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【淘金】人形机器人产业链受益细分板块挖掘
2024-12-6 9:22:40 作者:zwn  次阅读 分享到:

2024年11月28日特斯拉机器人官方账号发布视频新动态:Optimus已可稳定接住抛来网球并放下,手指实现相对灵活弯曲。

受利好消息刺激,近期人形机器人产业链持续火热,板块内多只个股连续涨停。本次风口掘金期望通过梳理人形机器人产业链,挖掘出还未爆发潜力个股,供投资者们参考。

行业分析

一、Optimus 迭代速度惊人!华为入局人形机器人

2021年8月,马斯克在特斯拉AI DAY上首次提出Optimus的概念,并计划在未来让人形机器人取代人类从事部分危险工作和重复劳动。相比工业机器人,人形机器人的核心在于与智能化和类人化,所以智能制造、商业服务和家庭场景可能会是人形机器人的主要应用场景。

2023年12月,特斯拉发布的Optimus Gen2已能完成单腿瑜伽等复杂动作。2024年12月,机器人灵活手已能完成单手空中抓取网球动作,自2022年发布demo起仅两年,迭代速度惊人。而在人工智能大模型的发展加持下,人形机器人的“iPhone时刻”有望在不久到来。

特斯拉 Optimus 系列机器人迭代历史

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2024年11月15日华为(深圳)全球具身智能产业创新中心宣布正式运营。该中心由华为与深圳前海合作区管理局共同合作建立,布局具身智能产业,将围绕华为具身大模型积极布局相关根技术与产业创新赋能,并与超百家企业共同搭建具身智能生态圈。会上华为与乐聚机器人、大族机器人、拓斯达、中坚科技、中软国际、禾川人形机器人、兆威机电等 16家企业签署了战略合作备忘录。

二、有望打开传动装置和传感器市场空间

根据 GGII发布的《2024 中国人形机器人产业发展蓝皮书》,预计2024年全球人形机器人销量为11867台,并预计至2030年销量有望达605680台,GAGR=92.60%。预计人形机器人蕴含的巨大市场潜力将会给六维力传感器行业带来远大市场空间。

2024-2030 年全球人形机器人销量预测(台)

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人形机器人对减速器、力传感器等零部件需求极大。以2023年发布的Optimus为例,共有40个关节驱动装置(手臂12个、脖子2个、腰部2个、手部12个、腿部12个),其中需要用到大量的减速器、滚珠丝杠、力传感器和驱动电机装置。

特斯拉共有 40 个驱动关节

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特斯拉人形机器人 Optimus 所需的零部件可分为执行层、感知层和控制层三类。其中执行层以驱动电机和传动装置构成,驱动电机有无框电机、空心杯电机等,传动装置有减速器、丝杠和轴承等。感知层主要是传感器,分为力传感器和视觉传感器两类。控制层由芯片和算法系统构成,CPU 和 GPU 构成机器人的“硬件大脑”,算法和系统构成机器人的“控制意识”。

Optimus零部件产业链

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三、机器人的感知感官:力传感器

传感器是机器人的重要组成部件,功能类似人的感官。传感器是将被测信号按一定规律转化成输出信号的器件,通常由敏感元件和转化元件组成。敏感元件能直接感知或响应被测量(输入量);转化元件能将敏感元件中感知的被测量转换成适合测量的电信号。

传感器的基本原理

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力传感器的测量对象是力,并将力量值转换为相关电信号,包括张力、拉力、压力、重量、扭矩、内应力和应变等力学量力传感器是机器人感知力的核心器件,常见的力传感器包括一维力传感器、三维力传感器和六维力传感器。六维力传感器适用于力作用点随机并对测量精度要求较高的场景,适合在人形机器人和协作机器人中应用。

常见的力传感器类型

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根据MIR睿工业数据,2023年中国六维力传感器市场规模为2.35亿元,同比增长14.3%。其中2023-2026年受制于下游行业应用的不成熟,市场整体规模仍较小;2026-2030年中,人形机器人的大规模量产将显著增加六维力传感器需求,并推动生产成本降低,市场规模有望迎来快速扩容期。

2020-2030年中国六维力传感器市场规模及预测

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人形机器人的商业化推进有望打开六维力传感器市场空间。考虑到人形机器人产品成熟度的快速提升,我们假设2025年人形机器人正式商业化,并出货1万套,并在2026/2027年销量达5/10万套。同时基于人形机器人对零部件降本的要求,且六维力传感器规模放量降低生产成本情况下,假设2025-2027年六维力传感器价格由2万元降至1万元。则测算下若人形机器人出货量达到10万套,则能提供40亿元的六维力传感器市场增量。

人形机器人传感器市场空间测算b0be48e6571c5b7369cf25702e200b81_67331f5394934ff197558e9ada8175ff.png

