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1、新材料產業深度報告:新材料產業深度報告:人形機器人帶來新材料機遇人形機器人帶來新材料機遇新材料產業框架之三新材料產業框架之三證券研究報告2024年03月20日產業研究李永磊(證券分析師)董伯駿(證券分析師)S0350521080004S請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明2核心提要核心提要人形機器人空間巨大人形機器人空間巨大根據KBV Research數據,2022年全球人形機器人市場規模為14億美元,而到2030 年該市場規模預計達到 396億美元,CAGR高達51.86%。人形機器人作為具身智能的載體,近年來快速迭代進化,特斯拉創始人馬斯克預計,遠期人形機器人需求或達到100億臺。執行
2、器、靈巧手為關鍵零部件執行器、靈巧手為關鍵零部件人形機器人的關鍵部件包括各執行器關節、靈巧手等,零部件可分為減速器(諧波減速器、行星減速器)、伺服電機(無框電機、空心杯電機)、絲杠(行星滾柱絲杠、滾珠絲杠)、傳感器(六維力矩傳感器、柔性觸覺傳感器)、肢體骨骼等。特鋼、永磁材料、聚醚醚酮特鋼、永磁材料、聚醚醚酮PEEKPEEK是用量較大的原材料是用量較大的原材料構成人形機器人的材料種類豐富,據我們測算,其中特鋼、永磁材料、PEEK在一臺人形機器人上的用量分別為16.8kg、3.4kg、10.5kg,有望隨著人形機器人市場的拓展迎來發展新機遇。釹鐵硼永磁材料是伺服電機的關鍵材料釹鐵硼永磁材料是伺服
3、電機的關鍵材料高性能釹鐵硼永磁材料作為驅動電機的核心材料,在同步電機體積小型化的過程中依然能夠保持高磁性、磁一致性等性質。以特斯拉Optimus為例,一臺人形機器人需要使用28個無框電機、12個空心杯電機,其中高性能釹鐵硼用量可達到3.4kg,人形機器人的發展能有效拉動未來高性能釹鐵硼的增長需求。我們預計,人形機器人1000萬臺的需求將拉動3.4萬噸高性能釹鐵硼材料增量,拓展170億元的市場空間。實現人形機器人輕量化目標,聚醚醚酮實現人形機器人輕量化目標,聚醚醚酮PEEKPEEK是優選材料是優選材料聚醚醚酮PEEK比強度大、密度低,是綜合性能和產品附加值較高的特種工程塑料,可以應用于人形機器人
4、肢體骨骼及各關節結構件,能顯著降低機器人的自重。我們預計,在人形機器人1000萬臺的需求下,使用PEEK實現輕量化將拉動10.5萬噸的PEEK增量,帶來525億元的PEEK市場規模。特種鋼材是人形機器人零部件的重要原材料特種鋼材是人形機器人零部件的重要原材料相比于普鋼,特殊鋼具有優異的物理化學性能,多應用于下游高端制造、汽車、機器人等領域。我們測算,一臺人形機器人上50CrMo4合金鋼、40Cr合金鋼和GCr15軸承鋼的用量分別為7.7kg、1.4kg、7.7kg,在遠期1000萬臺的銷量下,將拉動7.7萬噸、1.4萬噸、7.7萬噸的市場空間,對應帶來的市場規模分別為11.55億元、0.728
5、億元、3.927億元。風險提示風險提示人形機器人產量和需求增長不及預期、新材料技術開發和國產替代不及預期、原材料價格大幅波動、行業競爭加劇、重點關注公司項目推進及業績不及預期請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明3核心提要核心提要圖表:人形機器人零部件市場空間敏感性分析圖表:人形機器人零部件市場空間敏感性分析資料來源:特斯拉官網,百度愛采購,我的鋼鐵,國海證券研究所;時間截止至2024年1月30日零部件零部件數量數量價格(元)價格(元)總價(元)總價(元)價值量占比價值量占比不同人形機器人銷量假設下的空間測算(億元)不同人形機器人銷量假設下的空間測算(億元)100100萬臺萬臺500500萬
6、臺萬臺10001000萬臺萬臺FSD芯片及套件1840008400027.68%84042008400六維力矩傳感器3020006000019.77%60030006000行星滾柱絲杠1431004340014.30%43421704340諧波減速器1425003500011.53%35017503500無框電機281000280009.23%28014002800肢體骨骼112000120003.95%1206001200柔性觸覺傳感器101136.8113683.75%113.68568.41136.8空心杯電機1246055201.82%55.2276552軸承2815042001.38
7、%42210420其他120000200006.59%20010002000總計303488100%3034.8815174.430348.8請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明4核心提要核心提要圖表:人形機器人產業重要原材料市場空間敏感性分析圖表:人形機器人產業重要原材料市場空間敏感性分析資料來源:特斯拉官網,百度愛采購,我的鋼鐵,國海證券研究所;時間截止至2024年1月30日原材料原材料應用于何種零部件應用于何種零部件單機用量單機用量(kg)(kg)不同人形機器人銷量假設下的原材不同人形機器人銷量假設下的原材料市場增量空間測算(噸)料市場增量空間測算(噸)單價單價(萬元(萬元/噸)噸)
8、不同人形機器人銷量假設下的空間測算不同人形機器人銷量假設下的空間測算(億元)(億元)100100萬臺萬臺500500萬臺萬臺10001000萬臺萬臺100100萬臺萬臺500500萬臺萬臺10001000萬臺萬臺聚醚醚酮PEEK肢體骨骼-結構件10.510500525001050005052.5262.5525釹鐵硼永磁材料無框電機-轉子空心杯電機-轉子3.434001700034000501785170鋁合金肢體骨骼-結構件10.510500525001050001.952.0510.2420.4850CrMo4合金鋼行星滾柱絲杠-主絲杠諧波減速器-剛輪7.7770038500770001.
9、51.1555.77511.55GCr15軸承鋼軸承諧波減速器-波發生器行星滾柱絲杠-螺母行星滾柱絲杠-滾柱7.7770038500770000.510.3931.9643.92740Cr合金鋼諧波減速器-柔輪1.414007000140000.520.0730.3640.728請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明5目錄目錄u人形機器人飛速迭代進化人形機器人飛速迭代進化uOptimus結構及原材料拆解結構及原材料拆解u高性能釹鐵硼供不應求高性能釹鐵硼供不應求uPEEK是優選輕量化材料是優選輕量化材料u特種鋼材應用部位較多特種鋼材應用部位較多請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明6智能機器
10、人發展日益蓬勃智能機器人發展日益蓬勃 智能機器人智能機器人,即具有主動性的第一人稱智能,本質上是可以與環境交互感知,能自主規劃、決策、行動,具有執行能力的機器人。智能機器人的核心目標是能夠聽到人類語言,然后分解任務,規劃子任務,在移動中識別物體,與環境交互,最終完成相應任務。自1968年美國斯坦福研究所公布第一代智能機器人Shakey以來,智能機器人發展日益蓬勃、方興未艾。19561956年年19591959年年19681968年年19701970年年19891989年年20002000年年20022002年年20142014年年20212021年年20222022年年20232023年年日本
11、建造第一個擬人機器人Wabot-1本田人工智能仿人機器人ASIMO誕生家用機器人誕生并逐漸普及人工智能誕生麻省理工學院研發出體積小的六足機器人Genghis人工智能通過圖靈測試第一臺工業機器人出現第一臺智能機器人Shakey誕生高度智能化人形機器人Tesla Bot項目發布特斯拉推出新一代人形機器人Optimus特斯拉人形機器人Optimus Gen 2快速迭代發展圖表:智能機器人發展歷程圖表:智能機器人發展歷程資料來源:阜陽市機器人協會公眾號,國家互聯網信息辦公室,愛范兒,坎德拉CANDELA,鈦媒體APP,國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明7全球機器人市場規模龐大全球機
12、器人市場規模龐大 機器人市場規模龐大機器人市場規模龐大。根據中國電子學會中國機器人產業發展報告(2022年)指引,預計2022年全球機器人市場規模將達到513億美元,其中工業機器人市場規模將達到195億美元,服務機器人達到217億美元,特種機器人達到101億美元。全球人形機器人未來市場空間巨大。全球人形機器人未來市場空間巨大。根據KBV Research數據,2022年全球人形機器人市場規模為14億美元,到2030年該市場規模預計達到396億美元,CAGR高達51.86%。圖表:圖表:2022E2022E全球機器人市場規模(單位:億美元)全球機器人市場規模(單位:億美元)圖表:全球圖表:全球人
13、形機器人市場規模(單位:億美元)人形機器人市場規模(單位:億美元)資料來源:中國電子學會,國海證券研究所資料來源:KBV Research,國海證券研究所CAGR:51.86%請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明8具身通用智能機器人是機器人未來發展方向具身通用智能機器人是機器人未來發展方向 具身智能被視作人工智能的最終形態。具身智能被視作人工智能的最終形態。具身智能是指一種基于物理身體進行感知和行動的智能系統,其通過智能體與環境的交互獲取信息、理解問題、做出決策并實現行動,從而產生智能行為和適應性。相比一般機器人,人形機器人具有更加復雜的結構、傳感、驅動和控制系統。相比一般機器人,人形機器
14、人具有更加復雜的結構、傳感、驅動和控制系統。人形機器人是指外觀和功能與人相似的智能機器人,比一般機器人具有更加復雜的結構、傳感、驅動和控制系統。人形機器人是具身通用人工智能最理想的身體形式。人形機器人是具身通用人工智能最理想的身體形式。未來的機器人需要真正做到和人一樣,通過實現規劃決策(大腦)、運動控制(小腦)、主控系統、主干結構及零部件的組合(類似于人的一系列關節和肌肉)達成基于感知到的任務和環境進行自主規劃-決策-行動-執行等一系列行為的目標。具身感知通過視覺、觸覺等傳感器交互感知構建模型,形成可用的具身概念具身想象構建仿真引擎,模擬具身任務,為機器人執行指令提供支撐具身執行通過多模型訓練
15、,在多傳感器合作下完成任務執行圖表:圖表:構成具身智能的三大基礎模塊構成具身智能的三大基礎模塊資料來源:CAAI會員中心,國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明9Tesla Bot Tesla Bot橫空出世,人形機器人快速更新。橫空出世,人形機器人快速更新。2021年8月19日,在特斯拉首屆AI Day活動中,馬斯克親自發布了概念機 Tesla Bot。按照馬斯克的設想,Tesla Bot將由分布在機器人手臂、頸部、軀干、手掌、腿部的合計40個電機驅動,使用輕質材料構成主體,并擁有如人類一般靈活的雙手。馬斯克認為,Tesla Bot將會從處理無聊、重復和危險的事情開始,逐步去
