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自21年馬斯克首次在Tesla AI Day上推出Tesla Bot人形機器人后，機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展持續(xù)加快，大量科技和制造企業(yè)向人形機器人賽道進軍，開啟智能機器人新紀(jì)元。

隨著AI技術(shù)的發(fā)展，加速在各行業(yè)滲透，機器人將會是AI技術(shù)全面爆發(fā)的重要變量，智能化程度越來越高，機器人產(chǎn)業(yè)鏈有望迎來繁榮發(fā)展期。馬斯克認為，人形機器人的長期價值可能比汽車產(chǎn)業(yè)更大。

國金機器人研究聯(lián)合戰(zhàn)隊持續(xù)為您帶來機器人賽道及細分領(lǐng)域最新研究觀點！

(相關(guān)資料圖)

國金機器人研究聯(lián)合戰(zhàn)隊

蘇晨

國金證券研究所所長

陳傳紅

國金證券汽車首席分析師

滿在朋

國金證券機械首席分析師

核心提煉

一、運動控制系統(tǒng)（運動控制、力控制）：

①力控/力矩傳感器建議重點關(guān)注柯力傳感、芯動聯(lián)科。力/力矩傳感器有望成為人形機器人力控核心部件，關(guān)節(jié)扭矩傳感器/六維力矩傳感器更符合需求。多維力矩傳感器產(chǎn)品定制化研發(fā)壁壘高、安裝難度大，且海外進口應(yīng)變片成本較高。當(dāng)前ATI為多維力矩傳感器海外龍頭，國內(nèi)宇立儀器、坤維科技的產(chǎn)品部分指標(biāo)可對標(biāo)ATI。

②運動控制器+執(zhí)行器（驅(qū)動電機）+傳感器構(gòu)成運動控制系統(tǒng)，是數(shù)控機床、機器人等高端裝備的核心基礎(chǔ)部件，運動控制器為運動控制系統(tǒng)“大腦”，通用運動控制器主要分為PLC、嵌入式、PC-Based三大類。運動控制22年全球市場空間155億美元，19年國內(nèi)市場空間425億元人民幣，中高端運動控制市場以海外品牌為主，國內(nèi)企業(yè)在各自領(lǐng)域已實現(xiàn)一定突破。建議關(guān)注禾川科技、華中數(shù)控、埃斯頓等。

二、滾動功能部件/絲杠:

汽車智能化滲透率提升促進滾珠絲杠應(yīng)用，疊加人形機器人打開滾珠柱絲杠發(fā)展空間，未來市場空間有望達千億元。滾珠絲杠技術(shù)壁壘極高，海外企業(yè)具有先發(fā)優(yōu)勢，國產(chǎn)品牌市占率較低。“04專項”推動下國產(chǎn)品牌加速追趕，未來在政策進一步扶持下差距有望進一步縮小，加速國產(chǎn)替代進程。

絲杠精度等級要求從高到底排序為：機床→機器人→汽車。汽車用滾珠絲杠領(lǐng)域已開啟國產(chǎn)替代，快于機器人領(lǐng)域。

建議重點關(guān)注國產(chǎn)滾動功能部件龍頭秦川機床、布局直線滾動功能部件切入“工業(yè)母機”賽道的貝斯特、定增拓展線性驅(qū)動器項目布局滾珠絲杠的恒立液壓。同時關(guān)注車用滾珠絲杠國產(chǎn)替代企業(yè)：五洲新春。

三、機器人靈巧手&電機：

綜合機器人學(xué)和運動學(xué)理論，我們認為靈巧手是指數(shù)不少于3，自由度不低于9的末端執(zhí)行器。機器人靈巧手核心零部件市場空間大，且隨著人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展成長前景較好。靈巧手未來主要發(fā)展方向：①內(nèi)置微型驅(qū)動器；②多感知能力融合；③多自由度。

空心杯電機、無框力矩電機等適用于機器人領(lǐng)域。①無框力矩電機：機器人關(guān)節(jié)要求電機體積小、扭矩大、響應(yīng)快。而無框力矩電機僅由轉(zhuǎn)子和定子組成，體積小，同時具有較高的功率，低轉(zhuǎn)速情況下能夠輸出更大扭矩，更符合人形機器人的需求。②空心杯電機：靈巧手空間狹小，需要配備小型化且控制精度高的電機。空心杯電機屬于特殊的伺服電機，采用無鐵芯轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗，具有體積小、控制精度高、壽命長、轉(zhuǎn)速快、能效高、能量密度大等優(yōu)勢，完美契合了靈巧手對驅(qū)動電機的輕量化和高精度要求。

