《人形機器人行業深度：產業化漸行漸近關節執行器環節有望受益-240121（27頁）.pdf》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《人形機器人行業深度：產業化漸行漸近關節執行器環節有望受益-240121（27頁）.pdf（27頁珍藏版）》請在三個皮匠報告上搜索。

1、 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 Table_MainInfo 行業研究/機械工業 證券研究報告 行業深度報告行業深度報告 2024 年 01 月 21 日 Table_InvestInfo 投資評級 優于大市優于大市 維持維持 市場表現市場表現 Table_QuoteInfo-10.37%-6.68%-2.99%0.71%4.40%8.09%2023/12023/42023/72023/10機械工業海通綜指 資料來源：海通證券研究所 相關研究相關研究 Table_ReportInfo N 型產品加速滲透，價格有望出現分化2024.01.02 孚能科技配套全球首輛鈉電車型下線，金美新材

2、料復合銅箔規?；a品正式落地2024.01.03 工信部等發布加快傳統制造業轉型升級指導意見；CME 預估中國 12 月挖機銷量約 yoy-2%2024.01.01 Table_AuthorInfo 分析師:趙玥煒 Tel:(021)23219814 Email: 證書:S0850520070002 分析師:毛冠錦 Email: 證書:S0850523060003 人形機器人行業深度人形機器人行業深度：產業化漸行漸近，產業化漸行漸近，關節執行器環節有望受益關節執行器環節有望受益 Table_Summary 投資要點：投資要點：多個廠商加快人形機器人布局與研發，有望加速多個廠商加快人形機器人布局

3、與研發，有望加速人形機器人人形機器人的產業化發展的產業化發展。2022 年，特斯拉公布了人形機器人“擎天柱”原型機。根據當時的發布內容來看，“擎天柱”軀干包含 28 個關節執行器，主要分為旋轉與線性兩大類?！扒嫣熘鄙眢w執行器有 6 種：3 種旋轉執行器和 3 種線性執行器，共 28 個執行器，能夠實現 28 個自由度。另外“擎天柱”單手也有 6 個執行器，11 個自由度。2023 年 12 月，特斯拉發布了第二代人形機器人產品 Optimus Gen2。Optimus Gen2 的行走速度比上一代提高了 30%，同時全身重量減輕了 10kg，頸部增加了 2 個自由度，腳部采用了鉸接式腳趾設計

4、，并配備了力和力矩傳感器，手部自由度增加至 11 個，并且所有手指都配備了觸覺傳感器。另外，Optimus Gen2還通過材料和技術改進來降低全身重量。特斯拉人形機器人依托其對效率、通用性和經濟性的極致追求，我們認為其或具有較強商業化潛質。同時，優必選、小米、傅利葉智能等公司加快了其在人形機器人的布局與研發，有望進一步推動人形機器人產業化發展。AI 技術的發展、勞動力缺口及人工智能普及技術的發展、勞動力缺口及人工智能普及等等有望推動人形機器人打開市場空有望推動人形機器人打開市場空間。間。1）AI 技術有望加持人形機器人發展：機器翻譯、智能控制、專家系統及語言和圖像理解不僅是人工智能需要研究的重

5、點，也是智能機器人得以實現的科技難點；人工智能實際上是將人的智能賦予其他工具，而機器人則是為這樣的智能化提供了一個很好的容器與載體。2）勞動力缺口及人工智能的成熟普及有望進一步打開人形機器人的市場空間：根據 Markets and Markets 數據，人形機器人市場規模預計將由 2023 年的 18 億美元提升至 2028 年的 138 億美元，年復合增速約 50.2%。根據特斯拉官方微信公眾號 2022 年 10 月 1 日發布的文章，特斯拉機器人預計將在 3-5 年（大約 2025-2028 年）內交付，產量將達到數百萬臺，價格可能不到 2 萬美元。受益受益人形機器人的產業化人形機器人的

6、產業化進程提速，進程提速，執行執行器中器中的的核心零部件國產化率核心零部件國產化率有望有望得到得到提升提升。執行器是提供受控和有限移動或定位的機械或機電裝臵，其零部件制造工序較多、工藝復雜，因此對工藝設備及模具的數量和精度的要求嚴苛，同時需要根據產品生產特點對工藝裝備及模具進行定制化。目前執行器關鍵零部件如絲杠、減速器、微特電機等高端領域的產品國產化率較低，特別是行星滾柱絲杠、空心杯電機、六維力矩傳感器等產品在下游市場規模不算太大、應用范圍受限的情況下，國內大規模布局的企業更是較少。我們認為，國內相關企業借助此次特斯拉人形機器人帶來的發展機遇，有望實現技術上的突破，從而受益。投資建議投資建議：

7、建議關注關節執行器相關標的：1）執行器集成：三花智控（家電）、拓普集團（汽車）；2）減速器：綠的諧波（機械）、雙環傳動（機械）、中大力德（機械）、豐立智能（機械）等；3）絲杠：秦川機床（機械）、貝斯特（汽車）、江蘇雷利（機械）、鼎智科技（電新）、恒立液壓（機械）等；4）電機：江蘇雷利（機械）、鼎智科技（電新）、偉創電氣（電新）、鳴志電器（電新）等；5）無框力矩電機：昊志機電（電新）、偉創電氣（電新）等；6）六維力矩傳感器：昊志機電（電新）、柯力傳感等。風險提示風險提示：技術進步不及預期、人形機器人滲透率不及預期、相關零部件無法大規模量產、關節等技術方案變化、競爭加劇等。行業研究機械工業行業 請

8、務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 2 目目 錄錄 1.人形機器人：持續更迭，產業化漸行漸近.6 1.1 機器人概述：不斷演進，AI 技術有望加快實現具身智能.6 1.2 什么是人形機器人？.7 1.3 特斯拉發布人形機器人原型機，商業化序幕或將開啟.8 2.關節執行器：核心零部件，有望受益人形機器人打開市場空間.10 2.1 電機：無框力矩電機和空心杯電機有望放量.11 2.1.1 無框力矩電機：磁路和工藝設計是難點，通常需要定制.11 2.1.2 空心杯電機：手指關節匹配度較高，難點在于大批量生產、裝配.13 2.2 減速器：RV 和諧波減速器常用在機器人中，已逐步進行國產替代.14 2

9、.2.1 RV 減速器：高精度、大負載.15 2.2.2 諧波減速器：體積小、重量輕，或更適合人形機器人.16 2.3 滾動功能部件：高端滾珠絲杠和行星滾柱絲杠國產化率尚低.18 2.4 力矩傳感器：六維力矩傳感器壁壘最高，國內企業已有布局.21 3.長期：勞動力缺口及人工智能的成熟普及有望進一步打開人形機器人的市場空間.23 3.1 勞動力短缺等宏觀因素影響加大對人形機器人需求.23 3.2 AI 技術的加持，推動人形機器人滲透率提升.23 4.投資建議.25 5.風險提示.26 8YzWNBjVmVfZqV7N8Q6MtRoOnPnRjMnNmNkPnPoM7NpOnOxNrQmOuOsQ

10、pN 行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 3 圖目錄圖目錄 圖 1 工業機器人系統組成.6 圖 2 工業機器人關鍵零部件.6 圖 3 工業機器人圖例.7 圖 4 服務機器人圖例.7 圖 5 機器人的發展經過三代.7 圖 6 早期早稻田大學的雙足機器人和仿生機器人.8 圖 7“擎天柱”機器人迭代.8 圖 8 線性執行器示意圖.10 圖 9 旋轉執行器示意圖.10 圖 10 特斯拉“擎天柱”執行器.11 圖 11 無框力矩電機示意圖.12 圖 12 科爾摩根無刷電機組成.12 圖 13 無框力矩電機的優勢.12 圖 14 協作機器人和關節模組（采用無刷力矩電機）.12 圖

11、 15 無刷空心杯電機.13 圖 16 有刷空心杯電機.13 圖 17 減速器分類.14 圖 18 工業機器人中減速器應用.14 圖 19 RV 減速器.15 圖 20 RV 減速器傳動原理.15 圖 21 RV 減速器市場份額（2021）.16 圖 22 RV 減速器市場份額（2022）.16 圖 23 全球工業機器人 RV 減速器需求量及市場規模.16 圖 24 中國工業機器人 RV 減速器需求量及市場規模.16 圖 25 諧波減速器.17 圖 26 諧波減速器傳動原理.17 圖 27 特斯拉“擎天柱”旋轉執行器或采用諧波減速器.17 圖 28 諧波減速器市場份額（2021）.18 圖 2

