人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)系列報(bào)告(四):減速器專(zhuān)題研究:人形機(jī)器人帶來(lái)產(chǎn)業(yè)深度變局_第1頁(yè)
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中泰證券研究所專(zhuān)業(yè)|領(lǐng)先|深度|誠(chéng)信——人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)系列報(bào)告(四)核心觀點(diǎn)速器為特定場(chǎng)景設(shè)計(jì),如風(fēng)力發(fā)電齒輪箱等。精密減速器具高傳動(dòng)精度、小2核心觀點(diǎn)1)全球市場(chǎng):行星減速器德系品牌較強(qiáng),2022年前三大德系品牌合計(jì)市占率達(dá)36%;RV、諧波減速器日系品牌壟斷,2020年RV/諧波減速器市場(chǎng)中納博特斯克、哈默納科市頭部廠(chǎng)家以中大力德/紐氏達(dá)特等為代表;②RV減速器:海外品牌市場(chǎng)份額較高,頭部國(guó)產(chǎn)品牌初具規(guī)模,2022年雙環(huán)傳動(dòng)/中大力德市占率分別為15%/4%;③諧波減速器:近年來(lái)國(guó)產(chǎn)品牌市場(chǎng)份額明顯提升,一超多1)人形機(jī)器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)由電機(jī)+減速器等硬件組成。減速器搭配電機(jī)起到降速增矩的作用,在大扭矩電機(jī)情況下,可以搭載低減速比減速器(行星等),此方案具備經(jīng)濟(jì)性?xún)?yōu)勢(shì);小扭矩電機(jī)情況下,搭載高減速比減),2)應(yīng)用:①Optimus主體部分使用3款共14個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié),對(duì)應(yīng)采用14個(gè)諧波減速器;②出于經(jīng)濟(jì)性考慮,國(guó)3核心觀點(diǎn)①材料變革:乘機(jī)器人發(fā)展之東風(fēng),各頭部減速器廠(chǎng)商積極尋求成本更低、性能更優(yōu)異的核心材料以獲取成本優(yōu)勢(shì),強(qiáng)化自身技術(shù)優(yōu)勢(shì),搶占市場(chǎng)份額。連鑄球墨鑄鐵成本低、輕量化契合減速器廠(chǎng)商核心訴求。據(jù)我們測(cè)算,預(yù)計(jì)2030年連鑄球墨鑄鐵在全球機(jī)器人減速器市場(chǎng)總規(guī)模達(dá)109.35億元,其中連鑄球墨鑄鐵在人形機(jī)器人減速器市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)50.72億元,在工業(yè)機(jī)器人減速器市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)58.②結(jié)構(gòu)改型:RV減速器耐重載、抗沖擊性更強(qiáng),適用于較大載荷的作業(yè)場(chǎng)景。人形機(jī)器人腰部、髖部等位置2)精密減速器市場(chǎng)空間預(yù)計(jì)將顯著擴(kuò)大。2022年全球精密減速器市場(chǎng)規(guī)模約為197億元。我們測(cè)算,若全球人形機(jī)器人產(chǎn)量達(dá)100萬(wàn)臺(tái),則有望給精密行星/RV/諧波減速器分別帶來(lái)20.1/95.6/53.6億元的增量空間。);【斯菱股份】汽車(chē)后市場(chǎng)穩(wěn)扎穩(wěn)打,新業(yè)務(wù)拓展可期(“買(mǎi)入”評(píng)級(jí));【蘇軸股份】滾針軸承國(guó)產(chǎn)化龍頭,多領(lǐng)域同步拓展夯實(shí)行業(yè)地位(“買(mǎi)入”評(píng)級(jí)風(fēng)險(xiǎn)提示:人工智能&大模型技術(shù)發(fā)展不及預(yù)期預(yù)期、行業(yè)規(guī)模測(cè)算偏差風(fēng)險(xiǎn)、研報(bào)使用的信息存在更新不及時(shí)風(fēng)險(xiǎn)等。