考慮當(dāng)前電機市場空間較大，同時國內(nèi)廠商在無框力矩電機和空心杯電機技術(shù)領(lǐng)域仍有較大提升空間，在人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展催化下，國內(nèi)廠商有望加速實現(xiàn)國產(chǎn)替代。

建議重點關(guān)注：電機（鳴志電器/禾川科技/步科股份）；傳感器（柯力傳感/芯動聯(lián)科）；減速器（雙環(huán)傳動/中大力德/綠的諧波）；滾珠絲杠（秦川機床/恒立液壓/貝斯特）。

四、精密齒輪：

新能源滲透率提升導(dǎo)致齒輪市場萎縮，人形機器人帶來龐大市場增量，有望帶領(lǐng)行業(yè)步入藍海。人形機器人齒輪的性能/工藝與汽車齒輪有差別，當(dāng)前設(shè)備價格與技術(shù)壁壘均較高。

機器人用減速器需求提升，量產(chǎn)后減速器公司或?qū)?fù)刻主機廠做法，將標(biāo)準(zhǔn)化齒輪的批量生產(chǎn)交給專業(yè)齒輪公司。目前行星減速器的結(jié)構(gòu)件外購已成行業(yè)慣例，凸顯標(biāo)準(zhǔn)化齒輪外購趨勢。

車用齒輪公司有望切換產(chǎn)能至人形機器人齒輪。車用齒輪僅需更改后道的磨齒與表面處理工藝并替換部分設(shè)備，即可制造機器人齒輪，相關(guān)公司轉(zhuǎn)型具備較大可能性。我們預(yù)計齒輪企業(yè)的發(fā)展未來有兩個分支：其一為齒輪廠商進階為減速器總成廠商，其二進階為機器人齒輪的第三方供應(yīng)商。建議關(guān)注投資機會可能被重塑的傳動齒輪賽道公司，如雙環(huán)傳動、中馬傳動等。

五、軸承：

滾動軸承在機器人減速器、電機、絲杠均有應(yīng)用前景。ASP約2500元，當(dāng)每萬人保有的人形機器人達到45臺時，全球機器人用軸承市場空間為1215億元。

汽車上的壓縮機、轉(zhuǎn)向、變速箱所用軸承的精度比機器人上高，因此車用軸承供應(yīng)商具備做機器人軸承的實力。人形機器人帶來千億增量空間，利好汽車軸承公司，軸承龍頭企業(yè)以及具備國產(chǎn)替代能力的磨床供應(yīng)商有望受益。建議關(guān)注五洲新春、秦川機床等。

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系列報告目錄

機器人行業(yè)

2.08-《機器人vs汽車系列報告（一）：和而不同，Tesla bot和車供應(yīng)鏈異同點分析》

3.29-《機器人行業(yè)深度研究：“機器人+”大時代加速來臨，產(chǎn)業(yè)鏈“繁榮”可期》

運動控制

7.5-《運動控制行業(yè)深度研究：高端裝備“大腦”，機器人孕育新空間》

7.9-《為什么智能機器人需要力控？》

絲杠

6.5-《滾動功能部件行業(yè)深度研究：高壁壘、高成長，“國產(chǎn)替代”又一藍海市場》

7.29-《機器人vs 汽車系列報告（四）：絲杠迎汽車+機器人雙輪驅(qū)動，國產(chǎn)替代打開千億市場空間》

減速器

6.28-《機器人vs汽車系列報告（二）：機器人0-1在即，汽車精密齒輪有望迎來雙擊》

電機

7.20-《機器人靈巧手的發(fā)展歷程及未來發(fā)展方向探討》

7.29-《機器人電機行業(yè)深度研究：機器人動力之源，人形孕育新市場》

軸承

7.10-《機器人vs汽車系列報告（三）：機器人帶來全新機遇，軸承初步具備國產(chǎn)化能力》

7.28-《軸承行業(yè)深度研究：機械設(shè)備核心部件，機器人打開應(yīng)用》

報告導(dǎo)讀

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1 | “機器人+”大時代加速來臨，產(chǎn)業(yè)鏈“繁榮”可期

AI助力“機器人+”時代來臨，機器人產(chǎn)業(yè)鏈有望迎來繁榮發(fā)展期。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，尤其是ChatGPT作為AIGC領(lǐng)域頂尖的模型，有望加速人工智能在各行業(yè)滲透，顛覆現(xiàn)有的生產(chǎn)力形式。我們認為，特斯拉有望憑借其在智能汽車領(lǐng)域的制造技術(shù)，加快人形機器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)革新以及產(chǎn)業(yè)鏈降本，未來人形機器人在家庭和工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。

