機器人行業深度：剖析七大相關公司，尋找人形機器人產業機會

2022年08月20日16:31:19 科技 1297

（報告出品方/分析師：東方財富證券周旭輝）

1. 人形機器人發展歷史

1.1.人形機器人的啟蒙及發展

人形機器人的歷史最早可以追溯到1495年義大利科學家達芬奇設計的第一款人形機器人，以風能和水力為驅動力，用齒輪作為驅動裝置，使得機器人可以揮舞胳膊或者站立。

現代人形機器人的代表性定義由日本科學家森政弘與合田周平在1967年首次提出，即一種具有移動性、個體性、智能性、通用性、半機械半人性、自動性、奴隸性等 7 個特徵的柔性機器。

1972年，早稻田大學教授加藤一郎發布全球第一台具備動態平衡能力的全尺寸人形機器人Wabot-1，同時加藤一郎提出人形機器人應當具備腦、手、腳等三要素；非接觸感測器（用眼、耳接受遠方信息）和接觸感測器；平衡覺和固有覺感測器。此後，各類人形機器人如雨後春筍般出現。

1.2.早稻田大學人形機器人 Wabot-1

Wabot-1被認為是人形機器人的鼻祖，由 1972 年早稻田大學教授加藤一郎所製造，是全球第一款真人大小的人形機器人。

Wabot-1能夠用腿走路，用胳膊抓握，並用兩個攝像頭作為眼睛觀察。這款人形機器人能夠用日語與人交流，工作時還能判斷視野內物體的距離和方向。有專家估計，這台機器的精神能力相當於一個一歲半的孩子。

Wabot-1在當時的推廣非常有限，它走上一步需要 45s。而後科學家們又創造出能夠從事藝術活動的 Wabot-2，它能夠彈琴，閱讀樂譜，甚至為人伴奏。

1.3.波士頓動力人形機器人

Atlas Atlas 是由美國國防高級研究院指派波士頓動力公司研發的人形機器人，起初研發的主要目的是用於重大災難的救援和重建。

經過近 10 年的更新迭代，Atlas已經成為目前世界上最先進的人形機器人之一，它身高1.5m，體重89kg，使用 3D 列印的部件來提供跳躍和翻跟頭所需的力量。

Atlas 擁有極其緊湊的移動液壓系統，能夠為其 28 個液壓關節中的任何一個提供高輸出功率來進行移動，且通過先進的控制系統進行運動，Atlas的速度可以達到 9km/h。

目前，Atlas 已經可以熟練的完成垂直起跳、跨越障礙、後空翻，並逐步開啟手腳都參與的跑酷功能。

波士頓動力公司對 Atlas 的期待是成為世界最強動態性能的人形機器人，考慮當前波士頓動力公司旗下低端機器人售價已經達到了 7.5 萬美元，未來 Atlas 的售價可能會更高。

1.4.特斯拉人形機器人

Optimus 2021 年 8 月，馬斯克在特斯拉首個 AI 開放日上發布人形機器人 Optimus 的概念圖及視頻，並預計會在 2022 年完成，第一版可在 2023 年投入生產。

2022 年 6 月，馬斯克在推特表示特斯拉將會在第二個 AI 開放日上發布 Optimus 的原型機。

根據特斯拉官方發布的參數，人形機器人 Optimus 身高約 1.72m，體重約 57kg，運動速度 8km/h，可以承載的負重為 20kg，手臂可以托舉的重量為 4.5kg，主要用於處理危險、重複枯燥的任務。

從更細緻的參數來看，這款機器人使用了輕量化的材質，頭部有掃描外界信息的屏幕，具備人類級別的手以及 2 個用於保持平衡的軸腳，全身共搭載 40 個機電驅動器：手臂(12 個)、脖子(2 個)、軀幹(2 個)、手(12 個)、腿(12 個)。

此外，在晶元和視覺領域與特斯拉電動汽車共用相關產品和技術。

馬斯克在 2022 年 4 月 TED 演講中提及，Optimus 的單價可能會比一輛車的價格更低。參考 model 3 在國內最低的價格 29.1 萬，我們推測 Optimus 的價格大概率可能會落在 20-30 萬區間，比波士頓動力的 Atlas 可能要便宜許多。

特斯拉電動汽車作為汽車領域的一條「鯰魚」，推動汽車工業的電動化和智能化進程，特斯拉在當下時點推出人形機器人 Optimus，我們認為 Optimus 很可能會推動人形機器人在全球範圍的快速應用，改變整個人形機器人的生態及市場空間。

