黃奇帆預(yù)言的這個(gè)萬億美元市場(chǎng)正在爆發(fā)！高端傳感器迎國產(chǎn)化契機(jī)！（全產(chǎn)業(yè)鏈分析）

此前，原重慶市長黃奇帆在中國制造強(qiáng)國論壇、中國宏觀經(jīng)濟(jì)論壇等多個(gè)重要會(huì)議發(fā)言，提出今后二三十年能夠形成萬億美元市場(chǎng)級(jí)別的五大件，已經(jīng)出現(xiàn)，中國要積極進(jìn)行前瞻性的布局和主動(dòng)出擊，圍繞這些重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)，形成一批具有全球競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)鏈集群。

黃奇帆曾被譽(yù)為中國“最懂經(jīng)濟(jì)的市長”，其提出的五大件市場(chǎng)也被備受關(guān)注，分別是無人駕駛新能源汽車、家用機(jī)器人、頭戴式AR/VR眼鏡或頭盔、柔性顯示和3D打印設(shè)備。（相關(guān)內(nèi)容參看《黃奇帆最新發(fā)言：今后30年這5大萬億市場(chǎng)對(duì)中國至關(guān)重要！》）

近日，隨著華為成立機(jī)器人新公司，馬斯克人形機(jī)器人“擎天柱”（Optimus）的問世，全球機(jī)器人產(chǎn)業(yè)迎來蓬勃發(fā)展。

人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈圖譜中，人形機(jī)器人感知環(huán)節(jié)必不可少的傳感器部分及人形機(jī)器人的“大腦”（軟件算法）部分的相關(guān)環(huán)節(jié)，是價(jià)值量占比較高的上游核心零部件部分，本文梳理機(jī)器人全產(chǎn)業(yè)鏈，包括傳感器、伺服系統(tǒng)、算法軟件的恩核心環(huán)節(jié)，并對(duì)相關(guān)公司進(jìn)行了羅列梳理，將對(duì)人形機(jī)器人行業(yè)有全面了解。

隨著人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的磅礴發(fā)展，其對(duì)傳感器的需求將拉動(dòng)傳感器市場(chǎng)高速增長。若是國內(nèi)傳感器企業(yè)能把握住這一時(shí)代機(jī)遇，占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢(shì)，將能夠快速擴(kuò)張市場(chǎng)份額，加快高端傳感器國產(chǎn)化進(jìn)程。

一、產(chǎn)業(yè)鏈概述1.人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈可以分為上中下游三個(gè)層次 上游主要是零部件和軟件系統(tǒng)供應(yīng)商，包括電機(jī)、關(guān)節(jié)、傳感器、控制器、操作系統(tǒng)等，這些零部件和軟件系統(tǒng)的質(zhì)量和技術(shù)水平直接影響到機(jī)器人的性能和穩(wěn)定性。中游是人形機(jī)器人本體的制造商，負(fù)責(zé)將各個(gè)零部件組裝成完整的機(jī)器人產(chǎn)品，并進(jìn)行測(cè)試和質(zhì)檢。下游則是人形機(jī)器人的終端應(yīng)用市場(chǎng)，包括醫(yī)療、教育、救災(zāi)救援、公共安全、生產(chǎn)制造、家庭陪護(hù)等多個(gè)領(lǐng)域。

以特斯拉人形機(jī)器人為例，硬件由以傳感器、減速器、電機(jī)、滾柱絲杠、軸承為主的零部件構(gòu)成，組裝形成人形機(jī)器人本體，經(jīng)過與算法軟件的耦合測(cè)試，最后應(yīng)用于工業(yè)、服務(wù)、教育、醫(yī)療、巡檢、清潔和娛樂等下游終端應(yīng)用需求領(lǐng)域。 2.上游軟硬件技術(shù)更迭，為機(jī)器人發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ) 隨著互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，機(jī)器人從機(jī)械自動(dòng)化轉(zhuǎn)變?yōu)?a href="http://www.ttokpm.com/v/tag/150/" target="_blank">人工智能化，未來將融合5G、云計(jì)算等向自主服務(wù)型發(fā)展。針對(duì)減速器、伺服控制器、傳感器等核心零部件技術(shù)，國內(nèi)國產(chǎn)化進(jìn)程加快，優(yōu)質(zhì)企業(yè)涌現(xiàn)，為機(jī)器人制造提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。對(duì)于這部分下文我們還會(huì)詳細(xì)論述。

3.下游應(yīng)用場(chǎng)景不斷開發(fā) 人形機(jī)器人行業(yè)處于初期，不斷探索應(yīng)用場(chǎng)景，從早期應(yīng)用的工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域和小型事故驅(qū)動(dòng)器到現(xiàn)在的服務(wù)型機(jī)器人領(lǐng)域，下游需求場(chǎng)景不斷開發(fā)。 （1）人形機(jī)器人適用場(chǎng)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?a href="http://www.ttokpm.com/tags/ai/" target="_blank">AI的終極形態(tài)，人形機(jī)器人是實(shí)現(xiàn)具身智能的最佳形態(tài)之一。由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)接近人體，人形機(jī)器人的活動(dòng)場(chǎng)景可覆蓋人類活動(dòng)的方方面面，可應(yīng)用于家庭、商用、工業(yè)等場(chǎng)景。人形機(jī)器人可參照人體進(jìn)行仿生學(xué)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程難度降低。

（2）服務(wù)型需求場(chǎng)景有望成為人形機(jī)器人的重要市場(chǎng) 機(jī)器人按照應(yīng)用領(lǐng)域可分為工業(yè)機(jī)器人、個(gè)人/家用服務(wù)機(jī)器人、公共服務(wù)機(jī)器人、特種機(jī)器人和其他應(yīng)用領(lǐng)域機(jī)器人。黃奇帆提到的家用機(jī)器人即屬于服務(wù)型機(jī)器人范疇。 服務(wù)型機(jī)器人市場(chǎng)潛力大，近年來增速高于工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)。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(chǎng)。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(shí)別、情感表達(dá)等能力，機(jī)器人不再只是一個(gè)冰冷的“玩具”，而是聚焦于情感陪伴，成為家庭的一份子。

二、傳感器 機(jī)器人傳感器可以根據(jù)檢測(cè)對(duì)象不同分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器。內(nèi)部傳感器：用來感知機(jī)器人的自身狀態(tài)的傳感器，比如位置、速度、加速度。外部傳感器：用以感受機(jī)器人周圍環(huán)境、目標(biāo)物的狀態(tài)信息的傳感器，比如視覺、觸覺、聽覺、嗅覺、溫度、力覺等。 人形機(jī)器人的感知系統(tǒng)，以各類傳感器為核心部件。

1.視覺傳感器：純視覺路線與多器件融合路線齊頭并進(jìn)

（1）攝像頭：參考車載攝像頭市場(chǎng)，國內(nèi)廠商市占率較高 相較于雷達(dá)，人形機(jī)器人更可能采用攝像頭方案，未來機(jī)器視覺、AI解決方案公司有望進(jìn)入市場(chǎng)。交互模塊以AI技術(shù)的應(yīng)用核心，完成對(duì)于大腦分析判斷工作的模擬實(shí)現(xiàn)；視覺是人機(jī)交互三大核心功能的基礎(chǔ)，未來機(jī)器視覺、AI公司前景廣闊。 圖像傳感器：車載攝像頭基本采用CMOS傳感器，約占攝像頭成本的50%。CMOS圖像傳感器難點(diǎn)：1）設(shè)計(jì)工程：需要具備全方面的技術(shù)儲(chǔ)備及快選設(shè)計(jì)能力，這對(duì)設(shè)計(jì)公司的技術(shù)積累和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)提出了較高要求；2）可靠性：對(duì)壽命、穩(wěn)定性要求高，需要經(jīng)過多年的積累，儲(chǔ)備大量的修正數(shù)據(jù)，確保產(chǎn)品可靠性。

