人形機器人深度：TESLA BOT硬件拆解

1、一、破曉時分，特斯拉人型機器人引領萬億級市場圖表 1：Tesla Bot 參數展示Tesla Bot 有望引領行業(yè)風潮，AI 新紀元或將開啟特斯拉 Bot 原型機預計 9 月 30 日發(fā)布。馬斯克在特斯拉年度的 AI 開放日上，首次公開展示了雙足類人機器人 Optimus（擎天柱）的想法，并預計會在 2022 年完成，第一版可在 2023 年投入生產，近日，其又在推特上表示預計在 9 月 30 日的特斯拉第二個人工智能日（AI Day）發(fā)布產品。根據此前公布的參數，特斯拉的 Optimus 擎天柱身高 5英尺、體重 125 磅，行走速度為每小時 5 公里，最多可提 45 磅的物品，這款機器人運

2、用了特斯拉最先進的 AI 技術，基于特斯拉在自動駕駛領域的技術積累進行開發(fā)，被稱為是 2022 年最重要的產品開發(fā)項目，甚至可能比汽車業(yè)務更重要。實際上，根據艾隆馬斯克的說法，擁有智能駕駛功能的汽車正像是一種“有輪子的半智能機器人”。特斯拉，特斯拉人形機器人主要配置：身高 5 尺 8 寸（約 1.73 米），頭部帶有顯示屏，用以展示信息采用Autopilot 的攝像頭作為視覺感知傳感器，共八個攝像頭采用 FSDComputer 作為計算核心脖子、胳膊、手、腿、軀干累計搭載了 40 個機電傳動器搭載多相機神經網絡、基于神經網絡的規(guī)化、自動標記、算法訓練等以輕量材料打造，最高時速達 5 英里/小時

3、圖表 2：Tesla Bot 硬件配置特斯拉，基于特斯拉自動駕駛技術，自研芯片和提供算力的 FSD 硬件是核心。根據馬斯克的說法，想要解決自動駕駛問題，需要先解決真實世界的人工智能，因此從產品的角度來看，在人形機器人上，其運用了特斯拉最先進的 AI 技術也不足為奇。Tesla Bot 基于視覺神經網絡神經系統(tǒng)預測能力的自動駕駛技術，并配備了算力極強的 DOJO D1 超級計算芯片，加上其有望配備大眾所期待的 FSD Chip 2.0 硬件驅動，實際上，Tesla Bot 的發(fā)布更多展 現(xiàn)出特斯拉已經成為了一家由“自研芯片+自研算法”驅動的人工智能公司。圖表 3：Tesla D1 超級芯片參數展

4、示特斯拉，人形機器人是終極目標，萬億藍海市場驅動國內外廠商推陳出新機器人常被各國視作衡量國家創(chuàng)新水平、產業(yè)能力的標志，人形機器人更被譽為機器人皇冠上的明珠。在所有機器人的研發(fā)中，人形機器人的挑戰(zhàn)難度是業(yè)界公認最高的。人形機器人是機器人內置為形體類似人類，設計的目的是為了與人工工具和環(huán)境交互，通常，類人機器人具有軀干，頭部，兩條手臂和兩條腿，部分類人機器人可能僅對身體的一部分建模。機器人的基礎三大要素包括規(guī)劃、控制和感測，對于人形機器人而言，這三種要素所對應的裝置要求非常高，如對于感測（傳感器）來說，人類通過耳石和半圓形的耳道保持平衡和方向，并通過本體感受（例如觸摸，肌肉伸展，肢體位置）來定向，

5、但人形機器人需使用加速度計來測量加速度，傾斜傳感器測量傾斜度，放置在機器人手腳上的力傳感器，用于測量與環(huán)境的接觸力，位置傳感器指示實際位置，觸覺傳感器還提供有關在機器人和其他物體之間傳遞的力和扭矩的信息，視覺傳感器人類的眼睛最相似，大多數人形機器人將 CCD 相機用作視覺傳感器，聲音傳感器則是使機器人能夠聽到語音和環(huán)境聲音，麥克風通常用于此任務。圖表 4：人形機器人傳感器展示及分布百度百科，15 世紀末至今，人形機器人研究從未停止。人形機器人的發(fā)展歷史可以追溯到 15 世紀末的達芬奇時代，那是由達芬奇繪制的一份古老“類人機器人設計草圖”一個靠風能和水力驅動的“機器武士”，由此啟發(fā)了人類對于研制

6、“人形機器人”的幻想。直到 1927 年，美國西屋公司制造了世界上第一臺人形機器人“Televox”，雖不能走動，但可以抬起接收器以接聽電話，并根據接收到的信號通過操作開關來控制簡單的過程，此外其還能回答一些問題。Televox 只是一個起點，隨后西屋公司在 1937 年又繼續(xù)在此基礎上制造出“摩托人 Elektro”，其被認為是真正的第一個類人機器人。Elektro 身高 210厘米，體重超過 120 公斤，能夠執(zhí)行 26 種不同的日?；顒?，包括醒來，交談，計數和吸煙。1961 年，第一臺數字化和可編程的機器人 Unimate 被安裝在通用電機裝配線上。其成為當今仍在裝配線中使用的許多工業(yè)機

7、器人的基礎。1972 年早稻田大學研制出 WABOT-1 機器人，它是世界上第一臺全尺寸人形機器人。能夠用日語交流，導航房間并抓握和運輸物體，后來的 WABOT-2 能夠讀取樂譜并彈奏電子鍵盤。我國的第一臺人形機器人問世于 2000 年，國防科技大學成功研制了我國第一臺仿人型機器人“先行者”，有一定的語言功能，可以動態(tài)步行。圖表 5：世界上第一臺人形機器人“Televox”優(yōu)必選科技，圖表 6： 早稻田大學的WABOT 機器人圖表 7：國內第一臺人形機器人“先行者”賢集網，優(yōu)必選科技，波士頓動力行業(yè)領先，國內外眾多公司齊頭并進。2000 年本田推出能夠跳躍、使用樓梯的人形機器人 ASIMO 后

