《機械設備行業專題研究：人形機器人迭代下供應鏈的新機遇-230620（20頁）.pdf》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《機械設備行業專題研究：人形機器人迭代下供應鏈的新機遇-230620（20頁）.pdf（20頁珍藏版）》請在三個皮匠報告上搜索。

1、 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。1 證券研究報告 工業工業 人形機器人迭代下供應鏈的新機遇人形機器人迭代下供應鏈的新機遇 華泰研究華泰研究 機械設備機械設備 增持增持 (維持維持)通用機械通用機械 增持增持 (維持維持)研究員 倪正洋倪正洋 SAC No.S0570522100004 SFC No.BTM566 +(86)21 2897 2228 研究員 黃菁倫黃菁倫 SAC No.S0570522100003 +(86)21 2897 2228 研究員 史俊奇史俊奇 SAC No.S0570522110002 SFC No.BTM901 +(86)21 2897

2、 2228 行業行業走勢圖走勢圖 資料來源：Wind，華泰研究 2023 年 6 月 20 日中國內地 專題研究專題研究 特斯拉機器人快速迭代，國產供應鏈迎來新機遇特斯拉機器人快速迭代，國產供應鏈迎來新機遇 2021 年特斯拉在 AI Day上首次提出其人形機器人 Optimus 的渲染圖；2022年 AI Day 上，特斯拉推出原型機，在沒有外接線纜的情況下實現了緩慢行走與揮手；2023 年 5 月股東大會上，特斯拉人形機器人已經可以實現流暢的行走與抓取物品，靈活度較原型機大大提高。經過我們的測算，目前特斯拉機器人關節的總成本為 41 萬元左右，從高到低價值量占比前四的零部件分別為：力矩傳感

3、器、滾柱絲杠、無框電機、諧波減速器。通用機器人迎來曙光，已具備協作安全性通用機器人迎來曙光，已具備協作安全性 我們認為人形雙足機器人為通用機器人的最優解，因為人類社會的種種事物都按照人類的生理結構進行設計的，為了適應種類多樣的任務，達到通用的目的，貼近人類形態的雙足機器人其隱形成本最小。2023 年 5 月，特斯拉機器人腿部的末端關節能夠在落地的同時不打碎雞蛋，也能夠輕松地抓取物品，證明其末端肢體關節的力矩控制能力有了顯著的提高，增強了與人協同時的安全性。通過共用特斯拉汽車上的 FSD 自動駕駛系統，特斯拉機器人已經可以利用視覺自主識別、記憶周圍環境，構建地圖。工程師也可以通過AI 對其進行肢

4、體的模擬訓練，大大降低了其開發成本。力矩傳感器力矩傳感器/滾柱絲杠滾柱絲杠/無框電機無框電機/諧波減速器為高價值量環節諧波減速器為高價值量環節 旋轉執行器、線性執行器、靈巧手共同構建擎天柱全身 40 個關節。旋轉執行器由角接觸軸承、諧波減速器、交叉滾子軸承、編碼器、無框電機、力矩傳感器構成。特斯拉線性執行器由深溝球軸承、無框電機、力矩傳感器、編碼器、反式滾柱和四點接觸球軸承構成。靈巧手主要由空心杯電機、螺紋絲杠、行星精密齒輪箱和編碼器構成。根據我們的測算，目前特斯拉機器人關節 BOM 表成本為 41 萬元左右，其中力矩傳感器、滾柱絲杠、無框電機、諧波減速器價值量占比較高。力矩傳感器力矩傳感器/

5、滾柱絲杠滾柱絲杠/空心杯電機技術壁壘較高空心杯電機技術壁壘較高 六維力矩傳感器除了要解決對所測力分量敏感的單調性和一致性問題外，還要解決因結構加工、工藝誤差引起的維間（軸間）干擾問題和電路實現，技術難度大。對于滾柱絲杠來說，企業為了實現高速或精密的加工，除在機床設備的結構剛性進行加強設計外，必須同時具備高速主軸系統和高速進給系統，才能達到材料切削過程的高速化，這對于企業的制造能力和設計能力都有較高的要求?？招谋姍C核心技術難點在于大批量生產和精密齒輪箱減速器。國內眾多廠商采用手工繞線的方式生產，在生產效率、產品壽命、精度方面存在劣勢。風險提示：特斯拉機器人方案變更；成本測算具有一定局限性；特斯

6、拉機器人產業化不及預期。(19)(11)(2)715Jun-22Oct-22Feb-23Jun-23(%)機械設備通用機械滬深300 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。2 工業工業 正文目錄正文目錄 產業鏈相關公司與產業鏈相關公司與 BOM 表成本一覽表成本一覽.3 特斯拉機器人快速迭代，通用機器人迎來曙光特斯拉機器人快速迭代，通用機器人迎來曙光.4 通用機器人迎來曙光，已具備協作安全性.4 旋轉執行器、線性執行器、靈巧手共同構建全身 40 個關節.5 力矩傳感器：為機器人提供觸覺，高性能產品價格昂貴力矩傳感器：為機器人提供觸覺，高性能產品價格昂貴.8 編碼器：編碼器

7、：運動反饋核心部件，國內產品核心指標達到國際水平運動反饋核心部件，國內產品核心指標達到國際水平.9 滾柱絲杠：性能強于滾珠絲杠，日歐占據滾柱絲杠：性能強于滾珠絲杠，日歐占據 70%市場市場.11 無框電機：體積小效率高，國內無框電機已達到國際水平無框電機：體積小效率高，國內無框電機已達到國際水平.13 諧波減速器：高傳動比諧波減速器：高傳動比/輕重量輕重量/小體積，國產替代趨勢明顯小體積，國產替代趨勢明顯.14 空心杯電機：靈巧手核心部件，大批量生產為難點空心杯電機：靈巧手核心部件，大批量生產為難點.16 報告提及公司報告提及公司.17 風險提示.17 SVpZhV8VkWRYvZ9UlX9P

