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1、 1/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 行業研究報告 慧博智能投研 機器人執行器機器人執行器行業行業深度：深度：市場空間市場空間、競爭格競爭格局局、產業鏈產業鏈及及相關相關公司深度梳理公司深度梳理 執行器是機器人最核心、通用的部件，具備價值量占比高、復用性強兩大特點，類似于新能源車中的動力電池。執行器由多種零部件組成，按照功能原理與價值量，執行器由傳動裝置、驅動裝置、感知裝置、控制裝置等“四大主材”以及制動器與軸承等“輔材”組成。下面我們順著機器人執行器組成這一線索，梳理產業鏈相關環節的市場空間及競爭格局等情況，探討國產廠商在發展過程中如何突破技

2、術壁壘實現突破。目錄目錄 一、機器人執行器概述.1 三、機器人執行器產業鏈.7 二、機器人執行器組成及競爭格局.15 四、執行器技術壁壘.34 五、執行器相關公司.38 六、參考研報.41 一、機器人執行器一、機器人執行器概述概述 1.機器人機器人執行器執行器 機器人通常由執行機構、驅動系統、控制系統和傳感系統四部分組成。機器人執行機構是機器人賴以完成工作任務的實體，通常由一系列連桿、關節或其他形式的運動副組成。工業機器人按臂部的運動形式分為四種：直角坐標型的臂部可沿三個直角坐標移動；圓柱坐標型的臂部可作升降、回轉和伸縮動作；球坐標型的臂部能回轉、俯仰和伸縮；關節型的臂部有多個轉動關節。這些運

3、動都需要執行器來完成。2/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 2.執行器作用執行器作用 執行器決定機器人的負荷和工作精度。機器人的技術參數反映了機器人可勝任的工作、具有的最高操作性能等情況。主要包括：自由度、額定負載、工作空間、工作精度。其他參數還有：工作速度、控制方式、驅動方式、安裝方式、動力源容量、本體質量、環境參數等。（1）自由度自由度 工業機器人的自由度是根據其用途設計的。機器人的自由度反映機器人動作的靈活性，自由度越多，機器人就越能接近人手的動作機能，通用性越好，可用直線移動、擺動或者旋轉動作的數目來表示。自由度越多，結構越復雜，對機器人

4、的整體要求越高。工業機器人把機械臂上每一個關節都當作一個獨立的伺服機構，即每個軸對應一個伺服器，每個伺服器通過總線控制，由控制器統一控制協調工作。（2）額定負載額定負載 額定負載也稱有效負荷，是指正常作業條件下，工業機器人在規定性能范圍內，手腕末端所能承受的最大載荷。工業機器人負載范圍較大，一般為 0.52300kg。當負載較大時，提高電機的功率不劃算，可以在適宜的速度范圍內，通過減速器來提高輸出扭矩。伺服電機在低頻轉速下容易出現發熱和低頻振動，對于長 3/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 時間工作的工業機器人不利于確保其精確可靠的運行。精密減速

5、器使伺服電機在合適的速度下運轉，并精確地將轉速降到工業機器人各部位需要的速度，提高機械剛性的同時，輸出更大的力矩。（3）工作精度工作精度 重復定位精度取決于機器人關節減速機及傳動裝置的精度，絕對精度取決于機器人控制算法、編碼器精度、減速及傳動裝置精度等的綜合表現。一般來說，機器人的重復精度高于絕對精度。要提高機器人的絕對精度，需要進行高精度標定。標定可以分為三級：一級未驅動器與關節傳感器的標定，即確定關節位移傳感器產生的信號與實際關節位移之間的關系；二級在一級基礎上，加入機器人幾何參數的標定，針對各組成連桿的運動變量誤差和各連桿結構參數誤差引起的位姿誤差；三級為非幾何標定，針對由關節柔度、摩擦

6、、間隙以及連桿柔度等因素引起的誤差。在標定過程中，測量是進行參數辨識和補償之前的重要環節，包括關節位移測量和機器位姿測量。位姿測量方法又包括接觸式和非接觸式，其中接觸式測量對機器人位姿限制較大；非接觸式測量中，三坐標測量機只能測量小型機器人，而激光跟蹤儀對環境影響較為敏感，同時操作復雜，測量時間長。4/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 （4）工作空間工作空間 工作空間又稱工作范圍、工作行程，是指工業機器人作業時，手腕參考中心（即手腕旋轉中心）所能到達的空間區域，不包括手部本身所能達到的區域，常用圖形表示，P 點為手腕參考中心。工作空間的形狀和大小

7、反映了機器人工作能力的大小，它不僅與機器人各連桿的尺寸有關，還與機器人的總體結構有關，工業機器人在作業時可能會因存在手部不能到達的作業死區而不能完成規定任務。由于末端執行器的形狀和尺寸是多種多樣的，為真實反映機器人的特征參數，工作范圍一般是指不安裝末端執行器時，可以達到的區域。綜上，執行器是機器人的關鍵零部件，對機器人的負荷和精度有重大影響。減速器是一種減速傳動裝置，可以通過降低轉速而提高扭矩，以傳遞較大的負荷，克服伺服電機輸出的扭矩較小的缺陷。3.執行器特點執行器特點 執行器具備復用性強、價值量高兩大特點。執行器具備復用性強、價值量高兩大特點。5/42 2023 年年 8 月月 26 日日

8、行業行業|深度深度|研究報告研究報告（1）復用性強復用性強 執行器采用標品化設計，復用性強，具備大規模批量生產可能。在特斯拉之前，人形機器人硬件設計高度定制化，各關節采用不同型號、類型的執行器，因此成本高昂；特斯拉在其人形機器人上展現了其規?；当灸芰?，雖然全身使用 28 個執行器，但特斯拉將 28 個執行器統一為 6 種型號規格的執行器。執行器的標品化設計大大簡化了執行器的種類，降低定制化需求，使執行器具備大規模批量生產的可能。（2）價值量高價值量高 執行器價值量占比高，預計執行器關節占機器人 BOM(僅包含硬件）成本約 80%。測算：特斯拉機器人BOM 硬件成本約為 13.5 萬元，其中執

9、行器價值量從高到低依次為旋轉執行器線性執行器靈巧手，單機價值量分別為 5.7、4.4、2.0 萬元，單獨部件價值量占比從高低依次為無框力矩電機伺服驅動器諧波減速器力矩傳感器行星滾柱絲杠空心杯電機編碼器軸承蝸輪蝸桿制動器。6/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 4.人形機器人需要多少執行器人形機器人需要多少執行器 以 Tesla Optimus 為例，下面探討下人形機器人需要用多少個執行器。從特斯拉的發布會來看，預計特斯拉 Optimus 身體關節共有 28 個，包括三種旋轉執行器（14 個）和三種線性執行器（14 個）。特斯拉特斯拉 Optimus

10、 旋轉執行器方案猜測：永磁無刷電機旋轉執行器方案猜測：永磁無刷電機+諧波減速器諧波減速器+抱閘抱閘+雙編碼器雙編碼器+力矩傳感器力矩傳感器+軸軸承。承。采用諧波傳感器的優點：小體積，大速比，可達 160：1，扭矩密度比較高。軸向尺寸小，執行器關節軸向可以比較緊湊。在機器人行業，大多數關節都沒有集成扭矩傳感器，這是從成本，集成難度，剛度損失等方面考慮的。集成扭矩傳感器的優勢在于關節更加安全，力控算法更簡單。7/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 特斯拉特斯拉 Optimus 直線執行器方案猜測：永磁無刷電機直線執行器方案猜測：永磁無刷電機+行星滾柱絲

11、杠行星滾柱絲杠+位置編碼器位置編碼器+力傳感器力傳感器+軸承。軸承。采用線性執行器驅動器關節的優勢：1）空間利用率高。相比傳統旋轉執行器分布于關節附近，線性執行器可以縱向布局，最大限度利用腿部內部空間，布置更大更長的電機，提供更大的推動力。2）具備自鎖能力。線性執行器的螺桿傳動機構通過合理設計可以具備自鎖能力，即下半身不動時可以自動鎖定姿態，不耗能，形成一個低功耗且穩定的底部支架。3）低能耗，高負載。上肢的肘關節屈伸采用線性執行器的理由和腿部原理一致，低耗能高推力。前臂的兩個線性執行器構成并聯關節主要目的是降低腕關節的尺寸。纖細的腕關節有兩個好處：一是在抓握時降低關節與工件的干涉，提高抓握路徑