16、實現其他更復雜任務。圖表:圖表:TeslaTesla BotBot整體數據展示整體數據展示圖表:圖表:TeslaTesla BotBot具備高度具身智能特性具備高度具身智能特性資料來源:湃客:機器之心資料來源:湃客:機器之心請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明10Optimus Optimus迭代進化,有望量產且大幅降低成本。迭代進化,有望量產且大幅降低成本。2022年9月30日,特斯拉在Tesla AI Day展示了人形機器人Optimus(擎天柱)的原型機版本,并在展示文檔中分享了大量技術細節。馬斯克認為Optimus有望在3-5年內實現量產,最終降本至2萬美金一臺,從而普通家庭亦可購
17、買。Optimus具有具有極高自由度。極高自由度。Optimus全身共有40個關節,其中Optimus 的四肢以及軀干部分合計有28個執行器關節,包括14個旋轉執行器關節以及14個線性執行器關節。而Optimus 的一雙靈巧手則有12個執行器關節,每只手具備11個自由度,可以進行自適應抓取,且具備反向鎖止功能。圖表:圖表:OptimusOptimus具有六種不同設計的執行器具有六種不同設計的執行器圖表:圖表:OptimusOptimus靈巧手執行關節示意靈巧手執行關節示意資料來源:量子位公眾號資料來源:國際船舶海工網請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明11Optimus Optimus力度
18、控制能力,感知能力顯著提升。力度控制能力,感知能力顯著提升。2023年5月,特斯拉在其股東大會上發布了擎天柱Optimus 的演示視頻,機器人的力度控制更加精準,可以接觸但不擊碎雞蛋。機器人的感知能力亦顯著提升,可以識別并記憶不同的路況。此外,Optimus 可以由人類輸入動作范例,進行端到端的學習。馬斯克預計,Optimus的遠期需求或達到100億臺。圖表:圖表:OptimusOptimus精準力度控制精準力度控制圖表:圖表:OptimusOptimus學習人類動作范例學習人類動作范例資料來源:快科技資料來源:快科技請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明12Optimus Gen 2 Op
19、timus Gen2智能機器人來襲,手部關節全新升級,力度控制進一步增強。智能機器人來襲,手部關節全新升級,力度控制進一步增強。2023年12月,特斯拉發布Optimus Gen2的最新視頻。視頻顯示,Optimus Gen2擁有 AI 大模型的加持,體重比一代減少10kg,步行速度加快30%,身體控制能力增強;手部關節全新升級,活動更加自然。手指部分均搭載觸覺傳感器,能更精準地抓握細小易碎物品。同時,Optimus Gen2還可以做多個深蹲動作,顯示出其平衡能力有所增強。圖表:圖表:OptimusOptimus Gen2Gen2形態展示形態展示圖表:圖表:OptimusOptimus Gen
20、2Gen2高靈活度高靈活度的雙手的雙手資料來源:科創板日報資料來源:華爾街見聞請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明13目錄目錄u人形機器人飛速迭代進化人形機器人飛速迭代進化uOptimus結構及原材料拆解結構及原材料拆解u高性能釹鐵硼供不應求高性能釹鐵硼供不應求uPEEK是優選輕量化材料是優選輕量化材料u特種鋼材應用部位較多特種鋼材應用部位較多請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明14人形機器人包含四大核心技術模塊人形機器人包含四大核心技術模塊 人形機器人主要包含四大核心技術模塊人形機器人主要包含四大核心技術模塊:環境感知模塊、智能AI芯片模塊、運動控制模塊、操作系統模塊,其中前三大技術
21、模塊與硬件有關。資料來源:中國科學院自動化研究所,國海證券研究所圖表:人形機器人三大硬件核心模塊圖表:人形機器人三大硬件核心模塊環境感知模塊環境感知模塊智能智能AI芯片模塊芯片模塊運動控制模塊運動控制模塊各類傳感器激光雷達毫米波雷達3D攝像頭等五官五官大腦大腦四肢四肢控制器伺服系統精密減速器結構單元AI芯片存儲器請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明15Optimus全身具有全身具有50個自由度個自由度圖表:圖表:Optimus自由度分布及對應執行結構的運動方式自由度分布及對應執行結構的運動方式資料來源:科創板日報,古月居公眾號,國海證券研究所身體部位身體部位自由度自由度旋轉執行器旋轉執行器
22、線性執行器線性執行器空心杯關節空心杯關節肩部3(x2)前擺+側擺+扭轉肘部1(x2)前擺腕部3(x2)扭轉前擺+扭轉腰部2側擺+扭轉髖部3(x2)側擺+扭轉前擺膝蓋1(x2)前擺腳踝2(x2)前擺+側擺靈巧手11(x2)自由運動總計50141422 Optimus全身有全身有50個自由度,分布在各個身體部位。個自由度,分布在各個身體部位。人形機器人的自由度需要執行結構達成,組成Optimus的14個旋轉執行器、14個線性執行器、靈巧手的多個空心杯關節為其帶來了50個自由度,使其不同身體部位能夠前擺(Pitch)、扭轉(Yaw)、側擺(Roll)運動,同時每只靈巧手的11個自由度讓其能夠執行更復
23、雜的操作。請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明16Optimus獨特的執行器設計與分布獨特的執行器設計與分布資料來源:智東西官方賬號圖表:圖表:Optimus軀干上軀干上28個獨特的執行器作用設計與位置分布個獨特的執行器作用設計與位置分布請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明17Optimus結構拆解結構拆解FSD芯片1個旋轉執行器14個線性執行器14個無框電機14個諧波減速器14個六維力矩傳感器 14個軸承14個無框電機14個行星滾柱絲杠 14個六維力矩傳感器 14個軸承14個肢體骨骼靈巧手2個觸覺傳感器10個空心杯電機12個資料來源:chipsetc,古月居公眾號,傳感器專家網,智電
24、芯片,供應商網,數碼小妖精,ATI工業自動化,建筑材料網,量子位公眾號,百度愛采購,新菱節能電機,創業天下官方平臺,國海證券研究所六維力矩傳感器 2個請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明18Optimus成本拆分成本拆分圖表:圖表:Optimus成本拆分(單位:元)成本拆分(單位:元)資料來源:特斯拉官網,百度愛采購,阿里巴巴批發網,A low-cost,human-like,high-resolution,tactile sensor based on optical fibers and an image sensor,國海證券研究所;時間截止至2024年1月30日零部件零部件數量數量
25、價格價格總價總價價值量占比價值量占比FSD芯片及套件1840008400027.68%六維力矩傳感器3020006000019.77%行星滾柱絲杠1431004340014.30%諧波減速器1425003500011.53%無框電機281000280009.23%肢體骨骼112000120003.95%柔性觸覺傳感器101136.8113683.75%空心杯電機1246055201.82%軸承2815042001.38%其他120000200006.59%總計303488100%在Optimus整機的BOM中,FSD芯片及套件、六維力矩傳感器、行星滾柱絲杠、諧波減速器、無框電機價值量位列前五,
26、分別占整機價值的比重為27.68%、19.77%、14.30%、11.53%、9.23%。請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明19六維力矩傳感器六維力矩傳感器 六維力矩傳感器六維力矩傳感器是性能最優、力覺信息最全面的力矩傳感器,能夠同時測量三個軸向力和三個軸向力矩,將力矩的物理變化轉換成精確的電信號,滿足任何方向上力的檢測。六維力矩傳感器技術壁壘較高技術壁壘較高,需解決維間擾亂、矢量解耦算法、動靜態標定、對所測力分量敏感的單調性和統一性等問題。六維力矩傳感器應用于每個線性執行器和旋轉執行器上應用于每個線性執行器和旋轉執行器上,使Optimus結構更為簡潔,對力的感知和控制效果更好。圖表:六
27、維力矩傳感器應用于圖表:六維力矩傳感器應用于OptimusOptimus資料來源:華爾街見聞,國海證券研究所圖表:六維力矩傳感器圖表:六維力矩傳感器能滿足任何方向上力的檢測能滿足任何方向上力的檢測資料來源:遠瞻智庫請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明20六維力矩傳感器的核心是硅應變片六維力矩傳感器的核心是硅應變片 六維力矩傳感器屬于應變片式傳感器,其主要組成部分主要組成部分包括彈性體包括彈性體(Elastomer)、硅應變片、硅應變片、PCB板等板等。彈性體材料包括鋁合金、不銹鋼等;PCB板的核心是覆銅板,是將電子玻纖布或其它增強材料浸以樹脂,一面或雙面覆以銅箔并經熱壓而制成的一種板狀材料
28、;這些部分價值較為便宜。硅應變片是傳感器的核心,也是其價值的主要組成部分。硅應變片是傳感器的核心,也是其價值的主要組成部分。硅應變片是將單晶硅切片、研磨、腐蝕壓焊引線,最后粘貼在聚酰亞胺的襯底上制成的,其關鍵是通過測量硅的體積變化帶來電阻的變化,采集并計算以后得到力的大小。硅應變片材料成本較低,但導致其價格高昂的原因是對硅應變片材料成本較低,但導致其價格高昂的原因是對應變精準測量采集的技術和加工工藝。應變精準測量采集的技術和加工工藝。截止2024年2月27日,硅應變片龍頭KYOWA 的 KFWB 型號應變片的價格為445.2元/片,而標準130m的N型單晶硅片僅需2.55元/片。圖表:一種六維
29、力矩傳感器的結構組成圖表:一種六維力矩傳感器的結構組成資料來源:Six-Axis Force/Torque Fingertip Sensor for an Anthropomorphic Robot Hand,國海證券研究所彈性體硅應變片和PCB板請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明21行星滾柱絲杠行星滾柱絲杠 行星滾柱絲杠將電機的旋轉運動轉換為絲杠或螺母的直線運動。行星滾柱絲杠將電機的旋轉運動轉換為絲杠或螺母的直線運動。行星滾柱絲杠的核心部件包括主絲杠,螺紋滾柱絲杠和螺母。主絲杠的周圍,行星環繞般布置了6-12個螺紋滾柱絲杠,使行星滾柱絲杠具有運行速度高、承載能力強、使用壽命長等特性,作
