“一塊鐵”靠什么撐起千億市場？

把一粒直徑2毫米的小米粒挪動0.1毫米，單靠人手幾乎做不到。但對于工業(yè)機器人而言，這是基本技能，執(zhí)行起來小菜一碟。

“精密”是很多工業(yè)機器人的入門能力。新技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新下，目前在制造業(yè)的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，都有大大小小不同機器人的身影。它們有的重復(fù)運動精度可以低于0.02毫米，能把薄薄的配料以每秒幾十毫米的速度貼裝到電路板上，這個過程看上去像在給比薩餅上放醬汁配料一樣簡單，但這是個太“精細”的活兒，人手無疑難以操作。

減速器、控制器、伺服電機是一臺工業(yè)機器人系統(tǒng)中的核心零件。在很多情況下，使用什么樣的減速器、控制器、伺服電機就決定了這臺機器人精密能力的上限，以及承重能力的上限。

一臺工業(yè)機器人中有幾十種軟件和硬件設(shè)備，這些系統(tǒng)間不同部位的彼此協(xié)同和相互作用，可以讓機械臂在無人的情況下順暢的把一個個螺絲擰緊、給手機外殼貼上薄薄一層膜。過去幾十年，成千上萬臺的工業(yè)機器人走進了不同的產(chǎn)線車間，成為制造業(yè)不可或缺的核心設(shè)備，讓iPhone每年如期來到，也讓如火如荼的新能源車在幾年內(nèi)就走進千家萬戶。

減速器是其中最貴的零部件。制造一臺工業(yè)機器人，減速器成本超30%，之后才是機器人本體、伺服系統(tǒng)、控制器，分別占總成本的28%、20%和10%。

貴的原因很簡單，減速器很難造，技術(shù)門檻高，且越精密越難造，價格越貴，只有少數(shù)公司能造。放眼全球，過去幾十年的機器人發(fā)展過程中，作為核心的精密減速器批量化生產(chǎn)且性能可靠的廠商依舊被日本廠商壟斷——2020 年全球精密減速器市場，排名前三的日本廠商占據(jù)了85%的市場份額，其中，日系品牌納博特斯克、哈默納科（簡稱HD）及日本住友，分別以60%、15%、10%的市占率位居前三。

政策和需求支撐下，減速器市場正受到投資人青睞。東方財富網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，6月15日開盤至27日收盤，A股減速器板塊內(nèi)有18家公司股價上漲，有4家漲幅超過10%的，其中新時達、秦川機床、雙環(huán)傳動、綠的諧波累計漲幅分別為57.0%、32.6%、14.7%、12.8%。近兩日，南方精工、光洋股份等多家A股上市公司都對外披露稱正在布局減速器產(chǎn)品。

隨著高端制造下游行業(yè)需求爆發(fā)式增長，在智能制造的政策支持下，機器人浩浩蕩蕩進工廠的同時，精密減速器國產(chǎn)化正迎來新的機會窗口。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測，2021年我國整體減速器市場規(guī)模達1258億元，未來五年復(fù)合增長率為4-5%。精密減速器是整個市場中技術(shù)最難，機會最大的市場。

眼下，精密減速器領(lǐng)域還存在哪些新機會？有人悲觀有人樂觀，也有人正在躬身入局。此次，「甲子光年」采訪了多位業(yè)內(nèi)從業(yè)者，一探這個行業(yè)的機會、挑戰(zhàn)與趨勢。

1.減速器的大機會：精密和高端

依據(jù)市場定位，國內(nèi)減速器公司主要有兩大類：中低端減速器、高端精密減速器。前者對精度要求不高，生產(chǎn)門檻相對較低；后者加工工藝復(fù)雜、原材料要求高，技術(shù)門檻較高。

精密減速器是市場關(guān)注的焦點。市場上常見的精密減速器有兩類：RV減速器和諧波減速器。RV減速器體積大、有大負載能力、高剛度，一般用于機器人底座及大關(guān)節(jié)；諧波減速器體積較小、傳動比高、精密度高，一般用于機器人小臂、手腕部。

