《機械設備行業人形機器人系列之六:減速器深度旋轉傳動的紐帶機械力量之承載-230714(37頁).pdf》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《機械設備行業人形機器人系列之六:減速器深度旋轉傳動的紐帶機械力量之承載-230714(37頁).pdf(37頁珍藏版)》請在三個皮匠報告上搜索。
1、 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 1 1/3737 Table_Page 深度分析|機械設備 證券研究報告 人形機器人系列之人形機器人系列之六六 減速器減速器深度:深度:旋轉傳動的紐帶旋轉傳動的紐帶,機械力量之承載機械力量之承載 核心觀點核心觀點:減速器是旋轉傳動的紐帶,在工業機器人領域有較為成熟的應用。減速器是旋轉傳動的紐帶,在工業機器人領域有較為成熟的應用。減速器是連接動力源和執行機構之間的中間裝置,機器人常用減速器包括諧波、RV、行星齒輪、擺線針輪減速器,其特點為結構緊湊且效率高。減速器為工業機器人的核心零部件之一,機器人的每個關節都需要配置一臺減速器,價值占比零部件成本超
2、過 30%。關節驅動模式影響減速器選擇關節驅動模式影響減速器選擇,行星和諧波依然存在方案之爭行星和諧波依然存在方案之爭。人形機器人關節驅動模式包括剛性、彈性、準直驅,剛性驅動器往往搭配高速電機+高傳動比減速器(諧波),架構簡單、扭矩密度高;串聯彈性驅動器在剛性驅動硬件基礎上增加彈性體,具有更強的抗沖擊性;準直驅驅動器往往搭配高扭矩密度電機低傳動比減速器(行星),功率密度高,量產后價格上具備優勢,當前諧波和行星方案較為主流。人形機器人減速機用量大,創造未來市場增長機遇。人形機器人減速機用量大,創造未來市場增長機遇。人形機器人相較于工業機器人自由度更多,減速器用量更大,例如特斯拉人形機器人共有 4
3、0 個主動自由度,減速器用量達 14 個;對比六軸工業機器人僅用6 個減速器。21 年全球機器人減速器市場空間超 30 億美元,人形機器人若能達到消費級體量將驅動減速器市場持續擴容。減速機減速機生產重資產且擴產周期長,生產重資產且擴產周期長,產能產能構建未來構建未來競爭競爭壁壘壁壘。諧波減速器對生產設備和技術研發的要求均較高,擴產投入達周期長,而以哈默納科為代表的海外頭部企業剛剛經歷了一輪大的擴產,產能擴張更為謹慎。歷史上,工業機器人敲開減速器國產化的大門,國內諧波減速器廠商借哈默納科產能瓶頸、憑借保供能力實現突破;展望未來,國內企業的高產能和低市場份額在人形機器人產業化進程中蓄勢待發,有望實
4、現高彈性成長。軸承是機器人和減速器的重要零部件,有望成為國產化的下一站。軸承是機器人和減速器的重要零部件,有望成為國產化的下一站。全球軸承市場規模超千億美元,全球八大家市場份額超過 70%,國內競爭格局較為分散。全球機器人軸承占整體軸承市場比例不到 1%,市場規模僅為 10+億美元。機器人對軸承精度、剛度等性能要求相較于通用軸承要求更高,其所用的薄壁軸承、減速器軸承在材料、加工、裝配、測量、實驗等環節有較高的壁壘。目前國內工業機器人軸承仍主要依賴進口,預計未來機器人軸承將伴隨機器人本體與減速器同步突破。投資建議:投資建議:在減速器領域,建議關注綠的諧波、秦川機床、中大力德、昊志機電、豐立智能、
5、國茂股份;軸承領域,重點關注長盛軸承、五洲新春、南方精工、國機精工、力星股份。風險提示風險提示:特斯拉的人形機器人產品暫未落地;國產廠商早期未必能進入特斯拉供應鏈;核心技術的迭代風險。行業評級行業評級 買入買入 前次評級 買入 報告日期 2023-07-14 相對市場表現相對市場表現 分析師:分析師:代川 SAC 執證號:S0260517080007 SFC CE No.BOS186 021-38003678 分析師:分析師:孫柏陽 SAC 執證號:S0260520080002 021-38003680 請注意,孫柏陽并非香港證券及期貨事務監察委員會的注冊持牌人,不可在香港從事受監管活動。相關
6、研究:相關研究:人形機器人跟蹤報告:北京市出臺方案,助推機器人產業鏈發展 2023-07-03 人形機器人系列之四:電機深度:機械動能之源,萬變不離其宗 2023-07-01 人形機器人系列之三:核心零部件的野望,隱形冠軍的搖籃 2023-06-18 聯系人:姚佳 021-38003794 -19%-13%-8%-3%3%8%07/2209/2211/2201/2303/2305/23機械設備滬深300 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2 2/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 重點公司估值和財務分析表重點公司估值和財務分析表 股票簡稱股票簡稱 股票代碼股
7、票代碼 貨幣貨幣 最新最新 最近最近 評級評級 合理價值合理價值 EPS(元元)PE(x)EV/EBITDA(x)ROE(%)收盤價收盤價 報告日期報告日期(元(元/股)股)2023E 2024E 2023E 2024E 2023E 2024E 2023E 2024E 秦川機床 000837.SZ CNY 13.75 2023/06/27 買入 16.05 0.36 0.45 38.19 30.56 29.05 21.10 8.40 9.70 國茂股份 603915.SH CNY 19.59 2022/11/03 買入 25.18 0.87 1.15 22.52 17.03 17.41 13.
8、16 15.00 17.50 數據來源:Wind、廣發證券發展研究中心 備注:表中估值指標按照最新收盤價計算 EYiZ8XhWdYeYMBeXqNbRcMaQoMpPoMsRkPrRoReRnMqO9PsQmNNZmNuNMYmRmO 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 3 3/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 目錄索引目錄索引 一、機器之關節,旋轉傳動的紐帶.6(一)連接動力源和執行機構,下游應用廣.6(二)減速器是工業機器人核心零部件之一.8(三)人形機器人關節驅動模式影響減速器選擇.9 二、減速器壟斷依舊明顯,國產替代爭奪話語權.17(一)RV 減速器
9、市場空間大,諧波減速器增速高.17(二)工業機器人增長敲開減速器國產化大門,本土企業快速起步.18(三)規模經濟或成為未來的核心壁壘,對標哈默納科邁向平臺化.21 三、軸承,減速器國產化后的下一站.26(一)軸承種類繁多,定制化屬性較強.26(二)軸承是機器人和減速器的重要零部件.29(三)全球軸承八大家強壟斷,國內機器人軸承有待規?;黄?31 四、風險提示.35 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 4 4/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 圖表索引圖表索引 圖 1:減速器分類及原理.6 圖 2:齒輪、擺線針輪減速器下游應用領域.7 圖 3:諧波減速器下游
10、應用領域.7 圖 4:機器人所用減速器種類及特點.8 圖 5:RV 減速器結構拆分.8 圖 6:諧波減速器結構拆分.8 圖 7:工業機器人成本構成.9 圖 8:諧波、RV 減速器分下游應用(萬臺).9 圖 9:六軸機器人減速器配置.9 圖 10:SCARA 機器人減速器配置.9 圖 11:人形機器人電驅動方式發展歷程.10 圖 12:人形機器人電驅動方式分類.11 圖 13:特斯拉人形機器人.13 圖 14:本田阿西莫(Asimo)機器人.13 圖 15:慕尼黑工業大學 LOLA 人形機器人.13 圖 16:機器人所用減速器種類.14 圖 17:機器人腿部關節電機峰值扭矩和電機半徑的關系.15
11、 圖 18:MIT Cheetah 四足機器人前腿執行器.16 圖 19:MIT Cheetah 四足機器人跳躍障礙物.16 圖 20:UCLA 的 ARTEMIS 人形機器人及其執行器構成.16 圖 21:全球工業機器人市場規模.17 圖 22:全球工業機器人減速機市場規模.17 圖 23:全球 RV、諧波、行星減速器市場規模.18 圖 24:中國諧波、RV 減速器銷量及預測.18 圖 25:中國諧波、RV 減速器市場規模.18 圖 26:2020 年全球機器人減速器競爭格局.19 圖 27:RV、諧波、行星減速器全球競爭格局.19 圖 28:2022 年中國 RV 減速器競爭格局.20 圖
12、 29:2022 年中國諧波減速器競爭格局.20 圖 30:工業機器人本體國產化率提升.21 圖 31:工業機器人核心零部件國產占比提升.21 圖 32:工業機器人伺服、減速機、控制器國產化率.21 圖 33:22 年國產諧波減速器產能.22 圖 34:22 年國產 RV 減速器產能.22 圖 35:哈默納科年產能.22 圖 36:綠的諧波年產能.22 圖 37:哈默納科營業收入.23 圖 38:綠的諧波營業收入.23 圖 39:哈默納科資產結構(截至 2023/3/31).24 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 5 5/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備
13、圖 40:綠的諧波定增募集項目設備投資占比.24 圖 41:2022 年哈默納科分下游營收占比.25 圖 42:2017-2019 年綠的諧波諧波減速器分下游占比.25 圖 43:2023 年哈默納科對其下游各領域的趨勢預判.25 圖 44:軸承可分為滾動、滑動軸承兩大類.26 圖 45:滾動軸承由滾道面、滾動體、保持架組成.27 圖 46:常見軸承的特征及示意圖.28 圖 47:工業機器人用軸承分類.29 圖 48:特斯拉人形機器人軸承.30 圖 49:機器人用軸承的技術難點.30 圖 50:諧波減速器的結構拆分.30 圖 51:RV 減速器結構拆分.31 圖 52:全球軸承市場規模.31