12目錄12目錄3456減速器簡(jiǎn)介:定義、分類(lèi)及性能指標(biāo)諧波三大類(lèi)精密減速器競(jìng)爭(zhēng)格局:海外品牌壟斷特征顯著,國(guó)產(chǎn)替代加速精密減速器在人形機(jī)器人的應(yīng)用:選型方案各異,影響關(guān)節(jié)性能精密減速器材料/結(jié)構(gòu)創(chuàng)新:人形機(jī)器人成為重要引擎相關(guān)標(biāo)的盈利預(yù)測(cè)與估值51專(zhuān)業(yè)|領(lǐng)先|深度|1專(zhuān)業(yè)|領(lǐng)先|深度|61.1減速器定義:傳動(dòng)系統(tǒng)重要部件,是實(shí)現(xiàn)降速增距的關(guān)鍵序號(hào)減速器作用介紹1減小轉(zhuǎn)速在電機(jī)的很多使用場(chǎng)合中、很難完企去使用電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速,因?yàn)檫@牽涉很多其它的功能需求和匹配的原則,所以需要對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行減速。2增大扭矩減速機(jī)在降速的同時(shí)提高輸出扭矩,扭矩輸出比例按電機(jī)輸出乘減速比3減小運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的慣量減速同時(shí)降低了負(fù)載的慣量,慣量的減少為減速比的平方4鎖止機(jī)構(gòu)渦輪蝸桿減速機(jī)有一個(gè)非常重要的功能,那就是鎖止機(jī)構(gòu),當(dāng)它的減速比達(dá)到一定的比值后,它幾乎可以完全屏蔽掉運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)電機(jī)的反向沖擊,甚至是完全鎖止整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。788單位表示。(常數(shù)9550是為了將功率單位從91.3減速器種類(lèi):按用途可分為通用、專(zhuān)用、精密減速器2)專(zhuān)用減速器是根據(jù)特定需求設(shè)計(jì)和制造的減速裝置,其規(guī)格以大型、特大型為主,可根據(jù)特定應(yīng)用業(yè)需求進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),例如風(fēng)力發(fā)電齒輪箱、冶金齒輪箱。主營(yíng)專(zhuān)用減速器的代表企業(yè)3)精密減速器是傳動(dòng)鏈誤差達(dá)到特定精度以上的減速器,多用于精密控制領(lǐng)域。4)整體來(lái)看,通用減速器適用于廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,專(zhuān)用減速器針對(duì)特定需求進(jìn)行設(shè)計(jì),而精密 專(zhuān)用減速器通用減速器風(fēng)力發(fā)電齒輪箱冶金齒輪箱專(zhuān)用減速器通用減速器風(fēng)力發(fā)電齒輪箱冶金齒輪箱齒輪減速器蝸輪蝸桿減速器諧波減速器RV減速器諧波減速器RV減速器2專(zhuān)業(yè)|領(lǐng)先|深度|2專(zhuān)業(yè)|領(lǐng)先|深度|2.1精密減速器:乘機(jī)器人發(fā)展東風(fēng),廣泛應(yīng)用于機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)精確定位,其常被用于機(jī)器人中對(duì)精度要求低的部3)RV減速器:RV減速器的名稱(chēng)來(lái)源于旋轉(zhuǎn)行星減速器RV減速器諧波減速器2.1.1精密減速器零部件加工工藝概述1)主要原材料:Cr40(標(biāo)準(zhǔn)鋼)、GCr15(高碳鉻軸承鋼)、42CrMo(調(diào)質(zhì)鋼適用于制造軸)、17CrNiMo6(滲碳鋼適用于制造硬齒面齒輪和軸)以及球墨鑄鐵等金屬材3)一般工序:對(duì)原材料鍛造、熱軋、冷作、切割等預(yù)處粗加工階段:去除毛坯上因鑄造、鍛造產(chǎn)生的不規(guī)則表皮,按零件要求加工到適當(dāng)余量的過(guò)程,是精加工的準(zhǔn)備工序。1)特點(diǎn):加工精度較低、切削速度小、進(jìn)給量和吃刀精加工階段:提高加工精度,降低表面粗糙度的過(guò)程。1)特點(diǎn):去除材料少、切削速度大、進(jìn)給量和吃刀量2)加工設(shè)備:數(shù)控車(chē)床(車(chē)削加工)、磨床(磨削加工)、搖臂來(lái)源:阿里巴巴17CrNiMo6球墨鑄鐵2.1.1精密減速器零部件加工工藝概述熱處理階段:通過(guò)加熱、保溫和冷卻,來(lái)獲得預(yù)期組織和性能的過(guò)程,主要分為預(yù)備熱處理、最終熱處理兩個(gè)階段。),3)最終熱處理階段:采用齒圈整體氮化,通過(guò)氮原子擴(kuò)散改變表面力學(xué)裝配階段:將各個(gè)零部件按照設(shè)計(jì)要求組裝在一起,并進(jìn)行調(diào)試和校準(zhǔn),最終形成完整的減速器系統(tǒng)的過(guò)程。