機(jī)器人行業(yè)深度研究：人形機(jī)器人風(fēng)起核心零部件助力揚(yáng)帆遠(yuǎn)航

機(jī)器人行業(yè)深度研究：人形機(jī)器人風(fēng)起，核心零部件助力揚(yáng)帆遠(yuǎn)航1人形機(jī)器人開(kāi)啟智能制造時(shí)代人形機(jī)器人代表著一個(gè)國(guó)家的高科技發(fā)展水平。人形機(jī)器人，又稱(chēng)仿人機(jī)器人，涉及控制、規(guī)劃、機(jī)電一體化技術(shù)、全方位的AI感知技術(shù)，移動(dòng)能力和工作范圍，人機(jī)交互等，是一個(gè)國(guó)家的高科技發(fā)展水平的最終體現(xiàn)。1.1人形機(jī)器人活力四射，發(fā)力多領(lǐng)域人工替代最早的“機(jī)器人”概念起源于亞里士多德的設(shè)想。1927年第一個(gè)電驅(qū)人形機(jī)器人

“Televox”誕生于美國(guó)西屋。隨后美國(guó)、日本和歐洲在這一領(lǐng)域廣泛布局，促進(jìn)了人形機(jī)器人的快速發(fā)展。在2000年，我國(guó)也獨(dú)立研制出具有語(yǔ)言功能的“先行者”號(hào)人型機(jī)器人。2023年隨“擎天柱”的誕生，人形機(jī)器人或?qū)⒆呷肴粘Ｉa(chǎn)生活。群雄并起，逐鹿人形機(jī)器人。日韓在人形機(jī)器人研究領(lǐng)域表現(xiàn)活躍，日本本田代表產(chǎn)品Asimo身高1.3m，體重48kg，具有57個(gè)自由度，可完成上下樓和奔跑等動(dòng)作。韓國(guó)KAIST代表產(chǎn)品HUBO+身高1.7m，體重80kg，具有32個(gè)自由度，在2015年“機(jī)器人挑戰(zhàn)賽”中獲得冠軍。美國(guó)在人形機(jī)器人領(lǐng)域后來(lái)居上，波士頓動(dòng)力研發(fā)的代表產(chǎn)品Atlas身高1.8m，體重80kg，具有28個(gè)關(guān)節(jié)，可完成原地起跳轉(zhuǎn)身一周等高難度動(dòng)作。波士頓動(dòng)力的人形機(jī)器人Atlas主要聚焦在科研領(lǐng)域，商業(yè)價(jià)值低。在波士頓動(dòng)力優(yōu)秀的軟硬件配置下，Atlas能夠完成流暢、高難度的“跑酷”動(dòng)作。硬件結(jié)構(gòu)上，Atlas擁有輕量級(jí)結(jié)構(gòu)件皮膚和足部力控傳感器，雷達(dá)與深度相機(jī)形成視覺(jué)感知，28個(gè)液壓關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)完成一系列其敏捷動(dòng)作，本體搭載3臺(tái)NUC/工控機(jī)負(fù)責(zé)整體控制系統(tǒng)的運(yùn)算。軟件方面，波士頓動(dòng)力運(yùn)用行為庫(kù)、實(shí)時(shí)感知和模型預(yù)測(cè)控制（MPC）技術(shù)將相機(jī)、雷達(dá)等傳感器接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并對(duì)決策制定和動(dòng)作規(guī)劃提供最有效的支持。國(guó)內(nèi)人形機(jī)器人成果喜人。在科研領(lǐng)域，國(guó)科大研發(fā)的“先行者”機(jī)器人可以完成靜態(tài)和動(dòng)態(tài)步行動(dòng)作；哈工大推出的“HIT-III”機(jī)器人能完成上、下斜坡等動(dòng)作；清華大學(xué)開(kāi)發(fā)的“THBIP-II”身高0.75m，體重18kg，具有24個(gè)自由度；浙江大學(xué)研發(fā)出會(huì)打乒乓球的

“悟”、“空”人形機(jī)器人；北理工推出的“匯童”機(jī)器人可完成摔倒起立，“摔滾走爬”等動(dòng)作。在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，深圳優(yōu)必選推出的“Walker”機(jī)器人能完成上、下臺(tái)階等動(dòng)作。小米于2022年8月公布首款全尺寸人形機(jī)器人CyberOne（鐵大）。升級(jí)后的運(yùn)動(dòng)控制算法支配這機(jī)器人全身13個(gè)關(guān)節(jié)和21個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)雙足運(yùn)動(dòng)姿態(tài)平衡；電機(jī)性能增強(qiáng)10倍，髖關(guān)節(jié)主要電機(jī)的動(dòng)力扭矩峰值可達(dá)300Nm，峰值扭矩密度96Nm/kg。AI算法賦能環(huán)境感知，“高情商”展現(xiàn)國(guó)內(nèi)人機(jī)交互技術(shù)成果。環(huán)境感知方面，自研的Mi-Sense深度視覺(jué)模組+AI算法幫助CyberOne實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)世界的三維虛擬重建。情緒感知上，CyberOne搭載自研MiAI環(huán)境語(yǔ)義識(shí)別引擎和MiAI語(yǔ)音情緒識(shí)別引擎，能夠?qū)崿F(xiàn)85種環(huán)境音識(shí)別和6大類(lèi)45種人類(lèi)情緒識(shí)別。人形機(jī)器人將對(duì)社會(huì)變革與發(fā)展產(chǎn)生重要影響作用。人形機(jī)器人具有與人類(lèi)相似的軀干結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)能力，使其具有超強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)能力，較大工作范圍，豐富的動(dòng)作形態(tài)，更高能量利用效率和出色的人機(jī)互動(dòng)能力，可將人類(lèi)從低級(jí)和高危行業(yè)中解放出來(lái)，使人類(lèi)能夠?qū)Ｗ⒂诟呒?jí)智慧活動(dòng)，從而提升生產(chǎn)力水平和工作效率。1.2