8、8QbRpNmMoMtQlOnNrPfQoMpOaQnMoOvPpMoPNZqQnR 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。3 工業工業 產業鏈產業鏈相關相關公司與公司與 BOM 表成本一覽表成本一覽 圖表圖表1：產業鏈產業鏈相關相關公司一覽公司一覽 資料來源：各公司公告，華泰研究 圖表圖表2：特斯拉機器人關節特斯拉機器人關節 BOM 表成本表成本 分類分類 零部件零部件 數量數量 單價（元）單價（元）總價（元）總價（元）占關節成本比例占關節成本比例 旋轉關節 無框電機 14 2500 35000 8.57%諧波減速器 14 3000 42000 10.28%力矩傳感器

9、14 5000 70000 17.13%編碼器 28 500 14000 3.43%交叉滾子軸承 14 100 1400 0.34%角接觸球軸承 28 100 2800 0.69%線性關節 無框電機 14 2500 35000 8.57%力矩傳感器 14 5000 70000 17.13%編碼器 14 500 7000 1.71%行星滾柱絲杠 14 2000 28000 6.85%反式滾柱 14 5000 70000 17.13%深溝球軸承 14 100 1400 0.34%四點接觸球軸承 14 100 1400 0.34%靈巧手 空心杯電機 12 1500 18000 4.41%編碼器 12

10、 500 6000 1.47%精密行星齒輪箱 12 500 6000 1.47%螺紋絲杠 12 50 600 0.15%關節總成本 408600 資料來源：京東、1688、鳴志電器官網，華泰研究預測 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。4 工業工業 特斯拉機器人快速迭代，通用機器人迎來曙光特斯拉機器人快速迭代，通用機器人迎來曙光 通用機器人迎來曙光，已具備協作安全性通用機器人迎來曙光，已具備協作安全性 快速迭代下特斯拉機器人已能實現行走快速迭代下特斯拉機器人已能實現行走/抓取等動作，通用機器人迎來曙光。抓取等動作，通用機器人迎來曙光。2021 年特斯拉在 AI Day

11、上首次提出其人形機器人 Optimus 的渲染圖；2022 年 AI Day 上，特斯拉推出原型機，在沒有外接線纜的情況下實現了緩慢行走與揮手；2023 年 5 月股東大會上，特斯拉人形機器人已經可以實現流暢的行走與抓取物品，靈活度較原型機大大提高。我們認為人形雙足機器人為通用機器人的最優解，因為人類社會的種種事物都按照人類的生理結構進行設計的，為了適應種類多樣的任務，達到通用的目的，貼近人類形態的雙足機器人其隱形成本最小。圖表圖表3：特斯拉人形機器人實現快速迭代特斯拉人形機器人實現快速迭代 圖表圖表4：特斯拉人性機器人已實現流暢行走與抓取物品特斯拉人性機器人已實現流暢行走與抓取物品 資料來源

12、：特斯拉 2022 年 AI Day，華泰研究 資料來源：特斯拉 2023 年股東大會，華泰研究 特斯拉機器人力矩控制能力提高，增強協作特斯拉機器人力矩控制能力提高，增強協作安全性。安全性。2023 年 5 月，特斯拉機器人腿部的末端關節能夠在落地的同時不打碎雞蛋，也能夠輕松地抓取物品，證明其末端肢體關節的力矩控制能力有了顯著的提高，增強了與人協同時的安全性。圖表圖表5：特斯拉機器人腿部在落地時不打碎雞蛋特斯拉機器人腿部在落地時不打碎雞蛋 圖表圖表6：特斯拉機器人能夠輕松的抓取物品特斯拉機器人能夠輕松的抓取物品 資料來源：特斯拉 2023 年股東大會，華泰研究 資料來源：特斯拉 2023 年股

13、東大會，華泰研究 共用共用汽車汽車 FSD 系統，特斯拉機器人已能夠識別、記憶周圍環境。系統，特斯拉機器人已能夠識別、記憶周圍環境。通過共用特斯拉汽車上的FSD 自動駕駛系統，特斯拉機器人已經可以利用視覺自主識別、記憶周圍環境，構建地圖。工程師也可以通過 AI 對其進行肢體的模擬訓練，大大降低了其開發成本。免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。5 工業工業 圖表圖表7：共用汽車共用汽車 FSD 視覺系統，大大降低開發成本視覺系統，大大降低開發成本 資料來源：特斯拉 2022 年 AI Day，華泰研究 圖表圖表8：特斯拉機器人已能夠識別、記憶周圍環境特斯拉機器人已能夠識別

14、、記憶周圍環境 圖表圖表9：工程師可以通過工程師可以通過 AI 對機器人對機器人進行肢體進行肢體模擬訓練模擬訓練 資料來源：特斯拉 2023 年股東大會，華泰研究 資料來源：特斯拉 2023 年股東大會，華泰研究 旋轉執行器、線性執行器、靈巧手共同構建全身旋轉執行器、線性執行器、靈巧手共同構建全身 40 個關節個關節 擎天柱軀干包含擎天柱軀干包含 28 個關節執行器，主要分為旋轉與線性兩大類。個關節執行器，主要分為旋轉與線性兩大類?？紤]到成本等問題，特斯拉設計了旋轉和線性 2 大類執行器，每類包含 3 種執行器。擎天柱整體軀干共有 28 個關節執行器，其中線性執行器 14 個，旋轉執行器 14

15、 個。具體應用部位分別為肩部 6 個旋轉執行器、肘部 2 個線性執行器和 2 個旋轉執行器、腕部 4 個線性執行器、腰部 2 個旋轉執行器、髖部 4 個旋轉執行器、腿部 8 個線性執行器。免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。6 工業工業 圖表圖表10：擎天柱原型機軀干包含擎天柱原型機軀干包含 28 個關節執行器個關節執行器 圖表圖表11：關節執行器主要分為旋轉和線性關節執行器主要分為旋轉和線性 2 大類，共大類，共 6 種種 資料來源：特斯拉 2022 年 AI Day，華泰研究 資料來源：特斯拉 2022 年 AI Day，華泰研究 力矩傳感器、諧波減速器、無框電機和