短期看，疫情過后，各行各業(yè)勞動力短缺疊加制造業(yè)復(fù)蘇，工業(yè)機器人、服務(wù)機器人、特種機器人的需求恢復(fù)性增長。我們復(fù)盤了工業(yè)機器人、叉車、金屬切削機床、交流電機等典型通用機械產(chǎn)品的歷史周期表現(xiàn)。根據(jù)時間跨度，我們判斷我國工業(yè)機器人行業(yè)2023年會開啟新一輪上升周期。

長期看，人口老齡化加劇、勞動力供給不斷減少以及勞動力成本的不斷提高給社會發(fā)展及企業(yè)用工等均帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，從而推動機器替代人力及服務(wù)人類的需求加速。

政策上，春節(jié)前工信部等17個部門印發(fā)了《“機器人+”應(yīng)用行動實施方案》；主要是提出開拓機器人的10個應(yīng)用重點領(lǐng)域，到2025年制造業(yè)機器人密度比2020年翻一倍，服務(wù)機器人、特種機器人的應(yīng)用場景大幅拓寬。

我國有望引領(lǐng)“機器人+”時代。1、市場是硬道理。我國是全球最大的機器人消費市場。2、我國已具備成熟的技術(shù)。智能手機及智能汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，實質(zhì)上也為現(xiàn)階段智能機器人產(chǎn)業(yè)爆發(fā)奠定了大量技術(shù)基礎(chǔ)。3、我國擁有全世界最適合機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的土壤，例如低成本敏捷供應(yīng)鏈、低成本清潔能源供給、工程師紅利、廣大數(shù)據(jù)收集場景。

風(fēng)險提示：下游需求不及預(yù)期；新興行業(yè)推廣不及預(yù)期；競爭加劇的風(fēng)險；原材料價格上漲的風(fēng)險。

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2 |高端裝備“大腦”，機器人孕育新空間

運動控制器+執(zhí)行器（驅(qū)動電機）+傳感器構(gòu)成運動控制系統(tǒng)，是數(shù)控機床、機器人等高端裝備的核心基礎(chǔ)部件。運動控制器為運動控制系統(tǒng)“大腦”，通用運動控制器主要分為PLC、嵌入式、PC-Based三大類：運動控制器主要任務(wù)是根據(jù)運動控制的要求和傳感器件的信號進行必要的邏輯、數(shù)學(xué)運算，為電機或其它動力和執(zhí)行裝置提供正確的控制信號，性能直接決定了運動控制系統(tǒng)的性能水平。

人形機器人在工業(yè)機器人基礎(chǔ)上進一步強調(diào)“類人”屬性，步態(tài)控制、手臂控制、軌跡規(guī)劃要求均更高，難度預(yù)計將顯著提升，有望帶來市場需求增量。

運動控制22年全球市場空間155億美元，19年國內(nèi)市場空間425億元人民幣，中高端運動控制市場以海外品牌為主，國內(nèi)企業(yè)在各自領(lǐng)域已實現(xiàn)一定突破：根據(jù)MARKETS AND MARKETS數(shù)據(jù)，22年全球運動控制市場空間155億美元，預(yù)計到27年達到200億美元，CAGR5.2%。根據(jù)固高科技招股說明書數(shù)據(jù)，19年國內(nèi)運動控制系統(tǒng)市場規(guī)模425億元人民幣，其中運動控制器、伺服系統(tǒng)市場規(guī)模分別為85/340億元人民幣。目前高性能運動控制及伺服系統(tǒng)市場參與者主要為海外廠商如歐姆龍、倍福、ACS、Aerotech等，國內(nèi)企業(yè)分別在運動控制器、伺服驅(qū)動器等領(lǐng)域也實現(xiàn)了一定突破，根據(jù)雷賽智能招股說明書數(shù)據(jù)，通用運動控制器中的PC-Based控制卡市場，固高科技、雷賽智能、成都樂創(chuàng)、眾為興為代表的國內(nèi)品牌占據(jù)了70%以上的市場份額；根據(jù)睿工業(yè)數(shù)據(jù)，21年匯川技術(shù)、禾川科技伺服市場占有率分別達到了16.3%/2.8%實現(xiàn)突破，但仍有較大國產(chǎn)替代空間。

