2023人形機器人傳動核心部件旋轉執行器主要組成及相關上市公司分析報告（45頁）.pdf

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1、2023 年深度行業分析研究報告 正文正文目錄目錄 一、旋轉執行器：人形機器人傳動核心部件.8 1、什么是機器人執行器？.8 2、目前人形機器人旋轉執行器設計方案都有哪些？.10 二、旋轉執行器核心部件.15 1、減速器.15（1）旋轉執行器減速器種類.15（2）人形機器人需要什么樣的減速器？.17 2、電機系統.18（1）機器人常用電機為伺服電機.18（2）Optimus 旋轉執行器采用力矩電機.20 3、編碼器.22（1）編碼器的概念和分類.22（2）編碼器的應用.24（3）編碼器性能會影響電機運動控制效果.26（4）國內主要編碼器企業產品.27 4、軸承.27（1）軸承種類繁多，以滾動軸

2、承為主.27（2）人形機器人的關節連接處、減速器和電機中均需使用軸承.28（3）軸承市場由國外企業主導，國內競爭格局較分散.31 三、相關上市公司.32 1、三花智控（家電覆蓋）.32 2、綠的諧波.33 3、雙環傳動/環動科技（汽車覆蓋）.35 4、步科股份（電新覆蓋）.36 5、五洲新春.38 6、奧普光電（軍工覆蓋）.39 7、昊志機電.41 8、匯川技術（電新覆蓋）.43 9、偉創電氣（電新覆蓋）.44 圖表圖表目錄目錄 圖 1：旋轉執行器.8 圖 2：直線執行器.8 圖 3：氣動、電動和液壓執行器.9 圖 4：電機執行器類型和歷史.9 圖 5：特斯拉 Optimus 旋轉執行器.11

3、 圖 6：小鵬 PX5 機械臂參數.11 圖 7：優必選大型伺服驅動器（諧波方案）.12 圖 8：優必選大型伺服驅動器（行星方案）.12 圖 9：優必選中小型伺服驅動器.12 圖 10：小米 Cyber Gear 微電機（執行器）.12 圖 11：智元 PowerFlow 關節電機.13 圖 12：傅里葉智能 FSA 一體化執行器.13 圖 13：宇樹 M107 關節電機（執行器）.14 圖 14：綠的諧波 KAH 系列旋轉執行器.14 圖 15：綠的諧波 KAT 系列旋轉執行器.14 圖 16：諧波減速器結構.15 圖 17：RV 減速器.16 圖 18：擺線針輪行星減速器的基本結構.16

4、圖 19：精密行星減速器結構.17 圖 20：濾波減速器總裝配圖.17 圖 21：濾波減速器工作原理圖.17 圖 22：電機分類（按照電源電流類型）.19 圖 23：電機分類（按照用途和結構）.19 圖 24：電機按照電源電流類型.19 圖 25：直流電機分類（按照是否有刷）.19 圖 26：伺服電機構成圖.20 圖 27：伺服電機“閉環控制”工作原理.20 圖 28：科爾摩根 TBM2G 無框力矩電機.21 圖 29：歐洲聯盟 WALK-MAN 機器人.21 圖 30：MIT cheetah 四足機器人.21 圖 31：全球力矩電機市場規模（億美元）.22 圖 32：機械式編碼器.23 圖

5、33：光學式編碼器.23 圖 34：磁式編碼器.23 圖 35：電磁感應式編碼器.23 圖 36：絕對式編碼器工作原理.24 圖 37：增量式編碼器工作原理.24 圖 38：傳統的雙編碼器執行器拓撲.26 圖 39：新型的雙編碼器執行器拓撲.26 圖 40：一體化伺服電機構造圖.26 圖 41：伺服系統 BoM 構成（%）.26 圖 42：2022 年國內編碼器市場競爭格局.27 圖 43：軸承按照工作的摩擦性質分.28 圖 44：滾動軸承與滑動軸承的區別.28 圖 45：滾動體分類.28 圖 46：深溝球軸承（左）和角接觸軸承（右）.29 圖 47：四點接觸球軸承.29 圖 48：交叉圓柱滾

6、子軸承.29 圖 49：柔性軸承.29 圖 50：RV 減速器結構拆分.30 圖 51：行星減速器結構拆分.30 圖 52：Optimus 使用到四類軸承.31 圖 53：全球軸承市場規模及預測.31 圖 54：中國軸承行業規模以上企業營收及增速.32 圖 55：2021 年中國軸承企業競爭格局.32 圖 56：軸承下游應用集中于汽車、家電、電機.32 圖 57：三花智控 2023 年上半年營業收入構成.33 圖 58：三花智控營業收入及歸母凈利潤.33 圖 59：三花智控盈利能力.33 圖 60：綠的諧波 2023 年上半年營業收入構成.34 圖 61：綠的諧波營業收入及歸母凈利潤（億元）.

7、34 圖 62：綠的諧波盈利能力.34 圖 63：適用于人形機器人的 LCD-I 諧波減速器.35 圖 64：KAH 旋轉執行器.35 圖 65：雙環傳動 2023 年上半年營業收入構成.35 圖 66：雙環傳動營業收入及歸母凈利潤.35 圖 67：雙環傳動盈利能力.36 圖 68：SHPR-C 高精密擺線行星減速機.36 圖 69：高精密諧波減速機.36 圖 70：步科股份 2023 年上半年營業收入構成.37 圖 71：步科股份營業收入及歸母凈利潤.37 圖 72：步科股份盈利能力.37 圖 73：JD 系列伺服驅動器.38 圖 74：FMC 無框力矩電機.38 圖 75：五洲新春 202

8、2 年營業收入構成.38 圖 76：五洲新春營業收入及歸母凈利潤.38 圖 77：五洲新春盈利能力.39 圖 78：機器人諧波減速器軸承.39 圖 79：奧普光電 2023 年上半年營業收入構成.40 圖 80：奧普光電營業收入及歸母凈利潤.40 圖 81：奧普光電盈利能力.40 圖 82：HWR-3 編碼器.41 圖 84：JKR-1 編碼器.41 圖 84：昊志機電 2023 年上半年營業收入構成.41 圖 85：昊志機電營業收入及歸母凈利潤.41 圖 86：昊志機電盈利能力.42 圖 87：昊志機電無框力矩電機.42 圖 88：昊志機電編碼器.42 圖 89：匯川技術 2023 年上半年

9、營業收入構成.43 圖 90：匯川技術營業收入及歸母凈利潤.43 圖 91：匯川技術盈利能力.44 圖 92：MS1-Z 系列伺服電機.44 圖 93：匯川技術增量式編碼器.44 圖 94：偉創電氣 2022 年營業收入構成.45 圖 95：偉創電氣營業收入及歸母凈利潤.45 圖 96：偉創電氣盈利能力.45 圖 97：SD700 伺服驅動器.46 圖 98：SD100 系列低壓伺服驅動器.46 圖 99：機械行業歷史 PEBand.46 圖 100：機械行業歷史 PBBand.46 表 1：各類驅動器特性比較.10 表 2：部分人形機器人旋轉執行器廠商設計方案.10 表 3：常見減速器主要技

10、術指標.18 表 4：人形機器人帶動無框力矩電機市場空間測算.22 表 5：絕對式編碼器和增量式編碼器對比.24 表 6：編碼器常見應用.24 表 7：光學式編碼器和磁式編碼器對比.25 表 8：主要公司編碼器產品.27 一、一、旋轉執行器：人形機器人傳動核心部件旋轉執行器：人形機器人傳動核心部件 1、什么是機器人執行器？什么是機器人執行器？機器人執行器將能量轉化為機器人的機械運動，是機器人核心的機器人執行器將能量轉化為機器人的機械運動，是機器人核心的傳傳動部件。執行動部件。執行器（器（Actuators）是又稱為促動器、致動器、操動件、執行機構、驅動器或驅動件，是一種將能源轉換成機械動能的裝

11、置，并可借由執行器來控制驅使物體進行各種預定動作。機器人執行器顧名思義則是在機器人中將能量轉化為機械運動，使機器人的關節轉動或打開/關閉機器人夾具的裝置。關節執行器安裝在機器人關節處，對應的是機器人的關節自由度；末端執行器指的是任何一個連接在機器人邊緣（關節）具有一定功能的工具，例如夾具、噴涂槍、弧焊焊槍等。1971年，早稻田大學加藤一郎教授成功研制出世界上第一臺三維雙足機器人 WAP-3，并實現靜步行走，揭開了雙足人形機器人研制的序幕。雙足人形機器人相對于傳統輪式和履帶式機器人有許多突出的特點，如雙足人形機器人具有地面適應性好，能耗小，工作空間大，雙足或多足行走等，這些特點對機器人的機械結構

12、及執行器有很高的要求。執行器常見的分類方法包括：（1）按照運動類型分為：旋轉執行器（旋轉執行器（Rotary Actuator）和直線執行器（直線執行器（Linear Actuator）。若最終末端執行器的運動結果為圓周運動（旋轉），則為旋轉執行器。若最終運動結果為沿直線運動，則為直線執行器。旋轉執行器用于旋轉動作，比如使機器人的手臂、腳踝靈活轉動。直線執行器用于推拉，比如讓機器人手臂向前或向后伸展。圖圖 1：旋轉執行器旋轉執行器 圖圖 2：直線執行器：直線執行器 資料來源：Realpars、招商證券 資料來源：Realpars、招商證券（2）按照能量來源分為：液壓液壓(Hydraulic)、

13、氣動、氣動(Pneumatic)、電機執行器、電機執行器(Electric)。機器人中常用的執行器是電機執行器，即將電能轉換為直線或旋轉運動，因為其精度最高、噪音最小、可輕松聯網提供及時反饋信息。電動執行器包括交流 AC/直流 DC 執行器，DC 執行器適用于較小功率和較低速度的場景，如輕型機器人、家用機器人和小型自動化設備，AC 執行器適用于大功率和高速度的場景，如工業機器人、高負載的自動化設備。圖圖 3 3：氣動、電動和液壓執行器：氣動、電動和液壓執行器 資料來源：Realpars、招商證券（3）電機執行器按驅動方式可分為：剛性執行器剛性執行器 TSA（Traditional Stiffn

14、ess Actuator）、彈性執行器）、彈性執行器 SEA（Series Elastic Actuator）、準直驅執行器）、準直驅執行器 PA（Proprioceptive Actuator）。剛性執行器主要由電機、高傳動比減速器、編碼器、力矩傳感器和控制板等組成，力矩傳感器是可選擇項。1983 年，早稻田大學研究的 WL-10R 機器人使用剛性執行器，自此雙足人形機器人開始廣泛應用剛性執行器為關節動力源。彈性執行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，包含串聯彈性執行器、并聯彈性執行器、離合彈性執行器和多模態彈性執行器。1995 年，麻省理工學院的 Pratt 等提出

15、了彈性執行器的概念，拉開了彈性執行器研究的序幕，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 都使用了彈性執行器。準直驅執行器含義是依靠執行器電機開環力控，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，也被稱為本體執行器。2016 年，Wensing 等提出了準直驅執行器的概念，并將其應用于四足機器人 Cheetah 和雙足機器人 Hermes，準直驅執行器成為最近幾年研究的熱點。本篇報告主要將系統性地介紹人形機器人用旋轉執行器。本篇報告主要將系統性地介紹人形機器人用旋轉執行器。圖圖 4 4：電機執行器類型和歷史：電機執行器類型和歷史

