“一块铁”靠什么撑起千亿市场？
作者｜武静静
编辑｜栗子
把一粒直径2毫米的小米粒挪动0.1毫米，单靠人手几乎做不到。但对于工业机器人而言，这是基本技能，执行起来小菜一碟。
“精密”是很多工业机器人的入门能力。新技术的持续创新下，目前在制造业的各个生产环节，都有大大小小不同机器人的身影。它们有的重复运动精度可以低于0.02毫米，能把薄薄的配料以每秒几十毫米的速度贴装到电路板上，这个过程看上去像在给比萨饼上放酱汁配料一样简单，但这是个太“精细”的活儿，人手无疑难以操作。
减速器、控制器、伺服电机是一台工业机器人系统中的核心零件。在很多情况下，使用什么样的减速器、控制器、伺服电机就决定了这台机器人精密能力的上限，以及承重能力的上限。
一台工业机器人中有几十种软件和硬件设备，这些系统间不同部位的彼此协同和相互作用，可以让机械臂在无人的情况下顺畅的把一个个螺丝拧紧、给手机外壳贴上薄薄一层膜。过去几十年，成千上万台的工业机器人走进了不同的产线车间，成为制造业不可或缺的核心设备，让iPhone每年如期来到，也让如火如荼的新能源车在几年内就走进千家万户。
减速器是其中最贵的零部件。制造一台工业机器人，减速器成本超30%，之后才是机器人本体、伺服系统、控制器，分别占总成本的28%、20%和10%。
贵的原因很简单，减速器很难造，技术门槛高，且越精密越难造，价格越贵，只有少数公司能造。放眼全球，过去几十年的机器人发展过程中，作为核心的精密减速器批量化生产且性能可靠的厂商依旧被日本厂商垄断2020 年全球精密减速器市场，排名前三的日本厂商占据了85%的市场份额，其中，日系品牌纳博特斯克、哈默纳科（简称HD）及日本住友，分别以60%、15%、10%的市占率位居前三。
政策和需求支撑下，减速器市场正受到投资人青睐。东方财富网数据显示，6月15日开盘至27日收盘，A股减速器板块内有18家公司股价上涨，有4家涨幅超过10%的，其中新时达、秦川机床、双环传动、绿的谐波累计涨幅分别为57.0%、32.6%、14.7%、12.8%。近两日，南方精工、光洋股份等多家A股上市公司都对外披露称正在布局减速器产品。
随着高端制造下游行业需求爆发式增长，在智能制造的政策支持下，机器人浩浩荡荡进工厂的同时，精密减速器国产化正迎来新的机会窗口。据前瞻产业研究院预测，2021年我国整体减速器市场规模达1258亿元，未来五年复合增长率为4-5%。精密减速器是整个市场中技术最难，机会最大的市常
眼下，精密减速器领域还存在哪些新机会？有人悲观有人乐观，也有人正在躬身入局。此次，「甲子光年」采访了多位业内从业者，一探这个行业的机会、挑战与趋势。
1.减速器的大机会：精密和高端
依据市场定位，国内减速器公司主要有两大类：中低端减速器、高端精密减速器。前者对精度要求不高，生产门槛相对较低；后者加工工艺复杂、原材料要求高，技术门槛较高。
精密减速器是市场关注的焦点。市场上常见的精密减速器有两类：RV减速器和谐波减速器。RV减速器体积大、有大负载能力、高刚度，一般用于机器人底座及大关节；谐波减速器体积较孝传动比高、精密度高，一般用于机器人小臂、手腕部。
“做精密减速器就是做精度”，一位投资人告诉「甲子光年」，精度越高的减速器市场机会越大，但把精度做好难度极高。
这正是中国机器人行业被卡脖子的关键所在：减速器表面看上去是一块块大小不一的金属，但内含的器件和工艺复杂度不亚于一部手机。其中，轴承、齿轮等每一种零部件加工工艺都不同，需要反复的测试基础材料、零部件结构和齿轮齿形，且极度依赖高端进口机床等设备。这里面每一个细节都会影响最终的精度，而精度直接决定了减速器能否被用在在流水线工作的工业机器人身上。
所以，高精度减速器被写在政策中，成为国产替代的核心零部件之一。
《中国制造2025》指出到2025年，70%的核心基础零部件、关键基础材料实现自主保障。减速器是国产基础零部件的关键之一。
此外，十三五规划中，明确提出要构建工业机器人产业体系，全面突破高精度减速器、高性能控制器、精密测量等关键技术与核心零部件，重点发展高精度、高可靠性中高端工业机器人。
这意味着，高精度减速器正在成为当下高端机器人产业链上的关键议题之一。高精度减速器作为核心零部件，关系着下游机器人、机床等各种硬件设备的精度和效率，是智能制造产业升级转型中不可或缺的一环，对产业链整体性能提升发展起到至关重要的作用。
另一个驱动减速器行业发展的要素是下游机器人产业的蓬勃发展。随着下游汽车、3C电子、电器制造等行业的智能化升级，工业机器人、协作机器人等行业正在迎来新的发展机会。
