人形机器人轴承行业首次覆盖：人形机器人轴承潜力巨大，国产替代空间广阔

请务必阅读正文之后的免责条款部分人形机器人轴承潜力巨大，国产替代空间广阔——人形机器人轴承行业首次覆盖[table_Authors]肖群稀(分析师)毛冠锦(分析师)021-38676666021-38676666登记编号S0880522120001S0880525040081本报告导读：轴承作为机器人关节的核心零部件，在人形机器人行业不断发展下，有望驱动轴承市场规模迎来显著增量。同时，在国产替代加速推进的背景下，布局人形机器人轴承的相关企业及其配套核心加工设备磨床企业，有望迎来新的发展机遇。投资要点：[Table_Summary0]投资建议：轴承下游领域应用广泛，人形机器人有望带来增量需求，聚焦优势企业。目前高端轴承及高端轴承加工设备比较依赖进口，国产替代有很大空间。轴承推荐标的：龙溪股份、国机精工、长盛轴承，相关标的：雷迪克、斯菱股份；轴承磨床设备推荐标的：秦川机床、华辰装备，相关标的：日发精机、恒而达、津上机床中国。人形机器人渐起，轴承需求迎东风。人形机器人产业的兴起为轴承市场带来新机遇，轴承在减速器、丝杠、电机等关键环节发挥重要作用，适配的轴承类型丰富。谐波减速器通常使用1个交叉滚子轴承和1个柔性轴承；丝杠轴承根据安装方式不同，固定侧常用角接触球轴承，支撑侧常用深沟球轴承；电机常用球轴承、滚柱轴承、圆锥滚子轴承等，人形机器人灵巧手的空心杯电机多采用球轴承和滑动轴承。以特斯拉人形机器人Optimus为例，其轴承需求较多且品类丰富，若出货量达100万台，轴承新增需求预计超30亿元，随着人形机器人产业发展，轴承潜在需求将更高。另外，参考智元和小米机器人专利，脚踝和手腕处直线关节的连接，或需要更多的滑动（关节）轴承，有望带动滑动轴承需求提升。市场前景广阔，国产替代加速。轴承作为装备制造的核心基础部件，广泛应用于多个领域。从类型上看，滚动轴承凭借摩擦系数小等优势占据市场主导，滑动轴承则在承载能力上表现突出。全球轴承市场规模庞大且呈增长态势，根据思瀚产业研究院微信公众号，2021年全球市场规模达1213亿美元，预计到2030年将超2430.3亿美元。中国是全球主要制造地之一，根据中国轴承工业协会，2023年我国轴承行业实现营业收入2180亿元，完成轴承产量202亿套，市场潜力巨大。目前，海外龙头企业如SKF、Schaeffler等在全球轴承市场占据较大优势，根据SKF Annual Report 2024，前六大制造商约占全球滚动轴承市场的55%。然而，国内企业正积极追赶，在技术研发和市场份额上不断取得进步。尽管我国轴承产业在技术水平、产品质量等方面与国际先进水平仍存在差距，但在部分领域已实现突破，国产替代进程正在加速，为国内相关企业带来发展机遇。加工工艺复杂，磨床设备有待突破。轴承加工工艺复杂，涉及下料、锻造、热处理等多道工序，各环节对轴承的精度、寿命和性能影响重大。加工难点包括套圈沟道的精度控制、高端轴承材料的选用及加工等。磨床是轴承主要加工设备，磨削加工在轴承生产中劳动量、设备占比及成本占比均较高，且高精度轴承的磨削比例更大。然而，我国磨床国产化率不足50%，高端磨床依赖进口，国内企业在高端磨床领域仍需突破。风险提示：技术进步不及预期，竞争加剧，原材料价格波动等。 目录1.人形机器人行业朝气蓬勃，轴承潜在需求持续提升...................................41.1.轴承是人形机器人核心零部件，人形机器人轴承用量大.....................41.2.以特斯拉人形机器为例，看轴承市场新增空间.....................................52.轴承：装备制造基础部件..............................................................................62.1.轴承：种类繁多，滚动轴承用量更为广泛.............................................62.2.滚动轴承和滑动轴承在人形机器人中都有所应用................................93.工艺复杂，高端产品国产替代正在进行.....................................................123.1.轴承行业市场规模庞大，海外龙头占据较大优势...............................123.2.轴承制造工艺复杂，国内企业持续进步...............................................143.3.磨床是轴承主要加工设备，高端磨床依赖进口...................................154.投资建议........................................................................................................185.风险提示........................................................................................................195.1.技术进步不及预期..................................................................................195.2.竞争加剧..................................................................................................195.3.原材料价格波动......................................................................................19 1.人形机器人行业朝气蓬勃，轴承潜在需求持续提升1.1.