《電力設備與新能源行業機器人系列報告(一):AI賦能人形機器人開啟藍海新賽道-230621(29頁).pdf》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《電力設備與新能源行業機器人系列報告(一):AI賦能人形機器人開啟藍海新賽道-230621(29頁).pdf(29頁珍藏版)》請在三個皮匠報告上搜索。
1、 機器人系列報告(一):AI 賦能人形機器人,開啟藍海新賽道 Table_Industry Table_ReportDate 2023 年 6 月 21 日 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 2 證券研究報告 行業深度研究 Table_ReportType Table_StockAndRank 電力設備與新能源電力設備與新能源 投資評級投資評級 看好看好 上次評級上次評級 看好看好 Table_Author 武浩 電力設備與新能源行業首席分析師 執業編號:S1500520090001 聯系電話:010-83326711 郵 箱: 孫然 電力設備與新能源行業研究助理 聯系電話:187219566
2、81 郵 箱: 信達證券股份有限公司 CINDA SECURITIES CO.,LTD 北京市西城區鬧市口大街9號院1號樓 郵編:100031 Table_Title AIAI 賦能人形機器人,賦能人形機器人,開啟開啟藍海藍海新新賽道賽道 Table_ReportDate 2023 年 6 月 21 日 本期核心觀點 Table_Sum Table_Summary 風起人形機器人,多方勢力入局,商業化漸進。風起人形機器人,多方勢力入局,商業化漸進。傳統機器人可以分為工業機器人、服務機器人和特種機器人三類。相比其他機器人,工業機器人發展較為成熟,復盤工業機器人的發展歷程,我們認為場景適用性+成本
3、是影響機器人滲透率的重要因素。人形機器人處于產業鏈早期階段,潛在應用場景廣闊,我們預計早期應用場景可包括家務領域、安保領域和填補空缺勞動力等,潛在市場規模超過萬億人民幣。目前制約人形機器人發展的因素主要是運動系統和成本,隨著車企、互聯網企業、機器人企業等企業入局,人形機器人運控系統有望逐步提升,成本有望逐步下降,商業化漸進。AIAI 賦能賦能+特斯拉入局,人形機器人產業化有望加速特斯拉入局,人形機器人產業化有望加速。從 2021 年特斯拉首次公布人形機器人項目;到 2022 年 9 月 30 日展現原型機;再到2023 年 5 月,Optimus 可以實現多種精細控制、獨立導航等功能,特斯拉
4、Optimus 項目展現了較快的迭代升級速度:1)從特斯拉自身優勢分析,特斯拉車端供應鏈完善、發展無人駕駛積累了大量視覺和AI 相關算法,有望將自身硬軟件優勢遷移到人形機器人項目上;2)在人形機器人方案方面,特斯拉采用電動驅動+純視覺方案,方案性價比高,量產可行性大;3)隨著 AI 技術的發展,人形機器人有望結合大語言模型,提升機器人的自主學習和理解人類意圖的能力,從而推進機器人的智能化水平與人機交互方式的變革,最終加速人形機器人產業化。運運動控制動控制系統系統是人形機器人關鍵核心是人形機器人關鍵核心,國產國產相應相應產業鏈有望受益。產業鏈有望受益。人形機器人核心可以分為運控系統、算法和硬件。
5、軟件方面,特斯拉自身擁有較深的積淀,特斯拉自身設計算法和運控系統的可能性較大;硬件方面,我們考慮到特斯拉降本訴求,有望引進國內產業鏈企業降低成本。我們認為從硬件角度來看,電機驅動、減速器、傳動設施及傳感器為人形機器人核心成本構成:1)人形機器人全身關節和手部運動擁有較高的自由度,有望提升無框電機、空心杯電機相關需求量;2)減速傳動方面,考慮人形機器人線性關節和旋轉關節需求不同,有望采用諧波減速器和行星滾柱/滾珠絲杠方案,提升相關產品需求量。投資建議:投資建議:我們認為人形機器人潛在應用空間大,成長天花板高,推薦旭升集團旭升集團(信達證券研發中心電新組&汽車組聯合覆蓋);建議關注空心杯電機和絲杠
6、相關供應商鳴志電器、鼎智科技、江蘇雷利鳴志電器、鼎智科技、江蘇雷利,無框電機供應商步科股份步科股份,諧波減速器供應商綠的諧波綠的諧波,特斯拉產業鏈相關企業三花智控三花智控(家電組覆蓋)、拓普集團拓普集團(汽車組覆蓋)、國產伺服電機龍頭匯川技術匯川技術。風險因素:風險因素:核心技術發展不及預期;特斯拉 Optimus 機器人量產不及預期;國產廠商替代海外產業鏈不及預期;地緣政治風險&宏觀經濟下行風險。DZdUrVuYMBlVhUnRtO8O9R8OmOrRnPsRkPpPoQkPsQrNaQmOnOMYoPmOuOmPtN 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 3 目錄 一、風起人形機器人,多方勢力
7、入局.5 1.1 復盤工業機器人:場景適用性+降本是提升滲透率的關鍵.5 1.2 人形機器人風起,多方勢力入局.8 二、AI 賦能+特斯拉入局,人形機器人產業化有望加速.12 2.1 特斯拉入局,開啟藍海新賽道.12 2.2 人形機器人成本構成及零部件分析.15 三、國產零部件產業鏈有望受益.18 3.1 電機:核心零部件構成之一.18 3.1.1 空心杯電機:海外積淀深厚,國產廠商有望突破.18 3.1.2 無框電機:國產企業有望憑借性價比優勢加速突破.19 3.2 減速器:人形機器人有望帶動諧波減速器市場規模提升.20 3.3 絲杠:國產企業發展空間大.23 四、投資建議.26 五、風險因
8、素.27 圖 表 目 錄 圖表 1:機器人分類和應用領域情況.5 圖表 2:全球工業機器人市場規模及增速.6 圖表 3:全球服務機器人市場規模及增速.6 圖表 4:2023Q1 中國工業機器人市場份額.6 圖表 5:中國工業機器人國產化率情況.6 圖表 6:2023Q1 國內工業機器人下游市場情況.7 圖表 7:協作機器人擴展了機器人應用場景.7 圖表 8:中國工業機器人市場規模及增速.8 圖表 9:中國協作機器人市場規模及增速.8 圖表 10:典型人形機器產品參數情況.8 圖表 11:雙足人形機器人的全球發展.9 圖表 12:部分企業布局情況.9 圖表 13:人形機器人可能應用領域市場空間測
9、算.10 圖表 14:優必選機器人相關技術.11 圖表 15:Optimus 展現精確控制能力.12 圖表 16:Optimus 展示抓握和 AI 識別人類動作能力.12 圖表 17:ChatGPT 在機器人領域的運用.13 圖表 18:特斯拉單車價格及凈利率變化.13 圖表 19:特斯拉將車端規?;呗匀谌霗C器人研發中.14 圖表 20:機器人驅動方式.14 圖表 21:Optimus 與 FSD 共用視覺感知.15 圖表 22:Optimus 眼中的世界.15 圖表 23:中國工業機器人成本構成.16 圖表 24:智能服務機器人產業鏈.16 圖表 25:部分智能機器人相關技術.17 圖表
10、26:Optimus 軀干擁有 28 個運動關節.17 圖表 27:Optimus 手部情況.17 圖表 28:空心杯電機爆炸圖.18 圖表 29:空心杯電機形狀.18 圖表 30:空心杯電機優勢和應用范圍.19 圖表 31:無框電機外形.19 圖表 32:無框電機優勢.20 圖表 33:無框電機在人形機器人領域應用.20 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 4 圖表 34:無框電機在協作機器人領域應用.20 圖表 35:減速器是機器人核心零部件.21 圖表 36:無框電機優勢.21 圖表 37:諧波減速器結構示意圖.22 圖表 38:諧波減速器運行示意圖.22 圖表 39:旋轉關節示意圖.22