特斯拉人形機(jī)器人正式發(fā)布特斯拉人形機(jī)器人“擎天柱”于2022年9月底亮相。2021年8月，馬斯克在特斯拉年度AI開(kāi)放日上首次公開(kāi)展示了“擎天柱”的想法。僅過(guò)一年時(shí)間，“擎天柱”原型機(jī)于9月30日特斯拉AIDay發(fā)布，硬件方面，“擎天柱”身高172CM，整體重量73KG；行走功率500W，坐下功率100W，整體參數(shù)與2021年概念機(jī)略有出入（概念機(jī)參數(shù)：身高172CM，體重57KG，負(fù)載20KG，行走速度最高可達(dá)每小時(shí)8公里），我們認(rèn)為存在進(jìn)一步降本空間。電機(jī)驅(qū)動(dòng)上，“擎天柱”擁有2.3KWH、52V電壓的電池組，內(nèi)置電子電器元件的一體單位，支持人形機(jī)器人工作一整天；選用28個(gè)定制關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器，復(fù)用汽車(chē)動(dòng)力總成設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)6種關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器，包括3種不同規(guī)格的舵機(jī)（采用諧波減速器）和3種不同規(guī)格的直線執(zhí)行器（采用永磁電機(jī)，可抬動(dòng)1.5噸三角鋼琴的），找到成本與效率的最佳組合。量化人體運(yùn)動(dòng)軌跡與關(guān)節(jié)受力，幫助機(jī)器人行動(dòng)更加靈活。以膝蓋為例，特斯拉采用仿生思維將機(jī)器人膝關(guān)節(jié)構(gòu)造成四連推桿結(jié)構(gòu)，復(fù)用汽車(chē)底層技術(shù)，將機(jī)器人腿部組件產(chǎn)生的壓力數(shù)據(jù)線性化，優(yōu)化機(jī)器人在不同的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的下肢運(yùn)動(dòng)和力度控制能力。靈活度方面，“擎天柱”全身約50個(gè)自由度，手指靈敏度高，能夠滿(mǎn)足多種規(guī)格的物體抓取需求。機(jī)器人單手具有6個(gè)執(zhí)行器，11個(gè)自由度，在對(duì)生拇指與金屬肌腱的配合下，“擎天柱”能夠完成對(duì)不同重量和大小的物件的抓握。同時(shí)，特斯拉機(jī)械手搭載能夠驅(qū)動(dòng)手指感知物體的傳感器，幫助其識(shí)別需要抓握的物體，并在不斷的抓握過(guò)程中學(xué)習(xí)提高機(jī)械手適應(yīng)性?！扒嫣熘笔翘厮估?/p>