30、為液壓系統的替代品更加適用于人形機器人。行星滾柱絲杠具有高技術壁壘,售價高昂。行星滾柱絲杠具有高技術壁壘,售價高昂。行星滾柱絲杠加工精度要求高,制作工藝繁瑣復雜,可以為客戶定制產品,選用高材質的鋼材能為行星滾柱絲杠的加工精度提供保證,減小摩擦阻力,因此行星滾柱絲杠售價較為昂貴。主絲杠滾柱螺母環狀齒輪彈簧墊圈正齒輪載架圖表:行星滾柱絲杠結構拆解圖表:行星滾柱絲杠結構拆解圖表:圖表:Optimus Optimus線性線性執行器中的行星滾柱絲杠執行器中的行星滾柱絲杠資料來源:Multi-objective optimization of planetary roller screw mechanis
31、m based on improved boundary condition,國海證券研究所資料來源:砍柴網,國海證券研究所行星滾柱絲杠反式行星滾柱絲杠請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明22 行星滾柱絲杠的材料中行星滾柱絲杠的材料中,主絲杠選用的材料為50CrMo4或42CrMo4合金鋼,螺母和滾柱選用的材料為GCr15軸承鋼。50CrMo4合金鋼具有高強度、高硬度和良好的抗疲勞性能,適用于制造需要承受高載荷的零部件;GCr15軸承鋼耐磨性、抗接觸疲勞強度高,熱加工性好,適用于制造高耐磨性、高彈性極限和高接觸疲勞強度的機械零件。圖表:行星滾柱絲杠標準鋼材選擇圖表:行星滾柱絲杠標準鋼材選擇
32、資料來源:Ewellix官網,國海證券研究所零部件零部件鋼鋼在標準回火溫度下的在標準回火溫度下的表面硬度表面硬度熱處理熱處理最大允許運行溫度最大允許運行溫度性能性能標準軸50CrMo4或 42CrMo458-60感應淬火110良好的耐磨性韌性標準軸(按需求)50CrMo458-60感應淬火高溫回火150良好的耐磨性中等溫度下運行的韌性特殊軸GCr1559-63感應淬火180高耐磨性適應于高的運行溫度更脆螺母&滾柱GCr1558-62淬透180良好的耐磨性高溫度運行能力行星滾柱絲杠的主要材料是合金鋼和軸承鋼行星滾柱絲杠的主要材料是合金鋼和軸承鋼請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明23諧波減速
33、器諧波減速器 諧波減速器是旋轉執行器的核心部件諧波減速器是旋轉執行器的核心部件。諧波減速器由波發生器、柔輪、剛輪組成,其工作原理是利用波發生器使柔輪產生可控彈性變形,并與剛輪相嚙合來傳遞運動和動力的齒輪傳動。諧波減速器具有單極傳動比大、體積小、質量小、運動精度高并能在密閉空間和介質輻射的工況下正常工作的優點,使其在機器人小臂、腕部、手部等部位具有較大優勢,代表性廠商為日本哈默納科、國內綠的諧波。圖表:諧波減速器工作原理示意圖圖表:諧波減速器工作原理示意圖資料來源:綠的諧波招股說明書請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明24諧波減速器結構拆解諧波減速器結構拆解 諧波減速器的核心技術諧波減速器的
34、核心技術在于諧波齒形的設計、柔輪的設計和成型工藝、波發生器的加工工藝。這些設計工藝技術難點大,均屬于企業的核心機密,而實現柔輪、剛輪、波發生器的優異性能還離不開對材料和材質的高要求,通過選擇合適的材料能有效提高各零部件的抗疲勞性能,延長其使用壽命。諧波減速器主要由鋼材制成。諧波減速器主要由鋼材制成。柔輪材料基本為40Cr合金鋼,國外提純技術較高。剛輪材料國內廠家一般使用工具鋼或鑄鋼,而日本哈默納科則采用球墨鑄鐵。波發生器由柔性軸承和凸輪組成,其材質采用工具鋼或碳鋼。圖表:諧波減速器主要結構示意圖圖表:諧波減速器主要結構示意圖資料來源:綠的諧波官網,國海證券研究所1-凸輪,材料:工具鋼或碳鋼2-
35、柔性軸承,材料:工具鋼或碳鋼3-柔輪,材料:40Cr合金鋼4-剛輪,材料:工具鋼或鑄鋼2134請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明25諧波減速器是人形機器人減速器的優選方案諧波減速器是人形機器人減速器的優選方案 諧波減速器體積小,傳動比高,精密度高諧波減速器體積小,傳動比高,精密度高,適用于負載較輕的精密減速器領域,是人形機器人減速器的優選方案。資料顯示,Optimus旋轉執行器均采用諧波減速器,應用于肩關節、腕部、腰部、髖部等部位。2025年全球機器人用諧波減速器市場預計達到年全球機器人用諧波減速器市場預計達到48.9億元。億元。近年來,全球機器人產業發展迅速,其產量持續增加;除工業機器
36、人外,人形機器人也逐步進入諧波減速器的下游應用行業。據華經情報網數據,2020年全球機器人用諧波減速器市場規模21億元,預計2025年市場擴容翻倍,達到48.9億元。圖表:全球機器人用諧波減速器市場規模圖表:全球機器人用諧波減速器市場規模資料來源:華經情報網,國海證券研究所圖表:圖表:20212021年哈默納科諧波減速器下游市場應用分布年哈默納科諧波減速器下游市場應用分布資料來源:華經情報網,國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明26無框電機:驅動執行器工作的動力來源無框電機:驅動執行器工作的動力來源 伺服電機可以控制速度,位置精度非常準確,可以將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅動
37、控制對象。伺服電機可以控制速度,位置精度非常準確,可以將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅動控制對象。伺服電機接收到1個脈沖,就會旋轉對應的角度,從而實現位移,能夠很精確的控制電機的轉動,實現精確的定位。無框電機屬于伺服電機的一種,是驅動人形機器人執行器工作的動力來源。無框電機屬于伺服電機的一種,是驅動人形機器人執行器工作的動力來源。無框電機消除了傳統電機的鐵芯,結構緊湊小巧,可實現更高的功率密度,具有低能耗和低摩擦的特點。圖表:無框電機應用于機器人關節圖表:無框電機應用于機器人關節圖表:圖表:Optimus Optimus執行器中電機結構拆解執行器中電機結構拆解資料來源:科爾摩根官網,國海證券研究
38、所資料來源:澎湃新聞客戶端,國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明27無框電機無框電機僅由定子和轉子組成僅由定子和轉子組成 無框電機僅由一組定子和轉子組成。無框電機僅由一組定子和轉子組成。轉子由帶永磁體的旋轉鋼圓環組件構成,直接安裝在機器軸上;定子包含有高磁導率磁芯,外面包裹著能產生電磁力的銅繞組,緊湊地安裝在機器外殼的主體內。據觀研報告網,在上述材料中永磁材料價值量最高,占整體的35%。根據尼得科為機器人關節設計的無框電機產品參數,其轉子重量在0.027kg-0.336kg之間,我們估計中等型號的轉子中使用釹鐵硼永磁材料的量為0.1kg。轉子定子圖表:無框力矩電機結構拆解圖表
39、:無框力矩電機結構拆解資料來源:科爾摩根官網,國海證券研究所2143561-環形永磁鐵,材料:釹鐵硼/釤鈷2-輪轂,材料:SS400系列冷軋鋼3-高磁導率磁芯,材料:鈷鐵合金/鎳鐵合金/硅鋼片4-外殼,材料:鋁合金5-線圈,材料:銅、清漆涂層6-絕緣涂層,材料:聚氨酯/聚合樹脂請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明28空心杯電機:小巧、靈敏、高效空心杯電機:小巧、靈敏、高效 空心杯電機空心杯電機屬于直流永磁的伺服電機,是一種微特電機(尺寸不超過40mm)??招谋妱訖C體積小、高效、低噪音,具有突出的節能特性、靈敏方便的控制特性和穩定的運行特性,技術先進性十分明顯。無刷空心杯電機無刷空心杯電機
40、通過驅動器實現電子換向,相比于有刷空心杯電機,因其轉速更高、壽命更長適合應用在人形機器人手部。Optimus每只靈巧手上均有6個空心杯電機驅動的空心杯關節,給予靈巧手11個自由度,從而實現更加靈活、精密的操作。圖表:圖表:Optimus Optimus靈巧手的六處空心杯電機靈巧手的六處空心杯電機資料來源:環球Tech,國海證券研究所圖表:圖表:空心杯電機的特性對比空心杯電機的特性對比資料來源:觀研報告網,國海證券研究所有刷空心杯電機有刷空心杯電機無刷空心杯電機無刷空心杯電機工作壽命2000h工作壽命長(20000h)轉速低高轉速有火花電磁干擾幾乎為零無鐵損有鐵損請務必閱讀報告附注中的風險提示和
41、免責聲明29空心杯電機主要結構組成空心杯電機主要結構組成 空心杯電機的核心技術壁壘在于定子空心杯電機的核心技術壁壘在于定子/轉子的自支撐繞組技術上。轉子的自支撐繞組技術上。實現自支撐繞組技術的關鍵點,在于繞組形式和繞組設備。目前空心杯電機的繞組類型包括直線型、斜繞型、同心式繞型等,德國Faulhaber、瑞士Maxon等海外廠商在繞組工藝和技術沉淀方面具有優勢,使得其空心杯電機產品性能優異。組成無刷空心杯電機的主要結構包括線圈、轉子、外殼、霍爾傳感器等。組成無刷空心杯電機的主要結構包括線圈、轉子、外殼、霍爾傳感器等。線圈由漆包線繞制而成,而漆包線由銅和絕緣材料構成。轉子由永磁材料和鐵芯組成,其
42、中永磁材料價值量最大。圖表:無刷空心杯電機結構拆解圖表:無刷空心杯電機結構拆解資料來源:丙通電子元件有限公司請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明30全球無框電機、空心杯電機市場規模龐大全球無框電機、空心杯電機市場規模龐大 機器人關節要求電機體積小、扭矩大、響應快。機器人關節要求電機體積小、扭矩大、響應快。無框力矩電機輕量化、功率高,低轉速情況下能夠輸出更大扭矩,非常符合人形機器人的需求??招谋姍C體積小、性能優異,非常適用于靈巧手。全球無框電機以及空心杯電機市場規模龐大。全球無框電機以及空心杯電機市場規模龐大。據Global Growth Insights,2022年全球無框電機銷售規模為
43、79.64億美元。根據觀研報告網的統計,2022年空心杯電機市場規模為51億元,預計2028年市場規模將達到83億元,2022-2028年CAGR為8.5%。無框電機在Optimus上應用數量達到28個,空心杯電機的應用數量為12個,未來市場空間巨大。圖表:全球無框電機銷售規模圖表:全球無框電機銷售規模圖表:圖表:2020-2028E 2020-2028E全球空心杯電機市場規模全球空心杯電機市場規模資料來源:Global Growth Insights,國海證券研究所資料來源:觀研報告網,國海證券研究所CAGR:4.20%請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明31觸覺傳感器觸覺傳感器 觸覺傳
