本土企業(yè)在機器人一體化關(guān)節產(chǎn)業(yè)鏈具備機會(huì )

（一）電機：空心杯電機應用廣，力矩電機逐漸系列化

電機品種繁多，普遍有兩種分類(lèi)方式，按照控制方式分類(lèi)和按照驅動(dòng) 方式分類(lèi)?？刂品绞椒诸?lèi)：包括伺服電機、步進(jìn)電機和力矩電機，伺 服電機采用閉環(huán)/半閉環(huán)控制、控制精度高、高低速切換流暢、成本較高；步進(jìn)電機將脈沖信號直接轉化為角動(dòng)量，步距角恒定，精度弱于伺服但結構簡(jiǎn)單成本低。按照驅動(dòng)方式分類(lèi)：分為直流電機和交流 電機，其中交流電機按照轉子和定子轉動(dòng)是否同步可以分為同步電機和異步電機（感應電機），同步電機通過(guò)轉子磁場(chǎng)和定子磁場(chǎng)之間的  “互鎖”來(lái)運行。而異步電機的工作原理是“電磁感應”，定子旋轉變化的磁場(chǎng)在轉子中感應出電流，此電流在磁場(chǎng)中受力，帶動(dòng)轉子轉動(dòng)。人形機器人涉及的電機產(chǎn)品包括無(wú)框力矩電機和空心杯電機等。力矩電機是一種多級對、無(wú)機殼的直驅電機，扭矩增強且結構緊湊。相較于普通電機主要規格為功率，力矩電機的規格和選型主要取決于扭矩， 力矩電機極對數多，在電機低速甚至堵轉時(shí)仍能持續運轉并提供穩定  的力矩給負載；同時(shí)，力矩電機為直驅電機，負載直接連接轉子，不  需要任何傳動(dòng)件，減少摩擦損耗，結構緊湊；除此之外，力矩電機為無(wú)框架式永磁電機，沒(méi)有機殼，只有定子和轉子兩個(gè)部件，中空孔大，

方便走線(xiàn)。 目前，無(wú)框力矩電機主要用在協(xié)作機器人等領(lǐng)域?？招谋?電機是微特電機的一種，無(wú)鐵芯轉子，重量輕且效率高?？招谋姍C 在結構上突破了傳統電機的轉子結構形式，采用的是無(wú)鐵芯轉子，也 叫空心杯型轉子。這種新穎的轉子結構徹底消除了由于鐵芯形成渦流 而造成的電能損耗。因為沒(méi)有鐵損，所以它的效率要比普通的微型直 流電機要高；同時(shí)，由于轉子重量大幅降低，所以轉動(dòng)慣性減小，相 比傳統鐵芯電機，大扭矩急加速急減速性能突出；另外，空心杯電機 還具有體積小、可控性高、噪音小等優(yōu)點(diǎn)。因此，空心杯電機主要用 在需要快速響應（如軍工、檢測）和對重量和能耗要求較高（如無(wú)人 機、機器人）等領(lǐng)域。機電產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應用于協(xié)作機器人和輕型機器人領(lǐng)域?？招谋姍C 主要玩家為鳴志電器、江蘇雷利、偉創(chuàng )電氣。其中鳴志電器為運動(dòng)控 制領(lǐng)域優(yōu)質(zhì)的出口企業(yè)，空心杯電機暢銷(xiāo)國內外；江蘇雷利和鼎智科 技的空心杯電機為共同研發(fā)生產(chǎn)，產(chǎn)品廣泛應用于軍工、半導體、醫 療等領(lǐng)域，同時(shí)當前多款樣品處在測試階段。匯川技術(shù)和禾川科技為 國內伺服產(chǎn)品主要供應商。其中匯川技術(shù)具備工控和工業(yè)機器人雙重 業(yè)務(wù)優(yōu)勢，并持續研發(fā)提高直驅電機競爭力；禾川科技的無(wú)框力矩直 驅電機廣泛應用于工業(yè)機器人、激光等領(lǐng)域。

（二）減速器：諧波減速器水平一流，RV 本土市占率提升

減速機是機器人的核心精密零部件之一，技術(shù)壁壘高。減速機的主要 工作原理為通過(guò)機械傳動(dòng)裝置實(shí)現對原動(dòng)機的減速增矩，是影響機器 人性能的核心因素，在高精度場(chǎng)景中尚未存在替代方案，技術(shù)壁壘較 高。同時(shí)，研發(fā)投入和固定資產(chǎn)投入都較高，綠的諧波從研發(fā)到成品 花了 10 年的時(shí)間，初始投入大（根據招股書(shū)披露，其磨床原價(jià)約 200  萬(wàn)元，滾齒 300 萬(wàn)元），是典型的高壁壘的行業(yè)。機器人用減速器  主要有諧波、RV、行星齒輪減速器等。一般來(lái)說(shuō)，機器人的每個(gè)關(guān)  節都需要配置一臺減速器，減速器的選型需要綜合考慮體積、減速比、 扭矩和價(jià)格等方面因素，不同的機器人有不同數量的關(guān)節，而且負載 不同，所用的減速器也不同。一般而言，重載的關(guān)節多使用 RV 減速 器，輕載關(guān)節一般用諧波減速器。