風(fēng)險提示：國產(chǎn)替代進展不及預(yù)期，人形機器人產(chǎn)業(yè)化進展不及預(yù)期。

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3 |為什么智能機器人需要力控？

歷史上機器人的力控有哪些方式？

機器人想要實現(xiàn)與外界交互的柔順控制，需要引入力控。根據(jù)南京機器人的柔順控制可以分為主動柔順控制、被動柔順控制，其中主動柔順控制又可以分為間接力控、直接力控、混合位置/力控。根據(jù)我們復(fù)盤歷史上各類機器人的柔順力控方式來看，主動柔順控制具有力控精度高、與外界交互效果好等多個優(yōu)勢，更有望成為未來人形機器人的可行力控方案。

力傳感器的種類及應(yīng)用展望？

從目前主流柔順力控方式來看，多數(shù)的力控方式需使用力傳感器收集力反饋的信號，因此力/力矩傳感器有望成為人形機器人力控最核心的部件。

①從力傳感器的檢測方法來看，電阻應(yīng)變式傳感器綜合性能更優(yōu)，有望成為主流應(yīng)用種類。

②從力傳感器的感知維度來看，我們判斷機器人關(guān)節(jié)需使用關(guān)節(jié)扭矩傳感器，末端執(zhí)行器（手部、腳部）需用六維力矩傳感器。

如何看待多維力矩傳感器的壁壘、成本、格局？

壁壘：多維力矩傳感器對于應(yīng)變片的性能要求高、安裝難度大、且產(chǎn)品定制化研發(fā)壁壘高。

成本：目前海外進口應(yīng)變片的成本相對較高，且產(chǎn)品加工難度大，我們認為多維力矩傳感器的主要成本來自于應(yīng)變片成本及人工加工成本。

格局：海外廠商性能優(yōu)異，國內(nèi)尚未出現(xiàn)多維力矩傳感器龍頭。六維力矩傳感器海外龍頭為ATI廠商，根據(jù)zoominfo數(shù)據(jù)，22年ATI收入達到8820萬美元，而國內(nèi)多數(shù)廠商尚未形成大規(guī)模收入，但宇立儀器、坤維科技等非上市公司六維力矩傳感器的部分指標(biāo)基本對標(biāo)ATI的產(chǎn)品。

風(fēng)險提示：人形機器人商業(yè)化落地不及預(yù)期、國內(nèi)力矩傳感器進展不及預(yù)期、人形機器人力控模式發(fā)生重大技術(shù)改變、國內(nèi)應(yīng)變片技術(shù)進展不及預(yù)期、國產(chǎn)力矩傳感器規(guī)模化后降價不及預(yù)期。

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4 |滾動功能部件：高壁壘、高成長，“國產(chǎn)替代”又一藍海市場

從下游看滾動功能部件在機床、機器人、汽車等行業(yè)應(yīng)用前景良好：

①機床：滾珠絲杠、滾珠導(dǎo)軌為傳動系統(tǒng)核心部件，直接影響機床性能，根據(jù)我們測算22年機床行業(yè)滾動功能部件市場空間184.36億元人民幣。從全球機床廠供應(yīng)鏈看，主軸、擺頭、轉(zhuǎn)臺等功能部件機床廠考慮定制化/差異化傾向于自制，但滾動功能部件基本全部外采，伴隨機床產(chǎn)業(yè)升級滾動功能部件需求持續(xù)增長的確定性較強。

②機器人：滾珠絲杠可用于機器人傳動裝置，通過滾珠絲杠組成單軸機器人/電動缸等完成線性驅(qū)動，根據(jù)特斯拉AI Day2022信息，特斯拉人形機器人“Optimus”下肢腿部將采用無框電機與行星滾柱絲杠的線性執(zhí)行器，有望打開行星滾柱絲杠應(yīng)用空間，目前行星滾柱絲杠國內(nèi)整體研發(fā)、生產(chǎn)仍處于較早期階段，企業(yè)成長空間較大。

③汽車：滾珠絲杠在新能源汽車轉(zhuǎn)向機構(gòu)、電助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電子駐車系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)具有應(yīng)用前景，在新能源汽車銷量高增長同時追求全電控、智能化發(fā)展背景下需求有望高速增長。

滾珠絲杠技術(shù)壁壘極高，海外企業(yè)具有先發(fā)優(yōu)勢，國產(chǎn)品牌市占率較低。“04專項”推動下國產(chǎn)品牌加速追趕，未來在政策進一步扶持下差距有望進一步縮小，加速國產(chǎn)替代進程。

風(fēng)險提示：國產(chǎn)替代進展不及預(yù)期，政策扶持不及預(yù)期。

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5 |絲杠迎汽車+機器人雙輪驅(qū)動，國產(chǎn)替代打開千億市場空間