鏡頭：約占攝像頭成本的20%。目前車載攝像頭鏡頭供應(yīng)商形成一超多強(qiáng)的格局：一超指國產(chǎn)的舜宇光學(xué)，其市占率常年穩(wěn)定在30%以上，多強(qiáng)指日立、三協(xié)、世高、桑來斯等美日韓廠商。近年國內(nèi)的聯(lián)創(chuàng)電子、歐菲光發(fā)展迅猛，積極發(fā)展技術(shù)并搶占市場(chǎng)，躋身多強(qiáng)行列。 2022年中國機(jī)器視覺市場(chǎng)規(guī)模增速暫時(shí)放緩，預(yù)計(jì)未來會(huì)有顯著提升。根據(jù)GGII預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，2027年中國機(jī)器視覺市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)可達(dá)550億元，其中2D視覺市場(chǎng)規(guī)模超過400億元，3D視覺市場(chǎng)規(guī)模超150億元。 機(jī)器視覺應(yīng)用場(chǎng)景包括定位、識(shí)別、檢測(cè)和測(cè)量，3C電子是占比最高的應(yīng)用領(lǐng)域。

人形機(jī)器人視覺傳感產(chǎn)業(yè)鏈或與自動(dòng)駕駛汽車類似：廠商通過外購攝像頭結(jié)合自研軟件算法或直接尋求一套成熟解決方案。特斯拉機(jī)器人/汽車均采用自研的FSD系統(tǒng)和感知計(jì)算單元，光學(xué)鏡頭、攝像頭模組的難度高、壁全深，實(shí)力雄厚的光學(xué)公司有望率先參與人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈。 車載鏡頭市場(chǎng)由舜宇光學(xué)領(lǐng)銜，2020年全球市占率超過30%。

（2）激光雷達(dá)：國內(nèi)外廠商差距縮小，芯片和算法是核心 激光雷達(dá)難點(diǎn)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(shí)驗(yàn)進(jìn)行更新完善，時(shí)間越長，優(yōu)勢(shì)越大，國內(nèi)廠商起步晚。 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(chǎng)。

（3）毫米波雷達(dá)：國內(nèi)企業(yè)異軍突起，77GHz實(shí)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(cè)距離。

中國24GHz雷達(dá)市場(chǎng)：主要由法雷奧（Valeo）、海拉（Hella）和博世（Bosch）主導(dǎo)，市場(chǎng)占比60%以上；中國77GHz雷達(dá)市場(chǎng)：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(diǎn)：1）設(shè)計(jì)：天線設(shè)計(jì)決定了方位角和俯仰角性能。2）軟件算法：信號(hào)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(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)。

2.力矩傳感器：六維技術(shù)壁壘較高，競(jìng)爭(zhēng)格局仍較分散 力傳感器是將力的量值轉(zhuǎn)換為相關(guān)電信號(hào)的器件。六維力傳感器技術(shù)壁壘高，多應(yīng)用于高精密場(chǎng)景：六維力傳感器能夠同時(shí)測(cè)量沿三個(gè)坐標(biāo)軸方向的力和繞三個(gè)坐標(biāo)軸方向的力矩，是維度最高的力傳感器，能夠給出最全面的力覺信息，相較于低維力傳感器，六維力傳感器的技術(shù)難度和使用難度高，但對(duì)于機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈的智能裝配和其他場(chǎng)景的精密場(chǎng)景非常重要。

六維力傳感器在國內(nèi)處于卡脖子環(huán)節(jié)，國內(nèi)外產(chǎn)品仍存在差距。目前國產(chǎn)六維力傳感器廠商較為稀缺，以柯力傳感、宇立儀器、坤維科技為代表廠商，其中宇立雖是KUKA、ABB等“四大”的力傳感器合作商，但目前與海外龍頭TDK、ST、ADI等仍有一定差距。

我國力矩傳感器行業(yè)仍處在初期階段，競(jìng)爭(zhēng)格局較為分散。相比于單軸壓力傳感器，六軸力矩傳感器可以感受六維的力和力矩，可測(cè)量在任何方向、任何軸上的應(yīng)用負(fù)載，并能承受額定測(cè)量范圍5到20倍的負(fù)載，同時(shí)六維力矩傳感器生產(chǎn)技術(shù)和流程較為復(fù)雜，具備較高的技術(shù)壁壘，目前我國參與企業(yè)主要有昊志機(jī)電、宇力儀器、坤維科技、柯力傳感、漢威科技、八方股份等。

3.慣導(dǎo)：國際龍頭份額集中，國產(chǎn)廠商積極突破 MEMS IMU市場(chǎng)份額分布相對(duì)集中，國際廠商占據(jù)壟斷地位。前三名國際廠商共占據(jù)近80%市場(chǎng)份額，前五名國際廠商共占據(jù)超90%市場(chǎng)份額。其中BOSCH以33%的市場(chǎng)份額排名第一，ST和TDK分別以25%和21%的市場(chǎng)份額緊隨其后。 相較于前五名國際廠商，本土廠商市場(chǎng)份額比較小，面臨的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力也較大。由于MEMS IMU產(chǎn)品生產(chǎn)工藝難度大，只有頭部企業(yè)才有足夠的資金、技術(shù)和資源來應(yīng)對(duì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，因此準(zhǔn)入門檻不斷提高，國內(nèi)參與競(jìng)爭(zhēng)的廠商較少。在國內(nèi)布局汽車慣導(dǎo)的企業(yè)有華依科技、華測(cè)導(dǎo)航、導(dǎo)遠(yuǎn)電子等公司。

三、伺服系統(tǒng)1.減速器：諧波減速器為主，行星減速器或?yàn)樘嫜a(bǔ) 精密減速器主要用于機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)，負(fù)責(zé)將伺服電機(jī)輸出的高速運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)力轉(zhuǎn)化為低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩的運(yùn)動(dòng)，決定機(jī)器人的精度和負(fù)載。一般傳動(dòng)減速器控制精度低，可滿足機(jī)械設(shè)備基本的動(dòng)力傳動(dòng)需求。精密減速器精度較高、使用壽命長，更加可靠穩(wěn)定，應(yīng)用于機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等高端領(lǐng)域，包括諧波減速器、RV減速器、行星減速器等，其中應(yīng)用最廣泛的是用于重負(fù)載轉(zhuǎn)傳動(dòng)的RV減速器和用于輕負(fù)載傳動(dòng)的諧波減速器。

行星減速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減速比較低。精密行星減速器體積比較小，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，主要包括行星輪、太陽輪和內(nèi)齒圈。精密行星減速器傳動(dòng)比都在10以內(nèi)，且減速級(jí)數(shù)一般不會(huì)超過3級(jí)，相較于其他減速器啟動(dòng)更加平穩(wěn)，且剛性、精度和扭矩高，主要搭配步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)，用以降低轉(zhuǎn)速，提升扭矩。 諧波減速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減速比大，傳動(dòng)精度和傳動(dòng)效率較高。諧波減速器主要由3個(gè)基本部件構(gòu)成：剛輪、柔輪、諧波發(fā)生器，通過具有柔性的薄壁外齒齒輪產(chǎn)生彈性變形后與剛性的內(nèi)齒輪進(jìn)行內(nèi)嚙合來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。

RV減速器結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，承載能力強(qiáng)，傳動(dòng)精度高。RV減速器是以擺線針輪行星傳動(dòng)為基礎(chǔ)發(fā)展而來的。RV減速器主要包括兩級(jí)傳動(dòng)裝置，分別為漸開線行星齒輪傳動(dòng)和擺線針輪行星傳動(dòng)。

諧波減速器主要用于輕負(fù)載部位，RV減速器主要用于重負(fù)載部位。諧波減速器具有單級(jí)傳動(dòng)比大、體積小、質(zhì)量小、運(yùn)動(dòng)精度高并能在密閉空間和介質(zhì)輻射的工況下正常工作的優(yōu)點(diǎn)，與一般減速器比較，在輸出力矩相同時(shí)，諧波減速器的體積可減少2/3，重量可減輕1/2，這使其在機(jī)器人小臂、腕部、手部等部件具有較強(qiáng)優(yōu)勢(shì)。RV減速器傳動(dòng)比范圍大、精度較為穩(wěn)定、疲勞強(qiáng)度較高，并具有更高的剛性和扭矩承載能力，在機(jī)器人大臂、機(jī)座等重負(fù)載部位擁有優(yōu)勢(shì)。