12、的靈活性；二是降低前臂對視覺構建及視覺位置反饋的干擾，提升控制精度。采用行星滾柱絲杠，可以輸出高精度和高承載能力。行星絲杠的節距可以做的很小，所以很容易通過小扭矩實現大推力，電機的功率和體積可以小一些。電機的轉子集成到了螺母上，整體結構更為緊湊。2.2Kg 的執行器輸出可達 8000N，推力密度高。三、機器人執行器產業鏈三、機器人執行器產業鏈 1.產業鏈梳理產業鏈梳理 8/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 2.上游核心設備：上游核心設備：磨齒機、熱處理磨齒機、熱處理、三坐標等檢測設備三坐標等檢測設備 9/42 2023 年年 8 月月 26 日日

13、 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 磨齒機、高精度三坐標檢測設備、齒輪檢測設備是提升減速器齒輪精度的關鍵設備。諧波減速器加工過程需要用到齒輪加工機床、三坐標測量機、加工中心、磨床、車床、熱處理設備等。RV 減速器加工設備包括齒輪加工機床、加工中心、車床、磨床、硬拉床、三坐標測量機、熱處理設備等，實際工況中RV 減速器需要反復精確定位，對加工設備精度要求高，否則會造成產品的磨損。a.加工設備：加工設備：核心零部件（例如偏心軸、擺線輪、針齒殼、行星架等）的末道精加工設備依賴進口，對核心關鍵設備僅限于使用層面，在面對工藝上有新的需求或需要不斷優化的時候，國產廠商就無法快速反應。b.專用工裝：專用

14、工裝：設備供應商一般不會提供一整套高精度的工裝設備，因此自主設計制作的工裝是加工出高精度零部件又一關鍵因素；c.檢測設備：檢測設備：高精度三坐標檢測設備和齒輪檢測設備，及相關的材料檢測設備，確保齒確保齒輪質量和尺寸控制準確無誤，是高精度 RV 減速器的關鍵。（1）高精度磨床高精度磨床 高精度磨床長期依賴進口，秦川機床、重慶機床、南二齒秦川機床、重慶機床、南二齒是磨齒機國產替代龍頭。按照齒輪加工工藝分，齒輪機床可分為滾齒機、插齒機、銑齒機、剃齒機、珩齒機、磨齒機等系列，齒輪加工工序復雜，不同工序對精度要求不同。一般來說，決定減速器齒輪精度的工序為熱處理后的精加工階段，以磨齒機為主（未經過磨齒的齒

15、輪最高只能達到 6 級精度，而磨齒機加工過的齒輪最高可達 2 級精度），設備長期依賴進口，如萊斯豪爾、格里森、卡帕耐爾斯、日本電產萊斯豪爾、格里森、卡帕耐爾斯、日本電產等。秦川機床是國內磨齒機龍頭，有望實現高端設備的國產替代，其 YKS7225 雙工位高效磨齒機精度可達國標 GB/T10095-2008 的 4 級；重慶機床、南二齒也具備磨齒機生產能力，其中重慶機床 YS7232/YS7232G 高精密數控蝸桿砂輪磨齒機批量加工精度可達 4-5 級。（2）熱處理設備熱處理設備 國內中高端熱處理設備依賴進口。減速器熱處理產線通常為定制化，部分企業委外加工，國內熱處理行業發展水平較低，中高檔熱處理

16、設備長期依賴進口，2017-2021 年中國熱處理設備制造行業進口額在2000 萬美元左右波動，2019-2021 年中國熱處理設備制造行業進口金額逐年上升，2021 年實現進口金額 23391.03 萬美元，同比上升 16.10%。20172021 年進口數量年增長率始終保持在 80%以上，21 年達到 51404 臺，同比增長 83.36%。10/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 國產熱處理設備在設備穩定性、信息化程度、產線集成能力等方面還存在差距，部分廠家部分設備技術國產熱處理設備在設備穩定性、信息化程度、產線集成能力等方面還存在差距，部分

17、廠家部分設備技術水平已經接近國外中高端產品水平。水平已經接近國外中高端產品水平。海外領先的熱處理設備及服務公司包括：愛協林、應達、易普森、愛協林、應達、易普森、易孚迪、日本高周波、德國易孚迪、日本高周波、德國 ALD 等。國內感應熱處理裝備制造商綜合實力較強的公司為：上海恒精機上海恒精機電設備有限公司，天津天豐淬火設備有限公司，洛陽升華感應加熱股份有限公司，十堰恒進科技有限公電設備有限公司，天津天豐淬火設備有限公司，洛陽升華感應加熱股份有限公司，十堰恒進科技有限公司，十堰天舒機電科技有限公司司，十堰天舒機電科技有限公司。其中，上海恒精機電設備有限公司，洛陽升華股份有限公司，十堰恒進科技有限公司

18、的一些設備技術水平已經接近國外中高端產品水平，逐漸替代進口產品。（3）高精度三坐標、高精度齒輪檢測設備高精度三坐標、高精度齒輪檢測設備 高精度三坐標國內與國外產品的差距主要體現在三個方面：1）從精度等級上看，進口精密計量型測量機能達到 0.5 微米以內的檢測精度，而國產設備最高僅能達到 0.8 微米，且測量行程低于進口機型。2）進口機型從結構設計到材料呈現多方向發展狀態，而國內多家廠商的產品在結構和材料上幾乎完全相同，缺少創新能力；3）進口機型的控制系統、測頭及測量軟件等一般都具有自主知識產權，掌握全部或大部分核心技術；而大多數國產機型除機械本體外，關鍵組成部分采用國外品牌，自主研發能力較弱，

19、缺少核心技術。國際比較著名的測量機生產廠家主要有瑞典?？怂箍?、德國蔡司、德國溫澤瑞典?？怂箍?、德國蔡司、德國溫澤、日本三豐日本三豐等，其中計量型測量機市場主要被蔡司、?？怂箍挡趟?、?？怂箍祲艛?。我國三坐標測量機的主要生產廠商有 303 所、西所、西安愛德華、青島雷頓、集萃華科安愛德華、青島雷頓、集萃華科等。齒輪檢測操作，作為精密齒輪制造服務的一部分，確保了制造的每個齒輪的齒輪質量和尺寸控制準確無誤，一個齒輪測量服務中心需要裝備的各種各樣的齒輪檢測儀器。11/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 3.旋轉執行器旋轉執行器（1）旋轉執行器旋轉執行器 旋轉

20、執行器會將某物旋轉一定的角度，可以是有限的也可以是無限的。旋轉執行器的一個典型例子是電動機，它是一種將電信號轉換成其軸的旋轉運動的執行器，當電流施加到基本電機時，電機旋轉。將電機直接連接到負載上，創建了一個直接驅動的旋轉執行器，許多旋轉執行器與用作機械杠桿的機構相結合(優點）以降低旋轉速度并增加扭矩，如果最終結果是旋轉，該組件的輸出仍然是旋轉執行器。旋轉執行器主要包括 RV 減速器和諧波減速器。（2）減速器價值量占比）減速器價值量占比 12/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 減速器在工業機器人中成本構成占比 35%，價值量最高，預計在人形機器人中

21、價值量依然會占到較高比重。工業機器人的控制過程是：控制器發指令給伺服驅動，驅動伺服電機旋轉，通過減速機執行動作，在工業機器人上游的三大部件中，減速器成本占比最高 35%，伺服系統（伺服電機+伺服驅動器）、控制器，分別占比 25%、10%。（3）人形機器人產業化對諧波減速器需求的敏感性分析人形機器人產業化對諧波減速器需求的敏感性分析 20172021 年精密減速器（諧波+RV）銷量從 49 萬臺增長至 101 萬臺，復合增速 19.8%，工業機器人用精密減速器銷量從 41 萬臺增長至 84 萬臺，復合增速 19.5%。2021 年占比 82%。20182021 年精密減速器市場規模從 57.7

22、億元增至 59.5 億元，復合增速 1%，這與國產替代速度加快，均價下行有關。人形機器人運動執行部件可能采用諧波減速器作為主要的執行部件之一，我們假設人形機器人不同年銷售規模，對諧波減速器的需求彈性進行敏感性分析。核心假設：1）本次測算假設人形機器人年銷量在10100 萬臺之間；2）單臺人形機器人配置諧波減速器 14 個，見圖 14 推測；3）馬斯克在特斯拉的開放日上提出，特斯拉人形機器人最終售價將下降到 2 萬美金以下，與目前產業鏈的成本來看，有很大降本空間。我們暫時無法對產業鏈各環節成本下降的幅度和速度做出假設，我們認為，技術成熟及產業鏈成本下降是產業化的前提，規?；羌夹g成熟和成本下降后