汽車智能化滲透率提升，促進滾珠絲杠應(yīng)用，未來車端市場空間有望超百億元。車中滾珠絲杠應(yīng)用主要為：1）轉(zhuǎn)向；2）駐車制動；3）行車制動；4）其他：在座椅、移門、高端減震系統(tǒng)也有望使用。整體看，未來汽車用滾珠絲杠單車價值量有望達1000元，車端滾珠絲杠市場有望超百億元。若考慮座椅、移門、懸掛等領(lǐng)域的使用+為了安全冗余，備用部件也使用滾珠絲杠，那么滾珠絲杠的單車價值量將會更高。

人形機器人打開滾珠/柱絲杠發(fā)展空間，未來空間或超800億元。與滾珠絲杠相比，滾柱絲杠在承載能力、傳動精度、軸向剛度、速度及加速度等方面具備優(yōu)勢。人形機器人使用的反向式行星滾柱絲杠，因為其螺母更長，可以用更小的扭矩實現(xiàn)更大的負載，且占用體積更小。根據(jù)特斯拉AIDay2022信息，特斯拉人形機器人下肢腿部將采用無框電機與行星滾柱絲杠的線性執(zhí)行器。

目前市場基本被外資企業(yè)占據(jù)，汽車用滾珠絲杠領(lǐng)域已開啟國產(chǎn)替代，快于機器人領(lǐng)域。絲杠精度等級要求從高到底排序為：機床、機器人、汽車。

汽車領(lǐng)域：五洲新春、新劍傳動、寧波慈興、長盛軸承等已具備車用絲杠的量產(chǎn)能力，其中前兩家公司已開始批量銷售，長盛軸承預(yù)計今年內(nèi)拿到主機廠定點；

機器人領(lǐng)域：秦川機床、新劍傳動、恒立液壓、貝斯特、鼎智科技等正在布局，其中秦川機床、新劍傳動已實現(xiàn)批量銷售，其他三家在研，未來有望突破技術(shù)壁壘，實現(xiàn)國產(chǎn)替代。

風(fēng)險提示：人形機器人落地不及預(yù)期；人形機器人銷量不及預(yù)期；行業(yè)競爭格局惡化；國內(nèi)企業(yè)技術(shù)突破進度不及預(yù)期；技術(shù)方案存在不確定性。

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6 |機器人0-1在即，汽車精密齒輪有望迎來雙擊

新能源滲透率提升導(dǎo)致齒輪市場萎縮，人形機器人帶來龐大市場增量，有望帶領(lǐng)行業(yè)步入藍海。經(jīng)測算，當(dāng)每萬人保有的人形機器人達到45臺時，全球機器人用諧波/行星減速器市場空間分別為4495/719億元，相較萬人保有量0.07臺（對應(yīng)總量6萬臺）時，分別增長540倍/552倍。

機器人用減速器需求提升，標(biāo)準(zhǔn)化齒輪量產(chǎn)由齒輪公司接力。車端差速器結(jié)構(gòu)件為標(biāo)準(zhǔn)件，疊加齒輪行業(yè)較高的資金和技術(shù)壁壘，主機廠的成本壓力較大。因此主機廠將成熟的量產(chǎn)齒輪外協(xié)給齒輪廠商以分擔(dān)資產(chǎn)壓力。我們認為從經(jīng)濟性和輕資產(chǎn)角度出發(fā)，人形機器人量產(chǎn)后減速器公司也將復(fù)刻主機廠的做法，經(jīng)檢驗后，將標(biāo)準(zhǔn)化齒輪的批量生產(chǎn)交給專業(yè)的齒輪公司。目前行星減速器的結(jié)構(gòu)件外購已成行業(yè)慣例，凸顯標(biāo)準(zhǔn)化齒輪外購趨勢。

風(fēng)險提示：人形機器人落地不及預(yù)期風(fēng)險，人形機器人需求不及預(yù)期風(fēng)險，減速器生產(chǎn)轉(zhuǎn)向第三方齒輪廠不及預(yù)期風(fēng)險。

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7 |機器人靈巧手的發(fā)展歷程及未來發(fā)展方向探討

