《機器人行業深度報告:“機器人+” 系列機器人研究框架-230131(106頁).pdf》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《機器人行業深度報告:“機器人+” 系列機器人研究框架-230131(106頁).pdf(106頁珍藏版)》請在三個皮匠報告上搜索。
1、2023年1月31日“機器人+”系列:機器人研究框架機器人行業深度報告行業評級:看好分析師邱世梁分析師王華君分析師施毅分析師陳杭郵箱郵箱郵箱郵箱電話18516256639電話18610723118電話18621369158電話18616115287證書編號S1230520050001證書編號S1230520080005證書編號S1230522100002證書編號S1230522110004證券研究報告目錄C O N T E N T S工業機器人驅動因素:人工替代、國產替代、技術升級產業鏈:上游核心部件、中游本體制造、下游集成未來:人形機器人風起010203電控系統控制和驅動是機器人關鍵電路控制
2、:需求引領MCU向更高性能升級驅動:需求升級+工藝換代,功率半導體快速發展傳感器識別外部信息的“器官”在機器人中的應用繁多機器視覺:為機器植入“眼睛”和大腦204AI芯片特斯拉人形機器人使用自研FSD芯片自動駕駛領域即為機器人芯片落腳點AI芯片與模型算法交替發展目錄C O N T E N T S軟件開源化加速新技術研發與傳播智能算法賦能機器人工作能力伴隨算法進步,機器人應用領域深化050608磁材稀土永磁釹鐵硼具有顯著優勢高性能釹鐵硼需求旺盛,新能源與機器人引領需求結構變化預計2025年工業機器人銷量對應的高性能釹鐵硼需求超2萬噸輕量化機器人輕量化發展分析機器人輕量化材料對比對標汽車輕量化市場
3、分析307電機機器人運動驅動力電機主要分類電機市場競爭格局工業機器人01Partone驅動因素:人工替代、國產替代、技術升級產業鏈:上游核心部件、中游本體制造、下游集成未來:人形機器人風起4中國將機器人分類為工業、服務、特種機器人三大類015機器人分類IFR標準與國內標準分類存在差異資料來源:IFR,浙商證券研究所p 機器人分類:國際標準中,ISO(2021)將機器人劃分為工業機器人、服務機器人以及醫療機器人。IFR將機器人劃分為工業機器人以及服務機器人;我國2020年新標準將機器人劃分為工業機器人、服務機器人、特種機器人和其他機器人。家政服務機器人教育娛樂機器人養老助殘機器人農業機器人專用清
4、潔機器人物流機器人醫用機器人巡檢維護機器人建筑破拆機器人水下機器人救援安保機器人國防機器人動力人體外骨骼移動平臺公共游樂機器人多關節機器人機器人(IFR)工業機器人(41%)服務機器人個人家用(40%)專業服務機器人(19%)SCARA機器人并聯機器人線性機器人圓柱機器人機器人(中國)工業機器人(53%)服務機器人(35%)特種機器人(13%)焊接機器人搬運機器人碼垛機器人包裝機器人噴涂機器人切割機器人凈室機器人家用服務機器人醫療服務機器人公共服務機器人軍事應用機器人極限作業機器人應急救援機器人機器人政策持續推出,推動行業發展016資料來源:中國政府網,國務院、工信部、科技部等,浙商證券研究所
5、(標紅為涉及工業機器人)時間名稱內容2016.3十三五規劃加快構建智能穿戴設備、高級機器人、智能汽車等新興智能終端產業體系和政策環境。2016.3機器人產業發展規劃(2016-2020)重點發展弧焊機器人、真空(潔凈)機器人、全自主編程智能工業機器人、人機協作機器人、雙臂機器人、重載AGV等六種標志性工業機器人產品。2016.9智能制造發展規劃(2016-2020)研發高檔數控機床與工業機器人、智能傳感與控制裝備、智能檢測與裝配裝備等關鍵技術裝備。2016.12關于促進機器人產業健康發展的通知推動機器人產業理性發展,強化技術創新能力,加快創新科技成果轉化。2017.4國務院關于推進供給側結構性
6、改革加快制造業轉型升級工作情況的報告培育創建新材料、機器人等制造業創新中心,啟動國家制造業創新中心網絡化布局的頂層設計。2017.9國務院辦公廳關于進一步激發民間有效投資活力促進經濟持續健康發展的指導意見鼓勵民營企業進入“互聯網”、大數據和工業機器人等產業鏈長、帶動效應顯著的行業領域。2017.11增強制造業核心競爭力三年行動計劃(2018-2020年)重點發展智能機器人、現代農業機械、新材料、制造業智能化、重大技術裝備等九大重點領域。2017.11國務院關于深化“互聯網先進制造業”發展工業互聯網的指導意見圍繞數控機床、工業機器人、大型動力裝備等關鍵領域,實現智能控制、智能傳感、工業級芯片與網
7、絡通信模塊的集成創新。2018福建、江蘇、黑龍江、遼寧、山西、河北等省級行政區紛紛制定符合地區產業發展進程的政策,促進智能機器人、伺服電機、控制技術等發展。2019.10產業結構調整指導目錄重點鼓勵發展人機協作機器人、雙臂機器人、弧焊機器人、重載AGV、專用檢測與裝配機器人集成系統等產品,以滿足我國量大面廣制造業轉型升級的需求2019.10制造業設計能力提升專項行動計劃(2019-2022年)在高檔數控機床和機器人領域,重點突破系統開發平臺和伺服機構設計,多功能工業機器人、服務機器人、特種機器人設計等。2021.3十四五規劃推動機器人、先進軌道交通裝備、先進電力裝備、工程機械、高端數控機床、醫
8、藥及醫療設備等產業創新發展。2021.4“十四五”智能制造發展規劃研發智能焊接機器人、智能移動機器人、半導體(潔凈)機器人等工業機器人。2021.12“十四五”機器人產業發展規劃到2025年我國成為全球機器人技術創新策源地、高端制造集聚地和集成應用新高地?!笆奈濉逼陂g,將推動一批機器人核心技術和高端產品取得突破,整機綜合指標達到國際先進水平,關鍵零部件性能和可靠性達到國際同類產品水平;機器人產業營業收入年均增速超過20%。2023.1“機器人+”應用行動實施方案目標到2025年,制造業機器人密度較2020年實現翻番,服務機器人、特種機器人行業應用深度和廣度顯著提升?!皺C器人+”,類比之前“新
9、能源+”,戰略意義重大!017資料來源:工信部,浙商證券研究所p 1月19日,工業和信息化部等17部門聯合印發“機器人+”應用行動實施方案,要求到2025年,制造業機器人密度較20年實現翻番,服務機器人、特種機器人行業應用深度和廣度顯著提升,機器人促進經濟社會高質量發展的能力明顯增強。p 相較于過去諸多機器人行業政策,此次行動方案著眼點更加具體。方案聚焦10大重點領域:1)經濟發展:制造業、農業、建筑、能源、商貿物流;2)社會民生:醫療健康、養老服務、教育、商業社區服務、安全應急和極限環境。2022-2024年機器人行業平均PE分別為51、35、26X0182022-2024年機器人行業平均P
10、E分別為51、35、26X資料來源:wind一致預期(2023/1/19),浙商證券研究所子行業證券代碼可比公司市值歸母凈利潤(億元)EPSPEPBROE(億元)2022E2023E2024E2022E2023E2024E2022E2023E2024E(LF)(2021)機器人本體002747埃斯頓2181.843.054.350.210.350.5011972508.25%300607拓斯達652.032.743.530.480.640.833224182.93%688255凱爾達300.530.881.270.681.121.625734242.75%688097博眾精工1384.065.
11、558.050.911.251.813425173.98%603666億嘉和795.187.119.312.493.424.48151183.018%688290景業智能661.201.682.341.452.042.845540286.825%688084晶品特裝620.711.041.520.941.372.008759413.710%002698博實股份1535.727.6910.370.560.751.012720154.917%核心零部件-減速器002472雙環傳動2405.658.0810.730.660.951.264230222.67%688017綠的諧波2022.313.21
12、4.361.371.912.5988634610.710%002896中大力德370.721.091.770.480.721.175134213.611%300403漢宇集團392.362.63-0.390.44-1615-2.214%核心零部件-工控300124匯川技術180342.0654.3569.651.582.042.624333269.622%688320禾川科技791.502.413.430.991.592.275333235.217%行業平均5135265.012%驅動因素一:人工替代019中國65歲以上人口比例連續5年增長,2021年達14%資料來源:世界銀行,聯合國,國家統
13、計局,華經產業研究院,浙商證券研究所0%2%4%6%8%10%196020002019全球人口老齡化比例2019年世界65歲以上人口比例達9%0%3%6%9%12%15%201620172018201920202021中國人口老齡化比例我國15-64歲人口比例自2010年開始下滑-200020040060080010001200-0.2%-0.1%0.0%0.1%0.2%0.3%0.4%0.5%0.6%0.7%0.8%0.9%200020022004200620082010201220142016201820202022總人口增速人口增長(萬人)2022年我國總人數負增長,同比下滑0.1%20
14、16-2021年中國就業人員平均工資CAGR約9%0%2%4%6%8%10%12%0246810201620172018201920202021國內就業人員平均工資(萬元)yoy(%)0%1%2%3%4%5%6%7%8%012345672010201120122013201420152016201720182019美國人均國民收入(萬美元)yoy2010-2019美國人均國民收入復合增速約3%0%10%20%30%40%50%60%70%80%1990199219941996199820002002200420062008201020122014201620182020占總人口比例:0-14歲
15、占總人口比例:15-64歲占總人口比例:65歲及以上驅動因素二:工業機器人國產替代加速0110p 外資機器人占據我國主要市場份額,國產替代仍在繼續。根據CRIA與IFR數據,2021年國產工業機器人銷量約8.7萬臺,同比增長51%,國產市場占有率約32%。p 根據MIR DATABANK數據,前三季度內資廠商市場份額約36%,較2021年前三季度比例提升約4個百分點。2021年國產機器人品牌市占率為32%,較去年回升約0.2pct資料來源:CRIA,IFR,MIR DATABANK,浙商證券研究所國產工業機器人出貨市占率不斷提升(2022Q1-Q3)26%29%32%30%24%28%34%3
16、2%32%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%201320142015201620172018201920202021內資廠商外資廠商FANUC14%安川9%KUKA8%愛普生8%ABB7%埃斯頓6%匯川5%雅馬哈4%川崎3%那智3%埃夫特2%新時達2%遨博2%珞石1%其他16%驅動因素三:新技術迭代,人形機器人發展0111新技術迭代,人形機器人不斷發展資料來源:通信世界,浙商證券研究所預計2020-2024年全球、中國機器人市場規模CAGR約18%、22%0112p 根據IFR、中國電子學會數據,預計全球機器人市場規模2024年有望達到660億美元,2020-2
17、024年CAGR約18%。p 國內機器人2024年有望達251億美元市場規模,2020-2024年CAGR約22%。預計2020-2024年全球機器人市場規模CAGR約18%資料來源:IFR,中國電子學會,浙商證券研究所預計2020-2024年中國機器人市場規模CAGR約22%2673033073434295135806600%5%10%15%20%25%30%0100200300400500600700201720182019202020212022E2023E2024E全球機器人市場規模(億美元)全球yoy64779211514217421025120.3%19.5%25.0%23.5%2
18、2.5%20.7%19.5%0%5%10%15%20%25%30%050100150200250300201720182019202020212022E2023E2024E中國機器人市場規模(億美元)yoy工業機器人:預計2020-2024年中國市場規模CAGR約15%0113p 根據中國電子學會數據,2020-2024年全球工業機器人市場規模CAGR約13%,同期中國工業機器人市場規模CAGR約15%。p 目前我國是全球最大的工業機器人市場,工業機器人市場規模占比全球規模不斷提升。2021年我國工業機器人市場規模約75億美元,占比全球43%,預計2024年我國工業機器人市場規模有望達115億