2. 人形機器人發展的基礎

2.1.各國政策法規的支持

機器人技術是高端智能裝備和高新技術的代表，當前很多國家已經將其作為衡量自身科技製造能力的重要指標，因此機器人產業鏈的發展也多受到國家支持，甚至一些主要經濟體將其提升至國家戰略高度，歐美日韓中等國均出台相應政策來扶持機器人產業鏈的發展。

從當前的行業格局來看，歐美日在機器人領域處於全球領先地位，減速器和伺服電機等核心零部件可以完全自主生產，中韓緊隨其後，相關配套產業鏈也處於快速發展的階段。

在各國政策法規的加持，以及特斯拉人形機器人的「鯰魚效應」下，全球人形機器人產業鏈有望迎來蓬勃發展期。

2.2.未來全球存在大量勞動力缺口，人形機器人有望成為解決方案

當前全球面臨較多困境，人口問題也是重要一環。

根據世衛組織調查顯示，2022年已有 600 多萬人因新冠相關問題而死亡，且還有數百萬人仍受到新冠病毒的長期負面影響。同時，人口老齡化問題越發嚴峻，預計到2030年全球每六個人中就有一個在 65 歲或以上。

根據 Korn Ferry 和 PMI 協會的研究表明，在2020年，全球勞動力已經出現 3%的缺口，造成 2.1 萬億的產出損失；預計到2030年，缺口還將擴張到 11%，造成 8.5 萬億的產出損失，3455 億美元的全球 GDP 損失。

我們預計在不遠的將來，勞動力缺口很有可能成為影響全球經濟發展的關鍵因素之一，而智能人形機器人的出現，將有望緩解這一局面。

根據麥肯錫的報告顯示，預計2030年中國、印尼和歐盟勞動力缺口分別為 2150 萬人，1800 萬人和 1650 萬人，全球勞動力缺口在 1 億人左右的水平。

我們若考慮到2030年50%的缺口被人形機器人取代，人形機器人將會有 5 千萬的量，結合特斯拉人形機器人在 20-30 萬元的售價，僅勞動力類型的人形機器人市場空間就在 10 萬億元以上。且隨著人形機器人智能化程度的提高，應用場景將會更加廣泛，可能遠不止我們預期的市場空間。

3. 尋找人形機器人產業機會

當前很難獲取人形機器人的各類零部件成本，我們參考工業機器人的成本情況去尋找相關產業機會。

工業機器人由三大部分及六個子系統組成，三大部分分別是機械部分、感測部分、控制部分；六個子系統分別是驅動系統、機械結構系統、控制系統、人機交互系統、感受系統、機器人—環境交互系統。

從工業機器人的成本拆分情況來看，減速器/伺服電機/控制器/本體/其他成本佔比分別為 35%/20%/15%/15%/15%。

工業機器人最核心且成本最高的三個零部件分別是減速器、伺服電機、控制器，我們認為這三大塊可能也是人形機器人產業鏈中機會最大的部分。

在本體結構件部分，特斯拉人形機器人倡導輕量化，以往做汽車鋁合金壓鑄件的企業可能也會存在較多機會。

在電池部分，工業機器人多使用鉛酸蓄電池或鎳氫電池，人形機器人出於對運動性的考量，會使用到鋰電池，我們認為鋰電池的熱管理部分也將會有很大機會。

3.1.減速器行業情況及相關機會

減速器是指連接動力源和執行機構的中間機構，具有匹配轉速和傳遞轉矩的作用。

按照精度可以劃分為一般傳動減速器和精密減速器，其中精密減速器因回程間隙小、精度較高、使用壽命長、穩定性強等多種優勢而被廣泛應用於機器人、數控機床等高端領域。

精密減速器具體可細分為諧波減速器、RV 減速器、擺線針輪行星減速器、精密行星減速器等，其中諧波減速器和 RV 減速器在工業機器人領域應用較多。

對比諧波減速器和 RV 減速器的性能差異，我們可以發現諧波減速器具有單級傳動比大、體積小、質量小、運動精度高並能在密閉空間和介質輻射的工況下正常工作的優點，主要應用於機器人小臂、腕部、手部等作用力較小的部位；而 RV 減速器具有傳動比範圍大、精度較為穩定、疲勞強度較高的優良特性，並且相比諧波減速器具有更高的剛性和扭矩承載能力，因此在機器人大臂、機座等重負載部位。