16、編碼器為旋轉執行器重要零部件。力矩傳感器、諧波減速器、無框電機和編碼器為旋轉執行器重要零部件。特斯拉旋轉執行器由角接觸軸承、諧波減速器、交叉滾子軸承、編碼器、無框電機、力矩傳感器構成，其中編碼器、無框電機、減速器和力矩傳感器價值量高于其他零部件。圖表圖表12：特斯拉旋轉執行器特斯拉旋轉執行器 圖表圖表13：旋轉關節采用無框電機旋轉關節采用無框電機 資料來源：特斯拉 2022 年 AI Day，華泰研究 資料來源：Maxon，華泰研究 反式滾柱為特斯拉線性執行器中高價值量零部件。反式滾柱為特斯拉線性執行器中高價值量零部件。特斯拉人形機器人線性執行器由深溝球軸承、無框電機、力矩傳感器、位置傳感器（

17、編碼器）、反式滾柱和四點接觸球軸承構成。圖表圖表14：特斯拉線性執行器中的力傳感特斯拉線性執行器中的力傳感器、位置傳感器器、位置傳感器（編碼器）（編碼器）和和無框電機無框電機 資料來源：特斯拉 2022 年 AI Day，華泰研究 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。7 工業工業 圖表圖表15：特斯拉線性執行器中的無框電機、特斯拉線性執行器中的無框電機、深溝深溝球軸承和四點接觸球球軸承和四點接觸球軸承軸承 圖表圖表16：特斯拉線性執行器中的反式滾柱特斯拉線性執行器中的反式滾柱和行星滾柱絲杠和行星滾柱絲杠 資料來源：特斯拉 2022 年 AI Day，華泰研究 資料來源：

18、特斯拉 2022 年 AI Day，華泰研究 靈巧手采用靈巧手采用 6 電機驅動，空心杯電機為核心部件。電機驅動，空心杯電機為核心部件。擎天柱靈巧手采取了較為經典的六電機布局，其中拇指采用雙電機驅動彎曲和側擺，其它 4 指各用 1 個電機帶動，可實現 11 個自由度。靈巧手主要由空心杯電機、螺紋絲杠、行星精密齒輪箱和編碼器構成，其中空心杯電機為核心部件。算上雙手的 12 個執行器后，特斯拉機器人的全身執行器數量為 40 個。圖表圖表17：擎天柱靈巧手擎天柱靈巧手 圖表圖表18：靈巧手采用靈巧手采用 6 個微型電機驅動個微型電機驅動 資料來源：特斯拉 2022 年 AI Day，華泰研究 資料來

19、源：特斯拉 2022 年 AI Day，華泰研究 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。8 工業工業 力矩傳感器：為機器人提供觸覺，高性能產品價格昂貴力矩傳感器：為機器人提供觸覺，高性能產品價格昂貴 力矩傳感器為機器人提供觸覺，力矩傳感器為機器人提供觸覺，2022 年全球市場空間為年全球市場空間為 84 億美元。億美元。皮膚使得動物具有觸覺，力矩傳感器使得機器人具有觸覺。力矩傳感器是一種電子裝置，用于監測、檢測、記錄施加在其上的線性力和旋轉力，常用于打磨、拋光碰撞檢測等領域。根據 Market Insight，2022 年全球力矩傳感器市場空間為 84 億美元，約 600

20、 億元。按照測量維度上分，力矩傳感器可分為一維至六維傳感器，其中六維傳感器可測量 X、Y、Z 三軸力和力矩。圖表圖表19：六維傳感器可測量六維傳感器可測量 X、Y、Z 三軸力和力矩三軸力和力矩 資料來源：國際自動化網，華泰研究 高性能進口力傳感器價格昂貴高性能進口力傳感器價格昂貴，技術難度大，技術難度大。2022 年，在接受高工機器人采訪時，坤維科技創始人熊琳表示：“一臺高性能的進口力傳感器的價格頂得上國內一臺協作機器人的價格，導致國內機器人行業用不起，加之標校能力和生產方式等多方面的約束，國內多數六維力傳感器廠商無法滿足產能需求，阻礙了第三代工業機器人的發展?！逼浼夹g難點主要在于，六維力傳感

21、器除了要解決對所測力分量敏感的單調性和一致性問題外，還要解決因結構加工和工藝誤差引起的維間（軸間）干擾問題、動靜態標定問題以及矢量運算中的解耦算法和電路實現。高性能六維傳感器價格從幾千到上萬不等，價值量較高。國內參與者主要是昊志機電、宇立儀器（安川電機、KUKA、ABB 的力傳感器合作商）、坤維科技（供貨給節卡、遨博、睿爾曼、越疆、思靈、大族等國內協作機器人廠商）。圖表圖表20：國內力矩傳感器主要參與者國內力矩傳感器主要參與者 公司公司 簡介簡介 昊志機電 2022 年年報中披露有六維力矩傳感器相關產品。宇立儀器 安川電機、KUKA、ABB 的力傳感器合作商。坤維科技 供貨給節卡、遨博、睿爾曼

22、、越疆、思靈、大族等國內協作機器人廠商。資料來源：GGII、公司公告，華泰研究 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。9 工業工業 編碼器：運動反饋核心部件，國內產品核心指標達到國際水平編碼器：運動反饋核心部件，國內產品核心指標達到國際水平 編碼器為運動參數反饋核心部件。編碼器為運動參數反饋核心部件。伺服系統由伺服驅動器發出信號給伺服電機驅動其轉動，同時編碼器將伺服電機的運動參數反饋給伺服驅動器，伺服驅動器再對信號進行匯總、分析、修正。編碼器按照其原理可分為光電編碼器與磁電編碼器，其中光電編碼器使用較多。根據我們前期發布的報告運動控制，機器人供應鏈關鍵環節（2022 年