23、的必然。從目前已知的信息來看，人形機器人采用 RV 減速器的概率相對比較小。因此我們不對 RV 減速器進行敏感性分析。預計 RV 減速器未來的主要應用場景還將是在工業機器人上。13/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 4.線性執行器線性執行器（1）線性執行器）線性執行器 旋轉執行器還連接到將旋轉運動轉換成來回運動的機構，該機構被稱為線性執行器。線性執行器本質上是沿著直線移動物體，通常是來回移動。這些機構包括：滾珠/滾柱絲杠、皮帶和滑輪、齒條和小齒輪。滾珠絲杠和滾柱絲杠通常用于將旋轉運動轉換成精確的直線運動，例如在加工中心齒條和小齒輪通常增加扭矩并降

24、低旋轉運動的速度，它們也可以與將旋轉運動轉化為線性運動的機構結合使用。絲杠是將旋轉運動變成直線運動的傳動副零件。根據摩擦特性可分為滑動絲杠、滾動絲杠及靜壓絲杠，其中滾動絲杠根據載荷傳遞元件的區別，分為滾珠絲杠和行星滾柱絲杠。14/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 （2）人形機器人產業化對線性執行器的需求敏感性分析人形機器人產業化對線性執行器的需求敏感性分析 2022 年全球滾珠絲杠市場規模 20.4 億美元，如果不考慮人形機器人產業化，預計行業將保持低速穩定成長，預計到 2029 年市場規模 30.9 億美元，2023 年至 2029 年復合增速

25、為 6.1%。亞太地區具有最大的消費市場，占有 58%的市場份額，其次是歐洲。假設人形機器人不同年銷售規模，對滾珠絲杠、滾柱絲杠、滑動絲杠的需求彈性進行敏感性分析。核心假設：1）本次測算假設人形機器人年銷量在 10100 萬臺之間；2）單臺人形機器人配置諧波減速器 14 個，見圖 14 推測；3）特斯拉目前尚未公布其線性執行器具體方案，我們猜測可能的方案分為兩種：方案一：4 個滑動+8 個行星滾柱絲杠；方案二：14 個滾珠絲杠；4）馬斯克在特斯拉的開放日上提出，特斯拉人形機器人最終售價將下降到 2 萬美金以下，與目前產業鏈的成本來看，有很大降本空間。我們暫時無法對產業鏈各環節成本下降的幅度和速

26、度做出假設，我們認為，技術成熟及成本下降是產業化的前提，規?；羌夹g成熟和成本下降后的必然。15/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 二、機器人執行器組成二、機器人執行器組成及競爭格局及競爭格局 執行器結構精密，由多種零部件組成，按照功能原理與價值量，執行器包括傳動裝置、驅動裝置、感知裝置、控制裝置等“四大主材”以及制動器與軸承等“輔材”。執行器結構精密，由多種零部件組成。Optimus 的旋轉執行器由無框力矩電機+諧波/行星減速器+高低速雙編碼器+制動器+力矩傳感器+驅動器+交叉滾子/角接觸軸承等組成。Optimus 的直線執行器由無框力矩電機電

27、機+行星滾柱絲杠+位置編碼器+力傳感器+驅動器+軸承等組成。Optimus 的靈巧手由空心杯電機+蝸輪蝸桿+驅動器+編碼器組成。把特斯拉機器人執行器包含的部件按照功能原理與價值量重新劃分為四大主材與輔材。把特斯拉機器人執行器包含的部件按照功能原理與價值量重新劃分為四大主材與輔材。1）傳動裝置：包括旋轉執行器中的減速器、線性執行器中行星滾柱絲杠、靈巧手中蝸輪蝸桿，傳動裝置價值量占比最高。2）驅動裝置：包括旋轉與線性執行器中無框力矩電機、靈巧手中空心杯電機，是主要的動力來源。3）感知裝置：包括三種執行器中共有的編碼器以及旋轉與線性中的力與力矩傳感器，是對機器人內部和外部信息的獲取裝置。4）控制裝置

28、：三種執行器中的伺服驅動器，控制電機轉動。5）輔材：旋轉執行器中的制動器與旋轉、線性執行器中的軸承，價值量占比較小。16/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 1.傳動裝置包含減速器、行星滾柱絲杠與蝸輪蝸桿傳動裝置包含減速器、行星滾柱絲杠與蝸輪蝸桿（1）減速器）減速器：機器人關節核心部件，國產替代持續進行機器人關節核心部件，國產替代持續進行 目前常用的減速器包括諧波減速器、行星減速器、RV 減速器。其中諧波減速器精度最高，在人形機器人驗證階段使用最多。1）諧波減速器諧波減速器 諧波減速器主要結構為柔輪、剛輪、波發生器，屬于小模數齒輪范疇。目前在人形機

29、器人中應用廣泛，體積小、精度高是其較難被替代的優點。但不抗沖擊、壽命少是其痛點。諧波減速器目前價格較高，未來量產后價格有望降低。國內和國外質量差距相對 RV 減速器較小，哈默納科是全球龍頭。競爭格局：競爭格局：諧波減速器全球市場上哈默納科哈默納科占據壟斷地位，國內市場國產替代持續推進。根據華經產業研究院數據，2021 年，哈默納科依舊占據諧波減速器全球市場 80%以上的市場份額，占據中國國內諧波減速器市場 35.5%。2020-2021 年，哈默納科中國市場市占率由 37%降至 35.5%，日本新寶由 9%降至 7.4%，兩個最大的外資品牌在中國市場的占有率由 46%降低至 42.9%，國內企

30、業綠的諧波、來福諧綠的諧波、來福諧波、大族傳動波、大族傳動等市占率持續提升，國產替代持讀推進。17/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 國產諧波減速器性能與海外逐步接近，但大批量生產時的產品穩定性、一致性與國外相比仍有欠缺。國產諧波減速器性能與海外逐步接近，但大批量生產時的產品穩定性、一致性與國外相比仍有欠缺。國內外產品在減速比、輸出轉速、傳動精度、剛性等指標上皆無太大差異。主要差異存在于傳動效率上，哈默納科可達到 75%的傳動效率，而國內產品不到 70%。此外，在使用壽命上，哈默納科的產品使用壽命較長。國內廠商逐步攻克了諧波減速器的技術難點，目前

31、問題在于諧波減速器大批量生產時的產品一致性、穩定性上與國外相比仍有差距，但是中國諧波減速器市場需求量大、容錯率高，隨著國內諧波減速器廠商逐步放量、客戶高要求促進下不斷改進產品，國內諧波減速器廠商有望逐步逼近國外巨頭。諧波減速器國內廠商具備性價比和服務能力優勢。諧波減速器國內廠商具備性價比和服務能力優勢。國產產品價格為國際品牌的 50%-70%；國產交貨周期短，國產供貨周期約 2 個月，國外約 10 個月。同時國內廠家具備更優現場服務能力/更短交貨周期/更快售后響應速度等優勢，哈默納科生產基地布局在日本，人力成本高于中國，國產廠商更具成本優勢。18/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行

32、業行業|深度深度|研究報告研究報告 預計未來諧波減速器國產化率將持續提升。目前國內企業持續布局諧波減速器產品，并正處于技術消化、產品放量、產能擴張的正向成長周期。隨著下游需求持續拓寬，基于本土化服務優勢、性價比優勢，預計未來諧波減速器國產化率將持續提升。2）RV減速器減速器 由行星減速器前級、擺線針輪減速器后級組成，一般為 2 級傳動，屬于大模數齒輪范疇。目前在 20kg負載以上的工業機器人中應用廣泛，精度高、耐沖擊是其優點。價格貴、體積大是其缺點，體積大制約了該減速器在人形機器人中應用。市場空間：市場空間：2021 年全球市場空間約 70 億元，國內市場約占 1/2 V 減速器 2016-2

33、021 年全球市場空間基本保持穩定，約 60-70 億元。國內 RV 減速器市場呈現穩中有升的趨勢。隨著機器人產業政策的落地、人口老齡化加速機器人換人進程，預期 RV 減速器市場空間未來將逐步增長。納博特斯克納博特斯克為 RV 減速器的龍頭企業，國內雙環傳動雙環傳動占據較大市場份額。RV 減速器技術門檻較諧波減速器更高，所需投資量也更大，國產化進程較緩。國內雙環傳動憑借大模數齒輪領先優勢率先在 RV 減速器市場占據一定份額。此外，如中大力德中大力德等從事行星減速器或齒輪業務的企業也向 RV 減速器做橫向或縱向拓展。3）行星減速器）行星減速器 19/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行

