1、運動控制成為人形機器人供應(yīng)鏈的主要領(lǐng)域機器人產(chǎn)業(yè)鏈框架人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈涉及的四大環(huán)節(jié)：感知、交互、運控、導(dǎo)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(shù)量較多）；2）執(zhí)行器：減速器、伺服系統(tǒng)、微電機等（數(shù)量較多）；3）計劃控制：控制器、工控系統(tǒng)、AI 系統(tǒng)等。主要技術(shù)路線及產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)公司如下圖所示。圖表1： 機器人技術(shù)體系資料來源：中國電子學(xué)會中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2021 年），圖表2： 機器人產(chǎn)業(yè)鏈資料來源：Wind、特斯拉官網(wǎng)、運動控制硬件領(lǐng)域有望成為人形機器人主要外部供應(yīng)鏈根據(jù)特斯拉產(chǎn)品發(fā)布會信息，人形機器人 Optimus（擎天柱）主要配置為

2、：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(jīng)網(wǎng)絡(luò)、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)化、自動標(biāo)記、算法訓(xùn)練等。Optimus 單價位于 1730 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(shù)量和質(zhì)量上有升級需求。在特斯拉的產(chǎn)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

3、算機進行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自動訓(xùn)練，主要是特斯拉自己完成。硬件方面，機電傳動器領(lǐng)域預(yù)計會采取和外部供應(yīng)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 30-40 自由度，對應(yīng)的伺服電機、減速器數(shù)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(nèi)產(chǎn)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(yīng)模式尚不明確；傳感器環(huán)節(jié)，與外部環(huán)境感知和導(dǎo)航相關(guān)的自動駕駛類傳感器有望受益。圖表3： 工業(yè)機器人與人形機器人運動控制方案比較分類多關(guān)節(jié)機器人協(xié)作機器人直角坐標(biāo)機器人SCARA 機器人DELTA 機器人人形機器人常見自由度464343430-40減速器數(shù)量010KG：6 個諧波67 個

4、諧波不需要減速器重載使用 RV1 個諧波諧波減速器為主1020KG：4 個諧波/2 個 RV輕載使用諧波行星減速器腰部、腿部使用 RV伺服電機20KG 以上：6 個 RV）交流伺服無刷直流伺服交流伺服交流伺服交流伺服無刷直流伺服、伺服電缸、空杯電機等資料來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院、圖表4： 幾款人形機器人的執(zhí)行機構(gòu)解決方案本田 ASIMOAtlas 系列歐洲 ICUBPOPPYROMEOPepperNaoWalker57 個自由度（電機驅(qū)動）：28 個自由度（液壓驅(qū)動）54 個自由度（電機驅(qū)動）25 個自由度（舵機驅(qū)動）39 臺直流電機：RE40 十臺20 個自由度（電機驅(qū)動）25 個自由度（電機驅(qū)

5、動）41 個自由度（電機驅(qū)動）臂部 72腿部 3*2手臂 7*2頭部 2RE25 十臺頭部 2頭部 2腿 6*2手部 132腳踝 2*2手部 9*2手臂 5*2RE-max 系列以及手臂 4*2手臂 5*2臂 7*2腰部 2腹部 2頭部 6手部 1*2DCX 電機五臺手部 2*2胯部 1手 6*2腿部 62手臂 6*2腕部/機械手：2*2腰部 3腿部 6*2腿部 3*2脊柱 5腿部 3底座 3 個全向輪腿部 5*2手部 1*2頸*3資料來源：本田官網(wǎng)、波士頓動力官網(wǎng)、優(yōu)必選官網(wǎng)、軟銀官網(wǎng)、Engineered Arts 官網(wǎng)、Agility Robotics 官網(wǎng)、成本構(gòu)成上，人形機器人中運動

6、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5： 工業(yè)機器人生產(chǎn)成本構(gòu)成圖表6： 人形機器人生產(chǎn)成本構(gòu)成14本體24其他1伺服系統(tǒng)20控制器系統(tǒng)集成減速器 31外圍視 覺、激光雷達、傳感器17本體 17系統(tǒng)集成及其他 17減速器 2210伺服系統(tǒng) 16控制器11資料來源：OFweek 機器人網(wǎng)、資料來源：OFweek 機器人網(wǎng)、運動控制領(lǐng)域上市公司梳理本文重點討論的的是運動控制領(lǐng)域，相關(guān)上市公司盈利及估值狀況，如下表所示。圖表7： 通用機械行業(yè)主要公司盈利預(yù)測及估值（估值日期：2022 年 8 月 12 日）市值EPS（元）PE2022 22-2

7、4所屬行業(yè) 證券代碼證券簡稱（億元）20212022E2023E2024E20212022E2023E2024EPEG年凈利潤 CAGR諧波減速器 688017 CH綠的諧波3321.331.62.283.08147.8123.586.3643.1738.9%603915 CH國茂股份1400.990.861.101.3821.424.619.215.40.8026.5%300403 CH漢宇集團740.40.350.39-30.235.231.2-0.35-6324.T哈默納科5008769104116756.075.349.844.92.5529.6%RV 減速器002472 CH雙環(huán)傳動

8、3050.340.680.971.31116.057.740.529.91.4938.9%002896 CH中大力德570.76-55.6-600835 CH上海機電1431.121.221.31.4114.012.91211.11.657.8%0658 HK中國高速傳動820.77-6.5-6268.TNABTESCO40135351572012196.221.216.515.11.1618.3%5802.T住友電氣119337212313016020.812.211.69.40.8813.8%伺服系統(tǒng)300124 CH匯川技術(shù)1,7691.171.582.032.5857.142.533.