器設(shè)計(jì)允許,可進(jìn)行必要校準(zhǔn),如齒輪嚙合間隙、2)潤(rùn)滑和防腐處理:在裝配過(guò)程中進(jìn)行適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑,確保齒輪、軸承等摩擦部腐處理,增強(qiáng)零部件的耐腐蝕性。工序名稱(chēng)定義目的正火將工件加熱至727℃到912℃之間保溫一段時(shí)間后,從爐中取出在空氣中或噴水、噴霧或吹風(fēng)冷卻的過(guò)程。①去除材料的內(nèi)應(yīng)力;②增加材料的硬度。退火將金屬緩慢加熱到一定溫度,保持足夠時(shí)間,然后以適宜速度冷卻的過(guò)程。①降低硬度,改善切削加工性;②消除殘余應(yīng)力,穩(wěn)定尺寸,減少變形與裂紋傾向;③細(xì)化晶粒,調(diào)整組織,消除組織缺陷;④均勻材料組織和成分,改善材料性能淬火將金屬工件加熱到某一適當(dāng)溫度并保持一段時(shí)間,隨即浸入淬冷介質(zhì)中快速冷卻的過(guò)程。①提高鋼件的機(jī)械性能,諸如硬度、耐磨性、彈性極限、疲勞強(qiáng)度等;②改善某些特殊鋼的物理或者化學(xué)性能,如增強(qiáng)磁鋼的鐵磁性,提高不銹鋼的耐蝕性回火將過(guò)淬火過(guò)的工件重新加熱到低于下臨界溫度的適當(dāng)溫度,保溫一段時(shí)間后在空氣、水、油等介質(zhì)中冷卻的過(guò)程。①消除工件淬火時(shí)產(chǎn)生的殘留應(yīng)力,防止變形和開(kāi)裂;②調(diào)整工件的硬度、強(qiáng)度、塑性和韌性,達(dá)到使用性能要求;③穩(wěn)定組織與尺寸,保證精度;④改善和提高加工性能。 2.2行星減速器:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單高效,運(yùn)行平穩(wěn)、抗沖擊3)承載能力強(qiáng)、抗沖擊和振動(dòng)性能好,運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。多個(gè)行星輪的使用增加嚙2.2行星減速器:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單高效,運(yùn)行平穩(wěn)、抗沖擊RV減速器構(gòu)造:RV減速器由第一級(jí)漸開(kāi)線(xiàn)行星傳動(dòng)者的相位差須為180度,用于抵消徑向跳動(dòng),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)RV齒輪之間的交錯(cuò)圓周擺動(dòng)。③①由于兩曲柄軸的相位差設(shè)置為180°才可使工作中兩曲柄軸外花鍵的動(dòng)②先定位板和偏心定位塊對(duì)曲柄軸的偏心距進(jìn)行定位,專(zhuān)用工裝在曲柄固定的情磨,然后將偏心定位板和偏心定位塊旋轉(zhuǎn)180°,磨削工裝按照同一工序精磨另一曲柄。 序號(hào)工序名稱(chēng)工序描述1取料根據(jù)尺寸選取適合的毛坯件2粗車(chē)粗車(chē)外圓及兩端面3粗磨粗磨曲柄及主軸外圓4粗滾組滾漸開(kāi)線(xiàn)外花鍵5粗車(chē)根據(jù)偏心距粗車(chē)兩曲柄6淬火滲碳淬火,深度為0.9-1.2mm7精滾精滾漸開(kāi)線(xiàn)外花鍵8精磨精磨主軸及兩曲柄外圓9檢驗(yàn)檢驗(yàn)加工精度是否滿(mǎn)足要求10入庫(kù)入庫(kù)保存 序號(hào)工序名稱(chēng)工序描述1精密鍛造直接鍛造成型并留一定的加工余量2等溫退火消除殘余應(yīng)力、降低硬度,方便后續(xù)加工3拋丸處理清除鍛造和退火加工留下的表面氧化層4提高表面硬度、耐磨性和接觸疲勞性能5消除內(nèi)應(yīng)力、減小變形、提高工件性能6粗磨擺線(xiàn)輪兩端面、齒廓曲面、中間及軸承孔7精磨擺線(xiàn)輪兩端面、齒廓曲面、中間及軸承孔8表面清理清洗零件磨削殘留的鐵屑和磨削液9檢驗(yàn)檢驗(yàn)加工精度入庫(kù)保存來(lái)源:《RV減速器關(guān)鍵零部件工藝設(shè)計(jì)及綜合性測(cè)試》,中泰證券研究所來(lái)源:《RV序號(hào)工序名稱(chēng)工序內(nèi)容工序描述供需裝備1少2345678深冷設(shè)備9檢驗(yàn)2.4諧波減速器:設(shè)計(jì)緊湊輕巧,減速比大、傳動(dòng)精度高2)當(dāng)波發(fā)生器裝入柔輪內(nèi)圓時(shí),迫使柔輪產(chǎn)生彈性變形而呈橢圓狀,使其2.4諧波減速器:設(shè)計(jì)緊湊輕巧,減速比大、傳動(dòng)精度極高3)散熱條件差。