國內諧波和 RV 減速器主要用于工業(yè)機器人領(lǐng)域，市場(chǎng)持續擴容。根 據 MIR 數據，受益下游工業(yè)機器人等行業(yè)高景氣，國內諧波和 RV減速器銷(xiāo)量有 19 年的 54.3 萬(wàn)臺增長(cháng)至 22 年的 126.3 萬(wàn)臺，期間CAGR 為 32.5%，預計 23-25 年將繼續以 16.8%的 CAGR 增長(cháng)超過(guò) 200 萬(wàn)臺；結構性看，工業(yè)機器人為減速器第一大應用領(lǐng)域，22 年  占比為 79.7%。競爭格局角度，國產(chǎn)品牌以具備一定話(huà)語(yǔ)權。國內生 產(chǎn)工業(yè)機器人減速器的企業(yè)數量逐漸增多，且技術(shù)在逐步提升，部分 廠(chǎng)商已經(jīng)實(shí)現量產(chǎn)并逐步推向市場(chǎng)，在精密減速器國產(chǎn)化的道路上進(jìn) 步明顯。22 年，綠的諧波在諧波減速器領(lǐng)域的中國市占率為 40% ，位列第一位，相較于 17 年提升 5pct，在國內市場(chǎng)已具有一席之地。

綠的諧波為國內諧波減速器龍頭，市占率達 40%，同時(shí)生產(chǎn)銷(xiāo)售無(wú)  框力矩電機等機電一體化產(chǎn)品。2023年4月綠的諧波與三花智控簽署 了框架協(xié)議，雙方同意在三花墨西哥工業(yè)園共同設立合資企業(yè)，綠的 諧波有望借助三花的渠道和客戶(hù)優(yōu)勢加速出海，具備打入人形機器人 供應鏈的潛力。中大力德、國茂股份等企業(yè)在各自減速機細分領(lǐng)域也 較為領(lǐng)先。其中中大力德產(chǎn)品線(xiàn)齊全，包括 RV、諧波、精密行星減速器等；國茂股份擺線(xiàn)針輪減速器實(shí)力強，且子公司國茂精密也切入 諧波減速器領(lǐng)域。

（三）絲杠：行星滾柱絲杠已有里程碑式達成

絲桿的主要功能是將旋轉運動(dòng)轉換成線(xiàn)性運動(dòng)，主要包括滑動(dòng)絲杠、 滾柱絲杠、行星滾柱絲杠等產(chǎn)品?；瑒?dòng)絲桿是滑動(dòng)摩擦，結構簡(jiǎn)單但 精度差，傳動(dòng)效率 25%-50%，主要用于電梯、汽車(chē)等各領(lǐng)域；滾珠 絲杠是滾動(dòng)摩擦，高效率、高精度、高速，但價(jià)格高。滾動(dòng)摩擦的摩 擦系數遠遠低于滑動(dòng)摩擦系數，滾珠絲桿的傳動(dòng)效率大約在90%-99%；行星滾柱絲桿在周?chē)行遣贾昧?6-12 個(gè)螺紋滾柱，接觸 面的增加使承載能力和剛性大大提高，且絲杠軸是小導程角的非圓弧 螺紋，有利于達到較高的導程精度，具有高承載、耐沖擊、高精度、 體積小等特點(diǎn)。行星滾柱絲杠因其較小的體積空間使用，高效精準的 大推力輸出，以及耐用穩定的性能等特點(diǎn)正被越來(lái)越廣泛的應用在工 業(yè)領(lǐng)域，對滾珠絲杠、液壓驅動(dòng)等技術(shù)路線(xiàn)形成有效替代，在機器人、 自動(dòng)化、數控機床、醫療器械、汽車(chē)、石油天然氣等領(lǐng)域的應用正逐 漸普及。

人形機器人直線(xiàn)執行器應用反向式行星滾柱絲杠，主要用于中小負載、 小行程和高速的應用場(chǎng)景。反向式行星滾柱絲杠結構形式與標準式類(lèi)  似，不同在于其沒(méi)有內齒圈，絲杠兩端加工有直齒與滾柱兩端的齒輪  嚙合，且螺母作為主動(dòng)件，其長(cháng)度比標準式的大得多。一般情況下， 不同于標準滾柱絲杠，反向式行星滾柱絲杠的螺母為主動(dòng)件，絲杠為  輸出構件，滾柱、絲杠之間無(wú)相對軸向位移，其主要用于中小負載、小行程和高速的應用場(chǎng)景，其最大的優(yōu)勢在于可將其螺母作為電機轉 子實(shí)現電機和絲杠一體化設計，形成結構緊湊的體式機電作動(dòng)器。

