機械設備行業(yè)深度：機器人硬件拆解四智能關(guān)節(jié)的控制與驅(qū)動

內(nèi)容目錄一、伺服系統(tǒng)：電機控制的關(guān)鍵所在 3二、智能關(guān)節(jié)是機器人運動能力重要載體 6人形機器人運動控制算法難度大大增加 6驅(qū)動承擔部分運動控制，芯片植入算法 8空間測算：驅(qū)動器為運動控制硬件中價值量占比最高的環(huán)節(jié) 9三、重點公司推薦 11麥格米特：平臺型公司構(gòu)筑深厚壁壘 11拓邦股份：全球領先的智能控制方案供應商 12英威騰：工業(yè)自動化優(yōu)質(zhì)供應商 13峰岹科技：國內(nèi)領先的電機驅(qū)動芯片供應商 14風險提示 16圖表目錄圖表1：伺服系統(tǒng)的組成及運作流程 3圖表2：伺服系統(tǒng)的分類 3圖表3：一種一體化伺服電機結(jié)構(gòu)示意圖 4圖表4：伺服系統(tǒng)成本拆分 4圖表5：伺服系統(tǒng)下游各行業(yè)占比（2021年） 4圖表6：伺服驅(qū)動器成本構(gòu)成 5圖表7：點控制數(shù)控鉆床 6圖表8：連續(xù)軌跡控制弧焊機器人 6圖表9：人形機器人底層技術(shù)與關(guān)鍵硬件 7圖表10：波士頓動力Atlas翻跟頭動作體現(xiàn)了人形機器人運動控制頂尖水平 7圖表11：伺服驅(qū)動器工作原理圖 8圖表12：峰岹科技電機驅(qū)動控制架構(gòu) 9圖表13：特斯拉關(guān)節(jié)執(zhí)行器分布（橙色） 9圖表14：人形機器人控制器、驅(qū)動器及驅(qū)控芯片市場空間測算與敏感性分析 10圖表15：麥格米特發(fā)展歷程 11圖表16：麥格米特營收及歸母凈利潤 12圖表17：麥格米特收入結(jié)構(gòu) 12圖表18：拓邦股份主要業(yè)務 12圖表19：拓邦股份營收及歸母凈利潤 13圖表20：拓邦股份收入結(jié)構(gòu) 13圖表21：英威騰發(fā)展歷程 13圖表22：英威騰營業(yè)收入及同比增速 14圖表23：英威騰歸母凈利潤及同比增速 14圖表24：峰岹科技公司歷程 14圖表25：峰岹科技主要產(chǎn)品布局 15圖表26：峰岹科技營業(yè)收入與歸母凈利潤 15圖表27：峰岹科技營業(yè)收入結(jié)構(gòu) 15一、伺服系統(tǒng)：電機控制的關(guān)鍵所在伺服系統(tǒng)是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標（或給定值）的任意變化的自動控制系統(tǒng)。其主要任務是按控制命令的要求、對功率進行放大、變換與調(diào)控等處理，使驅(qū)動裝置輸出的力矩、速度和位置控制非常靈活方便。伺服系統(tǒng)最初用于國防軍工，如火炮的控制，船艦、飛機的自動駕駛，導彈發(fā)射等，后來逐漸推廣到國民經(jīng)濟的許多部門，如自動機床、無線跟蹤控制等。圖表1：伺服系統(tǒng)的組成及運作流程資料來源：電子發(fā)燒友，有單回、多回、開環(huán)和閉環(huán)的伺服系統(tǒng)，按組成元件劃分，有電氣伺服系統(tǒng)、液壓伺服系統(tǒng)、電氣-液壓和電氣-電氣伺服系統(tǒng)。圖表2：伺服系統(tǒng)的分類資料來源：百度百科，驅(qū)動器和電機是伺服系統(tǒng)的主要成本，電子制造設備是主要應用方向。伺服系統(tǒng)的基本組成部分包括電機、編碼器、驅(qū)動器、控制器等。其中，電機負責驅(qū)動機械運動，編碼PWM11%2021。圖表3：一種一體化伺服電機結(jié)構(gòu)示意圖資料來源：NiMotion，圖表4：服系成本分 圖表5：服系下游行業(yè)（202112%42%35%12%42%35%11%編碼器電機其他

