本土企業(yè)在機器人一體化關(guān)節(jié)產(chǎn)業(yè)鏈具備機會

（一）電機：空心杯電機應(yīng)用廣，力矩電機逐漸系列化

電機品種繁多，普遍有兩種分類方式，按照控制方式分類和按照驅(qū)動 方式分類?？刂品绞椒诸悾喊ㄋ欧姍C、步進電機和力矩電機，伺 服電機采用閉環(huán)/半閉環(huán)控制、控制精度高、高低速切換流暢、成本較高；步進電機將脈沖信號直接轉(zhuǎn)化為角動量，步距角恒定，精度弱于伺服但結(jié)構(gòu)簡單成本低。按照驅(qū)動方式分類：分為直流電機和交流 電機，其中交流電機按照轉(zhuǎn)子和定子轉(zhuǎn)動是否同步可以分為同步電機和異步電機（感應(yīng)電機），同步電機通過轉(zhuǎn)子磁場和定子磁場之間的  “互鎖”來運行。而異步電機的工作原理是“電磁感應(yīng)”，定子旋轉(zhuǎn)變化的磁場在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出電流，此電流在磁場中受力，帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。人形機器人涉及的電機產(chǎn)品包括無框力矩電機和空心杯電機等。力矩電機是一種多級對、無機殼的直驅(qū)電機，扭矩增強且結(jié)構(gòu)緊湊。相較于普通電機主要規(guī)格為功率，力矩電機的規(guī)格和選型主要取決于扭矩， 力矩電機極對數(shù)多，在電機低速甚至堵轉(zhuǎn)時仍能持續(xù)運轉(zhuǎn)并提供穩(wěn)定  的力矩給負載；同時，力矩電機為直驅(qū)電機，負載直接連接轉(zhuǎn)子，不  需要任何傳動件，減少摩擦損耗，結(jié)構(gòu)緊湊；除此之外，力矩電機為無框架式永磁電機，沒有機殼，只有定子和轉(zhuǎn)子兩個部件，中空孔大，

方便走線。 目前，無框力矩電機主要用在協(xié)作機器人等領(lǐng)域?？招谋?電機是微特電機的一種，無鐵芯轉(zhuǎn)子，重量輕且效率高。空心杯電機 在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式，采用的是無鐵芯轉(zhuǎn)子，也 叫空心杯型轉(zhuǎn)子。這種新穎的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)徹底消除了由于鐵芯形成渦流 而造成的電能損耗。因為沒有鐵損，所以它的效率要比普通的微型直 流電機要高；同時，由于轉(zhuǎn)子重量大幅降低，所以轉(zhuǎn)動慣性減小，相 比傳統(tǒng)鐵芯電機，大扭矩急加速急減速性能突出；另外，空心杯電機 還具有體積小、可控性高、噪音小等優(yōu)點。因此，空心杯電機主要用 在需要快速響應(yīng)（如軍工、檢測）和對重量和能耗要求較高（如無人 機、機器人）等領(lǐng)域。機電產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于協(xié)作機器人和輕型機器人領(lǐng)域?？招谋姍C 主要玩家為鳴志電器、江蘇雷利、偉創(chuàng)電氣。其中鳴志電器為運動控 制領(lǐng)域優(yōu)質(zhì)的出口企業(yè)，空心杯電機暢銷國內(nèi)外；江蘇雷利和鼎智科 技的空心杯電機為共同研發(fā)生產(chǎn)，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于軍工、半導(dǎo)體、醫(yī) 療等領(lǐng)域，同時當(dāng)前多款樣品處在測試階段。匯川技術(shù)和禾川科技為 國內(nèi)伺服產(chǎn)品主要供應(yīng)商。其中匯川技術(shù)具備工控和工業(yè)機器人雙重 業(yè)務(wù)優(yōu)勢，并持續(xù)研發(fā)提高直驅(qū)電機競爭力；禾川科技的無框力矩直 驅(qū)電機廣泛應(yīng)用于工業(yè)機器人、激光等領(lǐng)域。

（二）減速器：諧波減速器水平一流，RV 本土市占率提升

減速機是機器人的核心精密零部件之一，技術(shù)壁壘高。減速機的主要 工作原理為通過機械傳動裝置實現(xiàn)對原動機的減速增矩，是影響機器 人性能的核心因素，在高精度場景中尚未存在替代方案，技術(shù)壁壘較 高。同時，研發(fā)投入和固定資產(chǎn)投入都較高，綠的諧波從研發(fā)到成品 花了 10 年的時間，初始投入大（根據(jù)招股書披露，其磨床原價約 200  萬元，滾齒 300 萬元），是典型的高壁壘的行業(yè)。機器人用減速器  主要有諧波、RV、行星齒輪減速器等。一般來說，機器人的每個關(guān)  節(jié)都需要配置一臺減速器，減速器的選型需要綜合考慮體積、減速比、 扭矩和價格等方面因素，不同的機器人有不同數(shù)量的關(guān)節(jié)，而且負載 不同，所用的減速器也不同。一般而言，重載的關(guān)節(jié)多使用 RV 減速 器，輕載關(guān)節(jié)一般用諧波減速器。