海外高度壟斷，國內處于起步階段。行星滾柱絲杠制造壁壘極高，海外企業(yè)大多于 1950年左右在國防軍工等領(lǐng)域開(kāi)啟產(chǎn)品研發(fā)，主要企 業(yè)包括瑞典斯凱孚、瑞士舍弗勒、美國穆格、美國 Exlar等，國內外 在行星滾柱絲杠的產(chǎn)品差距主要為制造材料（硬度、耐腐蝕、可加工 性等）和制造能力（含機床、工藝等）。本土玩家大多為非上市公司， 逐漸嶄露頭角，包括中國船舶 704 所、博特精工、思科瑞傳動(dòng)、仲  孚機械等，其行星滾柱絲杠已在閥門(mén)、石化、軍事、工業(yè)等各領(lǐng)域逐 步應用。鼎智科技微型行星滾柱絲桿的研發(fā)與生產(chǎn)上已有里程碑式達 成，具備發(fā)展潛力。鼎智科技深耕于線(xiàn)性傳動(dòng)領(lǐng)域，其線(xiàn)性傳動(dòng)產(chǎn)品 包括滑動(dòng)絲桿、滾動(dòng)絲桿，行星滾柱絲桿。三類(lèi)絲桿的應用場(chǎng)景、壽命、傳動(dòng)效率有差異，在技術(shù)和工藝等方面有一定協(xié)同，鼎智線(xiàn)性傳 動(dòng)產(chǎn)品的精密性、穩定性、使用壽命、定制化程度等均處于行業(yè)領(lǐng)先 水平。在微型行星滾柱絲桿領(lǐng)域，公司已取得里程碑式進(jìn)展，該類(lèi)產(chǎn) 品應用領(lǐng)域包括機器人、飛機起落架、部分工業(yè)場(chǎng)景等。

（四）傳感器：全球競爭集中，本土企業(yè)發(fā)展任重道遠 

      機器人需要多傳感器來(lái)保證靈敏度。各種傳感器相當于工業(yè)機器人的 手、眼、耳和鼻，有助于識別自身的運動(dòng)狀態(tài)和環(huán)境狀況。在這些信 息的幫助下，控制器可以發(fā)出相應的指令，使機器人完成所需的動(dòng)作。 根據檢測對象的不同，可以分為內部傳感器和外部傳感器。內部傳感 器一般用來(lái)檢測機器人本身狀態(tài)，包括位置、速度、力覺(jué)傳感器等；外部傳感器一般用來(lái)檢測機器人搜出環(huán)境狀況，包括距離、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)傳感器等。

傳感器下游細分領(lǐng)域多，龍頭企業(yè)才易具有規模效應。以基恩士為代 表的國際傳感器大公司需要國際化銷(xiāo)售、制造外包模式來(lái)攤薄研發(fā)成本。根據 MIR 數據，基恩士一直以來(lái)占據位移傳感器市場(chǎng)的“半壁江山”，產(chǎn)品憑借優(yōu)異的性能、優(yōu)惠的價(jià)格和良好的貨期，2022 年市場(chǎng) 份額進(jìn)一步提升，市占率超過(guò) 60%。規模效應更強的領(lǐng)域，或率先實(shí)現國產(chǎn)替代。中國消費類(lèi)電子的傳感器，由于市場(chǎng)的拉動(dòng)，近十年已經(jīng)有了很大的進(jìn)步。在工業(yè)領(lǐng)域，部分低端領(lǐng)域已有成功案例，但 高端產(chǎn)品目前卡脖子情況仍較為嚴重，國產(chǎn)替代之路任重道遠。未來(lái)人形機器人如果能夠達到消費品級別的體量，可能推動(dòng)細分板塊的國 產(chǎn)替代加速。

全球競爭集中，行業(yè)高盈利。以基恩士、安森美、意法半導體為代表 的全球頭部企業(yè)具備產(chǎn)業(yè)鏈縱向一體化或跨行業(yè)解決方案能力，占據 全球大多數市場(chǎng)，且毛利率平均約 50%以上，盈利能力較強。本土企業(yè)包括漢威科技、柯力傳感、保隆科技等，其產(chǎn)品包括壓力、光學(xué)、位置、速度傳感器等，目前主要應用于汽車(chē)、儀器儀表、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域，未來(lái)收入和盈利仍有較大的提升空間。