产业链梳理概况：人形机器人风起云涌

人形机器人风起云涌--产业链梳理概况 华安证券机械分析师张帆SAC：S0010522070003邮箱：zhangfan@hazq.com2024年4月29日 核心观点 •人形机器人作为近年来的热门赛道，成为智能制造领域闪耀的明星。截止至2024年4月，人形机器人行业玩家众多，特斯拉作为其中的领航者，目前战略重心已由“车”转向AI（FSD、Robotaxi、人形机器人），人形机器人战略地位更加突出；AI芯片龙头英伟达CEO黄仁勋持续看好生成式AI和人形机器人的发展；苹果在研一款家居智能机器人，预计2025年发布；波士顿动力宣布退出液压方案，推出电动的Atlas，并预计2025年在现代汽车测试。同时，国内机器人行业如火如荼进展，诞生了如优必选、宇树、智元、傅利叶等诸多优秀机器人整机厂，三花智控、拓普集团等优秀Tier1。诸多海内外明星企业纷纷站台人形机器人，我们持续看好人形机器人产业链。 •作为通用化程度高、高度集成和智能化的机器人，人形机器人既需要极强的运动控制能力，也需要强大的感知和计算能力。产业链涉及AI、机械制造、运动控制、传感器等诸多先进技术和创新，软件和硬件的有效融合，实现机器人的功能和性能优化。 •人形机器人的核心零部件包括多种精密组件，每个组件都扮演着关键角色，确保机器人能够高效、准确地执行任务。我们将人形机器人分为执行部分和感知控制部分：1、执行部分，包括减速器、丝杠、电机等。 减速器建议关注公司，绿的谐波、中大力德、丰光精密等； 丝杠建议关注公司，北特科技、恒立液压（买入）、贝斯特（买入）、鼎智科技、五洲新春、丰立智能等；丝杠生产设备建议关注公司，博杰股份（买入）、秦川机床（买入）、华辰装备、浙海德曼（增持）等；电机建议关注公司，鸣志电器、步科股份、江苏雷利、雷赛智能、卧龙电驱、禾川科技、伟创电气、汇川技术等。2、感知控制部分，包括IMU、力传感器、3D视觉、编码器等。 IMU建议关注公司，芯动联科（买入）、华依科技等； 力传感器建议关注公司，安培龙（买入）、东华测试（买入）、康斯特（买入）、柯力传感、华培动力等； 3D视觉及编码器建议关注公司，奥普特（增持）、奥普光电等。 风险提示：技术研发不及预期的风险；研究依据的信息更新不及时；宏观经济景气度不及预期的风险；行业发展进度低于预期的风险；博杰股份公告收购哈挺中国的交割无法达成的风险。 目录 1机器人整机情况概述 2人形机器人产业链拆解3人形机器人行业风起云涌，玩家众多4人形机器人应用场景5风险提示 1.1人形机器人简介与技术难点 •人形机器人是具有与人类似的身体结构和运动方式（双足行走、双手协作等）的智能机器人。目前人形机器人并没有普遍定义，但根据专业书籍《Humanoid Robots》的归纳，人形机器人应当能“在人工作和居住的环境工作，操作为人设计的工具和设备，与人交流”。在此前提下，人形机器人最终应具有与人类似的身体结构，包括头、躯干和四肢，使用双足行走，用多指手执行各种操作，并具有一定程度的认知和决策智能。 •作为通用化程度高、高度集成和智能化的机器人，人形机器人既需要极强的运动控制能力，也需要强大的感知和计算能力。 •其技术难点在于尽可能模仿人的各类场景下“感知-认知-决策-执行”的过程，涉及仿生感知认知技术、生机电融全技术、人工智能技术、大数据云计算技术、视深导航技术等各领域的尖端技术。 1.2传统机器人三大类型 •工业机器人：研制面向汽车、航空航天、轨道交通等领域的高精度、高可靠性的焊接机器人，面向半导体行业的自动搬运、智能移动与存储等真空（洁净）机器人，具备防爆功能的民爆物品生产机器人，AGV、无人叉车，分拣、包装等物流机器人，面向3C、汽车零部件等领域的大负载、轻型、柔性、双臂、移动等协作机器人，可在转运、打磨、装配等工作区域内任意位置移动、实现空间任意位置和姿态可达、具有灵活抓取和操作能力的移动操作机器人。