FSD自動(dòng)駕駛技術(shù)的集大成者。特斯拉采用與Autopilot相同的算法框架，通過(guò)自動(dòng)標(biāo)注（AutoLabeling）、仿真(Simulation)和數(shù)據(jù)引擎（DataEngine）形成訓(xùn)練數(shù)據(jù)用以訓(xùn)練“擎天柱”的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使特斯拉人形機(jī)器人能夠做到損傷控制、感知周?chē)h(huán)境、自主規(guī)劃行動(dòng)路徑、直立行走并保持相對(duì)平衡等功能。以視覺(jué)導(dǎo)航為例，特斯拉依靠純視覺(jué)解決方案在AI算法領(lǐng)域一枝獨(dú)秀?！扒嫣熘辈捎弥悄荞{駛攝像頭（魚(yú)眼廣角+左右攝像頭）與Autopilot算法，內(nèi)置FSD芯片，能夠識(shí)別周?chē)锢憝h(huán)境的高頻特征并進(jìn)行立體渲染，構(gòu)建了機(jī)器人良好的空間感知能力?！扒嫣熘钡拇竽X位于軀干，搭載特斯拉自研的DOJO超級(jí)計(jì)算機(jī)，其基本單元是D1芯片（共計(jì)1500個(gè)）。D1芯片單體采用分布式結(jié)構(gòu)和7納米工藝，具有超強(qiáng)算力和帶寬，相鄰芯片間通過(guò)自創(chuàng)高寬帶、低延遲的連接器連接，最新DojoExaPOD由多Dojo機(jī)柜組成，內(nèi)含3000個(gè)D1芯片，擁有1.3TB的高速SRAM、13TB的高帶寬DRAM，算力高達(dá)1.1EFLOP。人形機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域正在逐漸打開(kāi)。AIDay上，“擎天柱”演示了澆花、搬運(yùn)紙箱、金屬塊等工作，能夠很好地完成視覺(jué)識(shí)別、抓握、下蹲、直立行走等動(dòng)作，研發(fā)團(tuán)隊(duì)也在不斷更新優(yōu)化，有望在未來(lái)解鎖更多應(yīng)用場(chǎng)景，目前目標(biāo)客群未知。2人形機(jī)器人有望開(kāi)啟千億藍(lán)海市場(chǎng)2.1人口紅利漸退，有望刺激機(jī)器人行業(yè)高速發(fā)展人口老齡化加劇，勞動(dòng)力供給緊張。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，我國(guó)65歲以上人口比例逐年增加，于2000年突破7%，進(jìn)入老齡化社會(huì)。2021年65歲以上人口占比更是高達(dá)14.2%。從全球看，65歲以上人口從1960年的5%增長(zhǎng)至2019年的9%，全面進(jìn)入人口老齡化階段，勞動(dòng)力供給將進(jìn)一步短缺。人均工資逐年增加，用工成本高企。中美作為世界前兩大經(jīng)濟(jì)體，用工成本逐年增加。根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2019美國(guó)人均收入65910美元，9年復(fù)合增速3%。從國(guó)內(nèi)看，據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，2021我國(guó)就業(yè)人員平均工資達(dá)8.8萬(wàn)元，2016-2021年復(fù)合增速9%，高于美國(guó)6個(gè)百分點(diǎn)，用工成本承壓更重。人口紅利漸退，機(jī)器人市場(chǎng)迎來(lái)發(fā)展機(jī)遇。人口結(jié)構(gòu)變化和勞動(dòng)力成本上升刺激各行各業(yè)加速推進(jìn)一二三產(chǎn)人工替代。根據(jù)中國(guó)計(jì)生協(xié)數(shù)據(jù)，2030年我國(guó)勞動(dòng)力總數(shù)約9.58億人。據(jù)《中國(guó)企業(yè)綜合調(diào)查（CEGS）報(bào)告》數(shù)據(jù)，2025年中國(guó)勞動(dòng)力替代率可達(dá)4.7%。據(jù)麥肯錫數(shù)據(jù)，2030年此數(shù)值約15%，復(fù)合增速26%。若以此增速估計(jì)，中國(guó)被替代勞動(dòng)力數(shù)將從2021年的0.15億人增加到2025年的1.2億人。根據(jù)中國(guó)電子學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)，國(guó)內(nèi)機(jī)器人2024年有望達(dá)251億美元市場(chǎng)規(guī)模，2020-2024年CAGR約22%。從市場(chǎng)規(guī)?？?，工業(yè)機(jī)器人是機(jī)器人的主要品類(lèi)。根據(jù)下游不同應(yīng)用場(chǎng)景，我國(guó)將機(jī)器人分為工業(yè)機(jī)器人，服務(wù)機(jī)器人和特種機(jī)器人三大類(lèi)。根據(jù)中國(guó)電子學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)，2021年全球工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、特種機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模占比分別為41%、40%、19%；中國(guó)市場(chǎng)三者的占比為53%、35%、13%。目前我國(guó)是全球最大的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)。根據(jù)中國(guó)電子學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)，2021年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模約75億美元，占比全球43%，預(yù)計(jì)2024年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)115億美元，在全球工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)售額比重有望達(dá)50%，2020-2024年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)量CAGR約15%。服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)定增長(zhǎng)。據(jù)中國(guó)電子學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)全球服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將從2020年的138億美元增長(zhǎng)至2024年的290億美元，2020-2024年CAGR約20%。從國(guó)內(nèi)看，2024年我國(guó)服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)102億美元，2020-2024年CAGR約29%。特種機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)。據(jù)中國(guó)電子學(xué)會(huì)預(yù)測(cè)，全球特種機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將從2020年的66億美元增長(zhǎng)至2024年的140億美元，復(fù)合增速21%。從國(guó)內(nèi)看，2024年我國(guó)特種機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模可達(dá)34億美元。特種機(jī)器人同期復(fù)合增速預(yù)計(jì)可達(dá)27%，高于全球6個(gè)pct。關(guān)鍵假設(shè)：

1）根據(jù)MIR、GGII數(shù)據(jù)，2021年工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)量約25萬(wàn)臺(tái)；根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，2021年服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)量約921萬(wàn)臺(tái)；根據(jù)觀研天下數(shù)據(jù)，2021年機(jī)器人產(chǎn)銷(xiāo)率約80-90%。2）根據(jù)武漢大學(xué)質(zhì)量發(fā)展研究院2019年數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)1個(gè)機(jī)器人替換3-4個(gè)工人（8小時(shí)工時(shí)，1臺(tái)機(jī)器人對(duì)應(yīng)3個(gè)工人），考慮掃地機(jī)器人等服務(wù)機(jī)器人無(wú)法替換工人，且銷(xiāo)售量占比近90%，因此一臺(tái)機(jī)器人實(shí)際可替換0.3-0.4個(gè)工人，平均值為0.35個(gè)工人。2.2中性預(yù)計(jì)2021-2030年全球人形機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模復(fù)合增速約71%中性預(yù)計(jì)2030年全球人形機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)855元。關(guān)鍵假設(shè)如下：

1、2025-2030年全球人形機(jī)器人滲透率假設(shè)：主要參考全球新能源車(chē)

2010-2015年時(shí)候滲透率以特斯拉發(fā)布新能源車(chē)概念車(chē)（2008）作為新能源啟動(dòng)元年，假設(shè)人形機(jī)器人滲透率