19、美元,在全球工業機器人銷售額比重有望達50%。2020-2024年中國工業機器人市場規模CAGR約15%資料來源:IFR,中國電子學會,浙商證券研究所-20%-15%-10%-5%0%5%10%15%20%25%30%050100150200250201720182019202020212022E2023E2024E全球工業機器人市場規模(億美元)yoy0%2%4%6%8%10%12%14%16%18%20%020406080100120140201720182019202020212022E2023E2024E中國工業機器人市場規模(億美元)yoy2020-2024年全球工業機器人市場規模C
20、AGR約13%服務機器人:預計2020-2024年中國市場規模CAGR約29%0114p 服務機器人市場規模穩定增長。據中國電子學會數據,預計全球服務機器人市場規模將從2020年的138億美元增長至2024年的290億美元,2020-2024年CAGR約20%。從國內看,2024年我國服務機器人市場規模將達102億美元,2020-2024年CAGR約29%。2020-2024全球服務機器人市場規模CAGR約20%資料來源:IFR,中國電子學會,浙商證券研究所2024中國服務機器人市場規模預計將達102億美元0%10%20%30%40%50%60%70%020406080100120201720
21、182019202020212022E2023E2024E中國服務機器人市場規模(億美元)yoy0%10%20%30%40%50%050100150200250300350201720182019202020212022E2023E2024E全球服務機器人市場規模(億美元)yoy特種機器人:預計2020-2024年中國市場規模CAGR約27%0115p 特種機器人市場規??焖僭鲩L。據中國電子學會預測,全球特種機器人市場規模將從2020年的66億美元增長至2024年的140億美元,復合增速21%。從國內看,2024年我國特種機器人市場規??蛇_34億美元。特種機器人同期復合增速預計可達27%,高于
22、全球6個pct。2020-2024年全球特種機器人市場規模CAGR約21%資料來源:IFR,中國電子學會,浙商證券研究所2020-2024年中國特種機器人市場規模CAGR約27%0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%0510152025303540201720182019202020212022E2023E2024E中國特種機器人市場規模(億美元)yoy0%5%10%15%20%25%30%020406080100120140160201720182019202020212022E2023E2024E全球特種機器人市場規模(億美元)yoy產業鏈:上游核心零部件、中游本體制造、
23、下游系統集成0116資料來源:浙商證券研究所整理上游中游(本體制造)下游減速器伺服系統控制器系統集成終端應用國產機器人企業梯次進口替代0117資料來源:公司公告,浙商證券研究所,部分國產份額為預估值大類子類下游毛利率國產份額外資企業國產企業核心零部件控制器本體20-40%20%四大家族(發那科、ABB、安川、庫卡)埃斯頓、匯川技術伺服系統本體/集成30%松下、安川、三菱、臺達等埃斯頓、匯川技術RV減速器本體25%納博特斯克上海機電、中大力德、雙環傳動諧波減速器本體25%哈默納克綠的諧波、中大力德本體多關節汽車、3C20-30%20%四大家族(發那科、ABB、安川、庫卡)埃斯頓、埃夫特等SCAR
24、A3C15%直角坐標3C、物流70%系統集成汽車零部件/整機廠20-60%70%ABB.、柯馬、杜爾克來機電3C零部件/整機廠80%/博眾精工、拓斯達等長尾各行業制造廠90%/博實股份產業鏈中游:工業機器人本體制造0118p 工業機器人主要分為三大模塊:傳感模塊、控制模塊和機械模塊。其中傳感模塊負責感知內部和外部的信息,控制模塊控制機器人完成各種活 動,機械模塊接受控制指令實現各種動作。p目前,多數工業機器人為“機械臂”,和人的手臂相似,包括手部、腕部、臂部、腰部和基座,每個關節都需要共同配合以完成任務。資料來源:工業機器人技術基礎,億歐智庫,浙商證券研究所機器人模塊組成工業機器人機械結構細分
25、工業機器人按結構分類可分為6類0119p 工業機器人可以按照機械結構方式、操作機坐標形式、程序輸入方式、運動坐標形式、驅動方式、應用領域等六個方面進行分類。按照機械結構可分為多關節機器人、平面多關節(SCARA)機器人、并聯機器人、直角坐標機器人、圓柱坐標機器人以及協作機器人。資料來源:科腦機器人,浙商證券研究所整理工業機器人按機械結構分類多關節機器人SCARA機器人并聯機器人直角坐標機器人圓柱坐標機器人協作機器人工業機器人:預計2022年銷量有望同比增長約11%0120p 產量:根據國家統計局數據,2022年12月份國內工業機器人產量40457套,同比下滑9.5%;2022年全年(1-12月
26、)國內工業機器人產量為443055套,同比下降4.8%。p 銷量:根據MIR數據,預計2022年中國工業機器人銷量有望達28萬臺,同比增長約11%。資料來源:Wind,MIR DATABANK,浙商證券研究所工業機器人產量:2022年12月同比下滑9.5%!#$#$#$%#$$#$(#$)#$*#$+#$#(#(#%#%(#&(#(#%#(%#)%#*%#+%#,%#%#%#%#%-%#%&-%#%-%#%(-中國工業機器人市場銷售規模(臺,左軸)YOY(右軸)2022年中國工業機器人銷量有望同比增長約11%-40%-20%0%20%40%60%80%100%120%05,00010,
27、00015,00020,00025,00030,00035,00040,00045,00050,0002016-032016-062016-092016-122017-032017-062017-092017-122018-032018-062018-092018-122019-032019-062019-092019-122020-032020-062020-092020-122021-032021-062021-092021-122022-032022-062022-092022-12產量:工業機器人(臺,左軸)工業機器人當月產量YOY(右軸)制造業機器人密度:2021年約322臺/萬人,
28、仍有提升空間0121p 根據 IFR 數據,2021 年我國制造業機器人密度約 322 臺/萬人,從 2020 年的全球 第九大自動化國家躍升至全球第五大自動化國家。按工信部方案,到 2025制造業機器人密度為2020年的翻倍數值進行測算,預計2025 年我國制造業機器人密度約 492 臺/萬人,仍有巨大增長空間。資料來源:IFR,浙商證券研究所2021年我國工業機器人密度為322臺/萬人,位居全球第五中國制造業機器人密度迅速提升1011143651711081401872463220%20%40%60%80%100%120%140%160%180%0501001502002503003502
29、0112012201320142015201620172018201920202021中國工業機器人密度(臺/萬人,左軸)YOY(右軸)1000670399 397322 321304276 274249240234224217198 196191168 167 163 161141020040060080010001200韓國新加坡日本德國中國瑞典香港臺灣斯洛文尼亞美國瑞士丹麥荷蘭意大利比利時和盧森堡奧地利加拿大捷克西班牙法國芬蘭全球應用領域:中國工業機器人仍以搬運、焊接為主0122資料來源:億歐智庫,浙商證券研究所搬運焊接裝配加工噴涂潔凈其他產品占比(2021)55%25%10%5%3%2
30、%功能運輸、搬運、碼垛、機床上下料點焊、弧焊等裝配切割、磨削、拋光等噴涂在潔凈室作業-應用行業對倉儲物流有需求的行業汽車制造、工業機械、通用機械、金屬結構、航天航空等汽車制造、電器制造、小型電機、計算機、玩具等汽車制造、金屬加工、家具家居、工程機械等汽車制造、航空航天、鋁合金型材和板材、家具家居等化學制藥、醫療器械、精密機械等-市場特征1、技術含量不高,但需求旺盛,尤其是大負載的搬運;2、AGV、ACR等移動機器人發展迅速1、主要分為點焊和弧焊兩大類,點焊主要應用于汽車制造,弧焊的應用范圍更廣;2、焊接速度好焊機穩定性是主要指標1、裝配自動化水平低;2、裝配機器人多為輕量型;3、對生產綱領、生
31、產品質、裝配數量等有一定的要求1、以切割機器人為主;2、視覺識別和跟蹤技術是核心1、工藝不復雜、難度在于流量控制、噴涂線;2、由于噴涂均勻度和速度的限制,現有機器人使用的工件不宜過大,形狀也不宜太復雜需求很少,一般只有醫藥行業有需求-使用工業機器人的優勢(相比人工和傳統機械/機器)1、提高效率;2、降低人工成本1、降低人力焊接成本;2、提高焊接質量;3、降低焊接之后的不利后果1、提高效率;2、提高裝配質量;3、裝配生產面積更??;4、可在危險環境下完成裝配1、更柔性;2、更靈活;3、成本更低1、提高效率;2、提高噴涂質量和材料使用率;3、易操作和維護;4、設備利用率高1、更潔凈2、更安全-工業機
32、器人本體制造廠商圖譜0123資料來源:浙商證券研究所搬運作業/上下料焊接加工潔凈裝配噴涂協作倉儲物流減速器、伺服電機、控制器占比工業機器人成本約70%0124p 根據 OFweek 數據,核心零部件占比工業機器人成本約 70%,其中減速器、伺服電機、控制器占比分別約為 35%/20%/15%資料來源:OFweek,浙商證券研究所減速器,35%伺服電機,20%控制器,15%本體,15%其他,15%減速器伺服電機控制器本體其他核心零部件成本占比工業機器人總成本的70%工業機器人中減速器主要是RV減速器和諧波減速器0125p 減速器是連接動力源和執行機構的中間機構,具有匹配轉速和傳遞轉矩的作用。一般
33、情況下,工業機器人的每個關節都會配備一個減速器,以達到精準控制的目的。工業機器人中減速器主要是RV減速器和諧波減速器。RV減速器多用于工業機器人的基座、大臂等部位;而諧波減速器多用于工業機器人的小臂、腕部或手部。諧波減速器主要用在機器人手臂關節,RV減速器用于基座RV減速器對比諧波減速器資料來源:綠的諧波招股書,浙商證券研究所整理RV減速器諧波減速器技術特點通過多級減速實現傳動,一般由行星齒輪減速器的前級和擺線針輪減速器的后級組成,組成的零部件較多。通過柔輪的彈性變形傳遞運動,主要由柔輪、剛輪、波發生器三個核心零部件組成。與RV及其他精密減速器相比,諧波減速器使用的材料、體積及重量大幅度下降。
34、產品性能 大體積、高負載能力和高剛度體積小、傳動比高、精密度高應用場景一般應用于多關節機器人中機座、大臂、肩部等重負載的位置。主要應用于機器人小臂、腕部或手部。終端領域汽車、運輸、港口碼頭等行業中通常使用配有RV減速器的重負載機器人。3C、半導體、食品、注塑、模具、醫療等行業中通常使用由諧波減速器組成的30kg負載以下的機器人。價格區間 5000-8000元人民幣/臺1000-5000元人民幣/臺點擊此處添加標題添加標題點擊此處添加標題點擊此處添加標題點擊此處添加標題點擊此處添加標題點擊此處添加標題添加標題點擊此處添加標題點擊此處添加標題添加標題點擊此處添加標題添加標題RV減速器:2014-2
35、020機器人RV減速器需求量CAGR約18%0126p 受下游機器人行業高景氣度帶動,國內RV減速器行業市場規??焖僭鲩L。據前瞻產業研究院數據,機器人用RV減速器需求量從2014年的18萬臺增長至2020年的47.5萬臺。按照RV減速器均價6000元測算,2020年RV減速器市場規模約29億元。p 從競爭格局看,日系廠商占據主導地位。據GGII數據,2021年納博特斯克(Nab)市場占有率約53%,位居第一。國內廠商雙環傳動市場占有率從2020年的9%增長至2021年的14%,提升明顯。資料來源:前瞻產業研究院,GGII,浙商證券研究所2014-2020機器人RV減速器需求量CAGR約18%日
36、系廠商占據RV減速器市場主導地位(2021)-20%-10%0%10%20%30%40%50%60%70%051015202530354045502014201520162017201820192020中國RV減速器需求量(萬臺)yoy(%)納博特斯克,53%雙環傳動,14%住友,5%飛鳥,4%中大力德,4%南通鎮康,3%智同,3%秦川,2%其他,12%0127p 我國機器人用諧波減速器市場規模2021-2025年復合增速約25%。根據華經產業研究院數據,我國諧波減速器市場規模2020年約15.7億元,預計到2025年諧波減速器市場規模有望達47億元。其中機器人用諧波減速器市場規模約30億元,