9、1261.5327.8%688320 CH禾川科技1041.071.612.28-64.342.930.21.445.8%002334 CH英威騰590.27-28.2-002747 CH埃斯頓2560.150.270.370.51196.2110.980.358.22.9238.0%300161 CH華中數(shù)控48-0.19-125.9-002892 CH科力爾580.460.430.610.8240.342.430.322.51.1437.2%002979 CH雷賽智能710.720.831.051.3531.827.721.817127.6%300660 CH江蘇雷利1070.94-43.

10、5-1.54-HOLI.O和利時100.83-18.7-0.58-PCRFY松下206-71109103119.00.10.10.10.0120.6%6503.T三菱電機60222909095108119.015.514.612.91.619.6%6506.T安川電機126947172147194203.065.732.424.61.0463.5%0P6M.L西門子9247.97.66.88.09.114.315.813.65.532.6%控制器002527 CH新時達600.210.37-42.824.4-0.24-300124 CH匯川技術(shù)1,7691.171.582.032.5857.1

11、42.533.1261.5327.8%002747 CH埃斯頓2560.150.270.370.51196.2110.980.358.22.9238.0%002334 CH英威騰590.27-28.2-300161 CH華中數(shù)控48-0.19-125.9-873553 CH華成工控202.1-31.4-002979 CH雷賽智能710.720.831.051.3531.827.721.817127.6%6954.T發(fā)那科46,68149080993696847.228.624.723.93.059.4%6506.T安川電機12,6947214719420365.732.424.623.51.8

12、417.6%KU2.DF庫卡330.980.61.132.1485.3139.37439.11.5788.9%ABB.NABB5952.251.31.631.7713.523.418.617.11.3816.9%6724.T精工愛普生79898926719619922.47.510.210-0.55-13.6%工業(yè)機器人002747 CH埃斯頓2560.150.270.370.51196.2110.980.358.22.9238.0%300024 CH機器人177-0.530.110.20.23-21.5100.456.850.52.4541.0%300607 CH拓斯達690.320.540

13、.710.8551.630.122.919.11.1825.6%688165 CH埃夫特-U59-0.33-34.3-002527 CH新時達600.21-42.824.4-0.24-002559 CH亞威股份480.310.270.330.3928.131.426.221.91.5919.7%430394 CHST 伯朗特50.29-8.5-002444 CH巨星科技2441.231.31.581.9217.316.513.511.10.7621.8%0006 CH 51格力電器1,8594.084.545.125.688.17.36.55.80.6211.8%6954.T發(fā)那科466814

14、9080993696847.228.624.723.93.059.4%6506.T安川電機126947214719420365.732.424.623.51.8417.6%KU2.DF庫卡330.980.61.132.1485.3139.37439.11.5788.9%ABB.NABB5952.251.31.631.77213.523.418.617.11.3816.9%6724.T精工愛普生79898926719619922.47.510.210-0.55-13.6%7951.T雅馬哈1065715121523427337.626.524.320.92.0912.7%注：1）國內(nèi)公司盈利預(yù)測

15、來自Wind 一致預(yù)期，國外公司盈利預(yù)測來自彭博一致預(yù)期。2）發(fā)那科、安川電機、三菱電機、大衛(wèi)控股貨幣單位為日元；西門子、庫卡、ABB 貨幣單位為歐元； 資料來源：Wind、彭博、減速器：機器人運動的關(guān)節(jié)減速器可以通過降低轉(zhuǎn)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(dǎo)致輸出的扭矩較小的缺陷。根據(jù)構(gòu)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8： 減速器分類及應(yīng)用情況圖表9： 2021 年減速器下游銷量占比資料來源：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，資料來源：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，諧波、RV 減速器的構(gòu)造及工作原理：諧波減速器構(gòu)造主要包括剛輪（帶有內(nèi)齒圈的剛性

16、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(dāng)波發(fā)生器裝入柔輪內(nèi)圓時，迫使柔輪產(chǎn)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(nèi)，為完全嚙合狀態(tài)；而短軸處則為脫開狀態(tài)，當(dāng)波發(fā)生 器連續(xù)轉(zhuǎn)動時，迫使柔輪不斷產(chǎn)生變形并產(chǎn)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10： 諧波減速器結(jié)構(gòu)圖圖表11： RV 減速器結(jié)構(gòu)圖資料來源：綠的諧波招股說明