國內(nèi)諧波和 RV 減速器主要用于工業(yè)機器人領(lǐng)域，市場持續(xù)擴容。根 據(jù) MIR 數(shù)據(jù)，受益下游工業(yè)機器人等行業(yè)高景氣，國內(nèi)諧波和 RV減速器銷量有 19 年的 54.3 萬臺增長至 22 年的 126.3 萬臺，期間CAGR 為 32.5%，預(yù)計 23-25 年將繼續(xù)以 16.8%的 CAGR 增長超過 200 萬臺；結(jié)構(gòu)性看，工業(yè)機器人為減速器第一大應(yīng)用領(lǐng)域，22 年  占比為 79.7%。競爭格局角度，國產(chǎn)品牌以具備一定話語權(quán)。國內(nèi)生 產(chǎn)工業(yè)機器人減速器的企業(yè)數(shù)量逐漸增多，且技術(shù)在逐步提升，部分 廠商已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)并逐步推向市場，在精密減速器國產(chǎn)化的道路上進 步明顯。22 年，綠的諧波在諧波減速器領(lǐng)域的中國市占率為 40% ，位列第一位，相較于 17 年提升 5pct，在國內(nèi)市場已具有一席之地。

綠的諧波為國內(nèi)諧波減速器龍頭，市占率達 40%，同時生產(chǎn)銷售無  框力矩電機等機電一體化產(chǎn)品。2023年4月綠的諧波與三花智控簽署 了框架協(xié)議，雙方同意在三花墨西哥工業(yè)園共同設(shè)立合資企業(yè)，綠的 諧波有望借助三花的渠道和客戶優(yōu)勢加速出海，具備打入人形機器人 供應(yīng)鏈的潛力。中大力德、國茂股份等企業(yè)在各自減速機細分領(lǐng)域也 較為領(lǐng)先。其中中大力德產(chǎn)品線齊全，包括 RV、諧波、精密行星減速器等；國茂股份擺線針輪減速器實力強，且子公司國茂精密也切入 諧波減速器領(lǐng)域。

（三）絲杠：行星滾柱絲杠已有里程碑式達成

絲桿的主要功能是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成線性運動，主要包括滑動絲杠、 滾柱絲杠、行星滾柱絲杠等產(chǎn)品。滑動絲桿是滑動摩擦，結(jié)構(gòu)簡單但 精度差，傳動效率 25%-50%，主要用于電梯、汽車等各領(lǐng)域；滾珠 絲杠是滾動摩擦，高效率、高精度、高速，但價格高。滾動摩擦的摩 擦系數(shù)遠遠低于滑動摩擦系數(shù)，滾珠絲桿的傳動效率大約在90%-99%；行星滾柱絲桿在周圍行星布置了 6-12 個螺紋滾柱，接觸 面的增加使承載能力和剛性大大提高，且絲杠軸是小導(dǎo)程角的非圓弧 螺紋，有利于達到較高的導(dǎo)程精度，具有高承載、耐沖擊、高精度、 體積小等特點。行星滾柱絲杠因其較小的體積空間使用，高效精準(zhǔn)的 大推力輸出，以及耐用穩(wěn)定的性能等特點正被越來越廣泛的應(yīng)用在工 業(yè)領(lǐng)域，對滾珠絲杠、液壓驅(qū)動等技術(shù)路線形成有效替代，在機器人、 自動化、數(shù)控機床、醫(yī)療器械、汽車、石油天然氣等領(lǐng)域的應(yīng)用正逐 漸普及。

人形機器人直線執(zhí)行器應(yīng)用反向式行星滾柱絲杠，主要用于中小負載、 小行程和高速的應(yīng)用場景。反向式行星滾柱絲杠結(jié)構(gòu)形式與標(biāo)準(zhǔn)式類  似，不同在于其沒有內(nèi)齒圈，絲杠兩端加工有直齒與滾柱兩端的齒輪  嚙合，且螺母作為主動件，其長度比標(biāo)準(zhǔn)式的大得多。一般情況下， 不同于標(biāo)準(zhǔn)滾柱絲杠，反向式行星滾柱絲杠的螺母為主動件，絲杠為  輸出構(gòu)件，滾柱、絲杠之間無相對軸向位移，其主要用于中小負載、小行程和高速的應(yīng)用場景，其最大的優(yōu)勢在于可將其螺母作為電機轉(zhuǎn) 子實現(xiàn)電機和絲杠一體化設(shè)計，形成結(jié)構(gòu)緊湊的體式機電作動器。