34、業行業|深度深度|研究報告研究報告 行星減速器主要結構為行星輪、太陽輪、外齒圈。因其價格較低的優點未來有望部分替代諧波減速器在人形機器人中應用，價格低、壽命長是其優點。但精度差、結構較難中空、傳動比小是其缺點，限制了當下行星減速器在人形機器人中使用。行星減速器技術門檻低，集中度低，國內競爭大，國內龍頭中大中大力德力德占據約 10%市場份額。市場空間：市場空間：全球市場規模約 9.6 億美元。QY esearch 調研顯示，2022 年全球行星減速機市場規模約 9.6億美元，預計 2029 年將達到 13.4 億美元，2023-2029 年期間 CAGR 約為 5%；2022 年中國市場規模約為

35、 3.5 億美元，占比 37%，預計未來六年中國市場 CAGR 為 6%。行星減速器歐洲產量占比較大。全球市場行星減速機頭部廠商主要包括賽威傳動、紐卡特、威騰斯坦、賽威傳動、紐卡特、威騰斯坦、精銳科技精銳科技等，CR3 約為 36%。國內紐氏達特、科峰智能傳動、中大力德紐氏達特、科峰智能傳動、中大力德占據 top3。據 QY Research 統計，2020 年中國精密行星減速機銷量達到 176 萬臺。紐氏達特在 2020 年精密行星齒輪箱的銷售額是 4 億元，全球銷量是 60 萬臺，95%的業務屬于國內市場?？品逯悄軅鲃?2020 年整體收入約 3 億元，80%屬于精密行星減速機。2020年

36、公司精密行星減速機的產能是 50 萬臺，產量接近 40 萬臺。中大力德齒輪箱業務主要有三塊：精密行星齒輪箱、RV 齒輪箱、傳動行星齒輪箱。其中，精密行星減速機占比減速機業務 60%。（2）行星滾柱絲杠行星滾柱絲杠：絲杠產品領域的“皇冠”，國產廠商稀缺絲杠產品領域的“皇冠”，國產廠商稀缺 目前常用的絲杠包括滑動絲杠、滾珠絲杠、滾柱絲杠。其中滾柱絲杠性能最優，壽命最長，精度與承載力最高。20/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 1）滑動絲杠滑動絲杠 滑動絲杠結構簡單，由螺桿和螺母組成，優點：價格低、部分具有自鎖特性；缺點：低效率、低精度、低速，熱量也比

37、較大，從而壽命短，不太適合高速運行要求，一般情況下僅用于傳遞力、沒有較高定位要求且不長時間連續使用的場合，如老式機床、木工機械、包裝機械、升降機等。2）滾珠絲杠滾珠絲杠 滾珠絲杠是由螺桿、螺母、鋼球、預壓片、反向器、防塵器組成。滾動體為滾珠，傳動效率較優，性能介于滾柱絲杠與滑動絲杠中間，更適合要求平穩運動，高效率，高精度，以及長時間連續或高速運動的應用，比如半導體設備，一些機床大型備雕刻機械等。市場空間：市場空間：滾珠絲杠 2021 年全球市場約 120 億元，高端滾珠絲杠市場主要由歐美及日韓企業所占據，行星滾柱絲杠主要應用于軍工、航天、機器人等高精度領域。我國滾珠絲杠市場增速高于全球平均水平

38、，2021 年約 25 億元。競爭格局競爭格局：受技術限制，目前國產滾珠絲杠與國外產品之間仍存在一定差距，國產滾珠絲杠提升空間較大。滾珠絲杠頭部企業包括日本精工、博世力士樂、日本精工、博世力士樂、Kuroda、舍弗勒、舍弗勒集團等，集中效應高。近年來，我國滾珠絲杠行業內也涌現出一批具有一定競爭優勢的優秀企業，例如南京工藝裝備、山東博特精工、南京工藝裝備、山東博特精工、銀泰科技銀泰科技等企業。3）滾柱絲杠滾柱絲杠 滾柱絲杠主要由絲杠、滾柱、螺母、直齒、內齒圈、滾柱保持架和彈簧擋圈等組成。滾動體為滾柱，其工作原理為：由電機帶動旋轉的絲杠利用摩擦轉矩驅動滾柱轉動，繼而將絲杠的回轉運動轉換為螺母的直線

39、往復運動。行星滾柱絲杠：行星滾柱絲杠：行星滾柱絲杠與滾珠絲杠的結構相似，區別在于行星滾柱絲杠載荷傳遞元件為螺紋滾柱，是典型的線接觸；而滾珠絲杠載荷傳遞元件為滾珠，是點接觸。主要優勢是有眾多的接觸點來支撐負載。螺紋滾柱替代滾珠將使負載通過眾多接觸點迅速釋放，從而能有更高的抗沖能力。滾柱絲杠的特點是承 21/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 載力更大，是同尺寸滾珠絲杠的 3-6 倍，抗沖擊能力強，使用壽命最高，適用于需要高精度、高負載的工程應用，精密機床、機器人、軍工、重型機械。為應對不同應用環境，基于標準式行星滾柱絲杠衍生出四種類型。一般情況下，絲

40、杠為主動件，螺母為輸出構件。它能夠實現較大行程，適用于環境惡劣、高負載、高速等場合，主要應用于精密機床、機器人、軍工裝備等領域，是目前應用最廣泛的類型，在此基礎上為了適應于不同的應用環境演變出反向式行星滾柱絲杠、循環式行星滾柱絲杠、差動式行星滾柱絲杠、軸承環式行星滾柱絲杠四種類型，其中特斯拉機器人線性關節使用的是反向式行星滾柱絲杠。市場空間：市場空間：此外，根據 Persistence market research 預計，2021 年全球行星滾柱絲杠 2.3 億美元，未來五年復合增速為 5.7%。競爭格局：競爭格局：歐美龍頭壟斷行星滾柱絲杠市場，國產廠商稀缺。GSA 公司于 2015 年徹底

41、收購瑞士 rollvis公司，GSA 為德國舍弗勒控股公司，2022 年舍弗勒集團牽頭收購了 ewellx 公司，至此 GSA 占據國際高端行星滾柱絲杠市場一超地位。此外瑞典 SKF、美國 Moog 和 Nook 等企業具備行星滾柱絲杠批量生 22/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 產能力。國內行星滾柱絲杠處于早期階段，生產商稀缺，僅有少量具備小批量研發制造能力的企業，包括秦川機床、新劍傳動、鼎智科技秦川機床、新劍傳動、鼎智科技等，目前國產行星滾柱絲杠產品性能與國外相比仍有較大差距。（3）蝸輪蝸桿蝸輪蝸桿：特斯拉機器人，手指傳動裝置，國內上市企業

42、稀缺特斯拉機器人，手指傳動裝置，國內上市企業稀缺 蝸桿傳動是由蝸桿和蝸輪組成的，用于傳遞空間交錯兩軸之間的運動和動力。蝸桿傳動主要用于傳動比較大，結構要求緊湊的場合；或用于需要傳動具有自鎖性能的場合，主要為工業機械、冶金行業、化工行業、礦山設備、汽車工業。蝸輪蝸桿行業集中度較低，臺玖精密國內領先。目前蝸輪蝸桿行業市場比較分散，集中度不高。中低端蝸輪蝸桿為紅海市場競爭激烈，高端蝸輪蝸桿傳動部件為藍海市場。臺玖精密臺玖精密是國內為數不多的蝸輪蝸桿及齒輪傳動領域的高端廠商，具備高端產品進口替代能力，目前的技術水平處于國際領先位置。在歐美等發達國家，蝸輪蝸桿制造技術較為成熟，產品已廣泛應用于各個領域，

43、海外主要廠商包括德國德國Zahnradfertigung OTT、日本、日本 OIGC 株式會社株式會社等企業。23/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 2.驅動裝置包括無框力矩電機、空心杯電機驅動裝置包括無框力矩電機、空心杯電機 目前常用的電機包括無框電機、空心杯電機、伺服電機、步進電機。其中無框電機和空心杯電機在人形機器人中應用廣泛。無框電機用在旋轉執行器和線性執行器中，空心杯電機用在靈巧手中。1）無框電機無框電機：主要由定子、繞組、高性能釹鐵硼轉子、霍爾傳感電路等組成，去掉了外殼、軸承或測量系統，采用無框中空設計可以直接內置于機器中。因其結構

44、緊湊、中空可走線等優點可被用于人形機器人中。國外以科爾摩根、TQ，國內以步科股份、大族電機為代表。步科股份無框力矩電機基本可以做到和國際龍頭企業在性能、功率和過載能力、以及動態響應能力.上接近，同時公司的成本和售價具有一定的優勢。2）空心杯電機空心杯電機：主要結構為轉子、定子、換向器(無刷為換向電路）、電刷(稀有金屬，無刷的沒有）。其最大的優點在于尺寸小于無框電機，可用于靈巧手的空間要求極高的場合；缺點在于價格較高。3）伺服電機伺服電機：空心杯電機也屬于伺服電機，此處探究的是普通伺服電機。伺服電機，由編碼器、驅動器、定子、轉子組成。其優點是相較于步進電機的，在控制精度、低頻特性、過載能力、速度