由于其傳動(dòng)精度高且結(jié)構(gòu)緊湊,柔輪于鋼輪的摩擦?xí)a(chǎn)生額柔輪、鋼輪和波發(fā)生器是諧波減速器核心關(guān)①十字鐓鍛階段:需要通過(guò)不同方向的毛坯鐓鍛,結(jié)合強(qiáng)力旋轉(zhuǎn),實(shí)2.4諧波減速器:設(shè)計(jì)緊湊輕巧,減速比大、傳動(dòng)精度極高③強(qiáng)力旋轉(zhuǎn)階段:需要通過(guò)旋轉(zhuǎn)方式使毛坯逐漸擠出形成圖表:諧波減速器主要零部件來(lái)源:CAD畫(huà)家,中泰證券研究所3專(zhuān)業(yè)|領(lǐng)先誠(chéng)信|深度|3專(zhuān)業(yè)|領(lǐng)先誠(chéng)信|深度|達(dá)36%,2020年納博特斯克在全球RV減速器市占率為61%,2020年哈默納科在諧波減速器市占率為其他,47%賽威傳動(dòng)其他,47%紐卡特,威騰斯坦,精銳科技,精銳科技,7%其他,斯洛伐克SPINEA,4%日本住友,日本納博特斯克日本住友,其他其他,綠的諧波,7%哈默納科,82%3.1全球行業(yè)格局成因:先發(fā)優(yōu)勢(shì)+壁壘高筑),?工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展是公司業(yè)務(wù)規(guī)模增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)。諧波減速器由于獨(dú)有的結(jié)構(gòu)特征所具有的運(yùn)動(dòng)精器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速成為哈默納科營(yíng)收成長(zhǎng)牽引力,哈默納科歷史營(yíng)收增速與全球工業(yè)體制造設(shè)備、電機(jī)制造設(shè)備、工作機(jī)械及平板顯示器制造設(shè)備等,占比分別為17.5%、4.9% 3.1全球行業(yè)格局成因:先發(fā)優(yōu)勢(shì)+壁壘高筑及減速比;2000-2013年,公司追求小型/輕量化開(kāi)發(fā)了CSF/CSG等系列。目前主力產(chǎn)方針:形成以減速器、傳感器、驅(qū)動(dòng)器、控制器、工具等其他向機(jī)電一體模組化發(fā)展;輕量化、小型化“兩極”2013年2014年2015年2016年2017年2018年2019年2020年3.2.1行星減速器:行業(yè)格局分散,國(guó)產(chǎn)品牌性能已達(dá)國(guó)際前沿水平2022年年產(chǎn)銷(xiāo)近60萬(wàn)套精密行星減速機(jī);③科峰智能:實(shí)控人最早于2004年創(chuàng)立美元)86420全球中國(guó)9.34.75.03.59.09.33.03.1201820192020202120229008007006005004003002000 2520502018-012018-062018-112019-042019-092020-022020-072020-122021-052021-102022-032022-082023-012023-062023-11其他,46%科峰智能,12%紐氏達(dá)特,其他,46%科峰智能,12%紐氏達(dá)特,9%利茗,5%精銳科技,7%3.2.1行星減速器:行業(yè)格局分散,國(guó)產(chǎn)品牌性能已達(dá)國(guó)際前沿水平元頭部國(guó)產(chǎn)廠(chǎng)家以中大力德、科峰智能、紐氏達(dá)特為主要代表,其中2022年中大力德精密減速器 檢測(cè)指標(biāo)精密行星減速器傳動(dòng)效率性能優(yōu)異,遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的≥80%的要求,且部分產(chǎn)品的傳動(dòng)效率超過(guò)進(jìn)口傳動(dòng)誤差表現(xiàn)優(yōu)異,全部達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求,且部分產(chǎn)品的傳動(dòng)誤差優(yōu)于進(jìn)口表現(xiàn)優(yōu)異,全部達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的同時(shí),全部?jī)?yōu)扭轉(zhuǎn)剛度表現(xiàn)優(yōu)異,全部達