什么是機器人靈巧手？

綜合機器人學(xué)和運動學(xué)理論，我們認為靈巧手是指數(shù)不少于3，自由度不低于9的末端執(zhí)行器。

機器人靈巧手有哪些類型？

根據(jù)驅(qū)動器位置分為驅(qū)動器內(nèi)置、外置和混合置靈巧手，內(nèi)置微型驅(qū)動器有望成發(fā)展方向。（1）驅(qū)動器外置具有外觀設(shè)計擬人化、驅(qū)動器選型自由、可以采用更大的驅(qū)動電機等優(yōu)勢，但存在驅(qū)動器與手本體距離遠，須借助腱繩連接、可維護性差等缺點。（2）驅(qū)動器內(nèi)置利于傳感器直接測量、利于更換維護，但通信和控制難度大，靈巧手尺寸偏大，關(guān)節(jié)靈活度下降。（3）驅(qū)動器混合置可以提高手指輸出力矩、控制體積大小，但仍需借助腱繩傳動。

根據(jù)驅(qū)動器類型分為電機驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、液壓驅(qū)動和形狀記憶合金驅(qū)動，電機驅(qū)動是主流。（1）電機驅(qū)動具有標(biāo)準(zhǔn)化、穩(wěn)定可靠、精度高、響應(yīng)快、驅(qū)控一體等優(yōu)勢，是靈巧手主要驅(qū)動方式，缺點在于質(zhì)量體積大、成本高。（2）氣壓/液壓驅(qū)動靈巧手具有輸出功率密度大、易于實現(xiàn)遠距離控制以及輸出力大等優(yōu)點，但由于氣壓/液壓的控制相對較難導(dǎo)致靈巧手運動過程不平穩(wěn)，無法進行手指位置的精確控制。（3）形狀記憶合金具有驅(qū)動速度快、負載能力強等優(yōu)勢，但存在疲勞和壽命問題。

根據(jù)傳動方式分為腱傳動、連桿傳動、齒輪/蝸輪蝸桿傳動。（1）腱傳動對手指關(guān)節(jié)遠距離驅(qū)動，可以減小手指的尺寸，具有結(jié)構(gòu)緊湊、研制靈活等優(yōu)勢，缺點在于控制精度不高、抓取力不大，腱繩易磨損。（2）連桿傳動易于實現(xiàn)強力抓取、遲滯性較低，傳動精確，但傳動機構(gòu)復(fù)雜，對零部件的制造精度要求高且擬人性不足。（3）齒輪/蝸輪蝸桿傳動較為精密、傳遞效率高、穩(wěn)定性好，但存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使靈巧手的慣性增大、自重增大的缺點。

靈巧手未來有哪些發(fā)展方向？

方向1：內(nèi)置微型驅(qū)動器：可以避免因腱繩連接帶來的設(shè)計難度大的缺點，同時利于傳感器直接測量，方便維修。

方向2：多感知能力融合：利于提高靈巧手精細抓取能力和智能化水平，是未來靈巧手發(fā)展的另一重要方向。

方向3：多自由度：自由度是靈巧手靈巧性的決定因素，提升自由度是未來靈巧手的又一發(fā)展方向。

風(fēng)險提示：人形機器人發(fā)展不及預(yù)期，國產(chǎn)替代進展不及預(yù)期，行業(yè)競爭加劇。

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8 | 機器人電機：機器人動力之源，人形孕育新市場

電機分為哪些類型？

電機按應(yīng)用領(lǐng)域分為動力電機和控制電機。動力電機輸出功率大，驅(qū)動性能好，常應(yīng)用于汽車、家電等領(lǐng)域。控制電機控制精度高、響應(yīng)速度快，常在控制系統(tǒng)中承擔(dān)執(zhí)行、檢測和解算功能。

控制電機分為步進電機、伺服電機、力矩電機。

①步進電機結(jié)構(gòu)簡單但效率和精度較低，多用于辦公自動化、通信設(shè)備、印刷設(shè)備等領(lǐng)域。

②伺服電機增加了編碼器與反饋機制，控制精度高，適用于半導(dǎo)體、工業(yè)自動化、機器人等領(lǐng)域。空心杯電機屬于特殊的伺服電機。

③力矩電機以扭矩為控制方向，在電動機低速時仍能持續(xù)運轉(zhuǎn)，并提供穩(wěn)定的力矩給負載，具有低轉(zhuǎn)速、大扭矩、過載能力強、響應(yīng)快等優(yōu)點，分為有框力矩電機和無框力矩電機。

無框力矩電機：機器人關(guān)節(jié)電機，國內(nèi)外廠商性能仍有差距

為什么機器人關(guān)節(jié)要用無框力矩電機：機器人關(guān)節(jié)要求電機體積小、扭矩大、響應(yīng)快。而無框力矩電機僅由轉(zhuǎn)子和定子組成，體積小，同時具有較高的功率，低轉(zhuǎn)速情況下能夠輸出更大扭矩，更符合人形機器人的需求。