45、響應上更優；缺點在于價格高于步進電機。根據 MIRDATABANK 數據，2021 年上半年，匯川技術在國內市場份額首次排名第一，市占率達 15.9%，除匯川外，排名靠前的電機廠商依然以日本和中國臺灣為主，包括日本安川(11.9%）、臺灣臺達(8.9%），行業集中度較高。4）步進電機步進電機：主要結構為前后端蓋、軸承、中心軸、轉子鐵芯、定子鐵芯、定子組件。技術難度較低，生產廠家較多。其優點主要在于性價比，較少用于機器人，可用于 ATM 機等對精度要求不高的場合。（1）無框力矩電機）無框力矩電機：機器人身體關節電機首選，國產性能接近國外先進水平機器人身體關節電機首選，國產性能接近國外先進水平 2

46、4/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 特斯拉機器人旋轉、線性關節使用無框力矩電機，其兼具結構優勢與扭矩性能要求。無框力矩電機主要有定子及繞組、高性能釹鐵硼轉子、霍爾傳感電路等組成，去掉了外殼、軸承或測量系統，采用無框中空設計可以直接內置于機器中，利用機器自身的軸承來支撐轉子，特點是效率高、安裝便捷，同等扭矩尺寸更小、更輕量，它們經過優化，在低電壓應用中以相對較低的速度提供高轉矩輸出及轉矩密度，機器人企業可以借助這些特點設計出自重輕，中空走線，結構靈活的人形、四足、手術機器人，以及適于和人協同安全工作的協作機器人。市場空間：市場空間：2019 年全

47、球力矩電機市場規模達到了 38 億元。無框力矩電機主要應用在雙足機器人、協作機器人、醫療機器人等新型機器人，以及高精密轉臺(雷達、慣導系統等）與高精密機床、絲網印刷設備等中，目前新型機器人大多處于發展初期，目前市場規模較小，未來隨著新型機器人逐步放量無框力矩電機市場空間有望持續擴容。據 QY research 數據，2019 年全球力矩電機市場規模達到了 38 億元，預計 2026 年將達到 67 億元，年復合增長，率為 8.6%。競爭格局：競爭格局：無框力矩電機國外以科爾摩根、科爾摩根、TQ，國內以步科股份、大族電機步科股份、大族電機為代表?？茽柲Ω鶕碛幸幌盗袩o框力矩電機產品，對機器人關節、

48、醫療機器人、協作機器人等關鍵的運動控制應用，都能提供最合適且性能卓越的電機。步科股份無框力矩電機基本可以做到和國際龍頭企業性能、功率和過載能力、以及動態響應能力接近，同時公司的成本和售價具有一定的優勢，其開發了多系列的無框力矩電機產品，產品規格、尺寸等覆蓋面全，可以滿足不同客戶與市場上大部分的機器人的需求。大族電機具備 DDR電機及驅動系統的理論研究水平和綜合設計能力，已形成連續扭矩從 2Nm 至 3300Nm 全新系列 DDR電機標準產品，備案了國內首個力矩電機企業標準。25/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 （2）空心杯電機）空心杯電機：性能

49、契合靈巧手需求，國產替代進程加快性能契合靈巧手需求，國產替代進程加快 空心杯電機小型化、輸出力大及快速響應特點與機器人機械手需求契合度高?？招谋姍C是一種應用非常廣泛的驅動微型電機，具有規格小、輸出轉速高、低轉動慣量、無齒槽、低摩擦等特點，契合機器人機械手輕量化、高精度要求，實現手指的快速響應以滿足工作要求?？招谋妱訖C由機殼、線圈、后蓋、磁體和換向器組成，線圈看起來像一個水杯，故稱空心杯，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，同時其重量和轉動慣量大幅降低，從而減少了轉子自身的機械能損耗?？招谋姍C分

50、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。有刷空心杯里面有一個碳刷，碳刷是損耗件。無刷直接采用電子換向的形式，其.功率密度會比有刷形式更高，使用壽命也更高，同時價格也會更貴。26/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 市場空間：市場空間：空心杯電機 2021 年全球市場規模為 6.75 億美元?？招谋姍C常用于高精度、高速響應、高空間尺寸要求場合，如人形機器人手指關節?？招谋姍C還可用于無人機等對重量和能耗有高要求的領域、軍用導彈需要快速響應的系統。根據 NTCysd 的數據，空心杯電機 2021 年全球市場規模為 6.7

51、5 億美元，預計 2022-2028 年復合增速 8.47%。預計未來人形機器人放量將催生空心杯電機空間明顯擴容。競爭格局：競爭格局：國外廠商主導空心杯市場，國產廠商持續突破加速替代?？招谋姍C的難點在于產品設計與制造工藝，其中大批量生產為核心難點，手工制作方式在生產效率、產品穩定性方面無法滿足客戶需求。瑞士 Maxon 和德國 Faulhaber 定制或自研繞線機等專用設備實現線圈工藝的突破，國內大多數廠商主要受制于此項工藝，多依靠人工制成線圈轉子，難以批量生產。江蘇雷利電機、上海鳴志電器江蘇雷利電機、上海鳴志電器等為我國空心杯電機主要生產商。目前，鳴志電器空心杯電機和直流無刷電機產品廣泛應

52、用于重癥呼吸機的應用場景，產品性能優異接近國外水平。鼎智科技鼎智科技目前公司已實現空心杯電機全自動量產，并能針對客戶的不同需求提供定制化產品和組件，當前多款樣品處在測試階段。國內廠商加速追趕，性能逐步接近國外先進水平，且相較國外廠商性價比優勢明顯，國產替代持續加速。3.感知裝置包括編碼器與力矩傳感器感知裝置包括編碼器與力矩傳感器（1）編碼器）編碼器：光電編碼器為主流，國外廠商技術優勢明顯光電編碼器為主流，國外廠商技術優勢明顯 編碼器是安裝在伺服電機上用來測量磁極位置和伺服電機轉角及轉速的一種傳感器。由傳感器和碼盤組成，能夠測量機械部件在運動時的位移位置和速度等信息，并將其轉換成電信號，進一步發

53、送反饋信號給驅動器，用于確定位置、速度或方向。從物理介質的不同來分，伺服電機編碼器可以分為光電編碼器、磁電編碼器、電容編碼器，市場上使用的基本上是光電編碼器，不過磁編碼器作為后起之秀，有可靠，27/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 價格便宜，抗污染等特點，有趕超光電編碼器的趨勢，但是因為磁電編碼器會與電機轉子磁鐵相互干擾所以一般不選用為伺服系統中的編碼器。電容編碼器性能優異但是價格較高。從工作模式上區分，編碼器分為增量式編碼器和絕對值編碼器，增量式編碼器常用于電機端，絕對值編碼器常用于關節輸出端。28/42 2023 年年 8 月月 26 日日

54、行業行業|深度深度|研究報告研究報告 市場空間：市場空間：2021 年全球編碼器市場空間為 24.79 億美元。編碼器主要應用在工業自動化領域，編碼器的一些常見應用包括電機反饋、填充應用、輸送、定長切割應用、電梯行業應用和機器人應用等。2021年全球編碼器市場空間為 24.79 億美元，據 Mordor Intelligence 預計到 2027 年將達到 38.49 億美元，2022-2027 年的預測期內復合年增長率為 7.72%。競爭格局：競爭格局：主流高精度編碼器技術掌握在外企手中，國產廠商差距較大。目前國產編碼器的精度和綜合性能與相比國外差距較大，主流高精度編碼器技術掌握在外企手中，

55、如海德漢、歐姆龍等，需要進口。日系伺服廠家，一般將編碼器、伺服驅動器、電機成套打包提供給客戶，通過專有的編碼器協議，將伺服打造成一個封閉的系統，自家電機只能匹配自家驅動器，這樣有利于實現最佳的整體性能，如安川、安川、松下、三菱、歐姆龍松下、三菱、歐姆龍等日系廠家均是此路線。另外，由于深厚的技術積累，日本也衍生出了專門的編碼器供應商，如多摩川、尼康多摩川、尼康等。從目前的伺服編碼器市場占有率而言，國外品牌伺服編碼器的配套等方面在新興市場和高端市場上占領著主導優勢。國產廠商編碼器技術逐步突破，如奧普光電子公司禹衡光學的光柵編碼器、絕對式光柵尺等產品實現了國產替代。29/42 2023 年年 8 月