12、9 諧波減速市場份額（2022）.18 圖 30 全球工業機器人諧波減速器市場規模.18 行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 4 圖 31 中國工業機器人諧波減速器市場規模.18 圖 32 滾珠絲杠（內循環）的組成.19 圖 33 絲杠、螺母、滾珠配合截面圖.19 圖 34 行星滾柱絲杠副結構圖.19 圖 35 滾柱絲杠、滾珠螺母與滾柱嚙合原理圖.19 圖 36 反向滾柱絲杠結構圖.19 圖 37 單個滾柱的行星滾柱絲杠機構運動簡圖.19 圖 38“擎天柱”部分線性執行器可能采用反向式行星滾珠絲杠.20 圖 39 力傳感器示意圖.21 圖 40 六維力矩傳感器可用于人

13、形機器人.22 圖 41 力控插拔.22 圖 42 中國六維力/力矩傳感器銷量及預測.22 圖 43 各國 65 歲以上人口比例（2021 年）.23 圖 44 2025 年工業機器人裝機量預計達到 69 萬臺.23 圖 45 ChatGPT for Robotics：設計原則和模型能力.24 行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 5 表目錄表目錄 表 1 波士頓動力、特斯拉、小米、傅利葉四款人形機器人對比.9 表 2 部分無框力矩電機各個廠商介紹.12 表 3 部分空心杯電機各個廠商布局情況.13 表 4 RV 減速器和諧波減速器在工業機器人中應用具體對比.14 表

14、5 RV 減速器和諧波減速器參數對比.15 表 6 滾珠絲杠副和行星滾柱絲杠副對比.20 表 7 不同類型六維力/力矩傳感器原理、特點及代表企業.21 表 8 國內外六維力/力矩傳感器主要生產商.22 表 9 核心零部件企業介紹.25 行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 6 1.人形機器人人形機器人：持續更迭持續更迭，產業化，產業化漸行漸近漸行漸近 引言：引言：特斯拉在特斯拉在 2022 年年 9 月月 30 日日（北美時間）（北美時間）的的 AI 日日上，上，推出推出了了 TeslaBot 原原型機。型機。特斯拉人形機器人被命名為Optimus或“擎天柱”，此時的“

15、擎天柱”高約 1.73米，重量約 56.7 千克，身體由特殊材料制成，頭部為可顯示信息的屏幕，四肢共由 40個（手臂 12 個+頸部 2 個+軀干 2 個+腿部 12 個+手部 12 個）電機控制實現平衡和敏捷動作，內臵了特斯拉 FSD 芯片，并通過 DOJO 有能力處理大量 AI 任務。我們認為，特斯拉推出人形機器人原型機，有望加速人形機器人產業化發展。2023 年 12 月，特斯拉發布了第二代人形機器人產品 Optimus Gen2。Optimus Gen2 的行走速度比上一代提高了 30%，同時全身重量減輕了 10kg，頸部增加了 2 個自由度，腳部采用了鉸接式腳趾設計，并配備了力和力矩

16、傳感器，手部自由度增加至 11 個，并且所有手指都配備了觸覺傳感器。另外，Optimus Gen2 還通過材料和技術改進來降低全身重量。1.1 機器人概述機器人概述：不斷演不斷演進進，AI 技術有望加快實現具身智能技術有望加快實現具身智能 我國科學家對機器人的定義是：“我國科學家對機器人的定義是：“機器人是一種自動化的機器機器人是一種自動化的機器，所不同，所不同的的是這種機是這種機器具備一器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規劃能力、動作能力和協同能力，些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規劃能力、動作能力和協同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機器是一種具有高度靈活性的自動化

17、機器”。以工業機器人為例，工業機器人系統主要由三大部分、六個子系統、四大零部件組成。三大部分：機械部分、傳感部分、控制部分；六個子系統：驅動系統、機械結構系統、感受系統、機器人環境交互系統、人機交互系統、控制系統；四大關鍵零部件：控制器、伺服電機、伺服驅動器和減速器。圖圖1 工業工業機器人系統組成機器人系統組成 資料來源：機器人技術與智能系統陳繼文等，海通證券研究所 圖圖2 工業機器人工業機器人關鍵關鍵零部件零部件 資料來源：elecfans，海通證券研究所 根據根據 International Federation of Robotics（IFR），機器人一般分為工業機器人機器人一般分為工業

18、機器人和和服務機器人兩大類。服務機器人兩大類。1）工業機械人是面向工業領域的多關節機械手或多自由度機器人。2）服務機器人是指用于非制造業、以服務為核心的自主或半自主機器人，可從事清潔、陪護、運輸、售貨、安保等工作，在休閑娛樂、商業服務、醫療、教育等領域應用廣泛。行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 7 圖圖3 工業機器人工業機器人圖例圖例 資料來源：IFR，海通證券研究所 圖圖4 服務機器人服務機器人圖例圖例 資料來源：IFR，海通證券研究所 機器人朝著多樣化發展，智能化程度逐漸提高。機器人朝著多樣化發展，智能化程度逐漸提高。機器人系統最早用遙控操縱裝臵，自問世以來，極

19、大擴大了人類的影響力范圍。此后，因為其在不同時空尺度（從納米級到百萬級）內有效提升了人類的實踐能力，所以其數量、多樣性和復雜性顯著增強。目前，機器人系統的發展更注重非制造應用領域，主要集中于服務型機器人領域。其次，由于傳感、驅動、計算等技術的進步，以基本的科學認識和算法實施得以改進，不同形狀、大小和功能的機器人系統取得顯著發展。硬件、軟件、工具的模塊化和標準化及商業利益與開放源代碼運動的結合開始新定義機器人領域。同時，伴隨著新一輪創新而生的技術交流，不僅改進了現有的機器人系統，也為智能移動機器人的應用提供了空間，有效地創造了新的市場。我們認為，隨著 AI 技術進入發展快車道，機器人未來有望實現

20、具身智能。圖圖5 機器人的發展經過三代機器人的發展經過三代 資料來源：機器人技術與智能系統陳繼文等，海通證券研究所 1.2 什么是人形機器人什么是人形機器人？人形機器人也叫做仿人機器人，人形機器人也叫做仿人機器人，是研究是研究人類智能的高級平臺，人類智能的高級平臺，也是綜合機械、電子、也是綜合機械、電子、傳感器傳感器、控控制技制技術、人工智能、仿生學等多種術、人工智能、仿生學等多種學科學科的復雜智能機械的復雜智能機械?！胺氯恕钡谋举|在于此類高級機器人具有類人的感知、決策、行為和交互能力，即人形機器人不僅需要具有類人的形體和外觀、類人的知覺和感官功能、類人的大腦思維與控制能力，更需要具備行為的“

21、類人特征”，這一特征的基本體現為類人雙足運動平衡與控制能力的實現水平。行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 8 圖圖6 早期早稻田大學的雙足機器人和仿生機器人早期早稻田大學的雙足機器人和仿生機器人 資料來源：仿人機器人理論與技術陳懇等，海通證券研究所 人形人形機器人在持續更迭。機器人在持續更迭。從第一款人形機器人由加藤一郎研發，到最新特斯拉“擎天柱”機器人，技術路線發生多次迭代。1980 年日本研發的 WL9-DR 機器人屬于第二代機器人，其運動系統由預先編碼的程序控制并由驅動電機組成。其運動模式基于 ZMP（zero moment point）概念，并提出雙足協調控制

22、的方法。該時代人形機器人的外界感知方式仍然是簡單的人工視覺、聽覺裝臵。進入 20 世紀 90 年代，在計算機和微電子技術迅猛發展的背景下，人形機器人技術路線得到更新，其機器人底層步行理論迭代為被動行走模式下的極限環步態優化方法、分層遞階控制策略以及主動行走模式的虛擬模型控制以及仿生傳感反射網絡。進入 21 世紀，機器人走向人工智能化，具備自主路徑規劃以及行走能力并且依賴更多樣的傳感器對外界進行感知，運動系統也進一步迭代為一體化程度較高，同時具備驅動器、電機以及傳感器。1.3 特斯拉特斯拉發布人形機器人原型機發布人形機器人原型機，商業化序幕或將開啟商業化序幕或將開啟 在在 2021 年的年的特斯

23、拉特斯拉 AI 日日上，上，特斯拉特斯拉公布了人形機器人公布了人形機器人“擎天柱”“擎天柱”的概念。的概念。2022年年 9 月月（北美時間）（北美時間）特斯拉人形機器人原型機首次亮相特斯拉人形機器人原型機首次亮相 AI 日，日，2023 年年 5 月在特斯拉股月在特斯拉股東大會上東大會上，馬斯克展示了馬斯克展示了 Tesla Bot 人形機器人項目人形機器人項目“擎天柱”“擎天柱”當時的當時的最新最新型號。型號。2023年 12 月，特斯拉發布了第二代人形機器人產品 Optimus Gen2。圖圖7 “擎天柱”“擎天柱”機器人迭代機器人迭代 資料來源：特斯拉官方微信公眾號，海通證券研究所 特