17、書、資料來源：納博特斯克官網(wǎng)、機器人使用的減速機主要有三種：RV 減速機、諧波減速機、行星減速機，最常用的是 RV和諧波。諧波減速器在多關(guān)節(jié)機器人、SCARA、協(xié)作機器人、DELTA 機器人中平均應(yīng)用3.5 臺、3 臺、7 臺與 1 臺，下游主要是多關(guān)節(jié)機器人（占比 36.22%）、協(xié)作機器人（占比 32.41%），RV 減速器在中大負載的多關(guān)節(jié)機器人中應(yīng)用數(shù)量較多，RV 在小型的 SCARA、協(xié)作機器人中應(yīng)用較少。行星減速機因精度較低，在機器人行業(yè)應(yīng)用較少，常用在 DELTA上，少量使用在 SCARA 上。圖表12： RV 減速器與諧波減速器對比RV 減速器諧波減速器關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)減速比：30

18、-192.4額定輸出轉(zhuǎn)矩：101-6,135 Nm扭轉(zhuǎn)剛性：20-1,176 Nm/arc min技術(shù)特點通過多級減速實現(xiàn)傳動，一般由行星齒輪減速器的前級和擺線針輪減速器的后級組成，組成的零部件較多。減速比：30-160額定輸出轉(zhuǎn)矩：6.6-921 Nm扭轉(zhuǎn)剛性：1.34-54.09 Nm/arc min通過柔輪的彈性變形傳遞運動，主要由柔輪、剛輪、波發(fā)生器三個核心零部件組成。與 RV 及其他精密減速器相比，諧波減速器使用的材料、體積及重量大幅度下降。產(chǎn)品性能大體積、高負載能力和高剛度體積小、傳動比高、精密度高應(yīng)用場景一般應(yīng)用于多關(guān)節(jié)機器人中機座、大臂、肩部等重負載的位置。 主要應(yīng)用于機器人小

19、臂、腕部或手部終端領(lǐng)域汽車、運輸、港口碼頭等行業(yè)中通常使用配有 RV 減速器的重負載機器人。3C、半導(dǎo)體、食品、注塑、模具、醫(yī)療等行業(yè)中通常使用由諧波減速器組成的 30kg負載以下的機器人。價格區(qū)間5,000-8,000 元/臺1,000-5,000 元/臺資料來源：綠的諧波招股說明書，我們測算：人形機器人減速器使用數(shù)量或在 4050 個，將大幅抬升減速器的需求天花板。主要邏輯：減速器數(shù)量主要取決于手指數(shù)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

20、形機器人的腰、上臂、下臂等大慣量、高轉(zhuǎn)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 4050個。圖表13： 人性機器人減速器數(shù)量預(yù)計關(guān)節(jié)基本數(shù)量理想數(shù)量適用減速器類型減速器體積肩關(guān)節(jié)22RV 減速器5060mm肘關(guān)節(jié)22諧波減速器3040mm腕關(guān)節(jié)22諧波減速器3040mm髖關(guān)節(jié)22RV/諧波減速器5060mm膝關(guān)節(jié)22RV 減速器5060mm踝關(guān)節(jié)22RV 減速器5060mm指關(guān)節(jié)5*214*2諧波減速器20mm趾關(guān)節(jié)5*214*2諧波減速器20mm其他關(guān)節(jié)1010RV/諧波減速器總計405078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(shù)量資料來源：預(yù)測預(yù)計

21、 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(yù)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(dāng)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(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要驅(qū)動力，機器人存量市場的更換亦是需求方向之一。核心假設(shè)：據(jù) MIR 預(yù)測，20212025 年中國工業(yè)機器人銷量將從 25.64 萬臺增長至 45.72 萬臺；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；RV 減速器和諧波減速

22、器單價分別為 5000 元/臺和 3000 元/臺。技術(shù)指標(biāo)2019202020212022E2023E2024E2025E工業(yè)機器人銷量（萬臺）14.917.125.630.935.740.845.7單臺 RV 減速器數(shù)（臺）2222222單臺諧波減速器數(shù)（臺）3333333RV 減速器總銷量（萬臺）29.934.351.361.871.581.691.4諧波減速器總銷量（萬臺）44.851.476.992.7107.2122.3137.2RV 減速器單價（元/臺）5000500050005000500050005000諧波減速器單價（元/臺）300030003000300030003000

23、3000RV 減速器市場銷售規(guī)模（億元）15.017.225.730.935.840.845.7諧波減速器市場銷售規(guī)模（億元）13.415.423.127.832.236.741.2資料來源：MIR、華泰研究預(yù)測圖表14： 2019-2025E 中國 RV、諧波減速器市場規(guī)模圖表15： 中國工業(yè)機器人減速器國內(nèi)需求量圖表16： 中國工業(yè)機器人減速器國內(nèi)需求規(guī)模萬臺）RV減速器總銷量總銷量yoy（右軸）諧波減速器總銷量（250（億元） RV減速器市場銷售規(guī)模諧波減速器市場銷售規(guī)模60% 2001501005002019202020212022E 2023E 2024E 2025E50%40%30