37、2021-2025年CAGR約25%。p 從競爭格局看,日系廠商為諧波減速器主要玩家。頭豹研究院數據顯示,2021年哈默納科市場占有率達36%。伴隨關鍵技術的攻克,國內廠商競爭力顯著增加,2021年綠的諧波市場占有率達25%,位居第二。資料來源:華經產業研究院,頭豹研究院,浙商證券研究所預計2021-2025年國內機器人諧波減速器市場規模復合增速25%日系廠商占據諧波減速器市場主導地位(2021)哈默納科,36%綠的諧波,25%來福,8%新寶,7%同川,6%大族,5%福德,4%其他,10%諧波減速器:預計2021-2025年國內機器人用諧波減速器市場規模CAGR約25%-15%-10%-5%0
38、%5%10%15%20%25%30%35%05101520253035201720182019202020212022E2023E2024E2025E中國機器人用諧波減速器市場規模(億元,左軸)yoy(右軸)伺服電機:2015-2021年國內伺服電機市場規模CAGR約11%03p 伺服電機廣泛應用于機器人關節部位,直接影響機器人性能參數。p 我國2015-2021年伺服電機市場規模CAGR約11%。據工控網統計,2021年我國伺服電機市場規模為169億元,2015-2021年復合增速11%。從下游應用領域看,據MIR DATABANK數據,2019年機器人市場占比伺服電機下游約8.7%。資料來
39、源:鳴志電器官網,工控網,浙商證券研究所圖:伺服電機具有體積小、質量小、機電時間常數小、線性度高等特點圖:2015-2021年國內伺服電機市場規模復合增速11%280%2%4%6%8%10%12%14%16%0204060801001201401601802015201620172018201920202021中國伺服電機市場規模(億元)yoy伺服電機:國內廠商競爭力大幅提升0129p 國產伺服電機品牌市場競爭力逐步提升。據MIR DATABANK統計,2021年上半年,國產品牌匯川技術市場占有率從9.8%升至15.9%,反超安川等日系廠商,首次問鼎。排名第二第三的廠商為安川和臺達,市場占有率
40、分別為11.9%和8.9%。資料來源:禾川科技招股書,MIR DATABANK,浙商證券研究所伺服電機市場占有率前三甲均為日系廠商(2020)匯川技術市場份額排名第一(2021H1)安川,11.3%三菱,10.5%松下,9.9%匯川,9.8%臺達,9.4%其他,49.1%匯川,15.9%安川,11.9%臺達,8.9%松下,8.8%三菱,8.3%其他,46.2%控制器:2012-2020市場規模CAGR約52%0130p 控制器負責處理用戶指令并驅動伺服電機完成相應動作,其性能直接關系到機器人運行的穩定性、可靠性和精準性。經驗積累疊加技術進步促進機器人控制器需求量高漲,機器人控制器需求量從201
41、2年的0.6萬套增長為2020年的24萬套,復合增速59%。同期機器人控制器市場規模從0.68億元增長至19.02億元,復合增速52%。p 從競爭格局看,國外廠商占據主導地位。根據頭豹研究院數據,2021年發那科、庫卡、ABB和安川占據國內機器人控制器約58%的市場份額,國內廠商競爭力較弱,市占率不足20%。資料來源:智研咨詢,頭豹研究院,浙商證券研究所2012-2020工業機器人控制器市場規模CAGR約52%中國機器人控制器主要以外資為主,2021年CR4超50%0%40%80%120%160%200%024681012141618202012201320142015201620172018
42、20192020工業機器人控制器市場規模(億元)yoy日本發那科,18%德國庫卡,14%瑞士ABB,13%日本安川,12%啟帆,3%埃夫特,3%新松,2%埃斯頓,1%廣州數控,1%其他,32%下游集成:國內集成模式向“美+日”轉變0131p 系統集成主要分為三種模式:日本模式、歐洲模式和美國模式。p 根據國際經驗來看,過去國內的機器人產業發展更接近于美國模式,即以系統集成商為主,單元產品外購或貼牌,為客戶提供交鑰匙工程?,F階段由于核心零部件產品進步,國產替代提升,逐漸向“美+日”模式轉變。資料來源:億歐,浙商證券研究所機器人集成三大模式日本模式美國模式歐洲模式本體制造和集成完全分離本體制造商負
43、責制造本體子公司或其他公司負責系統集成,并完成交鑰匙工程特點本體制造系統集成本體制造和集成聚合本體制造商負責制造本體本體制造商負責系統集成采購和成套設計相結合美國國內基本不生產中低端的工業機器人,而是配套進口進口之后再自行設計,制造配套的外圍設備,并提供包含系統集成的解決方案中國“歐+美”:少數國內內本體制造商負責“本體制造+系統集成”,談此類本體制造商基本上只聚焦在大體量的行業;系統集成商代理國際廠商的工業機器人產品,并為用戶提供解決方案?!叭?美”:多數國內本體制造商僅負責“本體制造”;系統集成商負責系統集成,同時還代理國際廠商的工業機器人產品,并為用戶提供解決方案。下游集成行業:客戶以電
44、氣電子設備及汽車行業為主0132資料來源:IFR,億歐,浙商證券研究所全球在運工業機器人下游客戶主要以汽車及電子制造業為主中國工業機器人下游以電氣電子設備及汽車為主92.367.228.118.28.117.44184.759.724.817.67.414.934.976.250.921.617.16.412.128.20102030405060708090100!#$%&()*+,-./012345620192018201729.80%29.40%37%25.50%22.90%16.20%44.70%47.70%46.80%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%2
45、01820192020電氣電子設備和器材制造業汽車制造業其他單位:萬臺人形機器人風起,各國布局人形機器人領域0133p 群雄并起,逐鹿人形機器人。日韓在人形機器人領域布局早,研究表現活躍;美國在人形機器人領域后來居上。波士頓動力研發的代表產品Atlas身高1.8m,體重80kg,具有28個關節,可完成原地起跳轉身一周等流暢、高難度的“跑酷”動作,但主要聚焦在科研領域,商業價值低。p 國內人形機器人成果喜人。在科研領域,清華大學開發的“THBIP-II”身高0.75m,體重18 kg,具有24個自由度;北理工推出的“匯童”機器人可完成摔倒起立,“摔滾走爬”等動作。在產業領域,深圳優必選推出的“W
46、alker”機器人能完成上、下臺階等動作。名稱國家高度(m)重量(kg)自由度(個)發布時間特點ASIMO(新)日1.3048572005運動穩定,集成度高HRP-5P日1.80101372019全身協調動作E2-DR日1.6885332015雙足、四足切換行走HUBO+韓1.7080322015輪足結合、步態穩定Atlas(新)美1.8080282017液壓傳動、適應性強TORO德1.7476282013力控性能突出COMAN意0.9224252013SEA驅動、柔順性高各國積極布局人形機器人領域國內機器人技術進步迅速資料來源:各公司、高校官網,浙商證券研究所小米發布人形機器人CyberOn
47、e0134p 小米于2022年8月公布首款全尺寸人形機器人CyberOne。p 環境感知上,小米自研Mi-Sense深度視覺模組+AI算法幫助CyberOne實現對真實世界的三維虛擬重建。p 情緒感知上,CyberOne 搭載自研MiAI環境語義識別引擎+MiAI語音情緒識別引擎,能夠實現85種環境音識別和6大類45種人類情緒識別。小米機器人45種情緒感知強化人機交互體驗CyberOne全身13個關節和21個自由度,實現雙足運動姿態平衡資料來源:小米發布會,浙商證券研究所特斯拉機器人于2022年AI day 正式亮相0135p 特斯拉人形機器人“擎天柱”于2022年9月底亮相。硬件方面,Opt
48、imus身高172CM,整體重量73KG;行走功率500W,坐下功率100W,整體參數與2021年概念機略有出入(概念機參數:身高172CM,體重57KG,負載20KG,行走速度最高可達每小時8公里)。p 電機驅動上,Optimus擁有2.3KWH、52V電壓的電池組,內置電子電器元件的一體單位,支持人形機器人工作一整天;選用28個定制關節驅動器,復用汽車動力總成設計經驗,設計6種關節驅動器,包括3種不同規格的舵機(采用諧波減速器)和3種不同規格的直線執行器(采用永磁電機,可抬動1.5噸三角鋼琴的),找到成本與效率的最佳組合。Optimus解析驅動器云端數據進行共性研究,減少定制設計Optim
49、us擁有6種不同規格的關節驅動器資料來源:特斯拉,浙商證券研究所人形機器人應用領域有望逐漸打開0136p AI Day上,“擎天柱”演示了澆花、搬運紙箱、金屬塊等工作,能夠很好地完成視覺識別、抓握、下蹲、直立行走等動作,研發團隊也在不斷更新優化,有望在未來解鎖更多應用場景。Optimus搬運紙箱,在Fremont超級工廠中工作近年來具有代表性的人形機器人正在解鎖更多的應用場景資料來源:特斯拉,各公司官網,浙商證券研究所類人機器人產品AtlasCyberOneOptimus所屬公司波士頓動力小米特斯拉身高(CM)150177172體重(KG)895273自由度282150最大負荷(KG)101.
50、59成本約200萬美元約70萬人民幣不到2萬美元(售價)應用場景勘探、救援、科研生活服務工廠搬運工作、澆花等參考電動車滲透率,看未來人形機器人滲透率走勢0137資料來源:Wind,浙商證券研究所預測0.011%0.609%0.011%0.372%0.011%0.239%0.0%0.1%0.2%0.3%0.4%0.5%0.6%0.7%20212022E2023E2024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E人形機器人滲透率:樂觀人形機器人滲透率:中性人形機器人滲透率:保守2008 20102015 人形機器人2025-2030年時代新能源車2010-2015年時代中性預計
51、2021-2030年全球人形機器人市場規模CAGR約71%0138我們預測2030年全球人形機器人市場規模保守/中性/樂觀預估下,分別有望達548/855/1400億元資料來源:IFR,TWB,中國計生協,中國企業綜合調查(CEGS)報告,浙商證券研究所測算名稱20212022E2023E2024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E2021-2030CAGR全球機器人銷量(萬臺)280734174157505861547488911011084134851640722%全球工業機器人銷量(萬臺)476473849510812314016018216%全球服務機器人銷量
52、(萬臺)22982797338941064973602472968836107001295721%全球其他機器人銷量(萬臺)46155569586910861355169121082626326924%人形機器人滲透率(樂觀情況)0.004%0.006%0.007%0.009%0.011%0.062%0.144%0.239%0.372%0.609%-人形機器人滲透率(中性情況)0.004%0.005%0.006%0.008%0.009%0.011%0.062%0.144%0.239%0.372%-人形機器人滲透率(保守情況)0.004%0.005%0.006%0.007%0.008%0.009
53、%0.011%0.062%0.144%0.239%-全球人形機器人銷量(樂觀情況)(萬臺)0.10.20.30.40.74.613.126.450.2100.0115%全球人形機器人銷量(中性情況)(萬臺)0.10.20.30.40.50.85.616.032.261.1104%全球人形機器人銷量(保守情況)(萬臺)0.10.20.20.40.50.71.06.819.439.194%人形機器人售價(萬元)7058.549.040.934.228.623.920.016.714.0-16%全球人形機器人市場規模(樂觀情況)(億元)711141823132314529840140080%YOY-
54、57%29%24%31%474%137%69%59%67%-全球人形機器人市場規模(中性情況)(億元)7101316192313431953985571%YOY-49%25%21%18%26%474%137%69%59%-全球人形機器人市場規模(保守情況)(億元)710121417192413732554862%YOY-43%22%19%16%14%24%474%137%69%-電控系統02Partone控制和驅動是機器人關鍵電路控制:需求引領MCU向更高性能升級驅動:需求升級+工藝換代,功率半導體快速發展39機器人整體電子電氣結構以電控系統為基礎0240典型的機器人電子電氣結構主要由以下部分