“做精密減速器就是做精度”，一位投資人告訴「甲子光年」，精度越高的減速器市場機會越大，但把精度做好難度極高。

這正是中國機器人行業(yè)被卡脖子的關(guān)鍵所在：減速器表面看上去是一塊塊大小不一的金屬，但內(nèi)含的器件和工藝復(fù)雜度不亞于一部手機。其中，軸承、齒輪等每一種零部件加工工藝都不同，需要反復(fù)的測試基礎(chǔ)材料、零部件結(jié)構(gòu)和齒輪齒形，且極度依賴高端進口機床等設(shè)備。這里面每一個細節(jié)都會影響最終的精度，而精度直接決定了減速器能否被用在在流水線工作的工業(yè)機器人身上。

所以，高精度減速器被寫在政策中，成為國產(chǎn)替代的核心零部件之一。

《中國制造2025》指出到2025年，70%的核心基礎(chǔ)零部件、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料實現(xiàn)自主保障。減速器是國產(chǎn)基礎(chǔ)零部件的關(guān)鍵之一。

此外，十三五規(guī)劃中，明確提出要構(gòu)建工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)體系，全面突破高精度減速器、高性能控制器、精密測量等關(guān)鍵技術(shù)與核心零部件，重點發(fā)展高精度、高可靠性中高端工業(yè)機器人。

這意味著，高精度減速器正在成為當(dāng)下高端機器人產(chǎn)業(yè)鏈上的關(guān)鍵議題之一。高精度減速器作為核心零部件，關(guān)系著下游機器人、機床等各種硬件設(shè)備的精度和效率，是智能制造產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型中不可或缺的一環(huán)，對產(chǎn)業(yè)鏈整體性能提升發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。

另一個驅(qū)動減速器行業(yè)發(fā)展的要素是下游機器人產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。隨著下游汽車、3C電子、電器制造等行業(yè)的智能化升級，工業(yè)機器人、協(xié)作機器人等行業(yè)正在迎來新的發(fā)展機會。

咨詢公司Research And Markets發(fā)布的報告稱，2021年全球工業(yè)機器人市場總額約為339億美元，到2026年可達610.9億美元。中國已成為全球工業(yè)機器人銷量最高的市場，占全球市場銷量的近43%，也是近年來銷量增長最快的市場。

下游機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶動了上游作為核心零部件之一的減速器行業(yè)的不斷發(fā)展和國產(chǎn)化進程。此前，隨著國外減速器公司的專利到期，迅速有中國廠商迎頭跟上。國內(nèi)減速器公司正站在天時地利的新機會窗口前。

2.精密減速器行業(yè)兩條路發(fā)展模仿、創(chuàng)新齊頭并進

與機會同時擺在國產(chǎn)減速器公司面前的還有挑戰(zhàn)。

由于精密減速器市場長期以來一直被日本廠商占領(lǐng)，他們在市場和技術(shù)方面形成了領(lǐng)先幾十年的優(yōu)勢，國產(chǎn)的技術(shù)攻克和場景落地都面臨著很大的難點。根據(jù)MIR數(shù)據(jù)，我國RV減速器國產(chǎn)化率始終不足30%，截止2021年底，日本納博及住友的市場份額占比約為60%。

最早一批出發(fā)的減速器公司首要解決的是“從無到有”的問題。所以我們看到，當(dāng)下，國內(nèi)已經(jīng)存在一些占有一定國內(nèi)市場份額的減速器企業(yè)。中金證券的數(shù)據(jù)顯示，在工業(yè)機器人領(lǐng)域，2021年綠的諧波在國內(nèi)自主品牌市占率約占60%。

減速器賽道火熱，不斷有新的創(chuàng)業(yè)公司加入減速器創(chuàng)業(yè)市場。2019年，我國減速器企業(yè)注冊數(shù)量達到頂峰為799家。