24、%20%10%0%1009080706050403020100市場銷售規(guī)模yoy（右軸）201920202021 2022E 2023E 2024E 2025E60%50%40%30%20%10%0%資料來源：MIR、預(yù)測資料來源：MIR、預(yù)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%。諧波減速器國產(chǎn)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(chǎn)諧波

25、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(nèi)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(jù)了一定的市場份額。據(jù) GGII 統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，中國市場超 100 家本土企業(yè)涉足精密減速器的生產(chǎn)，其中諧波減速器企業(yè)超 50 家，國內(nèi)企業(yè)增多疊加技術(shù)迭代升級，繼續(xù)推動國產(chǎn)份額提升。圖表17： 2018 年中國機器人諧波減速器市場競爭格局圖表18： 2021 年中國機器人諧波減速器市場競爭格局來福9%哈默納科新寶6%其他13%同川大族新寶7%來福8%綠的諧波26%6%4%其他11%綠的諧波20%哈默納科38%52%資料來源：高工機器人、資料來源：高工機器

26、人、日企掌握全球 80%以上的 RV 減速器市場份額。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，截至 2020 年，日本機器人減速器企業(yè)占據(jù)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%。采埃孚減速機的性能跟精度也處于前列，主要應(yīng)用在高端機床上，工業(yè)機器人行業(yè)應(yīng)用較少。國產(chǎn) RV 減速器在技術(shù)領(lǐng)域有所突破，但高端市場、重負載市場的市占率、產(chǎn)品系列完善度方面有待進一步提高。國產(chǎn) RV 以模仿起步，目前國內(nèi)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19： 2018 年中國機器人 RV 減速器市場競爭格局圖表20： 2021 年

27、中國機器人 RV 減速器市場競爭格局SPINEA 秦川南通振康 智同 秦川住友 3%8%中大力德7%南通振康7%雙環(huán)傳動7%3%其他10%4%中大力德4%珠海飛馬 4%住友4%雙環(huán)傳動15%3% 2%其他12%納博特斯克55%納博特斯克52%資料來源：高工機器人、資料來源：高工機器人、國內(nèi)廠商加快擴產(chǎn)節(jié)奏，滿足減速器增長需求。近年來主流減速器日企產(chǎn)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(nèi)廠商在擴產(chǎn)成本上備具一定優(yōu)勢。綠的諧波減速器產(chǎn)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(chǎn)能，并計劃進一步產(chǎn)能擴充。圖表21： 國內(nèi)主要企業(yè)減速器產(chǎn)能

28、情況公司減速器種類產(chǎn)能綠的諧波諧波減速器截止 21 年底年產(chǎn) 30 萬臺諧波減速器，計劃提升至 50 萬臺或以上同川科技諧波減速器年產(chǎn) 10 萬臺諧波減速器中技克美諧波減速器XBS 諧波傳動減速器、XBD 諧波傳動減速器、XBHS 中空型諧波傳動減速器系列，年產(chǎn)達 5 萬臺套雙環(huán)傳動RV 減速器21 年 RV 減速器產(chǎn)能 6-8 萬臺，22 年內(nèi)有望達 10 萬臺以上南通振康RV 減速器年產(chǎn)接近 2 萬臺 RV 減速器資料來源：各公司官網(wǎng)，技術(shù)壁壘：加工設(shè)備、材料、工藝國產(chǎn)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(guān)鍵指標(biāo)參數(shù)上，國產(chǎn)減速器已經(jīng)基本達到了國際領(lǐng)先的

29、產(chǎn)品水平，但是在使用壽命、故障率等方面仍有差距。根據(jù)官網(wǎng)數(shù)據(jù)，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(zhuǎn)矩和減速比，同時壽命可以達到 6000 小時以上。與國外產(chǎn)品相比，一部分國產(chǎn)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(chǎn)品穩(wěn)定性和使用壽命上仍需提升。減速器對技術(shù)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(shù)壁壘的關(guān)鍵：設(shè)備、制造工藝。1）國內(nèi)廠商仍以購買進口制造設(shè)備為主，部分國家對我國有所限制，導(dǎo)致國內(nèi)企業(yè)對于新增需求無法做出快速反應(yīng)，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(jīng)驗，自主制造能力仍然受

30、限。除了綠的諧波等企業(yè)通過工藝、材料的改進解決設(shè)備卡脖子問題外，加速提高國產(chǎn)精密設(shè)備制造水平仍為關(guān)鍵。2）減速器屬于薄壁零件，如果熱處理技術(shù)不過關(guān)，會導(dǎo)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(shù)難題。圖表22： 諧波減速器國內(nèi)外主要品牌同型號關(guān)鍵參數(shù)對比性能指標(biāo)齒隙精度傳動精度綠的諧波（LHS-32） 1 arcmin 1 arcmin來福（LHT-32） 1 arcmin 1 arcmin鈞興（KSHG-32） 1 arcmin 1 arcminHD(HPG-32) 1 arcmin 1 arcmin效率80%80%80%85%溫升40404040噪聲