11、 圖表 40:2020 年全球精密減速器行業市場份額.23 圖表 41:特斯拉機器人運用行星滾柱絲杠.23 圖表 42:2015-2022 年全球滾珠絲桿市場規模及增速情況.24 圖表 43:2014-2022 年中國滾珠絲桿市場規模及增速情況.24 圖表 44:2021 年全球滾珠絲桿行業市場競爭格局情況(單位:%).24 圖表 45:鼎智科技絲杠技術規?;闆r.25 圖表 46:主要標的情況.26 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 5 一、風起人形機器人,多方勢力入局 1.1 復盤工業機器人:場景適用性+降本是提升滲透率的關鍵 傳統機器人按照使用類型和應用場景的不同,主要分為三類;1)工業
12、機器人工業機器人:工業機器人指面向工業領域的多關節機械手或多自由度機器人,在工業生產加工過程中通過自動控制來代替人類執行某些單調、頻繁和重復的長時間作業,主要包括焊接機器人、搬運機器人、碼垛機器人、包裝機器人、噴涂機器人、切割機器人和凈室機器人。工業機器人在機械結構上有類似人類的行走、扭腰、大臂、小臂、手腕、爪子等部件,由計算機控制。工業機器人廣泛應用于電子、物流、化工等工業領域。2)服務機器人服務機器人:指在非結構環境下為人類提供必要服務的多種高技術集成的先進機器人,主要包括家用服務機器人、醫療服務機器人和公共服務機器人。其中,公共服務機器人指在農業、金融、物流、教育等除醫學領域外的公共場合
13、為人類提供一般服務的機器人。3)特種特種機器人機器人:特種機器人指代替人類從事高危環境和特殊工況的機器人,主要包括軍事應用機器人、極限作業機器人和應急救援機器人。應用于專業領域,一般由受過專門培訓的人員操作或使用,輔助機器人或代替人執行任務的機器人。圖表圖表 1 1:機器人分類和應用領域情況機器人分類和應用領域情況 市場劃分市場劃分 應用領域應用領域 20212021 年全球市場規模(億美元)年全球市場規模(億美元)工業機器人 汽車、電子、金屬制品、塑料及化工等領域 175 服務機器人 家用服務機器人、醫療服務機器人和公共服務機器人 172 特種機器人 軍事應用機器人、極限作業機器人和應急救援
14、機器人 82 資料來源:IFR,中國電子學會中國機器人產業發展報告(2022 年),貴州省大數據發展管理局,信達證券研發中心 軟硬件技術為機器人發展提供堅實基礎軟硬件技術為機器人發展提供堅實基礎,整體機器人市場規模呈現逐年提升趨勢,整體機器人市場規模呈現逐年提升趨勢。隨著互聯網、計算機技術不斷發展,機器人逐漸從機械自動化向人工智能化方向前進,機器人技術逐漸成熟,應用領域不斷擴展,不斷提升工業等場景自動化水平和智能化水平,機器人市場規模呈現上升趨勢。1)工業機器人方面,隨著國產工業機器人的發展,國內機器人逐步滲透到以往自動化水平較低的領域,不斷提升我國制造業自動化水平;2)服務機器人方面,隨著國
15、內互聯網等企業的入局,應用市場逐步多元化,如智能配送、家庭機器人、AI 教育等。從市場規模來看,全球工業機器人市場規模呈現穩步增長趨勢,2021 年市場規模為 175 億美元,IFR 預計 2024 年全球工業機器人市場規模有望達到 230 億美元;服務機器人整體保持較高速增長,2021 年市場規模為 172 億美元,IFR 預計 2024 年全球工業機器人市場規模有望達到290 億美元;特種機器人方面,2021 年市場規模為 82 億美元,IFR 預計 2024 年全球特種機器人市場規模有望達到 140 億美元。請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 6 圖表圖表 2 2:全球工業機器人市場規模及
16、增速全球工業機器人市場規模及增速 圖表圖表 3 3:全球服務機器人市場規模及增速全球服務機器人市場規模及增速 資料來源:I IFR,中國電子學會中國機器人產業發展報告(2022年),貴州省大數據發展管理局,信達證券研發中心 資料來源:IFR,中國電子學會中國機器人產業發展報告(2022年),貴州省大數據發展管理局,信達證券研發中心 從競爭格局來看和下游市場來看:1)工業機器人:參考 MIR 睿工業數據,海外企業在工業機器人方面積淀依然深厚,海外機器人企業依然在我國占據較大市場份額。我們機器人企業技術不斷追趕海外企業,國內工業機器人市占率逐漸提升,2023Q1 國內工業機器人市占率提升至 40.
17、8%,相比 2022Q1 提升約3.6pct。從應用場景來看,新能源汽車、動力電池、醫療增速相對較快,是拉動市場增長的主要應用場景。2)服務機器人:服務機器人方面,下游細分場景較多,如商用服務機器人這塊細分產品包括有送餐、配送、迎賓、消殺,清潔類機器人等,整體競爭格局較為分散。圖表圖表 4 4:2 2023Q1023Q1 中國工業機器人市場份額中國工業機器人市場份額 圖表圖表 5 5:中國工業機器人國產化率情況中國工業機器人國產化率情況 資料來源:MIR DATABANK,MIR 睿工業,信達證券研發中心 資料來源:MIR DATABANK,MIR 睿工業,信達證券研發中心 -20%-15%-
18、10%-5%0%5%10%15%20%25%30%-50 100 150 200 25020172018201920202021 2022E2023E2024E市場規模(億美元)YOY0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%50%-50 100 150 200 250 300 35020172018201920202021 2022E2023E2024E市場規模(億美元)YOY37.20%40.80%62.80%59.20%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%2022Q12023Q1內資外資 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 7 圖表圖表 6 6:
19、2 2023Q1023Q1 國內工業機器人下游市場情況國內工業機器人下游市場情況 資料來源:MIR DATABANK,MIR 睿工業,信達證券研發中心 國內工業機器人發展復盤:國內工業機器人發展復盤:場景適用性場景適用性+成本是影響應用的重要因素成本是影響應用的重要因素 我們認為以下兩個因素是影響機器人落地和滲透提升的關鍵:1)場景適用性,機器人本身的感知能力,思考決策能力和執行能力決定了潛在的應用場景;2)成本,成本是決定機器人滲透的關鍵,若場景應用成本過高則相應場景難以應用機器人。協作機器人提升了機器人場景適用性協作機器人提升了機器人場景適用性+降低成本,降低成本,加速加速工業機器工業機器
20、人人滲透滲透。協作機器人是工業機器人的分支之一,相比傳統工業機器人,協作機器人追求輕量化、柔性及安全協作性。2008 年第一臺輕量化、小型化、人機協作的六關節協作機器人誕生,但 2018 年以前市場規模相對較小。在 5G 通信、大數據、云計算、智能物聯網、人工智能等為技術支撐的背景下,協作機器人潛在場景逐步提升,滲透率逐步提升,市場規模逐步擴大。協作機器人擴展了應用場景、降低了應用成本:1)協作機器人逐漸打破了傳統工業場景的局限,在機器人產品與工人之間無需設置隔離欄進行分離,雙方能夠在共同空間中進行近距離交互,進行人機協作,同時較容易編程,擴展了應用場景;2)價格上,傳統工業機器人的價格一般位