44、感器觸覺傳感器是機器人直接感知環境作用的重要傳感器,能夠實現與環境接觸力、溫度、濕度、震動、材質、軟硬等特性的檢測。觸覺傳感器的擬真體現在是否具有柔性。觸覺傳感器接觸面積越大,獲得的信息量越大。在觸覺傳感陣列中單位面積內傳感單元數量越多,即觸覺傳感陣列分辨率越高,獲得的物體信息越準確。圖表:一款典型的陣列式觸覺傳感器圖表:一款典型的陣列式觸覺傳感器圖表:圖表:Optimus Optimus的每只手指均配備柔性觸覺傳感器的每只手指均配備柔性觸覺傳感器資料來源:A large-area,flexible pressure sensor matrix with organic field-effec
45、t transistors for artificial skin applications資料來源:蓋世汽車資訊請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明32柔性觸覺傳感器柔性觸覺傳感器 柔性觸覺傳感器材料選擇柔性觸覺傳感器材料選擇包括敏感材料(半導體、有機聚合物、碳納米管、石墨烯等)和柔性基底材料。柔性基底材料需要具有輕薄、透明、柔性和拉伸性好、絕緣耐腐蝕等性質,材質一般為硅橡膠、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等。日本公司XELA Robotics應用于機器人的產品uSkin采用的就是硅橡膠。柔性觸覺傳感器的價值較高柔性觸覺傳感器的價值較高。根據文獻A low-cost,human-like,h
46、igh-resolution,tactile sensor based on optical fibers and an image sensor,一只靈巧手的五只手指若全部配備以硅橡膠為基底的多陣列柔性觸覺傳感器,需要花費812美元。圖表:柔性觸覺傳感器結構拆解圖表:柔性觸覺傳感器結構拆解資料來源:麥姆斯咨詢,國海證券研究所上層基底下層基底電極敏感材料圖表:全球柔性觸覺傳感器市場規模(單位:億美元)圖表:全球柔性觸覺傳感器市場規模(單位:億美元)資料來源:QY Research,國海證券研究所CAGR:19.49%請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明33肢體骨骼肢體骨骼 肢體骨骼是支撐人
47、形機器人進行各種行動的基本框架肢體骨骼是支撐人形機器人進行各種行動的基本框架,其應用場景包括外殼材料、脊椎、大臂、小臂、大腿、小腿等結構件。目前人形機器人肢體骨骼的常用材料包括鋼材、鋁合金、鎂合金、碳纖維等。以Optimus為例,總重73kg中減去零部件重量30kg、電池組重量11.5kg,則結構件重量31.5kg。2022年發布的Optimus的肢體骨骼材料選用的是鋁合金。假設肢體骨骼的2/3部分能由性能優異且更重量輕的PEEK替代,按照鋁合金:PEEK密度比例2:1計算,則每臺人形機器人PEEK的用量約為10.5kg。圖表:圖表:人形機器人腿部的肢體骨骼示意人形機器人腿部的肢體骨骼示意圖表
48、:肢體骨骼主要為人形機器人外殼圖表:肢體骨骼主要為人形機器人外殼資料來源:澎湃新聞客戶端,鋅財經請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明34永磁材料、特鋼、永磁材料、特鋼、PEEK是人形機器人中用量較大的原材料是人形機器人中用量較大的原材料圖表:人形機器人重要原材料單機用量測算圖表:人形機器人重要原材料單機用量測算資料來源:有色寶,金力永磁公司公告,中研股份招股說明書,百度愛采購,我的鋼鐵,國海證券研究所;時間截止至2024年1月30日原材料原材料應用于何種零部件應用于何種零部件單量單量/kg/kg數量數量單機用量單機用量/kg/kg單價單價(元元/kg)/kg)單機價格單機價格/元元聚醚醚酮
49、PEEK肢體骨骼-結構件10.5110.55005250釹鐵硼永磁材料無框電機-轉子0.1283.45001700空心杯電機-轉子0.0512鋁合金肢體骨骼-結構件10.5110.519.5204.7550CrMo4合金鋼行星滾柱絲杠-主絲杠0.3147.715115.5諧波減速器-剛輪0.2514GCr15軸承鋼軸承0.1287.75.139.27諧波減速器-波發生器0.1514行星滾柱絲杠-螺母&滾柱0.21440Cr合金鋼諧波減速器-柔輪0.1141.45.27.28 結合Optimus上應用的六種不同執行器重量和各零部件生產企業的產品信息,我們假設諧波減速器重量平均為0.5kg、行星滾
50、柱絲杠重量平均為0.5kg、軸承平均重量為0.1kg,得到人形機器人原材料單機用量測算。經測算,人形機器人單機原材料總價為7316.8元,占總成本的比重為2.41%。請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明35人形機器人重要原材料人形機器人重要原材料市場空間敏感性分析市場空間敏感性分析圖表:人形機器人產業重要原材料市場空間敏感性分析圖表:人形機器人產業重要原材料市場空間敏感性分析資料來源:有色寶,金力永磁公司公告,中研股份招股說明書,百度愛采購,我的鋼鐵,國海證券研究所;時間截止至2024年1月30日原材料原材料單機用量單機用量(kg)(kg)不同人形機器人銷量假設下的原材料市不同人形機器人銷
51、量假設下的原材料市場增量空間測算(噸)場增量空間測算(噸)單價單價(萬元(萬元/噸)噸)不同人形機器人銷量假設下的空間測算(億元)不同人形機器人銷量假設下的空間測算(億元)100100萬臺萬臺500500萬臺萬臺10001000萬臺萬臺100100萬臺萬臺500500萬臺萬臺10001000萬臺萬臺聚醚醚酮PEEK10.510500525001050005052.5262.5525釹鐵硼永磁材料3.434001700034000501785170鋁合金10.510500525001050001.952.0510.2420.4850CrMo4合金鋼7.7770038500770001.51.15
52、55.77511.550GCr15軸承鋼7.7770038500770000.510.3931.9643.92740Cr合金鋼1.414007000140000.520.0730.3640.728 對人性機器人產業的重要原材料進行市場空間敏感性分析,根據之前對Optimus原材料單機用量的測算,得到各原材料的未來市場增量空間。請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明36目錄目錄u人形機器人飛速迭代進化人形機器人飛速迭代進化uOptimus結構及原材料拆解結構及原材料拆解u高性能釹鐵硼供不應求高性能釹鐵硼供不應求uPEEK是優選輕量化材料是優選輕量化材料u特種鋼材應用部位較多特種鋼材應用部位較多
53、請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明37永磁材料是決定電機性能的關鍵永磁材料是決定電機性能的關鍵 永磁材料永磁材料,又稱“硬磁材料”,指的是一經磁化即能保持恒定磁性的材料,主要利用釹、釤等稀土元素與鈷、鐵等過渡金屬組成合金,代表為稀土永磁材料、鐵氧體永磁材料。自第一代稀土永磁材料問世以來,稀土永磁已經歷第一代SmCo5系材料,第二代沉淀硬化型Sm2Co17系磁體,發展到第三代釹鐵硼(Nd2Fe14B)系永磁材料。釹鐵硼永磁材料釹鐵硼永磁材料具有高磁能積、高矯頑力、體積小、質量輕、穩定性強的特性,是目前應用范圍最廣、性價比最高、綜合性能最優的磁性材料。根據生產工藝的不同,釹鐵硼永磁材料可分為
54、燒結釹鐵硼、粘結釹鐵硼、熱壓釹鐵硼。燒結釹鐵硼產量占比最高,基本保持在85%以上,處于市場主導地位。圖表:永磁材料分類圖表:永磁材料分類圖表:釹鐵硼是硼少量摻雜的四方晶系晶體圖表:釹鐵硼是硼少量摻雜的四方晶系晶體永磁材料鐵氧體永磁材料稀土永磁材料鋇-鐵氧體鍶-鐵氧體SmCo5Sm2Co17Nd2Fe14B資料來源:Relationships between crystal structure and magnetic properties in Nd2Fe14B資料來源:新材料在線,國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明38高性能釹鐵硼是電機永磁材料的最優解高性能釹鐵硼是電機永
55、磁材料的最優解 高性能釹鐵硼高性能釹鐵硼是內稟矯頑力和最大磁能積之和大于60的燒結釹鐵硼磁材。相比于產品同質化嚴重、技術含量低的中低性能釹鐵硼產品,高性能釹鐵硼具有極高的尺寸精度,磁性均勻性和一致性好,易加工成各種形狀尺寸,特別適用于高功率、高磁場領域以及小型化、輕量化的各種產品。伺服電機是驅動人形機器人運行的無法取代的方式。伺服電機是驅動人形機器人運行的無法取代的方式。伺服電機在控制精度、過載能力、速度響應等方面均優于步進電機,更加適用于機器人領域。而永磁材料是伺服電機性能優劣的關鍵;在人形機器人輕量化、體積小的要求下,高性能釹鐵硼成為電機永磁材料的最優解。圖表:圖表:20212021年中國
56、釹鐵硼產品分布情況(單位:萬噸)年中國釹鐵硼產品分布情況(單位:萬噸)資料來源:工業與信息化部,國海證券研究所種類種類制作工藝制作工藝性能特點性能特點量產情況量產情況普通燒結釹鐵硼粉末冶金工藝高磁性相含量大量量產高性能釹鐵硼晶界滲透技術等高剩磁、高矯頑力高磁能積、高性價比部分量產粘結釹鐵硼釹鐵硼快淬磁粉模壓成型 體積小、精度高 磁場均勻穩定少量量產熱壓釹鐵硼熱擠壓、熱變形工藝致密度高、磁性能強耐高溫性好難以量產資料來源:頭豹科技創新網,新材料產業,國海證券研究所圖表:圖表:釹鐵硼產品釹鐵硼產品分類、制作工藝及分類、制作工藝及性能特點介紹性能特點介紹請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明39輕
57、稀土(鈰、鐠、釹等)重稀土(鋱、鏑、鈥等)釹鐵硼產業鏈分析釹鐵硼產業鏈分析資料來源:觀研報告網,12306海關熱線,國海證券研究所圖表:釹鐵硼產業鏈圖表:釹鐵硼產業鏈上游中游下游稀土開采稀土開采燒結釹鐵硼燒結釹鐵硼普通燒結釹鐵硼、高性能釹鐵硼粘結釹鐵硼粘結釹鐵硼熱壓釹鐵硼熱壓釹鐵硼釹鐵硼生產新能源汽車節能電機風力發電機器人制造節能變頻空調節能電梯應用領域提取稀土金屬元素釤Sm、釹Nd等稀土冶煉分離稀土冶煉分離 釹鐵硼產業鏈釹鐵硼產業鏈上游是稀土開采和冶煉分離行業;中游主要為釹鐵硼生產制造行業,兩極分化明顯:低端市場門檻低,產能分散,產品同質化明顯,市場競爭無序,而高端市場具有較高的技術、資金準