8、，人形機器人的發(fā)展方向逐步成熟，此后 2006 年 AldebaranRobotics 發(fā)布的 Nao 和 2014 年軟銀推出的 Pepper 在商用社交領域取得成功，包括學術研究、護理、教育、商業(yè)招待等。從技術及產品的成熟來看，波士頓動力是行業(yè)內的領導者，2005 年，波士頓動力為美國軍隊研究設計了四足機器人 BigDog，此后，其又研發(fā)出適用于物流場景的 HANDLE，2018 年發(fā)布機器狗 SpotMini，能夠進行海上油田巡邏和檢測，此外其還能進行如船舶故障檢查，對碳氫化合物泄漏問題的響應，在緊急情況下協(xié)助人類員工撤離，提供海上裝置的遠程視角等工作，2019 年其展示的最新版本的人形

9、機器人 Atlas 已經具備相當成熟度，能夠在有限的空間內完成較為復雜的工作。國內在人形機器人的研發(fā) 21 世紀以來已有長足進步，如優(yōu)必選、鋼鐵俠科技等公司均推出各自的仿人機器人產品，2021 年優(yōu)必選發(fā)布了中國首款可商業(yè)化的大型雙足仿人型服務機器人 Walker X，身高 130cm，體重 63kg，擁有 41 個高性能伺服驅動關節(jié)，面部 160環(huán)繞 4.6K 高清雙柔性曲面屏，四維燈語體系，具備模塊化設計，便捷可拆卸電池，應用場景包括科技展館、影視綜藝、商演活動、政企展廳等。此外，同年 3 月，北京鋼鐵俠科技中標國家機器人宇航員項目北京控制工程研究所空間仿人智能操控系統(tǒng)，將雙足大仿人機器人

10、的應用場景拓展到航天領域，開創(chuàng)了空間機器人這一新品類，其核心產品 ARTROBOT 系列仿人機器人自由度達到 36 個，可以完成行走、舞蹈、倒水等多種任務，已經擁有了高度仿人化的特征，應用場景包括科研教學、智能服務、體育競技、養(yǎng)老、救援、娛樂陪伴和航空航天等領域。圖表 8：波士頓動力機器狗SpotMini圖表 9：波士頓動力人形機器人Atlas波士頓動力，波士頓動力，圖表 10：優(yōu)必選（下）和北京鋼鐵俠科技（上）人形機器人產品展示中國機器人網，優(yōu)必選科技，特斯拉 Optimus 價格有望步入量產級，人形機器人打開全球萬億級藍海市場。根據馬斯克在 2022 年 4 月的 TED 演講中透露，Op

11、timus 單價將“不會高得恐怖，或許會比一輛車的價格更低”，與馬斯克對話的主持人 Chris Anderson 以 2.5 萬美金左右（約 16.75萬人民幣）價格為例進行討論，給出了一個可供參考的價格區(qū)間?？紤]到特斯拉汽車在中國的售價最低為30 萬元左右，Optimus 機器人的單體價格大體將位于17-30 萬元之間。這一價格區(qū)間相對波士頓機器人顯著更低，Optimus 有望進入家務、快遞、工業(yè)生產等各類消費級與商用級場景。而根據麥肯錫報告預測，到 2030 年全球約 4 億人的崗位將被自動化機器人替代（根據國際勞工組織數據，2021 年全球勞動人口總數約 34.5 億人， 4 億即代表著

12、預測其中約 11.6%的勞動者被機器人取代），按 Optimus 單體價格 25 萬元計算，全球人形機器人市場空間可達 100 萬億級別。從成本端看，根據國統(tǒng)局數據，2021年中國平均年人均工資水平為 10.68 萬元，按 Optimus 價格區(qū)間 17-30 萬元來計算，購買單個 Optimus 機器人回本時間在 1.6-2.8 年，即 2-3 年內便可收回成本，且機器人無需休息，可以長時間進行高強度勞動，用機器人代替人力具備可預見的經濟效應。圖表 11：Optimus 單體回本時間預測Optimus 單體回本時間預測2021 年中國人均工資（萬元）10.68Optimus 價格區(qū)間上限（萬

13、元）30Optimus 價格區(qū)間下限（萬元）17回本時間上限（年）2.8間下限（年） 1.6TED，國家統(tǒng)計局，圖表 12：人形機器人全球市場空間預測人形機器人全球市場空間預測被替代的人工數量（億人）4特斯拉機器人單體價格（萬元）25波士頓動力 SpotMini 價格（萬元）50人形機器人全球市場空間（萬億元）100麥肯錫，二、核心零部件是機器人的關鍵，相關產業(yè)鏈有望持續(xù)受益機器人產業(yè)鏈拆解：核心零部件占整機成本 70%機器人核心零部件為伺服電機、減速機、控制系統(tǒng)、驅動器等。機器人產業(yè)鏈的上游主要為零部件供應商，核心零部件為伺服系統(tǒng)、減速器、控制系統(tǒng)等；產業(yè)鏈的中游為機器人本體提供商與集成供應

14、商，主要負責機器人本體的生產，并根據不同的應有場景和用途進行有針對性地系統(tǒng)集成和軟件二次開發(fā)。下游包括工業(yè)應用與服務應用，工業(yè)應用主要為汽車、電子、金屬加工等產業(yè)，服務應用范圍較廣，主要從事維護保養(yǎng)、修理、運輸、清潔、保安、救援、監(jiān)護等工作。從目前特斯拉公布的應用范圍來看，人形機器人為服務機器人的技術升級，涉及到自動駕駛、視覺導航、傳感器技術等多種技術融合，機械產業(yè)鏈方面主要涉及到機器人的核心零部件（伺服電機、減速機、控制系統(tǒng)、驅動器等）與機器視覺等方面圖表 13：機器人產業(yè)鏈全景圖中商產業(yè)研究院，繪制核心零部件占整機成本的 70%，機器代人趨勢下核心零部件有望直接受益。從工業(yè)機器人的成本拆分