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求,同時(shí)顯著優(yōu)耐久測(cè)試傳動(dòng)效率同樣普遍增大,且在傳動(dòng)效率的保持上,整體優(yōu)于進(jìn)口;傳動(dòng)誤差普遍增大,但仍滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求,在傳動(dòng)誤差的保持上,落后于進(jìn)口;空程和回差普遍增大,扭轉(zhuǎn)剛度普遍下降,但仍可以達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求,且優(yōu)于進(jìn)口日本新寶日本新寶,20%3.2.2RV減速器:海外品牌主導(dǎo)市場(chǎng),頭部廠(chǎng)家初具規(guī)模產(chǎn)減速機(jī)市場(chǎng)市占率第一,2020年成立全資子公司環(huán)動(dòng)科技。公司目前擁有SHPR-C、SHPR減速機(jī)等產(chǎn)品系列,提供覆蓋3-1000kg負(fù)載機(jī)器人的高精密減速器整體方案。2018年,公司 市占率第一市占率第一核心創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)組減速機(jī)產(chǎn)能建會(huì)產(chǎn)品推介·面向新一代機(jī)器人減速器研發(fā)升級(jí) 3.2.2RV減速器:海外品牌主導(dǎo)市場(chǎng),頭部廠(chǎng)家初具規(guī)模最大規(guī)格為500C,中實(shí)機(jī)型最大規(guī)格為450較高,分別為15%/4%/4%。我們認(rèn)為造成RV減速器國(guó)產(chǎn)化相對(duì)較慢的主要原因在于RV減速器結(jié)構(gòu)型號(hào)啟動(dòng)停止容許扭矩(Nm)瞬間最大容許扭矩(Nm)容許力矩(Nm)空程(arc.min)扭轉(zhuǎn)剛度(Nm/arc.min)雙環(huán)傳動(dòng)SHPR-450E11,02522,0508,82011,17666.4納博特斯克RV-450E11,02522,0508,82011,17666.4其他,12%秦川,2%智同,3%南通振康,4%中大力德,4%納博特斯克,納博特斯克,52%住友,4%雙環(huán),15% 3.2.3諧波減速器:一超多強(qiáng)特征顯著,國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程加速始諧波傳動(dòng)技術(shù)正式商業(yè)化;1961年諧波傳動(dòng)引入我國(guó),1962年我國(guó)第一臺(tái) ·開(kāi)始研發(fā)工業(yè)機(jī)·相繼推出十四個(gè)·產(chǎn)品系列達(dá)19個(gè)器人領(lǐng)域諧波傳動(dòng)系列近百種諧波減·完成10萬(wàn)臺(tái)產(chǎn)銷(xiāo)目標(biāo)·科創(chuàng)板上市技術(shù)速器·制造出第一臺(tái)諧波減業(yè)檢驗(yàn)測(cè)試中心評(píng)價(jià)和測(cè)試諧波減速器·主持編制的GB/T30819-2014《機(jī)器人用諧波齒輪減速器》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)于6月24日發(fā)布,同年12月31日起正式實(shí)波減速器“Y系列”問(wèn)世 8304050602025327085110徑40458304050602025327085110徑404550135155170581956521580265903003.2.3諧波減速器:一超多強(qiáng)特征顯著,國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程加速 齒輪外徑齒輪外徑(mm)規(guī)格指標(biāo)哈默納科綠的諧波9100330100速器為例,表格標(biāo)色部分為綠的諧波產(chǎn)品型號(hào)福德機(jī)器人,其他,10.3%福德機(jī)器人,其他,10.3%4.2%大族傳動(dòng),4.5%哈默納科,35.5%同川科技,5.7%日本新寶,7.4%3.2.3諧波減速器:一超多強(qiáng)特征顯著,國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程加速市占率有所增長(zhǎng),并且市占率僅次于全球龍頭哈默納科,同時(shí)其他國(guó)產(chǎn)廠(chǎng)商如來(lái)來(lái)福諧波來(lái)福諧波,7.7%綠的諧波,24.7%來(lái)源:華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院,中泰證券研究所 