人形机器人减速器选择应满足兼具轻小化、较高额定输出扭矩的要求。根据《高扭矩仿人机器人驱动单元研究》，输出扭矩高的驱动单元往往外形尺寸更大，但在面向多自由度、小体积仿人机器人应用时会导致关节庞大笨重，严重影响机器人的运动性能；而较小体积的驱动单元其扭矩密度较小，会导致人形机器人无法胜任负载需求较高的任务，从而限制机器人应用场景。由驱动单元的情况可以看出对减速器选择上应兼顾输出扭矩高的同时对质量和尺寸更小的要求。

10kg 末端负载的仿人机械臂要求其减速器最大输出扭矩不低于 30Nm。人形机械手臂一般要求其拥有搬运货物和协助操作工完成装配等任务的功能，根据仿人机械臂的结构设计，以浙江大学团队设计的末端负载为 10kg 的仿人机械臂为例，样机的外形尺寸为 88.5mmx35mm，总重量为 0.834kg， 其需要做往复摆臂运动，仿真后获得单个运动周期内最大扭矩为 25.64Nm， 考虑到冗余设计，减速器最大输出扭矩应不低于 30Nm。

人形机器人腿部结构和运动体系复杂，需要设计多个自由度，因此对减速器质量和性能要求更大。人形机器人是一个非常复杂的运动体系，需要做 到平衡和灵活运动，因此在其腿部结构设计上的运动平衡和控制尤为重要。根据 Tesla Bot 发布信息，其腿部一共配有 12 个自由度，结合相关文献显示，广东工业大学团队设计的一款机器人中其腿部也包含 12 个自由度，分别为髋关节 3 个自由度，包含偏航、翻转、俯仰关节；膝关节 1 个自由度，包含一个俯仰关节；踝关节 2 个自由度，包含俯仰、翻转关节。

在与人体比例相仿的腿部环节，要求关节输出扭矩至少保证 50±5Nm 。常见的仿人机器人下半身质心通常在膝关节或膝关节略高一点的位置，因此，低功耗、高效率的腿部设计应尽可能提高质心高度。根据《基于准力矩电机驱动的仿人机器人系统设计》所列指数，其设计的产品腿部长度为 875mm，胯度 348mm，侧宽 183mm，大腿长 300mm，小腿长 350mm，总体与人体比例相仿。测试得到腿部关节输出扭矩至少要保证 50±5Nm 。

结合机器人关节对于重量、尺寸以及输出扭矩的较高要求，精密行星减速器、RV 减速器、谐波减速器有望率先用于机器人关节。圆柱减速器、三环减速器以及摆线针轮减速器即使将重量、体积等参数做到很小，但对于额定输出功率将很难满足要求；低传动比的行星减速器可以通过多级传动的方式来提升额定输出扭矩；滤波减速器虽然性能较优，但由于还处于技术研发阶段，未能大面积商用。因此，从当下人形机器人关节设计的角度来看，行星减速器、谐波减速器以及 RV 减速器有望率先使用。

人形机器人用减速器市场，我们判断行星减速器、谐波减速器以及 RV 减 速器有望率先受益，以 Tesla Bot 人形机器人为例，我们根据其各关节自由 度情况，假设其单台机器人关节处所用行星减速器/谐波减速器/RV 减速器 用量分别为 25/20/3 个左右，则在乐观假设下，100 万台 Tesla Bot 人形机 器人有望实现 275 亿市场规模。

精密减速器作为技术密集型行业，其包括材料、加工工艺、加工设备等方 面存在较高技术壁垒，先进入者具备先发优势。因此当下精密减速器市场 仍由德日品牌主导。其中，以哈默纳科为主导的谐波减速器市场有望进一 步向轻量化、电机一体化方向发展；以纳博特斯克为主导的 RV 减速器市 场国产替代趋势正在加速。