58、入門檻,未來發展空間廣闊;釹鐵硼產業鏈下游應用包括新能源汽車、節能電機、風力發電、機器人制造等領域。請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明40高性能釹鐵硼行業門檻高高性能釹鐵硼行業門檻高圖表:全球高性能釹鐵硼主要生產企業概覽圖表:全球高性能釹鐵硼主要生產企業概覽資料來源:各公司官網,鳳凰網,排行榜網,國海證券研究所 釹鐵硼產業鏈中端企業釹鐵硼產業鏈中端企業在國際上有日本日立金屬、信越化工、德國VAC等企業,在中國有中科三環、金力永磁、正海磁材、寧波韻升、英洛華等企業。高性能釹鐵硼產品需求充足,但存在較高的專利壁壘,生產技術門檻較高。高性能釹鐵硼產品需求充足,但存在較高的專利壁壘,生產技術門檻
59、較高。國際龍頭憑借先發優勢,通過專利封鎖國際市場、強化其壟斷地位,如日立金屬擁有大部分關于燒結釹鐵硼的專利等。國內企業只能通過專利使用許可生產并向海外銷售相關材料。日立金屬信越化工德國VAC請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明41高性能釹鐵硼行業競爭格局高性能釹鐵硼行業競爭格局 高端產能不足,規模兩極分化。高端產能不足,規模兩極分化。據工信部數據,2022年中國燒結釹鐵硼產量預計超過23萬噸,但其中高性能釹鐵硼產量預計僅有6.4萬噸,占比不足30%。目前中國釹鐵硼永磁材料生產企業普遍規模較小、技術工藝相對簡單、產品性能及品質不高,而高端應用領域產能不足,目前只有少量上市企業能夠從事相關研發
60、和生產。國產替代加速,有望突破專利封鎖。國產替代加速,有望突破專利封鎖。2021年中國高性能釹鐵硼市場中,上市企業市占率超過95%;在未來隨著各上市企業產能擴張,國產高性能釹鐵硼產量將持續走高。同時,各上市企業研發持續攻關,在國內均有生產高性能釹鐵硼材料的相關專利技術,待日立金屬專利到期后將更易沖向海外市場。圖表:圖表:20212021年中國高性能釹鐵硼市場企業市占率年中國高性能釹鐵硼市場企業市占率資料來源:立鼎產業研究網,國海證券研究所資料來源:工信部,立鼎產業研究網,華經情報網,中研網,國海證券研究所圖表:圖表:2020年年-2025年中國釹鐵硼永磁材料產量年中國釹鐵硼永磁材料產量請務必閱
61、讀報告附注中的風險提示和免責聲明42人形機器人拉動高性能釹鐵硼大量需求人形機器人拉動高性能釹鐵硼大量需求 釹鐵硼產業鏈下游應用包括新能源汽車、變頻空調、風力發電、機器人制造等領域,釹鐵硼產業鏈下游應用包括新能源汽車、變頻空調、風力發電、機器人制造等領域,新能源車、機器人成為未來釹鐵硼永磁材料的重要增長點。一輛新能源汽車中需要使用到電機的部位達到30個,配備的電機數量可達50臺。預計特斯拉每臺人形機器人需要3.4kg高性能釹鐵硼永磁材料。此外,每臺高端變頻空調的高性能釹鐵硼用量達到0.28kg,每臺工業機器人高性能釹鐵硼用量范圍約為0.3-30kg。我們預測,一臺人形機器人將消耗3.4kg的高性
62、能釹鐵硼產品,在未來全球人形機器人銷量達到100萬臺、1000萬臺時,人形機器人將分別給高性能釹鐵硼市場帶來3400噸、3.4萬噸的增量,未來增長空間龐大。圖表:圖表:2020年中國高性能釹鐵硼產品下游消費分布年中國高性能釹鐵硼產品下游消費分布資料來源:華經情報網,國海證券研究所圖表:人形機器人拉動高性能釹鐵硼需求測算圖表:人形機器人拉動高性能釹鐵硼需求測算資料來源:金力永磁公司公告,微納通科技,宇爍強力磁鐵廠家,國海證券研究所;時間截止至2024年1月30日全球人形機器人銷量(萬臺)全球人形機器人銷量(萬臺)10010010001000單臺人形機器人釹鐵硼用量(kg)3.43.4人形機器人拉
63、動釹鐵硼增量(噸)340034000高性能釹鐵硼單價(萬元/噸)5050人形機器人拉動釹鐵硼市場(億元)17170請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明43上市公司標的:金力永磁上市公司標的:金力永磁 全球領先的高性能稀土永磁材料生產商。全球領先的高性能稀土永磁材料生產商。2022年,公司的高性能稀土永磁材料產量為12786噸,其中使用晶界滲透技術生產高性能稀土永磁材料9965噸。根據金力永磁年報,截止2022年底,公司已經具備23000噸的高性能稀土永磁材料產能,預計2025年產能能夠達到40000噸。具有具有龐大的產能、卓越的研發能力、專有技術以及強大的產品交付能力。龐大的產能、卓越的研
64、發能力、專有技術以及強大的產品交付能力。在新能源汽車領域,公司產品被2022年全球前十大新能源汽車生產商用于生產驅動電機;在節能變頻空調領域,全球變頻空調壓縮機前十大生產商中的八家均為公司的客戶;在風電領域,全球前五大風電整機廠商中的四家均為公司客戶;公司積極布局 3C、機器人及工業伺服電機等領域,并處于領先地位。圖表:金力永磁圖表:金力永磁20222022年銷售收入結構(單位:年銷售收入結構(單位:億元)億元)資料來源:金力永磁公司公告,國海證券研究所圖表:金力永磁機器人領域相關產品圖表:金力永磁機器人領域相關產品資料來源:金力永磁官網請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明44上市公司標的
65、:金力永磁上市公司標的:金力永磁 公司財務概覽:公司財務概覽:公司2020年度至2022年度的營業收入分別為24.17億元、40.80億元、71.65億元,公司歸母凈利潤分別為2.44億元、4.53億元、7.03億元。公司2020年度至2022年度營業收入CAGR為72.17%,歸母凈利潤CAGR為69.74%。公司技術儲備深厚,多領域已切入下游頭部客戶,受益于新能源汽車及汽車零部件領域收入快速提升(同比增長174.97%),公司實現了較高速的利潤增長。圖表:金力永磁圖表:金力永磁營業營業收入及同比增速收入及同比增速資料來源:同花順iFinD,國海證券研究所圖表:金力永磁歸母凈利潤及同比增速圖
66、表:金力永磁歸母凈利潤及同比增速資料來源:同花順iFinD,國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明45上市公司標的:正海磁材上市公司標的:正海磁材 深耕釹鐵硼永磁材料領域。深耕釹鐵硼永磁材料領域。自2000年公司成立以來,主營業務一直為高性能釹鐵硼永磁材料和新能源汽車電機驅動系統的研發、生產、銷售和服務。2011年,公司于深交所創業板上市,從此進入高速發展時期。產能不斷擴張產能不斷擴張,拓展海外市場。,拓展海外市場。截至2022年底,公司擁有煙臺廠區和在建的江蘇南通生產基地,現有釹鐵硼產能規模為24000噸,未來南通基地產能全部建成后公司總產能有望達到36000噸。公司是取得日
67、本日立金屬釹鐵硼相關專利授權的企業之一,積極拓展海外業務,先后在已在德國、日本、韓國、美國、馬來西亞設立了營銷服務基地。圖表:正海磁材海外市場銷售收入比例不斷增加圖表:正海磁材海外市場銷售收入比例不斷增加資料來源:同花順iFinD,國海證券研究所圖表:圖表:正海磁材制備高性能釹鐵硼的核心技術正海磁材制備高性能釹鐵硼的核心技術資料來源:正海磁材官網請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明46上市公司標的:正海磁材上市公司標的:正海磁材 產品種類多元,下游應用不斷拓展。產品種類多元,下游應用不斷拓展。公司的高性能釹鐵硼產品覆蓋N至ZH八大類和多種牌號,應用于新能源汽車、節能家電、風力發電、智能消費
68、電子等領域。目前公司的節能及新能源汽車產品在全球銷量前十大汽車制造商中已有九家實現量產。公司財務概覽:公司財務概覽:公司2020 年度至2022 年度的營業收入分別為19.54 億元、33.7 億元、63.19 億元,公司歸母凈利潤分別為1.33億元、2.65億元、4.04億元。公司2020 年度至2022 年度營業收入CAGR 為79.83%,歸母凈利潤CAGR 為74.29%,增速較快。圖表:圖表:正海磁材營業正海磁材營業收入及同比增速收入及同比增速資料來源:同花順iFinD,國海證券研究所圖表:圖表:正海磁材正海磁材歸母凈利潤及同比增速歸母凈利潤及同比增速資料來源:同花順iFinD,國海
69、證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明47目錄目錄u人形機器人飛速迭代進化人形機器人飛速迭代進化uOptimus結構及原材料拆解結構及原材料拆解u高性能釹鐵硼供不應求高性能釹鐵硼供不應求uPEEK是優選輕量化材料是優選輕量化材料u特種鋼材應用部位較多特種鋼材應用部位較多請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明48機器人輕量化機器人輕量化 機器人本體輕量化技術機器人本體輕量化技術能解決在緊密空間內的人與機器人的緊密協作、保證機器與人類一起協作工作時不會受到機器的傷害、提高機器人的機動靈活性等問題。機器人輕量化的基本原則機器人輕量化的基本原則是在保證機器人功能的先進性、穩定性、使用的可
70、靠性和服役的安全性的前提下,通過結構優化設計、輕量化材料選擇、先進制造工藝,來達到機器人構件輕量化的目的。圖表:圖表:機器人輕量化材料要求及解釋機器人輕量化材料要求及解釋圖表:機器人輕量化結構材料選擇圖表:機器人輕量化結構材料選擇資料來源:機器人輕量化材料應用的研究進展于成濤等,國海證券研究所資料來源:機器人輕量化材料應用的研究進展于成濤等,機器人產業及其關鍵材料的現狀及趨勢化定奇,國海證券研究所輕量化材料要求輕量化材料要求解釋解釋高強度保證在較高外力作用下不發生永久變形和斷裂較大的彈性模量和彈性極限需要具有抵抗彈性變形的能力,同時要盡可能的避免服役過程中的塑性變形質量輕減少使用能耗,降低運動
71、慣性,減少傳動部件的負擔較大的震動阻尼有助于吸收機器人瞬間終止運動產生的殘余能量,以提高執行機構的定位精度和傳動平穩性鎂合金鋁合金碳纖維聚醚醚酮PEEK請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明49聚醚醚酮聚醚醚酮PEEK PEEK是綜合性能和產品附加值最高的特種工程塑料。是綜合性能和產品附加值最高的特種工程塑料。PEEK 性能全面,在剛性方面優于絕大多數特種工程塑料的同時,也兼具韌性,展現了全面的機械性能,此外也有優異的耐熱、耐磨、耐腐蝕性能。PEEK比強度大、密度低比強度大、密度低。在滿足強度要求的前提下,PEEK可以大幅度減小材料本身的自重,成為實現輕量化的解決方案,工業領域“以塑代鋼”應
72、用空間廣闊。PEEK可通過與碳纖維、玻纖等材料復合來提高材料的綜合性能??赏ㄟ^與碳纖維、玻纖等材料復合來提高材料的綜合性能。借助于碳纖維很高的拉伸強度和彈性模量,碳纖維復合PEEK材料展現出更高的韌性、抗沖擊性、比強度、熱穩定性,擴展了PEEK材料的應用場景。圖表:常用普通塑料、工程塑料及特種工程塑料示意圖圖表:常用普通塑料、工程塑料及特種工程塑料示意圖圖表:圖表:PEEKPEEK在物理化學性能方面具有明顯優勢在物理化學性能方面具有明顯優勢材料材料密度密度/(gcm/(gcm-3-3)耐化學性耐化學性比強度比強度/(Nmkg/(Nmkg-1-1)鋼7.8良70鋁合金2.8良190PEEK1.2