其他,11.0%大族傳動(dòng),4.0%哈默納科,哈默納科,38.0%6.0%日本新寶,7.0%來(lái)福諧波,8.0%綠的諧波,26.0% 來(lái)源:MIRDATA,中泰證券研究所4專(zhuān)業(yè)|領(lǐng)先|深度|4專(zhuān)業(yè)|領(lǐng)先|深度|4.1精密減速器是人形機(jī)器人關(guān)節(jié)的核心硬件,選型方案各異關(guān)節(jié),類(lèi)似于人類(lèi)肌肉的伸縮、牽引,是用來(lái)控制電機(jī)的一種控制器,為機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)提供著強(qiáng)勁①基本硬件構(gòu)成:主要有電機(jī)、控制板、減速器、位置傳感器。它們通過(guò)執(zhí)行接收到的通信信號(hào)控制輸出端的旋轉(zhuǎn)角度,不管是什么樣的產(chǎn)品類(lèi)型和力矩大小,這四種基本組成都不可缺少,是機(jī)器人實(shí)現(xiàn)靈活運(yùn)②數(shù)量:人形機(jī)器人通常有15-70個(gè)關(guān)節(jié)。一般成年人的骨頭有206塊,大的關(guān)節(jié)有78個(gè),而仿人機(jī)器人模擬人類(lèi)的關(guān)節(jié)和骨骼架構(gòu),通常有15-70個(gè)關(guān)節(jié)。仿人機(jī)器人通常頭部有1-3個(gè)關(guān)節(jié),手臂有4-7個(gè)關(guān)節(jié),腿類(lèi)型分布4.1精密減速器是人形機(jī)器人關(guān)節(jié)的核心硬件,選型方案各異動(dòng)器的機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)能力上遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到人類(lèi)和動(dòng)物的水平,繼而科研人員使用模擬肌肉系統(tǒng)能力,使關(guān)節(jié)表現(xiàn)出柔順、安全等特性;而近年來(lái)新興技術(shù)準(zhǔn)直來(lái)源:《國(guó)內(nèi)外雙足人形機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器研究綜述》,中泰證券研究所384.1精密減速器是人形機(jī)器人關(guān)節(jié)的核心硬件,選型方案各異窄4.2Optimus:旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)為電機(jī)+諧波減速器+位置/力矩傳感器+離合器Optimus共采用3款共14個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié):應(yīng)用于包括腕部、肩部、腰部、髖部4個(gè)位置,涉及3類(lèi)型號(hào)①小型號(hào)扭矩20Nm,重量0.55kg;②中型號(hào)扭矩11Nm,重量1.62kg;③大型號(hào)扭矩180NOptimus旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)采用電機(jī)+諧波減永磁體(電機(jī))、非接觸力矩傳感器、諧波減速器、交叉滾子軸承、角接觸球球軸承、機(jī)械離合器、輸入/輸出位置傳感器。預(yù)計(jì)特斯拉Optimus旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器采用的是剛性驅(qū)動(dòng)器方案,關(guān)節(jié)處逐步添加離合器等彈性元件,有助于提升整體關(guān)節(jié)的安全性,使人形機(jī)器 肩部:3*2腕部:1*24.2Optimus:Gen2預(yù)計(jì)延續(xù)剛性驅(qū)動(dòng)器搭配10速比以?xún)?nèi)的高力矩透明度行星減速器、共軛同軸雙編碼器、一體液冷循環(huán)散因素,準(zhǔn)直驅(qū)方案具有成本優(yōu)勢(shì)。而針對(duì)工業(yè)場(chǎng)景應(yīng)用,出于應(yīng)用范圍有望進(jìn)一步擴(kuò)大。因此我們認(rèn)為,未來(lái)國(guó)內(nèi)主機(jī)廠(chǎng)在5專(zhuān)業(yè)|領(lǐng)先|深度|誠(chéng)信5專(zhuān)業(yè)|領(lǐng)先|深度|誠(chéng)信 2)海外:目前海外生產(chǎn)連鑄球墨鑄鐵的公司主要分布在美國(guó)及歐洲,體量較大的如UCBUn1.4.2諧波減速器:球墨鑄鐵的鋼輪價(jià)值占比14%。