(七大新兴产业龙头股)千亿新兴赛道,产业链核心环节龙头梳理
2023年以来,机构调研机器人产业链公司热情高涨。
数据显示,截至2月20日,19家机器人概念股接受了1037家机构调研。业内人士表示,ChatGPT带动机器人认知能力跃升,人形机器人的更多使用场景有望加快商业化落地。
由OpenAI开发的聊天机器人ChatGPT基于算力强大的语言模型,具有惊艳的文本理解和对话能力,开启了人机交互新时代。其所代表的的AI认知交互能力跃升有望大幅推动人形机器人落地。#chatgpt#
人形机器人具有类人的感知、决策、行为和交互能力。
纵观人形机器人发展历史,业内公司已经积累了包括运动控制、智能语音对话及交互的先进技术,形成了一批功能各有所长的人形机器人,如擅长运动的阿特拉斯机器人、具有服务功能的阿西莫机器人以及高还原度呈现人类表情的Ameca仿生机器人等。
2021年8月19日特斯拉在人工智能日(AIDay)上首次公布了TeslaBot,也称为Optimus。马斯克称特斯拉机器人的意义为替代人类完成危险、重复、无聊的工作,并将逐步使机器人的优先级逐渐高于汽车。
马斯克表示,机器人能在2023年投入生产,并声称最终将能够完成“人类不想做的任何事情”。
人形机器人极具前瞻性,马斯克丰富的成功案例为其增加号召力,人形机器人有望迎来爆发机遇。
特斯拉人形机器人:
人形机器人产业链可分为三大部分:上游零部件&原材料(价值量占比高)、中游系统集成&本体制造、下游个人/企业相关应用场景。
根据Ofweek数据,工业机器人成本构成中,核心零部件减速器/伺服电机/控制器成本分别占比35%/15%/15%。
虽然人形机器人相比工业机器人拥有更高级的智能感知系统(包括环境感知 人机交互),但其运动控制层面成本占比与工业机器人类似。
人形机器人生产制造与新能源汽车相似,除核心芯片&软件外,硬件(尤其是动力总成系统)预计会与相关供应商合作。
根据特斯拉AI日发布的数据,整个机器人全身需要40个电机控制器,其中手臂需要12个、颈部2个、躯干部2个、手部12个以及腿部12个。
国产厂商因成本、供应链等优势,有望切入特斯拉Optimus供应链。
一体化关节是最重要的发展方向,对应使用低速高扭电机,当电机扭矩足够大时可减少对减速器的使用。
伺服电机
伺服是自动化运动控制核心部件,以位置、速度、转矩为控制量,动态跟踪目标变化从而实现控制。伺服系统主要由伺服电机(含编码器)、伺服驱动器构成——驱动器接受上层控制器(上位机)指令,控制伺服电机进行相应转动。
伺服电机市场格局方面,根据
2021年,我国国产品牌厂商整体市场份额超越日韩系厂商,占国内整体伺服系统市场42%,成为中国市场的第一大贡献体。
目前编码器分辨率、过载能力、最高转速和频率响应四个维度看,汇川技术目前与台达、安川、松下等外资品牌参数相近,部分参数性能略强于三菱、西门子等。
二线厂商雷赛智能、信捷电气、禾川科技、江苏雷利、恒帅股份等销售额市占率<5%,但因锂电、光伏等增量市场中,外资的先发优势较弱,内资凭借产品高性价比及快速响应能力奋起直追,二线龙头销售额份额有望快速提升。
空心杯电动机
考虑到人形机器人的仿真性,其手指关节处需要配备体积小且能输出较大力的电机。
空心杯电动机克服了有铁芯电动机不可逾越的技术障碍,其在工业机器人、仿生义肢等能够很好发挥作用。
空心杯电机属于微特电机的一种,而微特电机属于技术密集行业,其兴起于瑞士,发展于日本,我国的空心杯电机产品较国外还存在一定差距。
鸣志电器是全球领先的电机及驱动系统制造商,在步进电机、伺服电机、空心杯电机及前述电机的驱动系统等方面实现了深入布局,同时掌握了运动控制领域的控制电机研发、驱动控制、尖端制造、产品系统集成等技术,核心优势明显。
恒帅股份最核心产品为清洗泵(核心部件为微电机),市占率约30%以上。
减速器是连接动力源和执行机构的中间机构,具有匹配转速和传递扭矩的作用。减速器是由多个齿轮组成的传动零部件。
减速器是目前执行机构中技术壁垒最高的环节。
常用的减速器主要可分为RV减速器和谐波减速器。
其中,谐波减速机主要在需要轻量化 保证精度 不需要大负载的场景下应用。
根据高工机器人数据,工业机器人中RV和谐波减速器的使用量约为65%:35%,人形机器人因形态类人相比工业机器人,预计会使用谐波减速机,带来产业链较大增量空间。
特斯拉Optimus将搭载约40个执行器,“电机 减速器”的集成有望成为人形机器人大关节的主要动力组合,减速器需求空间将被打开。
双环传动国内高精齿轮、RV减速器龙头;中大力德位于国内工业机器人减速器第一梯队,RV减速器已经得到批量供货,谐波减速器也已小批量生产。
Optimus采用谐波减速器:
由于谐波减速器做逆向工程难度大,各公司产品的原理和模型不太明确,通过模仿难以赶上竞争对手。
谐波减速器竞争格局方面,日系厂商是主要玩家占据龙头。
日本的哈默纳克仍然强势,2022年市占达35%,其优势在于产品成熟且系列化,劣势是交期较长和服务响应较慢。
绿的谐波是谐波减速器国内龙头,2022年市占约25%。谐波减速器相比RV减速器技术壁垒偏低,国内厂商相对容易突破,目前国产替代进行中。
当前除了绿的谐波、哈默纳科和日本新宝外,暂无第四家实力较强的竞争对手出现。
工业机器人控制器主要控制机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹,操作顺序及动作的时间等。
随着人形机器人新兴市场的崛起,机器人控制器市场需求也稳步增长。2022年国内工业机器人控制器市场规模有达16.2亿元,2017-2022年复合增长率为9.1%。
人形机器人对动态特性和精度方面要求更高。
竞争格局方面,欧美日厂商占据了市场绝大多数份额,日厂商发那科市场份额最高,达到18%。国内企业控制器尚未形成市场竞争力,工业机器人控制器国产率不足20%,代表性的企业有新松机器人、新时达、汇川技术、广州数控和华中数控等。
我们梳理了特斯拉机器人上游零部件信息主要厂商,仅供参考:
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