14、圖 53:2020 年全球軸承競爭格局.31 圖 54:中國軸承市場規模.32 圖 55:2020 年中國軸承競爭格局.32 圖 56:全球機器人軸承市場空間.32 圖 57:哈默納科全球產能分布(截至 2018.03).33 圖 58:2017H1 中大力德減速器原材料采購占比.34 圖 59:2019 年綠的諧波原材料采購占比.34 圖 60:軸承、減速器核心技術對比.34 圖 61:綠的諧波與軸承相關的技術、項目等.34 表 1:減速器分類及比較.6 表 2:剛性、彈性、準直驅驅動對比.11 表 3:國內減速器代表企業.20 表 4:綠的諧波擴產項目單位產能設備投資額.23 表 5:綠的
15、諧波擴產項目單位產能設備投資額.24 表 6:軸承的分類.28 表 7:國內軸承及其零部件代表企業.35 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 6 6/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 一、一、機器之關節機器之關節,旋轉傳動的紐帶旋轉傳動的紐帶(一)(一)連接動力源和執行機構,下游應用廣連接動力源和執行機構,下游應用廣 在機械傳動領域,減速器是連接動力源和執行機構之間的中間裝置。在機械傳動領域,減速器是連接動力源和執行機構之間的中間裝置。減速器的發展已有數百年的歷史并發展出多種減速器形式。已經成熟并已標準化的產品有圓柱齒輪、蝸輪、行星齒輪、擺線針輪減速器和諧波
16、等;已經提出并正在推廣的產品有三環、活齒減速器等。從結構上減速器分為定軸傳動、偏心驅動、斜面放大三大類。從結構上減速器分為定軸傳動、偏心驅動、斜面放大三大類。其中偏心驅動的減速原理是利用具有相對運動的、存在度量差的兩運動件的微差累積來實現減速器的力矩放大和低速輸出,具有少齒差轉動特征,包括變形類的諧波減速器、多齒的行星減速器等;斜面放大則是通過連續旋轉的斜面將沿斜面運動的圓周力在其正交方向放大,從而將旋轉運動轉變為直線運動,包括滾珠絲杠等。圖圖 1:減速器分類及原理減速器分類及原理 數據來源:梁錫昌,呂宏展.減速器的分類創新研究J.機械工程學報,2011,47(07):1-7.,廣發證券發展研
17、究中心 表表 1:減速器分類及比較減速器分類及比較 減速原理減速原理 舉例舉例 技術成熟度技術成熟度/市場細分市場細分 優缺點優缺點 股齒比減速 圓柱齒輪減速 傳統/成熟/占據主要市場 減速比不大,體積較大 少齒差減速 擺線針輪減速器 很成熟/中比范圍占據主要市場 制造工藝復雜,制造精度要求高 三環減速器 正在試推廣階段/市場份額很小 沖擊噪聲大,安裝調整要求高 二環減速器 技術不成熟/試向市場推廣 結構簡單、速比范圍寬,傳遞功率不能太大 三齒輪減速三齒輪減速 行星減速器行星減速器 技術較成熟技術較成熟 減速減速零件多,徑向尺寸大零件多,徑向尺寸大 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明
18、 7 7/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 諧波減速諧波減速 諧波減速器諧波減速器 技術成熟,結構尚需完善技術成熟,結構尚需完善/占據高端市場占據高端市場 結構結構緊湊緊湊,速比范圍大,工藝復雜,成本高,速比范圍大,工藝復雜,成本高 斜面減速 螺旋作動器 研究階段/待推向市場 結構緊湊,功率密度高,不適用于全轉動 活齒減速 活齒減速器 尚存在關鍵技術問題待突破/市場上尚無 結構緊湊,減速輸出機構集成,易發熱 工質變性 磁觸變無級變速器 研究階段/市場尚無 振動小、噪聲低、無級變速 數據來源:梁錫昌,呂宏展.減速器的分類創新研究J.機械工程學報,2011,47(07):
19、1-7.,廣發證券發展研究中心 減速機廣泛應用于國民經濟各領域減速機廣泛應用于國民經濟各領域,不同產品下游有所差異。不同產品下游有所差異。諧波和RV減速器主要應用于工業機器人領域,同時部分應用于非標自動化、機床、半導體等精密制造行業;齒輪、擺線針輪等通用減速器則更廣泛應用于環保、建筑、電力、化工、食品等工業領域。圖圖 2:齒輪、擺線針輪減速器下游應用領域齒輪、擺線針輪減速器下游應用領域 圖圖 3:諧波減速器下游應用領域:諧波減速器下游應用領域 數據來源:國茂股份招股書,廣發證券發展研究中心 數據來源:綠的諧波招股書,廣發證券發展研究中心 機器人常用減速器包括諧波、機器人常用減速器包括諧波、RV
20、、行星齒輪、擺線針輪減速器,、行星齒輪、擺線針輪減速器,減速器選擇需要綜合考慮體積、減速比、扭矩和價格因素。(1)諧波減速器:諧波減速器:利用柔輪、剛輪和波發生器的相對運動減速,波發生器發生可靠形變后,依靠柔輪、剛輪的嚙齒傳遞動力。特點為小體積、低負載能力、高精密度,用在工業機器人小臂、腕部等輕負載關節,代表企業綠的諧波。(2)RV減速器:減速器:由漸開線圓柱齒輪行星減速前級和擺線針輪行星減速后級兩部分構成,漸開線行星齒輪與曲柄軸連接成一起作為擺線針輪傳動部分的輸入,曲柄軸帶動擺線輪作偏心運動。其特點為大體積、高負載能力、高剛度,但價格昂貴,用在工業機器人機座、大臂等重負載的位置,代表企業雙環
21、傳動。(3)行星齒輪減速器:行星齒輪減速器:精密行星減速器在運行過程中一個太陽輪有多個行星輪繞轉,所以其體積小、質量較輕,相較于其他減速器啟動更加平穩,且剛性、精度和扭矩高。其特點為結構緊湊、低轉速大扭矩、價格便宜但減速比低,精密行星減速器用在直角坐標工業機器人,也可以用在人形機器人小型關節(如手指)或者運動關節(如腿部)領域,代表企業為中大力德、兆威機電。識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 8 8/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 (4)擺線針輪行星減速器:)擺線針輪行星減速器:以應用行星式傳動為基礎、以擺線針齒嚙合為載體的傳動裝置。其特點為承載能力大,而
22、相對于RV減速器價格更低,常用在礦山、化工等重負載領域,在部分機器人領域也有所推廣(如Robotis的Dybnamixel系列執行器)。圖圖 4:機器人所用減速器種類機器人所用減速器種類及特點及特點 數據來源:綠的諧波招股書,同心智造網,維動自動化設備,王鈺,王凱.工業機器人領域精密減速器的選用與安裝分析C/陜西省機械工程學會.陜西省機械工程學會 2018 年論文匯編.出版者不詳,2022:3.DOI:10.26914/kihy.2022.006566.,林江海,黃鵬程,王燕霜等.工業機器人用精密減速器研究現狀J.現代制造技術與裝備,2022,58(03):96-100.DOI:10.1610
23、7/ki.mmte.2022.0148.廣發證券發展研究中心 圖圖 5:RV減速器減速器結構拆分結構拆分 圖圖 6:諧波減速器結構拆分諧波減速器結構拆分 數據來源:電子發燒友,廣發證券發展研究中心 數據來源:engineering clicks,廣發證券發展研究中心 (二)(二)減速器是減速器是工業機器人核心零部件之一工業機器人核心零部件之一 控制器、伺服電機和減速器是工業機器人的三個核心部件,控制器、伺服電機和減速器是工業機器人的三個核心部件,從技術上決定了工業機器人的關鍵特性,如工作精度、負載、使用壽命、穩定性和可靠性,根據Research In China數據,它們合計約占工業機器人成本
24、的70%,其中減速機占35%,伺服電機 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 9 9/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 占20%,控制器占15%。一般來說,機器人的每個關節都需要配置一臺減速器一般來說,機器人的每個關節都需要配置一臺減速器。根據綠的諧波招股書,每臺六軸多關節機器人需要搭配6臺精密減速器,其中負載10kg以下機器人主要使用諧波減速器;10-20kg及更高負載的機器人小臂、手腕關節可以采用諧波減速器,其余關節采用RV減速器。協作機器人全部關節使用諧波減速器,一般使用6-7個諧波減速器。SCARA機器人一般使用2-3臺諧波減速器。DELTA機器人一般
25、使用3臺諧波減速器,可實現分揀等功能。圖圖 7:工業機器人成本構成:工業機器人成本構成 圖圖 8:諧波、:諧波、RV減速器分下游應用減速器分下游應用(萬臺萬臺)數據來源:Research In China,廣發證券發展研究中心 數據來源:MIR,廣發證券發展研究中心 圖圖 9:六軸機器人減速器配置六軸機器人減速器配置 圖圖 10:SCARA機器人減速器配置機器人減速器配置 數據來源:ROBOTIC PAINT GROUP,廣發證券發展研究中心 數據來源:SMD Gearbox,廣發證券發展研究中心 (三)(三)人形機器人人形機器人關節驅動模式影響減速器選擇關節驅動模式影響減速器選擇 機器人機器
26、人電驅電驅可以分為剛性驅動、彈性驅動和準直驅驅動等不同模式可以分為剛性驅動、彈性驅動和準直驅驅動等不同模式。雙足人形機器人關節運特點和人類類似,如運動速度快,機動性能好,步幅和步頻變化,高速碰撞等。這些運動特點要求驅動器具有高功率密度、高響應性、高能量利用效率和耐沖減速器35%伺服20%控制器15%其他30%050100150200250201720182019202020212022 2023E 2024E 2025Ex 10000工業機器人非標自動化機床半導體服務機器人其他 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 1010/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備
27、擊性等特性。為提高驅動器該類特性,逐漸發展出三類主流路線。(1)1983年,早稻田大學研究的WL10R機器人使用剛性驅動器TSA(traditional stiffness actuator),自此雙足人形機器人開始廣泛應用剛性驅動器為關節動力源。剛剛性驅動發展歷史長、技術成熟度高,但是由于元器件工藝和原理上的限制,傳統剛性驅動發展歷史長、技術成熟度高,但是由于元器件工藝和原理上的限制,傳統剛性驅動器的功率密度很難達到生物性驅動器的功率密度很難達到生物肌肉的水平肌肉的水平500W/kg,同,同時也解決不了機器人受時也解決不了機器人受外部沖擊時零部件強度問題外部沖擊時零部件強度問題,繼而產生了其