（1）目前諧波減速器是人形機(jī)器人關(guān)節(jié)的最優(yōu)解決方案 2022年10月份Tesla AIDAY上特斯拉公布的減速器方案為諧波減速器，諧波減速器主要由諧波發(fā)生器、剛輪、柔輪構(gòu)成，是通過柔輪的彈性變形傳遞運(yùn)動(dòng)，優(yōu)勢(shì)是體積小、重量輕、傳動(dòng)比高、精度高，在集成度要求較高的人形機(jī)器人上是最優(yōu)的減速器方案，但是諧波減速器的柔輪容易受到?jīng)_擊碰撞發(fā)生形變，因此在剛性方面存在一定缺陷。 （2）行星減速器在容易發(fā)生碰撞的關(guān)節(jié)可替代諧波減速器 行星減速器由行星齒輪、太陽齒輪、行星架和驅(qū)動(dòng)軸構(gòu)成，是通過齒數(shù)少的齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來實(shí)現(xiàn)減速，原理較為簡(jiǎn)單且結(jié)構(gòu)剛性較好?？紤]到人形機(jī)器人復(fù)雜的工作場(chǎng)景，存在發(fā)生磕碰的可能性，因此行星減速器或許在一些容易發(fā)生碰撞的關(guān)節(jié)替代諧波減速器，例如膝蓋、腿部等。因此整體來講，人形機(jī)器人關(guān)節(jié)的減速器方案預(yù)計(jì)以諧波減速器為主，行星減速器或?yàn)樘嫜a(bǔ)。

目前，國內(nèi)諧波減速器廠商包括綠的諧波、中大力德、昊志機(jī)電；行星減速器廠商主要包括中大力德、巨輪智能。

2.電機(jī)：以無框力矩電機(jī)、空心杯電機(jī)為主 力矩電機(jī)是以扭矩為控制方向的電機(jī)。力矩電機(jī)是一種極數(shù)較多的特種電機(jī)，可以在電機(jī)低速甚至堵轉(zhuǎn)（即轉(zhuǎn)子無法轉(zhuǎn)動(dòng)）時(shí)仍能持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，不會(huì)造成電機(jī)的損壞。而在這種工作模式下，電機(jī)可以提供穩(wěn)定的力矩給負(fù)載。力矩電機(jī)具有低轉(zhuǎn)速、大扭矩、過載能力強(qiáng)、響應(yīng)快、特性線性度好、力矩波動(dòng)小等特點(diǎn)。 無框力矩電機(jī)能夠在滿足機(jī)器人尺寸和重量要求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高功率和高轉(zhuǎn)矩密度。無框?yàn)榻Y(jié)構(gòu)上省去了電機(jī)的外殼，使得電機(jī)更好嵌入。與有框電機(jī)相比，無框電機(jī)的優(yōu)勢(shì)包括更高的轉(zhuǎn)矩密度、更強(qiáng)的散熱能力、以及針對(duì)定制系統(tǒng)的靈活性。將無框電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子直接集成到支撐傳動(dòng)組件的軸承系統(tǒng)，可以在很大程度縮小關(guān)節(jié)組件的尺寸，并消除冗余部件，例如可以消除支撐轉(zhuǎn)子的軸承以及聯(lián)軸器，帶來更少的維護(hù)成本。目前無框力矩電機(jī)常用于協(xié)作機(jī)器人的關(guān)節(jié)。目前能夠提供無框力矩電機(jī)的公司包括美國科爾摩根、國內(nèi)的步科股份、昊志機(jī)電等。

（1）無框力矩電機(jī)的中空結(jié)構(gòu)便于走線，適用于集成度較高的人形機(jī)器人 無框力矩電機(jī)屬于無刷直流永磁電機(jī)，由驅(qū)動(dòng)器提供三相交流電源形成旋轉(zhuǎn)的電磁場(chǎng)，以驅(qū)動(dòng)永磁體轉(zhuǎn)子在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，組成零部件為獨(dú)立的轉(zhuǎn)子和定子：轉(zhuǎn)子由固定在輪轂上的高能稀土磁體組成，輪轂安裝在軸和軸承組件上；定子由繞組組成并安裝在機(jī)械設(shè)備外殼內(nèi)。無框電機(jī)取消外殼和軸承，將定子和轉(zhuǎn)子分別直接固定在設(shè)備上，并借助設(shè)備外殼巧妙地實(shí)現(xiàn)防護(hù)，可縮減整體空間和提高設(shè)備防護(hù)等級(jí)。

（2）空心杯電機(jī)采用無鐵芯轉(zhuǎn)子，提高能量轉(zhuǎn)換效率 空心杯電機(jī)：結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式，采用的是無鐵芯轉(zhuǎn)子（空心杯型轉(zhuǎn)子），徹底消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗，同時(shí)其重量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大幅降低，從而減少了轉(zhuǎn)子自身的機(jī)械能損耗，電機(jī)性能得到極大改善，具備了鐵芯電動(dòng)機(jī)所無法達(dá)到的控制和拖動(dòng)特性。

空心杯電機(jī)分為無刷空心杯電機(jī)和有刷空心杯電機(jī)。1）無刷空心杯電機(jī)：直流無刷無齒槽電機(jī)，行業(yè)內(nèi)通常稱為“無刷空心杯”。通過電子換向，壽命更長。2）有刷空心杯電機(jī)：直流有刷無鐵芯電機(jī)，行業(yè)內(nèi)通常稱為“空心杯，”一般來說，國內(nèi)的“空心杯電機(jī)”指有刷，通過機(jī)械換向。

空心杯電機(jī)應(yīng)用廣泛，包括醫(yī)療器械、航空航天、機(jī)器人等領(lǐng)域。1）需要快速響應(yīng)的系統(tǒng)中，如導(dǎo)彈的飛行方向快速調(diào)節(jié)、相機(jī)快速自動(dòng)調(diào)焦、工業(yè)機(jī)器人仿生義肢等。2）對(duì)有體積有要求的商品采用空心杯電機(jī)作為動(dòng)力元件，比如玩具車、航模、電動(dòng)牙刷等。

目前能夠提供空心杯電機(jī)的公司包括瑞士MAXON、德國Faulhaber，國內(nèi)鳴志電器、鼎智科技等。根據(jù)江蘇雷利2023年3月1日披露的投資者調(diào)研紀(jì)要，無刷空心杯電機(jī)全球市占率龍頭為瑞士MAXON以及德國Faulhaber，兩家企業(yè)銷售的空心杯電機(jī)+齒輪箱+編碼器集成件年銷售額約32億歐元，產(chǎn)品主要面向軍工和工業(yè)市場(chǎng)。 空心杯電機(jī)的壁壘在于設(shè)計(jì)和規(guī)模量產(chǎn)，設(shè)計(jì)壁壘主要體現(xiàn)在材料選擇、組件配合、工藝參數(shù)等方面，硬件壁壘主要體現(xiàn)在設(shè)備較高的資金投入與較長的采購周期，且對(duì)加工設(shè)備的精密程度要求高，國內(nèi)大多廠商采用手工繞線的方式生產(chǎn)，在生產(chǎn)效率、產(chǎn)品壽命、精度方面存在劣勢(shì)。

3.絲杠：行星滾珠絲杠 絲杠能夠?qū)⑿D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，分為梯形螺紋絲杠、滾珠絲杠、行星滾柱絲杠。在機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域，絲杠傳動(dòng)屬于精密度較高的傳動(dòng)部件，相較于液壓、凸輪連桿、皮帶、鏈條等傳動(dòng)方式，絲杠有著較大的性能優(yōu)勢(shì)。 常見的絲杠傳動(dòng)形式主要有梯形絲杠傳動(dòng)、滾珠絲杠傳動(dòng)和行星滾柱絲杠傳動(dòng)三種。梯形絲杠中無滾動(dòng)體，靠滑動(dòng)摩擦傳遞推力，傳動(dòng)效率較低；目前較常用的是滾珠絲杠傳動(dòng)和行星滾柱絲杠傳動(dòng)，行星滾柱絲杠與滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)相似，區(qū)別在于行星滾柱絲杠載荷傳遞元件為螺紋滾柱，是典型的線接觸，屬于滑動(dòng)摩擦，而滾珠絲杠載荷傳遞元件為滾珠，是點(diǎn)接觸，屬于滾動(dòng)摩擦。和滾珠絲杠相比，行星滾柱絲杠具有更高的靜態(tài)負(fù)載和動(dòng)態(tài)負(fù)載、更強(qiáng)的剛度和抗沖擊能力及更高的轉(zhuǎn)速及更大的加速度，適合用于高速重載工作的應(yīng)用場(chǎng)合。