24、斯拉雖以電動車起家，但不特斯拉雖以電動車起家，但不僅僅是一家電動汽車公司，更僅僅是一家電動汽車公司，更是一家人工智能和機器是一家人工智能和機器人公司，人公司，其機器人的開發參考了特斯拉現有的汽車開發流程其機器人的開發參考了特斯拉現有的汽車開發流程。根據特斯拉官方微信公眾號介紹，“擎天柱”基于特斯拉車輛技術實現更強安全能力，搭載與特斯拉車輛相同的完全自動駕駛（FSD）電腦（或芯片），使用 Autopilot 相關神經網絡技術，同時擁有高 行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 9 度集成充電管理、傳感器、冷卻系統的電池系統。特斯拉機器人特斯拉機器人有有望實現商業望實現商業化

25、化。機器人公司波士頓動力的人形機器人 Atlas 采用液壓動力作為驅動系統，其運動更加靈活。但由于液壓驅動方案的缺點是噪音大、易漏液、對污染敏感、對液壓元件的精度質量要求高、對維護團隊要求高等，導致制造成本較高。電機驅動可以通過搭配減速器提高扭矩密度，其現有技術已能滿足機器人的多數運動需求，同時擁有能量轉化效率、易維護、低成本、零件規整等優勢。另外，參照特斯拉在新能源汽車領域對效率、通用性和經濟性的極致追求，且在其人工智能的加持下，特斯拉人形機器人或具有較強商業化應用的潛質。在國內，優必選、小米、傅利葉智能等公司加快了其在人形機器人的研發或布局，有望進一步推動人形機器人產業化進程。表表 1 波

26、士頓動力、特斯拉、小米波士頓動力、特斯拉、小米、傅利葉傅利葉四四款人形機器人對比款人形機器人對比 技術路線技術路線 身高身高 體重體重 速度速度 關節數關節數/自由度自由度/執行器執行器 動力系統動力系統 波士頓動力 Atlas 1.5 米 89kg 2.5 米/秒 28 個關節 液壓驅動 特斯拉 Optimus（第一代）1.73 米 56.7kg 2.24 米/秒 40 個執行器 電機驅動 小米 CyberOne 1.77 米 52kg 1 米/秒 21 個自由度 電機驅動 傅利葉智能 GR-1 1.65 米 55kg 1.39 米/秒 40 個自由度-資料來源：小米官網，機器之心微信公眾號

27、，界面新聞微信公眾號，波士頓動力官網、傅利葉智能官網，海通證券研究所 行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 10 2.關節執行器關節執行器：核心零部件，有望受益人形機器人打開市核心零部件，有望受益人形機器人打開市場空場空間間 執行器是提供受控和有限移動或定位的機械或機電裝臵，其通過一些流體的幫助來執行器是提供受控和有限移動或定位的機械或機電裝臵，其通過一些流體的幫助來操作。操作。兩種基本運動是直線運動和旋轉運動。兩種基本運動是直線運動和旋轉運動。線性執行器將能量轉換為直線運動，主要用于定位應用，通常具有推拉功能。旋轉執行器相對于中點（即沿圓）以角度移動。在其最簡單的形式

28、中，線性執行器是旋轉執行器的延伸，包含一個額外的運動轉換器，可將旋轉運動轉換為線性運動。滾珠絲杠、滾柱絲杠、皮帶和皮帶輪、齒條和小齒輪能夠將旋轉轉換為線性運動。圖圖8 線性執行器示意圖線性執行器示意圖 資料來源：robotics tomorrow，海通證券研究所 圖圖9 旋轉執行器示意圖旋轉執行器示意圖 資料來源：robotics tomorrow，海通證券研究所 制造制造精密運動控制產品精密運動控制產品不僅需要高精度工藝設備，亦不僅需要高精度工藝設備，亦需要大量的工藝積累。需要大量的工藝積累。以微特電機為核心的精密運動控制產品制造工序較多，不同類型的電機由于工作原理、應用材料和內部結構各異，

29、其工藝存在較大的差異，涉及精密機械、精細化工、微細加工、磁材料處理、繞組制造、絕緣處理等工藝技術，涵蓋機座鑄造、定轉子沖片、定子繞組嵌線、轉子鐵心鑄鋁、轉子校平衡、軸承熱套、永磁材料的充磁、絲桿加工和螺母注塑等眾多工藝環節，所需的工藝裝備及模具數量大、精度高，需要根據產品生產特點對工藝裝備及模具進行定制化。根據根據 AI 日日發布內容來看，發布內容來看，“擎天柱”“擎天柱”軀干包含軀干包含 28 個關節執行器，主要分為旋轉與個關節執行器，主要分為旋轉與線性兩大類。線性兩大類。1）“擎天柱”身體執行器有 6 種：3 種旋轉執行器和 3 種線性執行器，共28 個執行器，能夠實現 28 個自由度。另

30、外“擎天柱”手部（單手）也有 6 個執行器和11 個自由度，符合人體工程學設計。2）“擎天柱”關節執行器初步方案主要涉及電機、諧波減速器（旋轉關節）、滾珠/滾柱絲桿（線性關節）、傳感器等，由于集成在和人一樣大小的關節上，因此對零部件的性能及大小提出了更高要求。行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 11 圖圖10 特斯拉“擎天柱”執行器特斯拉“擎天柱”執行器 資料來源：智能車參考微信公眾號，海通證券研究所 2.1 電機電機：無框：無框力矩電機和空心杯電機力矩電機和空心杯電機有望放量有望放量 微特電機是指直徑小于 160mm 或者具有特殊性能和用途的設備，其通常被應用于控制

31、系統之中，用來實現機電信號和能量的檢測、解算、執行和轉換等功能，也可以作為設備的交流和直流電源，用于傳動機械負載。由于機器人要求控制精度高、工作環境復雜、結構緊湊，因此對微電機提出較高技術要求：轉矩慣量比要大，機電時間常數要小，以滿足系統快速反應的要求；調速范圍寬，低轉速運行平穩，零速附近可控，力矩波動要小，以滿足各種運動速度和精確定位的要求；功率體積比和功率重量比要大，以滿足有限安裝空間，即要求微電機盡量做到小型化和輕量化；過載能力大，耐熱性能好，在惡劣環境條件能長期工作，即具有良好耐環境性和高可靠性。2.1.1 無框無框力矩力矩電機電機：磁路和工藝設計磁路和工藝設計是難點，通常需要定制是難

32、點，通常需要定制 無框架電機是傳統電機中用于產生扭矩和速度的部分，但沒有軸、軸承、外殼或端無框架電機是傳統電機中用于產生扭矩和速度的部分，但沒有軸、軸承、外殼或端蓋。蓋。無框電機只有兩個部件：轉子和定子。轉子通常是內部部件，由帶永磁體的旋轉鋼圓環組件構成，直接安裝在機器軸上。定子是外部部件，齒輪外部環繞鋼片和銅繞組，以產生緊密攀附在機器殼體內的電磁力。無框電機在機器人、醫藥、機床、包裝、印刷、加工和通用自動化等行業得到了廣泛應用。根據 Technavio 數據，2022 年，全球力矩電機市場規模預計 6.12 億美元，預計到 2028 年達到 8.99 億美元，期間復合年增長率為 8.01%。

33、行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 12 圖圖11 無框力矩電機示意圖無框力矩電機示意圖 資料來源：科爾摩根官網，海通證券研究所 圖圖12 科爾摩根科爾摩根無刷電機組成無刷電機組成 資料來源：科爾摩根官網，海通證券研究所 圖圖13 無無框力矩框力矩電機的優勢電機的優勢 資料來源：科爾摩根官網，海通證券研究所 圖圖14 協作機器人和協作機器人和關節關節模組模組（采用無刷（采用無刷力矩力矩電機）電機）資料來源：科爾摩根官網，海通證券研究所 無框力矩電機偏向定制，無框力矩電機偏向定制，國內企業無國內企業無框電框電機機也有布局也有布局。無框力矩電機更偏向以輸出扭距為衡量指標，

34、而普通伺服電機更偏向以輸出功率為評價指標。無框力矩電機是需要一體化設計并集成到機器內部，需要根據具體的機械設計尺寸來確定無框力矩電機的外形尺寸和扭矩/轉速性能。因此，無框力矩電機在磁路和工藝設計方面有一定的技術壁壘，需要在低壓供電的環境下輸出更大功率，從驅動性的電路設計以及電路轉換等方面來看，通常需要定制，對整體安裝、固定的工藝及設計具有較高的要求。目前無框電機的代表性產品有美國科爾摩根的 TBM 無框力矩電機、Parker 公司的 K 系列無框伺服電機；國內昊志機電等有無框力矩電機布局。表表 2 部分無框力矩電機各個廠商介紹部分無框力矩電機各個廠商介紹 地區地區 企業名稱企業名稱 簡介簡介