28、他技術路線。(2)1995年,麻省理工學院的Pratt等提出了彈性驅動器SEA(series elastic actuator)的概念,并在美國宇航局的機器人Valkyrie和意大利技術研究院的機器人Walk-Man上得到應用,彈性驅動器模擬肌肉系統功能,使關節表現出柔順、安全和高能量效彈性驅動器模擬肌肉系統功能,使關節表現出柔順、安全和高能量效率特性。率特性。(3)2016年,Wensing等提出了準直驅驅動器PA(proprioceptive actuator),并將其應用于四足機器人Cheetah和雙足機器人Hermes,準直驅驅動采用電機加低傳動比準直驅驅動采用電機加低傳動比減速器的方
29、案,負載減速器的方案,負載傳導路徑更加簡單傳導路徑更加簡單,具有功率密度高,力控帶寬大,抗沖擊能,具有功率密度高,力控帶寬大,抗沖擊能力強等優點力強等優點,準直驅驅動器成為最近幾年研究的熱點。圖圖 11:人形機器人電驅動方式發展歷程:人形機器人電驅動方式發展歷程 數據來源:丁宏鈺,石照耀,岳會軍等.國內外雙足人形機器人驅動器研究綜述J.哈爾濱工程大學學報,2021,42(07):936-945.,廣發證券發展研究中心 不同驅動模式架構和特性不同,進而影響減速器等零部件的選型:(1)剛性驅動:組成:)剛性驅動:組成:一般采用高速電機+高傳動比減速器+高剛性力矩傳感器模式,諧波減速器憑借高減速比、
30、重量輕、緊湊高效的特征獲得青睞,力/扭矩(T/F)傳感器放置于關節末端進行感知控制。特點:特點:傳動比大+轉速低+扭矩密度高,因而具有更高的可控制精度,但是傳統剛性驅動器的功率密度很難達到生物肌肉的水平(500 W/kg),同時也解決不了機器人受外部沖擊時零部件強度問題,適用于緩慢且相對靜態的運動。應用:應用:發展歷史長,控制框架穩定,本田Asimo、特斯拉人形機器人均采用該方案;同時,剛性驅動更為適配于腕部、腳踝等高精度,且預留空間較小位置。識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 11 11/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 (2)彈性驅動:組成:)彈性驅動:
31、組成:在剛性驅動器的基礎上加入彈性體來增加機器人行走、奔跑、跳躍等運動能力,包括串聯、并聯、多模態等眾多模式。特點:特點:類比于動物利用剛柔并濟的肌肉骨骼系統在運動過程中儲存/釋放能量并實現緩沖,彈性驅動器使關節表現出柔順安全、高能量效率、強抗沖擊性的特性;但是較低的剛度會影響帶寬,進而降低響應速度并增加控制難度。應用:應用:機構較為復雜,關節控制較難,常用語高負載、強沖擊等特殊場景,如意大利技術研究院為解決救災機器人跌落和與環境的碰撞問題,設計了彈性驅動器,并應用于WALK-MAN機器人的手臂,具有較好的負載能力和抗沖擊能力。(3)準直驅驅動:組成:)準直驅驅動:組成:一般采用高扭矩密度電機
32、低傳動比減速器方案,常采用低轉速大扭矩的扁平化的力矩電機和低傳動比且結構緊湊的行星齒輪減速器;同時,電流可以作為力矩的測量方式,因而不需要配置力矩傳感器。特點:特點:傳動比小+轉速高+功率密度高,因為更為高效并具有更強的爆發力,同時準直驅在價格上具有優勢,其所用低傳動比減速器價格低于剛性高傳動比減速器,且不需要額外傳感器進行力矩控制;應用:應用:最近幾年新興技術,發展迅速,并在四足機器人和ARTEMIS(UCLA)、Hermes(MIT)等雙足機器人也有所應用,該類機器人更善于運動;同時,準直驅驅動更為適配于腰部、髖部、肩部等高爆發,且預留空間較大的關節部位。圖圖 12:人形機器人電驅動方式分
33、類人形機器人電驅動方式分類 數據來源:Design of a Highly Dynamic Humanoid Robot,廣發證券發展研究中心 表表 2:剛性、彈性、準直驅驅動對比剛性、彈性、準直驅驅動對比 類型類型 剛性驅動器剛性驅動器 串聯彈性驅動器串聯彈性驅動器 準直驅驅動器準直驅驅動器 TSA SEA PA 組成 結構配置 電機+高傳動比減速器高剛性力矩傳感器 電機+高傳動比減速器+彈性體 高扭矩密度電機低傳動比 減速器 力矩測量方式 應變片原理或電流 編碼器或應變片原理 電流 特點 性能特點 扭矩密度高,扭矩密度高,轉速低,傳動比大,輸出力矩大,高推重比高推重比 可以吸收外部沖擊,同
34、時可以儲能 功率密度高,功率密度高,轉速高,傳動比小,高爆發力高爆發力 控制特點 簡單、精度高 復雜、精度低 簡單、精度一般 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 1212/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 能量效率 效率低 效率一般 效率高 抗沖擊能力 抗沖擊弱 抗沖擊強 抗沖擊強 帶寬(響應速度)帶寬高 帶寬低 帶寬高 形狀體積 細長 細長 扁平 價格 準直驅在價格上具有優勢準直驅在價格上具有優勢:其所用低傳動比減速器價格低于剛性高傳動比減速器+不需要額外傳感器進行力矩控制 應用 應用成熟度 發展歷史長,控制框架穩定,可參考資料多 機構較為復雜,關節控制較
35、難,應用相對較少 最近幾年新興技術,發展迅速,并在多了產品得到應用 應用場景 精密系統,如精密機床,儀器儀表,傳統雙足機器人 安全性系統,協作機器人 四足機器人,小型雙足機器人 機器人應用關節 腕部、腳踝等高精度腕部、腳踝等高精度,且預留空且預留空間較小位置間較小位置 手臂、髖部等高負載、強沖擊關手臂、髖部等高負載、強沖擊關節節 腰部、髖部、肩部等高爆發,且腰部、髖部、肩部等高爆發,且預留空間較大的關節部位預留空間較大的關節部位 機器人應用實例 本田 Asimo、特斯拉等 WALK-MAN 等 ARTEMIS、Hermes 等 數據來源:Design of a Highly Dynamic H
36、umanoid Robot,丁宏鈺,石照耀,岳會軍等.國內外雙足人形機器人驅動器研究綜述J.哈爾濱工程大學學報,2021,42(07):936-945.,廣發證券發展研究中心 注:彈性驅動器包括串聯、并聯、多模態等不同模式,表格以串聯為例 1.剛性驅動器:剛性驅動器:高扭矩密度高扭矩密度+高精度,高精度,可執行復雜任務但爆發力不足可執行復雜任務但爆發力不足 剛性驅動器在特斯拉人形機器人、本田剛性驅動器在特斯拉人形機器人、本田Asimo機器人、慕尼黑工大機器人、慕尼黑工大LOLA機器人機器人,特點為力矩密度大,力量控制精準,可以像人一樣執行復雜任務,但運動速度普遍較低,爆發力不足。特斯拉人形機器
37、人特斯拉人形機器人身高1.72m體重56kg,共有40個主動自由度和6類執行器,實際可舉起68kg的物體,運動速度為8km/h,并能執行收拾杯盤等復雜任務,可以做到精準力矩控制,如碰撞到雞蛋不會打碎。其采用直線、旋轉兩類執行器,其中旋轉執行器為剛性結構,采用力矩電機力矩電機+諧波減速器諧波減速器+位置位置/扭矩傳感器扭矩傳感器方案,旋轉執行器分為三種類型,其中之一扭矩達180Nm,僅重2.26kg,扭矩密度達80Nm/kg。本田本田Asimo機器人機器人推出于2000年,身高1.30m體重50kg,共有57個自由度,單手抓力0.5kg,跑步速度為7km/s。Asimo可以進行面部、聲音的識別,
38、具備敏捷的運動能力,可以向前跑步、向后退、單/雙腿跳躍,并能靈活地適應不斷變化的外部情況,如在不平坦的表面上行走;在執行任務方面,可以做到拿起玻璃瓶并擰開蓋子,或進行復雜手語表達。Asimo執行器采用伺服電機執行器采用伺服電機+諧波減速器的方案,并配有六力傳諧波減速器的方案,并配有六力傳感、加速度、陀螺儀等多個傳感器感、加速度、陀螺儀等多個傳感器。LOLA人形機器人人形機器人推出于2006年,可以進行類似于人的步行運動,身高1.80m,共有22個自由度和7類執行器,運動速度5km/h。LOLA在膝蓋和腳踝采用滾柱絲杠滾柱絲杠線性執行器,特點為無間隙、無啟動扭矩、可反向驅動和靜音運行,并將大部分
39、執行器的質量轉移到靠近臀部的位置,從而優化大腿的慣量;其余關節采用諧波減速器諧波減速器的剛性傳動方案,其髖部(P軸)關節連續扭矩為125Nm(峰值370Nm),重量2.85kg,扭矩密度44Nm/kg(峰值130Nm/kg),具有重量強、扭矩大的特點;同時,每個關節配有位置傳感器、角度編碼器、增量編碼器位置傳感器、角度編碼器、增量編碼器,其關節特點為高速狀態下良好的動 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 1313/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 態性能、緊湊集約以及高效率。圖圖 13:特斯拉人形機器人特斯拉人形機器人 圖圖 14:本田阿西莫(本田阿西莫(A
40、simo)機器人)機器人 數據來源:Tesla All Day2022,廣發證券發展研究中心 數據來源:本田官網,廣發證券發展研究中心 圖圖 15:慕尼黑工業大學慕尼黑工業大學LOLA人形機器人人形機器人 數據來源:Modular Joint Design for Performance EnhancedHumanoid Robot LOLA,廣發證券發展研究中心 2.彈性驅動器彈性驅動器(串聯)(串聯):剛性驅動器剛性驅動器基礎上的優化,提高抗沖擊能力基礎上的優化,提高抗沖擊能力 機器人在于環境相互作用中不可避免發生墜落事件,因此需要具備過載能力,在發生碰撞和跌到后能夠自我恢復。意大利技術研