（人形機(jī)器人銷(xiāo)量占比機(jī)器人總銷(xiāo)量）類(lèi)似新能源車(chē)滲透率走勢(shì)，那么樂(lè)觀預(yù)估下，2030年人形機(jī)器人滲透率將對(duì)應(yīng)2015年時(shí)新能源車(chē)的滲透率（人形機(jī)器人2023年小規(guī)模銷(xiāo)售，到2030年7年時(shí)間）。滲透率代表人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度，我們假設(shè)中性以及保守假設(shè)下，滲透率分別向后遞延1年/2年。因此2030年人形機(jī)器人滲透率在中性/保守情況下的滲透率預(yù)估值將對(duì)應(yīng)2014/2013年時(shí)新能源車(chē)滲透率。2、樂(lè)觀情況下2021-2024年人形機(jī)器人滲透率假設(shè)：2021年人形機(jī)器人還處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展萌芽期，行業(yè)內(nèi)商業(yè)化機(jī)型較少。由于對(duì)應(yīng)新能源車(chē)行業(yè)中2005年時(shí)間段，新能源車(chē)滲透率難以估算。因此我們選用了售價(jià)類(lèi)似的波士頓機(jī)械狗銷(xiāo)量作為參考（2021年波士頓機(jī)械狗銷(xiāo)售價(jià)格約人民幣50萬(wàn)元，3個(gè)月銷(xiāo)量約120臺(tái)，全年約500臺(tái)），考慮到全球范圍內(nèi)其他企業(yè)推出類(lèi)似walkerX等仿人形機(jī)器人機(jī)型。假設(shè)2021年仿人形機(jī)器人銷(xiāo)量在1000臺(tái)左右，對(duì)應(yīng)滲透率約0.004%作為全部情景下的初始滲透率。3、中性、保守情況下，其他年份人形機(jī)器人滲透率假設(shè)：由于假設(shè)1中，中性、保守情景下行業(yè)發(fā)展進(jìn)程可能延后1-2年，預(yù)測(cè)中空白部分以0.004%-0.01%均值平滑替代。綜上，預(yù)估2030年保守/中性/樂(lè)觀滲透率分別約為0.2%/0.4%/0.6%。全球?qū)?yīng)銷(xiāo)量分別約39/61/100萬(wàn)臺(tái)。按早期銷(xiāo)售價(jià)格70萬(wàn)元（小米人形機(jī)器人成本），2030年量產(chǎn)后售價(jià)降低至2萬(wàn)美元（人民幣約14萬(wàn)元）測(cè)算，2030年全球人形機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模保守/中性/樂(lè)觀預(yù)估下，分別有望達(dá)548/855/1400億元，2021-2030年市場(chǎng)規(guī)模CAGR分別為62%/71%/80%。3動(dòng)力、AI、結(jié)構(gòu)三大核心系統(tǒng)有望持續(xù)受益3.1中性預(yù)計(jì)人形機(jī)器人三大系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模2021-2030復(fù)合增速約65%動(dòng)力系統(tǒng)，智能AI系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)單元是特斯拉人形機(jī)器人的三大核心：