15、來看，伺服系統(tǒng)/控制器/減速器/本體制造分別占機器人整機成本的 25%/10%/35%/15%，其中核心零部件成本合計約占整機成本的 70%。而對服務機器人來說，除上游核心零部件外，算法（導航定位算法、識別類算法等）、智能交互等核心技術模塊也將是主要成本，本體制造的價值量占比較低。特斯拉人形機器人將搭載公司的人工智能設備，包括自動駕駛相機（提供機器人視覺）、自動駕駛計算機（充當大腦和心臟），以及其他人工智能算法和工具。我們認為，特斯拉人形機器人 Optimus 的推出具備極強的標桿帶頭作用，上游核心零部件、機器視覺等環(huán)節(jié)有望直接受益。圖表 14：工業(yè)機器人核心零部件成本占比約 70%圖表 15

16、：服務機器人除關鍵硬件外，算法、軟件等價值量也較高15%35%10%15%25%減速器 伺服系統(tǒng)本體控制器其他中商產業(yè)研究院，前瞻產業(yè)研究院，機器人用減速機需求巨大，行業(yè)成長動力充足減速機是工業(yè)機器人構成中最為核心的部件，成長潛力巨大。精密減速器是連接伺服電機和執(zhí)行機構的中間裝置，通過齒輪嚙合將伺服電機的動力傳遞到執(zhí)行機構上，起到匹配轉速和傳遞轉矩的作用。根據 GGII 數據顯示，2021 年中國工業(yè)機器人減速器總需求量為 93.11 萬臺，同比增長 78.06%。其中增量需求 82.41 萬臺，同比增長 95.05%；存量替換量為 10.70 萬臺，同比增長 6.57%。目前應用于機器人領域

17、的減速器主要有兩種： RV 減速器和諧波減速器，RV 減速器傳動比范圍大、精度較為穩(wěn)定、疲勞強度較高，并具有更高的剛性和扭矩承載能力，一般放置在機器人機座、大臂、肩部等重負載的位置，代表性廠商為日本納博特斯克、國內雙環(huán)傳動；諧波減速機具有單極傳動比大、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(yōu)點，使其在機器人小臂、腕部、手部等部位具有較大優(yōu)勢，代表性廠商為日本哈默納科、國內綠的諧波。根據高工機器人的統(tǒng)計，RV 和諧波減速器的使用量約為 65%：35%。圖表 16：工業(yè)機器人減速機用量（萬臺）圖表 17：工業(yè)機器人減速機市場格局12010080604020存量需求增量

18、需求5%10%10%15%60%納博特斯克哈默納克 住友 SPINEA其他35.232.037.342.582.492.5011.610.1 9.010.010.710.2201720182019202020212022EGGII，GGII，圖表 18：諧波減速器與RV 減速器對比諧波減速器RV 減速器產品性能體積下、傳動比高、高精度體積大、高負載、高剛度應用場景機器人小臂、腕部、手部等輕負載多關節(jié)機器人基座、大臂、肩部等高負載價格區(qū)間1000-5000 5000-8000（元）綠的諧波招股書，諧波減速器：國產化趨勢加速，柔性化趨勢下協(xié)作機器人帶來更大市場潛力諧波減速器由波發(fā)生器、柔輪和剛輪三

19、大零部件組成。它通過柔輪變形產生的周期性波動來實現(xiàn)剛輪輪齒與柔輪輪齒之間的少齒差內嚙合，從而完成運動與動力的傳遞。具體來說，當波發(fā)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(tài)；而其短軸處兩輪輪齒完全不接觸，處于脫開狀態(tài)，當波發(fā)生器連續(xù)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(xiàn)波發(fā)生器與柔輪的運動傳遞。圖表 19：諧波減速器構成綠的諧波招股書，多關節(jié)和協(xié)作機器人占據主要應用市場，預計 2025 年國內規(guī)模超 30 億元。諧波減速機主要適用于輕負載的小臂、腕部等機器人手臂上，此種機器人多應用在 3C、消費等下游領域，因此需求

20、量較大，此外，考慮到前期市場主要以工業(yè)機器人為主導，未來幾年數控機床等也將加快諧波減速的用量，以此作為精密減速的功效，長期看諧波減速市場規(guī)模有望持續(xù)增長，預計 2025 年市場過有望超過 30 億。圖表 20：諧波減速機應用占比圖表 21：中國諧波減速機市場規(guī)模及預測（億元）6.2%354.1%42.4%多關節(jié)機器人30協(xié)作機器人 2520SCARA機器人 15其他領域工業(yè)機器人用47.4%AGV及巡檢機器人105.7 2.51.31.801.127.512.612.414.916.811.318.550201720182019202020212022E2025EWind，GGII，協(xié)作機器人

21、優(yōu)點顯著，更加適用于中小企業(yè)，滲透率提升背景下諧波減速機有望充分受益。據埃夫特招股書，以工業(yè)機器人四大家族為代表的歐、日系工業(yè)機器人，目前仍然主要以汽車工業(yè)機器人為主，除 3C 行業(yè)外的通用工業(yè)，自動化率普遍不高。原因在于汽車和電子制造行業(yè)標準化程度較高，屬于單件大批量制造，都屬于大型制造企業(yè)，具有良好的設備運維團隊。而除此之外的其他通用工業(yè)，通常是量大面廣的中小企業(yè)，它們的產品一般以小批量，定制化，短周期為特征，沒有太多的資金對生產線進行大規(guī)模改造，并且對產線的投資回報率更為敏感，傳統(tǒng)的工業(yè)機器人在中小企業(yè)中的滲透率很低，協(xié)作機器人的優(yōu)勢有望解決這些痛點。圖表 22：協(xié)作機器人國產化率較高，