41、究院設計了新型的彈性驅動器,并應用于 WALK-MAN機器人手臂,驅動器采用無框無刷直流電機驅動器采用無框無刷直流電機+諧波減速器(減速比諧波減速器(減速比50-150)的模式)的模式,并在諧波減速器輸出端和驅動器輸出間設置了彈性零件扭力桿實 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 1414/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 現了防沖擊保護,并配有位置、扭矩、溫度傳感器。圖圖 16:機器人所用減速器種類:機器人所用減速器種類 數據來源:A Modular Compliant Actuator for Emerging High Performance and F
42、all-Resilient Humanoids,廣發證券發展研究中心 3.準直驅驅動器:準直驅驅動器:高功率密度和更好的抗沖擊能力,省去傳感器高功率密度和更好的抗沖擊能力,省去傳感器但半徑較大但半徑較大 準直驅驅動器依靠驅動器電機開環力控,不依賴于附加力或力矩傳感器,就可以本準直驅驅動器依靠驅動器電機開環力控,不依賴于附加力或力矩傳感器,就可以本體感知機器人腳部和外界的交互力體感知機器人腳部和外界的交互力,也被稱為本體驅動器。驅動器有更高的功率密度,同時低傳動比減速器能夠更好將外部沖擊傳遞給電機,實現高帶寬力控和更好的抗沖擊能力。然而,大扭矩對電機的尺寸要求更為苛刻,電機呈現扁平化,執行器半徑
43、更大。準直驅驅動器應用于MIT推出的 Cheetah四足機器人以及UCLA推出的ARTEMIS人形機器人等。識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 1515/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 圖圖 17:機器人腿部關節電機峰值扭矩和:機器人腿部關節電機峰值扭矩和電機電機半徑的關系半徑的關系 數據來源:Design of a Highly Dynamic Humanoid Robot,廣發證券發展研究中心 MIT的的Cheetah四足四足機器人機器人具備步行、跑步和跳躍能力,機器人的最高奔跑速度可達13.5m/s。此類行為涉及反復的高沖擊力和短暫的地面接觸時間,為
44、了在如此短的時間內控制地面反作用力,系統必須具有高帶寬力控并能承受頻繁的高沖擊力。機器人采用準直驅執行器,定制設計大半徑的無框力矩電機(關節預留定制設計大半徑的無框力矩電機(關節預留125mm的直徑空的直徑空間),純電機扭矩密度達間),純電機扭矩密度達27Nm/kg;減速器選用減速比為;減速器選用減速比為5.8的單級行星齒輪減速器的單級行星齒輪減速器,低減速比提高動態運動能力;另外,機器人髖部和膝部的執行器同軸位于髖部,其中一個執行器直接驅動臀部,而另一個則通過平行連桿驅動膝蓋,旨在最大限度地減少質量和腿部慣性,從而最大限度地提高沖擊緩解系數。UCLA的的ARTEMIS人形機器人人形機器人身高
45、1.42cm,體重37kg,行走速度2.1m/s,共有20個自由度和5種類型執行器,能夠在粗糙和不穩定的表面上行走,在外部撞擊中能保持平衡,跌到后重新站起,以及具備跑步、跳躍、足球運動等能力。機器人髖部機器人髖部/膝部膝部P軸執行器采用軸執行器采用寬寬大氣隙電機(重量大氣隙電機(重量0.89kg,直徑,直徑180mm,峰值峰值扭矩扭矩45Nm)+行星行星齒輪減速器(減速比為齒輪減速器(減速比為5.9)方案)方案,執行器總重量3kg,連續扭矩80Nm(峰值250Nm),扭矩密度27Nm/kg(峰值83Nm/kg)。機器人腿部低反射慣性和高傳輸透明度(力控和末端反饋)可以使得機器人能夠本體感知力控
46、,并在跑步和跳躍中降低沖擊力。識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 1616/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 圖圖 18:MIT Cheetah四足機器人前腿執行器四足機器人前腿執行器 圖圖 19:MIT Cheetah四足機器人跳躍障礙物四足機器人跳躍障礙物 數據來源:Proprioceptive Actuator Design in the MIT Cheetah:Impact Mitigation and High-Bandwidth Physical Interaction for Dynamic Legged Robots,廣發證券發展研究中心 數
47、據來源:Proprioceptive Actuator Design in the MIT Cheetah:Impact Mitigation and High-Bandwidth Physical Interaction for Dynamic Legged Robots,廣發證券發展研究中心 圖圖 20:UCLA的的ARTEMIS人形機器人人形機器人及其執行器構成及其執行器構成 數據來源:Design of a Highly Dynamic Humanoid Robot,廣發證券發展研究中心 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 1717/3737 Table_PageText 深
48、度分析|機械設備 二、二、減速器壟斷依舊明顯,國產替代爭奪話語權減速器壟斷依舊明顯,國產替代爭奪話語權(一)(一)RV 減速器市場空間大,諧波減速器增速高減速器市場空間大,諧波減速器增速高 制造難度升級以及機器替人持續驅動全球工業機器人及其減速器市場擴張。制造難度升級以及機器替人持續驅動全球工業機器人及其減速器市場擴張。根據vantage market research數據,全球工業機器人市場空間預計由2022年的504億美元增長至2030年的1238億美元,期間CAGR為11.9%;同時,減速器作為機器人的核心零部件之一,市場空間預計隨之擴張,根據Market Watch數據,工業機器人減速
49、機市場空間將由2021年的33億美元增長至2027年的61億美元,分品類看,主要包括RV、諧波和行星減速器。RV減速器高價值量高市場空間,諧波減速器增速快,而行星減速器應用更廣。減速器高價值量高市場空間,諧波減速器增速快,而行星減速器應用更廣。根據straits research、business research insights、QYResearch數據:(1)RV大空間:大空間:RV減速器2021年市場空間為17.1億美元,遠高于諧波、行星減速器,主要系產品的高壁壘高價值量,根據前瞻產業研究院數據,諧波減速器價格約1000-5000元,RV減速器為5000-8000元,而行星減速器價格約
50、1000元左右;分地區看,日本和中國主導了全球RV減速器市場。(2)諧波高增速:)諧波高增速:預計諧波減速器22-28年間CAGR達12.9%,高于RV和行星,其高增長一方面和低基數有關;另一方面,諧波減速器憑借其高性價比、高精度、低維護等優勢在機床、機器人、過程控制等領域正加速推廣。(3)行星)行星廣廣應用應用:相比于RV和諧波減速器主要用于工業機器人領域,行星減速器結構簡單而工業基礎品屬性更強,因為下游更廣,工業食品、紡織,印刷等均為其主要應用領域。圖圖 21:全球全球工業機器人市場規模工業機器人市場規模 圖圖 22:全球工業機器人減速機市場規模全球工業機器人減速機市場規模 數據來源:va
51、ntage market research,廣發證券發展研究中心 數據來源:Market Watch,廣發證券發展研究中心 503.6789.61238.402004006008001,0001,2001,400202220262030全球工業機器人市場空間(億美元)33.160.701020304050607020212027全球工業機器人減速器市場空間(億美元)CAGR:10.7%CAGR:11.9%識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 1818/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 圖圖 23:全球全球RV、諧波、行星減速器市場規模、諧波、行星減速器市場規模
52、 數據來源:straits research,business research insights,QYResearch,廣發證券發展研究中心 受益工業機器人零部件國產替代,中國受益工業機器人零部件國產替代,中國RV、諧波減速器增速短期內快于全球、諧波減速器增速短期內快于全球。根據MIR數據,2022年中國諧波、RV減速器銷量為53、73萬臺,預計23-25年二者CAGR分別為18.7%、15.4%,高增長的原因包括高端制造和人口老齡化驅動工業機器人密度提升,以及機器人及零部件的國產替代。結合綠的諧波產品銷售均價和前瞻產業研究院數據,假設諧波、RV減速器均價為2000、6000元/臺,則可以測
53、算出其2022年中國市場空間分別為11、44億元,預計2025年將增至18、68億元。圖圖 24:中國諧波、中國諧波、RV減速器銷量及預測減速器銷量及預測 圖圖 25:中國諧波、中國諧波、RV減速器市場規模減速器市場規模 數據來源:MIR,廣發證券發展研究中心 數據來源:Wind,MIR,前瞻產業研究院,廣發證券發展研究中心 (二二)工業機器人工業機器人增長敲開減速器國產化大門增長敲開減速器國產化大門,本土企業本土企業快速起步快速起步 1.減速器全球市場壟斷性強,本土企業細分品類突破減速器全球市場壟斷性強,本土企業細分品類突破 全球全球RV、諧波減速器日系品牌壟斷,行星減速器德系品牌較強。、諧
54、波減速器日系品牌壟斷,行星減速器德系品牌較強。從應用領域看從應用領域看,根據前瞻產業研究院數據,2020年全球機器人減速器CR3達85%,均為日系廠家,近乎壟斷全球份額。從從品類看,品類看,根據QYResearch,Research In China,華經產業研19.023.521.828.946.652.958.874.988.530.233.632.540.254.973.384.399.7112.7-20%-10%0%10%20%30%40%50%60%70%020406080100120諧波減速器銷量(萬臺)RV減速器銷量(萬臺)諧波銷量yoyRV銷量yoy3.84.74.45.89.