動(dòng)力系統(tǒng)：相當(dāng)于人類(lèi)的四肢，根據(jù)智能AI系統(tǒng)中決策層給出的指令做出相應(yīng)動(dòng)作，此系統(tǒng)中包括能源電池系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)系統(tǒng)（減速器、伺服電機(jī)、控制器、絲桿等）。智能AI系統(tǒng)：包括感知層、決策層和傳輸層三大層，感知層相當(dāng)于人類(lèi)的感覺(jué)器官，用于感知外界環(huán)境狀態(tài)，此層級(jí)涉及傳感器和壓電元件等。決策層相當(dāng)于人類(lèi)的大腦，用于分析感知層收集的數(shù)據(jù)，并給出相應(yīng)反饋動(dòng)作指令，此層級(jí)涉及計(jì)算能力硬件和機(jī)器學(xué)習(xí)算法等。傳輸層相當(dāng)于人體的神經(jīng)元，負(fù)責(zé)將感知層收集的數(shù)據(jù)傳導(dǎo)給決策層和將決策層指令傳輸給動(dòng)力系統(tǒng)，此層級(jí)包括以太網(wǎng)、高速連接器等。結(jié)構(gòu)單元：包括相當(dāng)于人體骨骼，用以支撐機(jī)器人形體的輕量化鋁合金、耐磨損碳纖維結(jié)構(gòu)件；相當(dāng)于人體皮膚，用以包覆和感知的有機(jī)工程塑料和樹(shù)脂材料；相當(dāng)于人體腹膜，用以保護(hù)緩沖內(nèi)部器件的聚氨酯填充材料。其他：包括接插件、低壓線束、面罩玻璃等，價(jià)值量不高。中性預(yù)估三大系統(tǒng)2030年市場(chǎng)規(guī)模增量有望達(dá)557億元，2021-2030年CAGR約65%。樂(lè)觀預(yù)估：人形機(jī)器人市場(chǎng)將拉動(dòng)動(dòng)力/智能AI系統(tǒng)/結(jié)構(gòu)件市場(chǎng)規(guī)模增量分別為577/105/262億元。2030年三大系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模合計(jì)約951億元，2021-2030年CAGR約75%。中性預(yù)估：人形機(jī)器人市場(chǎng)將拉動(dòng)動(dòng)力/智能AI系統(tǒng)/結(jié)構(gòu)件市場(chǎng)規(guī)模增量分別為336/61/153億元。2030年三大系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模合計(jì)約557億元，2021-2030年CAGR約65%。保守預(yù)估：人形機(jī)器人市場(chǎng)將拉動(dòng)動(dòng)力/智能AI系統(tǒng)/結(jié)構(gòu)件市場(chǎng)規(guī)模增量分別為229/42/104億元。2030年三大系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模合計(jì)約381億元，2021-2030年CAGR約58%。根據(jù)OFweek數(shù)據(jù)，核心零部件占比工業(yè)機(jī)器人成本約70%，其中減速器、伺服電機(jī)、控制器占比分別約為35%/20%/15%（不同口徑下占比略有差異，總體在70%左右）。人形機(jī)器人相較于傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人，自由度大幅提升，預(yù)計(jì)將使用比工業(yè)機(jī)器人更多的減速器與電機(jī)。中性假設(shè)下，預(yù)計(jì)2030年全球人形機(jī)器人核心零部件市場(chǎng)規(guī)模約300億元，9年復(fù)合增速91%。假設(shè)按未來(lái)單臺(tái)人形機(jī)器人配有8個(gè)RV減速器用于四肢，腰部、胯關(guān)節(jié)等大負(fù)載處，20個(gè)諧波減速器裝配在小負(fù)載關(guān)節(jié)處，同時(shí)配備28個(gè)伺服電機(jī)進(jìn)行測(cè)算。樂(lè)觀預(yù)估：按2030年全球人形機(jī)器人銷(xiāo)量100萬(wàn)臺(tái)預(yù)測(cè)，人形機(jī)器人市場(chǎng)將拉動(dòng)RV減速器/諧波減速器/伺服電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模增量分別為200/151/140億元。三大核心零部件合計(jì)約492億元。中性預(yù)估：按2030年全球人形機(jī)器人銷(xiāo)量61萬(wàn)臺(tái)預(yù)測(cè)，人形機(jī)器人市場(chǎng)將拉動(dòng)RV減速器/諧波減速器/伺服電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模增量分別為122/92/85億元。三大核心零部件合計(jì)約300億元。保守預(yù)估：按2030年全球人形機(jī)器人銷(xiāo)量39萬(wàn)臺(tái)預(yù)測(cè)，人形機(jī)器人市場(chǎng)將拉動(dòng)RV減速器/諧波減速器/伺服電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模增量分別為78/59/55億元。三大核心零部件合計(jì)約192億元。3.2減速器、伺服電機(jī)、控制器是人形機(jī)器人動(dòng)力系統(tǒng)核心部件3.2.1減速器：日系廠商占主導(dǎo)地位精密減速器是工業(yè)機(jī)器人的重要核心零部件。其具有傳動(dòng)鏈短、體積小、功率大、質(zhì)量輕和易于控制等特點(diǎn)，主要作用為將電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大扭矩。機(jī)器人減速器主要包括RV減速器和諧波減速器兩大類(lèi)。兩種減速器優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，應(yīng)用于不同部位。RV減速器具有剛度好、耐沖擊能力強(qiáng)、傳動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定、高精度等特點(diǎn)，主要用于大臂、肩部、腿部等重負(fù)載位置；諧波減速器體積小、構(gòu)造簡(jiǎn)易緊湊，一般用于小臂、腕部或手部等輕負(fù)載位置。RV減速器具有兩級(jí)減速機(jī)構(gòu)，分別為行星齒輪減速機(jī)構(gòu)和差動(dòng)齒輪減速機(jī)構(gòu)。在第一級(jí)減速機(jī)構(gòu)中，輸入軸的旋轉(zhuǎn)從輸入齒輪傳遞到直齒輪，按齒數(shù)比進(jìn)行減速。在第二級(jí)減速機(jī)構(gòu)中，直齒輪帶動(dòng)偏心軸旋轉(zhuǎn)，成為輸入軸。由于外殼針齒數(shù)比RV齒輪齒數(shù)多1，因此當(dāng)偏心軸旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，曲輪外殼旋轉(zhuǎn)一個(gè)齒，減速比為外殼針齒數(shù)。RV減速器總減速比為兩級(jí)減速比的乘積。受下游機(jī)器人行業(yè)高景氣度帶動(dòng)，國(guó)內(nèi)RV減速器行業(yè)市場(chǎng)規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，機(jī)器人用RV減速器需求量從2014年的18萬(wàn)臺(tái)增長(zhǎng)至2020年的47.5萬(wàn)臺(tái)。按照RV減速器均價(jià)6000測(cè)算，2020年RV減速器市場(chǎng)規(guī)模約29億元。從競(jìng)爭(zhēng)格局看，日系廠商占據(jù)主導(dǎo)地位。據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2021年納博特斯克（Nab）市場(chǎng)占有率約53%，位居第一。國(guó)內(nèi)廠商雙環(huán)傳動(dòng)市場(chǎng)占有率從2020年的9%增長(zhǎng)至2021年的14%，提升明顯。諧波減速器由固定的內(nèi)齒剛輪、柔輪、和波發(fā)生器組成。諧波減速機(jī)器利用柔性齒輪產(chǎn)生可控制的彈性變形波，引起剛輪與柔輪的齒間相對(duì)錯(cuò)齒來(lái)傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到減速的。當(dāng)波發(fā)生器帶動(dòng)柔輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，柔輪在長(zhǎng)軸處與剛輪接觸，在短軸位置與剛輪分離，導(dǎo)致柔輪上的齒依次與剛輪上的齒進(jìn)行嚙合，達(dá)到傳遞扭矩的目的。通常情況下，諧波減速器剛輪齒數(shù)比柔輪齒數(shù)多2齒。因此，當(dāng)波發(fā)生器轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，柔輪在相反方向上旋轉(zhuǎn)了剛輪上2個(gè)齒所對(duì)應(yīng)的角度，從而實(shí)現(xiàn)減速傳動(dòng)。我國(guó)諧波減速器市場(chǎng)規(guī)模2021-2025年復(fù)合增速約25%。據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，我國(guó)諧波減速器市場(chǎng)規(guī)模2020年約15.7億元，預(yù)計(jì)到2025年諧波減速器市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)47億元，2021-2025年CAGR約25%，其中機(jī)器人用諧波減速器市場(chǎng)規(guī)模約30億元，2021-2025年CAGR約25%。從競(jìng)爭(zhēng)格局看，日系廠商為諧波減速器主要玩家。2021哈默納科市場(chǎng)占有率達(dá)36%。伴隨關(guān)鍵技術(shù)的攻克，國(guó)內(nèi)廠商競(jìng)爭(zhēng)力顯著增加，2021年綠的諧波市場(chǎng)占有率達(dá)25%，位居第二。3.2.2伺服電機(jī)：國(guó)內(nèi)廠商競(jìng)爭(zhēng)力大幅提升伺服電機(jī)廣泛應(yīng)用于機(jī)器人關(guān)節(jié)部位，直接影響機(jī)器人性能參數(shù)。伺服電機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子和編碼器組成，可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象，具有體積小、質(zhì)量小、機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高等特性。我國(guó)2021-2025年伺服電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模CAGR約14%。隨機(jī)器人需求量上升，工業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)和電子制造設(shè)備等產(chǎn)業(yè)的迅速擴(kuò)張，伺服電機(jī)行業(yè)充分受益。據(jù)工控網(wǎng)統(tǒng)計(jì)，2021年我國(guó)伺服電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模為169億元，2015-2021年復(fù)合增速11%。從下游應(yīng)用領(lǐng)域看，據(jù)MIRDATABANK數(shù)據(jù)，2019年機(jī)器人市場(chǎng)占比伺服電機(jī)下游約8.7%。若維持此比例，我們預(yù)計(jì)2025年伺服電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模可達(dá)287億元，2021-2025年CAGR約14%。國(guó)產(chǎn)伺服電機(jī)品牌市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力逐步提升。據(jù)MIRDATABANK統(tǒng)計(jì)，2021年上半年，國(guó)產(chǎn)品牌匯川技術(shù)市場(chǎng)占有率從9.8%升至15.9%，反超安川等日系廠商，首次問(wèn)鼎。排名第二第三的廠商為安川和臺(tái)達(dá)，市場(chǎng)占有率分別為11.9%和8.9%。3.2.3控制器：2012-2020市場(chǎng)規(guī)模復(fù)合增速約52%控制器負(fù)責(zé)處理用戶(hù)指令并驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)完成相應(yīng)動(dòng)作，其性能直接關(guān)系到機(jī)器人運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性和精準(zhǔn)性。經(jīng)驗(yàn)積累疊加技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)機(jī)器人控制器需求量高漲，據(jù)智研咨詢(xún)數(shù)據(jù)，機(jī)器人控制器需求量從2012年的0.6萬(wàn)套增長(zhǎng)為2020年的24萬(wàn)套，復(fù)合增速59%。同期機(jī)器人控制器市場(chǎng)規(guī)模從0.68億元增長(zhǎng)至19.02億元，復(fù)合增速52%。從競(jìng)爭(zhēng)格局看，國(guó)外廠商占據(jù)主導(dǎo)地位。根據(jù)頭豹研究院數(shù)據(jù)，2021年發(fā)那科、庫(kù)卡、ABB和安川占據(jù)國(guó)內(nèi)機(jī)器人控制器約58%的市場(chǎng)份額，國(guó)內(nèi)廠商競(jìng)爭(zhēng)力較弱，市占率不足20%。3.3人形機(jī)器人有望拉動(dòng)AI與材料市場(chǎng)需求3.3.1傳感器助力機(jī)器人智能化發(fā)展AI系統(tǒng)是機(jī)器人賴(lài)以感知周?chē)h(huán)境的感官，智能傳感器是其重要組件。據(jù)中國(guó)信通院數(shù)據(jù)，2016年中國(guó)智能傳感器市場(chǎng)規(guī)模約108億美元，2020年增長(zhǎng)至148億美元，復(fù)合增速約8%。從國(guó)產(chǎn)化率方向看，我國(guó)智能傳感器國(guó)產(chǎn)化率從2016年的13%增長(zhǎng)至2020年的31%，復(fù)合增速24%，明顯快于行業(yè)增速。國(guó)產(chǎn)智能車(chē)規(guī)級(jí)傳感器競(jìng)爭(zhēng)力相對(duì)較弱。從競(jìng)爭(zhēng)格局看，國(guó)內(nèi)車(chē)規(guī)級(jí)傳感器形成三級(jí)梯隊(duì)競(jìng)爭(zhēng)格局。德國(guó)廠商博世處于第一梯隊(duì)；日系廠商日本電裝和森薩塔處于第二梯隊(duì)；