如何看待無框力矩電機的壁壘、競爭格局：

（1）壁壘：磁路和工藝設(shè)計。海外廠商起步早，工藝技術(shù)擁有先發(fā)優(yōu)勢，例如科爾摩根采用分布式的分?jǐn)?shù)槽及碳纖維綁扎技術(shù)，TQ Robodrive采用模塊化定子和環(huán)氧塑封灌膠技術(shù)。國內(nèi)企業(yè)起步晚，工藝水平和國外相比存在差距。

（2）格局：全球龍頭為科爾摩根，國內(nèi)外廠商產(chǎn)品性能仍有差距。科爾摩根是全球無框力矩電機龍頭，其電機性能在全球處于第一梯隊。國內(nèi)目前進展較快的公司包括步科股份、航天電器。相比海外龍頭，國產(chǎn)無框力矩電機輸出扭矩較小，在產(chǎn)品性能方面仍有差距。

空心杯電機：靈巧手動力之源，國產(chǎn)替代空間廣闊

為什么機器人靈巧手要用空心杯電機：靈巧手空間狹小，需要配備小型化且控制精度高的電機。空心杯電機屬于特殊的伺服電機，采用無鐵芯轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗，具有體積小、控制精度高、壽命長、轉(zhuǎn)速快、能效高、能量密度大等優(yōu)勢，完美契合了靈巧手對驅(qū)動電機的輕量化和高精度要求。

如何看待空心杯電機的壁壘、競爭格局：

壁壘1：線圈繞組設(shè)計。①線圈成型方式分為卷繞生產(chǎn)和一次成型生產(chǎn)，后者工藝簡單、效率高。國內(nèi)廠商多采用卷繞式生產(chǎn)，生產(chǎn)效率低，廢品率高，線圈直徑小。②線圈繞法分為直繞形、馬鞍形和斜繞形，其中斜繞形和馬鞍形工藝簡單，具有輸出力矩大、轉(zhuǎn)動慣量小、時間常數(shù)小等優(yōu)勢，國外廠商工藝更加純熟。

壁壘2：繞線設(shè)備。國內(nèi)設(shè)備自動化程度低，尤其是面對較大功率電機的粗線徑線圈，在可靠性和繞制精度方面與海外廠商仍有較大差距。格局：海外廠商技術(shù)領(lǐng)先，國產(chǎn)替代空間廣闊。空心杯電機全球頭部企業(yè)包括瑞士Maxon、瑞士Portescap和德國Faulhaber三家。國內(nèi)企業(yè)中，鳴志電器技術(shù)水平位居全球前列，拓邦股份空心杯電機已實現(xiàn)批量應(yīng)用；江蘇雷利處于小批量驗證階段；偉創(chuàng)電氣處于產(chǎn)品內(nèi)部測試階段，其余企業(yè)技術(shù)相對薄弱，國產(chǎn)替代空間廣闊。

風(fēng)險提示：人形機器人發(fā)展不及預(yù)期，國產(chǎn)替代進展不及預(yù)期，行業(yè)競爭加劇。

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9 |機器人帶來全新機遇，軸承初步具備國產(chǎn)化能力

軸承主要分布于人形機器人的減速器和關(guān)節(jié)連接處。關(guān)節(jié)連接：一般兩頭會分別采用一個軸承，如線性關(guān)節(jié)兩頭分別使用深溝球軸承和四點接觸軸承，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)采用交叉滾子軸承。減速器：相比而言，減速器上所需軸承則更為復(fù)雜。其中（1）諧波減速器：交叉滾子軸承（150元/個）*1+柔性軸承（60元/個）*1，單減速器價值量約210元。（2）行星減速器：球軸承（國產(chǎn)3-5元/個，進口十幾元/個）*2+滿針滾針軸承（1-2元/個）*3。（3）RV減速器：滾針軸承（十幾元/個）*6+圓錐軸承（國產(chǎn)十幾元/個，進口幾十元/個）*6+角接觸軸承（幾十元/個）*2。

市場空間：ASP超4000元，遠期增量市場空間1.2萬億。假設(shè)單臺機器人使用14個深溝球軸承+28個角接觸軸承+14個四點接觸軸承+14個交叉滾子軸承+14個柔性軸承，ASP約4000元。在機器人年銷3億臺假設(shè)下，增量市場空間1.2萬億，根據(jù)Precedence Research數(shù)據(jù)，2022年全球軸承市場約9000億元，增量市場空間大于現(xiàn)有市場。