21、于 10 萬40 萬人民幣之間,使用壽命為 58 年,而要將其應用到生產線上,那將要多出23 倍的部署花費,而協作機器人的價格一般介于 23 萬美元,但因為省去了部署的過程,應用成本有所降低,從而提升了工業機器人在工廠等場景的滲透率。圖表圖表 7 7:協作機器人擴展了機器人應用場景協作機器人擴展了機器人應用場景 資料來源:數字化企業,2022 中國協作機器人市場與應用趨勢分析,信達證券研發中心 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 8 圖表圖表 8 8:中國工業機器人市場規模及增速中國工業機器人市場規模及增速 圖表圖表 9 9:中國協作機器人市場規模及增速中國協作機器人市場規模及增速 資料來源:I
22、FR,中國電子學會中國機器人產業發展報告(2022年),貴州省大數據發展管理局,信達證券研發中心 資料來源:GGII,中商產業研究院,深圳市電子商會,信達證券研發中心 1.2 人形機器人風起,多方勢力入局 人形機器人處于人形機器人處于產業產業早期階段早期階段。目前,人形機器人處于產業鏈初期階段,世界范圍內對于人形機器人并沒有標準定義,常常將其模糊定義為外表和行為都接近人的機器人。從應用角度來看,人形機器人可以應用于工業領域也可以應用于商用、家庭領域,對傳感和人機交互要求較高,更接近于服務機器人。參考 GGII 研究,當前,全球人形機器人行業處于發展的早期階段,市場上真正意義做人形機器人的企業較
23、少,主要集中在日本、美國、歐洲、中國等機器人產業鏈較為領先的國家和地區。多數產品還處于原型或者概念驗證階段,尚未實現大規模量產和廣泛商業化應用。已實現推出原型機/產品的公司包括日本本田、美國波士頓動力、美國敏捷機器人、中國優必選、中國小米和美國特斯拉等。圖表圖表 1010:典型典型人形機器人形機器產品產品參數參數情況情況 人形機器人產品人形機器人產品 AtlasAtlas CyberOneCyberOne OptimusOptimus 所屬公司 波士頓動力 小米 特斯拉 身高(KG)150 177 172 體重(KG)89 52 73 自由度 28 21 50 最大負載(KG)10 1.5 9
24、 應用場景 勘探、救授、科研 生活服務 生活服務 成本 約 200 萬美元 約 70 萬人民幣 2 萬美元(量產后)資料來源:GGII,各公司官網,信達證券研發中心 從人形機器人發展來看,1969 年,日本早稻田大學研制出了全球第一臺雙足機器人。發展至今,人形機器人技術研究的主要方向還是圍繞著如何讓它快速魯棒地在人類的生活環境里面去運動而展開。這具體經歷了三個階段:第一個階段是 1969-1995 年,它是一個緩慢靜態行走的過程,以日本本田 ASIMO 機器人的前身為代表;第二個階段是 1996-2015 年,此時是連續動態行走,這時候更多考慮到了機器人的質心慣量以及質心的加速度等因素;第三個
25、階段是 20160%5%10%15%20%25%-20 40 60 80 100 120 1402017 2018 2019 2020 2021 2022E2023E2024E市場規模(億美元)YOY0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%-5 10 15 20 25 30 35201820192020202120222023E市場規模(億元)YOY 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 9 年至今,追求的是高動態的運動性能,以波士頓動力的 ATLAS 機器人做出的難度較高的運動動作為標志。圖表圖表 1111:雙足人形機器人的全球發展雙足人形機器人的全球發展 資料來源:優必選科技
26、微信公眾號,信達證券研發中心 商業化漸進,多方勢力紛紛布局商業化漸進,多方勢力紛紛布局。人形機器人方面,除了傳統科研機構和機器人企業以外,互聯網、車企等多方勢力也紛紛入局。2022 年 8 月,小米推出 CyberOne;2022 年 9 月 30 日特斯拉展示Optimus原型機,并宣稱2萬美金的量產價格;2022年11月,大語言模型GTP發布,2023 年 1 月,優必選向港交所遞交招股說明書。我們認為隨著各方的入局及 AI 技術的發展,人形機器人整體商業化應用漸進。圖表圖表 1212:部分企業布局情況:部分企業布局情況 企業企業 項目項目 應用應用 商業化情況商業化情況 特斯拉 Opti
27、mus 替代人類做重復的無聊的、危險的工作,如澆花、搬運東西等 最快 3 年內,目標價 2 萬美元 波士頓動力 Atlas 搬運、偵查等領域 實驗階段 本田 ASIMO 跑步、單腿跳躍、上下階梯、踢足球等 暫無法商業化 小米 Cyberone 感知人類情緒,視覺敏銳、可對真實世界三維虛擬重建 70 萬人民幣左右,尚未量產 優必選 Walker 家庭場景和辦公場景自由活動和服務 10 萬美元左右,未來量產目標價 20 萬人民幣 資料來源:DoNews,北青網,中國指揮與控制學會,極果網,央廣網,科技狐,中國日報網,觀察者網,優必選科技,界面新聞,集微網,微軟,信達證券研發中心 潛在市場規模潛在市
28、場規模超萬億人民幣超萬億人民幣。人形機器人主要目標是在某些場景上代替人工,潛在市場空間大。以中短期來看,我們認為家務、安保及代替歐美等發達國家工廠缺口等可能為早期潛在應用場景:1)家務應用方面,以特斯拉公布機器人性能來看,可以完成澆花等簡單家務,未來隨著進一步完善,有望代替部分家政人員;2)安保領域,OpenAI 提供 ChatGPT 為 EVE 機器人提供軟件支持,讓其有望在安保領域應用,尤其是保安、監獄、養老院等領域,因此我們認為安保領域有望成為潛在應用場景;3)代替工廠缺口,海外發達國家勞動力成本高,以德國為 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 10 例,最低時薪為 12 歐元(2023
29、年 6 月 21 日歐元兌美元匯率為 1.092,換算為 13.1 美元),若機器人一年工作 300 天,日工作 24 小時,換算成人工費用為 9.43 萬美元/年。若特斯拉機器人量產目標價能達到 2 萬美元,相比發達國家人工成本而言,Optimus 使用成本較低,有望替代部分空缺勞動力。我們我們僅計算家庭、安保場景和部分發達國家僅計算家庭、安保場景和部分發達國家職位職位缺口場景缺口場景下的潛在市場下的潛在市場空間空間,這些這些潛在市場潛在市場規模規模為為 2 2231231 億美元億美元(價格以(價格以 2 2 萬美元單臺測算)萬美元單臺測算),市場規模超過萬億,市場規模超過萬億人民幣人民幣
30、:1)假設僅計算家庭、安保、部分發達國家替代工廠職位缺口需求;2)家庭方面,目前掃地等服務機器人滲透率較高,應用場景相對較容易實現,因此假設滲透率達到10%;3)安保領域,由于安保領域主要應用場景是監控和巡視,相較工廠場景實現較為容易,考慮發達國家人力成本較高,假設滲透率達到 15%;4)替代發達國家工廠缺口,考慮目前工廠缺口人數,由于工廠環境較為復雜,初始從搬運等簡單環節的需求滲透,因此假設滲透率為 5%。圖表圖表 1313:人形機器人可能應用領域市場空間測算:人形機器人可能應用領域市場空間測算 領域領域 單位單位 數值數值 家庭 全球家政工人數 萬人 7560 滲透率 10%人形機器人需求