•协作机器人：是机器人与人可以在生产线上协同作战，充分发挥机器人的效率及人类的智能。协作型机器人作为 一种新型的工业机器人，可以称之为“工业机器人的升级版本”，与传统的工业机器人不同，协作机器人扫除了人机协作的障碍，让机器人彻底摆脱护栏或围笼的束缚，凭其开创性的产品性能和广泛的应用领域，为机器人的发展开启了新时代。 •服务机器人：研制果园除草、精准植保、果蔬剪枝、采摘收获、分选，以及用于畜禽养殖的喂料、巡检、清淤泥、清网衣附着物、消毒处理等农业机器人，采掘、支护、钻孔、巡检、重载辅助运输等矿业机器人，建筑部品部件智能化生产、测量、材料配送、钢筋加工、混凝土浇筑、楼面墙面装饰装修、构部件安装、焊接等建筑机器人，手术、护理、检查、康复、咨询、配送等医疗康复机器人，助行、助浴、物品递送、情感陪护、智能假肢等养老助残机器人，家务、教育、娱乐和安监等家用服务机器人，讲解导引、餐饮、配送、代步等公共服务机器人。 •特种机器人：研制水下探测、监测、作业、深海矿产资源开发等水下机器人，安保巡逻、缉私安检、反恐防暴、勘查取证、交通管理、边防管理、治安管控等安防机器人，消防、应急救援、安全巡检、核工业操作、海洋捕捞等危险环境作业机器人，检验采样、消毒清洁、室内配送、辅助移位、辅助巡诊查房、重症护理辅助操作等卫生防疫机器人。 1.2.1工业机器人市场空间 •中国电子学会组织编写的《中国机器人产业发展报告（2022年）》预计2024年，全球机器人市场规模将达到650亿美元。 •其中，工业机器人市场规模创下历史新高，自动化生产、汽车制造、物流、医疗、军事、3c电子、食品加工等行业已经得到了广泛的应用。IFR统计数据显示，全球预计2024年将有望达到230亿美元。近五年来中国工业机器人市场规模始终保持增长态势，2024年将超过110亿美元。 1.2.2服务机器人市场空间 •服务机器人，在疫情影响下孕育出新的发展机遇，已形成初具规模的行业新兴增长点。抗疫系列机器人成为疫情防控的新生力量，“无接触”的无人配送已成为新焦点。预计2024年，全球服务机器人市场规模将有望增长到290亿美元。•中国服务机器人市场快速增长，教育、餐饮、政务、企业、医疗、旅游等领域需求成为主要推动力。预计2024年，中国服务机 器人市场规模将有望突破100亿美元。 1.2.3特种机器人市场空间 •近年来，全球特种机器人整机性能持续提升，2017年以来，全球特种机器人产业规模年均增长率达到21.7%，预计2024年全球特种机器人市场规模将有望达到140亿美元•2017年以来，中国特种机器人市场年均增长率达到30.7%。预计到2024年，中国特种机器人市场规模有望达到34亿美元。 1.3人形机器人产业链 •人形机器人在AI的赋能+重磅玩家入局下，有望实现革命性突破，远期市场规模达万亿；华为成立机器人公司，特斯拉Optimus量产可期，可以看到赛道天花板高毋庸置疑，市场纠结的是能否实现0-1的突破，一旦产品是惊艳的，可以展望100万台-1000万台-1亿台的非线性增长•上游主要是零部件和软件系统供应商，包括电机、关节、传感器、控制器、操作系统等，这些零部件和软件系统的质量和技术水平 直接影响到机器人的性能和稳定性。中游是人形机器人本体的制造商，负责将各个零部件组装成完整的机器人产品，并进行测试和质检。下游则是人形机器人的终端应用市场，包括医疗、教育、救灾救援、公共安全、生产制造、家庭陪护等多个领域。图表8人形机器人产业链拆分 目录 1机器人整机情况概述 3人形机器人行业风起云涌，玩家众多 5风险提示 2.人形机器人产业链拆解 •上游主要系硬件（零部件）和软件系统供应商，零部件包括精密减速器（谐波减速器、RV减速器、行星减速器）、伺服电机（无框力矩电机、空心杯电机）、丝杠、传感器（视觉传感器、力传感器、IMU）等；软件部分包括感知软件（语音识别、视觉识别、位置识别、运动识别）、认知软件（语言处理、深度语义、知识图谱）、决策软件（路径规划、行为决策）等。