16、 資料來源：國內外雙足人形機器人驅動器研究綜述、招商證券 表表 1 1：各類驅動器特性比較：各類驅動器特性比較 類型類型 剛性剛性（TSATSA）串聯彈性串聯彈性（SEASEA）并聯彈性并聯彈性（PEAPEA）離合彈性離合彈性（CEACEA）多模態彈性多模態彈性（MEAMEA）準直驅準直驅（PAPA）結構配置結構配置 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 電機+高傳動比減速器+高剛性力矩傳感器+并聯彈性體 電機+高傳動比減速器+彈性體+離合機構 SEA和PEA組合 高扭矩密度電機+低傳動比減速器 力矩測量方力矩測量方式式 應變片原理或電流 編碼器或應變片原理 應

17、變片原理或電流 編碼器或應變片原理 編碼器或應變片原理 電流 控制特點控制特點 簡單、精度高 復雜、精度低 簡單、精度高 復雜、精度一般 復雜、精度一般 簡單、精度一般 能量效率能量效率 效率低 效率一般 效率高 效率非常高 效率非常高 效率高 安全性安全性 安全性差 安全性好 安全性差 安全性一般 安全性好 安全性好 應用場景應用場景 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 非對稱載荷或自支撐平衡系統 雙足或四足機器人 兼顧功率、能量效率、安全特性的系統 四足機器人，小型雙足機器人 資料來源：國內外雙足人形機器人驅動器研究綜述、招商證券 2、目前人形機器人旋轉

18、執行器設計方案都有哪些？目前人形機器人旋轉執行器設計方案都有哪些？我們參考了目前國內外重要人形機器人旋轉執行器廠商，總結出大部分廠商用的我們參考了目前國內外重要人形機器人旋轉執行器廠商，總結出大部分廠商用的是剛性或者剛性改良型設計方案，一般包含的核心部件有減速器（諧波減速器或是剛性或者剛性改良型設計方案，一般包含的核心部件有減速器（諧波減速器或行星減速器）、電機（力矩電機）、控制器、編碼器（位置傳感器）、力行星減速器）、電機（力矩電機）、控制器、編碼器（位置傳感器）、力/力矩力矩傳感器和軸承。傳感器和軸承。表表 2：部分人形機器人旋轉執行器廠商設計方案：部分人形機器人旋轉執行器廠商設計方案 廠

19、商廠商 電機電機 減速器減速器 離合器離合器/制動制動編碼器編碼器 力力/力矩傳感力矩傳感驅動器驅動器 軸承軸承 特斯拉 -小鵬 -優必選 -小米 -智元 -傅利葉智能 -宇樹 -綠的諧波 -資料來源：特斯拉、小鵬、優必選、小米、智元、傅里葉智能、宇樹、綠的諧波、招商證券 注：“”為方案中確定含有該零部件，“-”為方案未披露是否包含該零部件 特斯拉旋轉執行器采用電機特斯拉旋轉執行器采用電機+諧波減速器諧波減速器+位置位置/力矩傳感器力矩傳感器+離合器設計方案。離合器設計方案。根據特斯拉 2022 年 AI Day 資料，公司為 Optimus 開發了三款旋轉執行器，小型號扭矩20Nm，重量0.

20、55kg；中型號扭矩11Nm，重量1.62kg；大型號扭矩180Nm，重量 2.26kg。每一款旋轉執行器都包含了角接觸球滾珠軸承、機械離合器、諧波減速器、交叉滾子軸承、輸入/輸出位置傳感器（編碼器）、永磁體（電機）和非接觸力矩傳感器。由此，我們認為特斯拉 Optimus 旋轉執行器采用的是剛性+離合器的設計方案，既具備剛性執行器簡單、高精度的特點，又引入離合器保證動力傳動的平穩。圖圖 5：特斯拉：特斯拉 Optimus 旋轉執行器旋轉執行器 資料來源：特斯拉、招商證券 小鵬小鵬 PX5 人形機器人執行器采用諧波減速器人形機器人執行器采用諧波減速器+行星減速器兩種方案。行星減速器兩種方案。根據

21、鵬行智能美國研究中心的運動控制總經理達興燁在知乎上的介紹，小鵬 PX5 關節采用了諧波和行星兩種自研方案。該關節耐用性和可靠性高，平均無故障時間超過數千小時。通過采用高精度力控模式，PX5 關節在觸地感知和越障適應能力上，與傳統的位置控制方式相比性能更強。PX5 采用了超輕量級仿人機械臂，具備 7自由度，重復定位精度 0.05mm，單臂最大負載 3kg，機械臂自重 5Kg，負載自重比超 0.6，最大末端線速度 1m/s。圖圖 6：小鵬：小鵬 PX5 機械臂參數機械臂參數 資料來源：小鵬、招商證券 優必選設計了大型和中小型兩種旋轉執行器方案，其中大型方案包括了諧波減速優必選設計了大型和中小型兩種

22、旋轉執行器方案，其中大型方案包括了諧波減速器和行星減速器兩種方案。器和行星減速器兩種方案。優必選設計的旋轉執行器已經應用于公司自產人形機器人 Walker、機械臂、人形機器人 Alpha 系列、服務機器人 Cruzr、教育機器人Jimu 系列和消殺機器人 ADIBOT。其中，大型旋轉執行器集成了高密度無框力大型旋轉執行器集成了高密度無框力矩電機、雙位置編碼器、行星或諧波減速器和高性能處理控制器矩電機、雙位置編碼器、行星或諧波減速器和高性能處理控制器，支持最大扭矩200Nm，可滿足高功率密度、大扭矩輸出的需求；中小型旋轉執行器由電控中小型旋轉執行器由電控板集成控制算法、導光件顯示驅動器狀態、齒輪

23、組充當動力傳輸介質、電機產生板集成控制算法、導光件顯示驅動器狀態、齒輪組充當動力傳輸介質、電機產生動力、舵盤連接輸出。動力、舵盤連接輸出。圖圖 7：優必選大型伺服驅動器（諧波方案）優必選大型伺服驅動器（諧波方案）圖圖 8：優必選大型伺服驅動器（行星方案）：優必選大型伺服驅動器（行星方案）資料來源：優必選研究院、招商證券 資料來源：優必選研究院、招商證券 圖圖 9：優必選中小型伺服驅動器：優必選中小型伺服驅動器 資料來源：優必選研究院、招商證券 小米小米 Cyber Gear 執行器采用高性能伺服電機執行器采用高性能伺服電機+行星減速器行星減速器+驅動器驅動器+單編絕對值單編絕對值編碼器方案。編

24、碼器方案。小米 Cyber Gear 目前已經裝備 Cyber Dog 機器狗，集成減速器、電機、驅動器為一體的設計思路，優化減速器和電磁設計自研散熱系統，提升散熱速度。Cyber Gear 扭矩密度可達 37.85Nm/kg、功率密度可達 511.04W/kg，定轉子采用優質選材和鐵芯包塑工藝，提升了性能和耐久度。通過仿真算法精準模擬，去除 20%重量冗余。Cyber Gear 采用模內注塑內齒圈，槽滿率達 55%。電機力矩控制精度高，可達到 0.2Nm3Nm，0.4Nm8Nm，5%70%80%90%95%傳動精度（”）60 60 60 180 傳動比 30-160 30-192.4 單級

25、7-283 3-512 設計壽命（h）8000 6000 6000 20000 扭轉剛度（Nm/arcmin）1.34-54.09 20-1176 1960 10-370 額定輸出轉矩（Nm）6.6-921 101-6135 5000 40-1200 噪音（db）60 70 75 65 溫升（）40 45 45 30 優點 傳動精度高，重量和提及小，運轉平穩，傳動比大 傳動范圍廣，傳動效率較高，傳動平穩性高，承載能力強，剛性和耐沖擊性能好，傳動精度高 體積小、重量輕、傳動比范圍大、傳動效率高，運行平穩無噪音，并且具有較大的過載能力和承受較強的沖擊性能；使用壽命長 扭矩大、精度可高達 1以內、單

26、級傳動效率高達 97%、質量輕、壽命長達 2 萬小時、免保養 缺點 傳遞扭矩相對較小，傳動效率低，壽命有限 結構復雜、制造難度大、成本高 材料要求高，制造精度要求高，轉臂軸承受力較大 單級傳動比范圍小 應用場景 機器人中負載較小的小臂、腕部和手部等關節、航空航天、精密加工設備和醫療設備領域 機器人中負載較重的機座、大臂、肩部等大關節 廣泛用于石油、化工、礦山、冶金等行業 移動機器人、新能源設備、高端機床、智能交通等行業的精密傳動裝置 價格區間 1000-5000 元/臺 5000-8000 元/臺 500-2000 元/臺 200-2000 元/臺 資料來源：科峰智能，Sumitomo，行星齒

27、輪減速機，上海環越機床，威高傳動，觀研天下，招商證券 精密行星減速器是諧波減速器在人形機器人關節上潛在的替代方案。精密行星減速器是諧波減速器在人形機器人關節上潛在的替代方案。精密行星減速器價格低于諧波減速器，并且承載能力和效率更強。在對精度要求較低的關節上使用行星減速器取代諧波減速器能夠降低機器人生產成本。已有機器人本體公司采用行星減速器替代諧波減速器，用于生產機器人旋轉執行器。例如，小鵬PX5 人形機器人關節、優必選大型旋轉執行器都有諧波、行星減速器兩種方案；小米 CyberDog 的 CyberGear 使用了行星減速器；智元具身智能機器人遠征 A1搭載的自研關節模組PowerFlow使用

28、了10速比以內的高力矩透明度行星減速器。2、電機系統電機系統 （1）機器人常用電機為伺服電機）機器人常用電機為伺服電機 電動機是將電能轉化為機械能的機器，用于產生扭矩來提升負載、移動物體和各電動機是將電能轉化為機械能的機器，用于產生扭矩來提升負載、移動物體和各種其他機械工作種其他機械工作。電機可以分為直流和交流電機，直流電機可以分為有刷、無刷和空心杯直流電機，交流電機可以分為同步電機和異步電機。以下是電機的常見分類方法：按照電源電流類型：分為直流電機和交流電機。按照電源電流類型：分為直流電機和交流電機。1）直流電機包括有刷和無刷直）直流電機包括有刷和無刷直流電機，其中有刷直流電機還可以按照勵磁

29、方式可以分為永磁直流電機和勵磁直流電機，其中有刷直流電機還可以按照勵磁方式可以分為永磁直流電機和勵磁直流電機。流電機。永磁電機內部的永磁體產生恒定的磁場，使電機的轉子在電流通過時產生扭矩。勵磁直流電機則需要外部提供勵磁電流來產生磁場。直流電機通常適用于需要快速響應和精確控制的應用，例如工業機器人的關節和執行器部件；2）交流電機包括異步電機（如感應電機）和同步電機（如永磁同步電機）。交流電機包括異步電機（如感應電機）和同步電機（如永磁同步電機）?！爱惒健笔且驗槠滢D子速度不同步于旋轉磁場的速度。當交流電通過定子線圈產生旋轉磁場時，轉子受到感應作用而開始旋轉，因此感應電機的轉速略低于旋轉磁場的同步速

