諧波齒輪減速機的工作原理：
在未裝配前，柔輪及其內孔呈圓形，當波發生機裝入柔輪的內孔后，由于波發生機的長度略大于柔輪的內孔直徑，柔輪撐成橢圓形，迫使柔輪在橢圓的長軸方向與固定的剛輪完全嚙合，在短軸方向完全分離，其余各處的齒視柔輪回轉位置的不同，或者處于“嚙入”狀態，或者處于“嚙出”狀態。由于剛輪固定，波發生機逆時針轉動時，柔輪作順時針轉動。當波發生機連續回轉時，柔輪長軸和短軸及“嚙入”、“嚙出”的位置隨之不斷變化，柔輪齒由嚙入轉向嚙出，又嚙合轉向嚙出，由嚙出轉向脫開，如此，嚙入、嚙合、嚙出、脫開、嚙入、嚙合……往復循環，迫使柔輪連續轉動。
柔輪隨著波發生機轉動過程中，其中一個齒從與剛輪的一個齒嚙合到再一次與剛輪上的這個齒相嚙合時，柔輪恰好旋轉一周，而此時波發生機旋轉了很多圈，波發生機的旋轉圈數與柔輪旋轉圈數之比，即為諧波齒輪減速機的減速比，故其減速比很大。在整個運動過程中，柔輪的變形在柔輪圓周的展開圖上是連續的簡諧波形，因此，這一傳動稱之為諧波齒輪傳動。
諧波齒輪減速機按其機械波數目的多少可分為：單波、雙波及三波，其中常用的是雙波傳達。在諧波傳動中，剛輪與柔輪的齒數差應等于機械波數的整數倍，通常取其等于波數。
諧波減速機是一種由固定的內齒剛輪、柔輪、和使柔輪發生徑向變形的波發生機組成，諧波齒輪減速機是齒輪減速機中的一種新型傳動結構，它是利用柔性齒輪產生可控制的彈性變形波，引起剛輪與柔輪的齒間相對錯齒來傳遞動力和運動。這種傳動與一般的齒輪傳遞具有本質上的差別，在嚙合理論、集合計算和結構設計方面具有特殊性。諧波齒輪減速機具有高精度、高承載力等優點，和普通減速機相比，由于使用的材料要少50%，其體積及重量至少減少1/3。
諧波減速機是諧波傳動裝置的一種，諧波傳動裝置包括諧波加速機和諧波減速機。諧波減速器價格在傳動過程中，波發生器轉一周，柔輪上某點變形的循環次數稱為波數，以 n 表示。常用的是雙波和三波兩種。雙波傳動的柔輪應力較小，結構比較簡單，易于獲得大的傳動比。
諧波減速機主要包括：剛輪、柔輪和波發生機三者，三者缺一不可。機器人關節減速器我國對機器人關節減速器的研究相比國外較晚，技術不成熟，與國外先進技術存在較大差距，形成了精密減速器不能自給自足的局面，嚴重依賴進口。這嚴重制約了我國工業機器人的發展，特別是在我國工業機器人逐漸產業化時期，工業機器人精密減速器的關鍵技術突破顯得更加迫切。
其中，剛輪的齒數略大于柔輪的齒數。
波發生機的長度比未變形的柔輪內圓直徑大：當波發生機裝入柔輪內圓時，迫使柔輪產生彈性變形而呈橢圓狀，使其長軸處柔輪輪齒插入剛輪的輪齒槽內，成為完全嚙合狀態；而其短軸處兩輪輪齒完全不接觸，處于脫開狀態。由嚙合到脫開的過程之間則處于嚙出或嚙入狀態。
當波發生機連續轉動時：迫使柔輪不斷產生變形，使兩輪輪齒在進行嚙入、嚙合、嚙出、脫開的過程中不斷改變各自的工作狀態，產生了所謂的錯齒運動，從而實現了主動波發生機與柔輪的運動傳遞。
機機人減速機一般用諧波減速機與RV減速機，徑差子減速機。諧波減速機工藝性差，包括日本在內改良還不斷；RV減速機工藝成熟，其多曲軸等工藝難度大，徑差子減速機也是RV減速機之改良型即取消曲軸，工藝優良且更成熟與優越，徑差子減速機傳動比可達無窮大，體積比是諧波減速機之二分一，諧波減速機柔性傳動，徑差子減速機剛性傳動，機機人剛性傳動運動到位緩沖行程更短且小RV減速機，徑差子減速機扭矩大體積小適用于機機人各關節。徑差子減速機傳動效率與行星減速機相當小于諧波減速機與RV減速機，然不少諧波減速機傳動效率低于0.8，徑差子減速機嚙合齒數是行星減速機五倍以上卻小于諧波減速機與RV減速機，因而徑差子減速機理論精度只能高于諧波減速機難以超越RV減速機。