根据Tesla AI day数据，一台人形机器人通常包括线性系统、旋转系统、灵巧手、感知系统和芯片、锂电等组成，具体如下： 2.人形机器人产业链拆解 图表11人形机器人各环节细分 •减速器是连接动力源和执行机构的中间机构，具有降低转速、放大扭矩的作用。精密减速器作为其中一种，具有体积小回程间隙小、精度较高、使用寿命长、更加可靠稳定等优点，被广泛应用于机械加工、机床、冶金设备、起重设备、矿山设备、汽车制造、纺织机械、塑料机械等行业。与此同时，自动驾驶、物联网、新能源汽车等新兴行业也开始陆续采用精密减速器。目前，精密减速器已发展成谐波减速器；RV减速器；精密行星减速器、摆线针轮减速器、滤波减速器三大类产品。•全球机器人领域中，RV减速器、谐波减速器的市场销售数量占比均为40%左右，精密行星减速器、摆线针轮减速器、滤波减速器等 共占20%左右。 2.1减速器 •精密减速器制造涉及到金属材料、热处理、小模数齿轮硬齿面加工、集成及检测等技术，其精密性、准确性对材料及处理技术、加工设备、加工和检测技术要求极高。•设计精密减速器更需要根据下游实际需求层层分解，对设计图纸反复修正。在设计完成后还需通过试制来验证设计的可行性，通过 评估后方能进行生产，整个流程要求设计人员具备深入的产品理解，以及谨慎的细节处理方法。•我国高端精密加工设备和检测设备依赖进口，设备操作难度较高，生产技术工人的知识结构、实践经验并不能满足高端减速器产品 的制造要求，短期内发展有限。•以发那科、安川、库卡、ABB四大家族为首的工业机器人行业格局稳固，减速器全部外购自纳博特斯克和哈默那科，认证周期极长， 且长期不更换，我国本土企业难以取得商业化应用的机会。 2.1减速器 •我国减速器发展较晚，主要经历了四个阶段。2005年之前，以打基础为主，行业产品结构以摆线减速机为主，性能单一；十一五期间（2005-2010），以丰富产品结构为主要目标；十二五期间（2011-2015），各单位开始进行自主攻克，RV减速器已形成中小批量生产能力；十三五期间（2016-2020），绿的谐波、南通振康、双环传动等奋起直追，丰立智能、珠海飞马、秦川机床等先进制造核心零部件厂商跃跃欲试，国内减速机向中高端转移。 •中商产业研究院发布的《2022-2027年全球及中国工业机器人减速器行业研究报告》显示，2022年中国减速器行业市场规模达到1321亿元，同比增长5.01%。我们预测，到2024年我国减速器行业市场规模将达到1457亿元。 资料来源：中商产业研究院公众号，华安证券研究所整理 2.2伺服电机 •伺服系统由伺服驱动器和伺服电机组成，具备精准定位、高精度稳速运行、快速转矩调节等特点。伺服电机是一种精确运动控制的执行电动机，在伺服控制系统驱动控制下，实现电动机轴上的扭矩、角速度和/或角位移输出；伺服驱动器作用是将运动控制指令转化为驱动伺服电机做出相应运动的驱动电力（包含电流、电压、频率等要素）。•伺服电机的发展主要经历了三个阶段。20世纪60年代以前（1960年以前），此阶段是以步进电动机驱动的液压伺服马达或以功率步 进电动机直接驱动为中心的时代；20世纪60－70年代（1960-1979），这一阶段是直流伺服电动机的诞生和全盛发展的时代；20世纪80年代至今（1980年至今），这一阶段出现了无刷直流伺服电动机，交流伺服电动机等多种新型电机。•伺服电机行业的上游主要是稀土、IC制造与元器件和硅钢等原材料和电子零部件，下游主要为应用领域，包括纺织机械、医疗设备、工业机器人、航空航天等。 2.2伺服电机 •近年来，受到下游工业机器人、电子制造设备等产业扩张的影响，中国伺服电机市场规模一直保持增长趋势。与此同时，伺服电机在新兴产业应用规模也不断增长。根据中商产业研究院发布的《2023-2028年中国伺服电机行业分析及发展预测报告》，2024年我国伺服电机市场规模将超200亿元。 •目前国内伺服电