滾柱絲杠是將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置，具有摩擦損失小、傳動(dòng)效率高、精度高、高速進(jìn)給和微進(jìn)給可能、軸向剛度高、不能自鎖、具有傳動(dòng)的可逆性等特點(diǎn)。行星滾柱絲杠主要由絲杠、螺紋滾柱、螺母構(gòu)成：6-12個(gè)螺紋滾柱絲杠布置在螺紋絲杠的周圍，滾柱螺母內(nèi)使用的是小螺紋滾柱與主絲杠相互嚙合，這一結(jié)構(gòu)使螺母結(jié)構(gòu)類似于行星齒輪箱，滾柱絲杠擁有眾多接觸點(diǎn)，承載能力極強(qiáng)。

人形機(jī)器人采用反向式行星滾柱絲杠。正常行星滾柱絲杠通過絲杠旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)螺母實(shí)現(xiàn)軸向運(yùn)動(dòng)，而反向式通過驅(qū)動(dòng)螺母帶動(dòng)絲杠軸向運(yùn)動(dòng)，可以理解成將螺母作為電機(jī)轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)電機(jī)和直線傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（絲杠）融合的復(fù)合產(chǎn)品，其難度在于： 1）螺母加工難度高：通常加工普通螺母里的內(nèi)螺紋滾道時(shí)，廠商采用砂輪中間穿一根桿子的辦法，通過桿子的彎折，將砂輪送進(jìn)內(nèi)部，并磨削內(nèi)部螺旋溝道。但反向式行星滾柱絲杠上的螺母比較長，螺母越長，桿子和螺母就會(huì)出現(xiàn)碰撞干涉。2）人形機(jī)器人用行星滾珠絲杠比普通產(chǎn)品規(guī)格小很多，絲杠越小加工難度越高。 國外研發(fā)較為完善，國內(nèi)尚處于初級(jí)階段。日本和歐洲企業(yè)占全球滾珠絲杠約70%的市場(chǎng)份額。滾珠絲桿廣泛應(yīng)用于機(jī)床工具、機(jī)器人制造等，其中機(jī)床工具是其最大的應(yīng)用領(lǐng)域。根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，全球滾珠絲杠（Ball Screws）市場(chǎng)主要生產(chǎn)商有德國Rexroth、德國舍弗勒、日本NSK、日本黑田精密工業(yè)、日本THK、臺(tái)灣上銀等企業(yè)，日本和歐洲企業(yè)占全球約70%的市場(chǎng)份額，CR5市占率達(dá)到約46%。我國滾動(dòng)功能部件制造廠商眾多，但多數(shù)企業(yè)只能生產(chǎn)品種單一、技術(shù)含量不高的中低檔產(chǎn)品，制造工藝水平與國外相比存在一定差距。國內(nèi)鼎智科技在微型行星滾柱絲桿的研發(fā)與生產(chǎn)上已達(dá)成里程碑式突破。

四、算法軟件1.運(yùn)動(dòng)控制（1）人形機(jī)器人對(duì)各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)控制需要主CPU和控制器的配合 運(yùn)動(dòng)控制是指對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的位置、速度、方向等進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，使其按照預(yù)期的運(yùn)動(dòng)軌跡和規(guī)定的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)?？刂破骶褪菆?zhí)行控制任務(wù)的核心部件，控制器廠商大多自主開發(fā)算法，外購芯片。 通常一個(gè)完整的控制反饋閉環(huán)流程是：CPU向控制器發(fā)送運(yùn)動(dòng)指令，控制器接收操作指令后進(jìn)行運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃，向驅(qū)動(dòng)器發(fā)送控制信號(hào)（0和1）；驅(qū)動(dòng)器將控制信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)?a href="http://www.ttokpm.com/tags/電流/" target="_blank">電流和電壓信號(hào)發(fā)送給電機(jī)；執(zhí)行電機(jī)按所設(shè)定的力矩、速度、位置等指令信號(hào)完成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)；測(cè)量反饋裝置則將檢測(cè)到的移動(dòng)部件的實(shí)際位移量進(jìn)行位置反饋，以糾正電機(jī)執(zhí)行動(dòng)作的偏差。動(dòng)作指令完成后，控制器再向CPU發(fā)送一個(gè)結(jié)束的信號(hào)來結(jié)束這個(gè)運(yùn)動(dòng)指令。

（2）人形機(jī)器人對(duì)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求極高，控制器大量使用 在上述控制反饋系統(tǒng)中，驅(qū)動(dòng)器和執(zhí)行電機(jī)的用量比例是1:1。傳統(tǒng)6軸工業(yè)機(jī)器人的控制器和驅(qū)動(dòng)器用量比例是1:6，因時(shí)機(jī)器人機(jī)械手可能采用16的方案。對(duì)于包含28個(gè)一體化關(guān)節(jié)、12個(gè)高靈敏度要求的手部關(guān)節(jié)，以及大量的傳感器的特斯拉機(jī)器人來說，控制器（控制卡）用量將更大，原因主要為以下兩點(diǎn)：第一，大量使用控制器保證所有算法都滿足實(shí)時(shí)性的要求，所有的伺服關(guān)節(jié)同步運(yùn)動(dòng)，傳感器的數(shù)據(jù)同步采集，算法的輸入和輸出都始終處于一個(gè)節(jié)拍，從而保證機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能。第二，控制器作為上位機(jī)，開發(fā)人員可提前在每個(gè)控制器內(nèi)預(yù)設(shè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)算法，大腦直接調(diào)用，大大減緩運(yùn)算壓力、提高反饋速度，滿足人形機(jī)器人對(duì)關(guān)節(jié)執(zhí)行器低延遲的需求。我們假設(shè)人形機(jī)器人內(nèi)控制器：驅(qū)動(dòng)器用量為1:1，按單個(gè)關(guān)節(jié)控制卡400元算，40個(gè)關(guān)節(jié)單機(jī)價(jià)值1.6萬元。 （3）運(yùn)動(dòng)控制器算法開發(fā)、大規(guī)模量產(chǎn)能力強(qiáng)的供應(yīng)商最受益 特斯拉機(jī)器人已擁有非常強(qiáng)的軟件及算法優(yōu)勢(shì)（主要負(fù)責(zé)CPU內(nèi)算法），落地進(jìn)度取決于硬件產(chǎn)能建設(shè)以及規(guī)?；a(chǎn)降本的進(jìn)度。 關(guān)節(jié)模組的關(guān)鍵設(shè)計(jì)由特斯拉完成，后續(xù)產(chǎn)能支持則由供應(yīng)商配合，國產(chǎn)供應(yīng)商受益。2023年6月國內(nèi)主要集成商三花智控發(fā)布GDR募資公告，擬投資2.02億元整合控制器、編碼器等資源建設(shè)機(jī)器人關(guān)節(jié)執(zhí)行器項(xiàng)目，國產(chǎn)控制器廠商受益確定性進(jìn)一步增強(qiáng)。

我們認(rèn)為具備以下三點(diǎn)特征的供應(yīng)商優(yōu)勢(shì)大：第一，控制器領(lǐng)域龍頭，卡位優(yōu)勢(shì)明顯；第二，具備資金實(shí)力、配合度、大規(guī)模制造工藝能力和生產(chǎn)組織能力。第三，機(jī)器人控制器里的算法主要是四肢/手的運(yùn)動(dòng)控制算法，因此給機(jī)器人、智能家居、電動(dòng)工具領(lǐng)域客戶穩(wěn)定供貨的控制器廠商在算法開發(fā)上更具優(yōu)勢(shì)。 2.傳感器信息融合感知與智能自主控制——擁有FSD算法作為基礎(chǔ) 特斯拉自動(dòng)駕駛算法可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知、物體識(shí)別、命令下達(dá)。FSD算法主要依賴于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)。 其核心是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型：通過對(duì)實(shí)時(shí)傳感器（如相機(jī)、激光雷達(dá)等）獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，并從中提取有關(guān)道路、車輛、行人和障礙物等信息，可以實(shí)現(xiàn)車輛的環(huán)境感知和物體識(shí)別。此外，F(xiàn)SD算法還能夠生成車輛的控制指令，包括加速、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向等。特斯拉利用大規(guī)模的數(shù)據(jù)集訓(xùn)練模型，可以提高算法在復(fù)雜環(huán)境下的性能和魯棒性。 特斯拉已經(jīng)打通了FSD和機(jī)器人的底層模塊，實(shí)現(xiàn)了一定程度的算法復(fù)用。FSD算法利用傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行環(huán)境感知，這些傳感器也可以幫助機(jī)器人感知周圍環(huán)境，識(shí)別物體、人和障礙物等。FSD算法在處理傳感器數(shù)據(jù)時(shí)，具備對(duì)道路、車輛和行人等物體進(jìn)行識(shí)別的能力，可以幫助機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)識(shí)別和定位物體。在自動(dòng)駕駛中，F(xiàn)SD算法可以根據(jù)感知到的環(huán)境信息進(jìn)行路徑規(guī)劃和決策。 類似地，這種路徑規(guī)劃和決策的方法也可以應(yīng)用于機(jī)器人，幫助機(jī)器人在復(fù)雜的環(huán)境中選擇最佳路徑和執(zhí)行適當(dāng)?shù)臎Q策。