22%37%13%7%12%9%光伏設備其他22%37%13%7%12%9%資料來源：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院， 資料來源：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，、DSP50%圖表6：伺服驅(qū)動器成本構(gòu)成IGBT7% 10%7% 10%30%10%10%12%21%FPGAPCB顯示面板接口其他資料來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，二、智能關(guān)節(jié)是機器人運動能力重要載體人形機器人運動控制算法難度大大增加運動控制是機器技術(shù)的核心領域，傳統(tǒng)工業(yè)機器人有三類控制方式。機器人運動控制是指通過計算機或其他電子設備對機器人的運動進行精確控制的技術(shù)領域。其工作的基本原理是根據(jù)機器人的自由度和運動學模型，通過傳感器獲取機器人當前狀態(tài)，利用控制算法計算出機器人的運動軌跡和運動參數(shù)，然后通過執(zhí)行器（如電機和液壓裝置）實現(xiàn)機器人的運動。傳統(tǒng)工業(yè)機器人的運動控制方法包括以下幾種：（（力/圖表7：控制控鉆床 圖表8：續(xù)軌控制焊機人資料來源：大河立鉆機床， 資料來源：KawasakiRobotics，得益于四大底層技術(shù)的突破，機器人智能控制逐漸成為現(xiàn)實。機器人的智能控制是具有智能信息處理、智能信息反饋和智能控制決策的控制方式，通過傳感器獲得周圍環(huán)境的知識，并根據(jù)自身內(nèi)部的知識庫作出相應的決策，而智能驅(qū)動關(guān)節(jié)正是智能控制的核心3）圖表9：人形機器人底層技術(shù)與關(guān)鍵硬件資料來源：傅利葉智能公眾號，新浪財經(jīng)頭條，人形機器人運動控制算法難度大大增加。人形機器人是一種具備人類形象特征的機器人，通常擁有人類類似的外形、肢體和受力方式，能夠?qū)崿F(xiàn)復雜的動作，完成各種任務。傳統(tǒng)的工業(yè)機器人或協(xié)作機器人在運動控制方面相對簡單，而人形機器人由于需要模擬人類的動作，其運動控制算法的難度大幅增加，主要表現(xiàn)在以下兩個方面：PD、PID控制在人形機器人上的應用受限，需要發(fā)展更高級的控制算法，如模型預測控制（ModelPredictiveControl，MPC）和強化學習等。器/圖表10：波士頓動力Atlas翻跟頭動作體現(xiàn)了人形機器人運動控制頂尖水平資料來源：澎湃，驅(qū)動承擔部分運動控制，芯片植入算法伺服驅(qū)動器承擔部分運動控制功能。由于現(xiàn)代工業(yè)對運動控制的要求日益增長，驅(qū)動器越來越多地承擔了控制功能，驅(qū)動和控制有集成化發(fā)展趨勢。當前主流的伺服驅(qū)動器由伺服控制單元、功率驅(qū)動單元、通訊接口單元組成。其中伺服控制單元是弱電部分，搭PWM/PFM2位置控制：需要33圖表11：伺服驅(qū)動器工作原理圖資料來源：中國工控網(wǎng)，DP（CGA等芯MCU+FPGAMCUARMCortex-MMCU圖表12：峰岹科技電機驅(qū)動控制架構(gòu)資料來源：峰岹科技招股書，空間測算：驅(qū)動器為運動控制硬件中價值量占比最高的環(huán)節(jié)特斯拉人形機器人Optimus全身共40個關(guān)節(jié)執(zhí)行器，需要40個伺服驅(qū)動器與之配套。AIOptimus40Optimus至少需40圖表13：特斯拉關(guān)節(jié)執(zhí)行器分布（橙色）資料來源：特斯拉AIDAY，人形機器人有望帶來大量驅(qū)動器、控制器需求，100萬臺銷量假設下合計市場空間逾100億元。Optimus3401500元/200/OptimusAPS45008000元，10045801250ptimus的驅(qū)控芯片ASP6006圖表14：人形機器人控制器、驅(qū)動器及驅(qū)控芯片市場空間測算與敏感性分析價值量（元/個）人形機器人預計用量（個）單臺價值量（元）人形機器人銷量對應市場空間（億元）100萬臺500萬臺1000萬臺控制器 15003450045225450驅(qū)動器 20040800080400800其中：驅(qū)控芯片 154060063060控制器+驅(qū)動器合計125001256251250資料來源：禾川科技招股書，峰岹科技招股書，雷鋒網(wǎng)，注：測算過程包含主觀假設，結(jié)論與實際可能存在誤差三、重點公司推薦麥格米特：平臺型公司構(gòu)筑深厚壁壘20032007年2145G圖表15：麥格米特發(fā)展歷程資料來源：公司官網(wǎng)，202254.831.8%；71.5.3同比增長94.6%，實現(xiàn)快速放量，隨著國內(nèi)新能源汽車行業(yè)的高速發(fā)展，下游客戶需求旺盛，公司業(yè)績有望持續(xù)維持高增。圖表16：麥米特營及歸凈潤 圖表17：麥米特收結(jié)構(gòu)營業(yè)收（億） 歸母凈潤（元）營業(yè)收增速 歸母凈潤增速60 50 70%40 60%30 20 20%10 10%0%0 -10%2018 2019 2020 2021 2022

