人形机器人

核心零部件主要包括:减速器(谐波减速器、行星减速器)、丝杠(滚珠丝杠、行星滚 柱丝杠)、电机(空心杯电机、无框力矩电机)、传感器(力矩传感器、IMU惯性测量单元、编码器)等。

特斯拉人形机器人主要结构及价值量拆解:

FSD/AI芯片:特斯拉核心竞争力之一,单机价值量约为50000元,成本占比约为26.5%;

旋转执行器:总成产品,将由第三方供应,包含谐波减速器(或者类谐波的新型减速器)、无框力矩电机、力矩传感器、编码器、轴承等主要部分,成本占比约为23%;

线性执行器:总成产品,将由第三方供应,包含行星滚柱丝杠、无框力矩电机、力矩传感器、编码器、轴承等主要部分,成本占比约为28%;

灵巧手:包含空心杯电机、行星齿轮箱、传感器、滚珠丝杠等,成本占比约为7%;

肢体骨骼:力学结构件,成本占比约为13%。

第三方供应的非总成零部件中,无框力矩电机(14.84%)、行星滚柱丝杠(14.84%)、谐波减速器(7.42%)、力矩传感器(7.42%)、编码器(4.45%)、空心杯电机(3.82%)成本占比较大。

国内相关环节及供应商:

执行器总成:特斯拉Optimus在身体机械部分有28个关节执行器(14个旋转执行器+14个线性执行器),执行器总成价值量高,技术壁垒也较高,将由和特斯拉深度合作的汽车TIER 1供应。国内代表上市公司为三花智控。

减速器:谐波减速器与RV减速器将同时受益,从格局上来看,高端市场仍由日本企业把控,2021年纳博特斯克占据中国RV减速器53%市场份额,哈默纳科占据中国谐波减速器35.5%市场份额。国内企业在中低端市场也取得了一定份额,绿的谐波在谐波减速器中的市场份额达到了25%,双环传动、中大力德在RV减速器中的份额达到了14%、4%。该产品技术壁垒较高,国产替代正在加速。国内代表上市公司为绿的谐波、双环传动、中大力德、秦川机床等。

丝杠:人形机器人中主要使用滚柱丝杆,2022年日本、欧洲滚柱丝杠企业在中国市场占有率高达90%。由于我国企业在该行业起步晚,竞争实力距离国外工业发达国家企业有较大差距。该产品技术壁垒很高,国产替代空间较大。国内代表上市公司为贝斯特、鼎智科技、恒立液压等。

无框力矩电机:伺服电机的一种,国内企业起步晚,相比海外龙头,国产无框力矩电机输出扭矩较小,在产品性能方面仍有差距。美国科尔摩根是全球无框力矩电机龙头,拥有超70年的运动控制研发经验,电机性能在全球处于第一梯队。国内代表上市公司为步科股份、禾川科技等。

空心杯电机:微型伺服电机的一种,仍以老牌海外厂商为主,市场份额仍然集中在头部厂商,全球龙头主要是瑞士maxon、德国faulhaber两家,海外厂家空心杯电机品类齐全,内资在同类型产品上具备性价比优势。国内代表上市公司是鸣志电器、鼎智科技、拓邦股份。

力矩传感器:力学感知部件,人形机器人使用六维力矩传感器,中国六维力矩传感器市场近年来入局者逐年增加,受限于该行业的高技术壁垒,真正具备批量供应能力的厂商依然较少,根据2022年国内销量口径,ATI、坤维、鑫精诚、宇立位于第一梯队,各家厂商下游应用的侧重有所差异。国内代表上市公司是柯力传感。

编码器:速度、角度、位置感知部件,磁性编码器占比逐年提升。2022年我国编码器市场中多摩川、海德汉、西克和堡盟等海外公司占据了50%以上的市场份额,行业集中度较高。国内代表上市公司为奥普光电以及伟创电气,奥普光电持股65%的子公司禹衡光学是中国最早的光电编码器及光学仪器专业制造商,2022年国内市占率8%。

概念股
外购两台设备,具备自制滚柱丝杠的能力
近期公司拆分设立机器人事业部,建立独立管理架构,后续有望在机器人布局持续投入。
工控新品拓展至机器人、电机、丝杠、气动等精密机械领域
驱动系统主要为公司的伺服系统、步进系统、变频器产品等,控制系统则主要为公司的HMI、PLC产品等。步科股份可生产销售无框力矩电机产品,其销售额在本土厂商中处于领先的地位。
无刷电机
子公司派博思具备自制梯形丝杠及滚珠丝杠能力,配套鸣志的步进电机
齿轮龙头、RV、谐波
公司13年组建精密减速器研发团队,18年面向机器人升级产品,20年成立子公司环动科技专精减速器业务(从双环剥离)。18年至今减速器收入占比从1.99%提升至5.59%,业务结构发生变化
谐波减速器
公司拥有谐波减速器、旋转执行器、伺服系统、电液伺服驱动关节等可应用于人形机器人的产品,有先发优势。同时,公司与三花在墨西哥合资设厂,充分整合双方优势,强强联合,有望实现业务突破。
RV、谐波
22年行星滚柱丝杠已经小批量生产,下游主要是军工行业(飞机)
行星、RV、谐波
截至2022年7月,减速器总产能约10万台/年(含行星、RV和谐波减速器);2023年4月新增大型RV减速器产能,达产后预计可形成约35.50万台一体化智能执行单元产品以及0.50万台大型RV减速器产能
RV、谐波
截至2022年8月,产能2500台/月,计划扩产至10万台/年
六维力传感器技术
谐波
预计2023年下半年达产,届时精密谐波减速器产能3.5万件/年
微型传动系统
公司通过在直径小于6mm行星齿轮箱的结构设计、制造以及装配上开拓创新,开发了3.4mm、4.1mm、5.0mm、等多款微型精密行星减速器
RV
2015年携手国内知名高等院校开始自主研发精密减速机、截至2022年末已研发出C、E、N三大系列共计32款减速机
公司预计23年底行星滚柱丝杠能完成研发,仅有滑动丝杆曾供货三花智控
可把滚珠的团队和技术迁移到滚柱上,公司预计24年初具备行星滚柱生产能力,主要得益于21年9月定增项目的投产
贝斯特 300580
滚珠/滚柱丝杠副、高精度滚动导轨副
进口设备进入交付、安装期,主要生产滚珠丝杠用于机床行业,可能把滚珠丝杠的团队和技术迁移到滚柱丝杠上。公司于2021年1月设立全资子公司宇华精机,以其为平台全面布局直线滚动功能部件,切入丝杠业务
轴承套圈、风电滚子轴承、丝杠