人形機器人相比工業機器人需要傳遞力的部位更多，因此需求也會更大。

當前國內諧波減速器和 RV 減速器還是由外資品牌佔據領先優勢。

從 2021 年諧波減速器的情況來看，日企哈默納科和新寶佔據第一和第三的份額，分別為 35.5%和 7.4%，第二名是國內自主品牌綠的諧波，佔據 24.7%的市場份額，較哈默納科差 10.8pct。從 2021 年 RV 減速器的情況來看，日企納博特斯克和住友佔據第一和第三的份額，分別為 51.8%和 4.3%，第二名是國內自主品牌雙環傳動，佔據 15.1%的市場份額，與第一名納博特斯克還存在較大差距。但隨著未來人形機器人市場的興起，國內自主品牌憑藉產業和技術優勢，有望搶佔更多的市場份額。

國產諧波減速器龍頭綠的諧波和 RV 減速器龍頭雙環傳動，同時在 A 股上市公司層面，我們還建議關注具備精密減速器生產能力的國茂股份、昊志機電、寧波東力、中技克美等公司。

3.2.伺服電機行業情況及相關機會

伺服系統是一種由伺服驅動器和伺服電機組成，以物體的位移、角度、速度為控制量組成的能夠動態跟蹤目標位置變化的自動化控制系統，可實現精確、快速、穩定的位置控制、速度控制和轉矩控制，主要應用於對定位精度和運轉速度要求較高的工業自動化控制領域。

其中伺服電機指伺服系統中控制機械組件運轉的發動機，是一種補助馬達間接變速的裝置，在伺服系統中起到關鍵作用。

從2020年中國伺服系統的競爭格局來看，外資品牌佔據絕對的優勢，日本安川、三菱、松下佔據前三的位置，市場份額分別為 11.3%、10.5%、9.9%。排名前十企業中，大陸企業上榜公司僅匯川技術和禾川科技，市場份額分別為 9.8%和 3.0%。

隨著國內工業自動化水平的提升以及人形機器人的到來，匯川技術和禾川科技在伺服系統領域份額有望進一步提升

人形機器人手指關節部分需要快速反應，同時負重較小，我們認為空心杯電機在這個部分將會有很強的應用場景。空心杯電動機屬於直流永磁的伺服、控制電機，也可以將其歸類為微特電機。

空心杯電動機在結構上突破了傳統電機的轉子結構形式，採用的是無鐵芯轉子，這種轉子結構徹底消除了由於鐵芯形成渦流而造成的電能損耗，同時其重量和轉動慣量大幅降低，從而減少了轉子自身的機械能損耗。

因此空心杯電機也有三個比較明顯的特點：

（1）能量轉換效率高，其最大效率一般在 70%以上，部分產品可達到 90%以上，而鐵芯電動機一般在 70%。

（2）響應速度極快，機械時間常數小於 28 毫秒，部分產品可以達到 10 毫秒以內，鐵芯電動機一般在 100 毫秒以上。

（3）運行穩定性強，電機轉速波動小，波動容易控制在 2%以內。當前空心杯等微特電機的高端市場主要由日本電產主導，國內頭部企業有鳴志電器和江蘇雷利

3.3.控制器行業情況

機器人控制器是根據指令以及感測信息控制機器人完成一定的動作或作業任務的裝置。

機器人的控制器相當於人類的大腦，工業機器人的控制器主要包括兩個部分，第一個是控制櫃，控制櫃中包含了多個 PLC 控制模塊，用於控制機器人六軸或 N 軸的運動。第二就是示教器，示教器是人機掌控的連接器，可用於編程和發送控制命令給控制櫃以命令機器人運動。控制器作為工業機器人最為核心的零部件之一，主要由外資所把控。