四、机器人的传动关节:减速器

减速器的作用是在原动机和工作机中匹配转速和传递扭矩。通常工作机的扭矩大、转速低,而原动机则相反,因此需要通过减速器来降低转速增大扭矩。精密减速器相比普通减速器具有精度高、稳定性好等优点,其中谐波减速器和RV减速器属于运用较广泛的精密减速器类型。谐波减速器体积小、精度高;而RV减速器负载高,但体积大。二者既可用于不同应用场景也可在机器人等场景中配合使用。

RV减速器和谐波减速器是精密减速器主流类型

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谐波减速器通过能发生弹性形变的柔轮实现传动。在谐波减速器中刚轮固定,波发生器的转动使柔轮发生弹性形变变成椭圆形形状,且椭圆柔轮的长轴随波发生器的转动而变化。柔轮在形变过程中长轴处轮齿与刚轮轮齿槽逐渐啮合,且刚轮齿数比柔轮多两齿,因此会发生错齿运动。则根据柔轮轮齿与刚轮轮齿槽的一一对应关系,波发生器每顺时针转动一周,柔轮逆时针转动两齿。

谐波减速器通过波发生器带动柔轮传动

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人形机器人主要采用谐波减速器和行星减速器。以Optimus为例,共有40个关节驱动装置(手臂12个、脖子2个、腰部2个、手部12个、腿部12个),其中我们假设有14个关节会采用谐波减速器,4个关节会采用行星减速器。行星减速器和谐波减速器存在一定应用场景重合,行星减速器的优点在于使用寿命长、价格低;但重量重、减速比低,因而在人形机器人应用场景中行星减速器难以大量替代谐波减速器。

Optimus共有40个驱动关节装置

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资料来源:特斯拉

人形机器人的商业化推进有望打开精密减速器市场空间。考虑到人形机器人产品成熟度的快速提升,我们假设2025年人形机器人正式商业化,并出货1万套,并在2026/2027年销量达5/10万套。同时基于人形机器人对零部件降本的要求,且采用的减速器基本为微型减速器,价格相对较低。假设2025-2027年谐波减速器价格由1000元降至800元,行星减速器价格由600元降至400元。则测算下若人形机器人出货量达到10万套,则能提供11.2亿元的谐波减速器市场增量和1.6亿元的行星减速器市场增量。

人形机器人减速器空间测算

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投资策略参考

江海证券在研报中表示,受益于更多企业切入到人形机器人赛道,人形机器人的更新迭代和降本进程将有望进一步加快,随着AI训练场景数据的增加,以及硬件应用不断趋于标准化,人形机器人的可应用场景将逐步扩大,实现实质意义上的通用型人形机器人。因此,坚定看好明年人形机器人能实现量产落地,产业链相关企业将逐步进入受益阶段。

源达证券在研报中指出,人形机器人可分为执行层、感知层和控制层,其中执行层和感知层对精密减速器和力传感器具有大量需求。未来人形机器人的量产将大幅增加对减速器、力传感器等执行层驱动装置零部件的需求,目前国产公司已在上述领域均有布局且取得一定进展,结合人形机器人对降本和量产的需求,有望带给国产公司发展机遇。

个股潜力股梳理

1、东华测试:国内结构力学测试龙头

①公司是国内领先的结构力学和电化学工作站整体解决方案提供商,下游客户包括航空航天、智能制造、桥梁、通信、工业应用等多个领域;

②公司具备研发六维力传感器的底层技术条件,传感器产品具备可靠性高、稳定性高、指标优异等优势,适用于各种恶劣环境。

2、中大力德:国内减速器的细分龙头

①公司自成立以来一直专注于减速器、减速电机等核心零部件的生产研发,产品应用于工业机器人、智能物流、新能源设备、纺织机械等工业自动化领域;

②公司同时布局精密行星减速器、谐波减速器、RV减速器等多种产品类型,在减速器方面积累深厚,并把握机电一体化行业趋势,智能执行单元业务快速起量。

3、双环传动:国内减速器龙头

①公司深耕工业机器人精密减速器多年,已逐步实现6-1000KG工业机器人所需精密减速器的全覆盖,并已配套国内一线机器人客户;

②子公司环动科技专注于 RV减速器等精密减速器的生产销售,并已有拟分拆上市计划。

风险提醒

行业竞争加剧;人形机器人商业化不及预期;产品导入不及预期。

参考资料

20240826-西南证券-中大力德-002896-2024年中报点评:Q2毛利率同比提升明显,归母净利润大幅增长。

20241204-源达信息-人形机器人专题研究:Optimus灵活手实现空中接球,上游供应链受益产业飞速发展。

20241202-江海证券-自动化设备行业:Omptius灵巧手再进化,坚定看好明年人形机器人量产落地。

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