30、度?！巴健币馕吨滢D速與旋轉磁場速度同步。當交流電通過定子線圈產生磁場時，永磁體與磁場同步運動，從而產生轉矩。交流電機具有高效、穩定運行等特點。按照電機的作用：分為動力電機和控制電機。按照電機的作用：分為動力電機和控制電機。1）動力電機可以按照運動類型分）動力電機可以按照運動類型分為直線電機和旋轉電機。為直線電機和旋轉電機。直線電機可以在直線方向上產生高精度和高速的運動，廣泛應用于印刷機、數控機床、激光切割機等。旋轉電機的輸出軸可以連接到旋轉設備，如風扇、泵、機器人關節等；2）控制電機是用來控制其他設備或機械）控制電機是用來控制其他設備或機械的電機，包括步進電機（的電機，包括步進電機（Ste

31、pper Motor）、伺服電機（）、伺服電機（Servo Motor）、測速）、測速電機和力矩電機（電機和力矩電機（Torque Motor）等。）等。其主要作用是控制運動的速度、位置、方向等，適用于自動化系統、機器人、CNC 機床等。圖圖 22：電機分類（按照電源電流類型）：電機分類（按照電源電流類型）圖圖 23：電機分類（按照用途和結構）：電機分類（按照用途和結構）資料來源：亞洲國際動力傳動與控制技術展覽會官網、招商證券 資料來源：電子工程世界網、招商證券 圖圖 24：電機按照電源電流類型：電機按照電源電流類型 圖圖 25：直流電機分類（按照是否有刷）：直流電機分類（按照是否有刷）資料來

32、源：realpars、招商證券 資料來源：realpars、招商證券 伺服電機是一種特殊類型的電機，用于推伺服電機是一種特殊類型的電機，用于推/拉或提升或以特定角度旋轉物體。伺拉或提升或以特定角度旋轉物體。伺服電機可以設計為在交流和直流電源下運行。服電機可以設計為在交流和直流電源下運行。伺服電機具有齒輪組件、控制器、傳感器和反饋系統。齒輪組件用于降低速度并增加扭矩，控制器用于比較輸入信 號（期望位置）和通過反饋系統獲取的傳感器信號（舵機的實際位置）?！伴]環控制”（“閉環控制”（Closed Loop Control）是伺服電機控制系統中的一個重要概念。）是伺服電機控制系統中的一個重要概念。它意

33、味著控制系統通過實時的反饋信號來監測和調整電機的運動，并且可以通過反饋修正偏差，使電機能更準確地跟蹤目標運動。伺服電機的工作原理是依靠脈沖定位，電機每旋轉一個角度，都會發出對應數量的脈沖，發出的脈沖信號和接受的脈沖形成呼應，從而實現精確的定位。步進電機通常是開環控制，通過逐步輸入脈沖信號來驅動電機。步進電機通常是開環控制，通過逐步輸入脈沖信號來驅動電機。每次脈沖使電機轉動一個固定的步距角，沒有反饋回路，因此運動是離散的，沒有實時的位置反饋。但步進電機結構更簡單，因此適用于數控機床、3D 打印機等簡單應用和相對低成本的場景，伺服電機在精確位置控制和高性能方面具有優勢，適用于工業自動化、機器人、C

34、NC 機床等運動控制領域。圖圖 26：伺服電機構成圖：伺服電機構成圖 圖圖 27：伺服電機“閉環控制”工作原理：伺服電機“閉環控制”工作原理 資料來源：東方馬達、招商證券 資料來源：旭化成微電子株式會社、招商證券（2）Optimus 旋轉執行器采用力矩電機旋轉執行器采用力矩電機 根據特斯拉根據特斯拉 2022 年年 AI Day 資料，資料，Optimus 的旋轉執行器由無框力矩電機的旋轉執行器由無框力矩電機、諧諧波減速器和編碼器構成波減速器和編碼器構成。不同于伺服電機以扭矩、位置、速度等三種模式控制方向，力矩電機是以扭矩為控制方向的電機，采用“開環控制”方式，具有軟機械特性和寬調速范圍。力矩

35、電機具有軟的機械特性，可以堵轉。當負載轉矩增大時能自動降低轉速，同時加大輸出轉矩。力矩電機是一種特殊類型的無刷永磁同步電機。力矩電機是一種特殊類型的無刷永磁同步電機。由于負載直接連接轉子，不需要任何傳動件，因此力矩電機屬于直驅電機。與直線電機類似，力矩電機也是一種“無框”電機，即沒有軸、軸承、外殼、反饋或端蓋，只包含定子和轉子，其轉子為中空結構，方便關節的內部走線。力矩電機的重要特點之一是結構緊湊體積小、重量輕，可實現“零傳動鏈”、無機械摩擦、365 天免維護、精度長久保持。因此力矩電機在機器人關節、醫療機器人、傳感器萬向節、無人機推進和制導系統具有廣泛的應用前景。圖圖 28：科爾摩根：科爾摩

36、根 TBM2G 無框力矩電機無框力矩電機 資料來源：科爾摩根、招商證券 目前，無框力矩電機已經在部分四足和雙足機器人中得到運用，比如由美國麻省目前，無框力矩電機已經在部分四足和雙足機器人中得到運用，比如由美國麻省理工學院理工學院 MIT 研發的研發的 Cheetah 四足機器人、歐洲聯盟資助設計的四足機器人、歐洲聯盟資助設計的 WALK-MAN雙足機器人等。雙足機器人等。Cheetah 機器人需要完成步行、跑步、跳躍等動作，在跑步時最高速度可達 13.5m/s。為了在極短時間內控制地面反作用力，機器人方案中采用準直驅執行器，電機為無框力矩電機，因為無框力矩電機具有軟機械特性和寬調速范圍等特點。

37、WALK-MAN 雙足機器人定位為救災機器人，主要目標是在災難性環境中執行危險任務，例如火災、核泄漏等情況下的緊急響應，需要裝載激光雷達、攝像頭、深度相機等多種傳感器，最終選擇無框力矩電機搭配諧波減速器的設計方案。圖圖 29：歐洲聯盟：歐洲聯盟 WALK-MAN 機器人機器人 資料來源：A Modular Compliant Actuator for Emerging High Performance and Fall-Resilient Humanoids、招商證券 圖圖 30：MIT cheetah 四足機器人四足機器人 資料來源：MIT、招商證券 力矩電機有望伴隨人形機器人的量產迎來增量

38、市場。力矩電機有望伴隨人形機器人的量產迎來增量市場。根據咨詢機構 technavio 的數據，2022 年全球力矩電機市場規模大約 4.87 億美元，預測到 2027 年市場規 模大約 7.15 億美元，CAGR=8.01%。根據步科股份官方信息，目前無框力矩電機的產品單價是幾百元至幾千元不等，針對不同的功率段和尺寸，價格會有所不同。無框力矩電機在在人形機器人中的應用潛力巨大，特斯拉 Optimus 機器人共使用了 28 個無框力矩電機。假如人形機器人遠期進入量產階段，在悲觀/中性/樂觀假設下，年產人形機器人為 20/50/100 萬臺，保持單機用量為 28 個，無框力矩電機單價隨著量產規模增

39、加而下降，分別為 1000/800/600 元/個，對應市場空間為 56/112/168 億元。圖圖 31：全球力矩電機市場規模（億美元）：全球力矩電機市場規模（億美元）資料來源：technavio、招商證券 表表 4 4：人形機器人帶動無框力矩電機市場空間測算：人形機器人帶動無框力矩電機市場空間測算 悲觀假設悲觀假設 中性假設中性假設 樂觀假設樂觀假設 人形機器人產量（萬臺）20 50 100 單臺機器人無框力矩電機用量（臺）28 28 28 無框力矩電機平均單價（元/臺）1000 800 600 市場空間（億元）市場空間（億元）56 112 168 資料來源：招商證券測算 3、編碼器編碼器

40、 （1 1）編碼器的）編碼器的概念和分類概念和分類 編碼器編碼器（encoder）是編碼是編碼（encode）旋轉角度、線性位移及速度等運動參數旋轉角度、線性位移及速度等運動參數的傳感器。的傳感器。編碼器處理傳感器元件輸出的電信號,并最終以數字或模擬電信號的形式將其傳遞至控制系統。編碼器有多種分類方式：按照測量方式，分為直線式、旋轉式兩種。按照測量方式，分為直線式、旋轉式兩種。1）直線式編碼器直線式編碼器：由定尺和滑尺組成，用于直線位移測量。2）旋轉式編碼器旋轉式編碼器：由定子和轉子組成，用于角位移測量。按照讀出方式：分為接觸式、非接觸式兩種。按照讀出方式：分為接觸式、非接觸式兩種。1）接觸式

41、編碼器接觸式編碼器：采用電刷輸出，電刷接觸導電區或絕緣區來表示代碼的狀態是“1”還是“0”。2）非接觸式編非接觸式編碼器碼器：光敏元件或磁敏元件作為接收敏感元件，采用光敏元件時以透光區和不透光區來表示代碼的狀態是“1”還是“0”。按照檢測原理按照檢測原理：分為機械式、光學式和磁式、電磁感應式四種分為機械式、光學式和磁式、電磁感應式四種。其中，機械式屬于接觸式編碼器，另外三種是非接觸式。光學式編碼器和磁式編碼器的應用最廣泛。1）機械式編碼器機械式編碼器：以電阻與旋轉角度成比例變化的可變電阻檢測旋轉位置。當滑塊在電阻器上移動時,電位計的電阻值與滑塊的移動距離成比例地變動；2）光學式編碼器光學式編碼

42、器：旋轉圓盤（碼盤）被安裝于電動機軸上并且開設狹縫，當光透過3.964.877.1502468201720222027ECAGR=8.01%狹縫時,光脈沖信號發生變動。通過計算脈沖數量,可知馬達軸的旋轉量；3）磁磁式編碼器式編碼器：永磁鐵被安裝與電動機軸上，用磁傳感器讀取磁場分布的變動。當電動機轉動時,永磁體的磁場分布會發生變化,從而檢測到電動機軸的轉動位置；4）電磁感應式編碼器電磁感應式編碼器：感應線圈(勵磁線圈)和固定線圈(檢測線圈)被安裝于電動機軸上，工作原理與使用電磁感應的變壓器相同。圖圖 32：機械式編碼器：機械式編碼器 圖圖 33：光學式編碼器：光學式編碼器 資料來源：旭化成微電子

43、(AKM)、招商證券 資料來源：旭化成微電子(AKM)、招商證券 圖圖 34：磁式編碼器：磁式編碼器 圖圖 35：電磁感應式編碼器：電磁感應式編碼器 資料來源：旭化成微電子(AKM)、招商證券 資料來源：旭化成微電子(AKM)、招商證券 按照編碼方式按照編碼方式：分為絕對式、增量式、混合式三種分為絕對式、增量式、混合式三種。1）絕對式編碼器：由機械位置確定編碼，每個基準角度對應一個確定數字碼，通過測量起始位置與終止位置，即可獲得測量結果。由于每個位置的唯一性，絕對值編碼器無需記憶、無需參考點，即可測量 360 范圍內的絕對角度；2）增量式編碼器：直接利用光電轉換原理輸出三組方波脈沖 A、B 和

44、 Z 相，A、B 兩組脈沖相位差 90，從而可方便的判斷出旋轉方向，Z 相為每轉一個脈沖，用于基準點定位。增量式編碼器將位移轉換為周期性電信號，然后將電信號轉換為計數脈沖，用脈沖數表示位移大小。3）混合式編碼器：輸出兩組信息：一組信息用于檢測磁極位置，帶有絕對信息功能；另一組則完全同增量式編碼器的輸出信息。圖圖 36：絕對式編碼器工作原理：絕對式編碼器工作原理 圖圖 37：增量式編碼器工作原理：增量式編碼器工作原理 資料來源：Orientalmotor、招商證券 資料來源：Orientalmotor、招商證券 表表 5：絕對式編碼器和增量式編碼器對比：絕對式編碼器和增量式編碼器對比 絕對絕對式