55、310.611.815.017.718.120.219.524.132.944.050.659.867.601020304050607080國內諧波減速器市場空間(億元)國內RV減速器市場空間(億元)識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 1919/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 究院數據,2020年納博特斯克在RV減速器市占率為61%,2021年哈默納科在諧波減速器市占率為82%,此二類減速器因下游應用更加集中于工業機器人領域,所以日系廠家優勢較強;2022行星減速器CR3為36%,均為德系廠家,主要系該品類在泛制造領域應用更強。本土企業在諧波減速器突破。本
56、土企業在諧波減速器突破。2021年,綠的諧波在全球諧波減速器市場份額為7%,僅次于哈默納科,在全球舞臺上嶄露頭角。圖圖 26:2020年年全球機器人減速器競爭格局全球機器人減速器競爭格局 數據來源:前瞻產業研究院,廣發證券發展研究中心 圖圖 27:RV、諧波、行星減速器全球競爭格局、諧波、行星減速器全球競爭格局 數據來源:QYResearch,Research In China,華經產業研究院,廣發證券發展研究中心 注:RV 減速器為 2020 年競爭格局,諧波減速器為 2021 年,行星減速器為 2022 年 國內市場看國內市場看,本土本土品牌品牌已已具備一定話語權。具備一定話語權。國內生產
57、工業機器人減速器的企業數量逐漸增多,且技術在逐步提升,部分廠商已經實現量產并逐步推向市場,在精密減速器國產化的道路上進步明顯。諧波減速器領域,根據MIR數據,22年綠的諧波在諧波減速器領域的中國市占率為40%,位列第一位,相較于17年提升5pct;豐立智能、昊志機電打產品組合牌,產品力持續增強。RV減速器領域,中大力德、秦川機床等眾多國產品牌正處于快速導入期。哈默納克(日)60%納博特斯克(日)15%住友重工(日)10%SPINEA(斯洛伐克)5%其他10%識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2020/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 圖圖 28:2022年
58、中國年中國RV減速器競爭格局減速器競爭格局 圖圖 29:2022年中國年中國諧波諧波減速器競爭格局減速器競爭格局 數據來源:MIR,廣發證券發展研究中心 注:MIR 的諧波、RV 減速器統計口徑不含從日本進口的四大家族機器人的減速機采購 數據來源:MIR,廣發證券發展研究中心 注:MIR 的諧波、RV 減速器統計口徑不含從日本進口的四大家族機器人的減速機采購 表表 3:國內減速器代表企業:國內減速器代表企業 公司名稱公司名稱 相關產品相關產品 減速器營收減速器營收(億元)(億元)營業收入營業收入(億元)(億元)歸母利潤歸母利潤(億元)(億元)毛利率毛利率 海外收入海外收入 占比占比 綠的諧波
59、22 年中國諧波減速器諧波減速器市占率 40%,其他產品包括無框力矩電機無框力矩電機等機電一體產品 4 4 2 49%14%中大力德 22 年中國 RV 減速器減速器市占率 5%,其他產品包括諧波減速器諧波減速器、精密行星精密行星減速器減速器、RV 和諧波一體機、減速電機等 2 9 1 24%10%秦川機床 22 年中國 RV 減速器減速器市占率 5%,其他產品包括機床及其零部件、絲杠、儀器儀表等/41 3 19%6%豐立智能 諧波減速器諧波減速器、齒輪、氣動工具及零部件、新能源傳動等 1 4 0 20%48%昊志機電 22 年中國諧波減速器諧波減速器市占率 2%,其他產品包括無框力矩電機無框
60、力矩電機、驅動器、編碼器、力矩傳感器、主軸整機等 1 10 0 37%29%數據來源:Wind,MIR,各公司投資者關系活動表,各公司官網,各公司年報,廣發證券發展研究中心 注:財務指標引自 2022 年經營數據;減速機相關營收根據公司分業務披露口徑略有差異,其中綠的諧波為諧波減速器及金屬部件,中大力德為減速器,豐立智能為精密減速器及零部件,昊志機電為轉臺、直線電機、減速器等功能部件 2.工業機器人本體、零部件協同提升,減速器實力日益增強工業機器人本體、零部件協同提升,減速器實力日益增強 國內國內機器人本體仍以外資品牌為主,國產品牌份額提升。機器人本體仍以外資品牌為主,國產品牌份額提升。根據G
61、GII數據,2021年工業機器人內資、外資品牌市場份額分別約為42%、52%。外資企業發展歷史較久,更多聚焦于汽車整車、汽車零部件等相對傳統行業,2022年增速約為5%;內資企業聚焦于鋰電、光伏、物流等新行業,2016-2021年市場份額共提升9pct,2022年繼續保持20%左右的增長,國產化水平持續提高。上海納博特斯克38%住友重機19%環動科技13%南通振康7%秦川機床6%中大力德6%智同精密2%飛馬傳動1%精華減速機1%其他7%蘇州綠的40%來福諧波19%日本新寶10%大族精密9%哈默納科6%昊志機電2%正上科技1%中技克美1%其他12%識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2
62、121/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 圖圖 30:工業機器人本體國產化率提升:工業機器人本體國產化率提升 數據來源:GGII,MIR,廣發證券發展研究中心 工業機器人減速器國產化率快速提升,制造實力增強。工業機器人減速器國產化率快速提升,制造實力增強。根據GGII,2015-2021年,國內工業機器人核心零部件全部國產占比由5%提升至53%,全部進口比例由36%下降至9%。分產品看,2021年減速機、控制器、伺服國產化率分別為41%、34%、27%,相比2014年分別提升30、21、14pct。圖圖 31:工業機器人核心零部件國產占比提升:工業機器人核心零部件國產
63、占比提升 圖圖 32:工業機器人伺服、減速機、控制器國產化率:工業機器人伺服、減速機、控制器國產化率 數據來源:GGII,廣發證券發展研究中心 數據來源:GGII,廣發證券發展研究中心 (三)(三)規模規模經濟經濟或成為未來的核心壁壘或成為未來的核心壁壘,對標,對標哈默納科哈默納科邁向平臺化邁向平臺化 1.高端減速器擴產周期長,產能為本土企業的一大優勢高端減速器擴產周期長,產能為本土企業的一大優勢 本土企業相較于全球龍頭在產能端的占比好于目前的全球市場份額。本土企業相較于全球龍頭在產能端的占比好于目前的全球市場份額。22年國產諧波減速器總產能150萬臺,占哈默哈克全球產能(198萬臺)的76%
64、;RV減速器總產能80萬臺,占納博特斯克全球產能(120萬臺)的67%。國內企業在全球諧波、RV減速器產能端已占據一席之地,產能份額和市場份額之差也隱含了國內企業較高的業,產能份額和市場份額之差也隱含了國內企業較高的業36%33%24%16%14%12%9%5%12%27%39%43%47%53%59%55%51%45%43%41%38%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%2015201620172018201920202021全部進口全部國產進口+國產 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2222/3737 Table_PageText 深度分析|機械
65、設備 績潛力,當海外龍頭企業產能更多被工業機器人消化之時,國內企業更易憑借產能績潛力,當海外龍頭企業產能更多被工業機器人消化之時,國內企業更易憑借產能優勢抓住人形機器人之契機而成長。優勢抓住人形機器人之契機而成長。圖圖 33:22年國產諧波減速器產能年國產諧波減速器產能 圖圖 34:22年國產年國產RV減速器產能減速器產能 數據來源:GGII,廣發證券發展研究中心 數據來源:GGII,廣發證券發展研究中 頭部企業紛紛頭部企業紛紛進入擴產潮進入擴產潮。哈默納科哈默納科自15年開始進行擴產布局,并于18年開始趨勢加速,截至2023年3月,哈默納科共有日本總部Hotoka、日本Ariake、德國Li
66、mbury、美國Boston四個主要生產基地,產能分別為9、13、27、0.8萬臺/年,合計產能306萬臺/年(不含車載198萬臺/年),相較于18年增加223%(不含車載139%)。綠的綠的諧波諧波兩次募投項目進行諧波減速器擴產,其中19年IPO募投項目計劃新增二代諧波減速器產能50萬臺/年,目前逐步進行產能釋放并計劃于23年達產;23年公司定增入局新一代精密傳動裝置智能制造項目,計劃新增三代諧波減速器產能100萬臺/年、機電一體化產品20萬臺/年,目前暫未開工建設,項目建設期2年,并預計于27年達產;22年底綠的諧波總產能達33萬臺/年,相較于18年增加267%,并預計于27年增長至159
67、萬臺/年。圖圖 35:哈默納科哈默納科年產能年產能 圖圖 36:綠的諧波年產能:綠的諧波年產能 數據來源:Harmonic Presentation on Business Results,廣發證券發展研究中心 注:年產能由月產能按照 12 個月計算得到 數據來源:綠的諧波招股書,綠的諧波定增問詢函的回復,廣發證券發展研究中心 注:2025 年產能為測算值,其余為披露值 35201512101010652250510152025303540國產諧波減速器產能(萬臺)國產合計約國產合計約150萬臺,萬臺,HD全球產能為全球產能為198萬萬臺(不含車載產品)臺(不含車載產品)20101096520
68、0510152025國產RV減速器產能(萬臺)國產合計約國產合計約80萬臺,萬臺,Nab全球產能為全球產能為120萬臺萬臺6094.822230682.81501980501001502002503003502015201820222023哈默納克年產能(含車載)(萬臺)哈默納克年產能(不含車載)(萬臺)7991225335979159020406080100120140160180綠的諧波年產能(萬臺)識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2323/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 表表 4:綠的諧波擴產項目單位產能設備投資額:綠的諧波擴產項目單位產能設備投
69、資額 項目項目 預計達產時間預計達產時間 內容內容 產品及產能產品及產能 產品工藝技術產品工藝技術 性能性能 產品應用領域產品應用領域 IPO 項目“年產 50萬臺精密諧波減速器項目”2023 年 新建廠區,新建本次項目產線包括機加工、組裝等主要環節產線,同時新建熱處理產線等 諧波減速器 50萬臺/年 二次諧波技術 傳動精度高,體積小 主要為工業 定增項目“新一代精密傳動裝置智能制造項目”2027 年 在現有廠區進行建設,本次建設產線包括高精密加工、自動化裝配、機電一體化生產及裝配線、機加工、組裝等主要環節產線 新一代諧波減速器 100 萬臺/年;機電一體化產品 20 萬臺/年 三次諧波技術、
70、數控機床轉臺技術、一體化模組相關技術、電液伺服技術等 通過技術突破,新一代產品進一步提升了精密度、剛度、精度保持壽命等,并具備優良的耐沖擊、耐振動性能 機器人領域、高端數控機床及配件、半導體制造設備等 數據來源:綠的諧波定增問詢函的回復,廣發證券發展研究中心 復盤歷史,復盤歷史,國內產能借歷史契機加速釋放,國內產能借歷史契機加速釋放,帶動本土企業崛起帶動本土企業崛起。根據GGII數據,2017年年工業機器人高增長帶動精密減速器的火爆,使得以哈默納科為代表的日系減速器廠家出現了供不應求的情況,交貨期也一度拉長至10個月甚至1年,這無形之中為許多國產廠家提供了較大的機會。2021年年鋰電、光伏、3
71、C電子等高增長行業機器人持續滲透,同時新冠疫情影響國際物流影響國際供應鏈,亦為本土減速器廠商增長的大年。圖圖 37:哈默納科哈默納科營業收入營業收入 圖圖 38:綠的諧波營業收入:綠的諧波營業收入 數據來源:Wind,廣發證券發展研究中心 注:按照歷史匯率計算 數據來源:Wind,廣發證券發展研究中心 2.人形機器人或帶來新機會,產能決定了未來成長天花板人形機器人或帶來新機會,產能決定了未來成長天花板 諧波減速器生產對制造加工要求高,設備投資大且擴產周期長。諧波減速器生產對制造加工要求高,設備投資大且擴產周期長。從設備投資看從設備投資看,諧波減速器制造為重資產、高技術行業,根據哈默納科投資者關
72、系信息披露,截至23年3月底,哈默納科有形資產、無形資產占其資產總額的比例達32%、26%;根據綠的諧波定增問詢函的回復,綠的諧波募投項目設備投資占比約70%,單臺減速器的設備投資額超800元,其采購的核心設備包括精密傳動裝置自動化裝配線、超精密齒12.313.511.38.917.415.512.112.613.316.318.632.141.324.622.129.737.0-60%-40%-20%0%20%40%60%80%100%0510152025303540452006200720082009201020112012201320142015201620172018201920202
73、0212022營業總收入(億人民幣)同比(%)1.8 2.2 1.9 2.2 4.4 4.5-40%-20%0%20%40%60%80%100%120%0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0201720182019202020212022營業總收入(億元)同比(%)識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2424/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 輪加工設備、超精密磨床、五軸機床等,因此減速器擴產的資本開始較大,擴產難度高。從擴產周期看從擴產周期看,諧波減速器擴產區間普遍較長,哈默納科本輪主要擴產區間為18-23年,經歷6年時間;綠的
74、諧波定增募投項目計劃建設期2年,并預計再經歷3年達產。綜上所述,綜上所述,若若人形機器人產業人形機器人產業化化順利,產能順利,產能將是核心競爭要素之一將是核心競爭要素之一,利好本土企業,利好本土企業發展發展。特斯拉人形機器人減速器性能弱于半導體、航空航天的高端產品,更加注重性價比和保供能力。以哈默納科為代表的減速器廠商剛剛經歷一波擴產大潮且目前暫無繼續擴產計劃,其全球份額高,擴產更為謹慎;而以綠的諧波為代表的企業仍在擴產快車道。若未來人形機器人產業化順利,在產能側將充分利好國內企業。圖圖 39:哈默納科哈默納科資產結構資產結構(截至(截至2023/3/31)圖圖 40:綠的諧波定增募集項目設備
75、投資占比綠的諧波定增募集項目設備投資占比 數據來源:Harmonic Presentation on Business Results,廣發證券發展研究中心 數據來源:綠的諧波定增問詢函的回復,廣發證券發展研究中心 表表 5:綠的諧波擴產項目單位產能設備投資額:綠的諧波擴產項目單位產能設備投資額 項目項目 產能產能(萬臺)(萬臺)總投資總投資(萬元)(萬元)設備投資額設備投資額(萬元)(萬元)設備投資額占設備投資額占比比 單位產能設備投資單位產能設備投資(元(元/臺)臺)新一代精密傳動裝置智能制造項目 新一代精密諧波減速器 100 20.3 8.4 79%835.8 機電一體化產品 20 7.