73、9優1500資料來源:中研股份招股說明書資料來源:中研股份招股說明書,碳纖維復合材料在機械手臂中的應用王娣等,國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明50PEEK制造工藝復雜制造工藝復雜 PEEK的合成利用親核取代,的合成利用親核取代,即氟酮和對苯二酚在堿金屬鹽存在的條件下,以二苯砜為溶劑,在280-340條件下進行縮聚反應,然后再通過丙酮和水去除殘留的溶劑和鹽,經過干燥工藝獲得高分子量的PEEK樹脂。PEEK上游原材料主要包括氟酮、對苯二酚、二苯上游原材料主要包括氟酮、對苯二酚、二苯砜、碳酸鉀等。砜、碳酸鉀等。其中氟酮是合成PEEK最關鍵的原材料,其純度、品質將直接影響PEEK
74、的產品質量。資料來源:中研股份招股說明書圖表:圖表:PEEKPEEK復雜的制造工藝和技術復雜的制造工藝和技術資料來源:搜料網,國海證券研究所圖表:合成圖表:合成PEEKPEEK的化學方程式的化學方程式請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明51PEEK市場具有高進入壁壘市場具有高進入壁壘資料來源:中研股份招股說明書,國海證券研究所圖表:圖表:PEEK市場技術壁壘較高市場技術壁壘較高研發和技術壁壘研發和技術壁壘規?;a壁壘規?;a壁壘下游市場接受壁壘下游市場接受壁壘合成工藝難度大國際廠商相關知識產權保護與封鎖嚴格國內廠商需要自主研發生產能力對技術、研發投入、工藝細節積累要求較高實現有效的新增
75、產量仍需較長的時間處于商業化程度不斷提高,下游應用領域拓展深化階段市場對于一種新興材料的接受需要一定的時間PEEK市場進入壁壘較高,主要體現在:研發和技術壁壘:PEEK 樹脂的合成工藝難度較大,國際廠商對該技術、配方、設備等相關知識產權和技術秘密的保護和封鎖十分嚴格,國內廠商完全需要自主研發或與科研院所合作。規?;a壁壘:由于形成高質量、批次穩定的PEEK 樹脂生產能力對技術、研發投入、工藝細節積累要求較高,因此在實現了有效新增產能后,PEEK 材料廠商要實現有效的新增產量仍需較長的時間。全球范圍內也僅有4家產能千噸級企業。下游市場接受壁壘:PEEK正處于商業化程度不斷提高,下游應用領域不斷
76、拓展、深化的階段。市場對于一種新興材料的接受需要時間,對其特性、加工方式、應用方法的理解和認可需要逐步學習和接受。請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明52中國中國PEEK市場快速擴張市場快速擴張 中國中國PEEK市場快速擴張市場快速擴張。PEEK材料行業正處于快速發展期,據思瀚產業研究院,預計2022年至2027年間,中國PEEK市場需求量將從2480噸增至5079噸,年復合增長率CAGR可達15.42%;市場規模從14.96億元增至28.38億元。國內國內PEEK生產企業產能利用率仍有上升空間。生產企業產能利用率仍有上升空間。中國PEEK市場未達到飽和,需求大于供給。截至2021年底,除
77、浙江鵬孚隆外,國內其余具有PEEK生產能力的企業產能利用率均不足60%,產能利用率提升有利于滿足市場需求。圖表:圖表:中國中國PEEKPEEK市場消費量(市場消費量(2018-2027E2018-2027E)圖表:圖表:2021 2021年中國年中國PEEKPEEK市場產能情況市場產能情況資料來源:中研股份招股說明書,思瀚產業研究院,第21屆亞太國際塑料橡膠工業展,國海證券研究所資料來源:觀研報告網,國海證券研究所CAGR:15.42%請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明53全球全球PEEK市場一超多強,國產市場一超多強,國產PEEK逐漸得到認可逐漸得到認可 全球全球PEEK 生產廠商呈現
78、生產廠商呈現“一超多強一超多強”的競爭格局。的競爭格局。英國威格斯是全球最大的PEEK生產商,其次是比利時索爾維和德國贏創,據中研股份招股說明書,截至2021年底,三家企業的產能占比超過全球總產能的80%。國產國產PEEK產品逐漸得到認可產品逐漸得到認可。2021年中國PEEK市場規模為1980噸,其中國產PEEK為1155噸,進口PEEK為825噸,分別占比58.3%、41.7%。中研股份銷量超越英國威格斯,成為中國PEEK市場市占率最高的企業,達到30.57%。與國外產品相比,國內中研股份、鵬孚隆等企業在原料和設備方面立足于國內的同時不斷提高產能,取得了成本優勢,也能保證產品純度高,批次穩
79、定。圖表:圖表:2021 2021 年中國年中國PEEKPEEK市場銷量分布(單位:噸)市場銷量分布(單位:噸)資料來源:中研股份招股說明書,威格斯公告,國海證券研究所圖表:圖表:2021 2021 年全球企業年全球企業PEEKPEEK銷量分布(單位:噸)銷量分布(單位:噸)資料來源:中研股份招股說明書,國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明54PEEK有望使人形機器人更輕量化有望使人形機器人更輕量化 上游:氟酮是合成上游:氟酮是合成PEEK的關鍵原材料。的關鍵原材料。氟酮合成工藝復雜,價格高昂,每生產1噸PEEK需要消耗約0.7-0.8噸氟酮單體。國內氟酮現有產能6200噸,
80、在建產能7500噸,若全部投產可滿足約1.8萬噸PEEK產能需求。中游:中游:PEEK生產企業。生產企業。PEEK市場進入門檻高,生產工藝復雜,難以形成大批量、規?;a。國際巨頭包括英國威格斯、比利時索爾維、德國贏創,國內PEEK 產能主要集中在中研股份、浙江鵬孚隆、吉大特塑等企業。下游:包括汽車、電子信息、高端制造、醫療健康等應用領域下游:包括汽車、電子信息、高端制造、醫療健康等應用領域。PEEK 在汽車、電子信息、工業及能源、醫療、航空航天等主要應用領域的關鍵部件、特殊工況中具有明顯的性能優勢,能逐步替代其他單一性材料。我們預測,一臺人形機器人將消耗10.5kg的PEEK,在未來全球人形
81、機器人銷量達到100萬臺、1000萬臺時,人形機器人將分別給PEEK市場帶來10500噸、10.5萬噸的增量,分別拉動PEEK市場52.5億元、525億元的空間。圖表:圖表:20192019年年PEEKPEEK下游領域消費分布下游領域消費分布圖表:圖表:PEEKPEEK在人形機器人上的空間測算在人形機器人上的空間測算資料來源:中研股份招股說明書,國海證券研究所資料來源:中研股份招股說明書,鎂客網,澎湃新聞客戶端,量子位公眾號,科學指南針,國海證券研究所;時間截止至2024年1月30日全球人形機器人銷量(萬臺)全球人形機器人銷量(萬臺)10010010001000單臺人形機器人PEEK用量(kg
82、)10.510.5人形機器人拉動PEEK增量(噸)10500105000PEEK單價(萬元/噸)5050人形機器人拉動PEEK市場(億元)52.5525請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明55上市公司標的:中研股份上市公司標的:中研股份 國內領先的國內領先的PEEK行業龍頭。行業龍頭。經過十余年的自主研發,公司擁有自主產權的PEEK生產工藝,填補了國內空白,在大規模工業生產領域,公司PEEK工業化生產技術處于國內領先水平,是全球唯四PEEK年產能達到千噸級的企業,也是全國銷量最大的公司。產能龐大產能龐大、產品性能國際先進產品性能國際先進。2022年公司核心技術產品銷量為730.28噸,產能
83、為1000噸,產能利用率達到73.03%,未來仍有上升空間。公司PEEK產品具有良好的熔體穩定性、合適的熔指和黏度平衡、良好的批次穩定性、優秀的結晶性能,憑借質量優勢獲得市場認可。圖表:中研股份圖表:中研股份2020-20222020-2022年年PEEKPEEK產品銷量產品銷量資料來源:中研股份招股說明書,國海證券研究所圖表:中研股份圖表:中研股份2018-20222018-2022年年PEEKPEEK產品收入分類(單位:萬元)產品收入分類(單位:萬元)資料來源:同花順iFinD,國海證券研究所CAGR:23.56%請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明56上市公司標的:中研股份上市公司標
84、的:中研股份 產品性價比高,下游領域參與廣。產品性價比高,下游領域參與廣。得益于先進的工藝技術,公司PEEK產品生產成本較低,在保證適當毛利率的情況下產品單價較低,相比進口產品具有性價比優勢。公司PEEK產品下游應用廣泛,已進入汽車、能源、電子信息、醫療、航空航天等領域,并和下游客戶形成穩定合作,下游客戶已有機器人相關的應用。公司財務概覽:公司財務概覽:公司2020 年度至2022 年度的營業收入分別為1.58 億元、2.03 億元、2.48 億元,公司歸母凈利潤分別為0.28 億元、0.50 億元、0.56 億元。公司2020 年度至2022 年度營業收入CAGR 為25.28%,歸母凈利潤
85、CAGR 為41.04%,保持較快增長。圖表:中研股份圖表:中研股份營業營業收入及同比增速收入及同比增速資料來源:中研股份招股說明書,同花順iFinD,國海證券研究所圖表:中研股份歸母凈利潤及同比增速圖表:中研股份歸母凈利潤及同比增速資料來源:中研股份招股說明書,同花順iFinD,國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明57上市公司標的:英國威格斯上市公司標的:英國威格斯Victrex 全球最大的全球最大的PEEK生產企業,產品品種豐富,下游市場滲透面廣。生產企業,產品品種豐富,下游市場滲透面廣。英國威格斯的PEEK樹脂研發起步最早、規模最大,全球銷量市占率超60%,其VICTR
86、EX PEEK 系列樹脂涵蓋了純樹脂(粗粉、細粉、顆粒)、復合增強樹脂(玻纖增強、碳纖增強、耐磨、超耐磨、抗靜電)以及深度純化粒料等品種。公司產品已進入汽車、能源、電子信息、醫療、航空航天等領域,2023年在航空航天領域表現強勢、醫療領域銷量同比上升12%。公司財務概覽:公司財務概覽:公司2019年度至2023年度的營業收入(億英鎊)分別為2.94、2.66、3.06、3.41、3.07,除因2020年新冠病毒肆虐、2023年英國電子/能源/工業領域持續衰退的影響,威格斯營業收入和PEEK產品銷量均呈現上升態勢,預計未來將突破頹勢,繼續增長。圖表:圖表:威格斯營業威格斯營業收入及同比增速收入及