31、75dB（A）75dB（A）75dB（A）75dB（A）允許最高輸入轉(zhuǎn)速4500400048005000（rads/min）額定扭矩51-13099-17895-17054-137最大沖擊轉(zhuǎn)矩190-652497-892450-868200-686減速比30-16050-16050-16030-160回差10105X105X10重量2.53.153.153.2資料來源：高工機器人，性能指標(biāo)齒隙精度傳動精度南通振康（RV-40E） 1 arcmin 1 arcmin雙環(huán)傳動（SHPR-40E） 1 arcmin 1 arcmin納博特斯克(Nab 40E) 1 arcmin 1.5 arcmin

32、效率80%85%X95%85%X95%溫升474545噪聲75dB（A）75dB（A）70dB（A）允許最高輸入轉(zhuǎn)速707070額定扭矩412412353扭轉(zhuǎn)剛度108108108過載250%250%250%減速比30-16050-16030-160回差101010資料來源：高工機器人，華泰研究圖表23： RV 減速器國內(nèi)外主要品牌同型號關(guān)鍵參數(shù)對比伺服電機：機器人運動的心臟2021 年中國工業(yè)機器人伺服系統(tǒng)市場規(guī)模 20.7 億元電機按用途可劃分為驅(qū)動用電動機和控制用電動機。1）驅(qū)動用電動機包括：電動工具用電動機、家電用電動機及其他通用小型機械設(shè)備（包括各種小型機床、小型機械、醫(yī)療器械、電子

33、儀器等）用電動機。2）控制用電動機包括：步進電動機、伺服電動機、空杯電機等。圖表24： 步進電機分類圖表25： 伺服電機分類資料來源：資料來源：伺服系統(tǒng)直接影響工業(yè)機器人的運動精度、控制速度以及穩(wěn)定性，主要包括伺服驅(qū)動器、伺服電機、編碼器三部分。伺服系統(tǒng)是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠隨著輸入量的任意變化而變化的自動控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)由伺服驅(qū)動器發(fā)出信號給伺服電機驅(qū)動其轉(zhuǎn)動，同時編碼器將伺服電機的運動參數(shù)反饋給伺服驅(qū)動器，伺服驅(qū)動器再對信號進行匯總、分析、修正。整個工作過程通過閉環(huán)方式精確控制執(zhí)行機構(gòu)的位置、速度、轉(zhuǎn)矩等輸出變量。圖表26： 伺服系統(tǒng)工作流程圖表27： 伺服電機結(jié)構(gòu)資

34、料來源：禾川科技招股說明書、資料來源：MIR、工業(yè)機器人行業(yè)占伺服系統(tǒng)下游 9.4%，主要應(yīng)用交流伺服電機，其中協(xié)作機器人主要用直流無刷電機；服務(wù)機器人和醫(yī)療器械是對無刷直流伺服增長帶動比較明顯的領(lǐng)域。由于交流伺服電機具有最大轉(zhuǎn)速高、速度控制平滑、振蕩小不易發(fā)熱以及適用于無塵、易爆環(huán)境的諸多優(yōu)點更加適應(yīng)工業(yè)自動化對于運動控制的要求，目前大多數(shù)工業(yè)機器人與數(shù)控機床都采用交流伺服電機。無刷直流伺服市場的增長與下游行業(yè)應(yīng)用以及細分行業(yè)中電機技術(shù)替代趨勢密不可分，服務(wù)機器人和醫(yī)療器械是對無刷直流伺服增長帶動比較明顯的領(lǐng)域。電子及半導(dǎo)體制造設(shè)備13.80%其他36.80%機床12.80%3C制造設(shè)備3.

35、30%工業(yè)機器人9.40%塑料機械3.30%紡織機械5.90%包裝機械6.10%電池制造設(shè)備8.60%圖表28： 2021 年中國伺服系統(tǒng)前三大下游行業(yè)：電子及半導(dǎo)體、機床、工業(yè)機器人資料來源：MIR、20172021 年，中國伺服系統(tǒng)市場從 97 億元增長至 224 億元，CAGR=23.27%。2021 年中國伺服電機市場規(guī)模為 169 億元，2017-2021 年 CAGR=9.86%。其中，交流伺服電機市場占比 65%，直流伺服電機占比 35%。2019 年交流伺服電機市場 90 億，2010 年至 2019年 CAGR=9.67%，占比從 69%增長至 78%；直流伺服電機 25 億

36、（2020 年無刷直流伺服市場約 12 億），2010 年至 2019 年 CAGR=4.25%。圖表29： 2017-2021 年中國市場伺服系統(tǒng)市場規(guī)模圖表30： 2017-2021 年中國市場伺服電機市場規(guī)模28622417814411997（億元）中國伺服系統(tǒng)市場規(guī)模yoy 350300250200150100500201720182019202020212022E30%25%20%15%10%5%0%（億元）伺服電機市場規(guī)模yoy（右軸）200180160140120100806040200201720182019202020212022E16%14%12%10%8%6%4%2%0%

