機器人供應鏈關鍵環(huán)節(jié)

國內工業(yè)機器人伺服系統(tǒng)和減速器中低端領域已實現(xiàn)進口替

代，高端領域持續(xù)進步；控制系統(tǒng)與工業(yè)機器人差別較大，開發(fā)和

供應模式尚不明確。我們認為特斯拉入場將進一步加快產業(yè)發(fā)展，

我們認為，對中國機器人產業(yè)鏈應保持期待，管理預期，給予更多

耐心守望產業(yè)的持續(xù)進步。

摘要

運動控制成為人形機器人外部供應鏈的主要環(huán)節(jié)機器人基本構架

包括：交互、運控、識別。特斯拉介紹軟件主要自己完成，如行為

決策與運動控制，神經網絡自動訓練等。硬件方面，人形機器人對

運動控制能及感知計算能力要求高，與工業(yè)機器人的核心零部件基

本相同，數量和質量有升級需求，預計運動控制會采用外部供應

鏈。國內工業(yè)機器人伺服系統(tǒng)和減速器中低端領域已實現(xiàn)進口替

代，高端領域持續(xù)進步；控制系統(tǒng)與工業(yè)機器人差別較大，開發(fā)和

供應模式尚不明確。我們認為特斯拉入場將進一步加快產業(yè)發(fā)展，

我們認為，對中國機器人產業(yè)鏈應保持期待，管理預期，給予更多

耐心守望產業(yè)的持續(xù)進步。

減速器：機器人運動的關節(jié)我們預計25年中國工業(yè)機器人RV/

諧波需求為46/41億，人形機器人抬升諧波減速器需求天花板。人

形機器人需要諧波的部位有頭頸、小臂、腕部、手部等，RV應用在

腰、上臂、下臂等大慣量、高轉矩輸出部位。諧波國產化趨勢明

顯，21年哈默納科中國市場份額38%,綠的諧波份額提升明顯，入

局新玩家增多，包括日本新寶、來福、同川、大族。全球RV三巨頭

是納博特斯克、住友、SPTNEA,21年日企/納博特斯克全球份額約

80%/60%o國產RV在技術上有所突破，高端/重負載市場的市占率、

產品系列完善度有待進一步提高，國內規(guī)?？壳暗钠髽I(yè)有雙環(huán)傳

動、中大力德等。

伺服系統(tǒng)：機器人運動的心臟2021年中國工業(yè)機器人伺服系統(tǒng)需求

20.7億元，其中交流伺服占比65虬人形機器人可能主要采用直流

無框力矩電機，可以在較小體積下輸出較大的力，其中頸、肩、

肘、腕、腰、膝、踝等大關節(jié)，一般采用功率在100~200瓦標準電

機組合形式；手部關節(jié)可能選用功率約30100瓦的微型電機系統(tǒng)和

微型電缸系統(tǒng)。2021年國內工業(yè)機器人伺服電機外資品牌占比約

65%,匯川技術份額快速提升。中國無刷直流伺服市場CRKK50版

國內企業(yè)有：步科、雷賽智能、和利時、江蘇雷利等。國內頭部企

業(yè)中小功率產品的核心技術指標已經達到國際領先水平，產品使用

穩(wěn)定性及耐用性方面存在差距。

控制器：機器人運動的大腦2021年中國工業(yè)機器人控制器市場規(guī)模

14.7億元。工業(yè)機器人控制器主要采用PC-Based控制，系統(tǒng)通用

性強、可拓展性強，能夠滿足工業(yè)機器人復雜運動的算法要求。人

形機器人的伺服驅動器數量高達數十個，對于客戶應用場景的了解

及工藝要求是主要因素，單獨一家廠商還很難將人形機器人做到各

個場景的通用，廠商負責本體制造+控制部分做成開源系統(tǒng)可能成為

解決方案之一。目前人形機器人生產規(guī)模較小，未來進入量產階段

后，供應鏈方式尚不明朗。國產機器人供應鏈主要包括埃斯頓、匯

川技術、廣州數控、華中數控、英威騰、雷賽智能。

風險提示：人形機器人產業(yè)化進展低于預期；特斯拉機器人實際發(fā)