35、海外海外 科爾摩根科爾摩根 全球領先的運動控制系統和配件供應商?？茽柲Ω?TBM2G 無框伺服電機（TBM2G）是歷經數年潛心研發和測試，并吸取全球客戶反饋后的新一代力矩電機。Aerotech 全球領先的的運動控制系統及高精度的運動平臺供應商，電機系列包括線性、旋轉、無框和有框。Parker 是運動與控制領域的先行者。電機系列包括無刷伺服電機、無框電機、主軸電機、直驅力矩電機、電動汽車（EV）電機、直流有刷伺服電機、混合步進電機、直線伺服電機、齒輪電機，以及異步感應和矢量電機。昊志機電 2023 年 6 月 28 日在深交所互動易表示，公司現有的產品包括諧波減速器、無框力矩電機、驅動器、編碼

36、器、力矩傳感器等可應用于人形機器人 偉創電氣 2023 年 6 月 9 日在上證 e 互動表示，2022 年公司成立機器人行業部，切入機器人產業鏈，目前主要是以機器人大配套為主，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、空心杯電機、特種無框力矩電機等核心部件。江南奕帆 2023 年 7 月 14 日在互動易平臺表示，近期團隊在研發無框力矩電機，未來可能用于精密控制行業 資料來源：各公司官網，Wind，深交所互動易，上證 e 互動，海通證券研究所 行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 13 2.1.2 空心杯電機空心杯電機：手指關節匹配度較高，難點在于大批

37、量生產、裝配：手指關節匹配度較高，難點在于大批量生產、裝配 空心杯電動機屬于直流永磁的伺服空心杯電動機屬于直流永磁的伺服、控制電動機控制電動機，也可以將其歸類為微特電機也可以將其歸類為微特電機?？湛招谋谋妱訖C（又稱無鐵芯電機、無齒槽電機）在結構上突破了傳統電機的轉子結構形式，電動機（又稱無鐵芯電機、無齒槽電機）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。采用的是無鐵芯轉子。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。由于轉子的結構變化而使電動機的運轉特性得到了改善，不但具有突出的節能特點，更為重要的是具

38、備了鐵芯電動機所無法達到的控制和拖動特性。因此，作為高效率而體積又小的能量轉換裝臵，空心杯對人形機器人手指關節的匹配度較高?？招谋姍C在航空航天、軍工、電器設備、工業控制等眾多領域擁有廣闊應用前景。在航空航天領域，空心杯電機可用于減輕飛行器的重量；在軍工領域，空心杯電機能夠快速調節導彈飛行方向；在工業控制領域，空心杯電機可用于制造工業機器人。根據 Business Research 數據，全球空心杯直流電機市場在 2022 年的市場規模約為 7.48 億美元，預計到 2028 年將達到 11.86 億美元，在 2023-2029 年的預測期內的復合年增長率為 8.0%。圖圖15 無刷空心杯電機

39、無刷空心杯電機 資料來源：Faulhaber 官網，海通證券研究所 圖圖16 有刷空心杯電機有刷空心杯電機 資料來源：Faulhaber 官網，海通證券研究所 海外廠商優勢明海外廠商優勢明顯，國內廠商加緊追趕。顯，國內廠商加緊追趕?？招谋姍C由于體積小，大多使用螺旋管微型線圈。螺線管微型線圈是一個三維線圈，由多匝導線纏繞而成，纏繞內部空心，電流流入纏繞導線，并產生均勻磁場。傳統螺旋管微型線圈制作方法以手工纏繞為主，第一步繞線和粘膠帶；第二步壓扁；第三步切線頭，第四步浸錫；第五步取膠帶；第六步卷圓；第七步浸酒精，第八步整形打圓。手工生產空心杯電樞線圈勞動生產率低，人工成本高，而且工作環境使用酒精

40、，對工人的適應性有一定阻礙且增加了材料成本，已不能適應現代化大規模精細生產要求。因此，空心杯制作的難點在于大批量生產及較難的裝配，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。海外廠商 Maxon、Faulhaber 等公司深耕空心杯電機多年，已經形成的強大的品牌效應和技術壁壘，國內廠商如鳴志電器、鼎智科技、偉創電氣等眾多公司也有空心杯電機相關布局。表表 3 部分空心杯電機各個廠商布局情況部分空心杯電機各個廠商布局情況 地區地區 企業名稱企業名稱 簡介簡介 海外海外 Maxon maxon DC 電機品質領先全球。其 DC 采用高性能永磁體。電機的“心臟”是享有全球專利的空芯杯轉子。

41、Faulhaber FAULHABER 直流電機有一個自承式斜繞銅線圈。這種設計不僅最大限度地降低了轉子的慣性矩，還為驅動設備提供了最大的動力和精確的無齒槽運行。國內國內 鼎智科技 2023 年 3 月 28 日在全景網-互動平臺表示，公司空心杯電機關鍵繞線工藝設備實現自制，能實現多工位自動化繞線成型?？招谋姍C產線正在籌建。鳴志電器 2022 年 11 月 14 日在上證 e 互動表示，公司的空心杯電機和直流無刷電機產品廣泛應用于重癥呼吸機的應用場景 偉創電氣 2023 年 6 月 9 日在上證 e 互動表示，公司自主研發設計空心杯電動機，產品目前在內部測試階段 資料來源：各公司官網，Win

42、d，上證 e 互動，全景網，海通證券研究所 行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 14 2.2 減速器：減速器：RV 和諧波減速器和諧波減速器常用在機器人中，已逐步進行國產替代常用在機器人中，已逐步進行國產替代 減速器的主要作用是降低輸出轉速，增加轉矩，提升載荷能力，從而達到理想的傳減速器的主要作用是降低輸出轉速，增加轉矩，提升載荷能力，從而達到理想的傳動效果動效果。減速器是屬于經過精密加工的分流式和同進軸式減速機設計，由增速裝臵、復合傳動裝臵配臵各種類電機組成，精確的角度傳輸都可以見到減速機的應用，具有能耗低，性能優越等特點。精密減速器具有更高控制精度，主要應用于機器

43、人、數控機床等高端領域，其種類包括諧波減速器、RV 減速器、擺線針輪行星減速器、精密行星減速器等。因此，精密減速器的存在使伺服電機在一個合適的速度下運轉，并精確地將轉速降到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。圖圖17 減速器分類減速器分類 資料來源：機器人技術與智能系統陳繼文等，海通證券研究所 圖圖18 工業機器人中減速器應用工業機器人中減速器應用 資料來源：中國供應商網站，海通證券研究所 衡量精密減速器的主要指標包括衡量精密減速器的主要指標包括：扭轉剛度、傳動精度、啟動轉矩、空程、背隙、扭轉剛度、傳動精度、啟動轉矩、空程、背隙、傳動誤差、傳動效率等。傳動誤差、傳動效率等

44、。從國外產品的技術指標來看，國外產品信息相對完善，每種規格隊形的各技術指標都有精確的數值呈現，而國內在這方面有所欠缺，主要表現在：產品產品系列不健全。系列不健全。日本納博具備全系列產品，基本上可以應用于所有領域，而國內產品系列相對殘缺。一致性問題。一致性問題。國產減速器在實際使用環境下的性能，與實驗室性能無法完全匹配，個別產品存在漏油、精度降低等情況，是阻礙國產減速器進軍高端市場的原因之一。目前，大量應用于多關節機器人的減速器主要有兩種目前，大量應用于多關節機器人的減速器主要有兩種：RV 減速器和諧波減速器減速器和諧波減速器。相比于諧波減速器，RV 減速器具有更高的剛度和回轉精度。因此在關節型

45、機器人中，一般將 RV 減速器放臵在機座、大臂、肩部等重負載的位臵，而將諧波減速器放臵在小臂、腕部或手部；二者之間適用的場景不同，屬于相輔相成的關系。而行星減速器一般用在直角坐標機器人上。表表 4 RV 減速器和諧波減速器在工業機器人中應用具體對比減速器和諧波減速器在工業機器人中應用具體對比 項目項目 RV 減速器減速器 諧波減速器諧波減速器 技術特點技術特點 通過多級減速實現傳動，一般由行星齒輪減速器的前級和擺線針輪減速器的后級組成，組成的零部件較多 通過柔輪的彈性變形傳遞運動，主要由柔輪、剛輪、波發生器三個核心零部件組成。與 RV 及其他精密減速器相比，諧波減速器使用的材料、體積及重量大幅