45、編碼器式編碼器 增量增量式編碼器式編碼器 定位精度 高，不受外部因素影響，可靠性較高 定位精度取決于分辨率和信號質量，受外部影響較大 影響干擾 不會因斷電或外部干擾而受影響 可能受到斷電和外部干擾的影響 分辨率 通常較高，用二進制表示（例如 17bit、23bit）通常較低，用每轉脈沖數表示（例如 1000Count/turn）復雜度與價格 復雜度高，價格通常是增量式的兩倍以上 較簡單，價格相對較低 記憶性 能夠記住斷電前位置，斷電重啟后恢復 斷電重啟后不能記住位置，需要重新找零 機械壽命 機械壽命相對較短，容易受環境影響 機械壽命較長，適用于長時間運行 抗干擾能力 對外部干擾相對較弱，穩定性

46、較高 抗干擾能力強，適用于惡劣環境和長距離傳輸 輸出信息 能輸出軸的絕對位置信息 不能直接輸出軸的絕對位置信息，需要回零重新找位置 資料來源：ofweek 機器人、Digikey、招商證券（2）編碼器的應用）編碼器的應用 編碼器應用于需要位置、速度、距離等反饋以及快速高精度操作的行業中。編碼器應用于需要位置、速度、距離等反饋以及快速高精度操作的行業中。編碼器能夠發揮放置位置控制、滾珠絲杠定位、輸送、定尺、填充、線性測量、電機反饋、定位標記定時、纏繞/平卷、卷材張緊、X-Y 定位等作用。在汽車行業，編碼器可用作機械運動傳感器，用于控制速度；在電子行業，編碼器廣泛應用于打印機和掃描儀，而高精度、高

47、分辨率的編碼器可用于半導體等先進電子產品的生產。在工業領域，編碼器可用于貼標機、包裝機、數控機床和自動化生產使用的機械臂；在醫療行業，編碼器用于 CT、MRI 等醫療掃描設備、自動化設備的微觀/納米運動控制和配藥泵；在軍事領域，編碼器可用于天線定位。表表 6：編碼器常見應用：編碼器常見應用 行業行業/領域領域 應用應用 航空航天 電機反饋、行李輸送、天線定位、機載制導系統、自動化裝配系統、X-Y 定位 自動駕駛汽車和移動機器人 提升控制、驅動電機、轉向總成、冗余 轉換機械 纏繞、層壓、折疊、接縫、粘合、模切、定尺切割等 食品飲料 填料、封蓋、裝瓶、標簽、機器進給系統、灌裝轉盤、拾取和放置 起重

48、和貨運 龍門架、港口起重機 金屬成型與制造 立式磨機、車床、沖床、壓力機、擠出機、焊機、驅動電機、皮帶、輥式成型機、立式軋機、焊機、擠出機、壓力機、彎管機、沖頭、焊接鉆頭、卷取系統、輥式成型機 包裝 柔性包裝、填模封口機、標簽設備、成型填充密封機、裝盒機、標簽粘貼器、噴墨打印、紙箱系統、自動灌裝設備、輸送機 印刷 膠印機、卷筒紙印刷機、卷筒紙印刷、二進制系統、膠印機、噴墨打印 舞臺藝術 電梯、劇院座位、移動平臺 行業行業/領域領域 應用應用 紡織 編織機械、印刷機械、針織機械、接縫、膠合、定尺切割系統、擠壓機械，按長度切割系統切割臺、涂膠設備 木材 鋸、刨機、磨機、輸送機、起重機、木材運輸、板

49、材運輸、龍門系統、堆垛機、薄板貨物處理、原木掃描系統、原木加工廠 倉儲 拾放機器人、AMR、AGC、叉車、自動化存儲/檢索系統（AS/RS）資料來源：Encoder Products Company、招商證券 編碼器可用于人形機器人的旋轉關節，功能是為單個關節運動和機器人整體平衡編碼器可用于人形機器人的旋轉關節，功能是為單個關節運動和機器人整體平衡提供參數。提供參數。1）單個關節運動：）單個關節運動：人形機器人的關節需要完成一系列復雜的運動。關節的伺服控制需要高精度的編碼器來提供扭矩、速度和位置等信息。2）整體）整體平衡：平衡：人形機器人的各關節需要相互協調，共同保持機器人整體平衡。要在兩足行

50、走的同時保持平衡，就需要獲得旋轉編碼器的反饋數據，據此來精確控制關節角度，實現肢體位置、速度和加速度的調整。精確度提升的前提下，磁編在機器人關節應用方面優于光編。精確度提升的前提下，磁編在機器人關節應用方面優于光編。人形機器人的設計要兼顧動作的精確性和可耐受工作環境的惡劣程度兩方面要求。采用光式編碼器的機器人可以達到更高的動作精確度，而使用磁式編碼器的機器人可以適應更加復雜的工作環境。目前，隨著技術的改進，磁式編碼器精度和分辨率出現提升。磁式編碼器正逐漸在以往由光學編碼器占據的市場中取代后者。此外，磁式編碼器還具體積小、重量輕、工作溫度范圍寬、抗沖擊、抗震、穩定性強的優點?？紤]到人形機器人體積

51、有限，并且在戶外各種不同環境下有廣泛的應用，我們預計相比于光式編碼器，磁式編碼器將在人形機器人領域得到更多應用。表表 7：光學式編碼器和磁式編碼器對比：光學式編碼器和磁式編碼器對比 光學式編碼器光學式編碼器 磁式編碼器磁式編碼器 精度 高，可實現精確的位置控制 依靠電磁感應工作，精度較差，不適于在精細處進行位分辨率 高 依賴于磁極數量和布局，通常較低 環境適應性 受粉塵、水汽等污染影響，適用范圍受能適應高水平振動或污染，但受電磁干擾和溫度變化影安裝復雜度 需要精確安裝和校準 相對簡單 組件易損性 玻璃或塑料碼盤易損壞，受振動和溫度磁性芯片較耐用，但電磁干擾和溫度變化會影響位置 經濟成本 結構復

52、雜，經濟成本較高 磁性芯片技術國產化，價格較低 應用領域 適用于高精度定位、位置控制等應用 適用于環境較惡劣、需求較低精度的應用 資料來源：電機轉子位置傳感器的評述與發展趨勢、AKM、招商證券 雙編碼器方案改善控制精度。雙編碼器方案改善控制精度。雙編碼器方案中，電機側編碼器用來驅動電機，輸出側編碼器用來測量輸出位置的變化。因此，雙編碼器方案可以同時監控電機和齒輪箱側的速度和位置，相比單編碼器可更高精度控制關節運動軌跡。1）傳統雙編碼器在輸出端加裝了一個編碼器。編碼器的定子必須固定于執行器的定子上，導致結構復雜，穩定性相對較差且電機與齒輪的轉速不一致會造成機械誤差。2）市場上還有一種新型雙編碼器

53、方案。該設計通過中空軸設計，將輸出軸側的編碼器轉移至執行器定子側，而輸出軸反向多一個穿過中空軸的回路軸，為編碼器提供轉動數據，同時解決了編碼器定子的固定與走線問題。圖圖 38：傳統的：傳統的雙編碼器執行器拓撲雙編碼器執行器拓撲 圖圖 39：新型的：新型的雙編碼器執行器拓撲雙編碼器執行器拓撲 資料來源：金鋼科技、招商證券 資料來源：金鋼科技、招商證券（3）編碼器性能會影響電機運動控制效果）編碼器性能會影響電機運動控制效果 伺服系統整體包括伺服電機、編碼器、驅動器和控制器等伺服系統整體包括伺服電機、編碼器、驅動器和控制器等。其中，編碼器用于實時測量運動的位置和速度，實現伺服系統的“閉環控制”。一體

54、化伺服電機內部通常會配備編碼器，以提供精確的位置反饋和實現高性能的運動控制。通過與控制系統結合使用，編碼器提供實時的位置反饋，使伺服電機能夠精確地執行各種復雜的運動任務。在伺服系統的成本構成中，驅動器成本最高，占比達 42%，其次是電機，占比約 35%，編碼器在系統整體成本中的占比約為 11%。國產編碼器的精度和綜合性能低于進口產品國產編碼器的精度和綜合性能低于進口產品，我國中高端編碼器市場被海外企業我國中高端編碼器市場被海外企業占據占據。根據 MIR 數據，2022 年國內編碼器市場被多摩川、海德漢兩家海外企業占據 42%，國內頭部廠商禹衡光學排名第三，占比 8%。我們認為，編碼器行業主要有

55、兩大技術壁壘：1）研發和設計壁壘研發和設計壁壘：編碼器技術涉及光學、磁學、電容等領域，要設計和制造高精度、高分辨率的編碼器需要深厚的技術積累和專業知識；并且編碼器的材料選擇對性能也有重要影響；2）設備和工藝壁壘設備和工藝壁壘：制造高精度編碼器需要精密的生產設備和工藝，比如完成光柵、編碼盤、光傳感器或磁傳感器的組裝，通常需要精密的裝配工藝和定位設備；在制造完成后，需要校準和測試編碼器，此過程涉及到校準裝置。圖圖 40：一體化伺服電機構造圖：一體化伺服電機構造圖 圖圖 41：伺服系統：伺服系統 BoM 構成（構成（%）資料來源：立邁盛、招商證券 資料來源：埃斯頓機器人、招商證券 42%35%11%

56、12%伺服系統主要構件成本占比驅動器電機編碼器其他 圖圖 42：2022 年國內編碼器市場競爭格局年國內編碼器市場競爭格局 資料來源：MIR、招商證券（4）國內主要編碼器企業產品）國內主要編碼器企業產品 匯川技術匯川技術等國內廠商已具備多型號高精度編碼器生產能力。等國內廠商已具備多型號高精度編碼器生產能力。匯川技術生產增量式和絕對式編碼器。前者包括伺服編碼器、正余弦編碼器和重載增量式編碼器等；后者包括多圈式和十字連軸式編碼器。禾川科技生產自主研發的磁編碼器和光編碼器，最高分辨率分別達到 21 位、23 位，精度可達 20 角秒，采用差分串行輸出信號，能夠有效防止外部干擾，在解列工況下準確輸出。

57、昊智科技生產高精度、寬工作溫度范圍、高可靠性、高分辨率的雙絕對值編碼器。奧普光電生產光柵編碼器，該產品廣泛應用于自動化領域，是數控機床、交流伺服電機、電梯、重大科研儀器等領域的關鍵測量傳感器件。埃斯頓于 2018 年實現自主編碼器的批量應用。目前，公司正持續開發經濟型單圈絕對值、多精度高圈絕對值編碼器等產品，提升產品競爭力。表表 8 8：主要公司編碼器產品：主要公司編碼器產品 公司公司 編碼器編碼器 匯川技術 增量式編碼器（EI34H 系列超薄省線式編碼器、EI38 系列伺服編碼器、EI38 系列增量編碼器、EI58 系列增量編碼器、正余弦編碼器、EI100H 系列增量編碼器、EI118H 系