31、量 萬臺 756 安保 全球安保人員 萬人 2000 滲透率 15%人形機器人需求量 萬臺 300 替代工廠缺口等 美國非農職位空缺數(23 年 4 月)萬人 1010 德國職位空缺數(23 年 3 月)萬人 176 滲透率 5%人形機器人需求量 萬臺 59 合計需求量 萬臺 萬臺 1115 市場規模 億美元 億美元 2231 資料來源:wind,聯合國微信公眾號,和訊網,澎湃網,信達證券研發中心 短期來看,制約短期來看,制約人形機器人人形機器人應用的主要是應用的主要是:運控能力需要提升運控能力需要提升,高技術,高技術+高成本高成本+應用場景為應用場景為主要痛點主要痛點 1 1)運控能力為核心
32、,運控能力為核心,技術要求高技術要求高,需要提升機器人感知需要提升機器人感知+思考思考+執行能力執行能力。機器人目前技術較為復雜,涉及軟硬融合等技術,對運控技術要求較高。以優必選機器人為例,需要機器人本體技術、人工智能技術,手眼協調、人機交互、SLAM與導航等融合技術,技術門檻較高。分開來看,機器人本體相關技術包括高性能的伺服驅動器、機器人傳動、運動規劃與控制算法等方面;人工智能方面,包括視覺算法和語音能力、人機交互能力、以及對環境的理解能力;在底層技術方面,包括操作系統等方面。我們認為,短期來看,運動控制軟件與硬件之間的復合能力是人形機器人核心痛點,如目前展示的部分機器人存在動作僵硬等情況,
33、未來隨著 AI 深度強化學習、仿真+AI 大模型的應用,運動能力、步態控制等有望優化。2 2)成本高,)成本高,人形機器人技術包括步態規劃、人機交互、手眼協調、視覺與導航等多方面技術,高技術情況下,人形機器人成本較高。3 3)產業鏈處于初期階段,產業鏈處于初期階段,由于整體人形機器人產業處于初期階段,且價格相對較高,因此應用場景不太明確。我們認為隨著人形機器人功能穩定性、操作簡易性、交付和維護、價格方面等痛點逐步解決,商業化有望到來。請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 11 圖表圖表 1414:優必選機器人相關技術優必選機器人相關技術 資料來源:優必選科技微信公眾號,信達證券研發中心 請閱讀最后
34、一頁免責聲明及信息披露 12 二、AI 賦能+特斯拉入局,人形機器人產業化有望加速 2.1 特斯拉入局,開啟藍海新賽道 特斯拉入局,人形機器人特斯拉入局,人形機器人遠期市場空間大遠期市場空間大。2021 年特斯拉首次公布人形機器人項目,2022 年特斯拉正式公布首款人形機器人原型,展示了 Optimus 搬運箱子、為植物澆水、在汽車工廠中移動金屬棒等可能應用場景,人形機器人迭代升級速度較快。2023 年 5 月,特斯拉 CEO 埃隆馬斯克在大會現場介紹了特斯拉人形機器人 Optimus 的全新型號,展示了人形機器人抓取物體的能力,運控能力進一步提升,人形機器人已經擁有電機扭矩控制、環境探索與記
35、憶、基于人類跟蹤運動的 AI 訓練以及物體操縱能力。我們認為,從最開始提出人形機器人概念,到原型,再到擁有一定抓握能力和操縱能力,特斯拉在人形機器人領域迭代迅速,未來產業化有望加速。圖表圖表 1515:OptimusOptimus 展現精確控制能力展現精確控制能力 圖表圖表 1616:OptimusOptimus 展示抓握和展示抓握和 A AI I 識別人類動作能力識別人類動作能力 資料來源:特斯拉,集微網,信達證券研發中心 資料來源:特斯拉,集微網,信達證券研發中心 A AI I 賦能,人形機器人產業化有望加速賦能,人形機器人產業化有望加速。OpenAI 的 GPT 出現有望推動 AI 感知
36、現實世界,并與現實世界進行交互,進而推動大模型在物理世界應用。目前來看,大模型在人形機器人的行動中有望扮演推理決策的角色,將人類的自然語言轉化為機器人可執行的步驟,從而補全機器人核心的推理決策能力,推動機器人走向通用之路。參考微軟 Autonomous Systems and Robotics Group 將大模型結合實際機器人的案例:研究者使用 ChatGPT 生成機器人的高層控制代碼,從而通過自然語言和 ChatGPT 交流,使用 ChatGPT來控制機械臂、無人機、移動機器人等機器人,他們在沒用任何微調的情況下,利用大語言模型去控制機器人完成各種任務。我們認為,AI具有快速學習訓練和迭代
37、的能力,通過學習理解人類語言,提升人形機器人的智能化水平,使機器對人的意圖、對環境的理解進一步加深,最終推動人形機器人產業化。請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 13 圖表圖表 1717:ChatGPTChatGPT 在機器人領域的運用在機器人領域的運用 資料來源:微軟官網,信達證券研發中心 特斯拉產業鏈共用特斯拉產業鏈共用+規?;当灸芰?,有望加速規?;当灸芰?,有望加速人形機器人人形機器人落地落地。1 1)特拉斯在新能源汽車端積累了大量配套產業鏈資源,而電動汽車與人形機器人產業鏈有共通之處,如電池、電機、電控、芯片、攝像頭、傳感器等多種零部件,我們看好特斯拉產業鏈遷移能力。2 2)特斯拉規模
38、化降本能力:以特斯拉電車為例,從 2017-2022 年,特拉斯汽車單車價格降幅明顯,而公司凈利率不斷提升,這反應了特斯拉較強的規?;当灸芰?。3 3)特斯拉 AI 領域和芯片方面的積淀:2022 年 Tesla AI DAY 中,特斯拉展示了 Dojo 的單個訓練模塊由 25 個特斯拉自主研發的神經網絡訓練芯片DI 芯片組成。DI 芯片則由臺積電制造,采用 7nm 工藝,擁有 500 億個晶體管。實際應用中,特斯拉將以 120 個訓練模塊組裝成 ExaPOD,每個 ExaPOD 內置 3000 個 DI 芯片,擁有超過 100 萬個訓練節點,算力達到 1.1EFLOP*(每秒千萬億次浮點運算
39、)。此外,特斯拉自身自動駕駛領域積淀的感知方面算法也有望移植人形機器人,加快其產業化進程。圖表圖表 1818:特斯拉單車價格及凈利率變化特斯拉單車價格及凈利率變化 資料來源:wind,特斯拉年報,信達證券研發中心 -20%-15%-10%-5%0%5%10%15%20%-1 2 3 4 5 6 7 8 9 10201720182019202020212022單車價格(萬美元)凈利率 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 14 圖表圖表 1919:特斯拉特斯拉將車端規?;呗匀谌霗C器人研發中將車端規?;呗匀谌霗C器人研發中 資料來源:Tesla AI DAY,信達證券研發中心 特斯拉特斯拉 Opti
40、musOptimus 方案成本較低,量產可能性較大方案成本較低,量產可能性較大。驅動方案:采用電機驅動 機器人一般采用液壓驅動機器人一般采用液壓驅動或者或者電機驅動電機驅動方案,相比液壓驅動,電機驅動方案性價比高方案,相比液壓驅動,電機驅動方案性價比高:1)Atlas 選擇液壓驅動方案,Atlas 可以像運動員一樣奔跑、翻轉、跳躍和騰空,并能夠快速越過具有一定傾斜度的障礙。Atlas 擁有世界上最緊湊的移動液壓系統之一,其核心原理是通過液體壓縮泵產生高壓液體,高壓強作用于缸體產生巨大推力,帶動機器人關節運動。但缺點是噪音大、易漏液、對污染敏感、對液壓元件的精度質量要求高、對維護團隊要求高等,導
