日本宣布2027年量产球形齿轮！人形机器人迎来关节革命，中国已布局替代方案

日本综合商社兼松*早将于2027年在全球*量产球形齿轮，这项突破性技术可将机器人关节重量减轻30%，让人形机器人的动作更加接近人类。

日本兄弟工业旗下的齿轮巨头NISSEI*近确定了能稳定量产的工艺，并开始研发具体的设备零部件。球形齿轮由带有齿状凸起的球形零部件和两个与之啮合的“鞍形齿轮”组成，可实现360度无限制旋转。

与此同时，中国厂商也在积极布局机器人关节技术。天太机器人推出的新一代驱控一体化关节模组，重量仅310克，却能提升30公斤重物，价格更是*降至三位数。

01、球形齿轮突破，日本抢占技术先机

日本企业在球形齿轮技术方面取得了重大突破。兼松与山形大学自2022年起就联合开发金属材质的球形齿轮，相比之前的树脂材质，金属球形齿轮耐用性大幅提升，更适合工业领域应用。

这种齿轮的核心创新在于其独特结构：由一个带有齿状凸起的球形部件和两个与之啮合的“鞍形齿轮”组成。它打破了传统齿轮只能朝一个方向旋转的限制，实现了360度无限制旋转，大大扩大了可动范围。

球形齿轮的应用将带来多重优势：减少零部件数量、实现轻量化和省力化，提高设备可靠性，减轻驱动源的负荷。以相机云台为例，采用球形齿轮后，可以减轻约30%的重量。

02、应用前景广阔，从机器人到太空科技

球形齿轮的技术特性使其在人形机器人领域具有特别广阔的应用前景。目前机器人关节主要依赖谐波减速器和RV减速器，只能完成一个自由度的可控输出。

为实现双自由度动作，通常需要组合安装两套减速器，导致体积大、重量大、传输力矩小且发热严重。球形齿轮可以直接完成双旋转自由度的同步输出，简化结构的同时提高效率，使机器人的动作更加接近人类。

除了人形机器人，球形齿轮还可用在人造卫星太阳能电池板的轴部、化工及医药领域的研究设备、风力发电设备、汽车传动设备、工业机械臂等领域。在太空环境中，机械臂采用球形齿轮有助于提升能源效率并降低故障风险。

03、中国技术突围，成本性能双突破

面对日本在球形齿轮领域的技术*，中国企业选择了不同的创新路径。天太机器人作为机器人核心运动单元领域的国家标准制定者，在2025年8月发布了全新一代驱控一体化关节模组。

天太牵头制定的《精密电驱动谐波齿轮模组通用技术规范》（GB/T45865-2025）已于2025年8月1日正式实施，成为广东省*机器人核心零部件国家标准。

他们的创新成果令人瞩目：重量仅310g（约一个苹果），厚度40mm（如乒乓球），却能提升30kg重物，超越自重近100倍；额定转矩5-320N.m，精准适配从精密手术到汽车焊接的全领域任务。

*引人注目的是，天太的关节模组单价*进入三位数，同比成本降幅超50%，极大降低人形机器人、协作机器人整机门槛。

04、谐波减速器突破，国产替代加速

在谐波减速器领域，中国厂商也取得了显著进展。2025年9月，武汉泛洲精密科技股份有限公司自主研发的“一种谐波减速器柔轮结构及加工工艺”，正式获得国家知识产权局授予的发明专利。

这是武汉经开区在人形机器人谐波减速器领域获得的*发明专利，标志着国产谐波减速器在高精度、长寿命与小型化制造道路上实现关键突破。

谐波减速器是人形机器人上肢组件的核心“关节”，而柔轮是谐波减速器*易疲劳失效的核心薄壁零件。泛洲精密此次专利创新性地提出冷冲压工艺革新和仿生应力结构设计两大突破，将柔轮疲劳寿命提升1.2倍，在耐久性上对齐国际*水平，传动精度达到1arcmin以内。

05、市场规模庞大，中日展开竞争

齿轮市场规模庞大，据GlobalInformation透露，预计2025年全球齿轮市场规模将达到2221亿美元，到2030年将增长32%，达到2940亿美元。

齿轮不仅在汽车零部件中被大量采用，随着以亚洲为中心机械化进程的推进，以及全球风力发电设备、人形机器人的增加，齿轮需求将会持续扩大。

2024年中国精密减速器市场规模约92亿元，可广泛应用于工业自动化、智能机器人、医疗器械、汽车零部件、低空经济等领域4。其中，精密齿轮箱因其体积小、精度高、传动效率高等特点，成为机器人关节模组的重要零部件，下游需求快速增长。

06、中国产业链整合，加速技术产业化

中国齿轮企业正在通过产业链整合加速技术产业化。2025年9月，鼎智科技发布公告，公司拟支付现金1.01亿元收购赛仑特51%的股权。

赛仑特成立于2006年，深耕小模数齿轮行业及微型精密行星减速箱行业，属国家高新技术企业。2024年赛仑特实现营业收入6775万元，净利润1333万元，净利率达20%。

双方整合后，将形成较强的机电一体化设计、生产、交付能力，打造高精度、高可靠的一体化“电机+减速器”机电模组，提升模组整体传动效率、缩短客户研发周期、并降低生产成本。

07、应用场景拓展，从工业到家庭服务

随着技术进步，机器人应用场景正在从工业领域向家庭服务领域拓展。天太机器人2025年8月披露了全球*10000台人形机器人订单，推出面向家庭场景的轮式人形机器人，聚焦健康监护、情感陪伴、无人看家等刚性需求。

该产品集成多项突破性功能：不仅支持“云医生”健康监测、中医三指诊脉与智能按摩，还搭载全系投影娱乐交互、数字化教育及家庭环境监控系统，成为真正意义上的全家人的智能伙伴。

天太正推进多款面向全球的机器人整机研发，覆盖家庭服务、物流运输、娱乐陪伴及智能安防四大赛道，每款产品未上市即获超万台订单。

日本计划在2027年实现球形齿轮的量产，而中国企业则在谐波减速器和关节模组方面取得了突破性进展。

天太机器人的联合创始人张兴华表示：“我们不只是制造关节，我们正在制造未来。”随着中日两国在机器人关节技术上的竞争加剧，人形机器人普及的时代正在加速到来。

机器人核心零部件领域的创新竞赛，不仅关乎技术优势，更决定着未来智能装备产业的全球格局。这场关乎未来的竞赛，才刚刚开始。

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