58、列重載增量編碼器）絕對值編碼器（EA35 多圈絕對值編碼器、EA79 十字連軸式絕對值編碼器、EA58S 系列 CANopen 編碼器）禾川科技 最高分辨率 21 位的磁編碼器；最高分辨率 23 位的光編碼器 昊智科技 定位精度40，重復定位精度10的雙絕對值編碼器 奧普光電 光柵編碼器 埃斯頓 自主研發的編碼器 資料來源：公司公告、公司官網、招商證券 4、軸承軸承（1 1）軸承種類繁多，以滾動軸承為主）軸承種類繁多，以滾動軸承為主 軸承被稱為“機械的關節”，主要作用是支承旋轉軸、減小摩擦，通過承受徑向軸承被稱為“機械的關節”，主要作用是支承旋轉軸、減小摩擦，通過承受徑向荷載和軸向荷載傳動力和

59、運動。軸承的精度、性能、穩定性對機械設備的性能起荷載和軸向荷載傳動力和運動。軸承的精度、性能、穩定性對機械設備的性能起著重要作用。著重要作用。軸承軸承按照工作的摩擦性質：分為滾動摩擦軸承（滾動軸承）和滑動摩擦軸承（滑按照工作的摩擦性質：分為滾動摩擦軸承（滾動軸承）和滑動摩擦軸承（滑動軸承）。動軸承）。從構造結構來看，滾動軸承由滾道圈、滾動體、保持架等構件組成，而滑動軸承結構更簡單，主要通過與軸的滑動摩擦達到承托的效果，因此與滑動28%14%8%6%5%4%4%4%3%3%2%20%2022年國內編碼器市占率情況（%）多摩川海德漢禹衡光學西克堡盟電子內密控倍加福宜科歐姆龍庫伯勒光洋電子其他 軸承

60、相比，滾動軸承具有摩擦系數小、消耗功率少、效率高的優點。在實際應用中，滾動軸承占據軸承的絕大多數。圖圖 4343：軸承按照工作的摩擦性質分軸承按照工作的摩擦性質分 資料來源：長盛軸承招股說明書、招商證券 滑動軸承：滑動軸承：根據工作時軸套和軸頸表面間呈現的摩擦狀態，可以細分為流體潤滑軸承、非完全流體潤滑軸承和無潤滑軸承。一般后兩者屬于自潤滑軸承，指在工作時可以不加或長時期不必加潤滑劑的滑動軸承；滾動軸承：滾動軸承：根據滾動體的類型可以細分為滾珠軸承、滾子軸承。滾動體包含多種形態，包括球形滾子、圓柱形滾子、錐形滾子、鼓形滾子、針形滾子。滾珠軸承結構緊湊，適用于更高的速度和更輕的負載，滾子軸承適用

61、于更重的負載和沖擊；根據接觸角的大小可以分為向心軸承、角接觸軸承、推力軸承，其公稱接觸角從0增大到 90。圖圖 44：滾動軸承與滑動軸承的區別：滾動軸承與滑動軸承的區別 圖圖 45：滾動體分類：滾動體分類 資料來源：米思米、招商證券 資料來源：IDC、招商證券（2）人形機器人的關節連接處、減速器和電機中均需使用軸承）人形機器人的關節連接處、減速器和電機中均需使用軸承 軸承在機器人的關節連接處、減速器和電機中均有分布。在機器人的旋轉關節處軸承在機器人的關節連接處、減速器和電機中均有分布。在機器人的旋轉關節處通常使用角接觸軸承，而在直線關節處通常使用深溝球軸承和四點接觸軸承。通常使用角接觸軸承，而

62、在直線關節處通常使用深溝球軸承和四點接觸軸承。深溝球軸承的球半徑稍小于截面半徑，可以承受徑向、軸向載荷，適合高轉速、低噪音、低振動的場景。四點接觸球軸承是一種特殊的角接觸球軸承，其內圈對中心軸呈垂直平面分成兩部分，可承受組合荷載。角接觸軸承的球與內圈、外圈有 15/25/30/45 度接觸角，接觸角越大，可以承受的軸向載荷越大，接觸角越小則有利于高速旋轉。圖圖 46：深溝球軸承（左）和角接觸軸承（右）：深溝球軸承（左）和角接觸軸承（右）圖圖 47：四點接觸球軸承：四點接觸球軸承 資料來源：SKF、招商證券 資料來源：四點接觸球軸承在載荷作用下的接觸載荷和剛度、招商證券 除了關節連接處之外，減速

63、器中也需要使用軸承。在單個諧波減速器中除了關節連接處之外，減速器中也需要使用軸承。在單個諧波減速器中，同時需要剛性軸承和柔性軸承各一個，其中剛性軸承一般為交叉圓柱滾子軸承，滾動體為圓柱滾子，分布于互成垂直排列的滾道中。這種結構使得單個軸承可以同時承受軸向、徑向和傾覆力矩等各個方向的載荷，軸承具有很高的剛度、旋轉精度以及復合承載能力。柔性軸承的外環很薄，容易產生徑向變形，在未裝入凸輪之前環是圓形的，裝上之后為橢圓形。柔性軸承在工作中，內圈安裝在橢圓形的剛輪上，工作中承受循環應力載荷，外圈安裝在柔輪上，工作中隨柔輪的彈性變形不斷的發生變化，不僅承受循環應力載荷，而且承受交變應力載荷。圖圖 48：交

64、叉圓柱滾子軸承：交叉圓柱滾子軸承 圖圖 49：柔性軸承：柔性軸承 資料來源：日本東晟、招商證券 資料來源：SWC、招商證券 一個一個 RV 減速器需要四種軸承。減速器需要四種軸承。1）薄壁角接觸球軸承）薄壁角接觸球軸承通常作為減速器主軸承。通常，這類軸承具有 40-50 度的接觸角，具有高精度、高剛性，對減速器的力矩剛性具有重要影響。軸承內外圈通常不等高，這既是為了避免軸承在安裝過程中出現干涉，也是為了軸承的潤滑與散熱方便；軸承保持架通常采用 PA66 注塑成型的冠形保持架。2）薄壁圓錐滾子軸承）薄壁圓錐滾子軸承分為曲柄支撐和主支撐兩種，曲柄支撐帶薄壁錐形滾子軸承通常較小，放置在曲柄的兩側，起

65、到支撐曲柄的作用。3）圓柱滾子圓柱滾子(滾針滾針)及保持架組件及保持架組件沒有內外圈，使用時可以將其發展置于曲柄中間部分部位，以與之相配套的軸和孔為軸承的內外圈和滾道，起到重要支撐曲柄擺線輪的作用，結構非常簡單緊湊。4）薄壁深溝球軸承）薄壁深溝球軸承用于齒輪支承的，要求精度高、輸出穩定。圖圖 50：RV 減速器結構拆分減速器結構拆分 資料來源：機器人用 RV 減速器多齒嚙合特性研究、招商證券 行星減速機結構緊湊，形狀多樣，因而軸承應用繁多，涉及深溝球軸承，角接觸行星減速機結構緊湊，形狀多樣，因而軸承應用繁多，涉及深溝球軸承，角接觸球軸承，圓錐滾子軸承，沖壓滾針軸承及雙列角接觸球軸承等。球軸承，

66、圓錐滾子軸承，沖壓滾針軸承及雙列角接觸球軸承等。不同軸承可承受的工作負荷。滾子軸承一般比相近尺寸的球軸承有更高的承載能力，滿滾子軸承比相應的帶保持架的軸承能承受更重的負荷，在重負荷和大軸徑的工況下，選擇滾子軸承比較合適。工業用行星減速機需要布置盡可能多的圓柱滾子軸承，并保證設計的緊湊性，才能保證軸承盡可能大的徑向承載力和高剛度要求。圖圖 51：行星減速器結構拆分：行星減速器結構拆分 資料來源：川銘精工減速機、招商證券 除了機器人的關節連接處和減速機中，電機里也會使用軸承。除了機器人的關節連接處和減速機中，電機里也會使用軸承。深溝球軸承、圓柱滾子軸承、角接觸軸承、調心滾子軸承是電機主要使用的軸承

67、，圓錐滾子軸承、四點接觸球軸承、調心滾子推力軸承也有所應用。以特斯拉以特斯拉 Optimus 人形機器人為例，方案顯示機器人全身會使用到四種軸承，人形機器人為例，方案顯示機器人全身會使用到四種軸承，包括滾珠軸承、四點接觸球軸承、角接觸球軸承、交叉圓柱滾子軸承。包括滾珠軸承、四點接觸球軸承、角接觸球軸承、交叉圓柱滾子軸承。其中，旋轉執行器里的諧波減速器搭載交叉圓柱滾子軸承、角接觸軸承，直線執行器里的滾珠絲杠搭載滾珠軸承、四點接觸球軸承。由于在汽車中以廣泛使用各類軸承，特斯拉可以將其新能源車的軸承供應鏈復用至人形機器人的生產中。圖圖 52：Optimus 使用到四類軸承使用到四類軸承 資料來源：特

68、斯拉、招商證券（3）軸承市場由國外企業主導，國內競爭格局較分散）軸承市場由國外企業主導，國內競爭格局較分散 前十大軸承企業占全球軸承市場份額的前十大軸承企業占全球軸承市場份額的28%。根據PrecedenceResearch預測，2022年全球軸承市場規模為1302億美元，預計到2032年增長至2798億美元，10 年 CAGR 為 7.9%。世界八大軸承企業憑借先發優勢和卓越的技術實力在全球范圍內已經形成壟斷競爭的局面。八大軸承企業分別為瑞典 SKF、德國Schaeffler、日本 NSK、日本 JTEKT、日本 NTN、美國 TIMKEN、日本 NMB、日本NACHI。2022年，全球軸承

69、市場75%左右的市場份額由八大軸承企業占據，中國企業僅占 20%左右，八大軸承企業基本壟斷了中高端軸承行業。圖圖 53：全球軸承市場規模全球軸承市場規模及預測及預測 資料來源：Precedence Research、招商證券 中國軸承市場格局較分散，中高端軸承市場仍被海外企業占據。中國軸承市場格局較分散，中高端軸承市場仍被海外企業占據。自 2006 年以來中國軸承市場規模逐漸擴大，2021 年軸承市場規模為 2278 億元，期間 CAGR達 9%。從產值上看，國內大多數軸承廠商占比較低，僅人本集團、萬向錢潮的產值份額超過 5%。國內軸承市場上，八大國際軸承企業占據主導地位，且主要集中于高端市場

70、，而本土軸承企業的營收規模較低、市場份額較分散、多生產中低端產品。0500100015002000250030002022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032單位：億美元 圖圖 54：中國軸承中國軸承行業規模以上企業營收及增速行業規模以上企業營收及增速 圖圖 5555：20212021 年中國軸承企業競爭格局年中國軸承企業競爭格局 資料來源：萬達軸承招股說明書、招商證券 資料來源：華經產業研究院、招商證券 軸承下游應用行業廣泛，主要集中在汽車、家電、電機等行業，軸承下游應用行業廣泛，主要集中在汽車、家電、電機等行業，2021 年占

71、比分年占比分別為別為 32%/28%/18%。機器人中使用的軸承目前占比較小，未來伴隨人形機器人的量產可迎來增量市場。圖圖 56：軸承下游應用集中于汽車、家電、電機：軸承下游應用集中于汽車、家電、電機 資料來源：中國機械工業年鑒 2022、招商證券 三、三、相關上市公司相關上市公司 1、三花智控、三花智控（家電覆蓋）（家電覆蓋）三花智控是全球最大的制冷控制元器件和全球領先的汽車熱管理系統控制部件三花智控是全球最大的制冷控制元器件和全球領先的汽車熱管理系統控制部件制造商。制造商。公司業務主要分為 2 個板塊，即制冷空調電器零部件業務和汽車零部件業務。1）制冷空調電器零部件業務致力于建筑暖通、電器