競爭格局：海外企業(yè)占據(jù)全球軸承行業(yè)主導(dǎo)，國內(nèi)市場較為分散。據(jù)中國軸承工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，世界八大軸承企業(yè)年均營收超過500億元，全球第一大軸承供應(yīng)商斯凱孚市占率為7.6%。中國前十大軸承企業(yè)平均產(chǎn)值約60億，行業(yè)參與者眾多，但頭部企業(yè)體量偏小。據(jù)觀研天下數(shù)據(jù)，2021年中國軸承企業(yè)僅有人本集團和萬向錢潮產(chǎn)值超過100億，分別占據(jù)中國軸承市場的9.2%和5.9%。國內(nèi)軸承與海外軸承的差距體現(xiàn)在：振動和壽命等差異較大。主要因為波紋度的控制、材料技術(shù)等有差距。

產(chǎn)業(yè)鏈彈性：軸承龍頭企業(yè)以及具備國產(chǎn)替代能力的磨床供應(yīng)商有望受益。對于軸承企業(yè)而言，隨著人形機器人快速起量，軸承將逐步標(biāo)準(zhǔn)化，大量減速器和電機供應(yīng)商將開始外采軸承，利好軸承行業(yè)。同時，目前國內(nèi)有部分磨床供應(yīng)商正在加速磨床的國產(chǎn)化研究，其中日發(fā)精機、宇環(huán)數(shù)控和秦川機床等企業(yè)有望成為磨床國產(chǎn)替代的領(lǐng)頭羊。

風(fēng)險提示：人形機器人落地不及預(yù)期風(fēng)險，人形機器人需求不及預(yù)期風(fēng)險，競爭格局惡化風(fēng)險。

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10 | 軸承：機械設(shè)備核心部件，機器人打開應(yīng)用

軸承為機械設(shè)備核心部件，市場空間巨大：軸承為機械傳動軸提供支承，為裝備性能、功能與效率提供保證，是工業(yè)領(lǐng)域重大裝備核心部件之一，在航空航天、軌交、高端機床、工程機械等高端制造領(lǐng)域扮演重要角色。根據(jù)precedence research數(shù)據(jù)22年全球市場空間1302億美元，根據(jù)中國軸承工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)22年國內(nèi)市場空間預(yù)計突破2500億元人民幣，市場空間巨大。根據(jù)《中國機械工業(yè)年鑒2021》數(shù)據(jù)，21年國內(nèi)軸承前三大下游應(yīng)用汽車、家電、電機占比分別為39%/20%/18%。

滾動軸承在機器人減速器、電機、絲杠均有應(yīng)用前景，未來移動機器人的發(fā)展有望顯著拉動軸承市場需求：

①減速器：預(yù)計與工業(yè)機器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)采用的RV減速器/諧波減速器軸承類似，以交叉滾子軸承、等截面薄壁軸承、柔性軸承等為主。單個減速器預(yù)計使用：1）諧波減速器：用一個交叉滾子軸承和一個柔性軸承；2）行星減速器：輸入和輸出端使用球軸承，另外需要使用滾針軸承；3）RV減速器：用3*2個滾針軸承、3*2個圓錐軸承和1個角接觸軸承。

②電機：根據(jù)電機配置不同，以深溝球軸承、圓柱滾子軸承、角接觸軸承、調(diào)心滾子軸承等為主，單個電機采用兩個軸承進行組合使用（例如雙深溝球軸承、一柱一球軸承等），假設(shè)采用簡單軸承結(jié)構(gòu)，單個電機使用2個深溝球軸承。

③絲杠：預(yù)計以深溝球軸承+四點接觸軸承為主進行配套使用，單個絲杠采用1個深溝球軸承和1個四點接觸軸承。

八大家壟斷全球市場，國內(nèi)企業(yè)逐步突圍取得一定份額，但仍有較大成長空間：根據(jù)人本股份招股說明書數(shù)據(jù)，2020年全球八大家斯凱孚、舍弗勒、NSK企業(yè)占據(jù)全球市場份額超過70%。國內(nèi)頭部企業(yè)例如人本股份已取得一定規(guī)模，21年軸承產(chǎn)量突破17.56億套，收入體量達到91.21億元。但整體國產(chǎn)化率依舊較低，且國內(nèi)企業(yè)份額較為分散，TOP 3的人本股份、萬向錢潮、洛陽軸承2020年市場份額分別為10.4%、4%、2.2%，未來仍有較大成長空間。

風(fēng)險提示：機器人需求不及預(yù)期風(fēng)險、競爭格局惡化風(fēng)險。

本文源自：券商研報精選