76、7 3,866.1 年產 50 萬臺精密諧波減速器項目 精密諧波減速器 50 6.3 4.2 66%835.9 數據來源:綠的諧波定增問詢函的回復,廣發證券發展研究中心 3.由點及面,由點及面,對標對標哈默納科哈默納科跨多下游平臺化發展跨多下游平臺化發展 高端減速器是先進制造之根基,服務現在并突破未來。高端減速器是先進制造之根基,服務現在并突破未來。根據2023年哈默納科投資者關系,其除看好工業、協作、人形機器人外,還強調在半導體設備、汽車配件、醫療設備等非機器人領域的發展。面向未來,哈默納科產品應用于Float Arm蛇形機器人手臂,用于基礎設施檢查維護,被Deepstar聯盟成員(國際海上
77、技術開發聯盟)使現金&銀行存款&證券14%應收賬款11%存貨8%其他流動資產1%有形資產32%無形資產26%投資及其他8%精密傳動裝置自動化裝配線22%超精密齒輪加工設備11%超精密磨床10%回流焊自動化產線7%電火花機床7%波峰焊自動化產線6%精密傳動裝置測試平臺4%自動化流水生產線體4%工業機器人4%三坐標測量機3%四軸聯動加工中心3%臥式加工機床3%五軸聯動加工中心2%超精密數控車床1%轉子成型機1%其他12%識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2525/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 用;應用于eVTOL電動垂直起降飛機,該產品將于25年大阪世博會
78、試運行;同時哈默納科面向航空領域,參與載人加壓月球車的轉向系統研究。對標哈默納克,對標哈默納克,國內企業以國內企業以機器人機器人為為突破口,打開未來減速器應用的可能性。突破口,打開未來減速器應用的可能性。從下游應用占比看,22年哈默納科機器人領域的占比為49%,在半導體設備、汽車、齒輪箱及電機、機械工具、平板顯示領域合計占比37%,具有大制造的平臺化屬性;而綠的諧波17-19年諧波減速器在機器人領域的應用達80%,單一行業依賴度仍較高,在綠的諧波23年的定增項目中,著力發展了機電一體化產品,在下游拓展高端數控機床及配件、半導體制造設備的應用,發展方向向國際頭部企業靠攏。圖圖 41:2022年年
79、哈默納科哈默納科分下游營收占比分下游營收占比 圖圖 42:2017-2019年綠的諧波諧波減速器分下游占比年綠的諧波諧波減速器分下游占比 數據來源:Harmonic Presentation on Business Results,廣發證券發展研究中心 注:非合并報表口徑,統計區間為 2022/4-2023/3 數據來源:綠的諧波招股書,廣發證券發展研究中心 圖圖 43:2023年年哈默納科哈默納科對其下游各領域的趨勢預判對其下游各領域的趨勢預判 數據來源:Harmonic Presentation on Business Results,廣發證券發展研究中心 機器人49%半導體設備17%汽車
80、8%齒輪箱及電機5%機械工具4%平板顯示設備3%其他14%機器人80%高端數控機床8%醫療器械4%非標自動化3%半導體設備2%光伏制造設備1%航空航天1%其他1%識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2626/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 三、三、軸承,減速器國產化后的下一站軸承,減速器國產化后的下一站(一)(一)軸承種類繁多,定制化屬性較強軸承種類繁多,定制化屬性較強 軸承可分為滾動、滑動軸承兩大類。軸承可分為滾動、滑動軸承兩大類。軸承是在機械傳動中可以起到固定作用和降低荷載摩擦系數的零部件,它通過支撐機械旋轉體來減少傳動的機械負載摩擦系數,包括滾動、滑
81、動兩大類。將較而言,二者的摩擦形式不同(滾動or滑動),滾動軸承的阻力更小,而滑動軸承一般應用于低速重負載工況。圖圖 44:軸承可分為滾動、滑動軸承兩大類軸承可分為滾動、滑動軸承兩大類 數據來源:長盛軸承招股書,廣發證券發展研究中心 滾動軸承滾動軸承由由滾道面、滾動體、保持架組成。滾道面、滾動體、保持架組成。滾道包括內圈和外圈,滾動體指滾動球或滾子,滾子在保持架的作用下,被固定在適當的位置上,保持運動。軸承中承擔載荷的是滾動體與滾道的接觸面,保持架僅用于固定滾動體的位置,使滾動體以正確恰當的位置和間隔工作,并不承擔載荷。保持架還可以確保安裝軸承的安全性,確保滾動體不會脫落。滾動軸承的基本參數包
82、括精確度、荷載、速度等。滾動軸承的基本參數包括精確度、荷載、速度等。(1)軸承精度:)軸承精度:等級分為P0、P6、P5、P4、P2 依次由低到高,其中P0旋轉緊密度大于10m,用于普通機床、汽車等變速機構;P6和P5精度為5-10m,用于較高轉動速度的精密軸承領域,如儀器儀表等;P4和P2精度小于5m,用于超精密機械中,如精密機床的齒輪系。(2)軸承荷載:)軸承荷載:軸向載荷平行于旋轉軸,徑向載荷垂直于軸線,這兩種載荷疊加稱之為組合載荷;(3)旋轉速度:)旋轉速度:一般而言,有保持架的軸承相比沒有保持架的軸承轉速更高,而載荷相對較低。(4)壽命:)壽命:受材料、使用速度、重復使用、密封系統等
83、多種因素影響。識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2727/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 圖圖 45:滾動軸承由滾道面、滾動體、保持架組成:滾動軸承由滾道面、滾動體、保持架組成 數據來源:MiSUMi,怡合達,Direct Industry,廣發證券發展研究中心 滾動軸承根據滾動體的形狀可分為滾珠和滾子,滾子的形狀有圓柱形、針形、圓錐滾動軸承根據滾動體的形狀可分為滾珠和滾子,滾子的形狀有圓柱形、針形、圓錐形等。形等。滾珠軸承成本低、結構緊湊,適用于更高的速度和更輕的負載;而滾子軸承更適用于更重的負載和沖擊。不同滾子所承受的荷載類型也有差異,其中圓柱滾子圓
84、柱滾子軸承一般承受徑向荷載;圓錐滾子圓錐滾子軸承可承受組合荷載,多用于機器主軸;滾針軸承滾針軸承尺寸小,常用于變速箱領域。按照截面形式按照截面形式可以進一步按照公稱接觸角、能否調心、滾動體列數分類可以進一步按照公稱接觸角、能否調心、滾動體列數分類。以常見軸承類型為例,深溝球軸承深溝球軸承截面半徑略大于球半徑呈圓弧形,可承受徑向、軸向載荷,適合高轉速、低噪音、低振動用途;角接觸軸承角接觸軸承(向心)(向心)球與內圈、外圈有15/25/30/45度接觸角,其接觸角越大,軸向載荷的承受能力越大,接觸角越小有利于高速旋轉;四點接觸球軸承四點接觸球軸承是一種內外圈分離型單列角接觸球軸承,其內圈對中心軸呈
85、垂直平面分成兩部分,可承受組合荷載;推力球軸承推力球軸承由兩個軸承盤組成,專為吸收軸向力而開發;調心球軸承調心球軸承內圈有兩列溝道,外圈溝道呈球面,球面的曲率中心與軸承中心一致,內圈、球及保持架相對外圈可自由傾斜,因此可以自動調整軸心角度偏差,最適合吸收徑向力。識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2828/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 圖圖 46:常見軸承的特征及示意圖常見軸承的特征及示意圖 數據來源:MECHASEN,Direct Industry,廣發證券發展研究中心 表表 6:軸承的分類:軸承的分類 按承受的載按承受的載荷方向或公荷方向或公稱接觸角
86、稱接觸角 向心軸承向心軸承:主要用于承受徑向載荷徑向載荷的滾動軸承,其公稱接觸角從 0 到 45 徑向接觸軸承徑向接觸軸承:公稱接觸角為 0 向心角接觸軸承向心角接觸軸承:公稱接觸角大于 0 到 45 推力軸承推力軸承:主要用于承受軸向載荷軸向載荷的滾動軸承,其公稱接觸角大于 45 到 90 軸向接觸軸承軸向接觸軸承:公稱接觸角為 90 推力角接觸軸承推力角接觸軸承:公稱接觸角大于 45 但小于 90 按滾動體的按滾動體的種類種類 滾珠軸承滾珠軸承:滾動體為球 滾子軸承滾子軸承:滾動體為滾子 圓柱滾子軸承圓柱滾子軸承 滾針軸承滾針軸承 圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承 調心滾子軸承調心滾子軸承 按能否
87、調心按能否調心 調心軸承調心軸承:滾道是球面形的,能適應兩滾道軸心線間的角偏差及角運動的軸承 剛性軸承剛性軸承:能阻抗滾道間軸心線角偏移的軸承 按滾動體的按滾動體的列數列數 單列軸承單列軸承 雙列軸承雙列軸承 多列軸承多列軸承 數據來源:控特電機,廣發證券發展研究中心 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2929/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 (二二)軸承軸承是機器人和減速器的重要零部件是機器人和減速器的重要零部件 工業機器人對軸承精度、剛度等性能要求相較于通用軸承要求更高工業機器人對軸承精度、剛度等性能要求相較于通用軸承要求更高,常采用薄壁軸,常采用薄
88、壁軸承承。工業機器人配套軸承需要在有限的空間內滿足輕量化和高承載的性能要求,在軸承選擇上更傾向于重量輕、體積小、精度高、壽命長的薄壁軸承。工業機器人專用軸承主要有等截面薄壁(滾珠)軸承、薄壁交叉圓柱滾子軸承和減速器用軸承,它們大多采用非標準、多滾動體等設計原則。其中薄壁交叉圓柱滾子軸承滾子交叉排列,旋轉精度高且可承受徑向力、雙向軸向力與傾覆力矩的共同作用,主要用于機器人手臂等關節;等截面薄壁軸承鋼球數目多,承載能力高,多用于機器人腰部、肘部等。軸承亦為人形機器人關節的核心部件。軸承亦為人形機器人關節的核心部件。以特斯拉人形機器人為例,根據其所公布的旋轉、直線執行器設計圖,在軸承選型方面采用了交