國(guó)產(chǎn)廠商蘇奧傳感、正揚(yáng)電子與禾賽科技處于第三梯隊(duì)。3.3.2輕量化材料：機(jī)器人的“瘦身餐”因此機(jī)器人輕量化成為行業(yè)發(fā)展的必由之路。結(jié)構(gòu)材料在機(jī)器人本體重量占比最大，輕量化材料選擇是機(jī)器人“瘦身”的關(guān)鍵一環(huán)?？傮w來(lái)看，當(dāng)前機(jī)器人常用的輕量化材料包括鋁合金、鎂合金和碳纖維等。國(guó)內(nèi)鋁合金產(chǎn)量穩(wěn)步提升，市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大。據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2016年國(guó)內(nèi)鋁合金產(chǎn)量為750萬(wàn)噸，2021年這一數(shù)字為1068萬(wàn)噸，復(fù)合增速7%。國(guó)內(nèi)鋁合金市場(chǎng)規(guī)模將從2017年的2011億元增長(zhǎng)至2021年的2298億元，復(fù)合增速10%。鎂合金市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)步增長(zhǎng)，市場(chǎng)集中度高。據(jù)中研普華研究院數(shù)據(jù)，2015年國(guó)內(nèi)鎂合金市場(chǎng)規(guī)模約36億元，2019年增長(zhǎng)至69億元，復(fù)合增速18%。據(jù)千數(shù)網(wǎng)數(shù)據(jù)，2018年我國(guó)鎂合金市場(chǎng)集中度較高，CR5約70%。其中云海金屬市占率高達(dá)36%，遠(yuǎn)高于第二名。碳纖維市場(chǎng)規(guī)模過(guò)去5年復(fù)合增速20%，國(guó)產(chǎn)化率僅38%。據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2021年我國(guó)碳纖維市場(chǎng)規(guī)模約12億元，同比增長(zhǎng)18%，過(guò)去5年復(fù)合增速20%。從市場(chǎng)份額看，2020年國(guó)產(chǎn)廠商市場(chǎng)占有率不足38%。在國(guó)產(chǎn)市場(chǎng)中，CR10達(dá)97%，市場(chǎng)集中度高。其中碳谷、寶蓮和中復(fù)神鷹排名前三，市占率約62%。4投資分析4.1重點(diǎn)推薦產(chǎn)業(yè)鏈上游零部件相關(guān)公司人形機(jī)器人有望推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈上游核心零部件市場(chǎng)規(guī)模快速增長(zhǎng)。機(jī)器人行業(yè)上游為原材料與核心零部件，中游為機(jī)器人本體制造和系統(tǒng)集成，下游為各大應(yīng)用領(lǐng)域。伴隨技術(shù)迭代，一方面各大國(guó)內(nèi)廠商如小米、優(yōu)必選等企業(yè)有望快速拓展人形機(jī)器人領(lǐng)域，有望拉動(dòng)核心零部件需求，另一方面人形機(jī)器人成本高昂，如小米、波士頓動(dòng)力研發(fā)的人形機(jī)器人成本在幾十萬(wàn)到上百萬(wàn)元人民幣，未來(lái)特斯拉機(jī)器人若要將售價(jià)低于2萬(wàn)美元，核心零部件國(guó)產(chǎn)替代勢(shì)在必行，將引爆機(jī)器人上游核心零部件需求量。4.2雙環(huán)傳動(dòng)、綠的諧波4.2.1