布產品的解決方案與我們預期出現(xiàn)差異；中國產業(yè)鏈的進步低于預

期。

正文

運動控制成為人形機器人供應鏈的主要領域

＞＞機器人產業(yè)鏈框架

人形機器人產業(yè)鏈涉及的四大環(huán)節(jié)：感知、交互、運控、導航。

自動化裝置包括：1）傳感器：本體感受傳感器、觸覺+視覺+聲音

傳感器、機器視覺等（數量較多）；2）執(zhí)行器：減速器、伺服系

統(tǒng)、微電機等（數量皎多）；3）計劃控制：控制器、工控系統(tǒng)、

AI系統(tǒng)等。主要技術路線及產業(yè)鏈相關公司如下圖所示。

圖表：機器人技術體系

*

清心、退售、M樟等應用

+KAPP,管理工具

復合$礎硬件、*“、土統(tǒng)、CPU.系級、算生、

控制、制裁能湍咒一定功能晌機2K人嬖機

傳繞黑件手級

電機IR動Linux.Android.Windows

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文＜1導就技/人,文互環(huán)境文互

。王環(huán)境構健、賓時定位■、￡|￡H林*規(guī)語*識例/互、觀競義互物理抓取

資料來源：中國電子學會《中國機器人產業(yè)發(fā)展報告（2021年）》,

華泰研究

圖表：機器人產業(yè)鏈

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資料來源：Wind.特斯拉官網、華泰研究

>>運動控制硬件領域有望成為人形機器人主要外部供應鏈根據特斯

拉產品發(fā)布會信息，人形機器人Optimus（擎天柱）主要配置為：

身高1.72m,體重57kg,可負載20kg,最快運動速度8km/h；采用

Autopilot的攝像頭作為視覺感知傳感器，共八個攝像頭；采用FSD

Computer作為計算核心；脖子、胳膊、手、腿、軀干累計搭載了40

個機電傳動器；搭載多相機神經網絡、基于神經網絡的規(guī)化、自動

標記、算法訓練等。Optimus單價位于17~30萬元之間，有望進入

消費級、商級等各類場景。

人形機器人對運動控制能力及感知計算能力要求較高，人形和工

業(yè)機器人的核心零部件基本相同，數量和質量上有升級需求。在

特斯拉的產品介紹中，軟件裝置，如全自動駕駛計算機FSD進行

行為決策與運動控制，Dojo超級計算機進行神經網絡自動訓練,

主要是特斯拉自己完成。硬件方面，機電傳動器領域預計會采取

和外部供應鏈合作的方式。與工業(yè)機器人2-6的自由度相比，人

形機器人通常有30T0自由度，對應的伺服電機、減速器數量有

較大增長空間。伺服系統(tǒng)和減速器（諧波）環(huán)節(jié)國內產業(yè)化能力

相對較強；控制系統(tǒng)與工業(yè)機器人差別較大，開發(fā)和供應模式尚

不明確；傳感器環(huán)節(jié)，與外部環(huán)境感知和導航相關的自動駕駛類

傳感器有望受益。

圖表:工業(yè)機器人與人形機器人運動控制方案比較

分決，關，”■人慘的“人立育殳人SCW人DELTAA人"”*人

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10*20KG:4個諳X/2個RV使用著火什工發(fā)通達■邢、■環(huán)彼同RV

20KG以上：6個RV）

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圖表：幾款人形機器人的執(zhí)行機構解決方案

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資料來源：本田官網、波士頓動力官網、優(yōu)必選官網、軟銀官網、

EngineeredArts官網、Agi1ityRobotics官網、華泰研究

成本構成上，人形機器人中運動控制占比接近50%,其中減速器占

比22%,伺服系統(tǒng)占比16%,控制器占比11%。

圖表：工業(yè)機器人生產成本構成

系統(tǒng)集成

10%

圖表：人形機器人生產成本構成

減速器：機器人運動的關節(jié)

