在人形机器人降本的主旋律下，行星减速器凭借显著的成本优势和较高的传动效率正在获得更多关注。五矿证券2025年2月发布的深度报告详细拆解了行星减速器的技术特性、市场格局及其在准直驱关节中的应用前景，指出其在强调低成本、高效率的关节部位具备较强竞争力。
行星减速器：用95%传动效率与千元单价切入人形机器人
精密行星减速器以其结构简单、价格便宜、刚性和耐磨性较好的特点，在人形机器人关节减速器的选型中扮演重要角色。五矿证券报告数据显示，行星减速器价格可控制在1000元以内，而国产谐波减速器当前价格在1500元左右，进口产品价格更高。在传动效率方面，行星减速器达到95%以上，远高于谐波减速器的70%，这对依赖电池供电、对能量利用效率敏感的人形机器人而言意义重大。五矿证券报告预计，全球行星减速器市场将在2024至2031年间保持8.3%的年复合增长率，人形机器人量产将成为拉动需求增长的重要力量。
行星减速器的传动结构由行星轮、太阳轮和内齿圈构成，运行时通过传动轴上齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来实现减速。单级精密行星减速器的减速比一般不超过10，如需较大传动比，可采用2级或3级设计。报告以中大力德40ZDE（F）系列为例指出，单级减速器满载效率为96%、箱体长度39mm，二级减速器满载效率94%、箱体长度52mm，三级减速器满载效率90%、箱体长度64.5mm。级数增加虽提升了减速比，但长度和重量也相应增加，整机设计需在减速比与空间约束间权衡。
准直驱方案中的行星减速器：电流环力控如何节省传感器成本
行星减速器在准直驱驱动器（QDD）中扮演核心角色。QDD方案采用低减速比的行星减速器，这一设计使关节具备较好的反驱透明度——即外力能够较为顺畅地反向驱动电机。这一物理特性为电流环力控提供了基础：系统通过检测电机电流来估算输出力矩，精度可控制在±10%左右。报告指出，MIT Cheetah四足机器人即采用电流环控制实现行走和奔跑，这个精度足够支撑足式机器人的动态运动。与谐波减速器方案必须额外加装力传感器不同，行星减速器方案通过电流环估算即可实现力控，省去了价格昂贵的力/力矩传感器。按国产六维力传感器单价2万元、成本数千元计算，这一项节省对整机成本的降低效果显著。
QDD方案的另一个优势是抗冲击能力强。低减速比设计使得外部冲击力可以反向传递回电机，行星减速器的刚性结构在这一过程中不易损坏。相比之下，谐波减速器的柔轮在受到超过设计承载范围的冲击时可能出现不可逆变形。这一特性使QDD方案更适合于需要频繁接触环境、面临不可预测外力的人形机器人应用场景。
表：精密行星减速器不同级数关键参数对比（以中大力德40ZDE(F)系列为例）| 级数 | 回程间隙(arc min) | 满载效率(%) | 重量(kg) | 箱体长度(mm) |
|---|
| 1级 | <12 | 96 | 0.4 | 39 |
| 2级 | <15 | 94 | 0.5 | 52 |
| 3级 | <18 | 90 | 0.6 | 64.5 |
全球与中国行星减速器市场格局：本土企业迎替代机遇
据QYResearch数据，2024年全球行星减速器市场规模达13.82亿美元，预计2024至2031年将保持8.3%的复合年增长率。全球市场中，日本新宝占比约18%，德国纽卡特占比约12%，德国威腾斯坦占比约10%，其他厂商合计约60%，市场集中度相对较低。国际领先的单级精密行星减速器精度可控制在1arcmin以内，寿命达2万小时。中国市场格局中，科峰智能、纽氏达特、精锐科技、利茗等本土企业占据主要份额。国内企业在精度、传动效率、噪音等指标上已达到国际领先水平，但在寿命和产品一致性方面仍有差距。
在成本层面，行星减速器具备明显的竞争优势。结构简单使得行星减速器的零部件数量远少于谐波减速器和RV减速器，规模化生产后成本优势将进一步放大。人形机器人对成本的高度敏感性意味着，在不需要极致精度和极小空间的关节上，行星减速器将具备较大的选型优势。报告判断，未来人形机器人的关节将采取谐波减速器与行星减速器搭配使用的形式，两种方案将依据整机设计需求实现差异化布局。
行星减速器在人形机器人中的选型场景与限制
尽管行星减速器在成本和效率上优势显著，其应用场景也存在明确的边界。行星减速器的精度（≤180弧秒）显著低于谐波减速器（≤60弧秒），在对定位精度要求极高的关节（如手指关节、精密操作关节）上难以满足需求。此外，行星减速器的减速比范围（3-512）虽覆盖较宽，但单级减速比不超过10的特性使其在某些需要极大减速比的关节上需采用多级设计，这会增加关节长度和重量。在膝关节、髋部pitch关节等对扭矩和精度要求双高的核心承重关节上，谐波减速器仍将是主流选择。五矿证券报告认为，行星减速器在人形机器人中的应用将集中在强调高效率、低成本、空间大小不敏感的关节，这种差异化选型格局在未来较长时期内将保持稳定。