23、8 月 15 日），編碼器占電機成本的 30%左右，結合伺服電機的市場規模，我們預計 2022 年全球編碼器市場空間為 115 億元，中國市場空間為 54 億元。圖表圖表21：編碼器為伺服系統核心部件編碼器為伺服系統核心部件 圖表圖表22：2022 年全球年全球編碼器市場空間為編碼器市場空間為 115 億元，中國為億元，中國為 54 億元億元 資料來源：禾川科技招股說明書，華泰研究 資料來源：中商情報網、觀研報告網，華泰研究預測 高端編碼器以歐美日企業為主，國內頭部企業部分核心指標已達到國際水平。高端編碼器以歐美日企業為主，國內頭部企業部分核心指標已達到國際水平。編碼器分辨率決定了伺服電機旋轉

24、的角位移分辨率，技術難點就在于碼盤的加工生產。碼盤的刻度線越多，控制精度就越高，碼盤體積越大。高端的編碼器以海德漢、西克、歐姆龍等歐美日企業為主，根據我們前期發布的 運動控制，機器人供應鏈關鍵環節（2022 年 8 月 15 日），目前國內頭部企業如匯川技術、禹衡光學分辨率等核心技術指標已達到國際水平，但穩定性和耐用性方面仍和國際領先水平仍有一定差距。圖表圖表23：國內頭部企業部分核心技術指標已達到國際水平國內頭部企業部分核心技術指標已達到國際水平 海德漢 EQN1337 禹衡光學 ZKD-73 分辨率 25 位 23 位 最大轉速 12000rpm 6000rpm 工作溫度-40-115-2

25、0-80 資料來源：各公司官網，華泰研究 020406080100120140201720182019202020212022E全球編碼器市場規模中國編碼器市場規模（億元）免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。10 工業工業 圖表圖表24：高端編碼器以歐美日企業為主高端編碼器以歐美日企業為主 資料來源：華泰研究 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。11 工業工業 滾柱絲杠：性能強于滾珠絲杠，日歐占據滾柱絲杠：性能強于滾珠絲杠，日歐占據 70%市場市場 行星滾柱絲杠是將旋轉運動轉換為線性運動的機械裝置行星滾柱絲杠是將旋轉運動轉換為線性運動的機械裝置，

26、與滾珠絲杠的區別在于其載荷傳，與滾珠絲杠的區別在于其載荷傳遞元件為螺紋滾柱遞元件為螺紋滾柱。常見的行星滾柱絲杠在主螺紋絲杠的周圍，行星布置了 6-12 個螺紋滾柱絲杠，這樣將電機的旋轉運動轉換為絲杠的直線運動。它能夠在極其艱苦的環境下承受重載上千個小時，這樣就使得行星滾柱絲杠成為要求連續工作應用場合的理想選擇。反式滾柱中，滾柱不沿絲杠進行軸向運動，其行程運動是在螺母的內螺紋。滾柱絲杠和滾珠絲杠的主要區別在于載荷傳遞元件，一個為螺紋滾柱，一個為滾珠。圖表圖表25：行星滾柱絲杠載荷傳遞元件為螺紋滾柱行星滾柱絲杠載荷傳遞元件為螺紋滾柱 圖表圖表26：滾珠絲杠載荷傳遞元件為滾珠滾珠絲杠載荷傳遞元件為滾

27、珠 資料來源：新劍機器人官網，華泰研究 資料來源：仕瑞達官網，華泰研究 滾柱絲杠性能強于滾珠絲杠，反式滾柱滾柱絲杠性能強于滾珠絲杠，反式滾柱尺寸尺寸更小。更小。行星滾柱絲桿能承受的靜載為滾珠絲杠的 3 倍，壽命為滾珠絲桿的 15 倍；螺紋滾柱替代滾珠將使負載通過眾多接觸點迅速釋放，從而有更高的抗沖擊能力；行星滾柱絲杠能夠提供更高的旋轉速度和更高的加速度；行星滾柱絲杠的導程可以比滾珠絲杠制造的更小，而滾珠絲杠的導程受到滾珠的直徑限制；眾多接觸點將大幅度提高剛度和抗沖擊能力。反式滾柱較傳統的行星滾柱絲杠尺寸更小，未來滾柱絲杠有望憑借其優異性能持續替代滾珠絲杠。圖表圖表27：滾柱絲杠性能遠強于滾珠絲

28、杠滾柱絲杠性能遠強于滾珠絲杠 滾柱絲杠滾柱絲杠 滾珠絲杠滾珠絲杠 壽命 滾珠絲杠的 15 倍-承載能力 高 低 導程 小 大 剛度 高 低 資料來源：力姆泰克，華泰研究 2022 年全球年全球/中國滾珠絲杠市場約為中國滾珠絲杠市場約為 130/28 億元，日本和億元，日本和歐洲占歐洲占據據 70%市場份額。市場份額。根據華經產業研究院預測，2022 年全球滾珠絲杠市場空間約為 130 億元，中國滾珠絲杠市場空間約為 28 億元。為了實現高速或精密的加工，除在機床設備的結構剛性進行加強設計外，必須同時具備高速主軸系統和高速進給系統，才能達到材料切削過程的高速化，這對于企業的制造能力和設計能力都有

29、較高的要求。從市場競爭格局看，2021 年全球主要的滾珠絲桿廠商有 NSK、THK、SKF 等，CR5 市占率達到約 46%，其中主要來自歐洲和日本，日本和歐洲滾珠絲桿企業占據了全球約 70%的市場份額。國內做滾柱和滾珠絲杠的企業較少，主要參與者有鼎智科技、秦川機床、新劍傳動、恒力液壓。免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。12 工業工業 圖表圖表28：2022 年全球年全球/中國滾珠絲杠市場約為中國滾珠絲杠市場約為 130/28 億元億元 圖表圖表29：2021 年年全球滾珠絲杠全球滾珠絲杠 CR5 約約 46%資料來源：華經產業研究院，華泰研究 資料來源：華經產業研究

