人形機(jī)器人市場簡析

人形機(jī)器人市場簡析具身智能浪潮推進(jìn)，特斯拉入局產(chǎn)業(yè)化加速人形機(jī)器人適用場景廣泛，特斯拉入局產(chǎn)業(yè)化發(fā)展有望提速具身智能或?qū)⑹茿I的終極形態(tài)，人形機(jī)器人是實現(xiàn)具身智能的最佳形態(tài)之一。由于結(jié)構(gòu)設(shè)計接近人體，人形機(jī)器人的活動場景可覆蓋人類活動的方方面面，可應(yīng)用于家庭、商用、工業(yè)等場景。人形機(jī)器人可參照人體進(jìn)行仿生學(xué)設(shè)計，結(jié)構(gòu)設(shè)計過程難度降低。服務(wù)型需求場景有望成為人形機(jī)器人的重要市場服務(wù)型機(jī)器人市場潛力大，近年來增速高于工業(yè)機(jī)器人市場。陪伴是未被解決的剛需，隨著人口老齡化程度加深、成年單身人口數(shù)量持續(xù)增長，由人們情感需求催生了廣闊的陪伴機(jī)器人市場。不同于AI虛擬網(wǎng)絡(luò)的單向情感傳遞，陪伴機(jī)器人被賦予了情感識別、情感表達(dá)的能力，機(jī)器人不再只是一個冰冷的“玩具”，而是聚焦于情感陪伴，成為家庭的一份子。具身智能：人工智能的下一個浪潮，人形機(jī)器人是一大進(jìn)步具身智能：指的就是能夠感知并理解周邊環(huán)境，通過自主學(xué)習(xí)完成任務(wù)的智能體。其中的“智能”一詞，指的就是與環(huán)境交互，同時在環(huán)境中行動的功能。人工智能大模型和人形機(jī)器人的出現(xiàn)，是邁向具身智能道路上的一大步。特斯拉入局，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展有望提速特斯拉Optimus采用純電機(jī)驅(qū)動，采用FSD純視覺路線，身高173cm，體重73kg，身體部分28個自由度，每只手6個自由度，配備2.3kWh、52V電池包，可實現(xiàn)持續(xù)待機(jī)20個小時。特斯拉人形機(jī)器人開發(fā)進(jìn)展迅速：2022年10月：特斯拉人形機(jī)器人首次亮相，需要人攙扶，無法正常工作；2023年3月：視頻中顯示人形機(jī)器人可實現(xiàn)直立行走，且能實現(xiàn)裝配任務(wù)，手指關(guān)節(jié)可抓取電動工具、螺絲等；2023年5月：視頻中顯示人形機(jī)器人在車間靈活行走、抓取物體，并展示了電機(jī)扭矩控制技術(shù)（不打碎雞蛋）。無框力矩電機(jī)、空心杯電機(jī)、減速器、絲杠等是核心零部件以特斯拉Optimus為例，2023年人形機(jī)器人核心零部件價值量分布：1）具身執(zhí)行：主要部件價值量占比約62%，主要由無框力矩電機(jī)、減速器、絲杠、空心杯電機(jī)、軸承等構(gòu)成。2）具身感知：主要部件價值量占比約18%，主要由攝像頭、力傳感器、慣導(dǎo)imu等構(gòu)成?？刂婆c執(zhí)行系統(tǒng)：具身智能的執(zhí)行系統(tǒng)，核心部件價值量占比約62%控制器：為執(zhí)行裝置提供正確控制信號運動控制器：是指以中央邏輯控制單元為核心，以傳感器為信號敏感元件，以電機(jī)或動力裝置和執(zhí)行單元為控制對象的一種控制裝置，其主要任務(wù)是根據(jù)運動控制的要求和傳感器件的信號進(jìn)行必要的邏輯、數(shù)學(xué)運算，為電機(jī)或其它動力和執(zhí)行裝置提供正確的控制信號。電力驅(qū)動：伺服系統(tǒng)是運動控制核心部件伺服系統(tǒng)：伺服系統(tǒng)是工業(yè)機(jī)器人實現(xiàn)工業(yè)自動化的重要組成部分，是自動化制造過程中實現(xiàn)精確定位、精準(zhǔn)運動的必要機(jī)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)組成方面，工業(yè)機(jī)器人的伺服控制系統(tǒng)由伺服驅(qū)動控制器、伺服電機(jī)、減速機(jī)、反饋裝置（編碼器和傳感器）四大部分構(gòu)成。