22、Top5 中除優(yōu)傲外均為內資品牌遨博17%5%5%10%30%33%優(yōu)傲節(jié)卡達明大族電機其他MIR，人形機器人關節(jié)增多，諧波減速器用量將數量級增長。從目前工業(yè)機器人市場來看，一臺六軸機器人總共使用 6 個減速器，其中底座、肩部一般使用 RV 減速器，其余部分一般使用諧波減速器（約 4 個）。人形機器人關節(jié)數量遠超普通工業(yè)機器人，人體共有 78個已命名關節(jié)，其中適用諧波減速器的肘關節(jié)、腕關節(jié)、指關節(jié)、趾關節(jié)共有 60 個，因此人形機器人若要實現(xiàn)接近人體的活動自由度，則減速器用量將數量級增長。圖表 23：人體關節(jié)數量與人形機器人對應減速器類型關節(jié)數量適用減速器類型肩關節(jié)2RV 減速器肘關節(jié)2諧波減

23、速器腕關節(jié)2諧波減速器髖關節(jié)2RV/諧波減速器膝關節(jié)2RV 減速器踝關節(jié)2RV 減速器指關節(jié)142諧波減速器趾關節(jié)142諧波減速器其他已命名關節(jié)10RV/諧波減速器大眾養(yǎng)生網，國產替代趨勢逐步顯現(xiàn)，技術性能逐步收斂。諧波減速機技術較 RV 偏低，因此從技術上看對國產廠商而言更加易于突破，目前國產諧波減速機廠商已經開始進行國產替代，從技術上看，減速比、輸出轉速、傳動精度已經和國外差距收斂明顯，僅在傳導效率還需提升，2020 年綠的諧波國內市占率超過 20%。圖表 24：中國諧波減速機市場份額（2020 年）15%7%8%22%哈默納克綠的諧波新寶48%來福其他頭豹研究院，RV 減速器：國內市場規(guī)

24、模超 60 億RV 減速器是工業(yè)機器人中應用范圍最廣泛的精密減速器。RV 減速器安裝于多關節(jié)機器人的機座、大臂、肩部等位置，廣泛用于拆碼垛、工業(yè)、物流等重負載（20-500KG）場景。單臺工業(yè)機器人所需精密減速器中，RV 減速器占比約為 60%-80%。RV 減速器結構復雜，兼具行星減速器和擺線針輪減速器優(yōu)勢，是在傳統(tǒng)擺線針輪、行星齒輪傳動裝置基礎上發(fā)展起來的傳動機構，由一個行星齒輪減速器的前級和一個擺線針輪減速器的后級組成，分為兩級減速。圖表 25：RV 減速器構成雙環(huán)傳動官網，預計 2025 年國內市場規(guī)模超 60 億，日系主導下國內品牌逐步崛起。工業(yè)機器人中，多關節(jié)機器人負載較大，驅動精

25、確性要求高，通常在對應關節(jié)處需要配套 1 個伺服電機+1 個的減速器實現(xiàn)驅動，單個機器人 RV 減速器需求量為 4-5 個。考慮 RV 減速器使用期間作為傳動、承重部件，磨損不可避免，其使用壽命通常在 4-5 年左右，伴隨工業(yè)機器人市場增長，存量替換需求同步提升，RV 減速機市場規(guī)模有望持續(xù)增長，根據 MIR 數據，2021 年國內 RV 減速機市場規(guī)模 42.95 億元，預計 2025 年中國 RV 減速器市場規(guī)模達 65.53 億元。從市場份額看，由于 RV 減速器構型復雜，長期以來全球市場格局高度集中，納博特斯克占據全球 70%以上市場份額。近年來，伴隨國產 RV 減速器的發(fā)展，納博特斯

26、克在中國的市場份額已低于全球水平，并呈降低趨勢，根據高工機器人數據，2021 年雙環(huán)傳動為國內市場份額僅次于納博特斯克的 RV 減速器供應商。圖表 26：中國 RV 減速機市場規(guī)模圖表 27：2021 年RV 國內市場競爭格局市場規(guī)模yoy706050403020100202020212022E 2023E 2024E 2025E25%3% 2%12%4%4%5%14%20%3%15%10%5%0%53%納博特斯克雙環(huán)住友飛馬中大力德南通振康智同秦川其他MIR，GGII，伺服系統(tǒng)：機器人的動力系統(tǒng)，工業(yè)領域市場規(guī)模近 300 億元伺服系統(tǒng)是能精確控制執(zhí)行機構的自動控制系統(tǒng)，主要由伺服驅動器、伺

27、服電機和編碼器組成。使伺服系統(tǒng)是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出量，隨著輸入量的任意變化而變化的自動控制系統(tǒng)，是工業(yè)自動化的關鍵零部件，是實現(xiàn)精準定位、精準運動的必要途徑。伺服系統(tǒng)主要由伺服驅動器、伺服電機和編碼器組成，編碼器通常嵌入于伺服電機。伺服系統(tǒng)由伺服驅動器發(fā)出信號給伺服電機驅動其轉動，同時編碼器將伺服電機的運動參數反饋給伺服驅動器，伺服驅動器再對信號進行匯總、分析、修正。整個工作過程通過閉環(huán)方式精確控制執(zhí)行機構的位置、速度、轉矩等輸出變量。圖表 28：伺服系統(tǒng)組成禾川科技招股書，稀土磁材為重要原材料，下游應用覆蓋廣泛。伺服電機產業(yè)鏈涉及稀土磁材、電子原器件、伺服系統(tǒng)制造、機器人等。上游

28、來看，伺服電機行業(yè)的上游主要是稀土磁材和電子零部件等其他材料，稀土磁材是伺服電機制造過程中必需的重要原材料。中游來看，除伺服電機制造以外，伺服系統(tǒng)還包括伺服驅動器制造以及數控系統(tǒng)研發(fā)等環(huán)節(jié)。下游來看，伺服電機可以廣泛應用于醫(yī)療器械、機器人制造、汽車制造和工業(yè)裝備制造等領域，具備廣闊的應用前景。圖表 29：伺服電機產業(yè)鏈前瞻產業(yè)研究院，伺服電機在控制精度、過載能力、速度響應等方面均優(yōu)于步進電機，更適用于通用自動化和機器人領域。在數字控制的發(fā)展趨勢下，運動控制系統(tǒng)中大多采用步進電機或全數字式交流伺服電機作為執(zhí)行電動機。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖和方向信號），但在使用性能和應用場合上存在著較大的

