機器人行業專題報告：具身智能浪潮將至
http://www.199rrr.com 2023-10-07 13:50 來源：未來智庫
1 人形機器人開啟新紀元
2021 年 8 月，特斯拉 CEO 馬斯克于首屆“人工智能日”公開展示特斯拉人形 機器人概念機 Tesla Bot。2022 年 2 月，特斯拉在提出概念后短短 6 個月內成功 推出人形機器人原型機，并作為開發平臺進行深度研發。2022 年 9 月 30 日，特 斯拉舉行第二屆“人工智能日”，并發布最新版本的Optimus人形機器人，其可 實現直立行走、搬運、灑水等復雜動作。據馬斯克預計，Optimus 將于 3-5 年內 實現量產上市，最終數量將會達到百萬級，而成本將降至 2 萬美元左右。2023 年 5 月 16 日，特斯拉在 2023 股東大會上發布了 Optimus 人形機器人最新演示視 頻。視頻中，Optimus 走路更加自然和靈活，完成了一系列復雜任務如電機扭矩 控制，更精確的力度控制、環境探測與記憶等。Optimus 也展示了其基于端到端 AI 學習人類行為的過程對物體進行分類擺放等。特斯拉機器人取得全方位進展， 運動控制與 AI 能力持續提升。馬斯克稱特斯拉的長期價值將主要來自人形機器 人，并預測人形機器人需求將達 100 億臺。
1.1 Optimus 細節詳解
目前特斯拉的人形機器人實現了 28 個自由度，相當于人體功能的約 1/10。這 28 個自由度主要分布在上半身和下半身。 上半身包括肩部（6 個自由度），肘部（2 個自由度），腕部（6 個自由度）和腰 部（2 個自由度）。 下半身包括髖關節（6 個自由度），膝關節（2 入自由度），和踝關節（4 個自由 度）。 靈巧手單手 6 個執行器，11 個自由度。靈巧手采用金屬肌腱帶動機器人精確抓 住小而薄的物體。電氣與智能系統方面，基于成熟的電動汽車產業鏈，實現電 池系統集成、FSD 等技術和產品的復用，基于經驗積淀，將有助于人形機器人加 速產業化。 特斯拉設計了人形機器人結構和關節分布，優化過程通過仿真模型和實際驗證， 在低功耗，低成本和最有質量的目標下，最大效能的發揮各個執行器。經過分 析優化將共 28 個大的執行器(不含手指執行器)，其中包含 14 個旋轉執行器和 14 個線性執行器減少到 6 種實際的執行器，包含 3 個系列的直線/線性執行器， 和 3 個系列旋轉執行器。
旋轉執行器主要分布于肩髖等需要大角度旋轉的關節，線性執行器分布于膝肘 等擺動角度不大的單自由度關節和腕踝兩個雙自由度但是體積緊湊的關節。
減速器、伺服電機、線性執行器、滾柱絲杠是人形機器人的運動控制產業鏈中 價值量較大的硬件設備。 1） 電機：數量更多、品類更豐富，需滿足全身各關節的驅動需求，手部需采用 微型電機。 2） 減速器、傳動裝置：數量更多，旋轉執行器延續了對 RV、諧波減速器的需 求，線性執行器中需要用到行星滾柱絲杠作為線性傳動裝置。 3） 環境感知：區別工業機器人在固定場景外接機器視覺設備實現識別的方案， 人形機器人場景復雜，需采用激光雷達、攝像頭等方案實現環境感知、三維 重建并實現路徑規劃，對設備品類、算法、實時算力要求更高。 4） 運動控制：類似于工業機器人，運控算法均是廠商自研，開發難度大，是核 心競爭力之一；特斯拉 Optimus 復用特斯拉汽車的感知和計算能力，在全 自動駕駛 FSD 芯片基礎上開發適合人形機器人的控制器系統。人形機器人傳 感器數量、品類、執行機構復雜程度遠高于工業機器人，對控制器實時算力、 集成度要求高。 考慮到當前零部件的國產售價，將特斯拉 Optimus 做成本拆分，旋轉關節（電 機+諧波減速器+抱閘+雙編碼器+力矩傳感器+軸承組成）占到 40%，直線/線性關 節（電機+行星滾柱絲杠+位置編碼器+力傳感器+軸承組成）占到 30%，手部占到 14%，其他部分占比 16%。
1.1.1 旋轉執行器
旋轉執行器由電機+諧波減速器+抱閘+雙編碼器+力矩傳感器+軸承組成。
旋轉執行器整體采用電池組供電，搭配電驅伺服關節的形式，基于電機+諧波減 速器的旋轉關節。旋轉關節整體的輸出扭矩密度和當前各大人形機器人廠家的 關節性能類似，突出了力輸出能力。 在人形機器人中，用 RV 減速器的可能性比較低，因為 RV 減速器的精度低于諧波 減速器且體積重量大于諧波減速器。RV 減速器更適合高強度高扭矩大負載產品。 諧波減速器更適合小負載小體積小重量的場景。
1.1.2 直線/線性執行器
直線執行器由電機+行星滾柱絲杠+位置編碼器+力傳感器+軸承組成。