46、度下降 產品性能產品性能 大體積、高負載能力和高剛度 體積小、傳動比高、精密度高 應用場景應用場景 一般應用于多關節機器人中機座、大臂、肩部等重負載的位臵 主要應用于機器人小臂、腕部或手部 終端領域終端領域 汽車、運輸、港口碼頭等行業中通常使用配有 RV 減速器的重負載機器人。3C、半導體、食品、注塑、模具、醫療等行業中通常使用由諧波減速器組成的 30kg 負載以下的機器人 價格區間價格區間 5000-8000 元/臺 1000-5000 元/臺 資料來源：綠的諧波招股說明書，海通證券研究所 行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 15 表表 5 RV 減速器和諧波減速器

47、減速器和諧波減速器參數參數對比對比 主流技術指標主流技術指標 RV 減速器減速器 諧波減速器諧波減速器 背向間隙背向間隙 60 arc sec 20 arc sec 傳動效率傳動效率 80%75%溫升溫升 45 40 噪聲噪聲 70db 60db 減速比減速比 30-192.4 30-160 額定轉矩下使用壽命額定轉矩下使用壽命 6000h 8000h 額定輸出轉矩額定輸出轉矩 101-6135N m 6.6-921N m 扭轉剛性扭轉剛性 20-1176N m/arc min 1.34-54.09N m/arc min 資料來源：綠的諧波招股說明書，海通證券研究所 2.2.1 RV 減速器減

48、速器：高精度：高精度、大負載大負載 RV 減速器減速器是是在擺線針輪行星傳動的基礎上發展而來，結構主要分為兩級：第一級在擺線針輪行星傳動的基礎上發展而來，結構主要分為兩級：第一級為漸開線圓柱齒輪傳動為漸開線圓柱齒輪傳動；第二級為擺線針輪行星傳動第二級為擺線針輪行星傳動，包括轉臂曲柄、擺線輪、針齒殼，包括轉臂曲柄、擺線輪、針齒殼，特點在于承受大負載的同時保證高精度。特點在于承受大負載的同時保證高精度。因此，其技術難點主要在于工藝和裝配方面：材料成形技術。材料成形技術。RV 減速齒輪需要具有耐磨性和高剛性，對于材料成型過程提出了較高要求，尤其是材料化學元素控制、表面熱處理方面。精密加工及裝配技術。

49、精密加工及裝配技術。RV 減速器的減速比較高，具備無側隙、微進給的特點，這就需要特殊部件加工和精密裝配技術。圖圖19 RV 減速器減速器 資料來源：會通自動化官網，海通證券研究所 圖圖20 RV 減速減速器傳動原理器傳動原理 資料來源：機器人關節傳動用精密減速器研究進展吳素珍等，海通證券研究所 工藝水平較國外廠商有所落后。工藝水平較國外廠商有所落后。從 RV 減速器的技術指標來看，對比納博 RV-E 系列和南通振康的產品，在同一輸出轉速和輸入功率下，國內產品在傳動效率上已經可以與國外媲美。然而工藝水平是限制 RV 減速器發展的主要原因，例如非標特殊軸承是RV 減速器的精密機構，其間隙需根據零部

50、件加工尺寸動態調整。為了結構緊湊，薄壁角接觸球軸承精度要求較高，加預緊力后軸承的游隙為零。從國內市占率來看，Nab 仍處于領先定位，環動國內市占率第二，珠海飛馬、秦川、中大力德、南通振康等企業緊跟其后。行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 16 圖圖21 RV 減速器減速器市場份額（市場份額（2021）資料來源：高工機器人官方微信公眾號，海通證券研究所 圖圖22 RV 減速減速器器市場份額（市場份額（2022）資料來源：高工機器人官方微信公眾號，海通證券研究所 中國中國 RV 減速器需求量大，市場規模不斷減速器需求量大，市場規模不斷高增。高增。根據觀研天下援引 IFR，

51、2022-2025年全球工業機器人用 RV 減速機市場規模分別為 65.3/75.1/86.3/99.3 億元，2021-2025年 CAGR 為 15.0%。2022-2025 年國內工業機器人用 RV 減速機市場規模分別為34.8/41.8/50.2/60.2 億元，2021-2025 年 CAGR 為 20.0%。圖圖23 全球工業機器人全球工業機器人 RV 減速器減速器需求量及需求量及市場規模市場規模 資料來源：IFR，研觀天下，海通證券研究所 圖圖24 中國中國工業機器人工業機器人 RV 減速器減速器需求量及需求量及市場規模市場規模 資料來源：IFR，研觀天下，海通證券研究所 2.2

52、.2 諧波減速器諧波減速器：體積小、重量輕，或更適合人形機器人體積小、重量輕，或更適合人形機器人 諧波減速器諧波減速器是是基于行星齒輪傳動發展基于行星齒輪傳動發展而來而來，由波發生器、柔輪、剛輪組成，由波發生器、柔輪、剛輪組成。諧波傳動技術突破了機械傳動采用剛性構件的模式，使用了一個柔性構件來實現機械傳動，其工作原理通常采用波發生器主動、剛輪固定、柔輪輸出形式，當波發生器裝入柔輪內圓時，迫使柔輪產生彈性變形而呈橢圓狀，使其長軸處柔輪齒輪插入剛輪的輪齒槽內，成為完全嚙合狀態；而其短軸處兩輪輪齒完全不接觸，處于脫開狀態，當波發生器連續轉動時，迫使柔輪不斷產生變形并產生了錯齒運動，從而實現波發生器與

53、柔輪的運動傳遞。由于諧波傳動有回差小、運動精度高、傳動比大、體積小、重量輕等優點，可以實現更小型化設計，因此我們認為或更適合人形機器人的關節設計。根據特斯拉發布的內容來看，旋轉關節方案或采用諧波減速器。行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 17 圖圖25 諧波減速器諧波減速器 資料來源：綠的諧波招股說明書，海通證券研究所 圖圖26 諧波減速諧波減速器傳動原理器傳動原理 資料來源：機器人關節傳動用精密減速器研究進展吳素珍等，海通證券研究所 圖圖27 特斯拉“擎天柱”旋轉執行器或采用諧波減速器特斯拉“擎天柱”旋轉執行器或采用諧波減速器 資料來源：舞肌科技微信公眾號，海通證券

54、研究所 國內國內諧波減速器諧波減速器企業正迅速追趕，國產替代可期企業正迅速追趕，國產替代可期。從諧波減速器的技術指標來看，綠的諧波和中技克美的減速比范圍與日本哈默納科水平相當，產品性能基本滿足要求，目前已經大量應用于國產機器人。而國外產品在輸出轉矩、平均壽命和一致性等技術指標上依然占據優勢。從國內市占率來看，哈默納科仍處于領先定位，綠的諧波國內市占率第二，國產替代空間仍然較大。行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 18 圖圖28 諧波減速器市場份額（諧波減速器市場份額（2021）資料來源：GGII 官方微信公眾號，海通證券研究所 圖圖29 諧波諧波減速減速市場份額（市場

55、份額（2022）資料來源：GGII 官方微信公眾號，海通證券研究所 中國諧波減速器需求量同樣可觀。中國諧波減速器需求量同樣可觀。根據觀研天下援引 IFR，2022-2025 年全球工業機器人用諧波減速機市場規模分別為 39.1/46.8/56.4/68.2 億元，2021-2025 年 CAGR達 20.0%。2022-2025 年 國 內 工 業 機 器 人 用 諧 波 減 速 機 市 場 規 模 分 別 為18.5/22.7/27.9/34.6 億元，2021-2025 年 CAGR 達 22.9%。圖圖30 全球工業機器人全球工業機器人諧波諧波減速器市場規模減速器市場規模 資料來源：IF

56、R，研觀天下，海通證券研究所 圖圖31 中國中國工業機器人工業機器人諧波諧波減速器市場減速器市場規模規模 資料來源：IFR，研觀天下，海通證券研究所 2.3 滾動功能部件滾動功能部件：高端高端滾珠滾珠絲杠絲杠和行星滾柱絲杠和行星滾柱絲杠國產化率尚低國產化率尚低 工藝難度高，高端國產化率低。工藝難度高，高端國產化率低。滾動功能部件關鍵性能提升是解決國產滾動功能部件大批量配套應用國防軍工、打破高端裝備進口受制于人的關鍵所在。絲桿主要功能是將旋轉運動轉換成線性運動，或將扭矩轉換成軸向反復作用力，同時兼具高精度、可逆性和高效率的特點，所以其在精度、強度及耐磨性等方面都有很高的要求，因此其加工從毛坯到成