2.1產(chǎn)量:據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR)發(fā)布的《2023世界機(jī)器人報(bào)告》,預(yù)計(jì)到2030機(jī)器人減速器市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)50.72億元,在工業(yè)機(jī)器人減速器市場(chǎng)規(guī)模有望2023E2024E全球人形機(jī)器人球墨鑄鐵價(jià)值量占比(球墨鑄鐵價(jià)值量占比(%)20%21%22%24%球墨鑄鐵在全球人形機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模(億元)0.341.032.565.5710.9619.8532.8450.72全球工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量(臺(tái))YoY(%)500020%100014%球墨鑄鐵在全球工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模(億元)球墨鑄鐵在全球機(jī)器人市場(chǎng)總規(guī)模(億元)來(lái)源:中泰證券研究所置受力較大,在搬運(yùn)等負(fù)載場(chǎng)景中,諧波減速器不能匹配應(yīng)用需 RV減速器來(lái)源:1688,中泰證券研究所 主要指標(biāo)精密行星減速器RV減速器諧波減速器傳動(dòng)效率>95%>80%>70%傳動(dòng)精度(")≤180傳動(dòng)比3-51230-192.430-160設(shè)計(jì)壽命(h)>20,000>6,000>8,000扭轉(zhuǎn)剛度(N·m/arcmin)10-37020-1,1761.34-54.09額定輸出轉(zhuǎn)矩(N·m)40-1,200101-6,1356.6-921噪音(db)溫升(℃)來(lái)源:科峰智能招股說(shuō)明書(shū),中泰證券研究所5.3材料/結(jié)構(gòu)創(chuàng)新有望打破“工藝剛性”,國(guó)產(chǎn)品牌有望破局線(xiàn)等的調(diào)整與更換。期本土品牌售價(jià)。未來(lái),隨著我國(guó)本土品牌研發(fā)的不商能夠憑借技術(shù)積累、更高的產(chǎn)品性?xún)r(jià)比、更優(yōu)的現(xiàn)5.4人形機(jī)器人有望成為重要發(fā)展引擎計(jì)到2030年全球人形機(jī)器人產(chǎn)量達(dá)100萬(wàn)臺(tái),則有望給精密行星減速器/RV減速器2024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E6666666 誠(chéng)信專(zhuān)業(yè)|領(lǐng)先|深度|6受益標(biāo)的盈利預(yù)測(cè)與估值誠(chéng)信專(zhuān)業(yè)|領(lǐng)先|深度|6受益標(biāo)的盈利預(yù)測(cè)與估值6.1重點(diǎn)關(guān)注減速器核心標(biāo)的公司代碼公司簡(jiǎn)稱(chēng)2024/3/8EPSPE評(píng)級(jí)2022A2023E2024E2025E2022A2023E2024E2025E301261.SZ46.741.201.381.762.0838.9533.8726.5622.47002896.SZ33.990.440.550.720.9677.4361.6247.4835.59301550.SZ32.351.111.361.662.1329.0323.8619.5115.19430418.BJ21.780.871.281.712.2725.1616.9912.769.57002472.SZ24.150.730.951.221.5333.0825.3419.7315.75-688017.SH131.510.920.690.961.41142.76190.48136.4293.27-430510.BJ25.600.560.640.250.3245.7140.11102.0780.20-連續(xù)鑄造:其原理是將熔融的金屬,不斷從結(jié)晶器的另一端拉出,可獲得任意長(zhǎng)或特定的長(zhǎng)度的鑄件。公2)球墨鑄鐵目前已應(yīng)用于空壓、液壓、傳動(dòng)等領(lǐng)域。