30、院，華泰研究 02040608010012014020152016201720182019202020212022E全球滾珠絲杠市場規模中國滾珠絲杠市場規模（億元）CR546.0%其他54.0%免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。13 工業工業 無框電機：體積小效率高，無框電機：體積小效率高，國內無框電機已達到國際水平國內無框電機已達到國際水平 無框電機因其效率高、體積小、單位體積扭矩高適合用在旋轉關節中，單個價值量在無框電機因其效率高、體積小、單位體積扭矩高適合用在旋轉關節中，單個價值量在千千元元左右。左右。無框電機多采用大尺寸中空直徑和低重量高功率密度的設計，只有轉

31、子和定子兩個部件，企業可以由此設計出自重輕，中空走線的關節。轉子通常是內部部件，由帶永磁體的旋轉鋼圓環組件構成，直接安裝在機器軸上。定子是外部部件，齒輪外部環繞鋼片和銅繞組，以產生緊密攀附在機器殼體內的電磁力。根據前瞻產業研究院測算，無框電機在 1.5萬元的單個協作機器人關節中成本占比約為 7%，價值量約為千元。圖表圖表30：無框電機多采用大尺寸中空設計無框電機多采用大尺寸中空設計 圖表圖表31：單個單個 1.5 萬元協作萬元協作機器人關節中無框電機價值量約為機器人關節中無框電機價值量約為千千元元 資料來源：科爾摩根官網，華泰研究 資料來源：前瞻產業研究院，華泰研究 國內企業無框電機已達到國際

32、水平。國內企業無框電機已達到國際水平。無框力矩電機相較于標準伺服電機技術難度更高，因為無框力矩電機屬于低壓電機，但其要求輸出的功率較大，同時又要求體積較小，便于安裝和節約空間。無框力矩電機主要應用在協作機器人領域，對整體安裝、固定的工藝及設計具有較高的要求。國外參與企業主要是科爾摩根、Moog、Maxon Motor 等，國內生產企業主要是步科股份和昊志機電。目前步科股份的第三代無框力矩電機產品已可以對標國際領先產品并具備一定優勢。圖表圖表32：步科股份第三代無框電機可對標國際領先產品步科股份第三代無框電機可對標國際領先產品 公司公司 步科股份步科股份 科爾摩根科爾摩根 型號 FMC085 T

33、BM2G-08513 額定扭矩（Nm）1.8 1.65 額定轉速（rpm）3000 5300 定子外徑（mm）85 85 定子內徑（mm）58 42.5 資料來源：各公司官網，華泰研究 圖表圖表33：無框電機市場主要參與者無框電機市場主要參與者 公司公司 簡介簡介 科爾摩根 1949 年公司前身 Inland 電機公司設計出首個無框力矩電機。Moog 1951 年公司前身穆格閥門成立。Maxon 與 1961 年成立，Maxon 公式是全球領先的高精度驅動系統供應商。步科股份 2022 年，步科股份基于更多用戶痛點推出了第三代無框力矩電機 FMC 系列 昊志機電 公司有無框力矩電機和諧波減速器

34、產品。資料來源：各公司官網，華泰研究 控制器57.0%減速器19.0%驅動器8.0%電機7.0%傳感器7.0%剎車2.0%免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。14 工業工業 諧波減速器：高傳動比諧波減速器：高傳動比/輕重量輕重量/小體積，國產替代趨勢明顯小體積，國產替代趨勢明顯 諧波減速器可以通過降低轉速而提高扭矩，諧波減速器可以通過降低轉速而提高扭矩，因高傳動比因高傳動比/輕重量輕重量/小體積更適合用在機器人關小體積更適合用在機器人關節中節中。諧波減速器構造主要包括剛輪（帶有內齒圈的剛性齒輪）、柔輪（帶有外齒圈的柔性齒輪）、以及波發生器，通常采用波發生器主動-剛輪固定

35、-柔輪輸出形式，當波發生器裝入柔輪內圓時，迫使柔輪產生彈性變形而呈橢圓狀，此時長軸處柔輪齒輪插入剛輪的輪齒槽內，為完全嚙合狀態；而短軸處則為脫開狀態，當波發生器連續轉動時，迫使柔輪不斷產生變形并產生了錯齒運動，從而實現波發生器與柔輪的運動傳遞。諧波減速器可以通過降低轉速而提高扭矩，以傳遞較大的負荷，克服伺服電機功率有限導致輸出的扭矩較小的缺陷。相較于行星減速器和 RV 減速器，其傳動比高、重量輕、體積小，更適合用在關節中。圖表圖表34：諧波諧波減速器原理圖減速器原理圖 資料來源：哈默那科官網，華泰研究 圖表圖表35：諧波減速器諧波減速器因高傳動比因高傳動比/輕重量輕重量/小體積更適合用在關節中

36、小體積更適合用在關節中 單級行星減速器單級行星減速器 雙級行星減速器雙級行星減速器 RV 減速器減速器 諧波減速器諧波減速器 公司 中大力德 中大力德 納博特斯克 哈默那科 傳動比 3-10 15-100 41-203.52 30-160 重量（kg）1.3-48 1.5-60 3.8-102 0.32-16.2 額定輸出扭矩（Nm）40-2000 40-2000 162-9733 7-1236 傳動效率 97%94%80%70-80%優點 剛性、耐磨性強 剛性、耐磨性強 高負載、高剛度 體積小、重量輕、傳動比高 缺點 減速比低、精度差、重量大 減速比低、精度差、重量大 體積大、重量大 易損壞