57、品的每道工序要求均比較高。以數控機床為例，以數控機床為例，根據秦川機床募集說明書援根據秦川機床募集說明書援引引中國機床協會的統計，高檔數控機床中的高端滾動功能部件國產化中國機床協會的統計，高檔數控機床中的高端滾動功能部件國產化率僅為率僅為 5%，高端，高端機械零部件長期依賴進口，限制國內高檔數控機床產業的發展。機械零部件長期依賴進口，限制國內高檔數控機床產業的發展。滾珠絲杠滾珠絲杠，又稱，又稱滾珠絲桿滾珠絲桿副副、滾珠絲桿滾珠絲桿、滾珠螺桿滾珠螺桿。滾珠絲杠按鋼球的循環方式分為鋼球管外循環方式、靠螺母內部 S 狀槽實現鋼球循環的方式和靠螺母上部導引板實現鋼球循環的導引板方式。以內循環滾珠絲杠為

58、例，螺母與絲杠表面被加工成凹圓弧形成螺紋滾道，滾道之間放入滾珠形成滾珠絲杠副部件，滾珠在螺母內沿著螺旋滾道滾動并通過返向器在螺母內循環帶動螺母沿絲杠軸向運動。行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 19 圖圖32 滾滾珠絲杠珠絲杠（內循環）（內循環）的組成的組成 資料來源：滾動絲杠副發展及研究現狀湯文成等，海通證券研究所 圖圖33 絲杠、螺母、滾珠配合截面圖絲杠、螺母、滾珠配合截面圖 資料來源：行星滾柱絲杠副的研究肖正義，海通證券研究所 行星滾柱絲杠主要由滾柱絲杠、滾柱螺母、滾柱、內齒圈、壓蓋及擋圈組成，滾柱行星滾柱絲杠主要由滾柱絲杠、滾柱螺母、滾柱、內齒圈、壓蓋及擋圈組

59、成，滾柱絲杠與滾柱螺母為齒形角絲杠與滾柱螺母為齒形角 90的多頭螺紋。的多頭螺紋。滾柱齒形為雙凸圓弧的單頭螺紋。若干滾柱圍繞絲杠均勻分布，布當滾柱絲杠旋轉時，滾柱既圍繞絲杠軸作公轉，又圍繞自身軸線作自轉，帶動滾柱螺母作軸向移動。因此，滾柱絲杠的滾柱與絲杠、螺母為滾動摩擦，傳動效率最高可以達到 90%。行星滾柱絲杠副承載主要靠滾柱螺紋與絲杠、螺母 90齒形角兩邊點接觸承載。圖圖34 行星滾柱絲杠副行星滾柱絲杠副結構圖結構圖 資料來源：行星滾柱絲杠副的研究肖正義，海通證券研究所 圖圖35 滾柱絲杠、滾珠螺母與滾柱嚙合原理圖滾柱絲杠、滾珠螺母與滾柱嚙合原理圖 資料來源：行星滾柱絲杠副的研究肖正義，海

60、通證券研究所 反向式行星滾柱絲杠機構利用其長螺母反向式行星滾柱絲杠機構利用其長螺母-短絲杠的組合形式短絲杠的組合形式，將長螺母設計成電機將長螺母設計成電機轉子，易于實現轉子，易于實現機電融合直線作動器設計。機電融合直線作動器設計。反向式行星滾柱絲杠機構中，螺母只沿周向轉動，不沿軸向移動，絲杠只沿軸向移動，不沿周向轉動，滾柱既有自轉，又有公轉。圖圖36 反向滾柱絲杠結構圖反向滾柱絲杠結構圖 資料來源：反向式行星滾柱絲杠機構運動原理及仿真分析黨金良等，海通證券研究所 圖圖37 單個滾柱的行星滾柱絲杠機構運動簡圖單個滾柱的行星滾柱絲杠機構運動簡圖 資料來源：反向式行星滾柱絲杠機構運動原理及仿真分析黨

61、金良等，海通證券研究所 行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 20 圖圖38 “擎天柱”部分“擎天柱”部分線性執行器線性執行器可能采可能采用用反向式行星反向式行星滾珠絲杠滾珠絲杠 資料來源：舞肌科技微信公眾號，海通證券研究所 滾珠滾珠相對與滾柱絲杠市相對與滾柱絲杠市場規模更大，應用范圍更場規模更大，應用范圍更廣廣。1）據 allied market research數據，2019 年全球精密滾珠絲杠市場規模為 15.71 億美元，預計到 2027 年將達到 20.44億美元，復合年增長率為 5.1%；根據 persistence market research 數據，2

62、023 年，全球滾柱絲杠市場規模約為 3 億美元。到 2033 年，市場規模將達到 5.57 億美元，未來10 年以 6.4%的復合年增長率增長。2）滾珠絲杠與滾柱絲杠在同時代出現。滾珠絲杠副能快速發展，而滾柱絲杠不能發展的原因是結構復雜，加工工藝性差，可靠性差等，應用范圍目前沒有滾珠絲杠普及。另一方面，行星滾柱絲杠與滾珠絲杠的結構雖相似，但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，因此有更高的抗沖能力。在需要特大載荷的場合，特別是空間受限制的情況下需要很大載荷（沒有匹配的滾珠絲杠副可選）時，會選用行

63、星滾柱絲杠，它一般比同規格的滾柱絲杠副的載荷大2 至 3 倍，且中、小型規格的行星滾柱絲杠可選的最小導程更小。表表 6 滾珠絲杠滾珠絲杠副副和行星滾柱絲杠和行星滾柱絲杠副副對比對比 地區地區 滾珠絲杠滾珠絲杠副副 行行星滾柱絲杠星滾柱絲杠副副 結構組成結構組成 由絲杠、螺母、鋼球、導珠管等組成。絲杠和螺母螺紋為單頭或多頭。絲杠、螺母螺紋滾道為單圓弧滾道或雙圓弧滾道，結構簡單。由絲杠、螺母、滾柱、內齒圈、壓蓋、擋圈等構成。絲杠、螺母為齒形角 90三角形多頭螺紋。滾柱為雙凸圓弧齒形單頭螺紋。結構復雜。循環方式循環方式 絲杠、螺母滾道通過導珠管組成滾珠循環回路，每個導珠管組成1.5 圈或多圈滾珠鏈，

64、絲杠副可以由多個導珠管組成多個滾珠鏈。滾柱絲杠副結構類似于行星齒輪結構。絲杠副有多個滾柱，且滾柱與絲杠、螺母呈多點接觸。滾動體滾動體 滾珠 滾柱 外形尺寸外形尺寸 由于滾珠螺母及滾珠絲杠滾道槽較深。滾珠嵌在絲杠、螺母內部.因此滾珠螺母外形尺寸小。由于絲杠螺母牙型深度較小，滾柱直徑又大，滾柱螺母外形尺寸大。運動平穩性運動平穩性 由于滾珠在絲杠副循環滾珠鏈中運動要通過返向機構，容易產生沖擊影響絲杠副平穩性。滾柱在絲杠副中滾動沒有返向機構，不產生沖擊、震動，因而絲杠副運行平穩 傳動效率傳動效率 由于滾珠外表面粗糙度高且精度高。滾動摩擦系數小，傳動效率高，可以大于 90%。雖滾柱與絲杠、螺母接觸為點接

65、觸及滾動摩擦，由于螺母、絲杠及滾柱加工誤差及表面粗糙度等原因，傳動效率一般低于 90%。承承載載 小規格、小導程，承載小大規格、大導程承載大。滾柱接觸點多，接觸承載大。小規格、小導程行星滾柱絲杠副承載大于滾珠絲杠副承載。加工及裝配加工及裝配工藝性工藝性 簡單 復雜 可靠性可靠性 結構簡單，零件加工及裝配精度易于保證，因此可靠性高。絲杠、螺母為多頭細牙螺紋，由于螺紋分度誤差及牙型強度等原因，實際承載遠小于理論承載，且可靠性差。速度和加速速度和加速度度 高 更高 導程和節距導程和節距 滾珠絲桿的導程受到球直徑的限制，因此導程將是標準的。導程是螺距的函數，所以導程可以小于 0.5 毫米或更小。資料來

66、源：行星滾柱絲杠副的研究肖正義，上?；垓v官網，海通證券研究所 行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 21 2.4 力矩力矩傳感器：傳感器：六六維力矩傳感器維力矩傳感器壁壘最高，國內企業已有布局壁壘最高，國內企業已有布局 機器人通過傳感器獲得感覺信息。機器人通過傳感器獲得感覺信息。傳感器是一種檢測裝臵，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求，傳感器的特點包括微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網絡化。傳感器包括力矩傳感器、觸覺傳感器、接近覺傳感器、距離覺傳感器、