從國內(nèi)減速器公司的發(fā)展來看，技術(shù)路徑上可以分為兩類：

一類是確定性看上更高的逆向工程路線，即借鑒市場上已經(jīng)成熟的減速產(chǎn)品架構(gòu)和經(jīng)驗。早期，由于缺乏資金、技術(shù)、人才等積累，從0開始造一個新結(jié)構(gòu)的減速器基本難以實現(xiàn)，借鑒成功路徑是必走之路。所以為了快速提升國產(chǎn)減速器研發(fā)水平，很多國產(chǎn)公司選擇了這條路，加上國外的專利到期，這條路的可實現(xiàn)性很高。此前，中國的汽車制造也將逆向工程技術(shù)作為消化、吸收先進技術(shù)重要方法，在車身開發(fā)等方面進行研發(fā)，并取得了明顯的突破。據(jù)了解，90%的國產(chǎn)減速器公司都選擇了這條路。

經(jīng)過20多年行業(yè)發(fā)展，部分國產(chǎn)減速器和日本廠商產(chǎn)品的性能差距已經(jīng)明顯收窄。目前國產(chǎn)減速器通過更具性價比的產(chǎn)品策略，獲得了一定的市場空間，給近年中國工業(yè)機器人公司站上世界舞臺提供了產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)。

但確實這條路也在面臨現(xiàn)實的技術(shù)瓶頸。一位國際知名工業(yè)機器人產(chǎn)品負責(zé)人告訴「甲子光年」：“在RV減速器上，縱然發(fā)展了這么多年，國產(chǎn)公司和日本公司的差距接近一倍，短期突破難上加難?！?/p>

這是當(dāng)下行業(yè)面臨的現(xiàn)實難題。制造業(yè)很多產(chǎn)品能力需要和產(chǎn)業(yè)需求結(jié)合，依靠日精月進的工程化積累，特別是高端制造業(yè)，更是如此。減速器也一樣，如果只是基于行業(yè)內(nèi)已經(jīng)完全成熟的產(chǎn)品架構(gòu)，沿用一致的生產(chǎn)鏈和生產(chǎn)技術(shù)，很難從技術(shù)上超越先發(fā)者，也很難取得關(guān)鍵性的性能突破。背后的關(guān)鍵原因是，精密減速器的生產(chǎn)過程是一個系統(tǒng)工程，依托于領(lǐng)先的工業(yè)基礎(chǔ)，成熟的既有技術(shù)路線對于材料、工業(yè)母機以及工藝的要求很高，短期內(nèi)實現(xiàn)突破面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

這種難題下，第二類路線——以原創(chuàng)設(shè)計研究為核心的正向研發(fā)路線變得勢在必行，中國制造需要更創(chuàng)新的思考和新的活力，減速器市場也需要更好性能的產(chǎn)品響應(yīng)下游產(chǎn)業(yè)鏈在效率和質(zhì)量上提出的新需求。

創(chuàng)新是減速器行業(yè)的痛點，從減速器過去二三十年的產(chǎn)品發(fā)展來看，創(chuàng)新架構(gòu)的設(shè)計理念少之又少，以諧波減速器為例，我們可以看到，1989年的產(chǎn)品和2020年的產(chǎn)品基本上沒有大的區(qū)別，有的只是產(chǎn)品變薄，有的是外殼金屬變成變輕的合金，只能說是微迭代，談不上革命性的產(chǎn)品創(chuàng)新。

作為一名在減速器行業(yè)耕耘多年的工程師，來自某國際知名頭部工業(yè)機器人公司的李工（化名），一直在全球?qū)ふ覄?chuàng)新的減速器產(chǎn)品，來把公司的機器人的性能提升上一個臺階。近幾年國產(chǎn)替代熱潮中，他幾乎看過所有創(chuàng)新型減速器企業(yè)，最終都失望而歸?！耙磁撟骷?，要么就是從某一個不知名的小廠商抄過來的，結(jié)果都不太好。”