減速器可以通過降低轉速而提高扭矩，以傳遞較大的負荷，克服

伺服電機功率有限導致輸出的扭矩較小的缺陷。根據構架和傳動

原理的不同，減速器可分為RV減速器、諧波減速器、齒輪減速器

和擺線針輪減速器等。

圖表：減速器分類及應用情況

圖表：2021年減速器下游銷量占比

資料來源：華經產業(yè)研究院，華泰研究

諧波、RV減速器的構造及工作原理：諧波減速器構造主要包括剛

輪（帶有內齒圈的剛性齒輪）、柔輪（帶有外齒圈的柔性齒輪）、

以及波發(fā)生器，通常采用波發(fā)生器主動-剛輪固定-柔輪輸出形式,

當波發(fā)生器裝入柔輪內圓時，迫使柔輪產生彈性變形而呈橢圓狀,

此時長軸處柔輪齒輪插入剛輪的輪齒槽內，為完全嚙合狀態(tài)；而

短軸處則為脫開狀態(tài)，當波發(fā)生器連續(xù)轉動時，迫使柔輪不斷產

生變形并產生了錯齒運動，從而實現(xiàn)波發(fā)生器與柔輪的運動傳遞。

RV減速器由正齒輪（行星輪）、RV齒輪、曲柄軸、銷（針齒銷）、

外殼（針輪）、輸出軸等組成，其中RV齒輪位于正中是減速器的

核心，其工作原理是通過正齒輪變速、差動齒輪變速進行變速。

圖表：諧波減速器結構圖

-------------------------------------------------------資料

圖表：RV減速器結構圖

圖表：RV減速器與諧波減速器對比

資料來源：綠的諧波招股說明書，華泰研究

我們測算：人形機器人減速器使用數量或在40~50個，將大幅抬

升減速器的需求天花板。主要邏輯：減速器數量主要取決于手指

數量、手腕彎曲度、腿部彎曲度等。若是人形機器人想達到人類

相似的活動自由度，共需要78個減速器，使用諧波減速器約60

個（在人形機器人小臂、腕部、手部等部件），RV減速器約18個

（在人形機器人的腰、上臂、下臂等大慣量、高轉矩輸出部件）。

若是基本滿足人形機器人需求的情況下，共需要減速器40~50個。

圖表：人性機器人減速器數量預計

注：理想情況指人形機器人和人類具備相同靈活度所需的減速器數量

資料來源：華泰研究預測

〉〉預計25年中國工業(yè)機器人RV/諧波需求為45.7/41.2億元

我們預測2025年中國工業(yè)機器人RV減速器市場需求45.7億元，

諧波減速器市場需求為41.2億元。工業(yè)機器人的工作壽命一般

為8-10年，減速器的使用壽命通常在兩年左右，當前保有的工

業(yè)機器人維修保養(yǎng)亦需要大量的減速器替換。新增的工業(yè)機器人

需求是減速器產業(yè)發(fā)展的主要驅動力，機器人存量市場的更換亦

是需求方向之一。核心假設：

1）據MIR預測，202T2025年中國工業(yè)機器人銷量將從25.64萬

臺增長至45.72萬臺；

2）單臺工業(yè)機器人所需RV減速器、諧波減速器分別為2個和3

個；

3）RV減速器和諧波減速器單價分別為5000元/臺和3000元/臺。

圖表：2019-2025E中國RV、諧波減速器市場規(guī)模

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工■:人儲量（萬臺）14.917.1256309357408457

學6RV4￡tMH(6)2222222

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RV*速63儲量（萬0）29934351.361871.5816914

靖★★建后馬＜?■《萬6》44851.476992710721223137.2

RV448**3。)5000500050005000500050005000

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RVMdK*MUKm(化￡)15.017.2257309358408457