55、組成:電源管理 環境感知 中央控制單元 電機控制 人機界面 可選組件和其他應用而對于以人形機器人為代表的智能移動機器人,在感知、決策、控制等方面均提出更高要求,必須引入AI芯片和神經網絡等高級算法。以協作機器人和無人機為例資料來源:英飛凌,浙商證券研究所控制器在運動控制系統中發揮核心作用02起到“大腦”的核心作用,直接決定整個運動控制系統的性能水平資料來源:固高科技招股書、雷賽智能招股書,浙商證券研究所運動控制器是指以中央邏輯控制單元為核心,以傳感器為信號敏感元件,以電機或動力裝置和執行單元為控制對象的一種控制裝置,其主要任務是根據運動控制的要求和傳感器件的信號進行必要的邏輯、數學運算,為電機
56、或其它動力和執行裝置提供正確的控制信號分類特點應用領域PLC控制器系統簡單,體積小,可靠性高,但不支持復雜算法可以用于圓周運動或直線運動的控制,廣泛應用于各種機械、機床、機器人和電梯等行業嵌入式控制器涵蓋從簡單到復雜的各種運用,具有應用靈活、穩定性高、定制性強、價格便宜、操作和維護方便的特點在針織機械、激光、切割、點膠機等設備制造行業有廣泛的應用PC-Based 控制卡系統通用性強、可拓展性強,能夠滿足復雜運動的算法要求、抗干擾能力強,可供用戶根據不同的需求主要應用于電子、半導體、工業機器人、包裝等領域網絡式控制器形態可以是插卡式,也可以是嵌入式,或者是獨立運行模式,其與伺服驅動系統的鏈接是采
57、用各類工業總線形式半導體加工、激光加工設備、PCB鉆銑設備、機器人、數控機床、木工機械、印刷機械、電子加工設備和自動化生產線硬件固件軟件/算法結構:運動控制器軌跡位姿位置速度加速度控制:微處理器存儲器接口電路通信接口電源固化在微處理器、存儲器、可編程邏輯器件等元件中的軟件實時操作系統運動控制指令編譯器運動控制參數的預處理及優化運動控制函數通信管理41運動控制器結構控制:MCU為核心芯片,需求引領向更高性能升級0242MCU:Micro Control Unit,即多點控制單元,又稱單片微型計算機(Single Chip Microcomputer),是指隨著大規模集成電路的出現及發展,將計算機
58、的CPU、RAM、ROM、定時器和多種I/O接口集成在一片芯片上,形成芯片級的計算機,為不同的應用場合做不同組合控制硬件固件軟件/算法微處理器存儲器接口電路通信接口電源控制器的核心,主要芯片為MCU,單只機器臂內芯片MCU約占八成資料來源:固高科技招股書、雷賽智能招股書、芯智訊、浙商證券研究所MCU物聯網汽車電子智能家居.工業控制機器人下游需求產業升級,在位置、速度、動作順序等控制方式上更加復雜、精細和智能化促使MCU受需求影響向更高性能升級目前40nm已成為MCU的成熟工藝,未來在更先進工藝下設計的MCU,采用更高性能的內核,其性能將得到大幅度提升,同時將部分核心控制算法進行硬件化加速,內置
59、更高精度的ADC等,在提升機器人控制響應速度和精度的同時,還可降低系統成本運動控制器結構MCU結構示意圖添加標題人形機器人多自由度有望大幅提升MCU需求0243相較于傳統工業機器人,人形機器人有更復雜的運動形態,為了實現人形機器人所需的復雜運動,需要對電機的位置、方向、速度和扭矩進行高精度控制,而MCU則可以執行電機控制所需的復雜、高速運算。目前工控/機器人解決方案中包括單電機平臺(一顆MCU控制一個電機)、雙電機平臺(一顆MCU控制兩個電機),其中雙電機平臺的兩個電機功率和小于單電機最大功率。未來隨技術發展,有望出現三電機平臺。小米CyberOne人形機器人全身有21個自由度,特斯拉Bot中
60、將包含40個微型電機,參考現在工業控制及工業機器人解決方案,我們預計特斯拉Bot上將使用10-20顆MCU進行電機驅動。自由度增加,電機數量增加,帶來MCU需求增加資料來源:ABB公司官網、特斯拉ai日,浙商證券研究所ABB公司 IRB 4600工業機器人小米CyberOne人形機器人特斯拉Bot人形機器人驅動:功率半導體大量應用于機器人和其他下游場景0244新能源汽車主逆變器車載充電機直流轉化器新能源車框架光伏光伏逆變器太陽能電池軌道交通牽引逆變器高鐵地鐵功率半導體是控制電壓和電流的半導體,其作用主要為功率轉換、功率放大、功率開關、線路保護和整流等,包括功率器件和功率IC。其中功率器件主要包
61、括功率二極管、功率三極管、晶閘管、MOSFET、IGBT等,而功率IC則是將功率半導體分立器件與各種功能的外圍電路集成得來。功率半導體廣泛應用于新能源汽車、光伏、軌道交通、智能電網等領域。功率半導體主要包括IGBT、MOSFET和功率IC功率半導體應用場景十分廣泛資料來源:華潤微招股書,天科合達招股書,浙商證券研究所需求升級+工藝換代,推動功率半導體快速發展45屬性第一代半導體第二代半導體第三代半導體半導體材料SiGaAsGaNSiC禁帶寬度(eV)1.121.433.43.2擊穿場強(MV/cm)0.30.43.33.5電子飽和漂移速度(107cm/s)1.01.02.52.0熱導率(W/c
62、m*K)1.50.541.34.0耐高壓耐高溫581218242836525.5-28V,1A/相位13-48V,10A30-72V,6.5A32-52V,65A/相位5.5-18V,1A8-18V,30A相較于有刷電機,無刷電機有高精度、低噪聲的特點和高輸出功率,應用范圍廣闊。電流05153075有刷電機無刷電機單片機驅動無刷直流電柵極驅動器無刷直流驅動人形機器人等下游應用場景對電機提出了更高的要求,電機帶動了逆變器和其他功率半導體的發展。汽車傳感耐高頻第三代半導體無刷電機功率半導體資料來源:英飛凌官網,天岳先進招股書,浙商證券研究所電壓三相逆變器10456012-24V,25A/相位24-
63、48V,22A/相位伴隨技術發展,驅控一體化技術將促進降本增效0246傳統機器人運動控制系統存在缺陷:通常采用一個運動控制器加多個伺服驅動器的結構,傳統的運動控制策略逐漸顯示出高能耗、高成本、低可靠性、線纜比較復雜,安裝部署比較耗時等缺點。微電子技術的發展推動驅控一體:工業控制器已經可以逐漸實現復雜緊湊高性能的要求。將控制與驅動部分進行集成,可以完成對多個伺服電機的閉環控制和驅動,節約空間,避免硬件重復浪費且降低成本,具有很高的研究價值和實用價值。集成度高成本較低應用簡單安裝調試簡單方便維護檢修更加便捷反應速度更快示教器電機電機板載外設運控模塊伺服模塊驅控一體化架構驅控一體化優勢0%50%10
64、0%150%200%250%012345678920172018201920202021E出貨量(萬套)同比變化(%)2017-2021年驅控一體出貨高速增長資料來源:華成工控,工搜搜傳感器03Partone識別外部信息的“器官”在機器人中的應用繁多機器視覺:為機器植入“眼睛”和大腦47傳感器:機器人識別外部信息的“器官”0348視覺(Vision)位置(Position)聽覺(Sound)語音(Speech)觸覺(Touch)交流(Communication)視覺聚焦(Vision focus)嗅覺(Smell)味覺(Taste)壓力(Pressure)電氣(Electrical)CMOS圖
65、像傳感器IR 傳感器微鏡慣性器件&電子羅盤麥克風微型揚聲器力和觸覺傳感器振蕩器&調諧器&過濾器&開關數字自動對焦&微光器件氣體&氣味傳感器濕度&氣溫傳感器壓力傳感器電極傳感器數據來源:Yole,浙商證券研究所機器人傳感器可以根據檢測對象不同分為內部傳感器和外部傳感器。內部傳感器:用來感知機器人的自身狀態的傳感器位置、速度、加速度外部傳感器用以感受機器人周圍環境、目標物的狀態信息的傳感器視覺、觸覺、聽覺、嗅覺、溫度、力覺傳感器:機器人識別外部信息的“器官”0349機器人三大核心模塊為感知、認知交互、運動控制:感知功能主要由各類傳感器和攝像頭實現,相當于人的眼、鼻、耳、皮膚等;交互模塊通過機器深度
66、學習算法實現,相當于人的大腦;運動控制模塊主要包括包括舵機、電機、芯片,服務機器人的運動控制主要涉及定位導航和運動協調控制。機器人對傳感器的三大要求:強抗干擾性、高精度、高可靠性。強抗干擾幫助機器人面對惡劣環境,高精度幫助有效完成高質量作業,高可靠性保證不發生重大故障。據Global Market Insights預測,2026年全球機器人傳感器市場價值超過40億美元。外界環境視覺1視覺2超聲波傳感器紅外接近覺力覺觸覺立體視覺地標識別障礙探測目標物測探感覺功能景物識別融合內部傳感器環境模型學習定位路徑規劃任務規劃:執行機構控制指令操作規劃避障數據來源:Global Market Insight
67、s,浙商證券研究所傳感器在機器人中的應用繁多0350數據來源:eefoucs,浙商證券研究所傳感器檢測內容應用目的主要適用場景陰暗覺是否有光、亮度多少判斷有無對象,并得到定量結果光敏管、光電斷續器位置覺物體的位置、角度、距離物體空間位置、判斷物體移動光敏陣列、CCD色覺對象的色彩及濃度利用顏色識別對象的場合彩色攝像機、濾波器、彩色CCD形狀覺物體的外形提取物體輪廓及固有特征,識別物體光敏陣列、CCD接觸覺與對象是否接觸、接觸的位置確定對象位置,識別對象形態,控制速度,安全保障,一場停止,尋徑光電傳感器、微動開關、薄膜特點、壓敏高分子材料壓覺對物體的壓力、握力、壓力分布控制握力、識別握持物,測量
68、物體彈性壓電元件、導電橡膠、壓敏高分子材料力覺有關部件(如手指)所受外力及轉矩控制手腕移動,伺服控制,正解完成作業應變片、導電橡膠接近覺對象物是否接近,接近距離,對象面的傾斜控制位置,尋徑,安全保障,異常停止光傳感器、氣壓傳感器、超聲波傳感器、電渦流傳感器、霍爾傳感器滑覺垂直握持面方向物體的位移,重力引起的變形修正握力,防止打滑,判斷物體重量及表面狀態球形接點式、光電旋轉傳感器、角編碼器、震動檢測器聽覺感受和解釋在氣體、液體、固體中的聲波對連續自然語言中的單獨語音和詞匯進行辨別電容式駐極體話筒、駐極體振動膜、場效應管機器視覺:為機器植入“眼睛”和大腦0351數據來源:奧普特招股書,浙商證券研究
69、所機器視覺為機器人植入“眼睛”和“大腦”,是第四次工業革命(工業4.0)的核心要素之一。硬件端軟件端植入眼睛,代表著機器視覺利用環境和物體對光的反射來獲取及感知信息。植入大腦,意味著機器視覺需要對信息進行智能處理與分析,并應用分析得到的結果來執行相應的活動。機器視覺:純視覺路線&多器件融合路線0352數據來源:獨角獸智庫,傳感器專家網,知乎,浙商證券研究所人形機器人識別外部環境主要使用攝像頭、激光雷達等傳感器,與自動駕駛場景存在類似之處。在自動駕駛場景中,智能汽車需要對車輛、行人、交通信號燈、障礙物等行車環境做出既快速又準確的識別,特斯拉在算法和數據方面的長期積累,在傳感器方面僅借助車載攝像頭
70、就奠定了其純視覺路線在自動駕駛中的領先地位。而在絕大多數車企所采用的多器件融合路線中,毫米波雷達、激光雷達具備其獨特優勢,能夠使傳感器系統更好地實現優勢互補,因此毫米波雷達、激光雷達等傳感器在自動駕駛中的廣泛應用是必然趨勢。對機器人來說,在攝像頭提供的機器視覺以外,在一些復雜和惡劣環境下,激光雷達、毫米波雷達等傳感器也有望大大加強機器人的環境感知能力。因此,預計將來會有更多搭載激光雷達、毫米波雷達的機器人問世。優勢:夜視功能應用極佳劣勢:徑向運動辨別能力差、沒有角度測量能力成本:100美元左右優勢:圖像識別分辨率高,技術成熟度高、成本低劣勢:算法要求高、容易受到惡劣天氣影響、復雜環境下抗干擾能
71、力弱成本:1000美元激光雷達多 器 件 融 合毫米波雷達技術優勢純視覺對環境條件不敏感1可檢測玻璃墻、家具2提供物體的多普勒信息3機械復雜程度低4材料成本低、尺寸小5機器視覺:視覺器件持續擴容,從2D到3D視覺升級53數據來源:Markets and Markets、凌云光招股書、Yole、奧比中光招股書,浙商證券研究所市場持續擴容:根據 Markets and Markets 統計,2015-2020年全球機器視覺器件市場的CAGR為13.83%,市場規模至2020年達到107億美元;2021-2025年,預計全球機器視覺器件市場規模的CAGR將為6.56%,至2025年市場規模將達147
72、億美元。工業汽車國防及航天消費電子醫療CAGR2019-2025:+20%2019年50億美元2025年150億美元12.0億CAGR:5.3%17.1億CAGR:8.6%81.7億CAGR:26.2%36.7億CAGR:28%3.4億CAGR:4.3%8.5億(17%)8.7億(17%)10.4億(21%)20.2億(40%)2.6億(5%)CAGR=6.6%全球機器視覺器件市場規模(億美元)2019-2025年3D視覺感知市場規模(億美元)向3D機器視覺升級:機器視覺將逐步從2D升級到3D,實現跨度極大的技術革命。3D視覺技術的突破將進一步推動視覺技術在高端場景的應用,傳統的2D機器視覺將