29、差異。伺服電機原有的控制系統(tǒng)上增加了一個閉環(huán)，通過實時的閉環(huán)信號反饋來調整，實現(xiàn)更精密的控制。綜合來講，伺服電機在許多性能方面都優(yōu)于步進電機，更適用于工業(yè)自動化、機器人等領域，但在一些要求不高的場合也經常用步進電機來做執(zhí)行電動機。圖表 30：步進電機結構圖圖表 31：伺服電機結構圖鳴志電器官網，鳴志電器官網，圖表 32：步進電機和伺服電機的性能差異項目步進電機伺服電機控制精度0.361.80.036恒力矩輸出輸出力矩隨轉速升高而下降，且在較高轉速時會急劇下降矩頻特性低頻特性低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象運轉平穩(wěn)，低速時不會出現(xiàn)振動現(xiàn)象過載能力不具有過載能力具有較強的過載能力開環(huán)控制，啟動頻率過高或負

30、載過大易運行性能出現(xiàn)失步或堵轉的現(xiàn)象，停止時轉速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象閉環(huán)控制，一般不會出現(xiàn)失步或過沖的現(xiàn)象速度響應性能（靜止到工作轉速）200400ms10ms鳴志電器官網，伺服系統(tǒng)市場規(guī)模近 300 億元，由工業(yè)自動化驅動保持高速增長。根據中商產業(yè)研究院統(tǒng)計，2017-2021 年中國伺服系統(tǒng)由 97 億元上升至 224 億元，CAGR 為 23.3%，增速較快。從長期來看，中國人口紅利消退，人力成本逐漸上升，傳統(tǒng)工業(yè)尤其是制造業(yè)對自動化產線設備的需求將始終保持增長態(tài)勢。圖表 33：中國伺服系統(tǒng)市場規(guī)模35030025020015010050伺服系統(tǒng)市場規(guī)模（億元）yoy2862241781

31、441199730%25%20%15%10%5%0201720182019202020210%2022E中商產業(yè)研究院，國內市場由外資主導，國產品牌約占 30%份額。我國伺服系統(tǒng)主要分為日韓品牌、歐美品牌和國產品牌三大陣營，由于壁壘較高，伺服系統(tǒng)市場一直為外資品牌主導。近年來，國內廠商通過引進、消化吸收國際先進技術，不斷加強伺服系統(tǒng)相關的技術研發(fā)和生產能力，國產伺服系統(tǒng)的產品質量和技術水平不斷提升，并逐漸在國內市場中取得一定的份額，但與國際知名企業(yè)相比，其在整體性能、可靠性上仍存在一定差距。根據 MIR睿工業(yè)的數據，2020 年我國伺服市場中，日韓品牌占據約 51%的市場份額，國產品牌占據約

32、30%份額，歐美品牌占據約 19%份額；其中，安川、三菱和松下分別以 11.3%、 10.5%、9.9%的市場份額位列前三，匯川技術以 9.8%的份額占據國內龍頭地位。圖表 34：2020 年中國伺服系統(tǒng)主要供應商市場份額日本富士, 1.8%法國施耐德, 1.9%奧地利貝萊德, 2.3%日本歐姆龍, 2.4%其他, 28.2%日本安川, 11.3%日本三菱, 10.5%日本松下, 9.9%匯川技術, 9.8%日本安川 日本三菱 日本松下 匯川技術 臺灣臺達 德國西門子禾川科技 埃斯頓日本歐姆龍 奧地利貝萊德埃斯頓, 2.5%禾川科技, 3.0%德國西門子, 6.4%臺灣臺達, 9.4%法國施耐

33、德日本富士 其他禾川科技招股書，2.4 控制系統(tǒng)：機器人的“大腦”控制系統(tǒng)相當于機器人的大腦，負責向機器發(fā)布和傳遞指令動作，控制機器人在工作中的運動位置、姿態(tài)和軌跡。典型的運動控制系統(tǒng)主要包括控制器、伺服系統(tǒng)和傳感器三個部分，運動控制器向伺服系統(tǒng)發(fā)送指令，進而帶動工作機械（負載）實現(xiàn)特定運動。同時，電機和機械系統(tǒng)的多種傳感器經過信號處理將實時信息反饋給控制器，控制器進行實時調整，保證整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運轉。圖表 35：運動控制系統(tǒng)構成國高科技招股書，工業(yè)機器人控制器市場規(guī)模近 20 億元。受益于過去中國工業(yè)機器人行業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)機器人產業(yè)鏈日益成熟，中國在機器人控制器軟硬件方面的開發(fā)實力不斷增

34、強，市場快速增長。根據中商產業(yè)研究院數據，中國工業(yè)機器人用控制器市場規(guī)模由 2017 年的 10.5 億元上升至 2021 年的 14.7 億元，CAGR 為 8.8%。預計到 2022 年，中國工業(yè)機器人用控制器市場規(guī)模有望達到 16.2 億元。圖表 36：工業(yè)機器人控制器市場規(guī)模工業(yè)機器人控制器市場規(guī)模（億元）yoy16.214.711.812.112.710.5181614121086420201720182019202020212022E18%16%14%12%10%8%6%4%2%0%中商產業(yè)研究院，外資占主導，工業(yè)機器人控制器國產率不足 20%。美日韓廠商憑借著在機器人核心技術領域

35、的深厚積淀，占據了工業(yè)機器人控制器的大部分份額，全球控制器龍頭發(fā)那科在國內的市場份額為 18%。國內企業(yè)控制器尚未形成市場競爭力，工業(yè)機器人控制器國產率不足 20%。圖表 37：中國工業(yè)機器人控制供應商市場份額日本發(fā)那科其他, 34%日本發(fā)那科, 18%德國庫卡瑞士ABB日本安川啟帆廣州數控, 1%埃斯頓, 1%新松, 2%埃夫特, 2%啟帆, 3%日本安川, 12%德國庫卡, 14%瑞士ABB, 13%埃夫特新松 埃斯頓廣州數控其他中國產業(yè)信息網，三、重點公司推薦3.1 三花智控：熱管理龍頭，特斯拉穩(wěn)定供應商制冷龍頭轉型為熱管理龍頭，業(yè)務板塊明確。公司業(yè)務分為兩大板塊，一是制冷板塊，二是汽車