37、資料來源：、資料來源：MIR、2021 年工業(yè)機器人伺服系統(tǒng)市場規(guī)模 20.68 億元，占比 9.4%。人形機器人采用直流伺服電機和微型電缸系統(tǒng)，單臺設(shè)備所需機電傳動器數(shù)量約 3040 個，單臺用量是多關(guān)節(jié)機器人的 67 倍。由于人形機器人體積更大，以及對精度要求更高，人形機器人通常使用直流無框力矩電機，可以在較小體積下輸出較大的力。其中對于頸關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)、腰關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)等大關(guān)節(jié)來說，一般采用標(biāo)準(zhǔn)的電機組合形式，電機功率約 100200 瓦。對于手部關(guān)節(jié)，空間狹小、要求較高，可選用微型電機系統(tǒng)和微型電缸系統(tǒng)相組合的形式，電機功率大約 30 瓦左右。短期來看，2020 Q

38、2 以來中國交流伺服電機景氣持續(xù)上行，2022H1 增速開始放緩。2022年上半年中國交流伺服電機銷售額為 123.32 億元，同比持平。2022Q2 同比略有下滑，主要是由于疫情加劇上游缺芯+機床下游行業(yè)（傳統(tǒng)汽車、工程機械、3C）市場低迷導(dǎo)致需求持續(xù)減弱。表現(xiàn)得相對比較穩(wěn)定的是大中型 PLC，在 2022Q2 仍保持同比正增長，主要得益于新能源、半導(dǎo)體及部分項目型行業(yè)如化工、市政等仍保持增長。我們將持續(xù)關(guān)注下半年行業(yè)需求的變化。圖表31： 中國市場交流伺服電機銷售額圖表32： 中國市場 PLC 銷售額（億元）706050403020102017Q12017Q22017Q32017Q4201

39、8Q12018Q22018Q32018Q42019Q12019Q22019Q32019Q42020Q12020Q22020Q32020Q42021Q12021Q22021Q32021Q42022Q12022Q20交流伺服銷售額交流伺服銷售額yoy-右軸80706050403020100-10-20-30（億元）小型PLC銷售額大中型PLC銷售額454035302520151052017Q12017Q22017Q32017Q42018Q12018Q22018Q32018Q42019Q12019Q22019Q32019Q42020Q12020Q22020Q32020Q42021Q12021Q220

40、21Q32021Q42022Q12022Q200.50.40.30.20.10-0.1-0.2資料來源：MIR、資料來源：MIR、圖表33： 2022 年中國自動控制產(chǎn)品季度增速逐漸放緩圖表34： 2022 年中國自動控制產(chǎn)品下游主要依靠新能源行業(yè)需求250%200%150%100%50%0%-50%-100%伺服交流 低壓變頻器120%100%80%60%40%20%0%-20%-40%-60%2021H12022H1合 電 食 半 其 塑 工 橡 紡 暖 造 物 制 紙 起 電 包 建 機 煙 工 印 大中型PLC HMI小型PLC CNC2018Q12018Q22018Q32018Q42

41、019Q12019Q22019Q32019Q42020Q12020Q22020Q32020Q42021Q12021Q22021Q32021Q42022Q12022Q2計 池 品 導(dǎo) 他 料 業(yè) 膠 織 通 紙 流 藥 巾 重 梯 裝 材 床 草 程 刷飲 體機空機料器調(diào)械人資料來源：MIR、資料來源：MIR、競爭格局：外資占據(jù)高端市場，匯川打破壟斷國內(nèi)工業(yè)機器人伺服電機（主要是交流伺服）外資品牌占比約 65%，匯川技術(shù)打破外資壟斷。外資品牌中以日系和歐美品牌為主導(dǎo)，國產(chǎn)品牌發(fā)展起步較晚，在伺服電機領(lǐng)域一直處于追趕位置，2021H1 年國內(nèi)企業(yè)市場份額整體市場份額較小，為 35%。國內(nèi)企業(yè)中，匯

42、川技術(shù)在伺服電機的產(chǎn)量和業(yè)務(wù)布局及銷售占上處于領(lǐng)先地位，據(jù) MIR 數(shù)據(jù)，2021 年H1 匯川技術(shù)以15.9%的市場份額超越日系供應(yīng)商安川、松下和三菱及臺灣臺達，排名第一。圖表35： 2021 年國內(nèi)工業(yè)機器人用伺服電機被外資品牌所壟斷圖表36： 2021 年 H1 國產(chǎn)品牌匯川技術(shù)首次市場份額占比第一其他46%外資品牌65%匯川16%國產(chǎn)品牌35%三菱8%松下臺達9%9%安川12%資料來源：MIR、資料來源：MIR、ELMO、Copley、高創(chuàng)中國無刷直流伺服市場集中度不高，CR10 市場份額不到 50%，銷售額在 1 億以上的只有 1 家，5 千萬以上的只有 5 家。這些供應(yīng)商可分為三類