73、快速向3D機器視覺升級,推動機器視覺市場持續增長。機器視覺:多領域協力,撬動激光雷達廣闊空間54數據來源:禾賽科技招股書、沙利文研究、前瞻產業研究院,浙商證券研究所除了測繪和無人駕駛領域,包括以汽車整車廠、Tier 1為代表的高級輔助駕駛,以智能服務機器人為代表的避障導航系統,還有隨著5G技術逐漸普及而產生的車聯網應用,都為激光雷達帶來了更廣闊的市場。中國激光雷達市場規模預測(億美元)全球激光雷達市場規模預測(美元)4.2億無人駕駛智慧城市和測繪智能服務機器人高級輔助駕駛CAGR2019-2025:+64.5%0.5億7.0億CAGR:57.9%35.0億CAGR:80.9%46.1億CAGR
74、:83.7%45.0億CAGR:48.5%2019年6.8億美元2025年135.4億美元1.0億1.2億CAGR2019-2025 63.1%6.613.120.531.843.1根據沙利文預測,隨著下游應用領域的不斷拓寬,激光雷達整體市場規模將從2019年的6.8億美元快速增長至2025年的135.4億美元,2019-2025年CAGR高達64.5%。其中預計智能服務機器人在此期間的CAGR為57.9%。全球傳感器制造商盤點0355數據來源:傳感器專家網,浙商證券研究所德國日本中國美國重視傳感器功能材料研究;重視傳感器技術開發;重視工藝研究德國視軍用傳感器為優先發展技術,發揮老牌工業強國固
75、有優勢日本約有800家生產和開發傳感器的廠家。初步建立了敏感元件和傳感器產業,目前我國已有1688家從事傳感器的生產和研發的企業AI芯片04Partone特斯拉人形機器人使用自研FSD芯片自動駕駛領域即為機器人芯片落腳點AI芯片與模型算法交替發展56功能模塊設計特點計算功能模塊CPUCortex-A72架構;3組四核,共12個核心;最高運行頻率2.2GHz。GPU支持FP32和FP64;主頻最高1GHz;最高算力約600GFLPS。NPU自研神經網絡處理器NNA設計兩個核心,每個核心都可以執行8位整數計算;運行頻率2GHz;單個NNA的峰值計算能力為36.86TOPS,2個NNA的總能力為73
76、.73TOPS。輸入模塊視頻編碼器集成了支持H.265(HEVC)的視頻編碼器,可以用于備用攝像機顯示、行車記錄儀、剪輯視頻等內容。攝像頭接口攝像頭串行接口CSI,最高可以支持輸入并處理每秒25億像素。輔助功能模塊ISP專門針對特斯拉汽車上配備的八個HDR傳感器而設計,可以每秒鐘處理十億像素圖像信息,在處理中加入色調映射等功能和降噪設計,且允許芯片自主處理陰影、亮點、暗點等細節。安全模塊包含一組雙核心同步CPU,用于執行汽車信息的仲裁??梢詻Q定FSD整個模塊上2個FSD芯片發出的執行計劃是否匹配、以及驅動執行器的過程是否安全。加密模塊確保整個FSD系統只執行經過特斯拉簽名授權的代碼,而不是任何
77、其他代碼,保證系統的安全性。存儲內存采用雙通道LPDDR4-2133方案,位寬128bit,帶寬63.58GB/s;每個芯片有4顆LP DDR4內存。特斯拉人形機器人使用自研FSD芯片0457資料來源:半導體產業縱橫,青銅科技,浙商證券研究所2021年特斯拉宣布研發人形機器人擎天柱(Optimus),以汽車設計過程為基礎,優化調參至機器人平臺。特斯拉智能汽車自動駕駛+輪式機器人,電車自動駕駛技術賦能人形機器人,使用單顆自研SoC芯片FSD,以與汽車相同的底層技術為支撐。因此我們可以將特斯拉人形機器人看作是智能電車的延伸。FSD芯片架構自動駕駛領域即為機器人芯片落腳點0458資料來源:頭豹研究院
78、,浙商證券研究所廠商產品工藝制程(nm)算力(TOPS)功耗(W)內核自動駕駛等級發布時間量產時間MobileyeEyeQ57nm2410/L32016.052021英偉達Orin7nm20030NVIDIA CPU及12核Arm CPUL42019.122022特斯拉FSD14nm7236/L22019.042019.11華為MCD6107nm160/鯤鵬916+昇騰610L3L42020.092021Q4MCD8107nm400+/昇騰610L4L52021.042021.04黑芝麻A100016nm58或1168/L2+2020.062021A1000 Pro16nm106或196251
79、6核Arm V8CPUL3L42020.042022地平線征程316nm52.54核Arm-A 53CPUL22020.092021.06征程516nm128308核Arm-A V55CPUL3L42021.072022H2個人電腦智能手機智能汽車智能機器人自動駕駛汽車是四個輪子的機器人目前主要自動駕駛芯片對比自動駕駛芯片主要公司包括英偉達、Mobileye、特斯拉,國內的華為、地平線、黑芝麻等。除特斯拉自供外,英偉達、Mobileye、華為是提供高級別自動駕駛方案的主要玩家。010002000300040005000600020202021E2022E2023E2024EL1L2L3-5全球
80、自動駕駛汽車出貨量(萬輛)AI芯片與模型算法交替發展,根據其架構可分為四類04資料來源:億歐智庫,浙商證券研究所19401980196020202000神經網絡模型半導體芯片感知器晶體管第一塊芯片CPU(MCU)Hopfield網絡FPGAGPA新的DNN算法基于深度學習的AI芯片腦類芯片種類GPUFPGAASIC類腦芯片通用性較強且適合大規模并行運算;設計和制造工藝成熟并行運算能力在推理端無法完全發揮高級復雜算法和通用性人工智能平臺通用型半定制化可通過編程靈活配置芯片架構適應算法迭代,平均性能較高;功耗較低;開發時間較短量產單價高;峰值計算能力較低;硬件編程困難各種具體的行業通過算法固化實現
81、極致的性能和能效、平均性很強;功耗很低;體積??;量產后成本最低前期投入成本高;研發時間長(1年);技術風險大為某特殊場景獨立設計一套專業智能算法軟件全定制化模擬人腦最低功耗;通信效率高;認知能力強目前仍處于探索階段各種具體的行業定制化程度優點缺點應用場景59靈活性效率視頻圖像類:人臉識別、目標檢測、圖像生成等聲音語音類:語音識別、語音合成、語音喚醒等文本類:文本分析、語言翻譯、人機對話等控制類:自動駕駛、無人機、機器人等技術創新和應用需求共同驅動AI芯片發展0460資料來源:億歐智庫,浙商證券研究所123.7190.6426.8850.21038.81405.91780201920202021
82、2022E2023E2024E2025E中國AI芯片市場規模新型材料、工藝和器件的迅速發展,如3D堆疊內存、工藝演進等為AI 芯片提供了顯著提升性能和降低功耗的可行性。片上存儲器:分布式 SRAM、ReRAM、PCRAM 等CMOS 工藝:工藝節點(16,7,5 nm)CMOS 多層集成:2.5D IC/SiP、3D-stack 技術等新型工藝:3D NAND、FeFET、FinFET等工藝高帶寬片外存儲器:HBM、DRAM、高速 GDDR等高速互聯:SerDes,光互聯通信仿生器件(人工突觸,人工神經元):憶阻器新型計算器件:模擬計算,內存計算器件算法優化芯片:效能優化,低功耗優化,高速優化
83、等神經形態芯片:仿生類腦,生物腦啟發,腦機制模擬可編程芯片:DSP、GPU、FPGA芯片系統級結構:多核、眾核、SIMD、等開發工具鏈:編譯器、仿真器、優化器(量化、裁剪)等芯片神經網絡互聯結構:多層感知機、卷積神經網絡等深度神經網絡系統:AlexNet、ResNet、VGGNet等神經網絡算法:反向傳播算法、遷移學習、強化學習等機器學習算法:K 近鄰、貝葉斯、決策樹等算法應用CARG=42.9%應用和算法的快速發展,尤其是深度學習、卷積神經網絡對AI 芯片提出了2-3個數量級的性能優化需求,引發了AI片研發的熱潮。提供可行性需求驅動應用領域由云端向邊緣側移動,終端催生大量芯片需求0461資料
84、來源:億歐智庫,浙商證券研究所云端訓練/推理邊緣計算終端設備AI服務深度學習框架(PaaS)異構計算平臺AI加速芯片深度學習訓練/推理語音識別計算機視覺自然語言處理CNTKTorchTensorFlowCUDAOpenCLGPU“CPU+加速硬件”異構計算物聯網(物理世界)人工智能(數字世界)邊緣計算(橋梁)DataData大量設備要求低延時、高帶寬實現數據的存儲、計算與應用智能化、突出本地協同、高計算效率邊緣計算主要場景物聯網廣域接入網絡工業邊緣云智慧家庭/城市多接入智能駕駛云端AI芯片框架商用/工業機器人智能家居消費電子智慧安防不適合小批量隨AI處理和智能交互需求提升,SoC成為必然趨勢0
85、4資料來源:億歐智庫,Ofweek,半導體工程師,浙商證券研究所AI芯片發展趨勢AI芯片人類特征傳感器AI芯片類腦芯片及深度學習芯片未來帶意識、帶自主性的芯片人體人腦人性可實現的功能感知:視覺、聽覺、觸覺等識別、分類、決策、預測、分析、推理等情感、想象力、創造力等云端邊緣芯片特征:高吞吐量、高精確率、可編程性、分布式、可擴展性、高內存與帶寬計算能力與功耗:30TOPS,50W應用:云/HPC/數據中心芯片特征:降低AI計算延遲、可單獨部署或與其他設備組合(如5G基站)、可將多個終端用戶進行虛擬化、較小的機架空間、擴展性及加速算法計算能力與功耗:530TOPS,415W應用:智能制造、智慧家居、
86、智慧交通等、智慧金融等眾多領域終端MCU芯片示意圖SoC芯片示意圖EEPROMRAMI/OTimersROM串行接口CPUEEPROMRAMI/OTimersROM串行接口CPUGPUDSPASICSoC優點芯片尺寸小低功耗可再編程可靠性強成本效益高更快的運行速度SoC缺點生產周期長設計驗證時間長IP核的授權和兼容情況大大影響產品上市時間成本指數型增長62SoC架構及產業鏈概況0463資料來源:CSDN,浙商證券研究所時鐘和復位電路ARM處理核器排錯中斷控制器ARM主電池外圍設備通用輸入輸出AHB外圍總線APB外圍總線DMA端口外部存儲器接口偏上RAMAPB橋非易失存儲器同步動態存儲器基于AR
87、M架構的SOCSoC架構圖nIRQnFIQSoC產業鏈上游中游下游原材料IDM汽車電子工業控制代工廠商消費電子設計公司硅片等EDA工作知識產權封裝制造設計工具軟件部分05Partone開源化加速新技術研發與傳播智能算法賦能機器人工作能力伴隨算法進步,機器人應用領域深化64機器人軟件分為運行時支持系統和仿真開發平臺兩大部分0565圖像相關語音相關遠程通信路徑規劃定位導航自定義運動控制任務管理人機接口錯誤處理坐標變換通信服務機器人底層嵌入式操作系統硬件底層操作系統現實反饋測試驗證功能方法優化機器人模型構建機器人驅動描述機器人編程語言仿真演示測試功能設計驗證在線離線開發機器人仿真開發平臺機器人運行實
88、時支持系統特定應用構件核心通用構件機器人軟件系統資料來源:機器人操作系統ROS原理與應用,浙商證券研究所開源化幫助機器人軟件開發降本增效,推動應用場景拓展0566機器人軟件開發設計面廣泛而復雜,將軟件功能模塊化并且開源實現代碼復用,有助于讓開發者各自發揮自己的專長,降低開發成本,提高效率。機器人操作系統ROS(Robot Operating System)是機器人軟件通用框架中的佼佼者。ROS(Robot Operating System),是運行在Linux上的中間件,提供了類似操作系統的功能。廣義上ROS是一個機器人開發軟件工具集,由開源社區運營。機器人軟件開發涉及領域廣,任務量大ROS支
89、持了多種機器人軟件開發ROS社區功能包數量、關注度、相關文章數量快速上漲資料來源:CSDN,ROS,浙商證券研究所感知+控制算法是機器人執行任務的核心支撐0567機器人主要包含感知和控制算法。感知算法:將攝像頭、雷達等傳感器中的數據轉換為對決策置頂和規劃形體等動作,包含環境感知、視覺、物體檢測、路徑規劃等控制算法:一般分為決策算法、運動控制算法,通過智能大腦反饋行動,進行自助式移動、交流、語言理解等。感知算法控制算法決策算法激光雷達Real Sense 3D攝像頭毫米波雷達單目、多目相機其他傳感器舵機芯片電機運動控制能力:通過智能大腦反饋行動,進行自助式移動等交流能力:對話和肢體語言理解環境感
90、知物體檢測路徑規劃機器視覺運動控制算法傳感器硬件支撐資料來源:河馬機器人,艾瑞咨詢,浙商證券研究所智能體知行體認知基礎大腦信息處理腦體協同發育外界信息被動輸入主動獲取交互方式信息交互物理交互應用領域推理、決策認知、行動感知:多模態融合、認知計算拓展機器人感知能力0568資料來源:IDTechEx,清華大學,浙商證券研究所外界環境視覺1視覺2超聲波傳感器紅外接近覺力覺觸覺立體視覺地標識別障礙探測目標物測探感覺功能景物識別融合內部傳感器環境模型學習定位路徑規劃任務規劃:執行機構控制指令操作規劃避障將環境中多種模態融合,有助于機器人在復雜環境中感知機器人開始主動認知環境伴隨機器人實現對人類勞動更為廣