67、光學編碼器等。其中，力矩傳感器是將力的變化轉換為電信號的器件。力力矩傳感器矩傳感器市場規模市場規模大大，多維力，多維力/力矩傳感器力矩傳感器技術壁壘更高技術壁壘更高。根據 MMR 數據，2022年力矩傳感器市場規模為 70.6 億美元，預計 2023-2029 年力矩傳感器市場規模復合增速將達到 5.5%至 102.8 億美元。根據所測力的維度的不同，力傳感器可被分為單維（軸）力和多維（軸）力。單維力傳感器是指能檢測單一維度方向上的力或力矩，多維力傳感器指的是一種能夠同時測量兩個方向以上的力及力矩分量的力傳感器。多維力最完整的形式是六維力/力矩傳感器，即能夠同時測量 3 個力分量和 3 個力矩

68、分量的傳感器。多維力傳感器與單維力傳感器比較，除了要解決對所測力分量敏感的單調性和一致性問題外，還要解決因結構加工和工藝誤差引起的維間（軸間）干擾問題、動靜態標定問題以及矢量運算中的解耦算法和電路實現等。圖圖39 力傳感器示意圖力傳感器示意圖 資料來源：海伯森技術官網，海通證券研究所 根據傳感元件的不同，六維力根據傳感元件的不同，六維力/力矩傳感器主要分為三種基本類型：應變片式、光力矩傳感器主要分為三種基本類型：應變片式、光學式以及壓電學式以及壓電/電容式。電容式。每種類型的六維力傳感器都在不同的應用場景中有其獨特優勢。目前，市場應用的六維力/力矩傳感器大部分是基于應變片式的測量。表表 7 不

69、同類不同類型六維力型六維力/力矩傳感器原理、特點及代表企業力矩傳感器原理、特點及代表企業 傳感元件類型傳感元件類型 原理及原理及特點特點 代表企業代表企業 應變片式應變片式 通常采用的是硅應變片或金屬箔，本質是材料本身發生形變進而轉化為阻值變化 ATI、宇立儀器、坤維科技、鑫精誠傳感器、海伯森、神源生智能、Sintokogio、Bota Systems AG、SCHUNK、ME-Mesysteme GmbH、埃力智能 光學式光學式 通過光纖、光柵反映形變，再轉化成力 OnRobot 壓電壓電/電容式電容式 電容是通過極距的變化導致電壓變化，壓電則是通過形變改變電荷 Robotiq、Roboto

70、us、WACOH-TECH、Kistler 資料來源：GGII 官方微信公眾號，海通證券研究所 國產六維力國產六維力/矩傳感器與矩傳感器與海外海外在靈敏度、串擾、抗過載能力及維間耦合誤差等方面在靈敏度、串擾、抗過載能力及維間耦合誤差等方面仍存在差距。仍存在差距。近幾年，入局六維力/力矩傳感器領域的國產相關廠商越來越多，除了宇立儀器（SRI）之外，如坤維科技、鑫精誠、海伯森、藍點觸控、神源生智能、瑞爾特測控等，均已有相關的產品落地并進入產業化應用。其他廠商如重慶魯班機器人技術研究院、昊志機電、埃力智能等，通過自主研發力傳感器技術，已經具備六維力/力矩傳感器的生產能力，部分產品型號開始進入下游用戶

71、的驗證測試階段。行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 22 表表 8 國內外六維力國內外六維力/力矩力矩傳感器主要生產商傳感器主要生產商 地區地區 主要生產商主要生產商 日韓 Robotous、Sintokogio、WACOH-TECH、Aidin Robotics 歐美 ATI、OnRobot、SCHUNK、Robotiq、Bota Systems AG、Nordbo Robotics、ME-Mesysteme GmbH、AMTI、Kistler 中國 坤維科技、宇立儀器、鑫精誠、海伯森、藍點觸控、神源生智能、瑞爾特測控、重慶魯班機器人技術研究院、昊志機電、埃力智能等

72、 資料來源：GGII 官方微信公眾號，海通證券研究所 多維力力矩傳感器在機器人、航空航多維力力矩傳感器在機器人、航空航天、生物醫學等領域得到了廣泛應用，特別天、生物醫學等領域得到了廣泛應用，特別是在機器人領域。是在機器人領域。多維力傳感器廣泛應用于機器人手指和手爪研究、機械手外科研究、指力研究、力反饋、剎車檢測、精密裝配、切削、復原研究、整形外科研究、產品測試、觸覺反饋等，行業覆蓋了機器人、汽車制造、自動化流水線裝配、生物力學、航空航天、輕紡工業等。機器人的地面反力和反力矩的檢測能夠通過六維力/力矩傳感器來實現。此外，在人形機器人手臂末端也常常裝有六維力/力矩傳感器。圖圖40 六維力矩傳感六維

73、力矩傳感器可用于人形機器器可用于人形機器人人 資料來源：海伯森技術官網，海通證券研究所 圖圖41 力控插力控插拔拔 資料來源：海伯森技術官網，海通證券研究所 中國中國六維力六維力/力矩傳感器市場目前基數依然偏小，但增速較高。力矩傳感器市場目前基數依然偏小，但增速較高。以中國市場為例，根據高工機器人微信公眾號，2022 年中國市場六維力/力矩傳感器銷量 4840 套，同比增長 62.58%。根據 GGII 預計，2023 年中國市場六維力/力矩傳感器銷量有望突破 6700套，同比增速約 40%。圖圖42 中國六維力中國六維力/力矩傳感器銷量力矩傳感器銷量及預測及預測 資料來源：GGII 官方微信

74、公眾號，海通證券研究所 行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 23 3.長期：長期：勞動力缺口及人工智能的成熟普及有望進一步打勞動力缺口及人工智能的成熟普及有望進一步打開開人形機器人的人形機器人的市場空間市場空間 長期來看，人形機器人相對于其他形態機器人，無論在工業生產或是專業服務場景都具有極高的通用性并能夠完成多種工作。根據 Markets and Markets 數據，人形機器人市場規模預計將由 2023 年的 18 億美元提升至 2028 年的 138 億美元，年復合增速約50.2%。根據特斯拉官方微信公眾號 2022 年 10 月 1 日發布的文章，特斯拉機器人

75、預計將在 3-5 年（大約 2025-2028 年）內交付，產量將達到數百萬臺，價格可能不到 2 萬美元。3.1 勞動力短缺等宏觀因素影響加大對人形勞動力短缺等宏觀因素影響加大對人形機器人需求機器人需求 結構性社會問題的出現進一步刺結構性社會問題的出現進一步刺激對機器人的需求。激對機器人的需求。人形機器人作為更具效率的勞動力在工業化場景中補缺人力的短缺。上世紀中期在戰后勞動力短缺的宏觀經濟環境下，德國采取外部政策手段刺激機器人發展，極大地推廣了工業機器人的普及，并替代人類在有害有毒環境的工作崗位。當前中國經濟體內適齡勞動力逐年減少的趨勢同樣激發對人形機器人的需求。適齡勞動力在未來十年或將保持減

76、少的趨勢。人形機器人作為人力的替代品，自身智能化的趨勢下應用于更多行業場景并帶來更高的生產力。據 IFR，2021 年全球工業機器人市場裝機量達到 57.1 萬臺，2025 年預計達到 69 萬臺，機器替人趨勢明顯。圖圖43 各國各國 65 歲以上人口比例歲以上人口比例（2021 年）年）資料來源：聯合國人口司，海通證券研究所 圖圖44 2025 年年工業機器人裝機量工業機器人裝機量預計達到預計達到 69 萬臺萬臺 資料來源：IFR，海通證券研究所 3.2 AI 技術的加持技術的加持，推動人形機器人滲透率提升，推動人形機器人滲透率提升 機器人推動機器人推動 AI 技術發展，有望是技術發展，有望

77、是 AI 技術的載體技術的載體之一之一。機器人的研究推動了許多人工智能思想的發展，在人工智能構建世界狀態的模型和描述世界狀態變化的過程中起到了至關重要的作用。人工智能的主要研究方向有語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統等，這些研究方向對于機器人智能化的實踐有著重要的意義。其中，機器翻譯、智能控制、專家系統及語言和圖像理解不僅是人工智能需要研究的重點，同時也是智能機器人得以實現的科技難點。人工智能實際上是將人的智能賦予其他工具，而機器人則人工智能實際上是將人的智能賦予其他工具，而機器人則是為這樣的智能化提供了一個很好的容器與載體。是為這樣的智能化提供了一個很好的容器與載體。當前，機器人學的