特斯拉使用了行星滾柱絲杠，它屬于絲杠類中性能最優異、但也最昂貴的一個 子類。行星滾柱絲杠以其高承載、高剛度、長壽命的特點或成為人形機器人線 性執行器的關鍵傳動裝置，通過適配人形機器人需求實現降本是大規模放量的 前提。根據 Tesla AI Day 2022 會上展示的信息來看，Optimus 線性執行器采 用的方案即為行星滾柱絲杠一體式伺服電動缸。我們認為下肢髖、膝、踝關節 及上肢的肘關節的伺服電缸采用高承載、高剛度的行星滾柱絲杠作為傳動裝置 可能性比較大。行星滾柱絲杠結構復雜、加工難度大因而成本很高，通過調整 設計、工藝方案適配人形機器人的需要來實現降本是其大規模應用的前提。
2 人形機器人核心硬件拆解
2.1 減速器
減速器是工業基礎元件，是一種較為精密的機械傳動裝置。減速器利用齒輪的 嚙合改變電機轉速、扭矩及承載能力，可以用于實現精密控制?？蓮V泛用于機 器人、數控機床、光伏設備、醫療器械等多個行業領域。
2.1.1 減速器是機器人核心零部件
機器人核心零部件研發制造主要包括伺服系統、減速器和控制器占工業機器人 成本的 70%左右。減速器、伺服系統（包括伺服電機和伺服驅動）及控制器直接 決定工業機器人的性能、可靠性和負荷能力，對機器人整機起著至關重要的作 用。其中成本占比最高的是減速器，占到 35%。
人體之所以能夠活動自如，是因為有“骨關節”結構，大部分骨關節經由軟骨 保護骨頭避免磨損。關節位于人體各個部位，可以使動作能夠更加協調，同時 通過關節活動，可以使人體完成復雜動作時更為靈巧，更為“精準”。 工業機器人“運動”主要靠伺服電機、減速器和控制器三個主要部件完成。伺 服電機負責驅動，伺服電機的運行特點是轉速快、扭矩小，而關節處則需要慢 轉速和大扭矩。 減速器是由多個齒輪組成的傳動零部件，利用齒輪的嚙合改變系統輸出的轉速、 扭矩及承載能力。它可以精確地將伺服電機轉速降低到工業機器人各個部位需 要的速度，提高定位精度、輸出更大的扭矩，使機器人運動更加精準。通俗的 說，減速器可以提高機器的定位精度和重復定位精度。
減速器在工業機器人中的另一作用是傳遞更大的扭矩。當負載較大時，一味提 高伺服電機的功率是很不劃算的，可以在適宜的速度范圍內通過減速器來提高 輸出扭矩。 減速器可分為通用、專用、精密減速器，其中應用于機器人產業的主要為精密 減速器。通用減速器一般指齒輪減速器、蝸桿渦輪減速器和行星減速器，以中 小型為主，廣泛應用于各個行業；專用減速器一般以大型、特大型為主，多為 行業專用減速器，比如汽車減速器、光伏減速器、風電減速器。
行星減速器過去主要用于工業領域，目前精密行星減速器用在直角坐標工業機 器人，也可以用在人形機器人小型關節（如手指）或者運動關節（如腿部）領 域。精密行星減速器在運行過程中類似于一個太陽輪有多個行星輪繞轉，所以 其體積小、質量較輕，相較于其他減速器啟動更加平穩，且剛性、精度和扭矩 高。其特點為結構緊湊、低轉速大扭矩、價格便宜但減速比低?？傮w來說，行 星減速器運用到高新能機器人上目前仍有一定難度。 而精密減速器以微型、小型為主，廣泛用于工業機器人、機床、半導體、航空 航天等高精度場景，尤其大量運用在機器人上，主要有兩類：諧波減速器和 RV 減速器。
諧波減速器具有單級傳動比大、體積小、質量小、運動精度高并能在密閉空間 和介質輻射的工況下正常工作的優點。且與一般減速器比較，在輸出力矩相同 時，諧波減速器的體積可減少 2/3，重量可減輕 1/2，這使其在機器人小臂、腕 部、手部等部件具有較強優勢。RV 減速器傳動比范圍大、精度較為穩定、疲勞 強度較高，并具有更高的剛性和扭矩承載能力，在機器人大臂、機座等重負載 部位擁有優勢。不過，諧波減速器的負載輕，容許力矩負載在 1,500N·m 以內， 因此限制了其向重負載部位拓展的可能。而 RV 減速器容許力矩負載可達 8,000N·m，其重量重、外形尺寸較大的特性，也使其無法向輕便、靈活的輕負 載領域發展。 兩者適用領域不同，還不能互相取代。諧波減速器體積小、重量輕、傳動比大 的特點使其能夠廣泛應用于人形機器人等輕負載領域。 國內諧波減速器價格逐年下降，目前在 1000-3000 元/個，未來在人形機器人大 規模量產下有望降價至 500-1000 元/個。根據綠的諧波招股書，2018、2019 年 公司諧波減速器單價分別為 1885 元/個、1632 元/個，后續公司未單獨披露諧波 減速器收入，以近年來技術成熟從而降低成本為前提，我們預計目前國內諧波 減速器單價在 1500 元/個，后續若人形機器人大規模量產，價格有望下探到 500-1000 元/個。