89、接觸球軸承、交叉圓柱滾子軸承、滾珠軸承、四點接觸球軸承。材料、加工、裝配、測量、實驗構成機器人軸承之高壁壘。材料、加工、裝配、測量、實驗構成機器人軸承之高壁壘。機器人軸承的制造復雜,以交叉滾子軸承為例,其加工包括軸承圈的、滾子、保持架的加工等。其中,軸承圈的加工需要經過車削、磨削、拋光等多個工序,而滾子的加工需要經過磨削、車削、滾壓等多個工序。保持架的加工則需要經過數控加工、壓鑄、熱處理等多個工序。除加工外,裝配誤差控制、非接觸測量技術以及實驗測試的特殊性均對機器人軸承的生產提出了較高要求。圖圖 47:工業機器人:工業機器人用軸承分類用軸承分類 數據來源:工業機器人專用軸承的研究現狀與發展趨勢
90、,廣發證券發展研究中心 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 3030/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 圖圖 48:特斯拉人形機器人軸承特斯拉人形機器人軸承 圖圖 49:機器人用軸承機器人用軸承的技術難點的技術難點 數據來源:Tesla All Day2022,廣發證券發展研究中心 數據來源:工業機器人專用軸承的研究現狀與發展趨勢,廣發證券發展研究中 諧波減速器諧波減速器軸承軸承包括剛性軸承和柔性軸承兩大類型,包括剛性軸承和柔性軸承兩大類型,柔性軸承高壁壘。柔性軸承高壁壘。其中剛性軸承為交叉圓柱滾子結構,根據其使用場合分為外圈分體、內圈整體,外圈、內圈都是整
91、體兩大類,并包含四種系列(CSC、CSD、SHC、SHD),軸承具有高精度、高剛性以及復合承載能力;柔性軸承一般采用薄壁軸承,主要承受交變應力,由于其壁厚比較薄,在與凸輪配合時發生一定的變形,這對軸承內圈和外圈以及保持架的設計和制造提出了高的要求,一般柔性軸承內外圈、滾動體均采用高碳鉻軸承鋼,保持器采用尼龍整體式。每臺每臺RV減速器一般需要減速器一般需要9-15套軸承,種類多且套軸承,種類多且結構復雜結構復雜。RV減速器軸承主要包括主軸承、擺線輪支承軸承、偏心軸支承軸承、太陽輪支承軸承,具體包括薄壁角接觸球軸承、薄壁圓錐滾子軸承、薄壁深溝球軸承、薄壁交叉滾子軸承、四點接觸球軸承等。軸承大多為非
92、標結構,需要根據減速器而定制化設計,且其結構復雜、加工工藝難、裝配精度要求高,構成核心壁壘。圖圖 50:諧波減速器的結構拆分諧波減速器的結構拆分 數據來源:Grand Transmission,鴻元軸承,廣發證券發展研究中心 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 3131/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 圖圖 51:RV減速器減速器結構拆分結構拆分 數據來源:富寶機電,王東峰,姜韶峰,張振強等.工業機器人 RV 減速器專用精密軸承技術分析J.軸承,2018,No.462(05):7-11.DOI:10.19533/j.issn1000-3762.2018.0
93、5.002.,廣發證券發展研究中心 (三三)全球全球軸承八大家強壟斷,國內機器人軸承有待規?;黄戚S承八大家強壟斷,國內機器人軸承有待規?;黄?1.軸承行業:全球競爭集中而國內格局較為分散軸承行業:全球競爭集中而國內格局較為分散 22年全球軸承市場空間超千億美元,年全球軸承市場空間超千億美元,全球八大跨國軸承企業占據全球全球八大跨國軸承企業占據全球70%的市場的市場。根據precedence research數據,全球軸承市場空間預計由22年的1302億美元增長至32年的2798億美元,期間CAGR為7.9%。從競爭格局看,世界八大軸承企業包括瑞典斯凱孚(SKF),德國舍弗勒(Schaeff
94、ler),日本恩斯克(NSK)、捷太格特(JTEKT)、恩梯恩(NTN)、美蓓亞(NMB)、不二越(NACHI),美國鐵姆肯(TIMKEN)。圖圖 52:全球軸承市場規模全球軸承市場規模 圖圖 53:2020年年全球軸承競爭格局全球軸承競爭格局 數據來源:precedence research,廣發證券發展研究中心 數據來源:頭豹,廣發證券發展研究中 20年中國軸承市場空間超千億人民幣,競爭格局較為分散。年中國軸承市場空間超千億人民幣,競爭格局較為分散。根據頭豹數據,20年中國軸承市場空間為2890億元,并預計于25年達到3345億元,期間CAGR為3.0%。我1302140015061622
95、174918872038220323842581279805001,0001,5002,0002,5003,000全球軸承市場規模(億美元)CAGR 7.9%八大軸承企業71%中國20%其他9%識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 3232/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 國軸承制造行業企業數量較多,市場集中度不高,根據前瞻產業研究院引用的中國軸承工業協會數據,2020年我國軸承行業的CR10為28.1%。以人本集團、萬向錢潮、瓦軸、洛軸等為代表的中國本土軸承廠商發展歷史短于海外龍頭,以生產中小型軸承為主,產量較大,存在較為激烈的價格競爭。圖圖 54:中國軸
96、承市場規模:中國軸承市場規模 圖圖 55:2020年年中國軸承競爭格局中國軸承競爭格局 數據來源:頭豹,廣發證券發展研究中心 數據來源:陌貝網,廣發證券發展研究中 2.機器人軸承:細分“小”市場,本土企業或隨機器人本體、減速器共同突破機器人軸承:細分“小”市場,本土企業或隨機器人本體、減速器共同突破 2021年全球機器人軸承市場空間超年全球機器人軸承市場空間超10億美金。億美金。根據Stratview Research數據,2021年全球機器人軸承市場空間為10.5億美元,并預計以6%的復合增長率增長至14億美元,機器人僅為軸承較為細分的應用領域,占整體市場比例不到1%。分產品看,滾珠軸承市場
97、占比最高,深溝球軸承是大多數機器人和自動化應用的首選;分區域看,2021年亞太地區市場占比最高。圖圖 56:全球機器人軸承市場空間全球機器人軸承市場空間 數據來源:Stratview Research,廣發證券發展研究中心 頭部減速器企業精密加工優勢突出,具備軸承的自制能力。頭部減速器企業精密加工優勢突出,具備軸承的自制能力。以哈默納科為例,其在日本、韓國、美國、德國具有多個產能基地,可生產諧波減速器、諧波齒輪箱和交叉189920382254278028902972306231143208334505001,0001,5002,0002,5003,0003,5004,000中國軸承市場規模(億
98、元)人本集團9%萬向錢潮6%浙江天馬3%瓦房店軸承3%洛陽LYC軸承2%五洲新春1%其他76%識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 3333/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 滾子軸承,各產品線相輔相成,并均在擴產中,其中交叉滾子軸承計劃到2023年產能擴張至15萬臺/月。圖圖 57:哈默納科哈默納科全球產能分布(截至全球產能分布(截至2018.03)數據來源:Harmonic Presentation on Business Results 2018,廣發證券發展研究中心 國內國內工業機器人軸承仍主要依賴進口,工業機器人軸承仍主要依賴進口,國產化率不足國產化
99、率不足10%。根據洛軸研科撰寫的 工業機器人專用軸承的研究現狀與發展趨勢,盡管我國軸承行業的發展規模已經非常龐大,但是國內工業機器人配套軸承中,大部分依靠進口。目前國內少數廠家雖然生產制造工業機器人配套軸承,也因批量小、品種規格少零部件通用化程度低,供貨周期長,成本高等原因,在國內市場的銷售額占總銷售額的比例不到10%。減速器廠商核心技術覆蓋面更廣,減速器廠商核心技術覆蓋面更廣,引領該領域軸承市場發展引領該領域軸承市場發展。軸承是減速器核心零部件之一,2017H1中大力德減速器主要構件采購中軸承占比達30%,2019年綠的諧波軸承占其原材料采購總額的6%(綠的部分軸承自制)。從核心技術角度看,
100、軸承和減速器企業均有深厚的機械加工技術積累,其中軸承廠側重于對材料及成型技術的理解;而減速機廠更多在于數理模型和整機設計,涉獵技術面更廣,引領細分領域軸承市場發展,例如綠的諧波有多項與軸承相關的核心技術、專利、在研項目,并參與編纂相關國家標準,從需求側推動國產軸承進步。預計預計未來未來機器人軸承機器人軸承將伴隨將伴隨機器人本體機器人本體與與減速器減速器同步突破同步突破。目前,發那科、ABB、安川、庫卡四大家族全球機器人本體占比高,而以哈默納科、納博特斯克等為代表的企業主導了機器人減速器市場,下游產業端的相對薄弱造成了目前國內機器人軸 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 3434/37
101、37 Table_PageText 深度分析|機械設備 承競爭力不強的局面。我們認為,隨著本土企業工業機器人國產化率提升,以及人形機器人的產業化推進,將持續歷練國內軸承企業在機器人下游的應用能力,豐富產品矩陣并提高定制化水平并走向規?;?。圖圖 58:2017H1中大力德減速器原材料采購占比中大力德減速器原材料采購占比 圖圖 59:2019年綠的諧波原材料采購占比年綠的諧波原材料采購占比 數據來源:中大力德招股書,廣發證券發展研究中心 數據來源:綠的諧波招股書,廣發證券發展研究中心 圖圖 60:軸承、減速器核心技術對比軸承、減速器核心技術對比 圖圖 61:綠的諧波與軸承相關的技術、項目等:綠的諧
102、波與軸承相關的技術、項目等 數據來源:綠的諧波、中大力德、長盛軸承、五洲新春年報及招股書,廣發證券發展研究中心 數據來源:綠的諧波招股書,綠的諧波年報,廣發證券發展研究中心 注:前五大供應商為 2019 年數據,其余數據截至 2022 年底 本土企業的機器人軸承及其零部件業務突破進行時。本土企業的機器人軸承及其零部件業務突破進行時。長盛軸承的產品在機器人關節和減速機上有應用;五洲新春軸承產品在機器人、軍工等產業很早就開始了布局并已有研發成果;國機精工的政府補助項目包括機器人專用軸承關鍵技術研究及產業化;南方精工的滾針軸承和保持架組件應用于機器人RV減速器,目前收入百萬級;力星股份生產鋼球、滾子