91、泛的替代過程,機器人需要在更加復雜的場景作業。多模態技術通過吸收環境中各種模態的信息幫助機器人實現最優的感知,在部分模態信息不完整的情況下依然能夠實現感知。認知機器人技術使機器人能夠主動認知環境,在與人和環境的交互中學習。依賴精確數學模型控制系統的設計與分析依賴已知系統精確的數學模型數學模型受限于實際系統的復雜性、非線性、不確定性及不完全性,精確性有偏差遵循嚴苛假設假設與實際并不完全吻合系統復雜,成本增加通過復雜化集成提升系統性能,但設備成本及維護費用相應增高控制:智能控制系統增強機器人推理、學習與決策能力0569運動控制軌跡控制力控制伺服機構控制位置控制速度控制坐標變換動作執行機械臂控制精密
92、點位控制速度反饋軌跡規劃計算預期運動路徑實時計算運動位移、速度、加速度,生成運動規劃軌跡控制確保末端執行器實現良好位置跟蹤柔順控制機器人與外界環境接觸時的控制傳統控制系統面臨難題傳統控制系統系統價值智能系統類型系統特點集合控制硬件、軟件與人工智能,推進控制系統智能化融合自動控制科學、信息科學、系統科學與AI,完善智能控制具備學習、抽象、推理、決策能力適應環境變換自動完成任務數學模型+知識系統專家控制系統模糊控制系統神經網絡控制學習控制系統集成控制系統+=智能控制系統資料來源:艾瑞咨詢,浙商證券研究所工業機器人:智能制造深化、人機協作快速發展0570資料來源:億歐智庫,艾瑞咨詢,浙商證券研究所工
93、業商業5G的發展將為工業機器人“互聯”、“上云”提供高速網絡支持。p 機器人可以將大量的數據和信息處理在云端運行。p 其次,機器人與機器人之間可以互相協同工作,提高工作效率。大數據服務可監測工業機器人的生命健康,分析工業機器人的工作效率。人工智能技術的發展將促使工業機器人更加“智能”,能完成更加復雜的工作,例如無序抓取。5G大數據人工智能智能制造深化,深度賦能工業機器人視覺感知控制高精度控制多模態融合控制交互力控制p 基于2D、3D攝像頭信息采集,實現目標感知p 利用反饋的位置信息構建圖像,形成當前未知與目標位姿的映射關系p 依賴關節控制器,實現機器人運動p 約束控制系統的輸入和狀態,滿足系統
94、運行及安全性要求p 基于神經網絡優化協作機器人系統模型的不確定性p 以視覺、觸覺為核心,進行感知模態信息融合p 全面、準確獲取信息,進行運動預測與意圖識別p 依托神經網絡等智能技術,加強作業執行中的主動性與穩定性p 控制協作機器人與外界環境、與人的交互作用力p 依托阻抗控制方法調節交互過程中的位置偏差與力偏差p 交互力控制是提升協作機器人安全性的重要保障智能控制算法賦能協作機器人服務機器人:人機交互功能增強0571資料來源:36氪研究院,浙商證券研究所自動駕駛技術進步:機器人導航識別周邊環境更加及時與精準,避障更加靈活,推動清潔機器人、配送機器人進步。自然語言處理技術進步:以ChatGPT為例
95、的大規模預訓練模型使機器人能夠準確領會人類意圖,提升機器人的人機互動能力,未來有望賦能陪伴、導攬、教育、客服、康復護理機器人應用。機器人精準識別周邊環境,做出避障、急停、減速等動作,保證作業安全跨場景遞送,人性化互動,多功能應用;作為移動載體,成為企業與消費者互動終端及數字化轉型抓手安全配送多功能智慧服務配送機器人核心訴求:安全配送+智慧服務回答問題語言流暢、內容自洽可生成代碼、進行數學計算和邏輯推理答案不偏不倚考慮多方利益視角會承認之前對話中它自己出現的錯誤拒絕用戶違反道德和法律的請求能指出用戶要求中不正確的前提假設ChatGPT亮點大規模預訓練模型互動能力實現突破人形機器人:復用自動駕駛基
96、礎上,同時需穩定行走0572業界有多種穩定性判據,可用于指導機器人動作規劃任務執行步態規劃運動控制示教優化屬性判據ZMP龐加萊映射法FPE外推質心法GSN判斷穩定性的依據腳掌是否相對地面翻轉擾動在一步之后的變化趨勢機器人能否在一步之內達到靜止質心在地面上的投影是否在支撐區域外擾動對運動特征的影響衡量穩定性的指標ZMP與支撐區域邊界的距離映射函數雅可比矩陣特征值的模擺動腳著地點與FPE 的關系外推質心與壓力中心的位置關系步態特征對擾動的響應范數需要測量/掌握的信息支撐多邊形位置;地面反作用力;機器人運動狀態映射函數的表達式質心運動狀態;系統相對質心角速度、轉動慣量支撐多邊形的位置;系統質心的運動
97、狀態擾動的大小,擾動后每步的特征指標適用的前提機器人腳掌有一定的面積;在平坦地形上行走機器人的運動存在周期解系統角動量守恒與ZMP方法類似可以用于基于被動行走的仿人機器人方法的局限性不能判斷機器人腳底與地面的滑動只適用于分析周期解附近的小擾動通過達到靜止狀態來分析穩定性不易根據穩定性判據得到相應的控制方法行走工作資料來源:特斯拉,仿人機器人基礎理論與技術,浙商證券研究所通過將自動駕駛技術遷移,有望推動人形機器人發展:Optimus搭載特斯拉自研芯片,配備與特斯拉車輛相同的自動駕駛軟件,軟件系統經過重新設計以適應機器人操作環境。我們認為伴隨著自動駕駛數據積累、技術進步,有望同時帶動人形機器人成熟
98、。磁材06Partone73稀土永磁釹鐵硼具有顯著優勢高性能釹鐵硼需求旺盛,新能源與機器人引領需求結構變化預計2025年工業機器人銷量對應的高性能釹鐵硼需求超2萬噸磁材:永磁+軟磁+其他0674p 磁材在狹義上特指強磁性材料。磁性材料可以對磁場作出某種方式的反應,按性質可分為順磁性、抗磁性、反鐵磁性、鐵磁性以及亞鐵磁性;其中,鐵磁性和亞鐵磁性對外磁場反應較強,被稱為強磁性材料,也即狹義上的磁材。p 磁材主要包括永磁、軟磁和功能性磁材。(1)永磁:一經磁化,不易退磁。(2)軟磁:易磁化,但磁化后也易退磁。資料來源:鉑科新材招股說明書,連之新金屬檢測設備有限公司官網,浙商證券研究所磁材:永磁+軟磁
99、+其他磁材(強磁性材料)永磁材料金屬永磁鐵氧體永磁稀土永磁軟磁材料鐵氧體軟磁金屬粉芯傳統金屬軟磁非晶、納米晶等功能性磁材磁致伸縮材料、磁記錄材料、磁電阻材料、磁泡材料、磁光材料,旋磁材料、磁性薄膜材料等弱磁性材料(順磁性、抗磁性)反鐵磁性永磁VS軟磁:核心在于矯頑力不同0675p 矯頑力:使已磁化的磁材無法向外磁路提供能量(但磁體內部仍具有一定能量)而必須施加的、與原磁化方向相反的外磁場強度;單位為Oe或A/m。p 矯頑力越高,磁材越不容易退磁。p 自20世紀初以來,磁材的制備和研究發展走向兩個極端:永磁材料不斷追求高矯頑力,軟磁材料不斷追求低矯頑力,以滿足不同需求,此即二者的核心區別。資料來
100、源:新型磁性材料的研究進展(鄒芹等,2021),浙商證券研究所磁性材料矯頑力隨年代的變化永磁材料軟磁材料永磁:金屬永磁+鐵氧體永磁+稀土永磁0676資料來源:裕磁電子官網,卡瑞奇官網,C-瑞弛高科,中國電子材料行業協會磁性材料分會,智研咨詢,Frost&Sullivan,中商產業研究院,工信部,浙商證券研究所【1】金屬永磁:初代永磁合金【2】鐵氧體永磁:性價比高、產能分散【3】稀土永磁:需求旺盛,燒結釹鐵硼占據主流初代永磁合金,泛指金屬Fe基和Co基(不包括稀土金屬)的合金永磁體。概述1931年,由日本冶金學家三島德七發明。剩磁高、耐高溫,但矯頑力低、加工困難,常用于軍工儀表等高可靠性要求領域
101、。鋁鎳鈷系主要細分種類上世紀70年代初問世,屬于時效硬化型的可變形永磁,可進行機加工、沖壓等操作,常用于制造形狀復雜的小巧磁性元件。鐵鉻鈷系以等原子組成的鉑鈷合金制成的有序硬化型可變形永磁體,具有耐氫、抗腐蝕等性質,常用于航天、航海、軍事等領域的器件制造。鉑鈷依次示例1933年,由加藤與五郎、武井武共同發明,以Fe2O3為主要原料,被譽為第二代永磁體。概述(1)按主要成分分類:鋇鐵氧體和鍶鐵氧體。(2)特點:盡管性能并非最優,但原料豐富、制備工藝簡單、價格低廉,有望與釹鐵硼磁材長期共存。(3)關注點:高性能鐵氧體磁瓦可用于制造汽車的微特電機、變頻家電電機。主要細分種類及特點62%用于制造電機,
102、終端應用廣泛,但國內產能分散電聲行電聲行業業,37%家電家電,18%電動玩電動玩具具,16%汽車行汽車行業業,15%計算機及計算機及辦公設備辦公設備其他其他1000噸噸以下以下,45%1000-3000噸噸,25%3000-5000噸噸,21%10000噸噸,9%混合稀土金屬元素和過渡金屬元素形成的永磁材料,自1967年起已有三代產品量產應用。概述產品迭代1.釤鈷(SmCo5)2.釤鈷Sm2Co173.釹鐵硼4.鐵氮(在研)產量上行、汽車需求旺盛,釹鐵硼產量占比極高14.05 22.50 10.66 16.84 01020302016201720182019202020212022E產量(萬噸
103、)產量(萬噸)消耗量(萬噸)消耗量(萬噸)汽車工業汽車工業,49%節能家節能家電電,17%工業應工業應用用,11%風電風電,10%消費電消費電子子,9%其他其他,3%燒結釹鐵硼燒結釹鐵硼(毛坯)(毛坯)95%粘結釹鐵硼粘結釹鐵硼4%釤鈷磁體釤鈷磁體1%永磁:稀土永磁釹鐵硼具有顯著優勢0677p 永磁材料因其優異的抗退磁能力(矯頑力高),是制造各類電機的重要原材料。p 衡量永磁材料性能的關鍵指標:剩磁感應強度,指永磁經磁化至技術飽和、去掉外磁場后,保留的表面場;數值越高,越有利于提升電機效率。內稟矯頑力,使永磁體完全無磁場能量儲存而必須施加的、與原磁化方向相反的外磁場強度;數值越高,電機抗退磁能
104、力越強。最大磁能積:永磁體向外磁路提供磁場能量的最大值;數值越高,產生單位磁場強度所需的永磁體積越小,利于節省電機空間。p 橫向對比各類永磁材料,釹鐵硼具有顯著的指標優勢,有望憑借優異性能持續拓展市場,進而市場迎來快速發展。資料來源:上達稀土官網,卡瑞奇官網,艾普智能官網,浙商證券研究所主要永磁體性能對比:釹鐵硼占優金屬永磁-鋁鎳鈷鐵氧體永磁稀土永磁-釤鈷永磁稀土永磁-燒結釹鐵硼剩磁強度(T)0.581.350.320.430.81.21.171.48內稟矯頑力(kOe)0.381.531.764.2115211140最大磁能積(MGOe)1.413.20.175.224333350居里溫度(
105、C)890450740926310工作溫度(C)-250550-40250-250525-125220主要應用領域儀表、電能表大體積揚聲器、電動工具、玩具、風扇電機等軍事及航空航天領域各類永磁電機、汽車EPS、VCM、MRI等優點溫度穩定性、時間穩定性、耐腐蝕性高資源豐富,價格低廉工作溫度高、耐腐蝕性好,磁性能優于鋁鎳鈷和鐵氧體關鍵指標領先,機械力學性能好,可切削和鉆孔缺點含有戰略元素鉆性價比較低磁性能較差、溫度穩定性差含有戰略元素鈷,性價比低居里溫度低、溫度穩定性差但可以通過添加鏑來改善單位磁場強度下,釹鐵硼的相對體積最小,利于節省電機空間硅鋼鐵氧體鋁鎳鈷釤鈷釹鐵硼軟磁:鐵氧體軟磁+金屬粉芯
106、+金屬軟磁+非晶&納米晶軟磁0678p 軟磁的種類:主要包括鐵氧體永磁、金屬粉芯和金屬軟磁(以硅鋼為主),并逐漸發展非晶&納米晶合金軟磁。p 軟磁的特點:1.初始磁導率高、矯頑力小,易于磁化和退磁。2.電阻率較高,減少感應電流損耗、提高效率。3.飽和磁感強度較高,減小單位磁通量所需的磁芯截面積。p 軟磁的應用:依托特點1,軟磁可以起到導磁作用,實現電能參數變換;依托特點2和特點3,軟磁可提高磁性元件效率并節省空間。具體來說,軟磁可作為各類電機、變壓器、繼電器、電感器、濾波器等元器件的磁芯,最終應用于新能源汽車、機器人、家電、光伏、風電等諸多領域。資料來源:我國軟磁鐵氧體材料與器件產業現狀與發展
107、趨勢(翁興園,2017),金屬磁粉芯比較,磁粉芯認識,金屬磁粉芯介紹,新能源用高頻低損金屬磁粉芯及關鍵制備技術,浙商證券研究所主要軟磁材料的對比指標鐵氧體金屬粉芯金屬軟磁非晶合金納米晶合金Mn-Zn鐵粉芯鐵硅鋁鐵鎳鉬硅鋼片坡莫合金50Ni坡莫合金80Ni鈷基鐵基鐵基飽和磁感強度(T)0.511.41.050.72.031.550.740.551.561.25矯頑力(A/m)8摻雜Ti元素可降低矯頑力40122.414400400750500450400410570軟磁:鐵氧體軟磁VS金屬粉芯0679資料來源:中國電子元件行業協會,華經產業研究院,新思界產業研究中心,鉑科新材年報,浙商證券研究所
108、鐵氧體軟磁:中高頻、低功率場景的成熟磁材金屬粉芯:用于大功率、小型化場景以為Fe2O3為主要原料。飽和磁鋼強度略低,但中高頻下電阻率等指標表現優秀,且加工性好、技術成熟、成本低,因此在中高頻、低功率&電流場景占據優勢,作為各類電子元器件的原材料,最終用于通信、家電、新能源、汽車電子等終端領域。概述由低損失金屬合金粉末構成,氣隙分布均勻,集合鐵氧體軟磁和金屬軟磁的優勢,擁有高電阻率和飽和磁感強度,但存在老化快等問題,因此在大功率、小型化場景應用較多,終端領域包括光伏逆變器、變頻空調、新能源汽車等,與鐵氧體軟磁互補。75%產量集中于國內,應用廣泛;2025年我國市場規模有望近150億元概述主要應用