咨询公司Research And Markets发布的报告称，2021年全球工业机器人市场总额约为339亿美元，到2026年可达610.9亿美元。中国已成为全球工业机器人销量最高的市场，占全球市场销量的近43%，也是近年来销量增长最快的市常
下游机器人产业的发展带动了上游作为核心零部件之一的减速器行业的不断发展和国产化进程。此前，随着国外减速器公司的专利到期，迅速有中国厂商迎头跟上。国内减速器公司正站在天时地利的新机会窗口前。
2.精密减速器行业两条路发展：模仿、创新齐头并进
与机会同时摆在国产减速器公司面前的还有挑战。
由于精密减速器市场长期以来一直被日本厂商占领，他们在市场和技术方面形成了领先几十年的优势，国产的技术攻克和场景落地都面临着很大的难点。根据MIR数据，我国RV减速器国产化率始终不足30%，截止2021年底，日本纳博及住友的市场份额占比约为60%。
最早一批出发的减速器公司首要解决的是“从无到有”的问题。所以我们看到，当下，国内已经存在一些占有一定国内市场份额的减速器企业。中金证券的数据显示，在工业机器人领域，2021年绿的谐波在国内自主品牌市占率约占60%。
减速器赛道火热，不断有新的创业公司加入减速器创业市常2019年，我国减速器企业注册数量达到顶峰为799家。
从国内减速器公司的发展来看，技术路径上可以分为两类：
一类是确定性看上更高的逆向工程路线，即借鉴市场上已经成熟的减速产品架构和经验。早期，由于缺乏资金、技术、人才等积累，从0开始造一个新结构的减速器基本难以实现，借鉴成功路径是必走之路。所以为了快速提升国产减速器研发水平，很多国产公司选择了这条路，加上国外的专利到期，这条路的可实现性很高。此前，中国的汽车制造也将逆向工程技术作为消化、吸收先进技术重要方法，在车身开发等方面进行研发，并取得了明显的突破。据了解，90%的国产减速器公司都选择了这条路。
经过20多年行业发展，部分国产减速器和日本厂商产品的性能差距已经明显收窄。目前国产减速器通过更具性价比的产品策略，获得了一定的市场空间，给近年中国工业机器人公司站上世界舞台提供了产业链基矗
但确实这条路也在面临现实的技术瓶颈。一位国际知名工业机器人产品负责人告诉「甲子光年」：“在RV减速器上，纵然发展了这么多年，国产公司和日本公司的差距接近一倍，短期突破难上加难。”
这是当下行业面临的现实难题。制造业很多产品能力需要和产业需求结合，依靠日精月进的工程化积累，特别是高端制造业，更是如此。减速器也一样，如果只是基于行业内已经完全成熟的产品架构，沿用一致的生产链和生产技术，很难从技术上超越先发者，也很难取得关键性的性能突破。背后的关键原因是，精密减速器的生产过程是一个系统工程，依托于领先的工业基础，成熟的既有技术路线对于材料、工业母机以及工艺的要求很高，短期内实现突破面临着巨大的挑战。
这种难题下，第二类路线以原创设计研究为核心的正向研发路线变得势在必行，中国制造需要更创新的思考和新的活力，减速器市场也需要更好性能的产品响应下游产业链在效率和质量上提出的新需求。
创新是减速器行业的痛点，从减速器过去二三十年的产品发展来看，创新架构的设计理念少之又少，以谐波减速器为例，我们可以看到，1989年的产品和2020年的产品基本上没有大的区别，有的只是产品变薄，有的是外壳金属变成变轻的合金，只能说是微迭代，谈不上革命性的产品创新。
作为一名在减速器行业耕耘多年的工程师，来自某国际知名头部工业机器人公司的李工（化名），一直在全球寻找创新的减速器产品，来把公司的机器人的性能提升上一个台阶。近几年国产替代热潮中，他几乎看过所有创新型减速器企业，最终都失望而归。“要么弄虚作假，要么就是从某一个不知名的小厂商抄过来的，结果都不太好。”
但这条路必须要走。技术没有捷径，如果一味选择借鉴国外的生产经验，精度的背后是复杂的工艺设计与制造技术，需要长时间积淀，同质化的结构也很难突破国际领先产品的性能指标。
此外，另一个市场痛点一直存在，现有产品方案很难真正满足各行各业处于更要的制造效率和质量需求，不断对精密性元器件提出的新要求。就像手机厂商不停的对芯片提出新算力要求一样，机器人公司也亟需比现有产品方案更高性能的减速器，来提升机器人性能，保证生产能够更快更好，以此不停的满足下游的汽车制造、3C半导体制造等产线的新需求。