2.1.2 減速器市場迎來“黃金時代”
從需求的角度看，新增的機器人需求是減速器產業發展的主要驅動力。此外， 減速器本身有額定的使用壽命，需要定期更換，即存量市場的更換亦是需求方 向之一。工業機器人的工作壽命一般為 8-10 年，期間減速器作為傳動、承重部件，磨損不可避免，其使用壽命通常在兩年左右。因而，當前保有的工業機器 人維修保養亦需要大量的減速器替換。 GGII 數據顯示，2021 年中國工業機器人減速器總需求量為 93.11 萬臺，同比增 長 78.06%。其中增量需求 82.41 萬臺，同比增長 95.05%；存量替換量為 10.7 萬 臺，同比增長 6.57%。隨著 AI 進程的加快推進，機器換人將受益其中，預計未 來幾年減速器市場增長的確定性進一步增強，到 2026 年市場總需求量有望超過 270 萬臺。
2022 年，我國工業機器人產量為 44.3 萬套，對減速器的總需求量約為 110 萬 臺。其中，諧波減速器與 RV 減速器的需求量分別為 64 萬臺與 46 萬臺，比例約 為 58% ：42%。
2.1.3 國內諧波減速器市場國產替代持續進行
全球范圍內，哈默納科（Harmonic Drive System）與納博特斯克（Nabtesco） 分別在諧波減速器和 RV 減速器領域取得了市場主導地位。其依靠長期的研發 技術積累、規模化的生產能力、穩定的產品質量和性能，二者與 ABB、發那科、 庫卡、安川等國際工業機器人生產商合作歷史悠久，在行業內的市場地位較為 突出。 2020-2021 年，我國諧波減速器市場最大的兩個外資品牌——哈默納科和日本新 寶在中國市場的占有率之和由 46%降低至 42.9%。國內做諧波減速器的企業總共 有 30 多家，實力較強的有綠的諧波、來福諧波、福德機器人、大族傳動等企業， 2020-2021 年，這四家企業在中國市場上的占有率之和由 35.9%提升至 41.1%。 整體看來，中國機器人減速器國產化趨勢正在形成。根據 GGII 的數據，2014- 2021 年工業機器人精密減速器國產品牌市場份額由 11%提升至 41%。隨著下游需 求持續拓寬，預計未來減速器國產化率還將得到大幅提升。諧波減速器技術較 RV 偏低，因此從技術上看，對國產廠商而言更加易于突破。
2.1.4 人形機器人催化減速器放量
相較于傳統機器人，諧波減速器在單臺 Tesla Bot 上的需求量更多、價值量更 大。與傳統的工業機器人、協作機器人不同，人形機器人的形態和動作更接近 人類，自由度更多，因而單臺 Tesla Bot 需要用到更多的減速器。 例如特斯拉人形機器人共有 28 個自由度，對比六軸工業機器人僅用 6 個減速器， 相較于傳統工業機器人或服務機器人，諧波減速器的使用量更多。人形機器人 若能達到消費級體量將驅動減速器市場持續擴容。
過去我國工業機器人減速器依賴進口，國產品牌難以突破。為了擺脫海外的技 術限制，中央及地方密集出臺政策，扶持全產業鏈補足短板，行業發展明顯提 速。國內減速器廠商迎來發展機遇，充分受益減速器國產替代進程。
2.2 滾柱絲杠：人形機器人中的重要零部件
絲杠是工程機械和精密機械上最常使用的傳動部件。絲杠的主要結構由絲桿與 螺母構成，其主要功能為將旋轉運動轉化成線性運動，或將扭矩轉換成軸向反 復作用力。其原理為當絲杠作為主動體時，螺母隨絲桿的轉動角度按照對應規 格的導程轉化為直線運動。被動工件可通過螺母座和螺母連接，從而實現對應 的直線運動。
2.2.1 行星滾柱絲杠有望憑借性能優勢在人形機器人應用領域大展拳腳
機床絲杠按其摩擦特性可分為三類:滑動絲杠、滾動絲杠及靜壓絲杠。滑動絲桿 是滑動摩擦，結構簡單但精度差，主要用于電梯、汽車等各領域。靜壓絲杠裝 置較大，必須有油泵、蓄壓器、液體循環裝置、冷卻裝置和過濾裝置等眾多的 輔助裝置，且其靜壓油腔加工困難，且存在環境污染問題。位于德國格平根 （Göppingen）的 Hydrostatik Schönfeld 這家小公司是目前唯一一家供應商， 且價格不菲。