78、發展主要圍繞移動機器人、仿人機器人、人機交互等細分領域的研究展開，其中移動機器人和仿人機器人一直是大多數研究者的主攻方向，近期學者對人工智能關鍵技術人機交互、路徑規劃、控制系統和強化學習的研究愈發關注。以以 CHATGPT 為例。為例。微軟于 2023 年 2 月在其官網發文。ChatGPT 可以適應不同的機器人學任務、仿真器和形態，例如空中導航、操縱和具身代理等，并且可以通過自 行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 24 然語言指令來與用戶交互。圖圖45 ChatGPT for Robotics：設計原則和模型能力：設計原則和模型能力 資料來源：ChatGPT for

79、 Robotics:Design Principles and Model Abilities微軟，海通證券研究所 行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 25 4.投資建議投資建議 投資建議：投資建議：我們認為，國內企業零部件廠商有望借助人形機器人產業化，減速器、滾珠/滾柱絲杠、電機等核心零部件生產工藝有望逐步提升，進而逐步實現國產替代。執行器集成環節建議關注三花智控、拓普集團；減速器環節建議關注綠的諧波、雙環傳動、中大力德、豐立智能等；絲杠環節建議關注秦川機床、貝斯特、江蘇雷利（鼎智科技）等；電機環節建議關注江蘇雷利（鼎智科技）、偉創電氣、鳴志電器等；無框力矩電機環節

80、建議關注昊志機電、偉創電氣等；六維力矩傳感器環節建議關注昊志機電、柯力傳感等。表表 9 核心零部件核心零部件企業介紹企業介紹 公司公司 主營業務或產品主營業務或產品 人形機器人關節相關產品（在研或人形機器人關節相關產品（在研或出貨）出貨）三花智控三花智控 主營制冷控制元器件業務和汽車熱管理系統控制部件業務 執行器 拓普集團拓普集團 主營業務為汽車零部件的研發、生產及銷售，主要產品包括汽車 NVH 減震系統、內外飾系統、輕量化車身、智能座艙部件、熱管理系統、底盤系統、空氣懸架、智能駕駛系統共八大業務板塊 執行器 綠的諧波綠的諧波 主營業務產品為諧波減速器等 諧波減速器 雙環傳動雙環傳動 目前的主

81、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。減速器 中大力德中大力德 從事減速電機、減速器等核心零部件的生產和銷售，相繼推出微型無刷直流減速電機、精密行星減速器、滾筒電機、RV 減速器、諧波減速器、伺服驅動、永磁直流減速電機等產品。減速器 豐立智能豐立智能 主營業務是小模數齒輪、精密減速器及相關零部件的研發、生產和銷售。減速器 江蘇雷利江蘇雷利 主要從事家用電器、汽車微特電機、醫療儀器用智能化組件及相關零部件的研發、生產與銷售?？招谋姍C、絲杠等 鼎智科技鼎智科技 主要產品有線性執行器、混合式步進電機、音圈電機、直流電機等 空心杯電機、精密齒輪箱、絲杠 秦川機床秦川機床 主

82、要產品有齒輪加工機床、加工中心、車削中心、螺紋磨床、復雜刀具、傳動部件（滾珠絲杠、滾動直線導軌）等 滾珠絲杠 貝斯特貝斯特 主要產品為汽車零部件、飛機機艙零部件、通信產品零部件、氣動工具、制冷壓縮機零部件、智能裝備及工裝等。滾珠絲杠 鳴志電器鳴志電器 產品線涵蓋 3 大領域：運動控制、智能照明、電子元器件，運動控制產品主要包括步進電機、無齒槽&空心杯電機、步進驅動器與電機等 空心杯電機 昊志機電昊志機電 主要產品包括主軸、轉臺、直線電機、數控系統、諧波減速器、伺服電機、驅動器、傳感器、氫能源汽車燃料電池壓縮機、曝氣鼓風機、直驅類高速風機等高端裝備核心功能部件 無框力矩電機、諧波減速器、力矩傳感

83、器 偉創電氣偉創電氣 主營業務為變頻器、伺服系統與控制系統等產品的研發、生產及銷售 無框力矩電機、空心杯電機 柯力傳感柯力傳感 主營業務為研制、生產和銷售應變式傳感器、儀表等元器件等 力矩傳感器 資料來源：Wind、各公司 2022 年年報、深交所互動易、上證 e 互動、鳴志電器官網、海通證券研究所 注：空心杯/無框力矩電機、絲杠、減速器等應用范圍較廣，上述公司相關產品目前大多用在其他領域 行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲明 26 5.風險提示風險提示 技術進步不及技術進步不及預期預期：人工智能技術、運控水平、零部件核心技術進步不及預期，功能短期內無法快速提升。人形機

84、器人滲透率不及預期：人形機器人滲透率不及預期：因人形機器人尚處于早期，技術方案仍未完全確定。若技術方案達不到降本增效的預期，或影響人形機器人的滲透率。相關零部件無法大規模量產：相關零部件無法大規模量產：部分核心零部件生產需要用到海外高端工藝設備。受制于國際關系的影響，相關設備可能面臨無法買入或延期交貨的風險，導致核心零部件無法大規模量產。關節等技術方案變化：關節等技術方案變化：人形機器人關節執行器方案還未完全定型，若方案變化，可能對潛在供應商都有一定影響。競爭加?。焊偁幖觿。簢鴥炔季窒嚓P核心零部件企業眾多，有可能面臨未來競爭加劇的風險。行業研究機械工業行業 請務必閱讀正文之后的信息披露和法律聲

85、明 27 信息披露信息披露 分析師聲明分析師聲明 趙玥煒 機械行業 毛冠錦 機械行業 本人具有中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格，以勤勉的職業態度，獨立、客觀地出具本報告。本報告所采用的數據和信息均來自市場公開信息，本人不保證該等信息的準確性或完整性。分析邏輯基于作者的職業理解，清晰準確地反映了作者的研究觀點，結論不受任何第三方的授意或影響，特此聲明。分析師負責的股票研究范圍分析師負責的股票研究范圍 重點研究上市公司：銀都股份,杭可科技,歐科億,杭氧股份,秦川機床,埃斯頓,先導智能,聯贏激光,杰瑞股份,石化機械,道森股份,海目星 投資投資評級評級說明說明 1.投資評級的比較和評級標準：投

86、資評級的比較和評級標準：以報告發布后的 6 個月內的市場表現為比較標準，報告發布日后 6 個月內的公司股價（或行業指數）的漲跌幅相對同期市場基準指數的漲跌幅；2.市場基準指數市場基準指數的比較標準：的比較標準：A 股市場以海通綜指為基準；香港市場以恒生指數為基準；美國市場以標普 500 或納斯達克綜合指數為基準。類類 別別 評評 級級 說說 明明 股票投資評股票投資評級級 優于大市 預期個股相對基準指數漲幅在 10%以上；中性 預期個股相對基準指數漲幅介于-10%與 10%之間；弱于大市 預期個股相對基準指數漲幅低于-10%及以下；無評級 對于個股未來 6 個月市場表現與基準指數相比無明確觀點

87、。行業投資評行業投資評級級 優于大市 預期行業整體回報高于基準指數整體水平 10%以上；中性 預期行業整體回報介于基準指數整體水平-10%與 10%之間；弱于大市 預期行業整體回報低于基準指數整體水平-10%以下。法律聲法律聲明明 本報告僅供海通證券股份有限公司（以下簡稱“本公司”）的客戶使用。本公司不會因接收人收到本報告而視其為客戶。在任何情況下，本報告中的信息或所表述的意見并不構成對任何人的投資建議。在任何情況下，本公司不對任何人因使用本報告中的任何內容所引致的任何損失負任何責任。本報告所載的資料、意見及推測僅反映本公司于發布本報告當日的判斷，本報告所指的證券或投資標的的價格、價值及投資收

88、入可能會波動。在不同時期，本公司可發出與本報告所載資料、意見及推測不一致的報告。市場有風險，投資需謹慎。本報告所載的信息、材料及結論只提供特定客戶作參考，不構成投資建議，也沒有考慮到個別客戶特殊的投資目標、財務狀況或需要?？蛻魬紤]本報告中的任何意見或建議是否符合其特定狀況。在法律許可的情況下，海通證券及其所屬關聯機構可能會持有報告中提到的公司所發行的證券并進行交易，還可能為這些公司提供投資銀行服務或其他服務。本報告僅向特定客戶傳送，未經海通證券研究所書面授權，本研究報告的任何部分均不得以任何方式制作任何形式的拷貝、復印件或復制品，或再次分發給任何其他人，或以任何侵犯本公司版權的其他方式使用。所有本報告中使用的商標、服務標記及標記均為本公司的商標、服務標記及標記。如欲引用或轉載本文內容，務必聯絡海通證券研究所并獲得許可，并需注明出處為海通證券研究所，且不得對本文進行有悖原意的引用和刪改。根據中國證監會核發的經營證券業務許可，海通證券股份有限公司的經營范圍包括證券投資咨詢業務。