56、月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告（2）力矩傳感）力矩傳感器器：機器人感知關鍵部件，國產替代已有成熟產品機器人感知關鍵部件，國產替代已有成熟產品 力矩傳感器是一種用于測量物體轉動力矩的裝置，應變式力矩傳感器應用最為廣泛。它可以將測量到的力矩值轉換為電信號輸出，并通過計算機或儀表進行處理和顯示。其常分為五大類型：應變型、壓電型、電容型、光電型、磁彈性型。實時獲取機器人與環境的相互作用力能夠在很大程度上降低機器人對外界及自身造成的傷害，從而提高機器人的安全性，因此力矩傳感器是機器人領域的重要傳感器。其中，應變式力矩傳感器使用最為廣泛，技術最為成熟。人形機器人每個身體關節執行器中均

57、裝一個力矩傳感器。機器人輕量化趨勢對力矩傳感器多個指標提出要求。輕量化機器人關節集成度高、常用內部中空結構。這要求力矩傳感器盡量小而薄。市面常見傳感器外徑約為 60mm，厚度約為 20mm。輕量化機器人末端負載一般不超過 20kg。假定機械臂總長 300mm、末端負載為 10kg，則扭矩傳感器量程為 30Nm，考慮過載風險常設置安全過載能力為 150%-300%?？紤]安全性，人類動態環境下疼痛容忍度為 10N 或者更低。假定碰撞距離傳感器只有 10mm，允許最小碰撞力 10N，力矩傳感器分辨力需為 0.1Nm。通常碰撞過程發生的時間約為 4-10m 要求系統必須在碰撞發生后 4ms 內檢測到碰

58、撞并且做出有效安全保護措施，力矩傳感器輸出信號響應頻率至少為 250Hz。市場空間：市場空間：2022 年全球力矩傳感器市場規模達 572.4 億元。力矩傳感器應用在電動機、發動機、內燃機等旋轉動力設備輸出扭矩及輸出功率的檢測，還可以應用在扭力扳手、機械設備等扭矩及輸出功率的檢測。2022 年全球力矩傳感器市場規模達 572.4 億元，據貝哲斯咨詢預測，2028 年全球力矩傳感器市場規模將增長至 804.8 億元，2022-2028 年預測期間 CAGR 將達到 5.84%。30/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 競爭格局：競爭格局：國內玩家較少

59、，宇立儀宇立儀器器產品應用較為成熟。力矩傳感器全球頂尖企業包含比利時森斯、美比利時森斯、美國國 PCB、美國、美國 AMETEK、美國霍尼韋爾、德國、美國霍尼韋爾、德國 HBM。國內外產品在剛度上尚存差距，但國內企業宇立儀器產品性能較優，產品成熟已廣泛應用于機器人領域，客戶包含 ABB 等機器人龍頭企業。其他企業如柯力傳感、中航電測柯力傳感、中航電測等亦布局或推出力矩傳感器產品。4.控制控制裝置為執行器共同部件伺服驅動器裝置為執行器共同部件伺服驅動器 伺服驅動器為旋轉執行器、線性執行器、靈巧手中的共同部件伺服驅動器為旋轉執行器、線性執行器、靈巧手中的共同部件，是驅動電機旋轉的調速裝置，是驅動電

60、機旋轉的調速裝置。伺服驅動器是用來控制伺服電機的一種控制器，又稱為“伺服控制器”、“伺服放大器”。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。整個工作過程通過閉環方式精確控制執行機構的位置、速度、轉矩等輸出變量。伺服驅動器一般都有三種控制方式伺服驅動器一般都有三種控制方式：位置控制方式、轉矩控制方式、速度控制方式。位置控制方式、轉矩控制方式、速度控制方式。速度控制和轉矩控制都是用模擬量來控制，位置控制是通過發脈沖來控制。就伺服驅動器的響應速度來看，轉矩模式運算量最小，驅動器對控制信號的響應最快。位置模式運算量最

61、大，驅動器對控制信號的響應最慢。作為驅動電機旋轉的調速裝置，其控制性能、總線控制類型和智能調整算法的能力是衡量伺服驅動器性能的主要指標。人形機器人和協作機器人中伺服驅動器放在關節中沒有整流單元，但有逆變單元、控制芯片。人形機器人和協作機器人中伺服驅動器放在關節中沒有整流單元，但有逆變單元、控制芯片。工業機器人的伺服驅動器不放在關節中，放在電控柜，通過通信電纜和供電電纜連接。通常，人形和協作機器人中伺服驅動器成本相對工業機器人較低。31/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 伺服驅動器的核心部件包括軟件算法、伺服驅動器的核心部件包括軟件算法、CPU 控

62、制板、輸入輸出板、電源板，其中高精度、高性能的芯控制板、輸入輸出板、電源板，其中高精度、高性能的芯片需要進口。片需要進口。驅動器主要包含主控制器、信號處理和通信板等，其中主控制板核心芯片主要包含 DSP芯片、IGBT 模塊等，信號處理和通信板芯片包括 FPGA 以太網 PHY 芯片、存儲芯片等。市場規模及競爭格局：市場規模及競爭格局：2022 年中國伺服驅動器市場規模近百億元，分為日系、歐美系、國產品牌三個陣營。驅動器分為電機+驅動器成套供應(步科股份、科爾摩根、雷賽智能、禾川科技等）與僅供應驅動器(ELMO、Copley、高創等）兩種方式。1）日系品牌憑借良好的產品性能與極具競爭力的價格壟斷

63、了中小型 OEM(設備制造業）市場，以松下、松下、安川、三菱安川、三菱為代表；2）西門子、施耐德、西門子、施耐德、ELMO(ELMO 在國內的應用已經比較成熟，為直流伺服驅動領域龍頭，在半導體、醫療、機器人等直流領域應用較多，其特點是性能高、穩定性、體積小，已被博世收購）等歐美品牌占據高端，下游以大型機械為主；3）國產企業以匯川技術、信捷電氣、禾川科技、雷賽智能匯川技術、信捷電氣、禾川科技、雷賽智能等為代表，技術路線上與日系產品接近，整體競爭力不斷提高。目前國內驅動器產品已實現國外產品所具備的基本功能，但相較于安川、松下等國外龍頭公司產品在控制性能、穩定性、核心軟件算法和整體方案方面仍然具有一

64、定差距。國產驅動器有著更低的銷售價格，驅動器的國產化進程正在加快。5.輔材輔材：制動器、制動器、軸承軸承（1）制動器）制動器：機器人以電磁制動器為主，國內該產品技術逐步達到國外水平機器人以電磁制動器為主，國內該產品技術逐步達到國外水平 32/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 機器人多采用電磁制動器，要求定位精準、結構緊湊。電磁制動器具有體積小、重量輕、結構緊湊、操作方便、安裝簡單、高頻動作、安全可靠、耐用、維護方便以及易于實現遠距離操作等特點。電磁制動器分為彈簧加壓式、永磁式以及電渦流式三類。相比永磁式的材料昂貴和和電渦流式的制動力矩較小、溫度過

65、高等局限，彈簧加壓式通過特殊的制動結構設計，具有明顯的成本優勢和溫度穩定性，是目前電磁制動器應用的主流形式。市場空間：市場空間：工業電機配套電磁制動器市場規模超 150 億元。根據瑞迪智驅招股書，電磁制動器通常配套各類工業電機應用于多個行業，以工業電機市場容量為測算基數，電磁制動器的市場容量 2019-2022 年分別為 150.86 億元、146.58 億元、161.88 億元和 176.05 億元，保持增長趨勢。隨著自動化設備應用需求的不斷增長，電磁制動器通過配套工業電機在數控機床、機器人、電梯、風電等多個行業的應用面持續擴大，未來市場空間有望持續增長。競爭格局：競爭格局：德國 Mayr

66、麥爾占據制動器領導位置，國內機器人制動器上市廠商較少。MAYR 麥爾在安全離合器、伺服聯軸器和安全制動器領域技術領先，為市場領導者。國內專業制動器廠商包括瑞迪智驅、合肥拓珂等，以電磁制動器產品為主，應用領域廣泛。目前，國內公司多項核心參數均已達到國際水平，當前，國內公司在扭矩穩定性、扭矩值、噪音等方面均已達到國際水平，在機器人關節制動器厚度方面也逐步向國際水平靠攏。33/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告（2）軸承）軸承：特斯拉機器人用量較多，其中特斯拉機器人用量較多，其中交叉滾子軸承較為高端交叉滾子軸承較為高端 軸承是當代機械設備中一種重要零部件