雙環(huán)傳動(dòng)RV減速器打開(kāi)國(guó)內(nèi)齒輪龍頭第二增長(zhǎng)曲線。2014年三月公司將“工業(yè)機(jī)器人用齒輪級(jí)關(guān)節(jié)減速器開(kāi)發(fā)項(xiàng)目”列入2014年度工作推進(jìn)計(jì)劃，2015年5月公司定增12億元，應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人RV減速器產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，新能源傳動(dòng)齒輪產(chǎn)業(yè)化等項(xiàng)目，2018年公司減速器實(shí)現(xiàn)營(yíng)收。2021年減速器業(yè)務(wù)營(yíng)收1.84億元，3年復(fù)合增速高達(dá)43%。公司機(jī)器人關(guān)節(jié)領(lǐng)域技術(shù)儲(chǔ)備深厚，產(chǎn)品涉及RV減速器、諧波減速器和心型減速器等產(chǎn)品。2021年公司RV減速器市占率14%，僅次于日本納博（約53%），牢牢占據(jù)RV減速器國(guó)產(chǎn)龍頭的位置。公司目前是特斯拉國(guó)產(chǎn)電動(dòng)車(chē)齒輪獨(dú)家供應(yīng)商，客戶(hù)粘性強(qiáng)，后續(xù)在RV領(lǐng)域進(jìn)一步合作空間廣闊。股權(quán)激勵(lì)綁定優(yōu)秀人才，助力公司長(zhǎng)期發(fā)展。此次激勵(lì)計(jì)劃擬向激勵(lì)對(duì)象授予的股票期權(quán)數(shù)量總計(jì)為800萬(wàn)份。其中，首次授予720萬(wàn)份，約占目前公司股本總額的0.93%，占本激勵(lì)計(jì)劃擬授出股票期權(quán)總數(shù)的90%；預(yù)留80萬(wàn)份，約占目前公司股本總額的0.10%，占本激勵(lì)計(jì)劃擬授出股票期權(quán)總數(shù)的10%。行權(quán)條件超預(yù)期，彰顯管理層對(duì)公司未來(lái)發(fā)展的強(qiáng)勁信心。此次激勵(lì)計(jì)劃首次授予的股票期權(quán)行權(quán)考核年度為2022-2024年，各年度業(yè)績(jī)考核目標(biāo)為：1）第一個(gè)行權(quán)期，2022年度歸母凈利潤(rùn)不低于5億元；2）第二個(gè)行權(quán)期，2023年度歸母凈利潤(rùn)不低于7.5億元；

3）第三個(gè)行權(quán)期，2024年度凈歸母利潤(rùn)不低于9.5億元。4.2.2

綠的諧波諧波減速器國(guó)產(chǎn)化突破者，盈利能力行業(yè)領(lǐng)先。公司主營(yíng)諧波減速器，國(guó)產(chǎn)廠商中率先實(shí)現(xiàn)為海內(nèi)外龍頭廠商批量供貨。2017-2021年公司營(yíng)收、歸母凈利潤(rùn)C(jī)AGR分別為26%、40%；毛利率穩(wěn)定在47%以上，明顯優(yōu)于海內(nèi)外同行；公司伴隨下游行業(yè)成長(zhǎng)，業(yè)績(jī)長(zhǎng)期趨勢(shì)穩(wěn)定。公司持續(xù)加碼研發(fā)投入，2021年前三季度研發(fā)投入0.25億元，已超過(guò)2020年全年研發(fā)總和。公司獨(dú)創(chuàng)P型齒比肩哈默納科對(duì)標(biāo)產(chǎn)品性能，Y、N系列精度和壽命處于行業(yè)領(lǐng)先。目前公司諧波減速器在國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)的份額超60%，2020年公司諧波減速器占比全球市場(chǎng)約5%。伴隨公司募投項(xiàng)目逐漸擴(kuò)產(chǎn)，全球市占率有望從逐年攀升。我們認(rèn)為公司有望依托P、Y、N系列產(chǎn)品在機(jī)器人行業(yè)不斷建立產(chǎn)業(yè)地位。4.2.3