連鑄球墨鑄鐵材質(zhì)致密性好,無(wú)縮孔、雜質(zhì)、夾渣、石墨漂浮等缺陷,熱膨脹系數(shù)小,耐磨性能好,具有自潤(rùn)滑性能,缺口敏感性低,能保證壓縮機(jī)在較小的嚙合間隙下安全運(yùn)行,能效等級(jí)得到較大提升,因此被應(yīng)用于空壓、液壓3)機(jī)器人打開(kāi)球墨鑄鐵成長(zhǎng)空間。①乘機(jī)器人發(fā)展之東風(fēng),各頭部減速器廠(chǎng)商積極尋求成本更低、性能更優(yōu)異的核心材料,以期獲取成本優(yōu)勢(shì)、搶占市場(chǎng)份額。②球墨鑄鐵的低成本、輕量化、低溫升等優(yōu)勢(shì),其“第一性”原理天然契合機(jī)器人核心部件對(duì)基礎(chǔ)材料的要求,其現(xiàn)已成為各減速器廠(chǎng)商重點(diǎn)關(guān)注的新材料,市場(chǎng)空間廣闊。1)連鑄業(yè)務(wù):連鑄技術(shù)業(yè)內(nèi)領(lǐng)先,連鑄產(chǎn)量國(guó)內(nèi)第一。公司通過(guò)多年對(duì)連鑄技術(shù)的改良和發(fā)展,連鑄技術(shù)現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)大體積球墨鑄鐵近乎無(wú)缺陷鑄造,極大提高了產(chǎn)品質(zhì)量和良品率。2021年公司連鑄件產(chǎn)量國(guó)內(nèi)市占 100090070%80060%70050%60040%50030%40020%3002000%10002)機(jī)加工業(yè)務(wù):高附加值業(yè)務(wù)收益顯著。2018-2022年,公司機(jī)加工業(yè)務(wù)收入占比由50.58%提升至57%。機(jī)加工業(yè)務(wù)具備高附加值,毛利率常年維持在30%左右。隨著高端零部件國(guó)產(chǎn)替代需求的持續(xù)增長(zhǎng),高附加值、高毛利率的機(jī)加工件業(yè)務(wù)為公司帶來(lái)更廣闊的增量3)歷經(jīng)多年,公司現(xiàn)已打通裝備制造產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié),滿(mǎn)足客戶(hù)“一站式采購(gòu)”的需求:公司通過(guò)優(yōu)質(zhì)的連續(xù)鑄鐵供給,降低了加工端的綜合成本;通過(guò)“一站式“的深加工服務(wù),打通了更多應(yīng)用領(lǐng)域,形成了高4)公司進(jìn)軍機(jī)器人領(lǐng)域,已有小批量供貨RV減速器:球墨鑄鐵低成本、輕量化、低溫升等特點(diǎn)使其契合機(jī)器人零部件在降本、減重、散熱方面的核心訴求。公司積極布局減速器賽道,目前已小規(guī)模應(yīng)用于RV減速器的行星架座、行星架蓋、擺線(xiàn)輪、針齒殼、偏心軸等部件,其具備先發(fā)優(yōu)勢(shì),未來(lái)預(yù)計(jì)可獲得較大市場(chǎng)份額。40%35%30%25%20%15%10%毛利率(*)凈利率(*)201820192020202120222023Q1-Q32015年,公司開(kāi)發(fā)滾筒電機(jī);⑤2017年,公司開(kāi)始研發(fā)諧波減速器,目前已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn);⑥2017年,公司“機(jī)器人精密擺線(xiàn)針輪減速器”中標(biāo)國(guó)家工業(yè)強(qiáng)基工程。通過(guò)多年積累,公司已掌握先進(jìn)的小模數(shù)齒輪硬齒面加工技術(shù)、減速電機(jī)集成及檢測(cè)技術(shù)、精密行星減速器加工技術(shù)、擺線(xiàn)減速器加工技術(shù)等,產(chǎn)品性能處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。智能執(zhí)行單元、減速電機(jī)、減速器營(yíng)收占比分別為34.2%、41.6%,22.6%。2 使用了諧波減速器+電機(jī)的關(guān)節(jié)模組,預(yù)計(jì)未來(lái)機(jī)電一體將成為減速器廠(chǎng)商未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)型號(hào)多達(dá)5,700余種,在國(guó)內(nèi)同類(lèi)制造商中居于前列。在售后市場(chǎng)領(lǐng)域,公- 0來(lái)源:wind,中泰證券研究所輪轂軸承單元輪轂軸承離合器、漲緊輪及惰輪軸承圓錐軸承02013

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