36、零部件板塊。從應用場景看，制冷業(yè)務和微通道業(yè)務的最主要應用場景均是家用空調和商用空調，亞威科業(yè)務的主要應用領域為洗碗機，汽零業(yè)務的主要應用場景為新能源汽車。公司聚焦于主營業(yè)務，并持續(xù)向外拓展，提前布局新能源汽車業(yè)務，在新能源汽車客戶開發(fā)認證和訂單獲取方面一直保持領先，公司是第一家把電子膨脹閥應用到新能源汽車上的公司，目前已實現(xiàn)車用熱管理核心部件全覆蓋，主要產品有電子膨脹閥、電子水泵、熱力膨脹閥等。2021 年公司實現(xiàn)營收 160.21 億元，同比增長 32.3%，實現(xiàn)歸母凈利潤 16.84 億元，同比增長 15.2%，其中汽車業(yè)務單元占比持續(xù)提升，營收48.02 億元，較 20 年實現(xiàn)翻倍增長

37、。圖表 38：公司營收及利潤穩(wěn)步增長（億元）圖表 39：公司汽車業(yè)務占比持續(xù)提升180160140120100806040200收入凈利潤2016201820202022Q150%45%40%35%30%25%20%15%10%5%0%100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%微通道換熱器部件汽車業(yè)務單元制冷業(yè)務單元空調冰箱元器件及部件20172018201920202021，盈利能力處于行業(yè)較高水平，高研發(fā)投入保證公司競爭優(yōu)勢。公司毛利率整體保持平穩(wěn)，但在 2021 年及 2022 年 Q1，由于受到原材料價格上漲、海運價格上升以及匯率等多方面因素，盈利能力出現(xiàn)一定程

38、度下滑，但整體看，公司規(guī)模效應顯著，控費能力優(yōu)異，毛利率和凈利率在行業(yè)中依然處于較高水平。從研發(fā)投入看，公司研發(fā)費用率長期保持在 4%以上，收入高速增長同時公司研發(fā)投入持續(xù)且穩(wěn)定，為公司實現(xiàn)較強的競爭力打下基礎，2021 年公司研發(fā)費率 4.69%，較去年小幅上升 0.41%。圖表 40：公司盈利能力小幅波動圖表 41：高研發(fā)投入保持競爭優(yōu)勢35%30%25%20%15%10%5%0%毛利率凈利率201720182019202020212022Q1研發(fā)費用率銷售費率管理費率7%6%5%4%3%2%1%0%20182019202020212022Q1，特斯拉穩(wěn)定供應商，合作有望持續(xù)深入。公司是特

39、斯拉穩(wěn)定的汽車熱管理系統(tǒng)供應商，產品包括電子膨脹閥、八通閥、CO2 熱泵等，深度合作下，特斯拉上使用的公司的八通閥產品能夠連接熱管理各回路，統(tǒng)籌各系統(tǒng)間熱量轉移，降低車身重量并提高續(xù)航里程，順應電動車熱管理集成化發(fā)展趨勢，而公司憑借其研發(fā)積累形成的超前獨創(chuàng)技術也拉開了公司與其他競爭對手的差距。我們預計，公司作為特斯拉穩(wěn)定的汽車熱管理供應商，合作基礎良好，隨著未來合作的進一步深入，公司有望進入到其他特斯拉產品供應鏈中，打開公司成長空間。圖表 42：Model Y 熱泵系統(tǒng)汽車之家，中科三環(huán)：打造全球高端釹鐵硼頂級供應商釹鐵硼永磁被稱為第三代稀土永磁，綜合性能優(yōu)異。永磁材料又稱恒磁材料或硬磁材料，

40、指的是磁化后去掉外磁場，能長期保留磁性，能經受一定強度的外加磁場干擾的一種功能材料。永磁材料能夠實現(xiàn)電信號轉換、電能/機械能傳遞等重要功能，廣泛應用于風力發(fā)電、新能源汽車及汽車零部件、節(jié)能變頻空調、節(jié)能電梯和機器人及智能制造等領域。稀土永磁材已經歷三代發(fā)展，第一代以 SmCo5（釤鈷）合金為代表、第二代以 Sm2Co17合金為代表，釤鈷永磁磁性能和熱穩(wěn)定性優(yōu)異，但因價格過于昂貴而限制了大規(guī)模應用，后逐漸被興起的第三代釹鐵硼（Nd-Fe-B）永磁所取代。燒結釹鐵硼合金是由主相 Nd2Fe14B 和晶界相構成的，其飽和磁極化強度（Js）為 1.6T，理論最大磁能積的理論值 64MGOe（509kJ

41、m3）。對比主流磁性材料，燒結釹鐵硼剩磁、矯頑力、最大磁能積均遠大于其他普通材料，通俗理解為磁性更強，從而電機節(jié)能效果更佳。雖然居里溫度（與 最高使用溫度正相關）低于部分產品，但部分高牌號產品能夠滿足新能源車、變頻壓縮機 200的惡劣工作場合。稀土永磁電機對于全球碳減排可做出強大貢獻。根據弗若斯特沙利文，全球 50%以上的電力消耗來自電動機，而與傳統(tǒng)電機相比，稀土永磁材料可節(jié)省高達 15%至 20%的能源。此外，稀土永磁材料的應用使變頻家電、新能源汽車及汽車零部件以及 3C 智能電子產品實現(xiàn)更輕量小型化，符合消費者的偏好。圖表 43：燒結釹鐵硼綜合性能優(yōu)異類別剩磁Br（T）矯頑力Hc（kAm-

42、1）最大磁能積BHmax（kJm-3）居里溫度Tc（）燒結釹鐵硼1.1-1.4800-2400240-400310-5102:17型釤鈷1.0-1.3500-600230-2408001:5型釤鈷0.9-1.01100-1540117-179720AlNiCo5系0.7-1.3240-609-56890AlNiCo8系0.8-1.05110-16040-60860鋇鍶鐵氧體0.3-0.44250-35025-36540粘結釤鈷1.0-1.07800-1400160-204810粘結釹鐵硼0.6-1.1800-210056-160310FeCrCo1.2970.464.2500-600找磁材，國