伺服系統(tǒng)：國內(nèi)龍頭廠商性能已具備國際水平每臺人形機(jī)器人需要一套伺服系統(tǒng)：我國工業(yè)機(jī)器人伺服系統(tǒng)市場可分為三個梯隊：日系：市占率32%以上，主要為安川、松下、三菱、山洋等；歐系：市占率8%以上，主要為西門子等；國產(chǎn)：匯川、臺達(dá)、禾川、埃斯頓等；臺達(dá)集團(tuán)、匯川技術(shù)等公司作為我國伺服系統(tǒng)國產(chǎn)替代龍頭，在編碼器分辨率、過載能力、最高轉(zhuǎn)速、頻率響應(yīng)速度等方面已具備與外資龍頭同等參數(shù)水平?？招谋姍C(jī)：應(yīng)用于人形機(jī)器人的機(jī)械手部關(guān)節(jié)目前人形機(jī)器人的機(jī)械手主要有兩種模式：內(nèi)置驅(qū)動：將驅(qū)動器、傳感器等集成于人形機(jī)器人手掌內(nèi)部。外置驅(qū)動：將驅(qū)動器外置于手臂，采用腱繩驅(qū)動方式遠(yuǎn)端控制關(guān)節(jié)運動。特斯拉Optimus即可能采用外置驅(qū)動方式。人形機(jī)器人的最后末端的操作包括力反饋等，用的基本都是空心杯的有刷電機(jī)或者空心杯的無刷直流電機(jī)。目前空心杯電機(jī)的主流供應(yīng)商主要是瑞士的maxon，德國FAULHABER。有刷空心杯電機(jī)：采用空心轉(zhuǎn)子設(shè)計方案，具有高加速度、低轉(zhuǎn)動慣量、無齒槽效應(yīng)、無鐵損小巧輕便等特點、非常適合頻繁啟停、對舒適度和便捷性有要求的手持應(yīng)用無刷空心杯電機(jī)：難點在于產(chǎn)品設(shè)計與制造工藝，其中大批量生產(chǎn)為核心難點，手工制作方式在生產(chǎn)效率、產(chǎn)品穩(wěn)定性方面無法滿足客戶需求。瑞士Maxon和德國Faulhaber掌握了大批量生產(chǎn)的核心工藝，國內(nèi)大多數(shù)廠商主要受制于此項工藝。無框力矩電機(jī)：應(yīng)用于人形機(jī)器人身體關(guān)節(jié)無框力矩電機(jī)：是一種以輸出扭矩為衡量指標(biāo)的無框架式永磁電機(jī)。它的基本操作就像傳統(tǒng)的永磁電機(jī)一樣。無框力矩電機(jī)由驅(qū)動器供電，驅(qū)動器控制U/V/W三相電形成電磁場，永磁體的轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動。目前無框力矩電機(jī)主要用于協(xié)作機(jī)器人。行星滾柱絲杠：主要依靠海外進(jìn)口，國內(nèi)企業(yè)小規(guī)模研發(fā)生產(chǎn)行星滾柱絲杠：傳動原理與行星輪系相似，絲杠類似太陽輪，滾柱作為行星輪，螺母作為齒圈，當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時，滾柱圍繞絲杠作行星運動，同時通過螺旋傳動原理將絲杠旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為螺母直線往復(fù)運動。以往行星滾柱絲杠產(chǎn)能主要集中于歐洲、美國等，國內(nèi)企業(yè)較少布局。國內(nèi)企業(yè)目前市占率較小，目前還是主要依靠海外進(jìn)口。感知系統(tǒng)：具身執(zhí)行的感知系統(tǒng)，主要部件價值量占比約18%視覺傳感器：純視覺路線與多器件融合路線齊頭并進(jìn)特斯拉FSD算法可復(fù)用：特斯拉FSD的框架以真實道路數(shù)據(jù)+虛擬仿真數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，Optimus已經(jīng)可以使用FSD最新一代神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法模型OccupancyNetwork。