五矿证券研究所报告指出，人形机器人的减速器以谐波和行星为主，两种方案互有优劣，预计未来将依据整机设计需求搭配使用。谐波减速器传动精度高（≤60弧秒）、减速比大（30-160）、体积小，适合强调大扭矩、高精度的关节；行星减速器结构简单、成本优势显著（可控制在1000元以内）、效率高（>95%），适合强调高效率、低成本的关节。2023年中国谐波减速器市场规模24.9亿元，全球行星减速器市场规模13.82亿美元。
人形机器人以谐波和行星减速器为主
机器人使用的减速器主要是精密减速器，包括RV减速器、谐波减速器、精密行星减速器。工业机器人的减速器以RV和谐波减速器为主，人形机器人的减速器以谐波减速器和行星减速器为主。RV减速器的优点在于高负载、高减速比、高精度、高输出扭矩，但由于结构复杂导致体积大、成本高，不适合于人形机器人这种对空间尺寸要求较高的应用场景。
谐波减速器由钢轮、柔轮、波发生器三部分组成，是一种结构非常精简的减速器，优点在于体积小、高精度、高减速比，缺点在于输出扭矩低、刚性略差。另外由于采用了柔性材料，传动效率低，长时间使用后谐波减速器的精度也会降低。精密行星减速器的优点在于结构简单、价格便宜、刚性和耐磨性较好，缺点是精度低、减速比低。
谐波减速器优势：高精度、高减速比、小空间
谐波减速器传动精度≤60弧秒、效率>70%、减速比30-160、寿命>8000h、额定输出扭矩6.6-921Nm。谐波减速器的波发生器呈椭圆形，当波发生器在柔轮内转动时，迫使柔轮产生弹性形变呈现椭圆状，长轴处与钢轮齿槽啮合，而短轴处脱开。柔轮不断与钢轮产生错齿运动，从而实现减速。钢轮内圈的齿数和柔轮的齿数不一样，比如柔轮有100个齿而钢轮有101个齿，波发生器旋转一圈钢轮只转动1个齿对应的角度，减速比例为100:1。
2023年中国谐波减速器的市场规模约24.9亿元。谐波减速器的主要玩家包括哈默纳克（日本，约36%）、绿的谐波（中国，约25%）、来福（中国，约8%）、新宝（日本，约7%）。绿的谐波在2009年制造出第一台谐波减速器原型机，经过多年发展已经成为全球第二大谐波减速器供应商，在下游领域逐步替代哈默纳克。谐波减速器在强调大扭矩、高精度、小空间的关节中优势明显。
行星减速器优势：成本低、效率高、寿命长
精密行星减速器结构简单、体积小巧、承载力高、寿命长（>20000h），主要包括行星轮、太阳轮和内齿圈。传动效率>95%为三种精密减速器中最高。单级精密行星减速器的减速比一般不超过10，无法满足较大的传动比，有时需要2套或3套来满足用户对较大传动比的要求。级数表示了行星齿轮的套数，2级或3级减速器的长度会有所增加，效率会有所下降。一般行星减速器在1-3级的范围，但微型行星减速器可以做到5级。
行星减速器在成本上具备明显的优势：1）行星减速器结构简单，成本低，价格可以控制在1000元以内，而国产谐波减速器目前的价格在1500元左右，进口产品价格更高。2）行星减速器没有柔性结构，可以采用电流环做力控，节省了力/力矩传感器成本。精密行星减速器适合强调高效率、低成本、空间大小不敏感的关节。
两种方案搭配使用是大概率趋势
我们认为未来人形机器人的关节将会采取谐波减速器+行星减速器搭配的形式。具体选择取决于主机厂的整机设计。一般来说，强调大扭矩、高精度、小空间的关节会采用谐波减速器，强调高效率、低成本、空间大小不敏感的关节会采用行星减速器。
在人形机器人关节中，一般准直驱方案关节会搭配行星减速器。准直驱方案使用了低减速比方案，可以用电流环做力控，节省了力矩传感器成本。低减速比的方案有更强的抗冲击力，可以在不毁坏齿轮的前提下把冲击力传递回电机。早期QDD方案输出扭矩难支撑人形机器人重量，主要用于四足机械狗，现在随着扭矩提升也开始应用于人形机器人。
| 参数 | 谐波减速器 | 精密行星减速器 |
|---|
| 传动精度（弧秒） | ≤60 | ≤180 |
| 传动效率 | >70% | >95% |
| 减速比 | 30-160 | 3-512 |
| 使用寿命（h） | >8,000 | >20,000 |
| 额定输出扭矩（Nm） | 6.6-921 | 40-1200 |
| 价格 | 约1500元（国产） | 可控制在1000元以内 |
| 适用场景 | 高精度、小空间关节 | 高效率、低成本关节 |