3.AI是人形機(jī)器人的“大腦” 我國具有人形機(jī)器人核心技術(shù)積累、完備的產(chǎn)業(yè)鏈體系、廣闊的消費(fèi)市場(chǎng)等優(yōu)勢(shì)，工業(yè)和信息化部等15個(gè)部門聯(lián)合印發(fā)的《“十四五”機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出，計(jì)劃2025年我國成為全球機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新策源地、高端制造集聚地和集成應(yīng)用新高地。 Optimus人形機(jī)器人是2022年最重要的產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目，甚至?xí)绕嚇I(yè)務(wù)甚至FSD計(jì)劃更有價(jià)值。 （1）人形機(jī)器人離不開機(jī)器視覺與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 人形機(jī)器人離不開機(jī)器視覺與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，前者通過目標(biāo)追蹤、圖像描述、場(chǎng)景理解等生成數(shù)據(jù)，后者模仿人腦對(duì)生成的數(shù)據(jù)進(jìn)行算法處理，從而令人形機(jī)器人完成各自任務(wù)，而無論是機(jī)器視覺或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)都與AI息息相關(guān)。AI已成為人形機(jī)器人的核心。 AI通過數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)，一層層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，機(jī)器自主分辨參數(shù)，不斷地將參數(shù)歸類、計(jì)算，形成機(jī)器自我的學(xué)習(xí)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在機(jī)器學(xué)習(xí)和認(rèn)知科學(xué)領(lǐng)域，是一種模仿生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（動(dòng)物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，特別是大腦）的結(jié)構(gòu)和功能的數(shù)學(xué)模型或計(jì)算模型。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由大量的人工神經(jīng)元聯(lián)結(jié)進(jìn)行計(jì)算。大多數(shù)情況下人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能在外界信息的基礎(chǔ)上改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)，具備學(xué)習(xí)功能。 （2）ChatGPT或帶來人形機(jī)器人下一拐點(diǎn) 人形機(jī)器人是一個(gè)多任務(wù)、通用型機(jī)器人平臺(tái)，未來它在工業(yè)生產(chǎn)、社會(huì)服務(wù)等領(lǐng)域?qū)⒂蟹浅６嗟膽?yīng)用場(chǎng)景。人形機(jī)器人具有類人的感知、決策、行為和交互能力。其有類人的外形外觀、感覺系統(tǒng)、智能思維方式，控制系統(tǒng)和決策能力，最終表現(xiàn)“行為類人”。設(shè)計(jì)制造目的是為了與人工工具和環(huán)境進(jìn)行交互，從而輔助甚至替代人類的生產(chǎn)生活，應(yīng)用場(chǎng)景上，涵蓋物流、送餐、清潔、陪伴、娛樂等應(yīng)用領(lǐng)域。 ChatGPT基于OpenAI公司開發(fā)的一個(gè)GPT-3.5架構(gòu)的大型語言模型，通過強(qiáng)化學(xué)習(xí)訓(xùn)練人工智能聊天機(jī)器人程序，能夠廣泛應(yīng)用于業(yè)界和客戶服務(wù)，基于Transformer架構(gòu)的強(qiáng)大算力的語言模型，具有深度學(xué)習(xí)特質(zhì)，葆有出色的語言理解和文本對(duì)話生成能力，ChatGPT的語言理解和生成水平的便捷性或帶來人形機(jī)器人下一拐點(diǎn)。

1)醫(yī)療場(chǎng)景 根據(jù)《中國療養(yǎng)醫(yī)學(xué)》研究，人形機(jī)器人干預(yù)聯(lián)合體感游戲可改善孤獨(dú)癥譜系障礙患兒的情感狀況，促使其社交行為恢復(fù)正常。 ChatGPT加持下的優(yōu)勢(shì)暢想：ChatGPT是人工智能語言處理領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技術(shù)突破，是因?yàn)槠洹案袢祟愐粯诱f話”，擺脫了上一代人工智能明顯的“機(jī)器話”，因此，被稱為“有史以來向公眾發(fā)布的最好的人工智能聊天機(jī)器人”。ChatGPT促使人形機(jī)器人能夠更快更好地輔助心理咨詢，兒童自閉癥患者的治療等。 2)教育場(chǎng)景 人形機(jī)器人作為一種高新技術(shù)，將人工智能、力學(xué)、計(jì)算機(jī)、通信、控制、機(jī)械等多門學(xué)科融為一體，將人形機(jī)器人合理、科學(xué)地應(yīng)用到教育教學(xué)過程中，不僅可以為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境，還可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。但人形機(jī)器人研發(fā)還處于剛剛起步的階段,很多系統(tǒng)功能仍不成熟,急需發(fā)展人形機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新。 ChatGPT加持下的優(yōu)勢(shì)暢想：ChatGPT憑借其邏輯、編程、語言理解等優(yōu)勢(shì)，有助于人形機(jī)器鍛煉學(xué)生分析和處理問題的能力,有效提升學(xué)生的邏輯思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐操作能力、協(xié)作能力。 3)養(yǎng)老看護(hù)場(chǎng)景 隨著銀發(fā)社會(huì)的如期而至，“智慧養(yǎng)老”被提升至國家戰(zhàn)略，全面貫徹智慧養(yǎng)老的發(fā)展路線被愈發(fā)重視。人形機(jī)器人應(yīng)用于養(yǎng)老看護(hù)場(chǎng)景，具有安全看護(hù)、主動(dòng)提醒、危險(xiǎn)預(yù)警、日常巡邏、社交陪護(hù)、健康管理等功能，以幫助老年人日常起居為目標(biāo)，主要包括移動(dòng)輔助、生活輔助、護(hù)理檢測(cè)三大類。 ChatGPT加持下的優(yōu)勢(shì)暢想：ChatGPT將增強(qiáng)陪伴人形機(jī)器人的功能，陪伴人形機(jī)器人則主要是人工智能與養(yǎng)老服務(wù)深度融合的智慧結(jié)晶，它既可以是智能語音助手等軟件應(yīng)用程序，也可以是承擔(dān)照護(hù)服務(wù)的硬件設(shè)備。人形機(jī)器人與ChatGPT的結(jié)合將大幅提高老年人在生活陪伴、精神慰藉等多樣化養(yǎng)老服務(wù)方面的體驗(yàn)。 ChatGPT基于生成式預(yù)訓(xùn)練轉(zhuǎn)換器的底層技術(shù)并經(jīng)由系列迭代發(fā)展而來，其“脫虛向?qū)崱钡膽B(tài)勢(shì)由此激活了資本市場(chǎng)在各行業(yè)領(lǐng)域、多生活場(chǎng)景的火熱鋪展推進(jìn)。 ChatGPT作為人類科技發(fā)展里程碑式的技術(shù)，大規(guī)模的提升了人工智能相關(guān)創(chuàng)作的成熟度、豐富度與完整度。雖然當(dāng)前ChatGPT仍是一個(gè)較為新穎概念，且在使用中仍有相對(duì)的局限性，但憑借OpenAI強(qiáng)大的算力和算法分析，ChatGPT已在toB、toC的商業(yè)探索中加速普及。 在未來，隨著人形機(jī)器人與ChatGPT商業(yè)模式的進(jìn)一步確定，其有望在醫(yī)療、養(yǎng)老、教育等應(yīng)用生態(tài)中快速從“功能”進(jìn)化為“智能”，并促進(jìn)更多的付費(fèi)商業(yè)模式落地，因此帶來ChatGPT產(chǎn)業(yè)的景氣度周期，重點(diǎn)關(guān)注科大訊飛、漢王科技、三花智控、綠地諧波等機(jī)器人核心標(biāo)的。