數(shù)據(jù)層面：特斯拉基于以16萬FSD用戶14.4億幀的道路數(shù)據(jù)，通過自動標(biāo)注、虛擬仿真、數(shù)據(jù)引擎進(jìn)行優(yōu)化。模型層面：特斯拉的占用網(wǎng)絡(luò)模型，只需分析物體占用空間的情況，無需準(zhǔn)確“認(rèn)識”物體，，展示了特斯拉的模型算法已經(jīng)深入到了解決不常見的場景、判斷“不認(rèn)識”的物體的層面。激光雷達(dá)：國內(nèi)外廠商差距縮小，芯片和算法是核心目前機(jī)械旋轉(zhuǎn)多線激光雷達(dá)的主要供應(yīng)商有Velodyne、Ouster、禾賽科技、速騰聚創(chuàng)，產(chǎn)品主要面向無人駕駛和服務(wù)型機(jī)器人市場。第一梯隊：美國Velodyne、中國禾賽科技；第二梯隊：速騰聚創(chuàng)、ouster、Luminar、Aeva、Innoviz。激光雷達(dá)難點主要在于：1）芯片：激光雷達(dá)專用芯片，目前國產(chǎn)尚未有完全成熟的自研芯片，處于研發(fā)階段；2）算法：算法需要經(jīng)過不斷的實驗進(jìn)行更新完善，時間越長，優(yōu)勢越大，國內(nèi)廠商起步晚。毫米波雷達(dá)：國內(nèi)企業(yè)異軍突起，77GHz實現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)目前美國、歐洲和日本在毫米波雷達(dá)技術(shù)和研究方面處于領(lǐng)先地位，博世、大陸前裝量產(chǎn)的毫米波雷達(dá)產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)展到第五代，保持2-3年1代的更新速度，改進(jìn)低分辨率和提升探測距離。中國24GHz雷達(dá)市場：主要由法雷奧（Valeo）、海拉（Hella）和博世（Bosch）主導(dǎo)，市場占比60%以上；中國77GHz雷達(dá)市場：主要由大陸集團(tuán)（Continental）、博世（Bosch）和德爾福（Delphi）主導(dǎo)，占比約80%。毫米波雷達(dá)難點：1）設(shè)計：天線設(shè)計決定了方位角和俯仰角性能。2）軟件算法：信號處理算法、數(shù)據(jù)處理算法。中國企業(yè)大多數(shù)在2014-2016年成立，起步較晚，但正在異軍突起。24GHz國產(chǎn)化比較高，而77GHz僅少部分中國企業(yè)實現(xiàn)了量產(chǎn)。核心零部件：關(guān)注價值量占比高、國產(chǎn)化空間大、毛利率水平高的環(huán)節(jié)行星滾柱絲杠、空心杯電機(jī)等部件具備更好的投資價值三個維度對比人形機(jī)器人核心零部件投資價值：1）單機(jī)價值量占比：無框力矩電機(jī)>減速器＞力傳感器＞行星滾柱絲杠>空心杯電機(jī)>慣導(dǎo)>其他，空心杯電機(jī)、無框力矩電機(jī)等降本空間較大。2）國產(chǎn)化率：行星滾柱絲杠、空心杯電機(jī)、慣導(dǎo)等國產(chǎn)化率較低，國產(chǎn)替代空間大。3）毛利率：行星滾柱絲杠、空心杯電機(jī)、慣導(dǎo)等毛利率較高。重點公司分析雙環(huán)傳動公司機(jī)器人關(guān)節(jié)領(lǐng)域技術(shù)儲備深厚，產(chǎn)品涉及RV減速器、諧波減速器和行星減速器等產(chǎn)品。2021年公司RV減速器市占率15%，僅次于日本納博（約52%），牢牢占據(jù)RV減速器國產(chǎn)龍頭的位置。