滾珠絲杠利用滾珠鏈在絲杠軸與螺母之間做滾動運動，將旋轉運動轉換成直線 運動。由于滾珠不斷在兩個負載承載面之間循環，存在相互碰撞及末端急劇轉向，導致高轉速條件下絲杠傳動效率降低、噪聲大，一般只適用于中等性能要 求的應用場合。 行星滾柱絲杠主要是由滾柱絲杠、滾柱螺母、滾柱、內齒圈、壓蓋及擋圈組成。 行星滾柱絲杠綜合了行星輪系、滾珠絲杠、滾針軸承的運動特點，通過在絲杠 周圍設置若干行星螺紋滾柱，可大幅增加傳動過程中絲杠副的受力接觸面積， 使機構可以承受更大的載荷和沖擊，可靠性高，行星滾柱絲杠傳動非常適合用 于高速重載工作的應用場合。行星滾柱絲杠因其較小的體積空間使用，高效精 準的大推力輸出，以及耐用穩定的性能等特點正被越來越廣泛的應用在工業領 域，對滾珠絲杠、液壓驅動等技術路線形成有效替代，在機器人、自動化、數 控機床、醫療器械、汽車、石油天然氣等領域的應用正逐漸普及。 總體來說行星滾柱絲杠較滾珠絲杠具備高承載能力、高剛度、高傳動速度、更 大的導程范圍等優勢。行星滾柱絲杠與滾珠絲杠的最大區別在于載荷傳遞元件 為螺紋滾柱，因此大幅度增加了絲杠的受力接觸面，從而使得承載能力和剛性 比普通滾柱絲杠更高，同時用滾柱替代滾珠，解決了滾珠直徑取值范圍小，空 間和承載能力有限的問題。
當比較不同直徑相似的螺桿技術的負載能力和效率值時,均為 1mm 導程,行星滾 柱絲杠的載荷是滾珠絲杠的四倍。這種性能和設計特點的結合使滾柱絲杠成為 許多機器人以及機器人相關應用的理想解決方案。例如,使用線性激活連接的機 器人(類似于人身體二頭肌控制前臂運動的方式)從較高的負載等級和較低的重 量滾子螺絲執行器中獲益。 特斯拉人形機器人的關節分為旋轉關節與線性關節，其中“電機+行星滾柱絲+ 傳感器”為線性關節提供了良好的解決方案，有助于提升人形機器人的關節性 能。
2.2.2 市場規模：人形機器人打開長期成長空間
據華經產業研究院數據，2021 年全球滾珠絲杠市場規模達到 17.5 億美元，同比 增長 6.0%，年均復合增速達到 6.2%。預計 2022 年全球市場規模達到 18.59 億美 元。 從國內市場規模來看，中國作為滾珠絲桿產品重要的消費市場之一，國內市場 規模占全球規?？偭康?20%左右。據統計，2021 年我國滾珠絲桿市場規模為 25 億元，預計 2022 年市場規模達 28 億元。未來伴隨機器人產業發展，以人形機器 人為代表的產品有望成為滾珠絲杠的新需求爆發點。
從國內行業供需情況來看，滾珠絲桿需求量大于產量，行業供需缺口明顯。據 統計，2021 年中國滾珠絲桿（滾珠絲桿副）產量達到 983 萬套，需求量為 1406 萬套。
人形機器人給絲杠帶來新的增量。根據特斯拉的公布信息，特斯拉 Optimus 機 器人上會采用行星滾柱絲杠，海外舍弗勒售價0.3萬美元，遠遠超過特斯拉人形 機器人總的預期成本2萬美元，這顯然是特斯拉不能接受的，所以國產化是必然路徑。單個機器人的價值量中直線/線性關節（電機+行星滾柱絲杠+位置編碼器 +力傳感器+軸承組成）占到 30%，其中電機驅動器占到約 70%，那么行星滾柱絲 杠的價值量為占到剩余的 30%，即為總價值量的 9%，為 0.18 萬美元，約 1.3 萬 元人民幣。隨著我國滾柱絲杠廠商技術的持續完善，以及降本增效訴求驅動下， 滾柱絲杠國產步伐有望迎來提速。
2.2.3 市場格局：國內行星滾柱絲杠目前處于早期階段
行星滾柱絲杠制造壁壘極高。海外企業大多于 1950 年左右在國防軍工等領域開 啟產品研發，主要企業包括瑞典 ewellix、瑞士舍弗勒等。舍弗勒集團于 2022 年收購 ewellix 公司，其前身為 SKF 行星滾柱絲杠部門，結合旗下傳統高端行星 滾柱絲杠品牌 GSA，舍弗勒基本壟斷國際高端行星滾柱絲杠市場。
國內行星滾柱絲杠目前還處于早期階段，生產難度較大，國內企業較少布局。 國內外在行星滾柱絲杠的產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）。近年來以華中科技大學、西北工業大學、 南京理工大學為代表的高校力量逐步推動底層研究。近期人形機器人、精密機 床等行業的發展帶動了國內企業在行星滾柱絲杠方面的投入。中國目前的主要 參與企業包括秦川機床和鼎智科技。
3 重點公司
3.1 拓普集團：特斯拉電動車核心供應商
拓普集團 1983 年成立，成立早期主要從事汽車 NVH（汽車噪聲、振動和聲振粗 糙度）等業務，具體是減震和隔音（內飾）產品。目前拓普主要有八大業務板 塊，分別是：汽車 NVH 減震系統、內外飾系統、輕量化車身、智能座艙部件、 熱管理系統、底盤系統、空氣懸架系統、智能駕駛系統。主要客戶包括國際國 內智能電動車企和傳統 OEM 車企等。
3.1.1 業績保持高速增長，平臺化戰略有望助力公司成長