5、市場(chǎng)空間1.智能服務(wù)機(jī)器人：2026年全球市場(chǎng)有望達(dá)67.6億美元

2.人形機(jī)器人：從小眾高端走向大眾化，2030年市場(chǎng)有望達(dá)475億元

3.人形機(jī)器人：核心零部件市場(chǎng)空間測(cè)算

六、行業(yè)機(jī)遇與挑戰(zhàn)1.執(zhí)行機(jī)構(gòu)成本過高，產(chǎn)業(yè)鏈有望擴(kuò)散 人形機(jī)器人目前還處于行業(yè)比較早期的階段，核心部件以及產(chǎn)品最終形態(tài)并未完全確定，因此很多環(huán)節(jié)還有較大的不確定性。不過部分環(huán)節(jié)有較高的確定性，在目前特斯拉方案中已經(jīng)得到應(yīng)用，并且有比較明確的供應(yīng)商或者測(cè)試產(chǎn)品，包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)總成、諧波減速器、空心杯電機(jī)等，相關(guān)行業(yè)的公司未來有望在人形機(jī)器人在國內(nèi)逐步量產(chǎn)的過程中直接受益。絲杠、行星齒輪減速器、無框力矩電機(jī)、力矩傳感器、編碼器等板塊目前產(chǎn)品形態(tài)，核心供應(yīng)商等還未明確形成，可以保持比較開放的態(tài)度觀察行業(yè)發(fā)展的動(dòng)向。 2.目前執(zhí)行器方案成本較高，降本壓力巨大 以旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器為例，按照無框力矩電機(jī)、諧波減速器、驅(qū)動(dòng)器及其他部件的成本分別為1000元、1500元、1000元計(jì)算，關(guān)節(jié)總成成本約2500元。對(duì)于線性執(zhí)行器，按照無框力矩電機(jī)、反轉(zhuǎn)式行星滾柱絲杠、驅(qū)動(dòng)器及其他部件的成本分別為1000元、10000元、1000元計(jì)算，關(guān)節(jié)總成成本約為12000元?？紤]到還有滑動(dòng)絲杠的使用，28個(gè)執(zhí)行器關(guān)節(jié)成本約16萬元，距離馬斯克提到量產(chǎn)后銷售價(jià)格2萬美元的目標(biāo)，仍有較大差距。執(zhí)行器目前成本較高，執(zhí)行器仍然是未來人形機(jī)器人降本的關(guān)鍵部分。 3.行星減速器、滑動(dòng)絲杠等低成本方案或迎來成長機(jī)遇 行星齒輪減速器由于精度較差，在傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域使用場(chǎng)景很少，但是其成本較低，以中大力德產(chǎn)品為例，其行星齒輪減速器銷售單價(jià)僅為數(shù)百元。在降本的壓力下，行業(yè)內(nèi)或許也會(huì)在部分產(chǎn)品上使用行星齒輪減速器產(chǎn)品。與此相似的還有絲杠類產(chǎn)品，反向式行星滾柱絲杠成本較高，未來滑動(dòng)絲杠、滾珠絲杠等其他絲杠類產(chǎn)品也具備一定的成長潛力。 七、重點(diǎn)環(huán)節(jié)公司梳理1.執(zhí)行器總成目前國內(nèi)具備較強(qiáng)執(zhí)行器總成制造能力的企業(yè)包括三花智控和拓普集團(tuán)。 （1）三花智控三花智控是全球領(lǐng)先的生產(chǎn)和研發(fā)制冷空調(diào)控件元件和零部件的廠商，有著30多年的歷史經(jīng)驗(yàn)。在汽車、電器和空調(diào)行業(yè)中，通過與全球著名企業(yè)的合作緊密，三花已成為世界領(lǐng)先的OEM供應(yīng)商，提供高品質(zhì)且最具競(jìng)爭(zhēng)力的商品。三花目前成為膨脹閥、電磁閥和換向閥最大的生產(chǎn)廠商之一，年銷售量超過1億件。基于三花智控較強(qiáng)的制造能力和集成能力，公司有望在機(jī)器人領(lǐng)域執(zhí)行器領(lǐng)域占據(jù)重要的市場(chǎng)地位。 （2）拓普集團(tuán)拓普集團(tuán)自1983年創(chuàng)立，總部位于中國寧波，在汽車行業(yè)中專注篤行40年。集團(tuán)設(shè)有動(dòng)力底盤系統(tǒng)、飾件系統(tǒng)兩大事業(yè)群，以及一個(gè)面向智能駕駛的獨(dú)立品牌業(yè)務(wù)單元-域想智行。集團(tuán)主要生產(chǎn)汽車NVH減震系統(tǒng)、內(nèi)外飾系統(tǒng)、車身輕量化、底盤系統(tǒng)、智能座艙部件、熱管理系統(tǒng)、空氣懸架系統(tǒng)和智能駕駛系統(tǒng)等產(chǎn)品。拓普集團(tuán)與國內(nèi)外多家汽車制造商建立了良好的合作關(guān)系，已成為奧迪、寶馬、斯特蘭蒂斯、通用、吉利、福特、奔馳、大眾、高合、理想、蔚來、小鵬、RIVIAN、LUCID等汽車制造商的全球合作伙伴。拓普集團(tuán)同樣擁有較強(qiáng)的制造能力和集成能力，也將是機(jī)器人行業(yè)上游的重要供應(yīng)商。 2.絲杠絲杠作為高端的傳動(dòng)裝置，在機(jī)床等高端機(jī)械設(shè)備上有大量應(yīng)用，但并未實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，國內(nèi)以南京工藝、秦川機(jī)床為代表的企業(yè)在業(yè)內(nèi)有一定規(guī)模，但是目前人形機(jī)器人使用的行星滾柱絲杠國內(nèi)還沒有企業(yè)具備較好的制造能力。近年來，恒立液壓、貝斯特、長盛軸承等企業(yè)開始布局絲杠導(dǎo)軌業(yè)務(wù)，未來有望實(shí)現(xiàn)在人形機(jī)器人領(lǐng)域的拓展。