37、 價格-5-8k 1-5k 資料來源：各公司官網、運動控制，機器人供應鏈關鍵環節（2022 年 8 月 15 日），華泰研究 2022 年中國諧波減速器市場規模為年中國諧波減速器市場規模為 27 億元，國產替代趨勢明顯。億元，國產替代趨勢明顯。參照我們發布的報告 運動控制，機器人供應鏈關鍵環節（2022 年 8 月 15 日）中的測算方式，按照單臺工業機器人使用 3 臺諧波減速器，每臺諧波減速器為 3000 元，結合 GGII 披露的 2022 年中國工業機器人銷量 30.3 萬臺，我們測算出 2022 年中國諧波減速器市場規模為 27.3 億元。2021年綠的諧波市場占有率為 26%，較 2

38、018 年的 20%顯著提升，國產替代趨勢明顯。免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。15 工業工業 圖表圖表36：2022 年中國諧波減速器市場規模為年中國諧波減速器市場規模為 27 億元億元 圖表圖表37：2021 年綠的諧波市場占有率為年綠的諧波市場占有率為 26%資料來源：運動控制，機器人供應鏈關鍵環節（2022 年 8 月 15 日）、GGII，華泰研究預測 資料來源：運動控制，機器人供應鏈關鍵環節（2022 年 8 月 15 日），華泰研究 國產國產諧波諧波減速器減速器核心參數已達到國際水平，核心參數已達到國際水平，精度、壽命與外資仍有一定差距。精度、壽命與外

39、資仍有一定差距。在效率、減速比、傳動精度、扭矩剛度等關鍵指標參數上，國產諧波減速器已經基本達到了國際領先的水平，但是在使用壽命、故障率等方面仍有差距。一部分國產減速器長時間使用后仍有出現磨損、漏油、精度下降的情況，在產品穩定性和使用壽命上仍需提升。減速器對技術積累要求非常高，細小的工藝差距會影響減速器的精度、損耗速度和壽命。打破海外技術壁壘的關鍵為設備和制造工藝：1）除了綠的諧波等企業通過工藝、材料的改進解決設備卡脖子問題外，加速提高國產精密設備制造水平仍為關鍵。2）減速器屬于薄壁零件，如果熱處理技術不過關，會導致零件變形較大。圖表圖表38：國產諧波減速器核心參數已達到國際水平國產諧波減速器核

40、心參數已達到國際水平，精度、壽命與外資仍有一定差距精度、壽命與外資仍有一定差距 性能指標性能指標 綠的諧波（綠的諧波（LHS-32）來福（來福（LHT-32）鈞興（鈞興（KSHG-32）HD(HPG-32)齒隙精度 1 arcmin 1 arcmin 1 arcmin 1 arcmin 傳動精度 1 arcmin 1 arcmin 1 arcmin 1 arcmin 效率 80%80%80%85%溫升 40 40 40 40 噪聲 75dB（A）75dB（A）75dB（A）75dB（A）允許最高輸入轉速（rads/min）4500 4000 4800 5000 額定扭矩 51-130 99-1

41、78 95-170 54-137 最大沖擊轉矩 190-652 497-892 450-868 200-686 減速比 30-160 50-160 50-160 30-160 回差 10 10 5X10 5X10 重量 2.5 3.15 3.15 3.2 資料來源：運動控制，機器人供應鏈關鍵環節（2022 年 8 月 15 日），華泰研究 05101520253035404520192020202120222023E2024E2025E（億元）哈默那科38.0%綠的諧波26.0%來福8.0%新寶7.0%同川6.0%大族4.0%其他11.0%免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起

42、閱讀。16 工業工業 空心杯電機：靈巧手核心部件，大批量生產為難點空心杯電機：靈巧手核心部件，大批量生產為難點 空心杯電機因其小體積，適合用于輕負載的靈巧手部位?？招谋姍C因其小體積，適合用于輕負載的靈巧手部位?？招谋妱訖C在結構上突破了傳統電機的轉子結構形式，采用的是無鐵芯轉子，也叫空心杯型轉子。這種新穎的轉子結構徹底消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗。同時其重量、體積和轉動慣量大幅降低，從而減少了轉子自身的機械能損耗。由于轉子的結構變化而使電機的運轉特性得到了較大改善，不但具有突出的節能特點，更為重要的是具備了鐵芯電機所無法達到的控制和拖動特性。圖表圖表39：有刷空心杯電機結構圖有刷空

43、心杯電機結構圖 圖表圖表40：無刷無刷空心杯電機結構圖空心杯電機結構圖 資料來源：鳴志電器官網，華泰研究 資料來源：鳴志電器官網，華泰研究 圖表圖表41：空心杯電機的優勢空心杯電機的優勢 特點特點 優勢優勢 無齒槽效應 低俗平穩運行；低震動、低噪音；轉子可控制在任意位置。結構緊湊 磁路設計更優；功率密度更高；溫升低、效率高 低電感 高動態響應；高加速度 資料來源：鳴志電器官網，華泰研究 空心杯電機應用領域廣泛，大批量生產為難點?？招谋姍C應用領域廣泛，大批量生產為難點?？招谋姍C用途廣泛，包括工業控制、軍工、機器人、高端機床等。根據江蘇雷利 2023 年 3 月 1 日披露的投資者調研紀要，德

44、國Faulhaber和瑞士Maxon銷售的空心杯電機+齒輪箱+編碼器集成件年銷售額約32億歐元，產品主要面向軍工和工業市場?？招谋姍C核心技術難點在于大批量生產和精密齒輪箱減速器。國內眾多廠商采用手工繞線的方式生產，在生產效率、產品壽命、精度方面存在劣勢。目前國內生產空心杯電機的廠家主要有鳴志電器和江蘇雷利。免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。17 工業工業 報告提報告提及公司及公司 圖表圖表42：報告提及公司報告提及公司 股票代碼股票代碼 簡稱簡稱 股票代碼股票代碼 簡稱簡稱 股票代碼股票代碼 簡稱簡稱 002050 CH 三花智控 002008 CH 大族激光 MO