靖波讖遺《串場侑■級梗（化￡）13.415.423.127.832.236.741.2

資料來源：MIR、華泰研究預測

圖表：中國工業(yè)機器人減速器國內需求量

資料來源：MIR、華泰研究預測

圖表：中國工業(yè)機器人減速器國內需求規(guī)模

資料來源：MIR、華泰研究預測

>>競爭格局：諧波實現(xiàn)進口替代，RV持續(xù)進步

諧波的龍頭是哈默納科（HD）,RV的霸主是納博特斯克（帝人），

2021年這兩家全球市場份額合計75%左右，其中納博特斯克占

60%o

諧波減速器國產替代趨勢明顯，本土企業(yè)快速追趕哈默納科。2021

年，哈默納科占中國諧波減速器38%的市場份額，相較2018年過半

的市場份額顯著下降。以綠的諧波為代表的國產諧波減速器份額提

升明顯，但在全球市場跟國際巨頭的市場份額依然存在差距。同

時，國內入局新玩家增多，除日本新寶、來福等原有廠商，同川、

大族等企業(yè)也占據了一定的市場份額。據GGII統(tǒng)計數據顯示，中國

市場超100家本土企業(yè)涉足精密減速器的生產，其中諧波減速器企

業(yè)超50家，國內企業(yè)增多疊加技術迭代升級，繼續(xù)推動國產份額提

升。

圖表：2018年中國機器人諧波減速器市場競爭

綠的諧波

20%

資料來源：高工機器人、華泰研究

圖表：2021年中國機器人諧波減速器市場競爭

大族

同川其他

新寶6%4%

11%

來福

8%

哈默納科

38%

場的諧波

26%

資料來源：高工機器人、華泰研究

日企掌握全球80%以上的RV減速器市場份額。據前瞻產業(yè)研究院

數據,截至2020年，日本機器人減速器企業(yè)占據了全球80%以上

的市場份額，RV三巨頭是納博特斯克、住友、SPINEA,其中博特

斯克市場份額達到60機采埃孚減速機的性能跟精度也處于前列，

主要應用在高端機床上，工業(yè)機器人行業(yè)應用較少。

國產RV減速器在技術領域有所突破，但高端市場、重負載市場

的市占率、產品系列完善度方面有待進一步提高。國產RV以模

仿起步，目前國內規(guī)模靠前的企業(yè)有雙環(huán)傳動、中大力德、南高

齒、南通振康、力克精密等。

圖表：2018年中國機器人RV減速器市場競爭

SPINEA柒川

55%

資料來源：高工機器人、華泰研究

圖表：2021年中國機器人RV減速器市場競爭

南通報康智同秦川

資料來源：高工機器人、華泰研究

國內廠商加快擴產節(jié)奏，滿足減速器增長需求。近年來主流減速器

日企產能擴張計劃受疫情影響進度減緩，加之日本的人工成本較

高，國內廠商在擴產成本上各具一定優(yōu)勢。綠的諧波減速器產能已

突破30萬臺/年。RV減速器方面，雙環(huán)傳動21年均實現(xiàn)6萬臺套

以上產能，并計劃進一步產能擴充。

圖表：內主要企業(yè)減速器產能情況

公司虐逮3種臭產能

綠妁謫或諧友代建2s飄止21年成年產30萬臺泊或戊饒笈.計劃聶升至50萬白灰以上

同川科技諧波減速者年產10萬臺諧波或逸g

中技克更諧波城速石XBSiW波傳動*速35、XBD芾波傳動修違38、XBHS中空軍消波傳動次速2s系列，年

產達5萬臺套

M型傳動RV在建K21年RV忒速b產能6-8萬臺.22年內有史達10萬臺以上

而通振康RV4i￡X隼產接近2萬臺RV在逢3；

資料來源：各公司官網，華泰研究

>>技術壁壘：加工設備、材料、工藝國產減速器精度、壽命與外資

仍有一定差距。在效率、減速比、傳動精度、扭矩剛度等關鍵指標

參數上，國產減速器已經基本達到了國際領先的產品水平，但是在

使用壽命、故障率等方面仍有差距。根據官網數據，納博特斯克銷

量最高的RV-C和RV-E系列都具有更高的額定輸出轉矩和減速比，

同時壽命可以達到6000小時以上。與國外產品相比，一部分國產減

速器長時間使用后仍有出現(xiàn)的磨損、漏油、精度下降的情況，在產

品穩(wěn)定性和使用壽命上仍需提升。減速器對技術積累要求非常高，

細小的工藝差距會影響減速器的精度、損耗速度和壽命。

打破海外技術壁壘的關鍵：設備、制造工藝。1）國內廠商仍以購

買進口制造設備為主，部分國家對我國有所限制，導致國內企業(yè)

對于新增需求無法做出快速反應，加之我國機床整體制造水平偏

低，對減速器零件加工工藝缺乏經驗，自主制造能力仍然受限。

除了綠的諧波等企業(yè)通過工藝、材料的改進解決設備卡脖子問題

外，加速提高國產精密設備制造水平仍為關鍵。2）減速器屬于薄

壁零件，如果熱處理技術不過關，會導致零件變形較大，RV減速

器C系列中的雙聯(lián)齒輪對于熱處理變形的控制等，均屬于技術難

題。

圖表：諧波減速器國內外主要品牌同型號關鍵參數對比

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