（1）恒立液壓2021年9月，恒立液壓發(fā)布定增預(yù)案，計(jì)劃投資15.3億元用于線性驅(qū)動(dòng)器項(xiàng)目，該項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)后將形成年產(chǎn)104,000根標(biāo)準(zhǔn)滾珠絲杠電動(dòng)缸、4,500根重載滾珠絲杠電動(dòng)缸、750根行星滾柱絲杠電動(dòng)缸、100,000米標(biāo)準(zhǔn)滾珠絲杠和100,000米重載滾珠絲杠的生產(chǎn)能力。項(xiàng)目完成后，恒立液壓將具備滾珠絲杠和根行星滾柱絲杠的制造能力。 （2）貝斯特貝斯特成立于1997年5月，公司主營業(yè)務(wù)為研發(fā)、生產(chǎn)及銷售各類精密零部件及工裝夾具產(chǎn)品。公司主要產(chǎn)品為渦輪增壓器精密軸件、渦輪增壓器葉輪、渦輪增壓器中間殼（為無錫石播增壓器有限公司供貨）。公司近年來開始布局絲杠導(dǎo)軌業(yè)務(wù)，目標(biāo)實(shí)現(xiàn)機(jī)床絲杠導(dǎo)軌的國產(chǎn)化替代。 （3）長盛軸承長盛軸承2022年發(fā)布《向特定對(duì)象發(fā)行股票預(yù)案》，公司計(jì)劃募集資金4.46億元，并計(jì)劃投資2.65億元用于擴(kuò)建年產(chǎn)自潤滑軸承16700萬套、滾珠絲杠3萬套項(xiàng)目。 （4）秦川機(jī)床秦川機(jī)床子公司漢江機(jī)床是國家第三個(gè)五年計(jì)劃時(shí)期興建的三線建設(shè)重點(diǎn)工程之一，機(jī)械工業(yè)大型骨干企業(yè)，國內(nèi)螺紋磨床主導(dǎo)企業(yè)。經(jīng)過50多年的發(fā)展歷程，形成以自動(dòng)化、數(shù)字化、智能成套成線產(chǎn)品為主的精密數(shù)控螺紋加工機(jī)床產(chǎn)業(yè)，以滾珠絲杠副、滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副、滾動(dòng)導(dǎo)軌塊、滾動(dòng)花鍵副、螺桿轉(zhuǎn)子副、齒輪齒條副、精密工作臺(tái)和精密零部件產(chǎn)品為主的滾動(dòng)功能部件產(chǎn)業(yè)，是陜西省高新技術(shù)企業(yè)。 3.減速器國內(nèi)諧波減速器核心制造商包括綠的諧波、來福、大族、雙環(huán)傳動(dòng)、國茂股份，行星齒輪減速器制造商包括中大力得，同時(shí)國茂股份等企業(yè)有望在行星齒輪箱領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)布局。 （1）綠的諧波綠的諧波自2003年開始，公司核心團(tuán)隊(duì)從事機(jī)器人用精密諧波減速器理論基礎(chǔ)的研究。公司業(yè)務(wù)聚焦諧波減速器、機(jī)電一體化產(chǎn)品、旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、數(shù)控分度轉(zhuǎn)臺(tái)、無框電機(jī)、電液伺服控制器、工業(yè)自動(dòng)化服務(wù)等多類產(chǎn)品，也是國內(nèi)諧波減速器龍頭企業(yè)。 2023年4月，公司與三花智控?cái)M在三花于墨西哥的工業(yè)園內(nèi)（即“三花墨西哥工業(yè)園”）共同出資設(shè)立一家合資企業(yè)，我們預(yù)計(jì)這將有助于公司在人形機(jī)器人領(lǐng)域的布局。 （2）雙環(huán)傳動(dòng)雙環(huán)傳動(dòng)創(chuàng)建40+年來專注于機(jī)械傳動(dòng)核心部件——齒輪及其組件的研發(fā)、制造與銷售，已成為中國頭部的專業(yè)齒輪產(chǎn)品制造商和服務(wù)商之一。公司產(chǎn)品涵蓋傳統(tǒng)汽車、新能源汽車、軌道交通、非道路機(jī)械、工業(yè)機(jī)器人等多個(gè)領(lǐng)域，業(yè)務(wù)遍布全球，成為包括采埃孚、康明斯、卡特彼勒以及上汽、一汽等國內(nèi)外知名企業(yè)的供應(yīng)商，世界500強(qiáng)客戶銷售占比60%以上。 （3）國茂股份國茂股份專注減速機(jī)行業(yè)30年，公司主營產(chǎn)品為齒輪減速機(jī)和擺線針輪減速機(jī)，年產(chǎn)量超70萬臺(tái)，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、智能物流與倉儲(chǔ)、工業(yè)自動(dòng)化、冶金、環(huán)保、新能源、食品輕工、港口機(jī)械、資源開采等通用機(jī)械行業(yè)各領(lǐng)域。公司是國內(nèi)通用減速器龍頭企業(yè)，同時(shí)具有諧波減速器產(chǎn)品布局，未來有望在行星齒輪減速機(jī)等領(lǐng)域持續(xù)拓展。 （4）中大力德中大力德始創(chuàng)于1998年，是一家集電機(jī)驅(qū)動(dòng)、微特電機(jī)、精密減速器的研發(fā)、制造、銷售、服務(wù)于一體的機(jī)電自動(dòng)化企業(yè)。公司一直從事減速電機(jī)、減速器等核心零部件的生產(chǎn)和銷售，主力產(chǎn)品為減速電機(jī)和行星減速器，并且還推出出微型無刷直流減速電機(jī)、精密行星減速器、滾筒電機(jī)、RV減速器、諧波減速器、伺服驅(qū)動(dòng)、永磁直流減速電機(jī)等產(chǎn)品。 4.力矩電機(jī)（1）步科股份步科股份一直專注于工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備控制核心部件與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)/互聯(lián)網(wǎng)軟硬件的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售以及相關(guān)技術(shù)服務(wù)，公司核心產(chǎn)品包括工業(yè)人機(jī)界面、伺服系統(tǒng)、步進(jìn)系統(tǒng)、可編程邏輯控制器、變頻器等，在物流設(shè)備、機(jī)器人、包裝設(shè)備、食品設(shè)備、服裝設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、環(huán)保設(shè)備等行業(yè)有廣泛應(yīng)用。公司第三代無框力矩電機(jī)產(chǎn)品可以對(duì)標(biāo)國際領(lǐng)先產(chǎn)品，部分型號(hào)具備一定優(yōu)勢(shì)。 （2）昊志機(jī)電昊志機(jī)電成立于2006年，是一家專業(yè)從事中高端數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、新能源汽車核心功能部件等的研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、銷售與維修服務(wù)的國家高新技術(shù)企業(yè)。公司穩(wěn)步向數(shù)控機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人等高端裝備的核心功能部件領(lǐng)域橫向擴(kuò)張，目前產(chǎn)品涵蓋PCB鉆孔機(jī)/成型機(jī)/劃片機(jī)電主軸、數(shù)控金屬/玻璃雕銑機(jī)電主軸、數(shù)控車床主軸/電主軸、走芯車床電主軸、直結(jié)與皮帶式機(jī)械主軸、加工中心電主軸、鉆攻中心電主軸、高速內(nèi)/外圓磨床主軸、木工雕銑機(jī)電主軸、高光及超精加工電主軸、超聲波電主軸、液靜壓主軸、銑削動(dòng)力頭、末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)、刀柄夾頭、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)、直線電機(jī)、諧波減速器、數(shù)控系統(tǒng)、伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、傳感器、燃料電池壓縮機(jī)、曝氣鼓風(fēng)機(jī)、直驅(qū)類高速風(fēng)機(jī)等數(shù)十個(gè)系列上百種產(chǎn)品。 5.空心杯電機(jī)（1）鳴志電器鳴志電器司專注于運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域和智能電源領(lǐng)域核心技術(shù)及系統(tǒng)級(jí)解決方案的研發(fā)和經(jīng)營，公司目前業(yè)務(wù)主要包括運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域業(yè)務(wù)、智能電源領(lǐng)域業(yè)務(wù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)、貿(mào)易代理業(yè)務(wù)、其他業(yè)務(wù)等五大板塊。公司運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域有控制電機(jī)類產(chǎn)品、啟動(dòng)控制類產(chǎn)品和傳感器類產(chǎn)品，公司的空心杯電機(jī)產(chǎn)品在國內(nèi)具有較好的競(jìng)爭(zhēng)力。 （2）鼎智科技鼎智科技成立于2008年，公司主要產(chǎn)品為線性執(zhí)行器、各類微電機(jī)及其組件，下游客戶主要為醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化控制設(shè)備等制造企業(yè)。公司在絲杠、空心杯電機(jī)市場(chǎng)在國內(nèi)具有一定的領(lǐng)先性。 （3）偉創(chuàng)電氣偉創(chuàng)電氣是一家專業(yè)從事工業(yè)自動(dòng)化控制產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)和銷售于一體的國家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。公司產(chǎn)品涵蓋變頻調(diào)速器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、光伏逆變器、PLC、HMI、自動(dòng)化設(shè)備等。廣泛應(yīng)用于石油、化工、陶瓷、起重、機(jī)床、金屬制品、電線電纜、塑膠、印刷包裝、紡織化纖、冶金、煤礦、市政等行業(yè)。 公司2022年成立了機(jī)器人行業(yè)部，目前主要是以機(jī)器人大配套為出發(fā)點(diǎn)，執(zhí)行端主要以低壓伺服、空心杯電機(jī)、特種無框力矩電機(jī)、諧波減速器等這類產(chǎn)品為主。公司研制的空心杯電動(dòng)機(jī)具有高轉(zhuǎn)速、高扭矩、低噪音振動(dòng)的優(yōu)勢(shì)，電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、更精確的控制；電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊讓電機(jī)提供了更高的效率和功率密度。能廣泛應(yīng)用于人形機(jī)器人、檢測(cè)機(jī)器人、工業(yè)自動(dòng)化機(jī)器人、航空、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)工具、儀器儀表、電子設(shè)備等領(lǐng)域。 6.力矩傳感器（1）柯力傳感柯力傳感成立于1995年，是目前全球稱重領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)與推廣應(yīng)用的主要引領(lǐng)者之一，也是中國重要的稱重元件制造及銷售企業(yè)之一和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)開拓者之一。公司主要研制和生產(chǎn)各類物理量傳感器、稱重儀表、電子稱重系統(tǒng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)成套設(shè)備。依靠公司在稱重領(lǐng)域的制造經(jīng)驗(yàn)與優(yōu)勢(shì)，公司有望在力矩傳感器領(lǐng)域取得突破。 （2）蘇州固锝蘇州固锝成立于1990年，是中國電子行業(yè)半導(dǎo)體十大知名企業(yè)、江蘇省高新技術(shù)企業(yè)、中國半導(dǎo)體分立器件協(xié)會(huì)副理事長企業(yè)。公司產(chǎn)品包括最新封裝技術(shù)的無引腳集成電路產(chǎn)品和分立器件產(chǎn)品、汽車整流二極管、功率模塊、整流二極管芯片、硅整流二極管、開關(guān)二極管、穩(wěn)壓二極管、微型橋堆、軍用熔斷絲、光伏旁路模塊、太陽能電池用銀漿以及各種電子漿料等共有50多個(gè)系列、1500多個(gè)品種。