41、致制造成本居高不下,難以走出實驗室、走向商業化;2)特斯拉 Optimus 選用了穩定性、性價比更高的電機驅動方案,更加注重實用性,量產可能性較高。圖表圖表 2020:機器人:機器人驅動方式驅動方式 驅動方式驅動方式 工作原理工作原理 優勢優勢 劣勢劣勢 應用場景應用場景 電機驅動方式 利用各種電動機產生的力或力矩,直接或通過減速等機構去驅動機器人的關節 環保清潔、控制方便以及較高的運動精度、較低的維護成本、較高的驅動效率等優點。功率相對一般,一般需要減速裝置 各類機器人 液壓驅動方式 以液體作為傳遞力的介質,利用液壓泵使液壓系統產生的壓力來驅動執行機構運動。調速比較簡單、穩定,操縱控制方便,
42、可大范圍的無級調速(調速范圍達 2000:1),以及可以用較小的驅動力或力矩就可獲得較大的功率等優點 漏液會造成環境污染,維修技術要求高 要求輸出力較大的場合 氣壓驅動方式 以空氣作為工作介質,利用氣源發生裝置將壓縮空氣的壓力能轉變成機械能來驅動執行元件完成預定的運動規律 能量儲蓄簡單易行、短時間可獲得高速動作、柔軟、質量輕、輸出/質量比高、安裝維修方便、安全、成本低、對環境無污染等優點 不易實現高精度、快速響應的位置和速度控制,還會降低驅動系統的剛性 精度不高的場景 資料來源:德卡機器人,信達證券研發中心 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 15 視覺感知:采用純視覺方案,成本較低 Optim
43、us 復用了 Tesla 汽車上的純視覺環境感知神經網絡,采用純視覺算法實現對環境的感知和目標識別,成本較低。1)Optimus 的頭部集成三顆攝像頭(魚眼攝像頭),可以提供大于180 度體前場景覆蓋。2)而 Atlas 需要深度相機和激光雷達,使用深度相機以每秒 15 幀的速度生成環境點云。點云是距離測量數據的集合。Atlas 的感知軟件使用多平面分割的算法從點云中提取表面。接著算法輸出的數據被輸入地圖系統,最后系統幫助 Atlas 用相機看到不同物體建立模型。圖表圖表 2121:Optimus Optimus 與與 FSD FSD 共用視覺感知共用視覺感知 圖表圖表 2222:Optimu
44、s Optimus 眼中的世界眼中的世界 資料來源:42 號車庫,Tesla AI DAY,信達證券研發中心 資料來源:42 號車庫,Tesla AI DAY,信達證券研發中心 運控環節:采用實時狀態感知的閉環控制 Optimus 目前的步態控制策略是:根據行進路線生成腳印級別的每一步位置規劃,再拆解為對應路徑下的抬腳和后跟落地動作,最后系統會計算得出機器人在對應動作下的可以保持動態平衡的重心移動軌跡。而真實世界的環境要復雜得多。比如機器人自身會有抖動,傳感器會受到噪聲干擾以及類似的種種。這些在運動規控棧計算之外的干擾會讓原本的運動規劃在執行中發生偏差。對于干擾和偏差等問題,Optimus 機
45、器人在穩定檢測系統中融入實時的環境感知反饋,并將穩定系統通過環境檢測得到的糾偏信號輸出給運動控制系統,從而形成融入實時狀態感知的閉環控制,讓機器人保持動態平衡。我們認為深度學習和數據積累下,相關技術如 FSD 有望持續迭代,最終提升機器人運控能力。2.2 人形機器人成本構成及零部件分析 以產業化程度較高的工業機器人為例來看,工業機器人中技術難度最高的三大核心零部件分別是減速器、伺服系統、控制器,三者分別占工業機器人成本構成的 35%、25%、10%。核心零部件成本大約占到工業機器人整機成本的 70%左右。目前人形機器人產業化程度較低,考慮人形機器人需要對感知能力要求較高,我們認為從硬件角度來看
46、,電機驅動、減速器、傳動設施及我們認為從硬件角度來看,電機驅動、減速器、傳動設施及傳感器為人形機器人核心成本構成傳感器為人形機器人核心成本構成。請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 16 圖表圖表 2323:中國中國工業機器人成本構成工業機器人成本構成 資料來源:深圳市電子商會,中商產業研究院。信達證券研發中心 從產業鏈角度來看,人形機器人更接近智能服務機器人,上游關鍵零部件主要是伺服電機、傳感器、減速機等,中游主要是硬件集成和系統集成,對軟件系統要求較高。由于由于特斯拉特斯拉在軟件在軟件算法、部分核心零部件擁有較深的積淀,算法、部分核心零部件擁有較深的積淀,我們推測我們推測這塊主要以特斯拉自研為
47、主這塊主要以特斯拉自研為主;硬件方面,考硬件方面,考慮規模效應和特斯拉降本需求,慮規模效應和特斯拉降本需求,伺服電機、傳動環節、減速機等環節伺服電機、傳動環節、減速機等環節有望有望依靠外部供應商提供依靠外部供應商提供為主,而國產廠商在硬件成本端控制為主,而國產廠商在硬件成本端控制較好,結合特斯拉人形機器人未來售價目標,有望為國產較好,結合特斯拉人形機器人未來售價目標,有望為國產零部件廠商業績帶來增量空間。零部件廠商業績帶來增量空間。圖表圖表 2424:智能服務機器人產業鏈智能服務機器人產業鏈 資料來源:優必選招股說明書,信達證券研發中心 減速器,35%伺服系統,25%本體,15%控制器,10%
48、其他,15%請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 17 圖表圖表 2525:部分智能機器人相關技術:部分智能機器人相關技術 相關技術相關技術 介紹介紹 計算機視覺 計算機視覺技術使機器人能夠識別并認出其以類似人類的視覺遇到的人臉、物體及環境,助其分辨物品細節,以供在下一次行動、動作或人機互動時作出決策 語音交互 語音交互技術是一種以語音為基礎信息載體的綜合技術,使機器人能夠以類似人類方式與人類互動。集成如自動語音識別(ASR)、自然語言處理(NLP)及文字轉語音(TTS)等技術。伺服驅動器 伺服驅動器是機器人的關節,能夠實現多樣化、靈活及精確的運動,并進行安全、平穩、準確和敏捷的關節運動,執行復雜
49、的任務。伺服驅動器可支持旋轉運動,實現類似人類的運動及其他應用場景。定位導航 定位導航技術是一個復雜的系統,集成了傳感器、感知、規劃、控制和決策等多種技術,使智能機器人能夠在不熟悉或已知的環境中從 A 點向 B 點移動。集成如定位、建圖、導航、避障等關鍵技術。運動規劃及控制 運動規劃是指運動任務方法,控制是執行過程。運動規劃及控制確保機器人準確執行指定的運動指令,并實現操作、移動及運動等功能。資料來源:優必選招股說明書,信達證券研發中心 軀干和手部是機器人主要活動關節,從特斯拉 Optimus 機器人硬件來看:1 1)軀干軀干:特斯拉 Optimus 共有 28 個運動關節,包括三種旋轉執行器
50、和三種線性執行器:其中旋轉關節采用電機電機+傳感器傳感器+諧波諧波減速器減速器的方案;而線性關節采用電機電機+絲杠絲杠+傳感器傳感器(從形(從形態上,我們推測是無框電機)。態上,我們推測是無框電機)。2 2)手部手部:特斯拉機器人靈巧手采取了折中的方案,使用較為經典的六電機驅動方式,拇指采用雙電機驅動彎曲和側擺,其它四指各用一個電機帶動,電機采用蝸桿傳動機構。從數量來看,共 12 個驅動,手指部分我們推測是空心杯電機空心杯電機+驅動裝置驅動裝置+傳動裝置傳動裝置構成。圖表圖表 2626:OptimusOptimus 軀干擁有軀干擁有 2 28 8 個運動關節個運動關節 圖表圖表 2727:Op
51、timuOptimus s 手部情況手部情況 資料來源:Tesla AI DAY,信達證券研發中心 資料來源:Tesla AI DAY,信達證券研發中心 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 18 三、國產零部件產業鏈有望受益 3.1 電機:核心零部件構成之一 3.1.1 空心杯電機:海外積淀深厚,國產廠商有望突破 空心杯電動機屬于直流永磁的伺服、控制電動機,也可以將其歸類為微特電機空心杯電動機屬于直流永磁的伺服、控制電動機,也可以將其歸類為微特電機??招谋姍C主要由后蓋、接線端子、電刷端蓋、電刷、換向器、杯形繞組(轉子)、轉軸、墊圈、滑動軸承、外殼、磁鐵(定子)、法蘭、定位環組成。定子由永磁體、