103、等軸承零部件,供應SKF等全球頭部軸承廠,終端在機器人、減速器領域有所應用。齒輪毛坯24%齒軸毛坯8%軸承30%箱體29%箱蓋9%鋼材35%工裝刀具17%鋁材11%電子元件10%輔料9%軸承6%包材4%低值易耗品3%銅材2%其他3%識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 3535/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 表表 7:國內軸承及其零部件代表企業:國內軸承及其零部件代表企業 公司名稱公司名稱 產品產品 相關性相關性 營業收入營業收入(億元)(億元)歸母利潤歸母利潤(億元)(億元)毛利率毛利率 海外收入海外收入 占比占比 長盛軸承 金屬塑料聚合物自潤滑卷制軸承
104、、雙金屬邊界潤滑卷制軸承等 公司產品在機器人關節和減速機上有應用在機器人關節和減速機上有應用,公司也在積極關注此領域的業務機會 11 1 29%43%五洲新春 軸承套圈、熱管理系統零部件、汽車零部件等 公司在機器人、軍工等產業很早就開始了布局在機器人、軍工等產業很早就開始了布局,并且在六七年前已有研發成果,公司也會做好技術儲備,有望能夠隨著市場一起增長 32 1 18%43%國機精工 軸承、超硬材料及制品、電主軸等 公司的研發項目包括機器人專用軸承關鍵技術研究機器人專用軸承關鍵技術研究及產業化及產業化、機器人用精密軸承研制及應用示范 34 2 24%29%南方精工 軸承、離合器、皮帶輪等 公司
105、產品主要應用于工業機器人的應用于工業機器人的 RV 減速器上減速器上,主要產品為滾針軸承和保持架組件產品主要產品為滾針軸承和保持架組件產品,主要客戶有秦川機床,中大力德,恒豐泰,南通振康,北京智同等。2022 年工業機器人領域的銷售收入為 566萬元,銷售占比為 0.96%6 0 31%28%力星股份 軸承鋼球、滾子等,公司為 SKF、GKN、NTN 等世界著名的軸承公司配套 公司生產的部分產品應用于機器人終端領域中所需應用于機器人終端領域中所需的轉動單元中的轉動單元中,在各種裝備減速器單元減速器單元有大量應用 10 1 17%30%數據來源:Wind,各公司投資者關系活動表,各公司官網,各公
106、司年報,廣發證券發展研究中心 注:財務指標引自 2022 年經營數據;因機器人相關業務無法單獨拆分,營收、利潤均為公司整體 四、風險提示四、風險提示(一)(一)特斯拉的人形機器人產品暫未落地特斯拉的人形機器人產品暫未落地 特斯拉人形機器人雖取得較大進展,但仍尚處于研發階段,考慮到人形機器人技術具備復雜性,短期內量產難度較大,特斯拉的人形機器人的研發和量產的落地依然具有不確定性。(二)國產(二)國產廠商廠商早期未必能進入特斯拉供應鏈早期未必能進入特斯拉供應鏈 類比特斯拉電動車,早期各環節零部件的生產由海外各大供應商負責,后逐漸由中國供應商替代。當前,如果中國供應商品質沒有達到特斯拉人形機器人標準
107、,未必能在人形機器人發展早期進入特斯拉的供應鏈。(三三)核心技術的迭代風險核心技術的迭代風險 人形機器人零部件尚處在選型、送樣和驗證階段,新技術的出現會對機器人一體化關節的零部件的選型產生影響,進而影響供應鏈。識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 3636/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 廣發機械行業研究小組廣發機械行業研究小組 代 川:首席分析師,中山大學數量經濟學碩士,2015 年加入廣發證券發展研究中心。孫 柏 陽:聯席首席分析師,南京大學金融工程碩士,2018 年加入廣發證券發展研究中心。朱 宇 航:資深分析師,上海交通大學機械電子工程碩士,2020
108、 年加入廣發證券發展研究中心。汪 家 豪:資深分析師,美國約翰霍普金斯大學金融學碩士,2022 年加入廣發證券發展研究中心。范 方 舟:高級分析師,中國人民大學國際商務碩士,2021 年加入廣發證券發展研究中心。王 寧:高級研究員,北京大學金融碩士,2021 年加入廣發證券發展研究中心。石 城 :高級研究員,上海交通大學船舶與海洋工程碩士,2022 年加入廣發證券發展研究中心。蒲 明 琪:高級研究員,紐約大學計量金融碩士,2022 年加入廣發證券發展研究中心。姚 佳:研究員,北京大學環境科學碩士,2022 年加入廣發證券發展研究中心。黃 曉 萍:研究員,復旦大學金融碩士,2023 年加入廣發證
109、券發展研究中心。廣發證券廣發證券行業投資評級說明行業投資評級說明 買入:預期未來12 個月內,股價表現強于大盤10%以上。持有:預期未來12 個月內,股價相對大盤的變動幅度介于-10%+10%。賣出:預期未來12 個月內,股價表現弱于大盤10%以上。廣發證券廣發證券公司投資評級說明公司投資評級說明 買入:預期未來12 個月內,股價表現強于大盤15%以上。增持:預期未來12 個月內,股價表現強于大盤5%-15%。持有:預期未來12 個月內,股價相對大盤的變動幅度介于-5%+5%。賣出:預期未來12 個月內,股價表現弱于大盤5%以上。聯系我們聯系我們 廣州市 深圳市 北京市 上海市 香港 地址 廣
110、州市天河區馬場路26 號廣發證券大廈47 樓 深圳市福田區益田路6001 號太平金融大廈 31 層 北京市西城區月壇北街 2 號月壇大廈 18層 上海市浦東新區南泉北路 429 號泰康保險大廈 37 樓 香港德輔道中 189 號李寶椿大廈 29 及 30樓 郵政編碼 510627 518026 100045 200120-客服郵箱 法律主體法律主體聲明聲明 本報告由廣發證券股份有限公司或其關聯機構制作,廣發證券股份有限公司及其關聯機構以下統稱為“廣發證券”。本報告的分銷依據不同國家、地區的法律、法規和監管要求由廣發證券于該國家或地區的具有相關合法合規經營資質的子公司/經營機構完成。廣發證券股份
111、有限公司具備中國證監會批復的證券投資咨詢業務資格,接受中國證監會監管,負責本報告于中國(港澳臺地區除外)的分銷。廣發證券(香港)經紀有限公司具備香港證監會批復的就證券提供意見(4 號牌照)的牌照,接受香港證監會監管,負責本報告于中國香港地區的分銷。本報告署名研究人員所持中國證券業協會注冊分析師資質信息和香港證監會批復的牌照信息已于署名研究人員姓名處披露。投資對不依據內 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 3737/3737 Table_PageText 深度分析|機械設備 重要重要聲明聲明 廣發證券股份有限公司及其關聯機構可能與本報告中提及的公司尋求或正在建立業務關系,因此,投資者應
112、當考慮廣發證券股份有限公司及其關聯機構因可能存在的潛在利益沖突而對本報告的獨立性產生影響。投資者不應僅依據本報告內容作出任何投資決策。投資者應自主作出投資決策并自行承擔投資風險,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者口頭承諾均為無效。本報告署名研究人員、聯系人(以下均簡稱“研究人員”)針對本報告中相關公司或證券的研究分析內容,在此聲明:(1)本報告的全部分析結論、研究觀點均精確反映研究人員于本報告發出當日的關于相關公司或證券的所有個人觀點,并不代表廣發證券的立場;(2)研究人員的部分或全部的報酬無論在過去、現在還是將來均不會與本報告所述特定分析結論、研究觀點具有直接或間接的聯
113、系。研究人員制作本報告的報酬標準依據研究質量、客戶評價、工作量等多種因素確定,其影響因素亦包括廣發證券的整體經營收入,該等經營收入部分來源于廣發證券的投資銀行類業務。本報告僅面向經廣發證券授權使用的客戶/特定合作機構發送,不對外公開發布,只有接收人才可以使用,且對于接收人而言具有保密義務。廣發證券并不因相關人員通過其他途徑收到或閱讀本報告而視其為廣發證券的客戶。在特定國家或地區傳播或者發布本報告可能違反當地法律,廣發證券并未采取任何行動以允許于該等國家或地區傳播或者分銷本報告。本報告所提及證券可能不被允許在某些國家或地區內出售。請注意,投資涉及風險,證券價格可能會波動,因此投資回報可能會有所變
114、化,過去的業績并不保證未來的表現。本報告的內容、觀點或建議并未考慮任何個別客戶的具體投資目標、財務狀況和特殊需求,不應被視為對特定客戶關于特定證券或金融工具的投資建議。本報告發送給某客戶是基于該客戶被認為有能力獨立評估投資風險、獨立行使投資決策并獨立承擔相應風險。本報告所載資料的來源及觀點的出處皆被廣發證券認為可靠,但廣發證券不對其準確性、完整性做出任何保證。報告內容僅供參考,報告中的信息或所表達觀點不構成所涉證券買賣的出價或詢價。廣發證券不對因使用本報告的內容而引致的損失承擔任何責任,除非法律法規有明確規定??蛻舨粦员緢蟾嫒〈洫毩⑴袛嗷騼H根據本報告做出決策,如有需要,應先咨詢專業意見。廣
115、發證券可發出其它與本報告所載信息不一致及有不同結論的報告。本報告反映研究人員的不同觀點、見解及分析方法,并不代表廣發證券的立場。廣發證券的銷售人員、交易員或其他專業人士可能以書面或口頭形式,向其客戶或自營交易部門提供與本報告觀點相反的市場評論或交易策略,廣發證券的自營交易部門亦可能會有與本報告觀點不一致,甚至相反的投資策略。報告所載資料、意見及推測僅反映研究人員于發出本報告當日的判斷,可隨時更改且無需另行通告。廣發證券或其證券研究報告業務的相關董事、高級職員、分析師和員工可能擁有本報告所提及證券的權益。在閱讀本報告時,收件人應了解相關的權益披露(若有)。本研究報告可能包括和/或描述/呈列期貨合約價格的事實歷史信息(“信息”)。請注意此信息僅供用作組成我們的研究方法/分析中的部分論點/依據/證據,以支持我們對所述相關行業/公司的觀點的結論。在任何情況下,它并不(明示或暗示)與香港證監會第5 類受規管活動(就期貨合約提供意見)有關聯或構成此活動。權益披露權益披露(1)廣發證券(香港)跟本研究報告所述公司在過去12 個月內并沒有任何投資銀行業務的關系。版權聲明版權聲明 未經廣發證券事先書面許可,任何機構或個人不得以任何形式翻版、復制、刊登、轉載和引用,否則由此造成的一切不良后果及法律責任由私自翻版、復制、刊登、轉載和引用者承擔。系因此者應當考慮存潛利益沖突而獨性產生影響僅容