公司 2022 年實現營業收入 159.93 億元，較上年同期增長 39.52%；實現利潤總 額 19.60 億元，較上年同期上升 70.98%；實現歸屬于上市公司股東的凈利潤 17.00 億元，較上年同期上升 67.13%。內飾功能件占比 36%，減震器產品占比 25%，平臺化優勢穩步增長是公司業績的穩定支持。底盤系統占比 29%，為當下營收最核心的增長點。公司具有全球領先的輕量化底盤布局，同時持續募資擴 產夯實優勢，布局建成后將形成年產 600 萬輛供貨能力。公司熱管理業務在 2021 年放量，2022 年已占比 9%，有望成長為與輕量化底盤同樣的業務增長點。 汽車電子占比 1%，目前處于處成長期，后續隨定點的釋放有望成為中長期增量 來源。
3.1.2 受益于特斯拉產業鏈，公司積極布局機器人產業
2016 年，拓普集團進入特斯拉產業鏈，定點 Model 3 鍛鋁控制臂。2017 年北美 Model 3 量產，拓普集團正式供貨。在此期間，拓普集團在特斯拉的配套產品也 更加豐富，從最初的鍛鋁控制臂增加到減震器、輕量化底盤結構件、內飾功能 件等。2021 年，公司從汽車電子業務延伸出的熱管理系統也進入特斯拉產業鏈， 單車價值提升到 6000 元以上。2021 年前三季度來自特斯拉收入為 32.4 億元， 占比 41.5%，為公司第一大客戶。特斯拉在 2023 年 3 月確定于墨西哥建立第三 座海外工廠，并極力動員中國供應商赴墨西哥建廠達成再度合作。拓普集團方 面則于去年9月開始宣布在墨西哥投資建廠，未來有望在配套特斯拉方面形成一 部分新的海外收入。 公司積極布局機器人產業，樣品已經獲得客戶認可。以特斯拉 Optimus 為例， 搭載配置如下：身體執行器 28 個+手部自由度 11 個+電池組 2.3Kwh+完全自動駕 駛（FSD 電腦）+Autopilot 神經網絡技術，售價不到 2 萬美元。運動執行器包括 電機、電控及減速機構等部件組成，是機器人的核心部件之一。2023 年 7 月 12 日拓普集團官方發文稱，因業務發展需要將拆分設立機器人事業部。此外官方 還表示研發的人形機器人執行器也已多次向客戶送樣，獲得客戶認可及好評， 目前項目進展順利。同時人形機器人電池模塊需搭配電池組和熱管理系統。而 拓普集團的熱管理系統被列在人形機器人供應鏈全景圖中，后續發展潛力巨大。
3.2 三花智控：與特斯拉合作共贏，新賽道助力實現更快發展
三花智控以家用制冷的閥件產品起家，經過三十余年的深耕細作，先后逐步發 展商用空調零部件、洗碗機零部件、微通道等新業務。公司立足于閥類產品， 新能源熱管理零部件品類拓展，并積極開發組件集成與子系統解決方案，從 “機械部件開發”向“電子控制集成的系統控制技術解決方案”升級。2017 年 三花智控收購三花汽零 100%股權，同時募集 13 億配套資金，加碼新能源汽車熱 管理業務，現已成功開拓特斯拉、寶馬、戴姆勒、大眾、沃爾沃、通用等大量 優質汽車客戶。
3.2.1 業績穩步向好，新業務加速拓展
三花智控 2022 年實現營業收入 213.48 億元，同比增長 33.3%；實現歸母凈利潤 25.73 億元，同比增長 53%，同時實現扣非歸母凈利潤 22.91 億元，同比增長 54.1%。按照產品劃分，制冷空調電器零部件業務營收 138.34 億元，同比增長 23.3%，汽車零部件營收 75.14 億元，同比增長 56.5%。公司業績增長得益于制 冷業務公司積極抓住能效升級、冷媒切換、多聯機、廚電、熱泵的發展。同時 公司進行橫向新能源品類擴張，新能源汽車業務訂單持續放量，保持高增長。 2022 年公司汽零業務新增三個生產基地，進一步完善全球化布局，公司 2022 年 新能源汽車熱管理產品營收 66.7 億元，占汽車零部件業務收入比重 88%，充分 受益于新能源汽車行業的高速增長。
3.2.2 開展機器人等業務，布局新成長點
三花智控作為特斯拉汽車熱管理系統核心供應商，也在積極布局機器人業務。 一方面，公司熱管理產品亦可應用在人形機器人領域。另一方面，運動執行器 是機器人的核心部件之一，三花智控深度布局電機執行器，技術與客戶積累深 厚，并積極整合上下游伺服電機、傳動組件、編碼器、控制器等零部件資源， 已與多個客戶建立合作，具備先發優勢。公司將同步配合客戶量產目標，并積極籌劃機電執行器海外生產布局。2023 年 4 月公司發布公告，與蘇州綠的諧波 傳動科技股份有限公司簽署戰略合作框架協議，雙方將在三花墨西哥工業園共 同出資設立一家合資企業，合資公司主營業務為諧波減速器，未來深度配套可 期。
3.3 綠的諧波：國產諧波減速器龍頭
公司經過多年持續研發投入，在諧波減速器理論創新和技術研發實力已經處于 行業前列。實現了精密諧波減速器的規模化生產及銷售，打破了國際品牌在機 器人用諧波減速器領域的壟斷，并實現批量出口。于 2020 年，在上海證券交易 所科創板上市。
3.3.1 公司技術底蘊深厚