45、G US Moog 601689 CH 拓普集團 000837 CH 秦川機床 6471 JP NSK 603662 CH 柯力傳感 002553 CH 南方精工 未上市 來福 300503 CH 昊志機電 601100 CH 恒立液壓 未上市 鈞興 未上市 宇力儀器 871312 CH 新劍傳動 6324 JP 哈默納科 300124 CH 匯川技術 002896 CH 中大力德 6268 JP 納博特斯克 688320 CH 禾川科技 002527 CH 新時達 未上市 新寶 002338 CH 奧普光電 000795 CH 英洛華 未上市 同川科技 300503 CH 昊志機電 0021

46、64 CH 寧波東力 未上市 大族精密 688017 CH 綠的諧波 300660 CH 江蘇雷利 300124 CH 匯川技術 002896 CH 中大力德 603728 CH 鳴志電器 688320 CH 禾川科技 301368 CH 豐立智能 688160 CH 步科股份 未上市 海德漢 300403 CH 漢宇集團 300503 CH 昊志機電 未上市 西克 000009 CH 中國寶安 603667 CH 五洲新春 6645 JP 歐姆龍 002708 CH 光洋股份 300421 CH 力星股份 未上市 宇立儀器 300503 CH 昊志機電 未上市 Faulhaber 未上市 坤

47、維科技 603667 CH 五洲新春 未上市 Maxon 未上市 TSK 002472 CH 雙環傳動 未上市 科爾摩根 SKF US SKF 873593 CH 鼎智科技 301255 CH 通力科技 資料來源：Wind，華泰研究 風險提示風險提示 特斯拉機器人方案變更：特斯拉機器人方案變更：目前特斯拉機器人最終零部件方案仍在迭代中，未來存在變化可能性，從而導致潛在供應鏈公司發生變化。成本測算具有一定局限性：成本測算具有一定局限性：我們通過公開數據測算出的特斯拉機器人 BOM 表成本并不一定能代表其真實成本。特斯拉機器人產業化不及預期：特斯拉機器人產業化不及預期：目前我們測算出特斯拉機器人成

48、本較為昂貴，若未來其產業化降本速度不及預期，可能會影響供應鏈構成速度。免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。18 工業工業 免責免責聲明聲明 分析師聲明分析師聲明 本人，倪正洋、黃菁倫、史俊奇，茲證明本報告所表達的觀點準確地反映了分析師對標的證券或發行人的個人意見；彼以往、現在或未來并無就其研究報告所提供的具體建議或所表迖的意見直接或間接收取任何報酬。一般聲明及披露一般聲明及披露 本報告由華泰證券股份有限公司（已具備中國證監會批準的證券投資咨詢業務資格，以下簡稱“本公司”）制作。本報告所載資料是僅供接收人的嚴格保密資料。本報告僅供本公司及其客戶和其關聯機構使用。本公司不因

49、接收人收到本報告而視其為客戶。本報告基于本公司認為可靠的、已公開的信息編制，但本公司及其關聯機構(以下統稱為“華泰”)對該等信息的準確性及完整性不作任何保證。本報告所載的意見、評估及預測僅反映報告發布當日的觀點和判斷。在不同時期，華泰可能會發出與本報告所載意見、評估及預測不一致的研究報告。同時，本報告所指的證券或投資標的的價格、價值及投資收入可能會波動。以往表現并不能指引未來，未來回報并不能得到保證，并存在損失本金的可能。華泰不保證本報告所含信息保持在最新狀態。華泰對本報告所含信息可在不發出通知的情形下做出修改，投資者應當自行關注相應的更新或修改。本公司不是 FINRA 的注冊會員，其研究分析

50、師亦沒有注冊為 FINRA 的研究分析師/不具有 FINRA 分析師的注冊資格。華泰力求報告內容客觀、公正，但本報告所載的觀點、結論和建議僅供參考，不構成購買或出售所述證券的要約或招攬。該等觀點、建議并未考慮到個別投資者的具體投資目的、財務狀況以及特定需求，在任何時候均不構成對客戶私人投資建議。投資者應當充分考慮自身特定狀況，并完整理解和使用本報告內容，不應視本報告為做出投資決策的唯一因素。對依據或者使用本報告所造成的一切后果，華泰及作者均不承擔任何法律責任。任何形式的分享證券投資收益或者分擔證券投資損失的書面或口頭承諾均為無效。除非另行說明，本報告中所引用的關于業績的數據代表過往表現，過往的

51、業績表現不應作為日后回報的預示。華泰不承諾也不保證任何預示的回報會得以實現，分析中所做的預測可能是基于相應的假設，任何假設的變化可能會顯著影響所預測的回報。華泰及作者在自身所知情的范圍內，與本報告所指的證券或投資標的不存在法律禁止的利害關系。在法律許可的情況下，華泰可能會持有報告中提到的公司所發行的證券頭寸并進行交易，為該公司提供投資銀行、財務顧問或者金融產品等相關服務或向該公司招攬業務。華泰的銷售人員、交易人員或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。華泰沒有將此意見及建議向報告所有接收者進行更新的義務。華泰的

52、資產管理部門、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。投資者應當考慮到華泰及/或其相關人員可能存在影響本報告觀點客觀性的潛在利益沖突。投資者請勿將本報告視為投資或其他決定的唯一信賴依據。有關該方面的具體披露請參照本報告尾部。本報告并非意圖發送、發布給在當地法律或監管規則下不允許向其發送、發布的機構或人員，也并非意圖發送、發布給因可得到、使用本報告的行為而使華泰違反或受制于當地法律或監管規則的機構或人員。本報告版權僅為本公司所有。未經本公司書面許可，任何機構或個人不得以翻版、復制、發表、引用或再次分發他人(無論整份或部分)等任何形式侵犯本公司版權。如征得本

53、公司同意進行引用、刊發的，需在允許的范圍內使用，并需在使用前獲取獨立的法律意見，以確定該引用、刊發符合當地適用法規的要求，同時注明出處為“華泰證券研究所”，且不得對本報告進行任何有悖原意的引用、刪節和修改。本公司保留追究相關責任的權利。所有本報告中使用的商標、服務標記及標記均為本公司的商標、服務標記及標記。中國香港中國香港 本報告由華泰證券股份有限公司制作,在香港由華泰金融控股（香港）有限公司向符合證券及期貨條例及其附屬法律規定的機構投資者和專業投資者的客戶進行分發。華泰金融控股（香港）有限公司受香港證券及期貨事務監察委員會監管，是華泰國際金融控股有限公司的全資子公司，后者為華泰證券股份有限公