67、。它的主要功能是支撐機械旋轉體，降低其運動過程中的摩擦系數，并保證其回轉精度。按運動元件的摩擦性質不同，軸承可分為滾動軸承和滾子軸承兩類，其中滾動軸承最為常見。滾動軸承有深溝球軸承、角接觸球軸承、調心球軸承、推力球軸承等。滾子軸承包括交叉滾子軸承等。特斯拉機器人使用了角接觸軸承、交叉滾子軸承、四點接觸軸承以及深溝球軸承。競爭格局：競爭格局：全球八大跨國軸承企業占據全球 70%的市場，世界八大軸承企業包括斯凱孚斯凱孚(SKF）、舍弗、舍弗勒勒(Schaeffler）、恩斯克、恩斯克(NSK）、捷太格特、捷太格特(JTEKT）、恩梯恩、恩梯恩(NTN）、鐵姆肯、鐵姆肯(TIMKEN）、日、日本美蓓

68、亞本美蓓亞(NMB）、不二越、不二越(NACHI）。其中斯凱孚軸承行業市場占有率為 7.6%，為第一大軸承供應商。國內軸承企業體量偏小，且主要中低端應用為主。技術壁壘：技術壁壘：技術壁壘依次排序為交叉滾子軸承四點接觸軸承角接觸軸承深溝球軸承。目前，深溝球軸承附加值最低，國內已經能成熟穩定供貨，且價格大幅低于進口品牌，角接觸軸承與四點接觸軸承國產化率較高，國內產品相較國外產品具備顯著價格優勢，但精度低于進口品牌。交叉滾子軸承技術壁壘較高，目前國產化率較低，目前國內供貨廠商較少。主要以非上市公司為主，如洛陽博盈軸承、洛陽博盈軸承、XLB、奧維特、洛陽匯工奧維特、洛陽匯工等，上市公司較少。軸承領域上

69、市公司還包括南方精工、五洲新春、力星股份南方精工、五洲新春、力星股份。34/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 四四、執行器技術壁壘、執行器技術壁壘 減速器、絲杠、軸承等精密產品和零部件的技術壁壘都體現在設計、材料、工藝和加工精度上。最終體現在產品性能上表現為產品的精度保持度、壽命、故障率等。國產減速器同海外產品性能的差距體現在壽命和精度保持性上。國產減速器同海外產品性能的差距體現在壽命和精度保持性上。在效率、減速比、傳動精度、扭矩剛度等關鍵指標參數上，國產減速器已經基本達到了國際領先的產品水平，但是在疲勞壽命、故障率、批量產品的穩定性等方面有差距

70、。根據官網數據，納博特斯克銷量最高的 RV-C 和 RV-E 系列都具有更高的額定輸出轉矩和減速比，壽命可以達到 6000 小時以上。與國外產品相比，國產減速器長時間使用后仍有出現的磨損、漏油、精度下降的情況；國產諧波減速器在高速場景下容易出現斷裂的現象，產品穩定性和使用壽命上仍需提升。減速器性能不僅與嚙合原理、齒形設計、結構優化等相關，還與原材料、加工、熱處理工藝等因素相關。減速器性能不僅與嚙合原理、齒形設計、結構優化等相關，還與原材料、加工、熱處理工藝等因素相關。在效率、減速比、傳動精度、扭矩剛度等關鍵指標參數上，國產減速器已經基本達到了國際領先的產品水平，但是在疲勞壽命、故障率、批量產品

71、的穩定性等方面有差距，不僅與嚙合原理、齒形設計、結構 35/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 優化等相關，還與原材料、加工、熱處理工藝等因素相關。下面我們將主要以諧波減速器為例，來說明高精度核心部件的技術壁壘。諧波傳動技術包括：總體結構、柔輪、剛輪、凸輪、柔性軸承、交叉滾子軸承、齒形、波發生器、加工制造和試驗方法等 10 個分支。從專利申請數量來看，總體結構、波發生器、柔輪和加工制造是諧波減速器技術的研發重點。1.設計：齒形設計和傳動結構設計是關鍵設計：齒形設計和傳動結構設計是關鍵 諧波：綠的、來福的齒形設計和傳動結構避開了哈默納科的專利。諧波龍

72、頭哈默納科先發制人，在齒形設計和傳動結構方面申請了專利，國產減速器廠商綠的諧波的 P 齒形、來福諧波的 齒形率先打破壟斷，基本滿足諧波減速器的性能需求，但新進入廠商很難在避開專利限制的情況下設計優良性能的齒形。RV：擺線齒輪修形理論不完善。國內企業對于擺線齒輪修形原理大多基于經驗數據，沒有足夠的完整的理論基礎，導致齒型修形要不斷的嘗試改進，增加研發時間，且改進效果并不明顯；RV 減速器構成復雜，零部件在設計上的配合和細節參數的優化都是影響減速器精度的重要因素。36/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 2.材料及零部件：長期依賴進口材料及零部件：長期

73、依賴進口 諧波減速器：柔輪材料長期依賴進口。國內外的諧波減速器柔輪材料基本為 40Cr 合金鋼，其中40CrMoNiA 與 40CrA 最為常用，晶粒和鐵氧體相的不合理會導致局部微裂紋和尺寸精度的變化，對材料的純度要求高。相同的原材料，由于國外提純技術較高、雜質少，因此國產諧波減速器的材料長期依賴進口。RV 減速器：國產軸承在精度上仍有較大的差距。RV 減速器的原材料包括齒輪鋼（20CrMnTi、20CrMo、20MnCr5 等）、軸承合金等。國內齒輪鋼的生產水平已達到國外先進的水平，比起日、德、美生產的齒輪鋼還有一些差距（淬透性寬、純度低等）。外購零部件：部分廠商在軸承、密封圈、滾針、擋圈等

74、零部件會選擇外購，軸承是影響產品精度的一大關鍵因素，而國產的軸承在精度上仍有較大的差距。3.工藝：需要經驗積累工藝：需要經驗積累 熱處理工藝是提升減速器疲勞壽命、精度穩定性的關鍵環節。按照目的不同，熱處理工藝一般分為預備熱處理和最終熱處理，預備熱處理用于改善材料的加工性能，消除內應力，主要工藝包括退火、正火、37/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 時效、調制等；最終熱處理的目的在于改善材料的硬度、耐磨性等，提升減速器疲勞壽命、穩定性，主要工藝包括淬火、滲碳淬火和滲氮處理等。諧波：柔輪失效是諧波減速器的主要失效形式之一，限制著諧波減速器的使用壽命：

75、柔輪壁薄，同時需承受波發生器和外部載荷的雙重作用，良好的熱處理工藝是保證材料結構組織一致的必要前提。國產廠商在柔輪的熱處理工藝、慢走絲、連續切割等加工工藝上存在差距，這也是決定減速器精度和壽命的核心。RV：設計更復雜，其中擺線輪、偏心軸、針齒殼等核心部件的加工均有很大的難度，核心難點在于各項工藝的密切配合，包括：加工精度、零件對稱性、成組技術、裝配精度等。熱處理技術是國產廠商的一大軟肋，技術不過關會導致產品變形、硬度不夠。工藝的差距帶來的是產品精度、損耗速度和壽命的差距。這也對操作人員的技術提出了高要求，需要其能根據各種條件的變化，及時調成，保證成品率。滾珠絲杠的制造工藝主要是兩種：軋制和磨制

76、，其中軋制屬于批量制造，能達到的精度較低，但生產效率高，設備門檻高于磨制。我國磨制絲杠發展比較早，非標要求高，規格產品也算齊全，從一開始的只能滿足部分非標需求發展到現在基本滿足所有使用場合，在低噪音，低摩擦，重載低速，高速，還有某些如注塑機的重載專用絲杠，基本已經完全國產化了。而軋制絲杠起步較晚，直到近年才形成整個體系產業鏈，并且已經實現對低端的中國臺灣品牌替換。并且有部分細分產品如小導程，特殊材料，機電集成化絲杠已經基本形成成體系的產業鏈。38/42 2023 年年 8 月月 26 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 5.產品產品 SKU 豐富度豐富度與客戶粘性與客戶粘性 國內減速器

77、廠商在產品矩陣的豐富度（SKU）上不及海外廠商，需要時間和技術積累。哈默納科、納博均已成立超過半個世紀，在減速器品類上有深厚積累，其中哈默納科諧波減速器產品覆蓋 15 個系列共49 款諧波減速器，包括空心軸減速機、微型減速機等眾多樣式；相比之下，綠的諧波產品包括 6 個系列共 19 款產品。納博特斯克產品覆蓋 3 個系列共 25 款 RV 加速器，雙環傳動旗下包括 2 個系列共 12款 RV 減速器。無論是 RV 還是諧波，國產廠商在品類豐富度上均有所差距，且并非能短期彌補，需要技術、專利、時間的積累。五、五、執行器相關公執行器相關公司司 人形機器人產業的發展，給機器人執行器創造了發展的機遇，