但這條路必須要走。技術(shù)沒有捷徑，如果一味選擇借鑒國外的生產(chǎn)經(jīng)驗，精度的背后是復(fù)雜的工藝設(shè)計與制造技術(shù)，需要長時間積淀，同質(zhì)化的結(jié)構(gòu)也很難突破國際領(lǐng)先產(chǎn)品的性能指標。

此外，另一個市場痛點一直存在，現(xiàn)有產(chǎn)品方案很難真正滿足各行各業(yè)處于更要的制造效率和質(zhì)量需求，不斷對精密性元器件提出的新要求。就像手機廠商不停的對芯片提出新算力要求一樣，機器人公司也亟需比現(xiàn)有產(chǎn)品方案更高性能的減速器，來提升機器人性能，保證生產(chǎn)能夠更快更好，以此不停的滿足下游的汽車制造、3C半導(dǎo)體制造等產(chǎn)線的新需求。

李工（化名）告訴「甲子光年」，市場對減速器性能的需求一直在，未被真正的滿足?！胺叛廴蚴袌?，工業(yè)機器人在減速器上面臨的普遍痛點就是減速器的背隙和精度不夠高，且重載能力、扭矩性能較強的減速器無法小型化，而小微減速器剛性、耐沖擊性不夠好。目前，國產(chǎn)的精密減速器性能、產(chǎn)能和技術(shù)水平都低于國際水平?！?/p>

這些減速器的性能直接決定了最終機械臂執(zhí)行任務(wù)能達到的精度，比如在半導(dǎo)體領(lǐng)域搬運晶圓和給汽車擰螺絲，兩者的精度要求差距就很大，對減速器的性能需求也迥異。這會直接影響機械臂在場景中的產(chǎn)品競爭力。他透露，目前，他所在公司的重載工業(yè)機器人到現(xiàn)在基本都使用日本、歐洲的減速器。

創(chuàng)新之路說起來容易做起來卻非常艱難且充滿不確定性。不僅意味著創(chuàng)業(yè)企業(yè)提出新的架構(gòu)和思路，定義新產(chǎn)品，還需要在性能上明顯超越市場原有產(chǎn)品才可能會被市場接受。

3.越難的地方，機會越大

中國的機器人產(chǎn)業(yè)需要真正創(chuàng)新的、性能更好的精密減速器，破局當(dāng)前困境。

近期，「甲子光年」關(guān)注到國內(nèi)一家走正向研發(fā)路線的精密減速器創(chuàng)業(yè)公司——愛磁科技。這是一家創(chuàng)立于2015年的公司，創(chuàng)立以來一直堅持走正向研發(fā)路徑，成功研發(fā)出了創(chuàng)新型的產(chǎn)品——H3K減速器產(chǎn)品。

H3K減速器的出現(xiàn)是國產(chǎn)企業(yè)做減速器創(chuàng)新的一次新的嘗試和突破。這是一種創(chuàng)新結(jié)構(gòu)的減速器，運用自主研發(fā)的專利技術(shù)，產(chǎn)品性能有明顯突破，其精度甚至超過日本減速器。愛磁科技向「甲子光年」展示的測試報告顯示，某型號H3K減速器的傳動精度做到了10角秒左右。而目前業(yè)內(nèi)標桿產(chǎn)品只能做到30角秒左右。H3K減速器零部件數(shù)量也低于 RV，結(jié)構(gòu)簡單，且不必依賴國外的生產(chǎn)物料和工藝。

縱觀全球減速器企業(yè)，國際上，來自斯洛伐克的Spinea減速器和德國公司Melior生產(chǎn)的PSC減速器也是正向研發(fā)的典型案例。他們做出了革命性的創(chuàng)新，并靠此在市場上站穩(wěn)了腳跟。

以Spinea為例，他們創(chuàng)新性的把擺線結(jié)構(gòu)做到小體積的諧波尺寸，打破了擺線減速器體積大的固有印象，同時保留了擺線減速器傳統(tǒng)的精度、高剛性的優(yōu)點。創(chuàng)新讓Spinea在市場中走出了一條差異化的路。目前Spinea已經(jīng)在全世界最大的軸承減速器生產(chǎn)商中排名前列，主要服務(wù)歐洲頭部機器人企業(yè)。

