一款新型零部件,从概念到研发,再到真正落地应用并且量产要多久?
哈默纳科、铁姆肯、住友此前都提出了摆线减速机概念,这是一类脱胎又独立于RV减速机的路线。但摆线减速器设计与工艺均复杂,且往往需要磨齿机、磨床、热处理等精密加工设备,其迭代升级也需要较多研发投入,具有较高的行业壁垒,因此这些外企的量产时间表一直推后。
7月,国信证券研报指出,摆线/新型减速器较行星精度更高+较谐波负载能力更强,有望用于人形机器人关节。据 QYResearch数据,在未考虑人形机器人需求情况下,预计 2029 年全球摆线减速机市场规模将达 23.6 亿美元(约 170亿元人民币),中国摆线减速机市场有望从 2021 年 4.1 亿美元增长至 2028 年 4.4亿美元。国内不少上市公司切入该赛道。
最近有网友爆料,一家名为动易科技的公司,比大多国内同行先一步完成了从概念验证,目前已经在其公众号宣布量产并发售了多个型号的准直驱一体化摆线关节模组。
这距离该公司提出摆线关节模组方案并被国内业界熟悉甚至不到6个月。

▍摆线减速机路线被验证?
摆线减速机路线或许已经得到验证。机器人大讲堂注意到,今年9月17日,有外媒曝出,动易科技该公司还基于这个新型摆线减速机技术,自主开发了全球首款全身摆线关节人形机器人PHYBOT C1。
这款人形机器人全身应用了自主研发的一体化摆线关节模组PhyArc的产品,呈现出了灵活步态并实现了全身协调运动,具备25+自由度,整机仅有28kg。该视频下不少国外网友震惊于中国产业链的创新与高效。

在此前报道中,机器人大讲堂在《摆线减速器:人形机器人下一代关节技术?》一文中科普了摆线减速机的发展历程与核心技术,所掌握的基本资料是,动易科技推出的PhyArc模组其实融合了自研摆线减速器、力矩电机、驱动系统与双编码器,是一种新型关节模组。
摆线减速机的针轮传动工作原理与传统系统不同。因为摆线针轮传动不像传统齿轮那样通过单个接触点传递运动,而是将载荷分布在多个滚动接触点上。
因此,基于摆线减速机特性打造的关节模组,具备轻量化、高爆发、抗冲击、高精度、低反驱力、高频通信、高集成度等特性,兼具强度、紧凑性和长寿命。
但本次量产级的PhyArc系列摆线关节,却在这类产品的基础上,能力再上了一个新台阶,性能达到了令人咋舌的程度的。
▍量产与持续突破的摆线减速机
简单拉下来几个动易科技官方披露的数据:
PhyArc系列扭矩全面升级70%,实现了跨越式进化;PhyArc系列最高空载转速可达434.8RPM,较上一代提升186.5%;部分结构采用新型高分子材料PhyArc系列最轻仅为0.34kg,且采用独特相变散热技术,耐磨耐高温耐腐蚀,支持关节连续高强度运行,关节寿命可长达5000~10000小时。同时,其可承受5倍以上瞬时过载冲击力,关节减速器背隙最低达到1弧分。
这个参数有多夸张,我们将它与部分主流产品的核心参数做了一个对比:

可以发现,相较而言,PhyArc系列的434.8RPM高转速,解决了传统摆线减速器模组方案“高负载但低转速”的痛点,更加匹配人形机器人下肢爆发需求,而相变散热技术实现的高寿命,已经能达到人形机器人的家用场景基本要求,弥补了谐波减速器“高负载下寿命骤降”的缺陷。
从参数也基本可以判断,摆线模组产品,有望精准填补业界“谐波不耐冲击、行星精度不足、RV体积过大”的市场空白,动易科技目前推出的新产品,这也应该是业界首个实现“高精度+高负载+轻量化”平衡的量产方案。
▍更多玩家布局摆线新赛道
目前,除了动易科技,凭借在汽车零部件领域的技术积累和制造优势,国内也还有不少企业有望抓住人形机器人产业发展带来的新机遇。
例如创立至今40余年的环动机器人,持续专注于机械传动,在机器人业务方面成果显著,2024 年国内 RV 减速器市占率达 24.98%,仅次于纳博特斯克,连续多年位居国产厂商第一,公司依托国家 863 计划、工信部智能制造专项等 3 项国家级项目,掌握强力高效摆线磨齿、高精度针齿壳内齿磨削等 13 项核心技术,拥有 64 项专利权,依托材料、工艺、设备、设计、产业技术等多方位加持的精密制造能力及Know-how,以及一致性、大批量供货能力,逐步向高精度、高品质、高附加值的齿轮及其相关产品拓展,谐波减速器多型号产品已批量供货并获客户认可,积极布局新型减速器。
环动机器人据称已经实现摆线减速机正向设计、制造、装配、检测、试验全流程闭环,自研 SHPR-E/C/H 三大系列产品,齿隙控制在 1 弧分以内,寿命超 6000 小时,比肩国际一线水平。同时环动机器人还自建热处理产线突破供应链瓶颈,通过材料定制化、微米级加工等工艺,解决“精度稳定性与疲劳寿命” 行业难题。其母公司双环传动曾参与《机器人用摆线针轮行星齿轮传动装置通用技术条件》等3 项国家标准,主导国产摆线减速机技术规范。

又例如成立于2006年的豪能股份,主要产品有结合齿、离合器主转毂及支撑、行星半轴齿轮、差速器壳体等减速机部件,具备同步器总成和差速器总成全产品线供应能力,依托汽车同步器领域积累的全工艺能力,涵盖精密锻造、磨齿加工、热处理等 15 项核心技术,将微米级制造精度迁移至摆线减速机生产,创新采用非圆型柱销传动结构(类似专利技术原理),通过弧面贴合设计分散载荷,提升摆线盘与针轮齿的承载能力,寿命可达 6000 小时以上,适配高负载场景,产品齿隙控制达 1.5 弧分以内,满足人形机器人关节高精度需求。
公司在璧山区人民政府的支持下将机器人用高精密减速机纳入长远发展规划,目前正在推进机器人用高精密减速机及关节驱动总成的技术研发。未来将根据公司发展及行业情况参与重庆市璧山区人民政府牵头设立的人工智能机器人项目公司,共同打造机器人产业生态圈。同时其重庆豪能子公司增资 1 亿元改造产线,有消息称预计2025-2026年将释放摆线减速机 3-5 万套,行星减速机 50 万套,满足国内客户需求。
▍结语与未来
就发展潜力来看,因为人形机器人硬件迭代需要“软硬件耦合优化”,如果人形机器人未来延续“下肢→腰髋→上肢”的渗透路径,摆线减速机因为集成摆线减速器、力矩电机、双编码器与驱动系统,这种准直驱一体化的大扭矩特性,可优先替代传统下肢丝杠结构,而且轻量化型号其实更适配腰髋关节。
就市场来看,国信证券测算,2030年人形机器人新型减速器市场空间超140亿元。那么摆线减速机的量产意义不仅在于,比国外同行率先在摆线关节模组这一新领域实现国产化量产超车,打破哈默纳科、纳博特斯克等外企的技术垄断,而且中国产业链在成本端更具潜力,因为其采用成熟轴承钢材料,而非谐波减速器的特殊柔轮材料,因此批量生产后单价有望逐步控制在1500元以内,较进口谐波减速器低30%~50%。
正如有外媒总结,PhyArc系列这样的摆线减速机微创新恰恰表明,硬件突破可以释放新的能力,如更强大的GPU加速了人工智能的发展一样,更高效的执行器将让类人机器人,逐步从脆弱的实验室原型变成可靠的工作伙伴。