公司目前是特斯拉國產(chǎn)電動車齒輪獨家供應(yīng)商，客戶粘性強(qiáng)，后續(xù)在RV領(lǐng)域進(jìn)一步合作空間廣闊。RV減速器打開國內(nèi)齒輪龍頭第二增長曲線。2018年公司減速器實現(xiàn)營收0.63億元。2022年減速器業(yè)務(wù)營收3.82億元，2018-2022年復(fù)合增速高達(dá)57%。綠的諧波綠的諧波與國內(nèi)外大客戶形成了穩(wěn)定的合作關(guān)系。諧波減速器國產(chǎn)化突破者，盈利能力行業(yè)領(lǐng)先。2017-2022年公司營收、歸母凈利潤C(jī)AGR分別為20%、26%；毛利率穩(wěn)定在47%以上，明顯優(yōu)于海內(nèi)外同行。埃斯頓公司為國產(chǎn)機(jī)器人行業(yè)龍頭，通過內(nèi)生+外延發(fā)展模式，通過收購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。公司在自動化核心部件及運動控制系統(tǒng)方面積累深厚。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化控制領(lǐng)域。恒立液壓公司是國內(nèi)液壓行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)并逐步具備全球競爭力。公司目前已成為涵蓋高壓油缸、高壓柱塞泵、液壓多路閥、工業(yè)閥、液壓系統(tǒng)、液壓測試臺及高精密液壓鑄件等產(chǎn)品研發(fā)和制造的大型綜合性企業(yè)，為客戶提供高效的液壓技術(shù)解決方案和產(chǎn)品。公司布局線性驅(qū)動器產(chǎn)線，有望應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域。在2021年公司非公開發(fā)行股票擬募集資金50億元，用于5個項目及補(bǔ)充流動資金。其中，15億元用于線性驅(qū)動器項目，達(dá)產(chǎn)后將形成年產(chǎn)104,000根標(biāo)準(zhǔn)滾珠絲桿電動缸、4,500根重載滾珠絲桿電動缸、750根行星滾柱絲桿電動缸、100,000米標(biāo)準(zhǔn)滾珠絲桿和100,000米重載滾珠絲桿的生產(chǎn)能力。拓普集團(tuán)公司前瞻布局，深耕汽車領(lǐng)域多年。拓普集團(tuán)不斷拓展業(yè)務(wù)邊界，可以快速響應(yīng)客戶需求，有八大業(yè)務(wù)系統(tǒng)：NVH減震、空氣懸掛、內(nèi)外飾、智能駕駛、熱管理、底盤輕量化、車身輕量化、智能座艙部件。公司積極布局機(jī)器人產(chǎn)業(yè)。公司的運動執(zhí)行器包括電機(jī)、電控及減速機(jī)構(gòu)等部件組成，廣受客戶認(rèn)可，發(fā)展?jié)摿Υ?。鳴志電器公司是全球運動控制領(lǐng)域的知名制造商，專注于運動控制、智能LED照明控制和工業(yè)設(shè)備管理的關(guān)鍵部件制造。公司與全球30多家國際性公司合作，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、通信、安防、通訊、汽車工業(yè)、消費等下游領(lǐng)域。2012-2022年公司營收、歸凈利潤C(jī)AGR分別約13%、16%。外延：完善產(chǎn)品矩陣，海外拓展發(fā)展迅速外延拓寬產(chǎn)品線，通過4次重要收購實現(xiàn)產(chǎn)品矩陣拓寬，協(xié)同作用下，公司產(chǎn)品覆蓋多種電機(jī)、驅(qū)動器、編碼器和集成模組等。內(nèi)生：公司研發(fā)實力強(qiáng)，積極布局工廠自動化、醫(yī)療器械和生化分析、移動服務(wù)機(jī)器人、太陽能光伏、新能源&智能汽車等新興領(lǐng)域。新時達(dá)公司的主要業(yè)務(wù)均