78、相關公司包括：1）諧波減速器國產化進程提速，份額靠前的企業有：綠的諧波、同川智能（漢宇集團）、大族傳動、中大力德、國茂精密（國茂股份）；2）RV 減速器國內規?？壳暗钠髽I：中大力德、秦川機床、南通振康、珠海飛馬、智同科技；3）機器人用軸承：人本集團、五洲新春、國機精工、南京精工；4）滾珠絲杠中低端完成進口替代，機器人高端市場上有：南京工藝、博特精工、合肥賽里斯（江蘇雷利）、鼎智科技（江蘇雷利）、華歐精密等；5）行星滾柱絲杠處于起步階段，博特精工、思科瑞、南京工藝。下面選幾個重點公司進行介紹：1.中大力德中大力德 中大力德成立于 2006 年，前身是 1998 年成立的中大電機廠。公司以減速電機

79、起家，成立以來深耕自動化傳動與驅動裝置的研發制造，是國內唯一同時提供精密減速器(包括精密行星減速器，RV 減速器和諧波減速器）、伺服驅動，永磁直流電機和交流減速電機的企業，具備提供機電一體化產品的潛力。39/42 2023 年年 8 月月 26 日日行業行業|深度深度|研究報告研究報告 產品性能優秀，已批量供貨國內頭部通用自動化廠商。產品性能優秀，已批量供貨國內頭部通用自動化廠商。公司產品應用于工業機器人（銷售額占比 50%）、智能物流、新能源設備、工業母機、紡織機械等工業自動化領域，已批量供貨廣州數控、宇環數控、伯朗特、新松機器人，同時在匯川技術、埃斯頓等國內工業機器人頭部廠商進行產品測試。

80、股權結構較為集中。股權結構較為集中。截至 2022 年 12 月 5 日，公司兩位創始人、實控人周國英（間接持股 47.33%）、岑國建（間接持股 0.71%）系夫妻關系，共計持股 48.04%。岑國建系公司董事長、核心技術人員，曾40/42 2023 年年 8 月月 26 日日行業行業|深度深度|研究報告研究報告 主持精密傳動領域的 10 項國家標準、5 項行業標準的起草，主持研發的減速電機、精密減速器等多項產品被列入國家火炬計劃、工業強基計劃。本體廠商需要零部件廠具備多品類產品的大規模量產實力。本體廠商需要零部件廠具備多品類產品的大規模量產實力。公司具備近百萬臺核心部件批量出貨的能力，產品

81、圖譜涵蓋除控制器外的所有機器人核心部件，契合本體廠商需求。目前行業其他廠商多囿于海外設備長達 1 年的交期而無法及時開出產能，公司因長期穩定的固投而擁有充足儲備、大部分設備也已攤銷完畢，新建廠房解決了設備利用率低對產能的掣肘，公司有望憑多品類零部件快速擴產的能力率先受益于國產核心部件增量需求，擴大規模效應，提升利潤水平。2.拓普集團拓普集團拓普集團總部位于浙江寧波，成立于 1983 年，現在成為平臺化汽車零部件龍頭。公司八大業務板塊實現整車關鍵零件全覆蓋，成為全球領先的 Tier0.5 平臺化供應商。公司主要業務包括汽車 NVH 減震系統、內外飾系統、車身輕量化、智能座艙部件、熱管理系統、底盤

82、系統、空氣懸架系統、智能駕駛系統八大業務板塊，為客戶提供一站式、系統級、模塊化的產品與服務，公司產品逐漸實現對車輛關鍵零部件的全覆蓋。公司為應對機器人產業發展設立機器人事業部。機器人是當今社會最具發展潛力新興產業之一，可廣闊應用于智能制造、醫療、服務等各種場景，實現對勞動力的解放從而提升人類生活質量。根據機構預測，到 2030 年全球約數億人的崗位將被機器人替代，全球機器人行業容量可達百萬億元級別，市場空間巨大。在 AI 技術快速發展及人口老齡化的大背景下，機器人產業迎來快速發展期。2023 年 7 月公司發文設立機器人事業部，公司通過整合優勢資源，實現業務聚焦，為該項業務的發展提供戰略保障。

83、公司以 NVH 業務為基礎持續完善汽車零部件業務范圍。公司 2001 年公司成立拓普 NVH 研發中心進入國際市場。2013 年公司在國內率先量產機電一體化產品電子真空泵；2014 年量產輕量化產品鍛鋁控制臂；2015 年在上交所掛牌上市；2016 年公司正式成為特斯拉的供應商；2017 年公司收購福多納，獲得包括前副車架總成、后橋總成、擺臂總成、控制臂等全套底盤相關系統產品技術。2020 年特斯拉上海工廠完成建設，公司給 Model3 和 ModelY 供應全套底盤系統，公司銷量及營收迅速提升，同年公司的熱管理業務及空懸工廠正式投產。2021 年與高合合作的一體化壓鑄車身后艙正式下線。多品類

84、布局完善，最高單車配套價值潛力可達 3 萬元。公司以 NVH 產品為基礎，發展出內外飾產品、底盤輕量化產品、汽車電子、一體化壓鑄、熱管理、空懸等業務，其中 NVH 減震業務單車配套價值量約 500 元，內外飾產品單車配套價值量約 3000 元，底盤輕量化產品約 5000 元，熱管理業務單車價值量 3000 元，空懸單車價值量 6000-10000 元，合計單車最高配套達 3 萬元。41/42 2023 年年 8 月月 26 日日行業行業|深度深度|研究報告研究報告 3.鼎智科技鼎智科技公司成立于 2008 年，是以微特電機為主要構成的定制化精密運動控制解決方案提供商，主要從事線性執行器、混合式

85、步進電機、直流電機、音圈電機等產品的設計、研發、生產和銷售。2021 年 6 月在全國股轉系統掛牌，目前處于創新層。2021 年 12 月，公司被江蘇省工業和信息化廳認定為 2021 年度江蘇省“專精特新小巨人企業（制造類）；2022 年 7 月，公司獲評國家工業和信息化部第四批專精特新“小巨人”企業。線性執行器行業領先，在知名企業產品中得到應用。公司線性執行器產品結構簡單、緊湊，適用于500mm 行程內運行，步進分辨率最小為 0.0015mm/布，最大推力可達 2400N，根據客戶需要可提供多種解決方案類型，產品可分為滑動絲桿線性執行器、滾珠絲桿線性執行器和永磁電機線性執行器三大類，滿足不同

86、客戶在控制精度、輸出推力等方面的需求。公司線性執行器為行業領先產品，在邁瑞醫療、深圳新產業、美國 IDEXX、美國 Adaptas、韓國三星等企業產品中得到應用。人形機器人有望成為公司新增量市場。人形機器人有望成為公司新增量市場。特斯拉依靠自身強大的 AI 自研能力和全球汽車供應鏈有望率先實現人形機器人量產，并將引領人形機器人行業往低成本、高智能、規?；a的方向發展。公司現有產品包括絲桿、線性執行器、行星齒輪箱、空心杯電機以及在研行星滾柱絲杠等均有潛力應用在機器人上，2030 年預計人形機器人市場超千億元，公司作為核心零部件供應商有望充分受益。六、參考研報六、參考研報 1.開源證券-中大力德

87、-002896-公司首次覆蓋報告：機器人運動執行部件制造的多面選手2.民生證券-機械行業機器人的進化與覺醒：人形機器人執行/傳感機構方案探討3.國泰君安-產業深度：機器人產業深度（三），機器人的關節精密執行器42/42 2023 年年 8 月月 26 日日行業行業|深度深度|研究報告研究報告 4.中信證券-新能源汽車行業機器人執行器專題：人形機器人的“動力電池”與“四大主材”5.東北證券-拓普集團-601689-業績穩健增長，業務從汽車拓展至機器人執行器6.開源證券-中大力德-002896-公司首次覆蓋報告：機器人運動執行部件制造的多面選手7.太平洋證券-拓普集團-601689-引領海內，邁向全球，開啟多輪展望8.國元證券-拓普集團-601689-首次覆蓋報告：平臺化戰略成效初現，零部件龍頭揚帆起航9.中泰證券-鼎智科技-873593-國產醫療、工控微特電機龍頭，有望切入千億人形機器人賽道免責聲明：以上內容僅供學習交流，不構成投資建議。