43、：第一類采取電機+驅(qū)動器的成套供應(yīng)方式，主要企業(yè)有步科、雷賽智能、科爾摩根等；第二類廠商自己沒有驅(qū)動器產(chǎn)品，僅供應(yīng)電機給客戶，如國內(nèi)的常州富興；第三類公司僅供應(yīng)驅(qū)動器，如 ELMO、Copley、高創(chuàng)等。在下游高端應(yīng)用市場中，科爾摩根、納諾達克、日系的多摩川等份額靠前。中端市場國產(chǎn)廠商占比較多，步科、雷賽智能、江蘇雷利名列前茅。低端市場集中度不高，頭部廠商的份額也沒有與后面的廠商拉開距離，步科、臥龍電機、和利時等領(lǐng)先。第一類：電機+驅(qū)動器的成套供應(yīng)方式第二類：沒有驅(qū)動器產(chǎn)品，僅供應(yīng)電機給客戶第三類：僅供應(yīng)驅(qū)動器常州富興步科、雷賽智能、科爾摩根高端市場科爾摩根納諾達克多摩川中端市場國產(chǎn)廠商為主步

44、科雷賽智能江蘇雷利低端市場集中度不高步科臥龍電機和利時圖表37： 直流伺服減速器供應(yīng)商分類圖表38： 直流伺服電機供應(yīng)商資料來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院、資料來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院、伺服電缸：將伺服電機與絲杠一體化設(shè)計的模塊化產(chǎn)品，速度為 0.12m/s，因為閉環(huán)伺服控制，所以控制精度較高，具有成本低，配置靈活等特點，是液壓缸和氣缸的最佳替代品。國內(nèi)生產(chǎn)伺服電缸的企業(yè)較多，包括：蘇州通錦、華歐精密、AIM 傳動天下、上海冀望、惠州科特、東莞銳聯(lián)、臺達集團、上海貝錫、上海霸田等。技術(shù)壁壘：編碼器分辨率/響應(yīng)速度達到國際水準(zhǔn)，穩(wěn)定性/耐用性存在差距頭部國內(nèi)企業(yè)中小功率產(chǎn)品的核心技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)達到國際領(lǐng)先水平。

45、根據(jù)我們的調(diào)研，編碼器占電機成本的 30%，編碼器分辨率決定了伺服電機旋轉(zhuǎn)的角位移，編碼器分辨率越高，控制精度也越高。目前安川-7 系列與臺達 ASDA 系列所配備的編碼器的分辨率最高，為24bit，匯川已經(jīng)達到 23bit 的分辨率，與國際領(lǐng)先水平差距較小。在過載能力方面松下、安川、禾川、匯川與西門子的主流產(chǎn)品均已經(jīng)擁有 3.5 倍的過載能力，國內(nèi)企業(yè)以達到國際領(lǐng)先水平。國內(nèi)企業(yè)在產(chǎn)品使用穩(wěn)定性及耐用性方面依然與國外領(lǐng)先企業(yè)存在差距。例如安川電機的 -7 系列耐環(huán)境性能表現(xiàn)出眾，能夠在更嚴苛的環(huán)境下運行。其產(chǎn)品使用海拔高度為 2000米，適用最高環(huán)境溫度為 60 攝氏度，而國內(nèi)伺服產(chǎn)品一般適

46、用溫度為 55 攝氏度，且需要在大幅降低負載功率的條件下運行。圖表39： 國內(nèi)外主流伺服驅(qū)動器產(chǎn)品指標(biāo)對比松下安川三菱西門子禾川信捷臺達匯川英威騰性能指標(biāo)MINAS-A6-7 系列MELSERVO-J4 SINAMICSS210X6M 系列MS6-80 系列ASDA-A3SV600DA300編碼器分辨率（bit）232422202317242323過載能力3.53.533.53.533.53.53最高轉(zhuǎn)速650060006000600060005200600060005000速度頻率響應(yīng)3.23.12.533.2-3.133資料來源：各公司官網(wǎng)、控制器：機器人運動的大腦控制器是實現(xiàn)對工業(yè)機器人

47、的位置、速度、加速度等進行控制的核心零部件，工業(yè)機器人與人類的人機交互也依賴于控制器。控制系統(tǒng)主要由控制器（硬件）和控制算法（軟件）組成。控制器通過分析伺服電機編碼器以及機器人傳感器所反饋的信號，通過給伺服驅(qū)動器發(fā)送位置、速度指令的方式來完成對工業(yè)機器人的控制。工業(yè)機器人控制器的主流控制方式為 PC-Based 控制，具有系統(tǒng)通用性強、可拓展性強的優(yōu)勢，能夠滿足工業(yè)機器人復(fù)雜運動的算法要求。圖表40： 控制器在運動控制系統(tǒng)中發(fā)揮類似于“大腦”的作用圖表41： 運動控制行業(yè)上下游資料來源：雷賽智能招股說明書，資料來源：雷賽智能招股說明書，下游應(yīng)用場景分散，控制器供應(yīng)鏈方式尚不明確。由于人形機器人