43、盛證券研究所中科三環(huán)是中國稀土磁材行業(yè)的開創(chuàng)者、引領者，憑借三十幾年的自主研發(fā)與積累，公司已逐步成長為全球稀土磁材行業(yè)的世界頂級供應商：（1）目前公司燒結釹鐵硼產能約 20000 噸/年（毛坯量），在全球釹鐵硼磁材、尤其高端產品供應鏈中占據重要地位。（3）公司是中國率先供應 VCM（計算機硬盤音圈電機）、EPS（電動助力轉向）和微型電機用高端釹鐵硼永磁材料的企業(yè)，公司現(xiàn)已成為全球高性能釹鐵硼頂級供應商之一。產能規(guī)劃：2022 年底或 2023 年初增加 1 萬噸燒結釹鐵硼產能，總產能達 30000 噸/年。其中，天津工廠用自有資金和銀行借款擴產5000 噸，寧波工廠用募集資金擴產3000 噸，

44、贛州和南方稀土合建工廠今年放量 2000 噸。經過 30 余年的發(fā)展，公司現(xiàn)已形成以中游釹鐵硼磁材加工為核心，涵蓋上游稀土原材料、下游全球化銷售網絡的完整產業(yè)鏈布局。公司核心資產為高端釹鐵硼生產制造基地，按照權益占比主要有以下三類：（1）控股四家燒結釹鐵硼生產企業(yè)，寧波科寧達（控股100%）、天津三環(huán)樂喜（與臺全金屬合資，控股 66%）、北京瓦克華（與德國 VAC 公司合資，控股 51%）、肇慶三環(huán)京粵（控股 64.8%）；（2）控股一家粘結釹鐵硼生產企業(yè)上海三環(huán)（控股 70%）；（3）參股一家燒結釹鐵硼永磁體生產企業(yè)日立金屬三環(huán)磁材（南通）有限公司（與日立金屬合資，公司參股 49%）。燒結釹

45、鐵硼永磁材料 日立金屬三環(huán)磁材（49%） 京秀磁材（99%）北京瓦克華（51%），節(jié)能電機、節(jié)能家電等三環(huán)樂喜（66%），新能源驅動電機，汽車微電機等寧波科寧達（100%），汽車微電機，消費電子等下游電動自行車 南京大陸鴿，86%上游稀土原料 贛州科力，27% 南方稀土高技術，8% 南方稀土集團，擬5% 軟磁鐵氧體磁性材料 金寧三環(huán)，31%粘結釹鐵硼永磁材料上海三環(huán)（70%），下游為消費電子HDD等圖表 44：中科三環(huán)注重上游資源以及稀土磁材加工產能布局，行業(yè)積淀深厚公司公告，國盛證券研究所積極進行上游資源端布局，保障稀土原料的穩(wěn)定供給：（1）2001 年公司參股南方稀土高技術股份有限公司和科

46、力稀土新材料有限公司兩家稀土原材料企業(yè)。（2）2010 年公司與五礦有色簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，在最優(yōu)惠市場價格條件下，五礦有色優(yōu)先向公司提供鐠釹、鏑鐵等稀土金屬。（3）2015 年公司全資子公司寧波科寧達工業(yè)有限公司與虞東稀土集團在寧波市合作設立“寧波虔寧特種合金有限責任公司”。（4）2019 年 4 月，公司與中國南方稀土集團有限公司簽訂合作意向書，公司擬以增資擴股的方式持有南方稀土 5%的股權及雙方擬在贛州共同投資設立產能 5000 噸/年高性能燒結釹鐵硼生產企業(yè)，通過與南方稀土集團合作進一步增強了公司的稀土原材料、尤其重稀土原材料獲取能力。圖表 45：中科三環(huán)成立以來 30 余年，持續(xù)自主創(chuàng)

47、新、內生增長，逐步成長為全球高端釹鐵硼磁材龍頭供應商初創(chuàng)期：寧波+天津兩大生產基地布局形成快速成長期：IPO、布局上游原材料、新品投放新一輪成長周期：新能源汽車需求逐步開1985-1986199019992001200320132015建立中科院三環(huán)新 建立天津三 設立北京中科參股贛州科力 燒結釹鐵硼進入公司與日立金屬株與日立金屬就材料研究開發(fā)公司環(huán)樂喜新材三環(huán)股份公司稀土新材料硬盤音圈電機應式會社簽訂專利合資公料有限公司建立中科院三環(huán)寧波磁廠參股江西南方用，標志高端應許可協(xié)議限公司稀土高技術有用新突破198319881993-1995中國科學院物 寧波磁廠更名寧 建立北京理所和電子所波科寧達

48、合作成功開發(fā) 建立廣東肇慶京釹鐵硼稀土永磁體粵磁廠公司公告，國盛證券研究所雙環(huán)傳動：汽車齒輪龍頭，國內 RV 減速機舵手公司是國內齒輪傳動部件龍頭廠商，切入 RV 減速機市場享受成長紅利。公司產品應用于乘用車、商用車、工程機械等領域，核心產品乘用車齒輪逐步從低附加值變速箱齒輪向高精度新能源汽車電驅系統(tǒng)齒輪轉型，2021 年齒輪收入占比高達 80.4%，主要客戶覆蓋采埃孚、愛信、麥格納、博格華納、康明斯、廣西玉柴等一級供應商及大眾、通用、福特、上汽、廣汽、全球領先電動車制造企業(yè)、比亞迪等主流整車廠。公司從 2013 年開始研發(fā) RV 減速器，歷時 3-4 年成功打破外資壟斷，掌握擺線輪磨齒及總成

