精度和重复性要求极高的应用场景。与谐波减速机相比，摆线设计通过曲线板和外销钉之间的多点接触均匀地分散了负载。这种分散方式，搭配齿轮箱固有的机械优势，提升了其耐久性和承受高负载的能力。

在人形机器人领域，摆线减速器目前的核心应用集中在下半身高负载关节，如腰、髋、膝盖、踝部等关节，且随着机器人轻量化需求的提升，采用PEEK等轻量化材料已成为行业趋势。

目前市场格局来看，我国工业机器人市场是摆线减速器的主要应用场景，占据95%的市场份额，但目前国内市场仍以外资为主导，其中纳博特斯克占据中国市场70%的份额，住友等国际厂商为辅。

不过，随着人形机器人产业的快速发展，摆线减速器行业格局正发生深刻变化：一方面，小型化、轻量化成为核心发展趋势，以适配人形机器人体型限制；另一方面，国内厂商加速突围，成为新的行业势力。

来源：科盟创新

禾川科技通过全栈自研，实现了低背隙、超高精度与高抗冲击性的兼顾，其产品可承受5倍瞬时过载冲击，且轻量化设计大幅减轻机器人肢体负载；科盟创新采用PEEK材料研发新型轻量化产品，实现重量减轻73%、扭矩/重量比提高51%、传动效率提升至90%，有效解决谐波减速机不耐冲击的痛点；中大力德的高精度长寿命产品已完成样机测试，性能提升20%，并与宇树科技、优必选等机器人厂商达成合作意向，同时向智元机器人批量供应产品，2024年订单量超5万台，占其需求的50%。此外，双环传动、豪能股份等企业也纷纷布局，产品广泛应用于工业机器人、医疗、航空航天等领域，推动国产替代进程加速。

作为高端装备的核心零部件，摆线减速器的性能直接影响终端设备的稳定性与精密性。当前，随着人形机器人产业化落地加速，以及工业自动化水平的持续提升，行业对摆线针轮减速机的精度、轻量化、集成度要求不断提高。未来，相信随着国内厂商的技术突破与创新，有望逐步打破外资垄断格局，推动这款关键设备在更多高端领域实现广泛应用，为装备制造业高质量发展提供核心支撑。

来源：

国海证券《人形机器人专题4：变革前夜：旋转vs直线，关节模组还有哪些机会？》