48、的伺服驅(qū)動器數(shù)量高達數(shù)十個，需要處理龐雜的數(shù)據(jù)，工業(yè)機器人的驅(qū)控一體很難實現(xiàn)，還需額外添加一個獨立控制器。人形機器人控制器，對于客戶應(yīng)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(zé)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(chǎn)規(guī)模較小，未來進入量產(chǎn)階段后，供應(yīng)鏈方式尚不明朗。圖表42： 幾款人形機器人的控制解決方案本田 ASIMOAtlas 系列歐洲 ICUBPOPPYROMEOPepperNao控制計算機放置在軀體里 ， 由 四 個 運 行 著使用集成 IMU、聯(lián)合位置和力傳感器來控動作指定并非基于 項目使用GPLv3 開

49、系統(tǒng)本身，而是遠 源，設(shè)計 CAD 都是在基于 LPPA 所制作的控制圖表功能上，支持通過Wi-Fi 接入云端服務(wù)器，這使用網(wǎng)線或 WIFI 連接NAO 與電腦， 并通過VxWorks 實時操作系統(tǒng)控 制 的處理器構(gòu)成，分別控制制自身的肢體動作。模型預(yù)測控制器端控制，使用名開源為 ARCHER 的提出了中心控制，架構(gòu)，可以獲得高質(zhì)量能夠令其表現(xiàn)和 Mitek 智慧大腦軟件控各類識別系統(tǒng)更 制。一個 CPU 位于頭解 決 手、腿、關(guān)節(jié)、視覺。與方案輸入輸出控制板之間通過（MPC）使用機器人動力學(xué)模型來預(yù)測機學(xué)習(xí)型算法體系。用一臺相機捕獲并的被動步態(tài)模式。加智能。為了擴展其應(yīng)用實現(xiàn)，廠商部，運行一

50、個 Linux 內(nèi)核，并支持廠商自行研總線連接。器人未來的動作，優(yōu)處理標(biāo)的圖像，對也公開發(fā)布了 制 的 專 有 中 間 件化行為，隨時間推移產(chǎn)生最佳動作。失敗的嘗試分析，并找出最佳的射擊角度、軌跡等。SDK，開發(fā)者可個性化設(shè)定。（ NAOqi ） 。 第二個 CPU，位于機器人軀干內(nèi)。資料來源：本田官網(wǎng)、波士頓動力官網(wǎng)、優(yōu)必選官網(wǎng)、軟銀官網(wǎng)、Engineered Arts 官網(wǎng)、Agility Robotics 官網(wǎng)、2021 年中國工業(yè)機器人控制器市場 14.7 億元，4 年 CAGR=8.78%中國工業(yè)機器人控制器市場規(guī)模從 2017 年的 10.5 億元增長至 2021 年的 14.7

51、億元，CAGR=8.78%。根據(jù)預(yù)測，2022 年我國機器人控制器市場規(guī)模 16.2 億元，同比增長 10.2%。根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，2020 年全球運動控制市場規(guī)模約為 196 億美元，同比增長 4.81%，預(yù)計 2021 至 2025 年，全球運動控制市場規(guī)模將保持 5%的復(fù)合增長率。圖表43： 2019-2025 年全球運動控制市場規(guī)模圖表44： 2017-2022 年中國工業(yè)機器人控制器市場規(guī)模（億美元）全球運動控制市場規(guī)模YoY 300250200150100505.4%5.2%5.0%4.8%4.6%（億元）國內(nèi)機器人控制器市場規(guī)模YoY 201510520%15%10%5%020

52、19202020212022E 2023E 2024E 2025E4.4%00%201720182019202020212022E資料來源：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，資料來源：，競爭格局：外資主導(dǎo)，國產(chǎn)品牌深耕研發(fā)控制系統(tǒng)參與者分種類看：一類是主流的大型機器人廠商，自主研發(fā)控制器和控制算法，包括 ABB、KUKA、發(fā)那科、國內(nèi)的埃斯頓等。工業(yè)機器人行業(yè)巨頭一般都采用控制器自產(chǎn)自用的模式，且各機器人廠商的控制器無法兼容，因此控制器市場競爭格局類似于機器人本體的競爭格局。在國產(chǎn)機器人公司中，埃斯頓于 2017 年初收購全球排名前十的運動控制品牌英國 TRIO，匯川技術(shù)自主開發(fā)高性能標(biāo)準(zhǔn)型控制器 IMC100，廣州數(shù)控自主研發(fā) RB、RMD、RB03A1 系列控制器優(yōu)化加減速性能，華中數(shù)控自主開發(fā)華數(shù)型控制系統(tǒng)為用戶提供整套工業(yè)機器人控制解決方案；另一類是專業(yè)的控制系統(tǒng)廠商，單獨售賣控制器，提供可擴展和二次開發(fā)的硬件和軟件平臺，包括 KEBA、貝加萊、倍福、泰道，國內(nèi)的研華、固高科技、英威騰、雷賽智能、維宏電子等。這類企業(yè)以國產(chǎn)廠商為主，主要服務(wù)于中低端市場，前五大廠商中，除了倍福以 IPC+軟 PLC 在 2021 年占據(jù)了最大份額之外，25