49、裝配等多項核心減速機技術，產品批量供貨國產頭部機器人企業(yè)，已經成為市場份額最高的國產 RV 減速器供應商。圖表 46：公司市場布局覆蓋范圍廣闊公司官網，營收及利潤逐步釋放，RV 減速機業(yè)務保持穩(wěn)步增長。2021 年公司實現(xiàn)收入 53.91 億元，同比增長 47.31%，歸母凈利潤 3.26 億元，同比增長 536.98%，收入開始逐步釋放，盈利能力明顯恢復，其中 RV 減速機業(yè)務 2021 年全年收入 1.84 億元，保持持續(xù)增長，減速機毛利率也恢復明顯，達到 26.95%。圖表 47：公司業(yè)績逐步釋放（億元）圖表 48：減速機業(yè)務持續(xù)放量（億元）收入凈利潤收入yoy利潤yoy60504030

50、2010020182019202020212022Q1600%500%400%300%200%100%0%-100%21.81.61.41.210.80.60.40.20減速機業(yè)務收入毛利率201820192020202140%35%30%25%20%15%10%5%0%，綠的諧波：國內諧波減速機龍頭公司是國內諧波減速機龍頭企業(yè)，國產替代加速下市占率有望持續(xù)提升。諧波減速機技術較 RV 偏低，因此從技術上看對國產廠商而言更加易于突破，目前國產諧波減速機廠商已經開始進行國產替代。公司前身為恒加金屬，2003 年公司開始諧波傳動技術的研發(fā)，2010 年公司制造出第一臺符合工業(yè)機器人使用標準的諧波減

51、速器，2013 年公司打破外資壟斷，成為國內第一家量產諧波減速器的廠商，2016 年底，成功向國際主流機器人廠商優(yōu)傲機器人批量供貨；2018 年為適應諧波減速器未來市場需求，公司推出融合諧波減速器、電機、傳感器的機電一體化模組產品。目前公司諧波減速機產品在行業(yè)內具備較強優(yōu)勢，國內市占率超過 20%，僅次于哈默納克，國產替代加速背景下公司市占率有望持續(xù)提升。圖表 49：中國諧波減速機市場份額（2020 年）MIR，公司業(yè)績保持持續(xù)增長，盈利能力表現(xiàn)突出。公司 2021 年收入 4.43 億，同比增長 104.77%，實現(xiàn)歸母凈利潤 1.89 億元，同比增長 130.56%，從細分領域看，公司收入

52、增長持續(xù)受益于機器人行業(yè)的旺盛需求，2021 年機器人方向收入占比達到 81%，此外從盈利能力看，公司毛利率基本維持在 50%左右，2021 年達到 52.52%，凈利率持續(xù)攀升，2021 年達到 42.87%，極高的凈利率水平也有力支持了公司研發(fā)方面的持續(xù)投入，公司研發(fā)投入持續(xù)保持較高水平，也進而有力的支持公司產品競爭力的不斷提升。圖表 50：公司營收保持穩(wěn)定增長（億元）圖表 51：2021 年公司收入中機器人領域貢獻較大54.543.532.521.510.50收入凈利潤20182019202020212022Q1140%120%100%80%60%40%20%0%-20%-40%機器人機

53、械裝備數控機床醫(yī)療器械，圖表 52：毛利率始終保持較高水平圖表 53：費用率持續(xù)保持穩(wěn)定毛利率凈利率研發(fā)費用率銷售費率管理費率60%50%40%30%20%10%0%20182019202020212022Q114%12%10%8%6%4%2%0%20182019202020212022Q1，江蘇雷利：中高端微特電機領軍企業(yè)，外延并購切入高景氣賽道公司是全球家用微特電機領軍企業(yè)，通過外延并購切入醫(yī)療器械、新能源汽車零部件、工控等高景氣賽道，打開新的成長空間。通過橫向拓展應用領域，公司 2021 年實現(xiàn)收入 29.2 億元，同比增長 20.5%，收入增速邊際改善。未來公司有望由工控、新能源、醫(yī)療

54、等高景氣應用領域帶動，實現(xiàn)多極增長。橫向拓展成效顯著，2021 年營收同比增長 20.5%。公司經過多年經營，已成為全球知名的微特電機供應商。公司借鑒海外龍頭經驗，通過并購等方式切入醫(yī)療器械、新能源、工控等高端應用場景。2021 年公司“多應用領域”戰(zhàn)略成效顯著，實現(xiàn)了工控市場的重大突破，同時新能源、醫(yī)療器械領域也取得快速增長，實現(xiàn)營業(yè)收入 29.2 億元，同比增長 20.5%，收入增速邊際改善。圖表 54：江蘇雷利營業(yè)收入（億元）圖表 55：江蘇雷利歸母凈利潤及增速（億元）營業(yè)收入yoy3530252015105020172018201920202021 2022Q130%25%20%15%

55、10%5%0%32.521.510.50歸母凈利潤yoy20172018201920202021 2022Q125%20%15%10%5%0%-5%-10%-15%-20%wind，wind，家用電機為基本盤，工控、醫(yī)療、新能源等高毛利產品快速放量。公司基本盤為家用電機及組件，包括空調、冰箱、洗衣機等電機和組件，2021 年家用電機及組件（空調+冰箱+洗衣機）收入為 16.4 億元，占總收入比重 64.0%。工控產品主要為絲桿電機、無刷電機及組件，主要應用于工業(yè)設備的閥門電機等，2021 年實現(xiàn)收入 2.95 億元，同比增長 60%。汽車零部件主要為汽車水泵、汽車電機及沖壓件，醫(yī)療及運動健康電機及組件主要為絲桿電機、跑步機電機及組件。從毛利率來看，工控、醫(yī)療等產品相較于傳統(tǒng)家電產品毛利率更高，有利于公司產品結構優(yōu)化。圖表 56：江蘇雷利業(yè)務結構圖表 57：江蘇雷利綜合毛利率及各產品毛利率其他醫(yī)療及運動健康電機及組件家電電機及組件100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%汽車零部件工控電機及組件45%40%35%30%25%20%15%10%5%0%家用電機及組件工控電機及組件醫(yī)療及運動健康電機及組件汽車零部件綜合毛利率20172018201920202021201