87、同比增速資料來源:威格斯公司公告,國海證券研究所圖表:圖表:威格斯威格斯PEEKPEEK產品銷量產品銷量及同比增速及同比增速資料來源:威格斯公司公告,國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明58上市公司標的:新瀚新材上市公司標的:新瀚新材 氟酮是氟酮是PEEK的關鍵生產原料。的關鍵生產原料。公司主要從事芳香族酮類產品的研發、生產和銷售,主要產品包括PEEK的關鍵生產原材料氟酮DFBP。憑借較好的產品質量、穩定的供貨能力等綜合優勢,公司現已成為全球主要PEEK生產廠商的核心供應商之一,主要客戶包括英國威格斯、比利時索爾維、德國贏創等。產能利用率高,未來產能不斷擴張產能利用率高,未來
88、產能不斷擴張。截至2022年底,公司香酮類產品生產線實際達產產能為4,200噸/年。近年來公司產能利用率維持在較高水平,2021產能利用率達105.10%,2022產能利用率97.32%。公司已募集資金投建“年產8,000噸芳香酮及其配套項目”,主要內容DFBP產能2500噸/年,未來產能不斷擴張。圖表:圖表:DFBPDFBP占新瀚新材收入最高(單位:億元)占新瀚新材收入最高(單位:億元)資料來源:新瀚新材公司公告,國海證券研究所圖表:圖表:DFBPDFBP應用于應用于PEEKPEEK產業鏈產業鏈資料來源:新瀚新材招股說明書請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明59上市公司標的:新瀚新材上市
89、公司標的:新瀚新材 重視技術創新,專利種類繁多。重視技術創新,專利種類繁多。公司基于傅克反應等芳香酮傳統制備技術,通過對催化劑、純化技術等關鍵技術節點進行創新性改造或調整,形成了圍繞“羰基化試劑的原子經濟反應技術”、“傅克?;磻ㄏ虼呋夹g”等7個創新方向的共計9項發明專利與10項非專利技術。公司財務概覽:公司財務概覽:公司2020 度至2022 度的營業收入分別為2.88 億元、3.42 億元、3.98 億元,公司歸母凈利潤分別為0.71億元、0.66億元、1.07億元。圖表:圖表:新瀚新材營業新瀚新材營業收入及同比增速收入及同比增速資料來源:同花順iFinD,國海證券研究所圖表:圖表:新
90、瀚新材新瀚新材歸母凈利潤及同比增速歸母凈利潤及同比增速資料來源:同花順iFinD,國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明60目錄目錄u人形機器人飛速迭代進化人形機器人飛速迭代進化uOptimus結構及原材料拆解結構及原材料拆解u高性能釹鐵硼供不應求高性能釹鐵硼供不應求uPEEK是優選輕量化材料是優選輕量化材料u特種鋼材應用部位較多特種鋼材應用部位較多請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明61特殊鋼是具有特殊性能和用途的鋼鐵產品特殊鋼是具有特殊性能和用途的鋼鐵產品 特殊鋼,是與普鋼相對的概念,專指由于成分、結構、生產工藝特殊而具有特殊物理、化學性能或者特殊用途的鋼鐵產品。特殊鋼
91、產品種類豐富,按用途分為工具鋼、結構鋼與特殊用途鋼三大類。圖表:圖表:特殊鋼特殊鋼分類分類資料來源:華經情報網,國海證券研究所特殊鋼特殊用鋼工具鋼結構鋼彈簧鋼軸承鋼不銹鋼高強度鋼碳素工具鋼合金工具鋼高速工具鋼合金結構鋼機械結構用碳素鋼耐熱鋼耐磨鋼非調制鋼滲氮鋼滲碳鋼強韌鋼奧氏體系鐵素體系馬氏體系析出硬化系請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明62鐵礦石、鉻鐵合金、硅鐵合金、鉬鐵合金制造工藝是特鋼產業的核心競爭力制造工藝是特鋼產業的核心競爭力資料來源:華經情報網,中研網,國海證券研究所圖表:特殊鋼產業鏈圖表:特殊鋼產業鏈上游中游下游原材料制造原材料制造結構鋼結構鋼機械結構用碳素鋼、合金結構鋼工
92、具鋼工具鋼碳素工具鋼、合金工具鋼、高速工具鋼其他特殊鋼其他特殊鋼彈簧鋼、軸承鋼、不銹鋼、高強度鋼、耐熱鋼、耐磨鋼特鋼制造汽車制造能源行業工程機械船舶海工鐵路行業國防軍工應用領域廢鋼回收再利用回收再利用 特鋼產業鏈上游包括鐵礦石、合金等原材料制造以及廢鋼回收再利用環節;中游是指特鋼制造,包括結構鋼、工具鋼以及其他特殊鋼的生產制造;產業鏈下游應用包括汽車、工程機械、航空航天等主要工業制造領域。請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明63全球特鋼行業市場增速趨緩全球特鋼行業市場增速趨緩 全球特鋼行業市場增速趨緩。全球特鋼行業市場增速趨緩。據華經情報網報道,2021年全球特鋼行業市場規模為4201.5
93、億美元,同比增長2.24%;2017-2021年CAGR為3.94%,市場增速放緩。特鋼市場規模與國家發達水平、工業化程度、技術進步水平和高端工業產品的出口量密切相關特鋼市場規模與國家發達水平、工業化程度、技術進步水平和高端工業產品的出口量密切相關。特鋼消費量主要集中在工業化程度高和經濟比較發達的國家和地區;其中,日本是特鋼產業總體水平最高的國家,以高度專業化生產聞名于全球,2020年日本特鋼產量占全部粗鋼產量20.77%。圖表:圖表:2017-20212017-2021年全球特鋼行業市場規模年全球特鋼行業市場規模圖表:圖表:2021 2021 年全球特鋼行業市場規模地區分布情況年全球特鋼行業
94、市場規模地區分布情況資料來源:華經情報網,國海證券研究所資料來源:華經情報網,國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明64特鋼高端產品產量和消費量仍有上升空間特鋼高端產品產量和消費量仍有上升空間圖表:圖表:20212021年中國特鋼行業下游消費占比年中國特鋼行業下游消費占比圖表:圖表:20182018年日本特鋼產品結構年日本特鋼產品結構資料來源:華經情報網,國海證券研究所資料來源:前瞻網,國海證券研究所 特鋼多應用于下游高端領域。特鋼多應用于下游高端領域。從下游需求情況來看,特鋼的應用領域較普鋼更為高端,需求領域主要為汽車、飛機高鐵、能源以及高端設備制造等領域。其中,汽車、機械制
95、造在特鋼消費結構中占比為43%、18%。特鋼高端產品產量和消費量仍有上升空間特鋼高端產品產量和消費量仍有上升空間。據前瞻網,以特鋼行業最發達的日本為例,在2018年日本特鋼產品結構中,高端產品占30%,中端產品占 49%,低端產品占21%。日本高端特鋼產品主要服務于下游高端工程機械及汽車領域,是其高附加值工業產品的重要原材料,未來仍有較大的產量和消費量上升空間。請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明65中國特鋼產量穩定增長,行業市場集中度不高中國特鋼產量穩定增長,行業市場集中度不高 中國特鋼產量穩定增長,以低端特鋼產品為主。中國特鋼產量穩定增長,以低端特鋼產品為主。據華經情報網,2021年中
96、國特鋼產量為1.37億噸,但特鋼產量多為碳素鋼、低合金鋼等偏低端特鋼產品,我國優質合金鋼占特鋼總產量僅為4.96%(2020年)。我國特鋼行業市場集中度不高。我國特鋼行業市場集中度不高。據華經情報網統計,2021年中國特鋼行業CR5為31.23%,其中中信特鋼、太鋼不銹和方大特鋼為行業前三,市場份額占比分別為17.51%、7.43%、3.77%。圖表:圖表:2017-20212017-2021年中國特鋼產量及同比增速年中國特鋼產量及同比增速圖表:圖表:20212021年中國特鋼行業市場競爭格局年中國特鋼行業市場競爭格局資料來源:華經情報網,國海證券研究所資料來源:華經情報網,國海證券研究所請務
97、必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明662021年中國軸承鋼產量僅占特鋼總量年中國軸承鋼產量僅占特鋼總量3.4%中國軸承產量不斷增長,但整體產量偏低,未來仍有增長空間。中國軸承產量不斷增長,但整體產量偏低,未來仍有增長空間。在行業下游汽車、機床、機械等領域快速發展的帶動下,我國軸承鋼需求和產量都保持增長態勢。據前瞻網,2021年我國軸承鋼產量突破470萬噸,但整體產量仍偏低,僅占當年特鋼總量的3.4%。軸承鋼80%的產品都是高碳鉻軸承鋼。我國特鋼行業集中度較高。我國特鋼行業集中度較高。從產量方面統計,2022年1-10月中國軸承鋼行業CR3為63%,其中中信特鋼、太鋼不銹和方大特鋼為行業前三。
98、其他生產企業中,石鋼、萊鋼、建龍等鋼廠產量較去年同期小幅增加。圖表:圖表:2017-20212017-2021年中國軸承鋼產量及同比增速年中國軸承鋼產量及同比增速圖表:圖表:20222022年年1-101-10月中國軸承鋼行業市場競爭格局月中國軸承鋼行業市場競爭格局資料來源:前瞻網,國海證券研究所資料來源:華經情報網,國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明67人形機器人拉動大量特鋼需求人形機器人拉動大量特鋼需求圖表:圖表:特鋼特鋼在人形機器人上的空間測算在人形機器人上的空間測算資料來源:中國供應商網,馬可波羅網,國海證券研究所;時間截至2024年1月30日特鋼種類特鋼種類單機用
99、量(單機用量(kgkg)不同人形機器人銷量假設下的特鋼不同人形機器人銷量假設下的特鋼市場空間增量測算(噸)市場空間增量測算(噸)單價單價(元(元/噸)噸)不同人形機器人銷量假設下的空間測不同人形機器人銷量假設下的空間測算(百萬元)算(百萬元)100100萬臺萬臺10001000萬臺萬臺100100萬臺萬臺10001000萬臺萬臺50CrMo4合金鋼7.777007700015000115.51155GCr15軸承鋼7.7770077000510039.27392.740Cr合金鋼1.414001400052007.2872.8 人形機器人使用的高質量特鋼產品人形機器人使用的高質量特鋼產品主要包
100、括50CrMo4合金鋼、40Cr合金鋼和GCr15軸承鋼。50CrMo4是一種高強度合金結構鋼,具有高強度、高硬度和良好的耐磨性;40Cr是一種優質碳素結構鋼,它具有較好的淬透性、回火穩定性和抗腐蝕能力;GCr15是具有高耐磨性、高強度和良好的耐腐蝕性的軸承鋼。人形機器人帶來未來大量特鋼需求。人形機器人帶來未來大量特鋼需求。我們測算,一臺人形機器人上50CrMo4合金鋼、GCr15軸承鋼和40Cr合金鋼的用量分別為7.7kg、7.7kg、1.4kg,在遠期1000萬臺的銷量下,將分別拉動市場規模為11.55億元、3.927億元、0.728億元。請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明68鋼絲繩
101、是靈巧手手指腱繩傳動的較優選擇鋼絲繩是靈巧手手指腱繩傳動的較優選擇圖表:圖表:采用腱繩傳動方式的一種靈巧手采用腱繩傳動方式的一種靈巧手圖表:圖表:腱繩傳動靈巧手手指的結構示意圖腱繩傳動靈巧手手指的結構示意圖資料來源:Shadow Robot官網,國海證券研究所資料來源:Tendon-Driven Limbs Francisco J.Valero-Cuevas,國海證券研究所 腱繩傳動是最具潛力的傳動方式。腱繩傳動是最具潛力的傳動方式。靈巧手的常見傳動方式有腱繩傳動、連桿傳動、齒輪傳動、帶傳動等,腱繩在一定程度上模擬了人手的肌腱結構,使得大型的驅動器遠離了執行機構,減輕末端的負載和慣量,提升了抓