另一家德國公司Melior也是依靠創(chuàng)新的產(chǎn)品設(shè)計跑出了一席之地。

Melior自研的PSC減速器的結(jié)構(gòu)雖然不同于RV和諧波減速器，但由于創(chuàng)新的產(chǎn)品設(shè)計在精度和剛性方面有優(yōu)勢，最終在歐洲市場已經(jīng)取得一定的市場地位。目前，四大國際機器人公司中已經(jīng)有部分在批量使用PSC減速器。

顯然，精密減速器正向研發(fā)是一條必要以及可行之路，Spinea減速器和PSC減速器就是憑借更優(yōu)的產(chǎn)品性能，解決了部分市場痛點，從而走出自身差異化的道路，獲得一定的市場地位。這對于創(chuàng)新公司而言是一個大的機會。H3K減速器的市場表現(xiàn)值得期待。

愛磁科技創(chuàng)始人凌子龍告訴「甲子光年」，愛磁有自主研發(fā)的創(chuàng)新型自消隙專利技術(shù)。“借助自研消隙技術(shù)，愛磁的減速器優(yōu)化了現(xiàn)有減速器結(jié)構(gòu)的精度誤差，各項性能指標得到質(zhì)的提升，一致性大大加強。同時，還降低了加工生產(chǎn)對高端工業(yè)母機的依賴。 ”

具體來看，在生產(chǎn)加工上，愛磁的H3K減速器80% 零件可以外協(xié)生產(chǎn)，充分利用國內(nèi)成熟的精加工供應(yīng)鏈，實現(xiàn)快速大規(guī)模量產(chǎn)。而此前，不論是諧波還是RV減速器都需要使用更高精度的加工設(shè)備生產(chǎn)零部件，減速器廠商需要外采進口高端設(shè)備自建產(chǎn)能。這些設(shè)備不僅成本高昂，且交期較長，使得減速器廠商較難快速擴產(chǎn)上量。

據(jù)悉，H3K減速器對標RV減速器，主要面向工業(yè)機器人廠商，以及高端數(shù)控機床、非標自動化、半導(dǎo)體等賽道。公司透露，目前已和多家一線機器人廠、國內(nèi)高端數(shù)控機床廠商進行合作，目前公司正在快速拉升產(chǎn)能的階段。

此外，減速器行業(yè)是一個非常典型的因為發(fā)明專利而更有資格參與市場競爭的賽道。本質(zhì)上，幾十年前，日本廠商、歐洲廠商也是在原有的基礎(chǔ)上對減速器結(jié)構(gòu)進行了部分創(chuàng)新，繼而通過專利壁壘的保護，進行長達數(shù)十年的行業(yè)積累，不斷優(yōu)化自身產(chǎn)品，才能走到當(dāng)下的壟斷位置，后來模仿者難以超越。所以，目前愛磁也進行了全球?qū)＠季?，已?jīng)在中國、日本、美國等地都申請了20年專利保護期。

這對于中國減速器創(chuàng)新而言算是行業(yè)在創(chuàng)新之路邁出了一小步。而這一小步也正在被更多人關(guān)注到。一個有意思的插曲是，去年 10 月，愛磁取得日本發(fā)明專利后，國際減速器龍頭 HD 公司隨即在專利上進行阻擊，提出了專利無效申請，但最終日本專利部門駁回該申請，維持了愛磁的日本發(fā)明專利。

世界正在更關(guān)注中國的創(chuàng)新技術(shù)，精密減速器的技術(shù)創(chuàng)新，在當(dāng)前的制造業(yè)命題下，不僅僅意味著產(chǎn)品創(chuàng)新，更意味著中國在制造業(yè)一項卡脖子技術(shù)上的關(guān)鍵突破。這不只關(guān)乎一家公司能做多大走多遠，也關(guān)乎中國高端裝備在世界的發(fā)展，更可能關(guān)乎中國制造的未來。