72、設備專業化經營）制冷空調電器零部件業務致力于建筑暖通、電器設備專業化經營，主要產品包括四通換向閥、電子膨脹閥、電磁閥、微通道換熱器、Omega 泵等，廣泛應用于空調、冰箱、冷鏈物流、洗碗機等領域。2023 年上半年，制冷業務貢獻了公司整體營收的 62%；2）汽車零部件業務專注于汽車熱管理領域的深入）汽車零部件業務專注于汽車熱管理領域的深入研究研究，主要產品包括熱力膨脹閥、電子膨脹閥、電子水泵、新能源車熱管理集成組件等，廣泛應用于新能源汽車和傳統燃油車。2023 年上半年，汽零業務貢獻整體營收的 38%，明顯低于制冷業務，但近年來占比持續提升。2023 年前三季度業績實現同比高增。年前三季度業績

73、實現同比高增。2018-2022 年，公司營業收入、歸母凈利潤 CAGR 分別為 18.47%/18.79%，主要原因是新能源汽車市場景氣度持續提升，進而帶動新能源汽車熱管理產品產銷量高速增長。2023 年前三季度，公司在制-10%0%10%20%30%40%050010001500200025002009201020112012201320142015201620172018201920202021億元市場規模同比增長(右軸）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%汽車34%家用電器30%電機19%農機4%工程機械1%冶金礦山機械0%鐵路車輛

74、0%風力發電0%其他12%冷空調控制元器件市場份額提升，疊加新能源汽車行業的高速發展，營收和歸母凈利潤分別同比增長 21.65%/32.68%。圖圖 57：三花智控：三花智控 2023 年上半年營業收入構成年上半年營業收入構成 圖圖 58：三花智控營業收入及歸母凈利潤：三花智控營業收入及歸母凈利潤 資料來源：iFind、招商證券 資料來源：iFind、招商證券 公司毛利率、凈利率分別維持在公司毛利率、凈利率分別維持在 25%、10%以上。以上。2021 年后，由于毛利率較低的汽零業務營收增長較快，公司整體毛利率比 2021 年前有所下降。公司凈利率基本保持穩定。圖圖 59：三花智控盈利能力：三

75、花智控盈利能力 資料來源：iFind、招商證券 公司正推動公司正推動 GDR 項目并擬在瑞士交易所上市，擬募資項目并擬在瑞士交易所上市，擬募資 2 億元金用于建設機器人億元金用于建設機器人機電執行器研發項目。機電執行器研發項目。該項目總投資 2.018 億元，致力于設計出在功率密度和響應速度上都可以滿足仿生機器人應用的產品，為仿生機器人整體提供性價比高的伺服機電執行器，助力仿生機器人產業化。預計 2024 年 Q4，該項目達到產業化要求。機電執行器是仿生機器人的核心部件，主要由伺服電機、減速機構和編碼器組成。公司已在智能控制領域深耕多年，憑借對電機技術的積累和理解，將受益于行業發展機遇。2、綠

76、的諧波、綠的諧波 綠的諧波是一家專業從事精密傳動裝置研發、設計、生產和銷售的高新技術企業，綠的諧波是一家專業從事精密傳動裝置研發、設計、生產和銷售的高新技術企業，產品包括諧波減速器及精密零部件、機電一體化執行器、微型電液伺服裝置、智產品包括諧波減速器及精密零部件、機電一體化執行器、微型電液伺服裝置、智能自動化裝備等。能自動化裝備等。從營收結構來看，諧波減速器是公司的主要產品，2023 年上半年營收占比達到 89%；機電執行器營收占比為 9%，其他產品對營收的貢獻較小。制冷業務62%汽零業務38%0%100%0500億元營業收入歸母凈利潤營收同比（右軸）歸母凈利潤同比（右軸）0%10%20%30

77、%40%201820192020202120222023Q3毛利率凈利率 公司業績公司業績增長迅速增長迅速，近兩年受下游影響出現波動近兩年受下游影響出現波動。2018-2022 年，公司營業收入、歸母凈利潤CAGR分別為19.32%/24.27%。2021年，由于國內制造業對自動化、智能化的需求旺盛，下游工業機器人產量增加，公司營收、歸母凈利潤分別大幅增長 104.77%/130.56%。2023 年，受宏觀經濟影響，我國工業機器人產量下降，公司前三季度營收、歸母凈利潤隨之同比下降 26.26%/43.36%。圖圖 60：綠的諧波：綠的諧波 2023 年上半年營業收入構成年上半年營業收入構成

78、圖圖 61：綠的諧波營業收入及歸母凈利潤：綠的諧波營業收入及歸母凈利潤（億元億元）資料來源：iFind、招商證券 資料來源：iFind、招商證券 2018 年至今，公司毛利率、凈利率有所波動。年至今，公司毛利率、凈利率有所波動。由于營收增長較快，期間費用率相對下降，2021 年公司凈利率提升至 42.87%。2022 年，諧波減速器及金屬部件的毛利率出現下降。2023 年前三季度，由于公司處于產能爬坡階段，相對產能利用率較 2022 年有所下滑，所以毛利率、凈利率都發生明顯下降，分別為41.73%/29.08%。圖圖 62：綠的諧波盈利能力：綠的諧波盈利能力 資料來源：iFind、招商證券 公

79、司大部分產品都與機器人相關，涵蓋了諧波減速器、旋轉執行器、無框電機、公司大部分產品都與機器人相關，涵蓋了諧波減速器、旋轉執行器、無框電機、關節等。關節等。公司多年來最主要的產品諧波減速器是小型工業機器人的核心零部件，公司目前開發了 LCD/LCS/LCSG 等諧波減速器，型號豐富。同時，公司還緊跟下游市場需求，面向未來移動機器人一體化關節領域所需的旋轉關節、電液驅動關節兩大主流技術路徑進行了相應布局，具備 KAH/KAT 等型號的旋轉執行器、KMF 無框力矩電機、機器人用電液伺服驅動關節等產品線。2022 年，公司完成了新一代強過載高精度諧波減速器設計及制備技術的研發，并開始批量生產。該減速器

80、可應用于機器人領域，具備國內領先的技術水平。諧波減速器89%機電一體化執行器9%智能自動化裝備1%其他1%-100%-50%0%50%100%150%012345201820192020202120222023Q3營業收入歸母凈利潤營收同比（右軸）歸母同比（右軸）0%20%40%60%201820192020202120222023Q3毛利率凈利率 圖圖 63：適用于人形機器人的：適用于人形機器人的 LCD-I 諧波減速器諧波減速器 圖圖 64：KAH 旋轉執行器旋轉執行器 資料來源：公司官網、招商證券 資料來源：公司官網、招商證券 3、雙環傳動雙環傳動/環動科技環動科技（汽車覆蓋）（汽車覆蓋

81、）雙環傳動專注于齒輪傳動產品制造，目前的主要產品為乘用車齒輪、商用車齒輪、雙環傳動專注于齒輪傳動產品制造，目前的主要產品為乘用車齒輪、商用車齒輪、工程機械齒輪、減速器及其他產品。工程機械齒輪、減速器及其他產品。主要應用領域涵蓋汽車的傳動系統裝置包括變速器、分動箱等，新能源汽車的動力驅動裝置如混合動力變速器以及電動車驅動系統減速箱齒輪，非道路機械中的減速和傳動裝置，以及在軌道交通、風力發電、電動工具、機器人自動化等多個行業門類中的驅動、傳動應用場景。2023年上半年，乘用車齒輪貢獻了 50%的營收。是營收占比最大的板塊。2018-2022 年，雙環傳動業績實現高速增長，年，雙環傳動業績實現高速增

82、長，CAGR 分別為分別為 21.37%/31.44%。隨著下游新能源汽車行業的爆發式增長和工業機器人行業的發展，公司營業收入始終保持增長。2021 年，歸母凈利潤增長超過 5 倍，主要原因是營收增長，特別是乘用車齒輪。2023 年前三季度，受益于新能源車滲透率提升和齒輪外包的趨勢，公司營收和歸母凈利潤分別同比增長 21.69%/43.94%。圖圖 65：雙環傳動：雙環傳動 2023 年上半年營業收入構成年上半年營業收入構成 圖圖 66：雙環傳動營業收入及歸母凈利潤：雙環傳動營業收入及歸母凈利潤 資料來源：iFind、招商證券 資料來源：iFind、招商證券 近年來，雙環傳動盈利能力有所提升。

83、近年來，雙環傳動盈利能力有所提升。公司持續推動內部降本增效、自主創新等工作，有效提升制造能力，降低單位成本，提升毛利率。同時，公司營收增長較快，并且財務費用規模自 2019 年起連年下降，因而公司能夠在研發費用不斷提升的情況下繼續拉低期間費用率，使得凈利率提升。乘用車齒輪鋼材銷售商用車齒輪工程機械齒輪民生齒輪電動工具齒輪摩托車齒輪其他-200%0%200%400%600%02040608020182019202020212022 2023Q3單位：億元營業收入歸母凈利潤營收同比歸母同比 圖圖 67：雙環傳動盈利能力：雙環傳動盈利能力 資料來源：iFind、招商證券 雙環傳動控股子公司環動科技從

84、事機器人關節高精密減速機的研制及產業化，產雙環傳動控股子公司環動科技從事機器人關節高精密減速機的研制及產業化，產品主要分為擺線行星減速機和諧波減速機兩大類。品主要分為擺線行星減速機和諧波減速機兩大類。公司自主開發了共計 50 多個品種減速機，已實現 3Kg-1000Kg 工業機器人用減速機的全面覆蓋，并成功批量應用于國內各機器人頭部企業。各項性能指標均達到國際先進水平。在機器人高精密擺線行星減速機國產市場，環動科技市場占有率連續多年位居第一。未來，為滿足下游機器人廠商對關鍵核心部件國產化的訴求，環動科技將持續加大在重負載機器人減速機的關鍵技術攻關與產業化推進方面的研發投入。圖圖 68：SHPR

85、-C 高精密擺線行星減速機高精密擺線行星減速機 圖圖 69：高精密諧波減速機：高精密諧波減速機 資料來源：環動科技官網、招商證券 資料來源：環動科技官網、招商證券 4、步科股份步科股份（電新覆蓋）（電新覆蓋）步科股份主要從事工業自動化控制核心部件與數字化工廠軟硬件相關業務，并提步科股份主要從事工業自動化控制核心部件與數字化工廠軟硬件相關業務，并提供自動化控制、數字化工廠解決方案。供自動化控制、數字化工廠解決方案。公司核心產品包括控制系統和驅動系統。其中，控制系統包括人機界面（HMI）和可編程邏輯控制器（PLC）；驅動系統包括伺服系統、步進系統和低壓變頻器。公司產品的主要應用場景包括物流設備、醫

86、療設備、工業機器人、食品機械、服裝機械、紡織機械、軌道交通設備、包裝機械、塑料機械、電子制造設備、印刷機械等領域。2023 年上半年，驅動系統營收占比為 61%，專用控制器營收占比 36%。近年來，受益于下游機器人和醫療影像設備行業的發展，公司業績保持增長。近年來，受益于下游機器人和醫療影像設備行業的發展，公司業績保持增長。2018-2022 年，公司營收和歸母凈利潤 CAGR 分別為 14.01%/26.09%。2023年前三季度，為保持未來長期發展動力、進一步擴充研發團隊，公司加大了研發和營銷投入，并且股票期權激勵計劃確認的股份支付費用增加，但受宏觀因素影0%5%10%15%20%25%2