7.運(yùn)動(dòng)控制（1）拓邦股份公司是中國智能控制領(lǐng)域第一家上市公司。掌握電控、電機(jī)、電池三大核心技術(shù)，圍繞控制器、電機(jī)（空心杯電機(jī)、無刷直流電機(jī)）、電芯三大產(chǎn)品為機(jī)器人、工具、家電等領(lǐng)域提供智能解決方案。 公司是國內(nèi)智能控制器龍頭，控制器產(chǎn)品在電動(dòng)工具、家電、智能家居工控領(lǐng)域占據(jù)重要份額。

（2）雷賽智能國內(nèi)運(yùn)動(dòng)控制卡頭部企業(yè)。公司以步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器和控制器起家。驅(qū)動(dòng)器位于整個(gè)運(yùn)控系統(tǒng)的中層，公司向上延伸拓展控制器，實(shí)現(xiàn)了多系列產(chǎn)品的量產(chǎn)，成長為國內(nèi)領(lǐng)先的運(yùn)動(dòng)控制卡供應(yīng)商；向下布局伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)，向市場(chǎng)空間更大的伺服系統(tǒng)拓展。根據(jù)雷賽智能招股書，公司控制器產(chǎn)品的客戶包括涌固精密、舜宇光學(xué)、凱格精機(jī)、鑫信騰科技、東創(chuàng)科技、大族激光、科瑞技術(shù)等。 單臺(tái)工業(yè)機(jī)器人可以僅使用1臺(tái)控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)所有關(guān)節(jié)的控制，但電機(jī)和驅(qū)動(dòng)是1:1的對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此從營收角度看控制器目前占公司營收比例最低。但控制器技術(shù)壁壘高，客戶粘性前，價(jià)值量大，是公司毛利率最高的產(chǎn)品，2020-2022年毛利率維持在70%左右。

（3）萬訊自控公司是掌握數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)的機(jī)器人控制器供應(yīng)商。公司主業(yè)為智能自動(dòng)化儀表，市場(chǎng)地位國內(nèi)領(lǐng)先。同時(shí)，公司自主+聯(lián)合研發(fā)中高端數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心控制系統(tǒng)，是數(shù)控機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人的底層核心技術(shù)，技術(shù)壁壘極高。自主研發(fā)數(shù)控系統(tǒng)體現(xiàn)出公司在控制器領(lǐng)域具備強(qiáng)勁技術(shù)實(shí)力。 公司聯(lián)營子公司視科普是3D視覺解決方案最有經(jīng)驗(yàn)的供應(yīng)商，專注于機(jī)器3D視覺控制領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的Bin-Picking技術(shù)的開發(fā)。視科普基于3D視覺+AI+機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，開發(fā)能夠替代專業(yè)技術(shù)工人的智能機(jī)器人解決方案及工作站，已獲得特斯拉、東風(fēng)本田、上海大眾、中國重汽的訂單，和寶馬、奔馳、大眾、沃爾沃、福特、雷諾等多家汽車產(chǎn)業(yè)巨頭合作。 （4）英威騰英威騰以低壓變頻器起家，是國內(nèi)低壓變頻器的標(biāo)準(zhǔn)起草單位之一。 公司較早著手布局運(yùn)動(dòng)控制器研發(fā)項(xiàng)目，目前已逐漸形成IMPMTC及IMC運(yùn)動(dòng)控制卡及控制器為技術(shù)平臺(tái)，推出工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)等相關(guān)產(chǎn)品。公司的運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)和機(jī)器人EherCAT總線控制方案等機(jī)器人控制系統(tǒng)多次獲國際獎(jiǎng)項(xiàng)。公司機(jī)器人控制系統(tǒng)采用機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)控制算法，開放式結(jié)構(gòu)，功能擴(kuò)展方便，目前主要應(yīng)用于四軸、六軸工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，為客戶提供全面的高性能運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)解決方案。 （5）海得控制控制器領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)豐富，自主可控、研發(fā)能力強(qiáng)：公司擁有20多年的自動(dòng)化業(yè)務(wù)豐富經(jīng)驗(yàn)，基于國產(chǎn)主芯片，自主研發(fā)了可實(shí)現(xiàn)冗余功能的中型e-Control系列PLC及邊緣控制器等產(chǎn)品。其中，PLC產(chǎn)品整合了高性能的嵌入式技術(shù)，基于高速背板總線系統(tǒng)架構(gòu)，將復(fù)雜的過程控制、運(yùn)動(dòng)控制得到完美實(shí)現(xiàn)；邊緣控制器集PLC控制與邊緣計(jì)算功能于一體，充分地適應(yīng)了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需求。 8.人形機(jī)器人AI相關(guān)（1）科大訊飛公司于2023年5月6日正式發(fā)布“訊飛星火認(rèn)知大模型”，并于6月9日如期升級(jí)到“訊飛星火認(rèn)知大模型V1.5”。公司星火大模型在國內(nèi)可測(cè)的現(xiàn)有系統(tǒng)中處于領(lǐng)先水平,并且制定了明確的對(duì)標(biāo)ChatGPT的計(jì)劃。當(dāng)前，星火大模型賦能公司現(xiàn)有產(chǎn)品，助推公司相關(guān)產(chǎn)品營收實(shí)現(xiàn)快速增長。公司訊飛星火認(rèn)知大模型讓國產(chǎn)大模型架構(gòu)在自主創(chuàng)新的軟硬件基礎(chǔ)之上，實(shí)現(xiàn)了核心技術(shù)底座自主可控，讓AI產(chǎn)業(yè)發(fā)展根植在自主創(chuàng)新的根基上。公司與華為昇騰等強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，合力打造完全基于國產(chǎn)算力基礎(chǔ)的認(rèn)知大模型。目前，面向重點(diǎn)行業(yè)可私有化部署的自主可控行業(yè)大模型，已經(jīng)與眾多行業(yè)頭部客戶達(dá)成合作意向。 （2）漢王科技公司具備深厚的AI基因，通過文本大數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)幫助圖書館等客戶實(shí)現(xiàn)了從電子化、數(shù)字化到結(jié)構(gòu)化、流程自動(dòng)化的過渡，在數(shù)據(jù)來源端形成了獨(dú)特的卡位。隨著AIGC技術(shù)的持續(xù)迭代推廣，內(nèi)容自動(dòng)生成、行業(yè)機(jī)器人等業(yè)務(wù)場(chǎng)景有望逐步實(shí)現(xiàn)GPT類技術(shù)的落地。公司在AI+文本領(lǐng)域擁有豐富的場(chǎng)景積累，在機(jī)器人技術(shù)方面有豐富的技術(shù)儲(chǔ)備及商業(yè)化經(jīng)驗(yàn)，有望受益于GPT類技術(shù)的持續(xù)推廣。

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審核編輯 黃宇