公司前身為恒加金屬，最初從事金屬來料材料加工業務?，F任董事長左昱昱 1999 年加入后，全面負責精密機械加工業務，在其帶領下恒加金屬生產加工能 力逐步提升，逐漸向電氣、自動化、閥體等精密零部件領域拓展，并成為了 ABB、 通用電氣、那智不二越、阿法拉伐等國際知名企業的精密零部件產品的合格供 應商。恒加金屬較強的精密零部件機加工能力以及穩定的質量控制水平，為諧 波減速器的大規模生產奠定了堅實的基礎。同時恒加金屬快速的加工響應能力， 也進一步加速了綠的諧波產品的設計迭代速度，諧波減速器新產品從設計、仿 真模擬到樣品生產能夠在較短時間內完成。
2003 年起，公司決定在恒加金屬原有業務基礎上建立團隊向自主研發設計產品 的路徑發展，提高公司長期競爭力。經過市場調研，左昱昱認識到諧波傳動具 備廣闊的發展空間，但是當時諧波減速器市場主要被外資品牌占據，中高端市 場更是一直被日本哈默納科壟斷，因此 2003 年至 2011 年間左昱昱與李謙帶領公 司研發團隊進行諧波傳動的理論與技術研究。恒加金屬經過多年發展，建立了 一支包括材料、機械設計、加工工藝等多方面人才的研發隊伍。 2013 年，公司打破外資壟斷，成為國內第一家量產諧波減速器的廠商，當年產 銷超過 3000 臺。2016 年底，成功向國際主流機器人廠商優傲機器人批量供貨。 2018 年，為適應諧波減速器未來市場需求，公司推出融合諧波減速器、電機、 傳感器的機電一體化模組產品，簡化用戶安裝使用時間和成本。2020 年公司成 功在科創板上市。
3.3.2 產品各項性能指標均已達到國內領先水平
公司突破了以傳統 Willis 定理為基礎的漸開線齒輪設計理論。以自主開發的 新一代諧波嚙合“P 型齒”數學模型、3D 仿真軟件、誤差修正方法、動態補償 方法、壽命預測模型為基礎，建立全新齒形設計理論體系，新一代三次諧波技 術、機電耦合技術、軸承優化、獨特材料改性技術、齒廓修形優化技術、協同 高效潤滑技術及超精密制造加工工藝等核心技術。以此為基礎開發的產品性能 達到國內領先水平。相較于哈默納科，綠的諧波產品的性能、壽命已經基本達 到的相同水平，并且公司擁有更加完善的生產流程和更低的產品成本，在市場 競爭中具備一定的優勢。其減速器產品從模型設計、產品試制、小批量供貨到 規?；?、產業化制造歷經不斷迭代優化和完善，在傳動誤差、背向間隙、空程 誤差、傳動效率、噪聲、運行溫升等各項性能指標均已達到國內領先水平。
3.3.3 公司有豐富配套機器人經驗
在國內企業中，綠的諧波較早地完成了工業機器人諧波減速器技術研發并實現 規?；a。在工業機器人諧波減速器領域率先實現了對進口產品的替代，在 行業內確立了一定的競爭優勢，并較大地降低了國產機器人企業的采購成本及采購周期。經過多年發展，公司已積累了一大批機器人、數控機床等高端裝備 行業的優質客戶，并成功躋身國際主流市場。
2023 年 4 月綠的諧波與三花智控簽署了框架協議，雙方同意在三花墨西哥工業 園共同設立合資企業，綠的諧波有望借助三花的渠道和客戶優勢加速出海，具 備打入人形機器人供應鏈的潛力。
3.3.4 業績持續快速增長，國產諧波龍頭產能加速釋放
2021 年公司實現營業收入 4.43 萬元，較上年增長 104.15%；歸屬于母公司所有 者的凈利潤 1.89 億元，較上年增長 130.49%。產能擴張下公司市場份額有望快 速提升，業績有望持續穩定增長。2022 年公司實現營業收入 4.46 億元，同比增 長 0.54%，實現歸母凈利潤 1.55 億元，同比下降 17.91%；我們發現綠的諧波 2020 年諧波減速器銷售單價出現回升拐點，行業競爭程度好于預期。2017 年到 2019 年公司主要產品諧波減速器的平均銷售單價分別為 1,922.79 元/臺、 1,885.13 元/臺、1,631.95 元/臺，但根據綠的披露數據測算，2020 年綠的諧波 減速器銷售單價為 1,837.28 元/臺。從 2017 年以來綠的諧波銷售諧波減速器單 價首次出現反彈，說明行業并未陷入惡性價格戰，國內二線諧波減速器品牌在 產品質量以及生產工藝上距離綠的仍有一定差距，同時在綠的諧波主導控制下 的小幅度降價有利于綠的諧波新增減速器產能得到消化。
在 IPO 募投項目達產之前，公司每年諧波減速器產能約 9 萬臺，只有哈默納科 諧波減速器產能（178 萬臺）的 5%。截至 2023 年 5 月 31 日，募投“年產 50 萬 臺精密諧波減速器項目”的實際項目投資進度已達 81.79 %，項目預定可使用狀 態日期為2023年12月。募投產能達產以后，公司精密諧波減速器產能59萬臺。 2020 年到 2022 年，綠的諧波實際產能利用率分別為 93.51%、106.98%、83.95%， 產能消化情況良好。 我國人形機器人處于新的發展階段，未來發展前景廣闊，如果未來人形機器人 訂單激增，綠的諧波有可能承接更多訂單，產能建設對于零部件廠商來說至關 重要。