埃斯頓公司為國(guó)產(chǎn)機(jī)器人行業(yè)龍頭，通過(guò)內(nèi)生+外延發(fā)展模式，通過(guò)收購(gòu)TRIO、M.A.I、CLOOS完成從數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)到工業(yè)機(jī)器人業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型，核心技術(shù)自主可控。目前主營(yíng)業(yè)務(wù)已形成控制系統(tǒng)與工業(yè)機(jī)器人及成套設(shè)備兩大板塊。公司2015-2021年?duì)I收從4.83億元提升至30.2億元，2015-2021年?duì)I收CAGR約36%，同期歸母凈利潤(rùn)從0.51億元提升至1.22億元，2015-2021年歸母凈利潤(rùn)C(jī)AGR約16%。機(jī)器人業(yè)務(wù)收入逐年穩(wěn)步上升，從2016年2億元提升至2021年20億元水平，近5年工業(yè)機(jī)器人業(yè)務(wù)營(yíng)收CAGR達(dá)57%。運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)是仿人機(jī)器人中的核心關(guān)鍵技術(shù)，在仿人機(jī)器人中的運(yùn)用主要體現(xiàn)在步態(tài)規(guī)劃、力控制應(yīng)用與視覺(jué)&導(dǎo)航技術(shù)的融合三個(gè)方面。公司在自動(dòng)化化核心部件及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)方面積累深厚。主要業(yè)務(wù)及產(chǎn)品包括：金屬成形機(jī)床自動(dòng)化完整解決方案、全電動(dòng)伺服壓力機(jī)和伺服轉(zhuǎn)塔沖自動(dòng)化完整解決方案、電液混合伺服系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（含運(yùn)動(dòng)控制器、交流伺服系統(tǒng)）、直流伺服驅(qū)動(dòng)器、機(jī)器人專(zhuān)用控制器、機(jī)器人專(zhuān)用伺服系統(tǒng)、以機(jī)器人為中心的機(jī)器視覺(jué)和運(yùn)動(dòng)控制一體的機(jī)器自動(dòng)化單元解決方案。廣泛應(yīng)用于金屬成形數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、紡織機(jī)械、3C電子、鋰電池設(shè)備、光伏設(shè)備、包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、木工機(jī)械、醫(yī)藥機(jī)械及半導(dǎo)體制造設(shè)備等智能裝備的自動(dòng)化控制領(lǐng)域。2017年收購(gòu)TRIO100%股權(quán)，轉(zhuǎn)型高端運(yùn)控解決方案提供商。公司充分發(fā)揮TRIO全球運(yùn)動(dòng)控制專(zhuān)家的產(chǎn)品和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，協(xié)同自身交流伺服系統(tǒng)形成通用運(yùn)動(dòng)控制解決方案、行業(yè)專(zhuān)用及客戶(hù)定制運(yùn)動(dòng)控制解決方案，目前已具備為客戶(hù)提供復(fù)雜運(yùn)動(dòng)控制解決方案及高附加值產(chǎn)品的能力。4.3

匯川技術(shù)、禾川科技、江蘇雷利，漢宇集團(tuán)4.3.1

匯川技術(shù)公司是中國(guó)工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)。公司核心技涵蓋信息層、控制層、驅(qū)動(dòng)層、執(zhí)行層、傳感層的各類(lèi)產(chǎn)品技術(shù)和工業(yè)自動(dòng)化、電梯、新能源汽車(chē)、軌道交通等領(lǐng)域應(yīng)用工藝技術(shù)。公司通用伺服系統(tǒng)在新能源行業(yè)和先進(jìn)設(shè)備制造行業(yè)增長(zhǎng)迅猛。2021年公司伺服系統(tǒng)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)營(yíng)收37.69億元，同比增長(zhǎng)超過(guò)100%，市場(chǎng)份額約15.9%，在中國(guó)市場(chǎng)首次超越外資品牌，獲得市場(chǎng)份額第一名。與同行業(yè)公司對(duì)比，匯川技術(shù)研發(fā)處于領(lǐng)先地位。目前公司共有研發(fā)人員3560人，占公司總?cè)藬?shù)的21%，2021年研發(fā)投入16.9億元，同比增長(zhǎng)65%，占總營(yíng)收的9.4%。截至2021年年底，公司擁有2186項(xiàng)專(zhuān)利，專(zhuān)利數(shù)量行業(yè)領(lǐng)先。未來(lái)，公司將繼續(xù)保持對(duì)研發(fā)的高投入、擴(kuò)充研發(fā)團(tuán)隊(duì)規(guī)模，進(jìn)一步鞏固核心競(jìng)爭(zhēng)力。4.3.2禾川科技禾川科技是一家技術(shù)驅(qū)動(dòng)的工業(yè)自動(dòng)化控制核心部件及整體解決方案提供商，主要從事工業(yè)自動(dòng)化業(yè)務(wù)，主要產(chǎn)品由伺服系統(tǒng)、PLC等。公司與多家行業(yè)龍頭企業(yè)達(dá)成合作，2020年公司通用伺服系統(tǒng)的市場(chǎng)占有率約為3%，國(guó)產(chǎn)品牌中位列第二。公司具有強(qiáng)產(chǎn)品解決方案的技術(shù)支持能力。在伺服系統(tǒng)領(lǐng)域，公司掌握伺服系統(tǒng)三環(huán)綜合矢量控制技術(shù)等核心技術(shù)，不斷迭代通用型產(chǎn)，持續(xù)推出定制化產(chǎn)。4.3.3

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