87、01820192020202120222023Q3毛利率凈利率 響，下游需求下降。因此，公司營收和歸母凈利潤分別同比下降 6.87%/34.37%。圖圖 70：步科股份：步科股份 2023 年上半年營業收入構成年上半年營業收入構成 圖圖 71：步科股份營業收入及歸母凈利潤：步科股份營業收入及歸母凈利潤 資料來源：iFind、招商證券 資料來源：iFind、招商證券 公司整體盈利能力保持穩定。公司整體盈利能力保持穩定。2021 年，由于芯片、液晶等原材料價格上漲，毛利率有所下降。2022 年，公司采取降本增效措施，優化主要產品成本，使毛利率、凈利率有所提高。2023 年前三季度，由于營收下降和期

88、間費用大幅增長，凈利率明顯下降。圖圖 72：步科股份盈利能力：步科股份盈利能力 資料來源：iFind、招商證券 步科股份與機器人相關的產品主要包括伺服系統、步科股份與機器人相關的產品主要包括伺服系統、HMI 和和 PLC。JD、CD3&FD3、CD2S&FD2S、FD5、FD5P 系列伺服驅動器可用于 SCARA 機器人，DELTA 機器人，六關節機器人等。公司自主研發的 FMC 無框力矩電機性能優于同業產品且成本優勢明顯，能夠助力國產協作機器人成本控制。FD1X4S 系列低壓伺服驅動器適用于物流機器人等需要高響應速度、高定位精度的場合。CM/M 系列步進驅動器可用于工業機器人，具有低速運行更

89、平穩、體積小、接線簡單的優勢。驅動系統專用控制器其他-50.00%0.00%50.00%100.00%0246201820192020202120222023Q3單位：億元營業收入歸母凈利潤營收同比歸母同比0%10%20%30%40%50%201820192020202120222023Q3毛利率凈利率 圖圖 73：JD 系列伺服驅動器系列伺服驅動器 圖圖 74：FMC 無框力矩電機無框力矩電機 資料來源：步科股份官網、招商證券 資料來源：步科股份官網、招商證券 5、五洲新春五洲新春 五洲新春主營業務為軸承、精密機械零部件和汽車安全系統、熱管理系統零部件五洲新春主營業務為軸承、精密機械零部件和

90、汽車安全系統、熱管理系統零部件的研發、生產和銷售，為主機客戶提供行業領先的解決方案。的研發、生產和銷售，為主機客戶提供行業領先的解決方案。公司是國內少數涵蓋精密鍛造、制管、冷成形、機加工、熱處理、磨加工、裝配的軸承、精密零部件全產業鏈企業。公司軸承主業突出，是國內領先的軸承制造商。軸承磨前技術達到全球先進水平，磨裝技術快速進步，是國內軸承行業進口替代最具實力及潛力企業之一。2022 年，公司成品軸承業務占營收比重最大，為 59%。公司業績穩健，整體保持增長。公司業績穩健，整體保持增長。2020 年，受疫情、貿易摩擦等多重因素影響，公司營收、歸母凈利潤分別同比下降 3.5%/39.35%。202

91、1 年，公司營收同比增長 38.15%，主要原因是公司軸承產品和管路件產品增長較快，風電滾子、汽車零部件等新品量產、11-12 月 FLT 收入并入五洲新春；加之凈利率提升，歸母凈利潤同比增長 98.89%。2023 年，歐洲經濟不景氣影響軸承套圈業務、上半年風電裝機不及預期，導致業績有所下滑。圖圖 75：五洲新春：五洲新春 2022 年營業收入構成年營業收入構成 圖圖 76：五洲新春營業收入及歸母凈利潤：五洲新春營業收入及歸母凈利潤 資料來源：iFind、招商證券 資料來源：iFind、招商證券 2018 年以來，公司凈利率保持平穩，毛利率有所下降。年以來，公司凈利率保持平穩，毛利率有所下降

92、。由于空調管路業務的營收占比提升和毛利率下降，公司整體毛利率受到拖累，但由于期間費用管控得當，公司凈利率保持在 5%左右。成品軸承空調管路汽車零部件其他業務-50%0%50%100%150%010203040201820192020202120222023Q3億元營業收入歸母凈利潤營收同比歸母同比 圖圖 77：五洲新春盈利能力：五洲新春盈利能力 資料來源：iFind、招商證券 五洲新春重視機器人業務，銷售諧波減速器軸承，積極研發五洲新春重視機器人業務，銷售諧波減速器軸承，積極研發 RV 減速器圓錐滾子減速器圓錐滾子軸承、定制化球軸承、交叉滾子軸承等新產品。軸承、定制化球軸承、交叉滾子軸承等新產

93、品。公司的諧波減速器軸承采用內外表面一次磨加工工藝，保證較低的徑向跳動；能夠滿足諧波減速器結構緊湊、減速比大、精度高、噪音低的要求。軸承配套南高齒、紐氏達特、大族諧波、中大力德、來福諧波等機器人減速器企業。研發方面，公司已成功研制機器人諧波減速器柔性薄壁軸承、RV 減速器圓錐滾子軸承及各類定制化球軸承，并積極研發交叉滾子軸承。公司將在短期內完成柔性薄壁軸承對大族諧波、中大力德等諧波減速器廠商的送樣；并且，已與主流機器人系統供應商在機器人軸承及滾柱絲杠、滾珠絲杠等領域開展深入的技術交流，力爭在 2023 年下半年交付相關樣品。圖圖 78：機器人諧波減速器軸承：機器人諧波減速器軸承 資料來源：五洲

94、新春官網、招商證券 6、奧普光電奧普光電（軍工覆蓋）（軍工覆蓋）奧普光電是國內光電測控儀器制造行業的重要企業。奧普光電是國內光電測控儀器制造行業的重要企業。公司具有完備的軍工資質，公司以軍工產品業務為主，從技術實現和產品生產上主導了國內國防光電測控儀器設備的升級和更新換代，在國防光電測控領域處于同行業領先地位。公司主導產品包括光電經緯儀光機分系統、航空/航天相機光機分系統、新型雷達天線座、精密轉臺、軍民兩用醫療檢測儀器、光柵編碼器、導彈火箭及空間結構件、k9光學玻璃等。2023 年上半年，復合材料、光電測控儀器、光柵傳感類產品是公司前三大業務板塊，營收占比分別為 39%/32%/25%。201

95、8-2022 年，公司營收和歸母凈利潤均快速增長，年，公司營收和歸母凈利潤均快速增長，CAGR 分別為分別為 12.97%、0%5%10%15%20%25%201820192020202120222023Q3毛利率凈利率 18.92%。2020-2021 年，在進口替代背景下，國產光柵傳感器類產品需求增加，公司相關產品銷量增大，推動業績提升。2023 年前三季度，公司業績同比增長較快的主要原因是子公司長光宇航自 2022 年 9 月納入合并范圍，上期金額不包含長光宇航 1-9 月的業績。圖圖 79：奧普光電：奧普光電 2023 年上半年營業收入構成年上半年營業收入構成 圖圖 80：奧普光電營業

96、收入及歸母凈利潤：奧普光電營業收入及歸母凈利潤 資料來源：iFind、招商證券 資料來源：iFind、招商證券 開拓復合材料業務后，公司盈利能力快速提升。開拓復合材料業務后，公司盈利能力快速提升。2018-2021 年，公司整體毛利率隨光電測控儀器毛利率下降而有所下降。2022 年，奧普光電收購長春長光宇航復合材料有限公司 40%股權并將其納入合并報表，開拓了復合材料業務板塊。該業務毛利率高于公司原有業務，使公司 2022 年、2023 年前三季度毛利率、凈利率明顯提升。圖圖 81：奧普光電盈利能力：奧普光電盈利能力 資料來源：iFind、招商證券 奧普光電子公司禹衡光學具備適用于機器人的編碼

97、器產品，現已應用于工業機器奧普光電子公司禹衡光學具備適用于機器人的編碼器產品，現已應用于工業機器人。人。但是，禹衡光學產品尚未直接供貨人形機器人廠商。該公司生產的 HKD、HWR、JKR 等系列編碼器可以通過連接伺服電機應用于機器人，也可根據客戶需求定制。HWR-3、JKR-1/5/6/7 均屬于絕對式光柵旋轉編碼器。光柵編碼器廣泛應用于自動化領域，是數控機床、交流伺服電機、電梯等領域的關鍵測量傳感器件。復合材料光電測控儀器光柵傳感類產品光學材料精密鑄造-50%0%50%100%02468201820192020202120222023Q3單位：億元營業收入歸母凈利潤營收同比歸母同比0%10%

98、20%30%40%50%201820192020202120222023Q3毛利率凈利率 圖圖 82：HWR-3 編碼器編碼器 圖圖 83：JKR-1 編碼器編碼器 資料來源：禹衡光學官網、招商證券 資料來源：禹衡光學官網、招商證券 7、昊志機電、昊志機電 昊志機電是一家專業從事中高端數控機床、機器人、新能源汽車核心功能部件等昊志機電是一家專業從事中高端數控機床、機器人、新能源汽車核心功能部件等的研發設計、生產制造、銷售與維修服務的國家高新技術企業。的研發設計、生產制造、銷售與維修服務的國家高新技術企業。2023 年前三季度，受國內外宏觀經濟下行，全球消費疲軟，公司主要產品應用領域消費電子領域

99、的終端客戶需求不及預期，以及市場競爭加劇等因素的影響，公司主軸業務收入、轉臺等功能部件相關業務、維修、零配件業務營業收入和毛利率均有所下降，公司禾豐智能制造基地于 2022 年 12 月轉固，相關費用有所增加，以上綜合導致公司 2023 年 1-9 月毛利率、凈利潤同比大幅下降。2018-2022 年，公司營收年，公司營收 CAGR 為為 20.9%，利潤波動較大。，利潤波動較大。2019 年，受機床工具行業市場需求波動性收縮，固定資產投資動力下降，以及消費電子行業持續低迷等影響，公司營收同比下降 23.84%。2019 年，收購瑞士 Infranor 集團及BleuIndim SA 的 10

100、0%股份發生的中介機構費用較大，導致管理費用大幅增加；有息負債金額較大，導致財務費用大幅增長。因此，2019 年公司凈利潤大幅下降。2020-2021 年，受益于旺盛的市場需求和公司對大型消費電子產品制造商客戶的業務開拓，公司營收連續實現增長。2022 年至今，公司業績下滑的主要原因是國內外宏觀經濟下行，需求疲軟，市場競爭加劇和公司資產減值損失的增加。圖圖 84：昊志機電：昊志機電 2023 年上半年營業收入構成年上半年營業收入構成 圖圖 85：昊志機電營業收入及歸母凈利潤：昊志機電營業收入及歸母凈利潤 資料來源：iFind、招商證券 資料來源：iFind、招商證券 近年來，公司毛利率有所下降

101、，凈利率持續波動。近年來，公司毛利率有所下降，凈利率持續波動。2019 年，收購事項導致管理費用大幅增加；有息負債導致財務費用大幅增長，凈利率為負。2022 年，由于宏觀經濟和下游需求疲軟，加之市場競爭加劇，公司主軸產品毛利率下降；同時，運動控制產品主軸轉臺維修、零配件-600%-400%-200%0%200%-5051015201820192020202120222023Q3單位：億元營業收入歸母凈利潤營收同比歸母同比 公司運動控制產品原材料價格上漲，毛利率下降；此外，公司基于謹慎性原則對各類資產計提了資產減值準備，導致資產減值損失大幅增加，受上述因素綜合影響導致公司凈利率同比下降。2023