3.3.5 毛利率表現突出，護城河效應凸顯
綠的諧波的毛利率在 2021 年達到 52.52%，遠大于國內諧波減速器和 RV 減速器 上市公司平均毛利率 30%。由于技術路線不同及國內外人工費用差異，受益于成 本上的巨大優勢，使綠的諧波即使是在產品均價遠低于哈默納科、規模遠小于 哈默納科的情況下，其毛利率在近三年仍高于哈默納科約 10%，較高毛利率是公 司的核心競爭力體現。
極高的毛利率水平使綠的諧波擁有了護城河，在行業中獲得了較大的競爭優勢。 這也有力支持了公司研發方面的持續投入，公司研發投入持續保持較高水平， 進而有力的支持公司產品競爭力的不斷提升。
3.3.6 高估值證明其稀缺性
公司自 2020 年上市以來估值波動較大，主要受兩個因素影響。首先，機器人行 業的整體變化影響著投資者的預期；其次，2022 年年初受到內外部宏觀因素沖 擊，A 股走勢整體下滑，高估值企業受影響更為嚴重，公司估值快速回落。綠的 諧波 2021 年 PE 最大值為 241.79x，2022 年全年平均值為 102.93x。遠高于同行 業其他公司。我們認為支撐綠的諧波高估值的原因有兩個，首先是其在A股的稀 缺性，公司通過自主研發突破技術壁壘，率先打破日系企業在諧波減速器行業 的壟斷，其高毛利率、高營收增速也證明了公司的稀缺性；其次，AI 賦能機器 人行業屬于當下熱門賽道，未來增長空間巨大。
3.4 雙環傳動：國內 RV 減速器頭部玩家
3.4.1 公司深耕機器人關節高壁壘賽道，已成功布局 RV 和諧波兩大產品類
除工業機器人外，近期人形機器人成為市場關注焦點，或成減速器新的增長點。 相比工業機器人，人形機器人需要更多的自由度，相應的也需要更多減速器， 更具有想象空間，一旦應用成熟，減速器的市場空間將有望從百億增長到千億 級別。 諧波減速器具有體積小、傳動比大的優點，但是抗沖擊能力方面稍差。RV 減速 器傳動比范圍大、精度較為穩定、疲勞強度較高，并具有更高的剛性和扭矩承 載能力，一般放置在機器人機座、大臂、肩部等重負載的位置。從技術角度出 發，我們認為兩者都可以實現在人形機器人上的應用，但都會做出特殊的設計 調整，不是單個零件，而是以模組化形態融入，精度更高、體積更小。
雙環傳動創立 40 余年以來專注于機械傳動核心部件的研發、設計與制造。主要 產品涵蓋傳統汽車、新能源汽車、軌道交通、非道路機械、工業機器人等多個 領域。公司在精密齒輪制造積累了多年工藝經驗，發展歷程中堅持投入高端設 備，并通過和設備磨合參透齒輪生產技術，是國內少數可以大批量供應四級精 度齒輪的廠商。 雙環傳動深耕機器人關節高壁壘賽道，目前成功布局 RV 和諧波兩大產品類。公 司從 2013 年開始研發 RV 減速器，歷時 3-4 年成功打破外資壟斷，掌握擺線輪磨 齒及總成裝配等多項核心減速機技術，產品批量供貨國產頭部機器人企業，已 經成為市場份額最高的國產 RV 減速器供應商。2022 上半年公司中小負載機器人 用新一代高功重比 RV 減速機規模量產，中大負載機器人（50Kg-210Kg 負載）用 RV 減速機產品取得關鍵性突破。公司將進一步向高端項目邁進，促進 RV 減速器 項目產能釋放，有望繼續拓寬“護城河”，穩固行業龍頭地位。 雙環傳動新研制的大負載及高功重比的系列化減速機產品已成功批量應用于國 內主流機器人產品中，已基本實現機器人減速器產品全覆蓋，并且形成工業機 器人用全系列 RV 減速器產品。根據高工機器人數據，2021 年雙環傳動的國內市 場份額僅次于納博特斯克，是國內廠商第一。
3.4.2 公司盈利能力創新高
公司 2022 年營收 68.38 億元，同比增長 27%；歸母凈利 5.82 億元，同比增長 80%。2021 年公司 RV 減速器業務實現收入 1.84 億元，毛利率達到 26.95%。收入 較 2018 年首次實現減速器營收的 0.63 億，增長 190%，年化增速高達 43%。公司 2022 年實現 RV 減速器、諧波減速器等收入 4.57 億元。目前公司現有的 RV 減速 器年化產能大約為 10 萬，公司借力于 RV 的技術與市場的協同效益，新業務諧波 減速器已形成多個型號產品的批量供貨，產品性能已獲得客戶認可。