海外高度壟斷，國內(nèi)處于起步階段。行星滾柱絲杠制造壁壘極高，海外企業(yè)大多于 1950年左右在國防軍工等領(lǐng)域開啟產(chǎn)品研發(fā)，主要企 業(yè)包括瑞典斯凱孚、瑞士舍弗勒、美國穆格、美國 Exlar等，國內(nèi)外 在行星滾柱絲杠的產(chǎn)品差距主要為制造材料（硬度、耐腐蝕、可加工 性等）和制造能力（含機床、工藝等）。本土玩家大多為非上市公司， 逐漸嶄露頭角，包括中國船舶 704 所、博特精工、思科瑞傳動、仲  孚機械等，其行星滾柱絲杠已在閥門、石化、軍事、工業(yè)等各領(lǐng)域逐 步應(yīng)用。鼎智科技微型行星滾柱絲桿的研發(fā)與生產(chǎn)上已有里程碑式達 成，具備發(fā)展?jié)摿?。鼎智科技深耕于線性傳動領(lǐng)域，其線性傳動產(chǎn)品 包括滑動絲桿、滾動絲桿，行星滾柱絲桿。三類絲桿的應(yīng)用場景、壽命、傳動效率有差異，在技術(shù)和工藝等方面有一定協(xié)同，鼎智線性傳 動產(chǎn)品的精密性、穩(wěn)定性、使用壽命、定制化程度等均處于行業(yè)領(lǐng)先 水平。在微型行星滾柱絲桿領(lǐng)域，公司已取得里程碑式進展，該類產(chǎn) 品應(yīng)用領(lǐng)域包括機器人、飛機起落架、部分工業(yè)場景等。

（四）傳感器：全球競爭集中，本土企業(yè)發(fā)展任重道遠 

      機器人需要多傳感器來保證靈敏度。各種傳感器相當(dāng)于工業(yè)機器人的 手、眼、耳和鼻，有助于識別自身的運動狀態(tài)和環(huán)境狀況。在這些信 息的幫助下，控制器可以發(fā)出相應(yīng)的指令，使機器人完成所需的動作。 根據(jù)檢測對象的不同，可以分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器。內(nèi)部傳感 器一般用來檢測機器人本身狀態(tài)，包括位置、速度、力覺傳感器等；外部傳感器一般用來檢測機器人搜出環(huán)境狀況，包括距離、觸覺、聽覺、視覺傳感器等。

傳感器下游細分領(lǐng)域多，龍頭企業(yè)才易具有規(guī)模效應(yīng)。以基恩士為代 表的國際傳感器大公司需要國際化銷售、制造外包模式來攤薄研發(fā)成本。根據(jù) MIR 數(shù)據(jù)，基恩士一直以來占據(jù)位移傳感器市場的“半壁江山”，產(chǎn)品憑借優(yōu)異的性能、優(yōu)惠的價格和良好的貨期，2022 年市場 份額進一步提升，市占率超過 60%。規(guī)模效應(yīng)更強的領(lǐng)域，或率先實現(xiàn)國產(chǎn)替代。中國消費類電子的傳感器，由于市場的拉動，近十年已經(jīng)有了很大的進步。在工業(yè)領(lǐng)域，部分低端領(lǐng)域已有成功案例，但 高端產(chǎn)品目前卡脖子情況仍較為嚴重，國產(chǎn)替代之路任重道遠。未來人形機器人如果能夠達到消費品級別的體量，可能推動細分板塊的國 產(chǎn)替代加速。

全球競爭集中，行業(yè)高盈利。以基恩士、安森美、意法半導(dǎo)體為代表 的全球頭部企業(yè)具備產(chǎn)業(yè)鏈縱向一體化或跨行業(yè)解決方案能力，占據(jù) 全球大多數(shù)市場，且毛利率平均約 50%以上，盈利能力較強。本土企業(yè)包括漢威科技、柯力傳感、保隆科技等，其產(chǎn)品包括壓力、光學(xué)、位置、速度傳感器等，目前主要應(yīng)用于汽車、儀器儀表、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域，未來收入和盈利仍有較大的提升空間。