精密連接 智能裝備工業(yè)自化 新能源軌道通部件電源產(chǎn)品 智能家電控品2018 2019 2020 2021 2022資料來源：， 資料來源：，拓邦股份：全球領先的智能控制方案供應商199692016二十余年的高速發(fā)展,圖表18：拓邦股份主要業(yè)務資料來源：公司年報，2018年34.07202288.7520182.0720225.83CAGR202288.75/5.8314.27%/3.13%34.84%/22.94%。圖表19：拓股份營及歸凈潤 圖表20：拓股份收結(jié)構(gòu)0

營業(yè)收（億） 歸母凈潤（元）營收增速（%） 歸母凈利增速（%）0%-10%2018 2019 2020 2021 2022

其他 智能解方案 工業(yè) 新能源 家電 工具2019 2020 2021 2022資料來源：公司年報， 資料來源：公司年報，英威騰：工業(yè)自動化優(yōu)質(zhì)供應商2002200520圖表21：英威騰發(fā)展歷程資料來源：公司官網(wǎng)，2018202222.2840.972019-2.98233.04%2019年圖表22：英騰營業(yè)入及比速 圖表23：英騰歸母利潤同增速營業(yè)收（億） 營業(yè)收入速（%）45 40%40 35%35 30%30 25%25 20%2015 15%10 10%5 5%0 0%2018 2019 2020 2021 2022

歸母凈利潤（億元） 歸母凈利潤增速（%）2018 2019 2020 2021 20224 100%2018 2019 2020 2021 20223 50%2 0%1-50%0-100%-1-2 -150%-3 -200%-4 -250%資料來源：， 資料來源：，峰岹科技：國內(nèi)領先的電機驅(qū)動芯片供應商專注于高性能電機驅(qū)動控制芯片的平臺型企業(yè)，下游應用廣泛。峰岹科技成立于2010IT圖表24：峰岹科技公司歷程資料來源：公司官網(wǎng)，BLDC制芯片的設計公司，產(chǎn)品涵蓋電機驅(qū)動控制的全部關(guān)鍵芯片，包括電機主控芯片MCU/ASICHVICMOSFETMCU/ASICHVIC、MOSFETBLDCBLDCUV、W/HVIC、MOSFETIPM。圖表25：峰岹科技主要產(chǎn)品布局類別 典型產(chǎn)品 產(chǎn)品圖示 產(chǎn)品特點 產(chǎn)品應用FU68FU68系列“雙核”電機主控 機驅(qū)動控制專用MCU芯片MCU/ASI集成電機控制內(nèi)核（ME）和通用內(nèi)核；主要應用于小家電、白色具備高集成度、高穩(wěn)定性、高效率、多功能、低家電、廚電、電動工具、噪音等應用特性；運動出行、通信設備、工具有調(diào)試靈活、適用性廣的特點，可滿足應用領業(yè)與汽車等眾多下游領域域不斷出現(xiàn)的拓展需求，適用于各種智能控制場產(chǎn)品。景。C電機驅(qū)動芯片HVICMOSFET

ASICASICFMD系列MOSFET

完整的直流無刷電機驅(qū)動整體解決方案；備體積小、集成度高、性價比高等優(yōu)點。等功能；具備性能優(yōu)異、降低能耗、系統(tǒng)高效等優(yōu)點。統(tǒng)整體發(fā)熱，實現(xiàn)高效率與低損耗的驅(qū)動。

主要應用于電扇類、掃地機器人、泵類、筋膜槍、散熱風扇等多個領域。智能功率模塊 智能功率模塊智能功率模塊 智能功率模塊IPM適用于內(nèi)置電機應用和緊集成控制電路、高低壓驅(qū)動電路、高低壓功率器湊安裝場景，主要應用于件；移動電源、吹風筒等領域模塊使用方便、可靠性好、尺寸小。產(chǎn)品。資料來源：公司公告，2018-20220.913.2320180.1320221.42CAGR81.80%2023Q10.891.86%0.44.54%MCUHVIC80%圖表26：峰科技營收入歸凈利潤 圖表27：峰科技營收入.53210

營業(yè)總收入（億元） 歸母凈利潤（億元）同比(%) 同比(%)2018 2019 2020 2021 2022

180%160%140%120%100%80%60%40%20%0%-20%

其他業(yè)務 IPM MOSFET 2018 2019 2020

HVIC2021

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