李工（化名）告诉「甲子光年」，市场对减速器性能的需求一直在，未被真正的满足。“放眼全球市场，工业机器人在减速器上面临的普遍痛点就是减速器的背隙和精度不够高，且重载能力、扭矩性能较强的减速器无法小型化，而小微减速器刚性、耐冲击性不够好。目前，国产的精密减速器性能、产能和技术水平都低于国际水平。”
这些减速器的性能直接决定了最终机械臂执行任务能达到的精度，比如在半导体领域搬运晶圆和给汽车拧螺丝，两者的精度要求差距就很大，对减速器的性能需求也迥异。这会直接影响机械臂在场景中的产品竞争力。他透露，目前，他所在公司的重载工业机器人到现在基本都使用日本、欧洲的减速器。
创新之路说起来容易做起来却非常艰难且充满不确定性。不仅意味着创业企业提出新的架构和思路，定义新产品，还需要在性能上明显超越市场原有产品才可能会被市场接受。
3.越难的地方，机会越大
中国的机器人产业需要真正创新的、性能更好的精密减速器，破局当前困境。
近期，「甲子光年」关注到国内一家走正向研发路线的精密减速器创业公司爱磁科技。这是一家创立于2015年的公司，创立以来一直坚持走正向研发路径，成功研发出了创新型的产品H3K减速器产品。
H3K减速器的出现是国产企业做减速器创新的一次新的尝试和突破。这是一种创新结构的减速器，运用自主研发的专利技术，产品性能有明显突破，其精度甚至超过日本减速器。爱磁科技向「甲子光年」展示的测试报告显示，某型号H3K减速器的传动精度做到了10角秒左右。而目前业内标杆产品只能做到30角秒左右。H3K减速器零部件数量也低于 RV，结构简单，且不必依赖国外的生产物料和工艺。
纵观全球减速器企业，国际上，来自斯洛伐克的Spinea减速器和德国公司Melior生产的PSC减速器也是正向研发的典型案例。他们做出了革命性的创新，并靠此在市场上站稳了脚跟。
以Spinea为例，他们创新性的把摆线结构做到小体积的谐波尺寸，打破了摆线减速器体积大的固有印象，同时保留了摆线减速器传统的精度、高刚性的优点。创新让Spinea在市场中走出了一条差异化的路。目前Spinea已经在全世界最大的轴承减速器生产商中排名前列，主要服务欧洲头部机器人企业。
另一家德国公司Melior也是依靠创新的产品设计跑出了一席之地。
Melior自研的PSC减速器的结构虽然不同于RV和谐波减速器，但由于创新的产品设计在精度和刚性方面有优势，最终在欧洲市场已经取得一定的市场地位。目前，四大国际机器人公司中已经有部分在批量使用PSC减速器。
显然，精密减速器正向研发是一条必要以及可行之路，Spinea减速器和PSC减速器就是凭借更优的产品性能，解决了部分市场痛点，从而走出自身差异化的道路，获得一定的市场地位。这对于创新公司而言是一个大的机会。H3K减速器的市场表现值得期待。
爱磁科技创始人凌子龙告诉「甲子光年」，爱磁有自主研发的创新型自消隙专利技术。“借助自研消隙技术，爱磁的减速器优化了现有减速器结构的精度误差，各项性能指标得到质的提升，一致性大大加强。同时，还降低了加工生产对高端工业母机的依赖。 ”
具体来看，在生产加工上，爱磁的H3K减速器80% 零件可以外协生产，充分利用国内成熟的精加工供应链，实现快速大规模量产。而此前，不论是谐波还是RV减速器都需要使用更高精度的加工设备生产零部件，减速器厂商需要外采进口高端设备自建产能。这些设备不仅成本高昂，且交期较长，使得减速器厂商较难快速扩产上量。
据悉，H3K减速器对标RV减速器，主要面向工业机器人厂商，以及高端数控机床、非标自动化、半导体等赛道。公司透露，目前已和多家一线机器人厂、国内高端数控机床厂商进行合作，目前公司正在快速拉升产能的阶段。
此外，减速器行业是一个非常典型的因为发明专利而更有资格参与市场竞争的赛道。本质上，几十年前，日本厂商、欧洲厂商也是在原有的基础上对减速器结构进行了部分创新，继而通过专利壁垒的保护，进行长达数十年的行业积累，不断优化自身产品，才能走到当下的垄断位置，后来模仿者难以超越。所以，目前爱磁也进行了全球专利布局，已经在中国、日本、美国等地都申请了20年专利保护期。
这对于中国减速器创新而言算是行业在创新之路迈出了一小步。而这一小步也正在被更多人关注到。一个有意思的插曲是，去年 10 月，爱磁取得日本发明专利后，国际减速器龙头 HD 公司随即在专利上进行阻击，提出了专利无效申请，但最终日本专利部门驳回该申请，维持了爱磁的日本发明专利。
世界正在更关注中国的创新技术，精密减速器的技术创新，在当前的制造业命题下，不仅仅意味着产品创新，更意味着中国在制造业一项卡脖子技术上的关键突破。这不只关乎一家公司能做多大走多远，也关乎中国高端装备在世界的发展，更可能关乎中国制造的未来。