52、殼體、法蘭組成。外殼提供了恒定的磁場,使電機無鐵損耗。沒有軟磁性牙齒。所產生的轉矩是均勻的,即使在低速情況下也能運行平穩。在較高的速度下,電機能減少振動,減少噪音。圖表圖表 2828:空心杯電機爆炸圖空心杯電機爆炸圖 圖表圖表 2929:空心杯電機形狀空心杯電機形狀 資料來源:萬泰電機微信公眾號,信達證券研發中心 資料來源:MAXON 官網,信達證券研發中心 分類方面,空心杯電機可以分為有刷和無刷兩種,有刷空心杯電機轉子無鐵芯,無刷空心杯電機定子無鐵芯:1 1)有刷空心杯電機有刷空心杯電機:空心杯直流有刷微電機采用機械換向,磁極不動,線圈旋轉。電機工作時,線圈和換向器旋轉,磁鋼和碳刷不轉,線圈
53、電流方向的交替變化是隨電機轉動的換向器和電刷來完成的。在轉動的過程中會摩擦碳刷,造成損耗,需要定期更換碳刷。碳刷與線圈接線頭之間通斷交替,會發生電火花,產生電磁破,干擾電子設備。2 2)無刷空心杯電機無刷空心杯電機:無刷空心杯直流電機采取電子換向,線圈不動,磁極旋轉。無刷空心杯直流電機,是使用一套電子設備,通過霍爾元件,感知永磁體磁極的位置,根據這種感知,使用電子線路,適時切換線圈中電流的方向,保證產生正確方向的磁力,來驅動電機。因為是自控式運行的,所以不會像變頻調速下重載啟動的同步電機那樣在轉子上另加啟動繞組,也不會在負載突變時產生振蕩和失步。相比普通電機,空心杯電機具有能量轉換效率較高,起
54、動、制動迅速,響應較快和運行穩定性可靠,轉速的波動較小等優勢,因此適合需要快速響應的系統,如導彈飛行方向快速調節,高倍率光驅的隨動控制,快速自動調焦,高靈敏的記錄和檢測設備,工業機器人,仿生義肢等。在特斯拉人形機器人中,空心杯電機可以運用在手部,從而滿足手部運動的快速響應需求。請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 19 圖表圖表 3030:空心杯電機優勢和應用范圍空心杯電機優勢和應用范圍 特點特點 優勢優勢 應用范圍應用范圍 空心杯電機 1、節能特性節能特性:能量轉換效率很高,其最大效率一般在 70%以上,部分產品可達到 90%以上(鐵芯電動機一般在70%)。2、控制特性控制特性:起動、制動迅速,
55、響應極快,機械時間常數小于 28 毫秒,部分產品可以達到 10 毫秒以內(鐵芯電動機一般在 100 毫秒以上);在推薦運行區域內的高速運轉狀態下,可以方便地對轉速進行靈敏的調節。3、拖動特性拖動特性:運行穩定性十分可靠,轉速的波動很小,作為微型電動機其轉速波動能夠容易的控制在 2%以內。1、主要是啟動轉矩低、轉子與定子間無徑向作用力;2、速度曲線平滑,噪音小、峰值轉矩高;3、響應速度快,散熱好 1、需要快速響應的隨動系統(導彈的飛行方向快速調節,高倍率光驅的隨動控制,快速自動調焦,高靈敏的記錄和檢測設備,工業機器人,仿生義肢等)2、對驅動元件要求平穩持久拖動的產品(儀器儀表)3、各種飛行器,包
56、括航空、航天、航模等 資料來源:萬泰電機微信公眾號,信達證券研發中心 海外廠商如瑞士的 MAXON、德國 Faulhaber 等企業深耕行業多年,行業地位較高。國內企業相較海外廠商仍存在一定的技術差距,未來潛在發展空間大,主要原因是:1)相比普通電機,空心杯電機由于少了鐵芯支撐,對線圈要求較高;2)國內廠商更注重成本控制,缺乏對高端技術的投入,導致技術水平相對滯后,同時在減速器等機械件上依然在追趕海外企業。我們認為,在高端微型電機上,國內企業與海外依然存在差距,但以鳴志電器、江蘇雷利為主的國內企業也在不斷進步,依托國產企業降本能力,有望在這塊市場取得相應進展。3.1.2 無框電機:國產企業有望
57、憑借性價比優勢加速突破 無框電機無框電機可以可以將定轉子部件直接裝配在將定轉子部件直接裝配在機器機器中,便于終端產品的高度集成化,縮小體積中,便于終端產品的高度集成化,縮小體積。無框架電機是傳統電機中用于產生扭矩和速度的部分,但沒有軸、軸承、外殼或端蓋。無框電機只有兩個部件:轉子和定子。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。圖表圖表 3131:無框電機外形無框電機外形 資料來源:科爾摩根微信公眾號,信達證券研發中心 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 20 無框電機通常安裝在先進的機器
58、中,具有結構緊湊、易于維護等優勢,可以提升機器性能。圖表圖表 3232:無框電機優勢無框電機優勢 主要優勢主要優勢 提升機器性能 直接耦合(無背隙);更高的系統帶寬;提高機器效率 結構更緊湊 機器占用空間更??;單位體積扭矩更高 減少維護 更少的機械部件;無易磨損或需維護的組件 資料來源:科爾摩根微信公眾號,信達證券研發中心 無框電機可以運用在多種機器人和自動化領域,包括機器人、醫藥、機床、包裝、印刷、加工和通用自動化。在人形機器人領域,無框電機也有望發揮自身結構緊湊、性能較高的優勢,在機器人四肢等領域應用。圖表圖表 3333:無框電機在人形機器人領域應用:無框電機在人形機器人領域應用 圖表圖表
59、 3434:無框電機在協作機器人領域應用:無框電機在協作機器人領域應用 資料來源:富興電機微信公眾號,信達證券研發中心 資料來源:富興電機微信公眾號,信達證券研發中心 在市場格局方面,Kollmorgen,Moog,Maxon Motor,BEI Kimco,Woodward和 Shinano Kenshi等企業在市場占據優勢地位,國產廠商如步科股份有望借助國產產業鏈成本優勢,在市場份額上取得突破。3.2 減速器:人形機器人有望帶動諧波減速器市場規模提升 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。按照控制精度劃分,減速器可分為一般傳動減速器和精密減速器。一般傳動減速
60、器控制精度低,可滿足機械設備基本的動力傳動需求。精密減速器回程間隙小、精度較高、使用壽命長,更加可靠穩定,應用于機器人、數控機床等高端領域。精密減速器種類較多,主流的包括諧波減速器、RV減速器等。請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 21 圖表圖表 3535:減速器是機器人核心零部件減速器是機器人核心零部件 資料來源:綠的諧波公司公告,信達證券研發中心 減速器主要分為諧波減速器、RV 減速器,諧波減速器具有小體積、低負載、高精度等特性,更適合于人形機器人應用。圖表圖表 3636:無框電機優勢:無框電機優勢 項目項目 RVRV 減速器減速器 諧波減速器諧波減速器 技術特點 通過多級減速實現傳動,一般
61、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,結構較復雜。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。產品性能 大體積、高負載能力、高剛度 小體積、低負載能力、高精密度、耐沖擊 缺點 體積較大,精度略低于諧波減速器 柔輪壽命有限,輸入轉速不宜過高 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。主要應用于小負載工業機器人小臂、腕部或手部;協作和 SCARA 機器人大部分動力關節。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