轴承是人形机器人核心零部件，人形机器人轴承用量大轴承是装备制造核心部件，人形机器人有望带动配套轴承需求。在装备制造领域，轴承作为机械传动轴的支承，是实现产品性能、功能与效率的重要保障，也是装备的核心组成部分之一。全球轴承市场正经历着稳定的长期增长，这得益于汽车、航空航天和工业领域的需求，以及可再生能源、新能源汽车和智能基础设施等新兴应用领域的需求。近些年，特斯拉Optimus Gen2人形机器人的问世，更是掀开了人形机器人轴承市场蕴含庞大潜力的一角。轴承为人形机器人核心零部件，因需实现复杂灵活运动，故大量应用于关节等部位，对其精准度与稳定性至关重要。鉴于核心零部件的多样性，适配的轴承类型也丰富繁杂。轴承在关节执行器的关节连接中应用广泛，常见的有角接触轴承、交叉滚子轴承、滑动轴承（或关节轴承）等，这些轴承常与减速器、丝杠、电机等协同工作。从长远视角看，随着人形机器人技术的持续迭代与产业拓展，减速器、丝杠、电机等部件对配套轴承的需求有望迎来显著增长。图1：轴承下游行业分布，汽车需求占比最高（2023年）数据来源：智研咨询，国泰海通证券研究特斯拉人形机器人Optimus关节采用14个旋转执行器和14个线性执行器，配备轴承的种类和数量丰富。旋转执行器采用“电机+精密减速器”结构，线性执行器采用“电机+滚柱丝杠结构”。线性/旋转执行器核心零部件包括无框力矩电机、滚柱丝杠、减速器、传感器、轴承等。根据特斯拉展现出的灵巧手，预计达到22个自由度，假如都用微型丝杠+微型电机，则对相关轴承需求大大增加。汽车轴承,42.10%家电轴承,22.11%电机轴承,13.14%其他轴承,19.23%工程机械轴承,1.46%农机轴承,1.35%风力发电轴承,0.45%冶金矿山机械轴承,0.11%铁路车辆轴承,0.05% 数据来源：智源产业研究院微信公众号，国泰海通证券研究图3：Optimus关节执行器由旋转和线性执行器两大类图4：OptimusGen 3人形机器人灵巧手有22个自由度数据来源:智源产业研究院微信公众号，国泰海通证券研究数据来源：焉知人形机器人微信公众号，特斯拉AI Day，国泰海通证券研究1.2.以特斯拉人形机器为例，看轴承市场新增空间特斯拉人形机器人轴承需求较多。根据上文所述，身体关节中，特斯拉人形机器人旋转关节我们预计使用14个交叉滚子轴承、28个（两组）角接触轴承，这里不考虑柔性轴承（因为是波发生器的一部分）；线性执行器预计使用14个四点接触轴承和14个普通深沟球轴承；灵巧手若假设采用丝杠，我们预计使用24个角接触轴承、36个滚针轴承和24个滑动轴承，或者更多的滑动轴承（或关节轴承）或微型球轴承，为方便测算，我们按照前者。同时依据爱采购网站的采购价格，对单个轴承的价格进行假设。根据测算，预计特斯拉人形机器人轴承价值量在3000元以上。若特斯拉人形机器人出货量达到100万台，则对轴承新增需求预计将达到30亿元以上。然而，若考虑到人形机器人生产带来的加工设备、组装设备等增量需求及轴承的更换，轴承潜在需求会更高。表1：特斯拉单台人形机器人轴承用量或超3000元（这里是为了大体展示单个Optimus轴承的大致价值量）使用数量（个）单个价格（元）1490283014201425241036102410 部位轴承类型旋转关节交叉滚子轴承角接触轴承直线关节四点接触轴承深沟球轴承灵巧手角接触轴承滚针轴承滑动轴承 价值量（元）1260840280350240360240 人形机器人中关节轴承用量预计会显著提升。关节轴承（下文介绍）优势是在运动时可以在任意角度旋转摆动，且具备更好的冲击及高载荷，比较适合人形机器人手腕和脚踝处两组传动机构连接，结构简单且维护方便。以智元和小米机器人为例：1）根据智元机器人公开专利《多刚体机器人及其上肢装置》，专利中小臂上下两组直线节假通过两个关节轴承连接，同时允许两个直线关节单元在进行线性运动的同时，可以围绕相应连接轴进行旋转；2）小米专利《腿足结构和机器人》，采用两个鱼眼（一种关节轴承）轴承连接两个连杆。我们认为，随着更多的连杆及直线关节的应用，对关节轴承的需求也会水涨船高。图5：智元机器人专利中用到关节轴承图6：小米专利中所用鱼眼轴承的结构示意图数据来源:智元专利《多刚体机器人及其上肢装置》，国泰海通证数据来源：小米专利《腿足结构和机器人》，国泰海通证券研究2.轴承：装备制造基础部件2.1.轴承：种类繁多，滚动轴承用量更为广泛轴承主要作用在于传递力与运动，有效降低机械运动过程中产生的摩擦损耗。轴承属于高精密机械产品，依赖复杂的加工工艺。常见的轴承按照摩擦性质可分为滚动轴承、滑动轴承。实际应用中，滚动轴承具有摩擦系数小、消耗功率少、效率高的优点，故滚动轴承占据轴承的绝大多数。图7：全球轴承行业以滚动轴承为主（2023年）图8：中国轴承行业以球轴承和滚子轴承为主（2021年）数据来源:前瞻产业研究院，国泰海通证券研究数据来源：前瞻产业研究院，国泰海通证券研究滚动轴承：将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。滚动轴承组成：一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成。内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转；外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用；滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大滚针轴承+圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、鼓形滚子轴承、调心…球轴承,36.24%滚子轴承,31.33%关节轴承,2.06%其他,30.37% 券研究球轴承,38.77%滑动及其他轴承,13.86% 小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命；保持架能使滚动体均匀分布，引导滚动体旋转起润滑作用。相比于滑动轴承，滚动轴承优点是摩擦阻力小、标准化便于装拆、结构紧凑、精度高寿命长、易量产、润滑方便等，能适应多种工况；缺点是抗冲