102、取的速度,靈活性大大提升。同時腱繩適用于空間狹小且需要驅動自由度數目較多的傳動場合,較連桿等傳動方式更節省空間。鋼絲繩是腱繩的較優選擇鋼絲繩是腱繩的較優選擇。一般而言,靈巧手腱繩需要高強度與耐久性、抗蠕變、較小的折彎半徑、抗腐蝕、良好的柔韌性等,鋼絲繩沒有內摩擦,且與滑動表面的摩擦系數較小,同時強度高,可提供較大承載力,是腱繩材料較優選擇。腱繩傳動肌肉關節腱繩骨骼請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明69一雙靈巧手將應用一雙靈巧手將應用12根鋼絲繩根鋼絲繩圖表:三種腱繩傳動方案的對比圖表:三種腱繩傳動方案的對比圖表:圖表:鋼絲繩鋼絲繩在人形機器人上的空間測算在人形機器人上的空間測算資料來源:
103、腱驅動靈巧手指結構設計及其運動分析與試驗孫成遠資料來源:腱驅動靈巧手指結構設計及其運動分析與試驗孫成遠,工標網,國海證券研究所;時間截止至2024年3月1日 預計預計Optimus將應用將應用12根腱繩。根腱繩。目前主流的腱繩傳動方案有三種:N型、N+1型、2N型,分別代表驅動N個獨立自由度所需的驅動單元數目。其中,N+1型方案需要的腱繩和驅動器數量均較少,適用于人形機器人靈巧手。Optimus單只靈巧手具有11個自由度,6個由空心杯關節給予,則剩余5個自由度將通過腱繩傳動方案得到;若采用N+1型方案,則一雙靈巧手共需要12根腱繩以達到此要求。我們預測,一臺人形機器人將消耗12根鋼絲繩,在未來
104、全球人形機器人銷量達到100萬臺、1000萬臺時,人形機器人將給鋼絲繩市場帶來1200萬根、1.2億根的增量,拉動鋼絲繩市場4.56億元、45.6億元的空間。全球人形機器人銷量(萬臺)全球人形機器人銷量(萬臺)10010010001000單臺人形機器人鋼絲繩數量(根)1212人形機器人拉動鋼絲繩增量(萬根)120012000鋼絲繩單價(元/根)3030人形機器人拉動鋼絲繩市場(億元)4.5645.6請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明70上市公司標的:大業股份上市公司標的:大業股份 國內領先的胎圈鋼絲行業龍頭。國內領先的胎圈鋼絲行業龍頭。公司擁有較為突出的技術研發能力和制造工藝水平,在輪胎
105、骨架材料行業內具有較強的競爭實力,是目前國內規模最大的胎圈鋼絲制造企業。市場份額高,下游客戶廣泛市場份額高,下游客戶廣泛。從近年市場占有率看,公司在國內的市場份額居首,公司擁有廣泛的客戶資源是持續穩定發展的可靠保障。公司現有主要國內客戶有中策橡膠、玲瓏輪胎、賽輪輪胎、風神股份、森麒麟、恒豐橡塑、華盛橡膠、昊華輪胎、佳通輪胎等規模較大、行業內知名度較高的輪胎制造商;主要國際客戶有米其林、普利司通、固特異、德國大陸、住友橡膠、韓泰輪胎、倍耐力等國際知名輪胎生產商。圖表:圖表:20212021年中國胎圈鋼絲產量分布(年中國胎圈鋼絲產量分布(單位:萬噸)單位:萬噸)資料來源:思瀚產業研究院,國海證券研
106、究所圖表:圖表:大業大業股份股份2019-20222019-2022年產品收入分類(單位:億元)年產品收入分類(單位:億元)資料來源:同花順iFinD,國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明71上市公司標的:大業股份上市公司標的:大業股份 強化科技創新,專利技術不斷突破。強化科技創新,專利技術不斷突破。2022年公司共有8個研發項目列入山東省科技創新項目;2022年新申報專利34項,其中發明專利25項,累計授權專利199項,其中國內發明專利53項,國外發明專利7項。公司財務概覽:公司財務概覽:2022年橡膠骨架行業受經濟下行等諸多不利因素沖擊,市場需求疲弱,行業整體產能利用率不
107、高;公司第一次實現歸母凈利潤虧損。公司2020 年度至2022 年度的營業收入分別為30.74 億元、50.87 億元、52.13億元,公司歸母凈利潤分別為1.03億元、2.11億元、-2.55 億元。公司董事會和經營層認真分析研判經濟形勢,拓寬發展思路,創新工作方法,提高產品競爭力,保證了企業的基本穩定和可持續發展。圖表:圖表:大業大業股份股份營業營業收入及同比增速收入及同比增速資料來源:同花順iFinD,國海證券研究所圖表:圖表:大業大業股份歸母凈利潤及同比增速股份歸母凈利潤及同比增速資料來源:同花順iFinD,國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明72風險提示風險提示u
108、人形機器人產量和需求增長不及預期人形機器人產量和需求增長不及預期:人形機器人制作工藝復雜,制造成本高,擁有眾多技術難點,技術發展與開發進度、下游需求、資金投入、支持配套等多方面因素相關,離大規模降本量產仍有差距,存在產量和需求增長不及預期的風險。u 新材料技術開發和國產替代不及預期新材料技術開發和國產替代不及預期:本報告涉及的各類人形機器人相關新材料中,多種新材料我國與國外仍存在較大差距,國產替代需求旺盛,但新材料技術開發難度較大,周期較長,存在技術開發及國產替代不及預期的風險。u 原材料價格大幅波動:原材料價格大幅波動:本報告各類新材料的上游材料包括稀土、氟酮等,其中稀土價格變化存在國家政策
109、管制的影響,氟酮價格受大宗商品石油化工原材料的影響,價格存在波動性。u 行業競爭加劇行業競爭加?。弘S著下游市場需求擴張及產業政策的支持,可能導致現有市場參與者擴大產能及新投資者的進入,存在市場競爭加劇的風險。u 重點關注公司項目推進及業績不及預期:重點關注公司項目推進及業績不及預期:重點關注公司項目推進受多因素影響,可能存在不及預期的風險,同時公司業績可能存在低于預期的風險。請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明73研究小組介紹研究小組介紹李永磊,董伯駿,本報告中的分析師均具有中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格并注冊為證券分析師,以勤勉的職業態度,獨立,客觀的出具本報告。本報告清晰準確
110、的反映了分析師本人的研究觀點。分析師本人不曾因,不因,也將不會因本報告中的具體推薦意見或觀點而直接或間接收取到任何形式的補償。分析分析師承師承諾諾行業投資評級行業投資評級國海證券投資評級標準國海證券投資評級標準推薦:行業基本面向好,行業指數領先滬深300指數;中性:行業基本面穩定,行業指數跟隨滬深300指數;回避:行業基本面向淡,行業指數落后滬深300指數。股票投資評級股票投資評級買入:相對滬深300 指數漲幅20%以上;增持:相對滬深300 指數漲幅介于10%20%之間;中性:相對滬深300 指數漲幅介于-10%10%之間;賣出:相對滬深300 指數跌幅10%以上?;ば〗M介紹化工小組介紹李
111、永磊,化工行業首席分析師,天津大學應用化學碩士。7年化工實業工作經驗,8年化工行業研究經驗。董伯駿,化工聯席首席分析師,清華大學化工系碩士、學士。2年上市公司資本運作經驗,4年半化工行業研究經驗。賈冰,化工行業研究助理,浙江大學化學工程碩士,1年半化工實業工作經驗。陳雨,化工行業研究助理,天津大學材料學本碩,2年半化工央企實業工作經驗。陳云,化工行業研究助理,香港科技大學工程企業管理碩士,3年金融企業數據分析經驗。李娟廷,化工行業研究助理,對外經濟貿易大學金融學碩士,北京理工大學應用化學本科。楊麗蓉,化工行業研究助理,浙江大學金融碩士、化學工程與工藝本科。仲逸涵,化工行業研究助理,南開大學金融
112、學碩士,天津大學應用化學本科。請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明74免責聲明和風險提示免責聲明和風險提示免責聲明免責聲明本報告的風險等級定級為R2,僅供符合國海證券股份有限公司(簡稱“本公司”)投資者適當性管理要求的客戶(簡稱“客戶”)使用。本公司不會因接收人收到本報告而視其為客戶??蛻艏?或投資者應當認識到有關本報告的短信提示、電話推薦等只是研究觀點的簡要溝通,需以本公司的完整報告為準,本公司接受客戶的后續問詢。本公司具有中國證監會許可的證券投資咨詢業務資格。本報告中的信息均來源于公開資料及合法獲得的相關內部外部報告資料,本公司對這些信息的準確性及完整性不作任何保證,不保證其中的信息已
113、做最新變更,也不保證相關的建議不會發生任何變更。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。報告中的內容和意見僅供參考,在任何情況下,本報告中所表達的意見并不構成對所述證券買賣的出價和征價。本公司及其本公司員工對使用本報告及其內容所引發的任何直接或間接損失概不負責。本公司或關聯機構可能會持有報告中所提到的公司所發行的證券頭寸并進行交易,還可能為這些公司提供或爭取提供投資銀行、財務顧問或者金融產品等服務。本公司在知曉范圍內依法合規地履行披露義務。市場有
114、風險,投資需謹慎。投資者不應將本報告為作出投資決策的唯一參考因素,亦不應認為本報告可以取代自己的判斷。在決定投資前,如有需要,投資者務必向本公司或其他專業人士咨詢并謹慎決策。在任何情況下,本報告中的信息或所表述的意見均不構成對任何人的投資建議。投資者務必注意,其據此做出的任何投資決策與本公司、本公司員工或者關聯機構無關。若本公司以外的其他機構(以下簡稱“該機構”)發送本報告,則由該機構獨自為此發送行為負責。通過此途徑獲得本報告的投資者應自行聯系該機構以要求獲悉更詳細信息。本報告不構成本公司向該機構之客戶提供的投資建議。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口頭承諾均為無效。本公
115、司、本公司員工或者關聯機構亦不為該機構之客戶因使用本報告或報告所載內容引起的任何損失承擔任何責任。風險提示風險提示本報告版權歸國海證券所有。未經本公司的明確書面特別授權或協議約定,除法律規定的情況外,任何人不得對本報告的任何內容進行發布、復制、編輯、改編、轉載、播放、展示或以其他任何方式非法使用本報告的部分或者全部內容,否則均構成對本公司版權的侵害,本公司有權依法追究其法律責任。鄭重聲明鄭重聲明心懷家國,洞悉四海國海研究深圳國海研究深圳深圳市福田區竹子林四路光大銀行大廈28F郵編:518041電話:0755-83706353國海研究上海國海研究上海上海市黃浦區綠地外灘中心C1棟國海證券大廈郵編:200023電話:021-61981300國海研究北京國海研究北京北京市海淀區西直門外大街168號騰達大廈25F郵編:100044電話:010-88576597國海證券國海證券研究所研究所化工研究團隊化工研究團隊