62、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/臺 1000-1500 元/臺 資料來源:綠的諧波公司公告,信達證券研發中心 諧波減速器:1)構成:諧波齒輪減速器是一種靠波發生器使柔輪產生可控的彈性變形波,通過其與剛輪的相互作用,實現運動和動力傳遞的傳動裝置,其構造主要由帶有內齒圈的剛性齒輪(剛輪)、帶有外齒圈的柔性齒輪(柔輪)、波發生器三個基本構件組成。2)運行原理:諧波傳動技術突破了機械傳動采用剛性構件的模式,使用了一個柔性構件來實現機械傳動,其工作原理通常采用波發生器主動、剛輪固定、柔輪輸出形式
63、,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,使其長軸處柔輪齒輪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,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。請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 22 圖表圖表 3737:諧波減速器結構示意圖諧波減速器結構示意圖 圖表圖表 3838:諧波減速器運行示意圖諧波減速器運行示意圖 資料來源:綠的諧波公司公告,信達證券研發中心 資料來源:綠的諧波公司公告,信達證券研發中心 機器人為實現多自由度,其各個部位的控制均需在關節處搭載電機,故電機數量較傳統工業機械人有大
64、幅提升。類比工業機器人,“電機+減速器”的集成逐漸成為移動機器人需要大角度旋轉的關節(以下簡稱“旋轉關節”)的主要動力組合。隨著移動機器人部分關節因體積、重量等邊界條件限制,需要采用輕量化的技術路徑,諧波減速器憑借體積小、質量小、減速比大、扭矩密度較高、軸向尺寸小等特點以及能在密閉空間、介質輻射的工況下正常工作等優點,“無框電機無框電機+雙編碼器雙編碼器+力矩傳感器力矩傳感器+諧波減速器諧波減速器”這類方案得到越來越多的應用。圖表圖表 3939:旋轉關節示意圖旋轉關節示意圖 資料來源:綠的諧波公司公告,信達證券研發中心 市場規模方面,參考 QYResearch全球精密減速器市場、結果和預測(2
65、017-2028),2022 年全球精密減速器市場規模為 28.3 億美元,預計 2028 年將增長至 40.4 億美元。精密減速器制造對材料、設備、工藝等多個環節都有嚴格要求,具有明顯的投資門檻高、技術難度大等特點,行業壁壘高。競爭方面,日系品牌納博特斯克、哈默納科及日本住友占據主導地位。而我國諧波減速器方面起步較晚,國內廠商如綠的諧波在減速比、輸出轉速、傳動精度等方面已經較國外有明顯的差距收斂,未來市場份額有望提升。請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 23 圖表圖表 4040:2 2020020 年全球精密減速器行業市場份額年全球精密減速器行業市場份額 資料來源:綠的諧波公司公告,前瞻產業研
66、究院,信達證券研發中心 3.3 絲杠:國產企業發展空間大 絲桿主要功能是將旋轉運動轉換成線性運動,或將扭矩轉換成軸向反復作用力,同時兼具高精度、可逆性和高效率的特點,所以其在精度、強度及耐磨性等方面都有很高的要求。特斯拉人形機器人上應用行星滾柱絲杠將旋轉運動轉化為直線運動,主要使用在線性關節上。相比傳統絲杠,在性能上,行星滾柱絲杠憑借其在功率密度、速度、加速度、剛度等性能上的顯著優勢,在航空航天、船舶裝備、工業自動化、精密機床等領域有著廣闊的應用前景。圖表圖表 4141:特斯拉機器人運用行特斯拉機器人運用行星滾星滾柱柱絲杠絲杠 資料來源:Tesla AI DAY,信達證券研發中心 市場方面,絲
67、杠產品主要以海外為主,以滾珠絲杠為例,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。而行星滾柱絲杠由于技術門檻更高,核心技術一直被歐美少數幾家廠商壟斷。請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 24 圖表圖表 4 42 2:20152015-20222022 年全球滾珠絲桿市場規模及增速情況年全球滾珠絲桿市場規模及增速情況 圖表圖表 4343:20142014-20222022 年中國滾珠絲桿市場規模及增速情況年中國滾珠絲桿市場規模及增速情況 資料來源:華經產業研究院,信達證券
68、研發中心 資料來源:華經產業研究院,信達證券研發中心 圖表圖表 4444:2 2021021 年年全球滾珠絲桿行業市場競爭格局情況(單位:全球滾珠絲桿行業市場競爭格局情況(單位:%)資料來源:華經產業研究院,信達證券研發中心 國產化方面,江蘇雷利(其控股子公司鼎智科技)經過多年研究,已經形成了自有絲桿生產體系,產品質量對標美國 Roton 公司,可以實現全過程完全國產化,鼎智主要產品中,絲桿步進電機已經形成了自有絲桿生產體系,產品質量逐步提升,并開始在國內 IVD 醫療器械領域進行替代,隨著公司產品技術的進一步成熟以及在醫療器械領域的進一步滲透,公司絲桿產品有望在更大市場得到充分推廣,擁抱更大
69、成長藍海。0%1%2%3%4%5%6%7%8%-2 4 6 8 10 12 14 16 18 202015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022E市場規模(億美元)YOY0%2%4%6%8%10%12%14%16%18%-5 10 15 20 25 302015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022E市場規模(億元)YOYCR5其他 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 25 圖表圖表 4545:鼎智科技絲杠技術規?;闆r鼎智科技絲杠技術規?;闆r 主要技術主要技術 技術特色技術特色 技術來源技術來源 規?;a規?;a 混合式步進
70、電機直連的錐度配合組件 結構簡單、緊湊。安全穩定。絲桿直線度好、精度高。螺母配合間隙較小。自主研發 是 貫通軸步進電機集成花鍵軸執行器 微型緊湊,可用于狹小的空間。自帶導向,可減少客戶端零件結構。自主研發 是 絲桿電機的絲桿原點找正裝置 尾部加霍爾感應開關的貫通結構機電。結構更簡單,客戶端不需要做位置反饋。自主研發 是 基于滾珠絲桿的直線傳動裝置 結構緊湊集成一體化高精度電動滑臺。具有高精度、長壽命的特點。自主研發 是 一種固定軸步進電機的閉環力矩控制裝置 結構緊湊、集成驅動。根據力矩反饋應用于恒壓恒力場合。自主研發 是 資料來源:華經產業研究院,信達證券研發中心 請閱讀最后一頁免責聲明及信息
71、披露 26 四、投資建議 我們認為運動控制環節和相關核心算法是目前人形機器人關鍵點,考慮到特斯拉 Optimus 未來量產規劃和降本訴求,國產相關零部件有望通過性價比+降本優勢替代海外供應鏈。我們認為人形機器人潛在應用空間大,成長天花板高,推薦旭升集團旭升集團(信達證券研發中心電新組&汽車組聯合覆蓋);建議關注空心杯電機和絲杠相關供應商鳴志電器、鼎智科技、江蘇雷利鳴志電器、鼎智科技、江蘇雷利,無框電機供應商步科股份步科股份,諧波減速器供應商綠的諧波綠的諧波,特斯拉產業鏈相關企業三花智控三花智控(家電組覆蓋)、拓普集團拓普集團(汽車組覆蓋)、國產伺服電機龍頭匯川技術匯川技術。圖表圖表 4646:
72、主要標的情況主要標的情況 證券簡稱證券簡稱 證券代碼證券代碼 股價股價 市值市值 EPSEPS PEPE (元)(億元)2023E 2024E 2025E 2023E 2024E 2025E 鳴志電器 603728.SH 75.55 317.4 0.97 1.49 2.07 78.05 50.64 36.41 鼎智科技 873593.BJ 139.80 67.13 2.77 3.66 4.83 50.48 38.19 28.94 綠的諧波 688017.SH 165.07 278.4 1.47 2.02 2.70 112.63 81.69 61.21 三花智控 002050.SZ 30.94
73、1,111.0 0.87 1.08 1.31 35.56 28.74 23.66 拓普集團 601689.SH 78.69 867.2 2.13 2.97 3.98 36.97 26.51 19.78 旭升集團 603305.SH 29.38 274.2 1.10 1.53 2.00 26.78 19.17 14.69 匯川技術 300124.SZ 63.27 1,683.7 2.10 2.73 3.43 30.10 23.21 18.45 江蘇雷利 300660.SZ 38.51 122.1 1.11 1.46 1.76 34.74 26.37 21.90 步科股份 688160.SH 68
74、.49 57.5 1.37 1.77 2.28 50.03 38.68 30.04 資料來源:wind,信達證券研發中心 備注:股價為 6 月 21 日收盤價,旭升集團和匯川技術為信達證券研發中心預測,其余為 wind 一致預期 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 27 五、風險因素 核心技術發展不及預期核心技術發展不及預期。人形機器人需要突破運控環節相關技術,對 AI、人機交互等技術要求較高,對應核心技術突破不及預期將影響量產進度。特斯拉特斯拉 O Optimusptimus 機器人量產不及預期機器人量產不及預期。特斯拉 Optimus 若量產不及預期,將影響產業鏈企業相關訂單落地情況。國產廠
75、商替代海外產業鏈不及預期國產廠商替代海外產業鏈不及預期。國產相關產業鏈若替代海外產業鏈不及預期,則會影響對應供應商企業經營業績。地緣政治風險地緣政治風險&宏觀經濟下行宏觀經濟下行風險風險。地緣政治風險及宏觀經濟下行將影響人形機器人產業鏈替代情況及需求情況。請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 28 研究團隊簡介研究團隊簡介 武浩,電力設備新能源首席分析師,中央財經大學金融碩士,6 年新能源行業研究經驗,曾任東興證券基金業務部研究員,2020 年加入信達證券研發中心,負責電力設備新能源行業研究。研究聚焦細分行業及個股挖掘,公眾號:電新之瞻。張鵬,新能源與電力設備行業分析師,中南大學電池專業碩士,曾任
76、財信證券資管投資部投資經理助理,2022 年加入信達證券研發中心,負責新能源車行業研究。黃楷,電力設備新能源行業分析師,墨爾本大學工學碩士,2 年行業研究經驗,2022 年 7 月加入信達證券研發中心,負責光伏行業研究。曾一赟,新能源與電力設備行業研究助理,悉尼大學經濟分析碩士,中山大學金融學學士,2022 年加入信達證券研發中心,負責新型電力系統和電力設備行業研究。陳玫潔,團隊成員,上海財經大學會計碩士,2022 年加入信達證券研發中心,負責鋰電材料行業研究。孫然,新能源與電力設備行業研究助理,山東大學金融碩士,2022 年加入信達證券研發中心,負責工控、充電樁及鋰電材料研究。請閱讀最后一頁
77、免責聲明及信息披露 31 分析師聲明分析師聲明 負責本報告全部或部分內容的每一位分析師在此申明,本人具有證券投資咨詢執業資格,并在中國證券業協會注冊登記為證券分析師,以勤勉的職業態度,獨立、客觀地出具本報告;本報告所表述的所有觀點準確反映了分析師本人的研究觀點;本人薪酬的任何組成部分不曾與,不與,也將不會與本報告中的具體分析意見或觀點直接或間接相關。免責聲明免責聲明 信達證券股份有限公司(以下簡稱“信達證券”)具有中國證監會批復的證券投資咨詢業務資格。本報告由信達證券制作并發布。本報告是針對與信達證券簽署服務協議的簽約客戶的專屬研究產品,為該類客戶進行投資決策時提供輔助和參考,雙方對權利與義務
78、均有嚴格約定。本報告僅提供給上述特定客戶,并不面向公眾發布。信達證券不會因接收人收到本報告而視其為本公司的當然客戶??蛻魬斦J識到有關本報告的電話、短信、郵件提示僅為研究觀點的簡要溝通,對本報告的參考使用須以本報告的完整版本為準。本報告是基于信達證券認為可靠的已公開信息編制,但信達證券不保證所載信息的準確性和完整性。本報告所載的意見、評估及預測僅為本報告最初出具日的觀點和判斷,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出現不同程度的波動,涉及證券或投資標的的歷史表現不應作為日后表現的保證。在不同時期,或因使用不同假設和標準,采用不同觀點和分析方法,致使信達證券發出與本報告所載意見、
79、評估及預測不一致的研究報告,對此信達證券可不發出特別通知。在任何情況下,本報告中的信息或所表述的意見并不構成對任何人的投資建議,也沒有考慮到客戶特殊的投資目標、財務狀況或需求??蛻魬紤]本報告中的任何意見或建議是否符合其特定狀況,若有必要應尋求專家意見。本報告所載的資料、工具、意見及推測僅供參考,并非作為或被視為出售或購買證券或其他投資標的的邀請或向人做出邀請。在法律允許的情況下,信達證券或其關聯機構可能會持有報告中涉及的公司所發行的證券并進行交易,并可能會為這些公司正在提供或爭取提供投資銀行業務服務。本報告版權僅為信達證券所有。未經信達證券書面同意,任何機構和個人不得以任何形式翻版、復制、發
80、布、轉發或引用本報告的任何部分。若信達證券以外的機構向其客戶發放本報告,則由該機構獨自為此發送行為負責,信達證券對此等行為不承擔任何責任。本報告同時不構成信達證券向發送本報告的機構之客戶提供的投資建議。如未經信達證券授權,私自轉載或者轉發本報告,所引起的一切后果及法律責任由私自轉載或轉發者承擔。信達證券將保留隨時追究其法律責任的權利。評級說明評級說明 風險提示風險提示 證券市場是一個風險無時不在的市場。投資者在進行證券交易時存在贏利的可能,也存在虧損的風險。建議投資者應當充分深入地了解證券市場蘊含的各項風險并謹慎行事。本報告中所述證券不一定能在所有的國家和地區向所有類型的投資者銷售,投資者應當
81、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,必要時就法律、商業、財務、稅收等方面咨詢專業顧問的意見。在任何情況下,信達證券不對任何人因使用本報告中的任何內容所引致的任何損失負任何責任,投資者需自行承擔風險。投資建議的比較標準投資建議的比較標準 股票投資評級股票投資評級 行業投資評級行業投資評級 本報告采用的基準指數:滬深 300 指數(以下簡稱基準);時間段:報告發布之日起 6 個月內。買入:買入:股價相對強于基準 20以上;看好:看好:行業指數超越基準;增持:增持:股價相對強于基準 520;中性:中性:行業指數與基準基本持平;持有:持有:股價相對基準波動在5%之間;看淡:看淡:行業指數弱于基準。賣出:賣出:股價相對弱于基準 5以下。