109、領域V.S.互補關系22%19%17%14%0%5%10%15%20%25%通信家電光伏、風電、電車汽車電子照明電腦及周邊EMS、EMI等電子變壓器 75%-50%0%50%100%010203020142015201620172018201920202021中國產量(萬噸)同比(右)占全球產量比重(右)149 0%10%20%01002002018201920202021E2022E2023E2024E2025E市場規模(億元)同比(右)金屬磁粉芯金屬磁粉芯金屬磁粉芯電感元件電感元件PFC電感元件光伏逆變器電源模塊(OBC/DCDC/HDC)等空調主控電源模塊光伏發電新能源汽車+充電樁變頻空
110、調軟磁:金屬軟磁(硅鋼為主)VS非晶合金0680資料來源:中國金屬學會電工鋼分會,華經產業研究院,SMM,云路股份招股說明書,浙商證券研究所(注:無取向硅鋼的應用占比為2022年預計數據)金屬軟磁:價格低廉,用作鐵芯,以無取向硅鋼為主非晶合金:新型材料,與硅鋼互有優劣又稱電工鋼,價格低廉且具有可塑性,常作為磁性元件的鐵芯。(1)冷軋無取向硅鋼:主流種類,生產工藝相對低,飽和磁感強度高于取向硅鋼,常用于家電、各類電機、新能源汽車等領域。(2)冷軋取向硅鋼,主要用于變壓器的制造。概述及種類主要含鐵、硅、硼等元素,表現為合金薄帶(約0.03mm厚),金屬原子呈無序非晶體排列。主要與取向硅鋼在變壓器領
111、域競爭:2020年非晶合金招標占比27%,硅鋼為65%。主要特點:高頻下磁導率幾乎不變(硅鋼會變?。?,且制造流程約10米,顯著短于硅鋼的1000米,但缺點是成形后加工困難、高頻振動噪聲大,制造工藝尚需進一步完善。硅鋼產能利用率提高,高牌號產量快速增長,應用領域廣泛概述及特點非晶合金生產流程線顯著小于硅鋼V.S.變壓器領域有競爭46%28%14%12%0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%50%家電中小型電機汽車其他(含大型發電機)無取向硅鋼應用占比1448 1318 91%65%75%85%95%0100020002015201620172018201920202021產能(
112、萬噸)產量(萬噸)產能利用率(右)0%50%100%2015201620172018201920202021無取向硅鋼高牌號無取向硅鋼中低牌號無取向硅鋼其他無取向硅鋼高磁感取向硅鋼其他取向硅鋼聚焦:高性能釹鐵硼磁材0681p 高性能釹鐵硼永磁:內稟矯頑力(kOe)和最大磁能積(MGOe)之和大于60的燒結釹鐵硼永磁。p 憑借顯著優異的性能,疊加“雙碳”目標和“機器替人”大趨勢下新能源汽車、風電、節能家電、機器人等領域對永磁電機的旺盛需求和效率要求,高性能釹鐵硼永磁逐漸脫穎而出,近年來持續獲得國家的政策支持,有望迎來發展的快車道。資料來源:發改委官網,工信部官網,中央人民政府官網,浙商證券研究所
113、性能優秀+政策支持以釹鐵硼為代表的高性能稀土永磁持續獲得國家政策支持發布時間文件名稱發布部門相關內容2016年12月新材料產業發展指南工信部、發改委、科技部、財政部將高性能永磁材料列入“關鍵戰略材料”,大力發展稀土永磁節能電機及配套稀土永磁材料。2019年9月關于促進制造業產品和服務質量提升的實施意見工信部加快稀土功能材料創新中心和行業測試評價中心建設,支持開發稀土綠色開采和冶煉分離技術,加快稀土新材料及高端應用產業發展。2021年3月“十四五”規劃和 2035 年遠景目標綱要發改委推動高端稀土功能材料等高端新材料取得突破。2021年10月電機能效提升計劃(2021-2023年)工信部、市監局
114、加快高效節能電機關鍵配套材料創新升級(含稀土永磁);加快突破永磁電機效率最優控制技術;針對使用變速箱、耦合器的傳動系統,鼓勵采用低速直驅和高速直驅式永磁電機。2023年,高效節能電機年產量達1.7億千瓦。2021年12月原材料工業發展規劃工信部、科技部、自然資源部重點突破高性能稀土磁性等一批關鍵材料,建立健全新能源汽車驅動電機用稀土永磁材料等上下游合作機制,推進高性能稀土永磁材料選區精準滲透等技術。2021年12月重點新材料首批次應用示范指導目錄(2021年版)工信部再次將高性能釹鐵硼等稀土功能材料列入新材料重點領域中的“關鍵戰略材料”。高性能釹鐵硼需求旺盛,新能源與機器人引領需求結構變化06
115、82資料來源:Frost&Sullivan,證券日報,卡瑞奇官網,中國稀土行業協會,智研咨詢,華經產業研究院,觀研報告,浙商證券研究所高性能釹鐵硼產量、消耗量穩步上行,展現旺盛需求。中國占比較高,且增速高于全球6.6 13.0 4.7 10.5 0%20%40%60%80%100%051015201520162017201820192020 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E全球產量(萬噸)中國產量(萬噸)中國占比(右)(1)中國占比超70%,未來有望升至80%;(2)20-25產量CAGR:全球14%,中國17%6.5 12.9 4.1 8.7 0%20%40%60%
116、80%051015201520162017201820192020 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E全球消耗量(萬噸)中國消耗量(萬噸)中國占比(右)(1)中國占比超60%;(2)20-25消耗量CAGR:全球15%,中國17%高性能釹鐵硼的產量占比上行,未來仍有發展潛力24%25%0%5%10%15%20%25%30%2015201620172018201920202021占我國釹鐵硼永磁的產量比重占我國稀土永磁的產量比重新能源與機器人引領高性能釹鐵硼的需求結構變化傳統汽車傳統汽車,38%新能源汽車,12%風電,10%消費電子,9%變頻空調,9%節能電梯,8%其他,
117、14%新能源汽車新能源汽車,19.0%風電風電,17.5%節能變頻空調,15.8%節能電梯,12.8%工業機器人工業機器人,11.6%其他,23.2%2018年2021年預計2025年工業機器人銷量對應的高性能釹鐵硼需求超2萬噸0683p 工業機器人:目前每臺工業機器人需求高性能釹鐵硼20-25kg,取中間值22.5kg/臺,則預計2025年全球工業機器人銷量對應的高性能釹鐵硼需求超2萬噸,相較2021年有大概翻倍的增長。p 人形機器人:人形機器人的永磁伺服電機同樣需求高性能釹鐵硼。假設單臺人形機器人的需求量為2.5kg,則在樂觀/中觀/悲觀情況下,預計2030年的銷量(100萬臺/61.1萬
118、臺/39.1萬臺)將分別對應2500噸、1528噸、978噸的高性能釹鐵硼需求。p 智能化:廣義上,新能源汽車機器人。參考新能源汽車由電動化向智能化的發展趨勢,長期看,機器人有望同樣發展智能化功能,進而增加各類電氣電路、電子元器件的需求,或帶動鐵氧體軟磁、金屬粉芯、非晶&納米晶合金等磁性材料的需求。資料來源:MIR DATABANK,IFR,TWB,中國計生協,中國企業綜合調查(CEGS)報告,觀研報告,華經產業研究院,寧波磁盛官網,中國釹鐵硼市場發展現狀及未來發展趨勢分析(張英建等,2022),浙商證券研究所增長動力:工業機器人+人形機器人+智能化20212022E2023E2024E202
119、5E全球工業機器人銷量(萬臺)47 64 73 84 95 中國工業機器人銷量(萬臺)26 28 32 38 42 單臺工業機器人的高性能釹鐵硼用量(千克)22.5 22.5 22.5 22.5 22.5 全球工業機器人銷量對應的高性能釹鐵硼需求量(噸)10575 14400 16425 18900 21375 中國工業機器人銷量對應的高性能釹鐵硼需求量(噸)5768 6376 7170 8473 9548 高性能釹鐵硼的產量占比上行,未來仍有發展潛力電機07Partone84機器人運動驅動力電機分類電機市場競爭格局電機:機器人運動驅動力0785機器人電機是驅動機器人做出各種動作的核心部件,依
120、據電磁感應定律實現電能轉換或傳遞,將電能轉化為動能,給機器人賦予動力。主要部件包含調節器、軸承、定子等組件。數據來源:partstown,浙商證券研究所電機結構(以有刷電機為例)機器人電機外觀機器人電機分類0786對電機進行細化分類,常用電機主要分為兩類:伺服電機與步進電機。伺服電機方面,進一步細分可分為直流伺服電機與交流伺服電機。其中直流電機按電刷分類分為有刷與無刷。交流電動機一般不含電刷,分為同步交流與異步交流。步進電機按驅動原理不同分為永磁式步進電機、反應式步進電機與混合式步進電機。資料來源:浙商證券研究所整理機器人電機主要分類機器人電機分類0787不同種類電機之間特點差異較大。因為機器
121、人的工作對精確度的要求較高。目前,同步交流伺服電機是主要的選擇。我們認為,精度方面具備優勢的高精度、高性能類型電機是未來機器人電機發展的方向。資料來源:mecapoon,浙商證券研究所整理機器人電機主要分類電機種類電機種類特點特點應用領域應用領域有刷直流伺服電機成本低,結構簡單,啟動扭矩大成本敏感的民用,工業領域無刷直流伺服電機無電刷、體積小,重量輕,出力大,成本高于有刷電機精度要求較高的領域同步交流伺服電機(含永磁體)通過傳感器進行磁場定向實現控制,需要永磁體。電動機效率和功率密度較高機器人,機床設備等有較高要求的設備異步交流伺服電機(不含永磁體)人為勵磁形成轉差速度,分為三相和單相,多為鼠
122、籠式三相電機,結構簡單,質量輕永磁式步進電機無電刷,壽命較長。與計算機連接較為方便,數字信號轉換為各項動作更加便捷,但能量轉換效率低醫療儀器,工業控制系統,機器人領域反應式步進電機混合式步進電機不同電機參數對比直流有刷伺服電機直流有刷伺服電機交流同步伺服電機交流同步伺服電機交流異步伺服電機交流異步伺服電機設計復雜中等簡單定子永磁體-轉子-永磁體-反饋編碼器(A,B,C)編碼器(A,B,C,U,V,W)編碼器(A,B,C)轉速3000(r/min)10005000(r/min)20000(r/min)輸出功率范圍05kw022kw2.255kw壽命電刷壽命設備壽命設備壽命電機產業鏈0788電機產
123、業鏈主要包含上游材料,以稀土永磁材料最為昂貴與稀有,還有銅、鋁、鋼鐵等金屬材料。中游有伺服電機制造、伺服驅動器制造、伺服系統研發等環節。下游應用于工業設備、醫療器械、汽車制造與人形機器人等領域。資料來源:各公司官網,浙商證券研究所整理上游材料中游電機制造下游應用稀土磁材伺服電機制造伺服驅動器制造伺服系統研發工業設備醫療器械汽車制造人形機器人伺服電機:需求量漸高0789機器人伺服電機需求量逐年走高:從2011年到2020年間,機器人伺服電機需求量從2467萬臺上升到3873萬臺,需求逐漸放量。我們預計,隨著未來人形機器人對電機性能要求逐漸提高、機器人電機將迎來量價齊升的上升階段。資料來源:MIR
124、,浙商證券研究所全球伺服電機需求量逐漸走高24672560267028002950312033003578375338730.00%1.00%2.00%3.00%4.00%5.00%6.00%7.00%8.00%9.00%0500100015002000250030003500400045002011201220132014201520162017201820192020伺服電機需求量(萬臺)同比增長(%)國內機器人電機競爭格局:歐美日占比較大0790國內機器人電機市場競爭格局中,歐美、日本仍占據主導地位,二者合計占比約65%。國產品牌則以東元、臺達、英威騰、匯川技術等品牌為主。隨著國內對機器
125、人需求的逐漸上升及自主可控的大背景下,國產品牌占比將有望進一步走高。電機是機器人的重要價值組成部分,價值約占機器人價值的20%,僅次于減速器。資料來源:2022年中國機器人產業圖譜及云上發展研究報告,前瞻產業研究院,浙商證券研究所國內機器人電機競爭格局所屬地所屬地代表品牌代表品牌占中國市場份額占中國市場份額日本品牌松下、三菱電機、安川、三洋、富士等45%歐美品牌美國:羅克韋爾、丹納赫、帕光德國:西門子、倫茨、博世、施耐德英國:Control Technology、SEW等20%中國品牌東元(TECO)、臺達(Delta)英威騰、匯川技術、華中數控、廣數、埃斯頓等35%機器人價值占比減速器,35
126、%伺服電機,20%控制器,15%本體,15%其他,15%國內伺服電機市場空間:2026年達225億元0791根據國際統計機構MIR預測,中國伺服電機市場規模將于2026年達到225億元。中國國內機器人伺服電機市場未來幾年市場空間繼續增長,且維持5%左右的同比增速。資料來源:工控網,前瞻產業研究院,浙商證券研究所國內機器人伺服電機市場空間1031161331421491691811922032142250.00%2.00%4.00%6.00%8.00%10.00%12.00%14.00%16.00%0501001502002502016201720182019202020212022E2023E