102、 年前三季度，公司主軸業務收入、轉臺等功能部件相關業務、維修、零配件業務毛利率均有所下降，公司禾豐智能制造基地于 2022 年 12 月轉固，相關費用有所增加，以上綜合導致公司 2023 年 1-9 月毛利率、凈利潤同比大幅下降。圖圖 86：昊志機電盈利能力：昊志機電盈利能力 資料來源：iFind、招商證券 公司實現了智能機器人核心功能部件的全國產化，產品能夠滿足協作機器人、輕公司實現了智能機器人核心功能部件的全國產化，產品能夠滿足協作機器人、輕型機器人生產的模塊化、標準化、小型化要求，具有較好的市場前景。型機器人生產的模塊化、標準化、小型化要求，具有較好的市場前景。1）公司的諧波減速器諧波減

103、速器具有高精度、使用壽命長、體積小、重量輕、傳動平穩、承載力大、扭動剛性大、振動小、耐沖擊等特點，產品的精度及壽命能夠與世界一流品牌競爭；2）RV 減速器減速器正在研發，傳動誤差60 弧秒；扭矩剛性大，振動小，耐沖擊，傳動效率達到 85%92%；3）無框無框力矩電機力矩電機轉矩波動1%，具備 3.5 倍過載能力；4）編碼器編碼器定位精度20-40，重復點位精度3-10；5）電磁快電磁快換模塊換模塊精度高、安全性高、配套成本低、安裝便捷；6）六維度六維度力矩力矩傳感傳感器達到世界級的力控精度0.1Nm；7）控制系統控制系統抖動小于 5，采用自適應力控算法進行機器人柔性控制，力控精度在 1N 以內

104、，體積小巧；8）氣動手指氣動手指精度達到國際水平；9）關節模組關節模組定位精度和重復定位精度高、重量輕、傳動平穩、負載力大、壽命長；10）剎車機構剎車機構能提供最大 4.2Nm 以上的剎車力。上述產品可用于協作機器人等。此外，公司還生產伺服驅動器、伺服電機、運動控制器等產品，可應用于機器人領域。公司與客戶共同開發的按摩機器人，已成功應用于專業連鎖機構。圖圖 87：昊志機電無框：昊志機電無框力矩力矩電機電機 圖圖 88：昊志機電編碼器：昊志機電編碼器 資料來源：昊志機電官網、招商證券 資料來源：昊志機電官網、招商證券-50%0%50%100%201820192020202120222023Q3毛

105、利率凈利率 8、匯川技術、匯川技術（電新覆蓋）（電新覆蓋）匯川技術是中國工業自動化行業的領軍企業。匯川技術是中國工業自動化行業的領軍企業。公司主要為自動化設備/自動化產線提供變頻器、伺服系統、PLC/HMI、高性能電機、傳感器、機器視覺、氣動元件等工業自動化核心部件及解決方案，為電梯行業提供電梯電氣大配套解決方案，為新能源汽車行業提供電驅&電源系統，為軌道交通行業提供牽引與控制系統，為自動化產線/車間/工廠提供工業機器人產品及解決方案。公司通用伺服系統在中國市場的份額位居第一；低壓變頻器、小型 PLC 產品、SCARA 機器人在中國市場的份額位居內資品牌第一。通用自動化類業務對公司營收貢獻最大

106、，為55%。公司業績穩健、快速增長。公司業績穩健、快速增長。2018-2022 年，公司營業收入和歸母凈利潤 CAGR分別為 40.68%/38.71%。2019 年 7 月，公司新增合并主體貝思特，導致全年營收同比有較快增長。但是，由于毛利率同比降低、人員費用與財務費用同比增加、收到的增值稅軟件退稅金額減少，導致歸母凈利潤同比降低。2020-2022 年，受益于旺盛的市場需求，疊加公司積極保供，抓住了全球缺芯下產業鏈缺貨帶來的市場機會，為公司業績保持了較好的增長動力。2023 年，雖然工業自動化領域的需求增長乏力，但公司積極與頭部客戶開展合作，加大項目型市場/離散市場的拓展力度，加之電梯行業

107、市場需求回暖和定點車型 SOP 放量，公司業績實現了優于行業的增長。圖圖 89：匯川技術：匯川技術 2023 年上半年營業收入構成年上半年營業收入構成 圖圖 90：匯川技術營業收入及歸母凈利潤：匯川技術營業收入及歸母凈利潤 資料來源：iFind、招商證券 資料來源：iFind、招商證券 公司盈利能力基本穩定。公司盈利能力基本穩定。2023 年前三季度，電梯業務、海外業務毛利率同比提高、新能源汽車和軌道交通類業務毛利率同比下降情況下，公司整體毛利率略有提升。2023 年前三季度，業務量增長、海外業務擴展、股權激勵費用增加導致銷售費用率提升。通用自動化類新能源類電梯電氣系統其他-50%0%50%1

108、00%150%0100200300201820192020202120222023Q3單位：億元營業收入歸母凈利潤營收同比歸母同比 圖圖 91：匯川技術盈利能力：匯川技術盈利能力 資料來源：iFind、招商證券 在機器人領域，公司主要為客戶提供在機器人領域，公司主要為客戶提供 SCARASCARA 機器人、六關節機器人、視覺系統、機器人、六關節機器人、視覺系統、高精密絲杠、控制系統、直線導軌等整機及零部件解決方案。高精密絲杠、控制系統、直線導軌等整機及零部件解決方案。雖然公司目前還沒有人形機器人成型解決方案，但得益于在工業機器人領域的技術積累，匯川擁有現成的運動控制、伺服驅動、直線導軌和絲杠等

109、技術，還生產增量式編碼器和絕對式編碼器，這些技術和產品未來可能會在人形機器人領域得到運用。圖圖 92：MS1-Z 系列伺服電機系列伺服電機 圖圖 93：匯川技術增量式編碼器：匯川技術增量式編碼器 資料來源：匯川技術官網、招商證券 資料來源：匯川技術官網、招商證券 9、偉創電氣、偉創電氣（電新覆蓋）（電新覆蓋）偉創電氣是電氣傳動和工業控制領域的高新技術企業。偉創電氣是電氣傳動和工業控制領域的高新技術企業。公司主要產品包括0.4-5600kW 變頻器、50-200kW 伺服及控制系統、PLC 等，廣泛應用于數控機床、紡織機械、礦用設備、起重、高效能源、軌道交通、智能裝備、電液伺服、印刷包裝、石油化

110、工等行業。公司連續多年保持著較快的業績增長速度。公司連續多年保持著較快的業績增長速度。近年來，宏觀環境復雜，半導體、紡織、機器人等行業積極推動國產化、鼓勵突破關鍵技術，這為國產企業發展帶來機遇。2018-2022 年，營收和歸母凈利潤 CAGR 分別為 26.22%/41.42%。2019年，股權激勵、折舊攤銷費用大幅下降，公司歸母凈利潤同比增速達到 63.13%，遠超營收增速 25.01%。2022 年，受到宏觀經濟影響，起重行業需求疲軟，這使得變頻器業務下占比較大的行業專機業務營收同比下降。因此，公司當年業績增長速度較低。2023 年前三季度，憑借產品的質量優勢、服務優勢，公司營收和歸母凈

111、利潤同比實現 42.05%/36.9%的高速增長。0%10%20%30%40%50%201820192020202120222023Q3毛利率凈利率 圖圖 94：偉創電氣：偉創電氣 2022 年營業收入構成年營業收入構成 圖圖 95：偉創電氣營業收入及歸母凈利潤：偉創電氣營業收入及歸母凈利潤 資料來源：iFind、招商證券 資料來源：iFind、招商證券 公司盈利能力穩定，凈利率穩中有升。公司盈利能力穩定，凈利率穩中有升。2021 年，受原材料價格上漲影響，變頻器、伺服系統和運動控制器及其他業務的毛利率一度同時出現下降。隨著公司生產自動化水平提升，產品設計方案和成本結構持續優化，2023 年前

112、三季度公司毛利率、凈利率繼續上升。圖圖 96：偉創電氣盈利能力：偉創電氣盈利能力 資料來源：iFind、招商證券 2022 年，偉創電氣切入機器人產業鏈，目前主要面向移動類、協作類、服務類年，偉創電氣切入機器人產業鏈，目前主要面向移動類、協作類、服務類的機器人領域，提供低壓伺服、低壓伺服一體輪，機器人關節模組、空心杯電機、的機器人領域，提供低壓伺服、低壓伺服一體輪，機器人關節模組、空心杯電機、特種無框力矩電機等核心部件。特種無框力矩電機等核心部件。公司自主研發的機器人用空心杯電動機目前處于開發驗證階段。公司生產的 SD700/SD710/SD780 系列伺服系統、SD100 低壓伺服機器人專用

113、系列伺服系統、VM-RTU-ECT/VM-RTU-PN 系列 IO 控制系統都可用于機器人/機械手領域。其中，SD700 伺服驅動器標配 23 位多圈絕對值編碼器，單圈脈沖高達 8388608 個，通訊速度可達 2.5Mpps,能夠實現更加精準的定位。并且，該伺服驅動器支持外部第二編碼器或光柵尺，能減小由于機械傳動間隙造成的誤差。SD100 系列低壓伺服系統采用國際領先算法平臺，可支持單軸/雙軸/多軸電機算法控制，其輸入電壓為 24-72V，體積比市場產品小 20%-50%，配備三倍過載低壓電機，可廣泛使用在各類移動機器人（AMR、AGV）、服務機器人等對電壓和體積有一定要求的場合。變頻器伺服

114、系統及運動控制器其他0%20%40%60%80%0510201820192020202120222023Q3單位：億元營業收入歸母凈利潤營收同比歸母同比0%10%20%30%40%50%201820192020202120222023Q3毛利率凈利率 圖圖 97：SD700 伺服驅動器伺服驅動器 圖圖 98：SD100 系列低壓伺服驅動器系列低壓伺服驅動器 資料來源：偉創電氣官網、招商證券 資料來源：偉創電氣官網、招商證券 四、四、風險提示風險提示 1）人形機器人產業化不及預期。）人形機器人產業化不及預期。旋轉執行器原本多用于工業機器人和協作機器人等下游，人形機器人產業化后市場規模將大幅增長。

115、如果人形機器人產業化不及預期，則會嚴重影響旋轉執行器與相關零部件的增速。2）技術路線與技術迭代風險。）技術路線與技術迭代風險。人形機器人目前相關執行器的技術路線仍沒有完全確定，仍在不斷迭代當中，部分零部件有被替代的風險。3）行業競爭加劇風險。）行業競爭加劇風險。當人形機器人產業爆發時，必然會吸引大量的競爭者進入，行業競爭有加劇的風險。圖圖 9999：機械機械行業歷史行業歷史 PEBandPEBand 圖圖 100100：機械機械行業歷史行業歷史 PBBandPBBand 資料來源：公司數據、招商證券 資料來源：公司數據、招商證券 15x25x30 x40 x55x050010001500200025003000Nov/21May/22Nov/22May/232.1x2.5x3.0 x3.4x3.9x020040060080010001200140016001800Nov/21May/22Nov/22May/23