54、司的全資子公司。在香港獲得本報告的人員若有任何有關本報告的問題,請與華泰金融控股（香港）有限公司聯系。免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。19 工業工業 香港香港-重要監管披露重要監管披露 華泰金融控股（香港）有限公司的雇員或其關聯人士沒有擔任本報告中提及的公司或發行人的高級人員。有關重要的披露信息，請參華泰金融控股（香港）有限公司的網頁 https:/.hk/stock_disclosure 其他信息請參見下方“美“美國國-重要監管披露”重要監管披露”。美國美國 在美國本報告由華泰證券（美國）有限公司向符合美國監管規定的機構投資者進行發表與分發。華泰證券（美國）有限公

55、司是美國注冊經紀商和美國金融業監管局（FINRA）的注冊會員。對于其在美國分發的研究報告，華泰證券（美國）有限公司根據1934 年證券交易法（修訂版）第 15a-6 條規定以及美國證券交易委員會人員解釋，對本研究報告內容負責。華泰證券（美國）有限公司聯營公司的分析師不具有美國金融監管（FINRA）分析師的注冊資格，可能不屬于華泰證券（美國）有限公司的關聯人員，因此可能不受 FINRA 關于分析師與標的公司溝通、公開露面和所持交易證券的限制。華泰證券（美國）有限公司是華泰國際金融控股有限公司的全資子公司，后者為華泰證券股份有限公司的全資子公司。任何直接從華泰證券（美國）有限公司收到此報告并希望就

56、本報告所述任何證券進行交易的人士，應通過華泰證券（美國）有限公司進行交易。美國美國-重要監管披露重要監管披露 分析師倪正洋、黃菁倫、史俊奇本人及相關人士并不擔任本報告所提及的標的證券或發行人的高級人員、董事或顧問。分析師及相關人士與本報告所提及的標的證券或發行人并無任何相關財務利益。本披露中所提及的“相關人士”包括 FINRA 定義下分析師的家庭成員。分析師根據華泰證券的整體收入和盈利能力獲得薪酬，包括源自公司投資銀行業務的收入。華泰證券股份有限公司、其子公司和/或其聯營公司,及/或不時會以自身或代理形式向客戶出售及購買華泰證券研究所覆蓋公司的證券/衍生工具，包括股票及債券（包括衍生品）華泰證

57、券研究所覆蓋公司的證券/衍生工具，包括股票及債券（包括衍生品）。華泰證券股份有限公司、其子公司和/或其聯營公司,及/或其高級管理層、董事和雇員可能會持有本報告中所提到的任何證券（或任何相關投資）頭寸，并可能不時進行增持或減持該證券（或投資）。因此，投資者應該意識到可能存在利益沖突。評級說明評級說明 投資評級基于分析師對報告發布日后 6 至 12 個月內行業或公司回報潛力（含此期間的股息回報）相對基準表現的預期（A 股市場基準為滬深 300 指數，香港市場基準為恒生指數，美國市場基準為標普 500 指數），具體如下：行業評級行業評級 增持：增持：預計行業股票指數超越基準 中性：中性：預計行業股票

58、指數基本與基準持平 減持：減持：預計行業股票指數明顯弱于基準 公司評級公司評級 買入：買入：預計股價超越基準 15%以上 增持：增持：預計股價超越基準 5%15%持有：持有：預計股價相對基準波動在-15%5%之間 賣出：賣出：預計股價弱于基準 15%以上 暫停評級：暫停評級：已暫停評級、目標價及預測，以遵守適用法規及/或公司政策 無評級：無評級：股票不在常規研究覆蓋范圍內。投資者不應期待華泰提供該等證券及/或公司相關的持續或補充信息 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分，請務必一起閱讀。20 工業工業 法律實體法律實體披露披露 中國中國：華泰證券股份有限公司具有中國證監會核準的“證券投資

59、咨詢”業務資格，經營許可證編號為：91320000704041011J 香港香港：華泰金融控股（香港）有限公司具有香港證監會核準的“就證券提供意見”業務資格，經營許可證編號為：AOK809 美國美國：華泰證券（美國）有限公司為美國金融業監管局（FINRA）成員，具有在美國開展經紀交易商業務的資格，經營業務許可編號為：CRD#:298809/SEC#:8-70231 華泰證券股份有限公司華泰證券股份有限公司 南京南京 北京北京 南京市建鄴區江東中路228號華泰證券廣場1號樓/郵政編碼：210019 北京市西城區太平橋大街豐盛胡同28號太平洋保險大廈A座18層/郵政編碼：100032 電話：86

60、25 83389999/傳真：86 25 83387521 電話：86 10 63211166/傳真：86 10 63211275 電子郵件：ht- 電子郵件：ht- 深圳深圳 上海上海 深圳市福田區益田路5999號基金大廈10樓/郵政編碼：518017 上海市浦東新區東方路18號保利廣場E棟23樓/郵政編碼：200120 電話：86 755 82493932/傳真：86 755 82492062 電話：86 21 28972098/傳真：86 21 28972068 電子郵件：ht- 電子郵件：ht- 華泰金融控股（香港）有限公司華泰金融控股（香港）有限公司 香港中環皇后大道中 99 號中環中心 58 樓 5808-12 室 電話：+852-3658-6000/傳真：+852-2169-0770 電子郵件： http:/.hk 華泰證券華泰證券（美國美國）有限公司有限公司 美國紐約公園大道 280 號 21 樓東（紐約 10017）電話：+212-763-8160/傳真：+917-725-9702 電子郵件:Huataihtsc- http:/www.htsc- 版權所有2023年華泰證券股份有限公司