對于業績增長的原因，公司披露的第一個原因是減速器業務的增長，“隨著機器 人減速器國產化的加速，公司機器人精密減速器業務取得了快速發展，銷量與 上年同期相比呈現大幅增長。”同時公司其他業務也有所增長，公司重型卡車自 動變速箱齒輪業務較上年同期呈現良好的增長態勢；新能源汽車齒輪業務保持 著穩步增長；公司持續推動內部降本增效、自主創新等工作，有效提升制造能 力，降低單位成本，推動公司業績穩步增長。
3.5 秦川機床：國產絲杠的龍頭骨干企業
秦川機床成立于 1965 年，專業從事機床工具制造，是中國機床工具行業品類最 多、精密復雜程度最高、產業鏈最完整、綜合競爭優勢顯著的企業之一。在齒 輪加工機床、加工中心、車削中心、螺紋磨床、復雜刀具等領域處于國內第一 梯隊。集團旗下擁有秦川本部、漢江機床、漢江工具、沃克齒輪、秦川數控等 多家專精特新“小巨人”企業，先后承擔國家重大專項 100 余項。
3.5.1 重組并購，整合產業資源
2000 年以來，公司經歷一系列重組并購、戰略合作，拓展業務領域，整合產業 資源。以高端數控機床業務為引領，向機床產業鏈上下游延伸，根據公司 2022 年報，公司主營業務可分為四大塊：主機業務、高端制造業務、核心零部件業 務、智能制造及核心數控技術業務。公司預計到“十四五”末，公司將實現機 床主機收入、高端制造收入、核心零部件收入、智能制造及核心數控技術收入 分別占到總銷售收入 50%、20%、20%、10%的具體目標。
3.5.2 公司 2020 年以來業績明顯改善
公司營收增長明顯，零部件與機床增速較快。公司在 2018 年與 2019 年營收幾乎 保持在 32 億元左右，2020 年公司啟動內外部改革后，當年收入增長近 30%至 40.95 億元，2021 年繼續增長 23.4%至 50.52 億元。公司在 2021 年報披露的收 入中，機床占比接近 50%，零部件類占比約為 32%，二者營收在過去兩年均實現 了較快增長。2020年，零部件類收入同比增長88.8%，主要是由于公司當年收購 沃克齒輪，使得零部件類銷售量、生產量、庫存量大幅提升。據公司 2021 年報， 機床類收入同比增長 42.5%，主要由于當年機床行業景氣，且公司加快技改速度， 有效緩解卡脖子工序、提升產能，公司當年機床類產銷量均同比增長超過 23%。 2022 年，制造業持續面臨市場需求不足、行業下滑等諸多問題，國際、國內環 境變化等復雜因素對機床行業影響較大。報告期內，秦川機床實現營業收入 41.01 億元，比上年同期下降 18.83%; 實現歸屬于母公司凈利潤 27,500 萬元, 比上年同期下降 2.07%。 凈利潤回升明顯，機床和零部件貢獻主要毛利率。2020 年，公司收購具有零部 件規?；a經驗的沃克齒輪，使得零部件類毛利率抬升明顯，從 2019 年的 4.8%提升至 2020 年的 16.7%；同年，機床毛利率從 10.1%升至 13.0%，2022 年再 次提升至 18.6%，公司整體毛利率亦有明顯增長，由 2019 年的 15.0%升至 2022 年的 18.9%，原因除了主要產品貢獻的毛利率提升，還包括公司改革優化了人員 結構。
3.5.3 滾珠絲杠量產優勢明顯
秦川機床下設子公司漢江機床專門負責絲杠導軌業務，其規模和競爭實力處于 國內第一梯隊。秦川機床所屬漢江機床生產 2 級、3 級精度的滾珠絲杠、直線 導軌，有較高的精度保持性，完全可以滿足中高檔數控機床的要求，實現了在 新能源汽車領域制造裝備滾動功能部件和精密螺桿副的國產化推廣應用。滾動 功能部件在國內機床工具行業中占據相當重要的地位，是國內數控機床制造廠 家配套滾珠絲杠副的首選。 公司在絲杠導軌方面技術積累深，近年產能釋放加速。秦川的絲杠導軌產品主 要由子公司漢江機床生產，漢江機床是中國機床工具工業協會滾動功能部件分 會的會長單位，有 50 余年絲杠導軌產品的技術積淀，品牌知名度較高。公司的 絲杠、導軌瞄準高端客戶，研發型號產品 60 多個，絲導產品在漢江機床收入占 比約 40%。
根據公司 2022 年報，漢江機床收入 4 億元，測算當年絲導部分收入約為 1.6 億 元。公司經營情況改觀后，2022 年 1 月 28 日公司董事會決定支持漢江機床“高 檔數控功能部件產業化升級項目”建設，項目投資規模1.2億元，該項目是公司 零部件板塊重點發力點，后續不排除持續地投入。公司抓住新能源汽車領域發 展機遇，已實現制造裝備及新能源汽車領域用滾珠絲杠副的國產化推廣。當前， 漢江機床行星結構滾柱絲杠在軍工領域已實現應用，隨著人形機器人市場的發 展，未來應有更大的發展空間。
編輯精選