127、2024E2025E2026E市場規模(億元)同比增長(%)國內伺服電機下游應用:機器人占比仍然偏少0792目前國內伺服電機下游應用中,機器人占比較少,僅占9%。相對于前幾位機床、電子制造設備與包裝機械等相比仍有很大的增長空間。資料來源:MIR Databank,浙商證券研究所國內伺服電機下游應用機床,20%電子制造設備,16%包裝機械,13%紡織機械,12%機器人,9%塑料機械,8%醫療器械,4%食品機械,2%其他,16%輕量化08Partone機器人輕量化發展分析機器人輕量化材料對比對標汽車輕量化市場分析93添加標題95%機器人輕量化發展格局0894p 所謂輕量化是指負載重量和機械手的本體
128、重量比值近似1:2。如KUKA的LBRiiwaR820,其賃載在14kg,而本體的重量僅為30kg。而傳統的工業機器人負載質量和工業機械手的本體質量比值在1:8以上。p 在主流機器人廠商中,輕量化機器人和高負載型機器人呈現“雙面開花”局面。其中,載重比低于3的輕量化機器人型號占比為9%,位于4-8之間的存在潛在輕量化需求的機器人型號占比為42%,在8以上的高負荷型機器人占比約為50%。1-3,9%4-8,42%8-50,3%50以上,46%潛在輕量化需求高負載型機器人機械手的本體重量:負載重量0102030405060708090?KUKAMitsubishiFanucABBKawasakiS
129、taubli?ComauEpsonNachiLeantecDobotGSK1-34-88-5050以上主流機器人廠商輕量化機器人型號分布份額數據來源:Robodk,浙商證券研究輕量化機器人典型應用領域0895p 傳統的工業機器人:主要用于結構良好和先驗確定環境中的重復定位任務。為了獲得高定位精度和可重復性,工業機械臂是非常僵硬和隱含沉重的機械手,可以僅使用相對簡單且具有成本效益的位置反饋控制來完成任務。p 機器人的輕量化:提高能量效率,減少機器人執行任務時的能量消耗,尤其是對依靠自身有限資源來維持日常工作的機器人;提高機械臂與人類交互時的安全性以及作業的靈活性,在發生碰撞時要比質量大的手臂造成
130、的傷害更??;服務機器人空間機器人醫療機器人工業服務使用的生產輔助機器人家庭和公共服務機器人將重物運送到太空成本較高,對機動性和自主性提出了更高要求外科手術機器人提高手術精度主要的輕型機器人DLR MIRO 醫療機器人:專為外科應用而開發,有效載荷為 3 公斤(重量為 10 公斤)。它集成了 7 個扭矩可控關節和針對標準和內窺鏡儀器的手腕設計Barrett機械臂:執行器位于機械手的底部KUKA輕量臂:關節和冗余位置測量都有關節扭矩傳感器NASA Robotrobonaut:專為太空遠程操作和探索而設計SARCOS 人機協作機器人數據來源:Scholarpedia,浙商證券研究型號LWR UR5第
131、三代ASIMOLBRiiwa14R820YuMi(IRB14000)JACO2軸數76-777有效負荷155.0kg-140.5Kg1.3臂展-850mm-820500mm900自重13.518kg48kg3038Kg5.2輕量化機器人發展歷史0896Universal Robots2008全球首款協作機器人鋁合金ABB2015/4全球第一款雙臂協作機器人輕質鋼化鎂+漂浮塑料德國宇航中心(DLR)2003高安全性、高可靠性、便捷使用碳纖維KUKA2014/11首款輕型人機協作機器人全鋁制材料Kinova Robotics2015主要用于服務行業及殘疾人輔助事業碳纖維+鋁合金日本本田2011最早
132、具備人類雙足行走能力的類人機器人鎂合金輕量化機器人發展關鍵節點數據來源:萬方數據,robodk,koloe機器人等,浙商證券研究添加標題機器人輕量化關鍵技術0897p(1)輕量化機械手將執行機構及驅動部分都集成在本體上,形成模塊化。傳統的工業機器人本體上一般僅安裝有電機及減速裝置,而驅動部分一般在機械手附近的控制柜內,不僅體積大質量重,而且兩者之間需要互連線,不方便整體改變工作位置。p(2)新材料新工藝的發展。一些著名的輕型機器人手臂,如UR和KUKA,都由低成本的鋁合金材料制成,在降低自身重量的同時,提升了系統的動態穩定性。諧波減速器電機Link傳統機器人數據來源:淺談輕量化機械手發展前景,
133、IEEE等,浙商證券研究機器人輕量化材料性能對比0898p 鋁合金、(碳纖維增強塑料)CFRP、鈦合金等材料也被廣泛應用于輕量化機械臂。鋼的密度達到鋁合金的3倍,利用其設計零部件不利于機械臂減輕重量;鈦合金盡管比剛度、比強度均大于鋁合金,但在高溫環境下其導熱性差以及化學性能不穩定導致切削加工難度大,所以不適合用于設計存在復雜零件的機械臂;鎂合金密度略高于CFRP為1780Kg/m3,但其比剛度低于鋁合金;CFRP各項指標均最優,但對復合材料加工裝配所需孔槽時,對其強度有較大影響。材料典型類型(kg/m3)Rs(Mpam3/kg)R(Mpam3/tone)鋼不銹鋼(SUS)79302544鋁合金
134、A16005A270025.579.6鈦合金Ti6AL-4V440026205鎂合金AZ31178023100CFRPC/E(0/90/45)170042326機器人輕量化材料的密度、比剛度和比強度值數據來源:基于碳纖維與鋁合金的輕型機械臂混合結構設計方法研究,浙商證券研究機器人輕量化材料成本對比0899p 目前輕質材料的高成本是輕量化的最大障礙,材料成本的降低和性能的提升至關重要。鋼材價格最低,但是降重效果較差;鋁價格區間和降重范圍均處于較佳區間;鈦和鎂價格相對較高;碳纖維材料的降重效果最好,但是目前成本過高。根據美國能源部門預測,碳纖維和碳纖維復合材料2025年時成本可降到3和5美元/磅,
135、假設部件制作成本從24歐元/kg降至13歐元/kg,則總成本降至20-30歐元/kg,制作周期可由2020年的5 min,2030年的2 min,縮短到2050年的1 min。材料減重與成本增加的關系輕量化材料價格材料表材料價格/歐元(kg)-1與鋼相比降重(%)鋼-UHSS/AHSS0.81.51020鋁353050鈦9114050鎂10204060碳纖維復合材料40806070數據來源:車身材料與車身輕量化,金投網,浙商證券研究從汽車輕量化對標機器人輕量化市場發展08100p 驅動因素一:機器人結構存在對安全功能、集成控制、一致和快速移動以及電源的需求等各種潛在挑戰,通過使用鋁和定制擠壓鋁
136、型材提供的輕量化解決方案可以應對其中許多挑戰,汽車結構件方面的應用已經提供了范本。p 驅動因素二:特斯拉頭部效應逐步打開輕量化市場。汽車輕量化結構件:燃油車發動機、輪轂、傳動系統、熱交換等部件鋁的滲透率普遍達到80%以上,車身結構像四門兩蓋、懸架、副車架等領域依舊以鋼為主,特斯拉計劃用3個大型壓鑄件拼接成整個下車體總成,替換掉原來的370個零件。工業機器人的結構件主要包括定制外殼、機器人組件、視覺引導系統框架和臂端工具支撐等。2020年9月22日的特斯拉電池日發布會上,特斯拉公布一體壓鑄生產車身后底板總成,下車體總成重量將降低10%,制造成本下降40%。汽車鋁板、鋁擠壓材的一體化壓鑄輕量化材料
137、2022年9月30日,Tesla在人工智能日規劃輕量化材料在人形機器人方面的應用性能提升引發的增重vs輕量化開發實現的減重數據來源:車身材料與車身輕量化,未來智庫,浙商證券研究點擊此處添加標題添加標題點擊此處添加標題點擊此處添加標題點擊此處添加標題點擊此處添加標題點擊此處添加標題添加標題點擊此處添加標題點擊此處添加標題添加標題點擊此處添加標題添加標題從汽車輕量化對標機器人輕量化市場發展08101p 工業機器人選用的鋁合金:鋁 A380 是壓鑄中最常用的合金,可提供材料特性和可鑄性的最佳組合,可用于鑄造機器人手臂、手腕、底座、“肘部”和工業機器人的其他幾個部件的外殼。以6061為代表的6000系
138、列鋁合金,主要合金元素為鎂與硅,強度中等,具有良好的抗腐蝕性、可焊接性,氧化效果較好。硬度沒7075高,但抗腐蝕比較好,市面上機器人手臂大多使用這種鋁合金材質。以7075型號為代表的7000系列鋁合金主要是鋁鎂鋅銅合金,屬于超硬鋁合金,可熱處理合金,有良好的耐磨性和焊接性,但耐腐蝕性較差,多應用于航空環境。p 汽車鋁型材滲透率僅有1.60%,處于高速發展的布局初期。p 機器人鋁型材目前尚處于萌芽期,國內目前沒有專門從事機器人鋁型材的上市公司。建筑鋁型材,67%工業鋁型材,33%7075鋁板6061鋁板數據來源:產業信息網,浙商證券研究新能源汽車型材,1.60%3C型材,4.27%軌道交通車體型
139、材,0.44%光伏新材,9.71%其他,16.95%從汽車輕量化對標機器人輕量化市場發展08102p 參考特斯拉汽車國內供應鏈占比,人形機器人量產階段或將引入國內供應商,國產結構件供應商有望迎來新增量。人形機器人量產階段或依托現有汽車供應鏈體系,其中結構件部分技術難度低于動力系統和AI系統,國內龍頭企業已形成規模,切入機器人供應鏈的可能性較高。材料端:國外免熱處理鋁合金材料廠商主要有美國鋁業、德國萊茵菲爾德和特斯拉,國內廠商中立中集團、上海交大、廣東鴻圖、湖北新金洋已研制成功。除此之外,傳統的鋁業公司也有望開展機器人用鋁合金布局,逐步切入該賽道。設備與零部件端:中游壓鑄廠商紛紛布局,文燦、鴻圖
140、、拓普、愛科迪等較為領先。材料端設備端零部件端2021年2030年2025年1962億4424億2726億美國美鋁立中集團德國萊茵伊之密力勁科技9億2614億405億文燦股份愛科迪2億573億78億旭升股份拓普集團廣東鴻圖泉峰汽車國產結構件供應商有望迎來新增量數據來源:華爾街見聞,浙商證券研究風險提示09103技術進步不及預期機器人產業鏈上各項技術仍處于發展期,可能存在部分環節技術進步較慢,影響行業整體發展。同時,技術進步不及預期帶來的成本高企也可能影響機器人行業的發展。機器人普及進度不及預期因市場推廣、下游接受程度影響,導致機器人滲透率可能存在不及預期的風險。下游需求不及預期因宏觀經濟不景氣
141、預期影響,企業生產制造環節減少資本開支,使得企業、個人對機器人整體需求減少,導致市場規模不及預期。點擊此處添加標題添加標題點擊此處添加標題點擊此處添加標題點擊此處添加標題點擊此處添加標題點擊此處添加標題添加標題點擊此處添加標題點擊此處添加標題添加標題點擊此處添加標題添加標題95%行業評級與免責聲明104行業的投資評級以報告日后的6個月內,行業指數相對于滬深300指數的漲跌幅為標準,定義如下:1、看好:行業指數相對于滬深300指數表現10%以上;2、中性:行業指數相對于滬深300指數表現10%10%以上;3、看淡:行業指數相對于滬深300指數表現10%以下。我們在此提醒您,不同證券研究機構采用不
142、同的評級術語及評級標準。我們采用的是相對評級體系,表示投資的相對比重。建議:投資者買入或者賣出證券的決定取決于個人的實際情況,比如當前的持倉結構以及其他需要考慮的因素。投資者不應僅僅依靠投資評級來推斷結論行業評級與免責聲明105法律聲明及風險提示本報告由浙商證券股份有限公司(已具備中國證監會批復的證券投資咨詢業務資格,經營許可證編號為:Z39833000)制作。本報告中的信息均來源于我們認為可靠的已公開資料,但浙商證券股份有限公司及其關聯機構(以下統稱“本公司”)對這些信息的真實性、準確性及完整性不作任何保證,也不保證所包含的信息和建議不發生任何變更。本公司沒有將變更的信息和建議向報告所有接收
143、者進行更新的義務。本報告僅供本公司的客戶作參考之用。本公司不會因接收人收到本報告而視其為本公司的當然客戶。本報告僅反映報告作者的出具日的觀點和判斷,在任何情況下,本報告中的信息或所表述的意見均不構成對任何人的投資建議,投資者應當對本報告中的信息和意見進行獨立評估,并應同時考量各自的投資目的、財務狀況和特定需求。對依據或者使用本報告所造成的一切后果,本公司及/或其關聯人員均不承擔任何法律責任。本公司的交易人員以及其他專業人士可能會依據不同假設和標準、采用不同的分析方法而口頭或書面發表與本報告意見及建議不一致的市場評論和/或交易觀點。本公司沒有將此意見及建議向報告所有接收者進行更新的義務。本公司的
144、資產管理公司、自營部門以及其他投資業務部門可能獨立做出與本報告中的意見或建議不一致的投資決策。本報告版權均歸本公司所有,未經本公司事先書面授權,任何機構或個人不得以任何形式復制、發布、傳播本報告的全部或部分內容。經授權刊載、轉發本報告或者摘要的,應當注明本報告發布人和發布日期,并提示使用本報告的風險。未經授權或未按要求刊載、轉發本報告的,應當承擔相應的法律責任。本公司將保留向其追究法律責任的權利。聯系方式106浙商證券研究所上??偛康刂罚簵罡吣下?29號陸家嘴世紀金融廣場1號樓25層北京地址:北京市東城區朝陽門北大街8號富華大廈E座4層深圳地址:廣東省深圳市福田區廣電金融中心33層郵政編碼:200127 電話:(8621)80108518 傳真:(8621)80106010 浙商證券研究所:http:/