從2020年全球控制器的競爭格局來看，前十大供應商佔據了82%的份額，且均為外資品牌，國產品牌有待發力。

3.4.本體行業相關機會

在機器人本體部分，結構件由於技術壁壘相對較低，更多的考慮規模效應和成本管控能力，因此國內的鑄造廠商有望充分受益。

工業機器人的結構件材料主要與負載能力有關，中大型負載的機器人，主要考慮其強度和疲勞，結構件以鑄鐵為主；小型的六軸機器人更多的是追求速度，以鑄鋁鋁合金為主。

人形機器人更多考慮靈活性，並且特斯拉人形機器人也提出了輕量化的要求，所以我們認為未來人形機器人對於鑄鋁結構件的需求將會非常多。

國產特斯拉在鑄鋁壓鑄件上與旭升股份關係緊密，同時像拓普集團、文燦股份、廣東鴻圖、愛柯迪等在汽車鋁合金輕量化上優勢明顯，也可能會存在非常大的機會。

4. 行業重點公司

4.1.綠的諧波：深耕諧波傳動 20 年，國內諧波減速器領軍者

國內諧波減速器龍頭，研發與技術優勢明顯。公司於2003年成立，2020年在上交所上市，主要從事精密傳動裝置研發、設計和生產。

公司業務聚焦諧波減速器、機電一體化產品、旋轉執行器、數控分度轉檯、無框電機、電液伺服控制器、工業自動化服務等多類產品。2021年公司在國內工業機器人核心零配件之諧波減速器市場中佔有率達到 25%，國內公司中排名第一。

公司深耕諧波傳動 20 年，具有明顯的研發與技術優勢，在國產替代的大浪潮下，公司諧波減速器市場佔有率有望進一步提升。

公司產品下游應用廣泛，仍有進一步成長空間。

公司產品廣泛應用於工業機器人、服務機器人、數控機床、醫療器械、半導體生產設備、新能源裝備等高端製造領域。雖然近兩年下游需求有受到疫情影響，但公司通過自身技術優勢，不斷提升市場份額。

2017-2021年間，營業收入從 1.70 億元增長至 4.43 億元，年複合增長為 27.05%；歸母凈利潤從 0.49 億元增長至 1.89 億元，年復合增長為 40.14%。

公司 2022Q1 營業收入和歸母凈利潤分別為 0.94 億元和 0.37 億元，同比分別增長 22.08%和 2.78%。公司 IPO 募投的年產 50 萬台諧波減速器項目投產在即，我們認為公司體量有望更上一個台階。

4.2.雙環傳動：國產 RV 減速器龍頭，業績持續快速增長

全球齒輪領先供應商，國產 RV 減速器份額最高。

公司成立於1980年，2010年 9 月在深交所上市，公司始終專註於機械傳動核心部件——齒輪及其組件的研發、製造與銷售，目前是全球最大的專業齒輪產品製造商和服務商之一。

公司業務遍布全球，客戶包括埃孚、康明斯、卡特彼勒以及上汽、一汽、比亞迪等國內外知名企業，世界 500 強客戶銷售佔比 60%以上，市場佔有率高。

公司從2013年開始研發 RV 減速器，經過近 10 年的發展，公司已經成為國產份額最高的 RV 減速器供應商，並且公司於2020年 4 月出資 2000 萬元設立機器人減速器全資子公司，推進諧波減速器的產業化研製，以形成全鏈條產業化能力。

國產替代加新能源大趨勢，公司營收和利潤均快速增長。

公司產品主要下游應用在汽車領域，2017-2020年國內汽車市場經歷下行周期，公司在維持營收增長的過程中犧牲掉了一定的毛利率，所以營收端從26.39億元增長至36.64億元，利潤端從 2.43 億元持續下降至 0.51 億元。

2021年在齒輪國產替代加速、新能源汽車快速滲透、公司產品綜合實力提升的多重背景下，實現營業收入53.91億元，同比增長 47.13%，實現歸母凈利潤3.26億元，同比增長539.22%。

2022年依舊維持快速增長的態勢，根據公司發布的2022年半年度業績預告，2022H1 實現歸母凈利潤 2.36 億元-2.56 億元，同比增長 84.15%-99.76%。

4.3.匯川技術：國產工控龍頭，持續增長可期

國產工控龍頭，2021年伺服系統國內市場份額首次超越外資。

公司創立於2003年，2010年 9 月在深交所上市，主要聚焦於工業自動化控制產品的研發、生產和銷售，主要業務包括通用自動化、電梯、新能源汽車、工業機器人、軌道交通等，其中2021年通用自動化業務營收為89.82億元，同比增長68.99%，占公司總營收比重為50.06%，處於歷史非常高水平。

伺服系統作為公司通用自動化業務的重要一項，2021年實現營業收入37.69億元，同比增長 104.50%，國內市場份額達到16.3%，首次做到國內份額第一。我們認為在機器人快速發展的階段，公司伺服系統等產品仍然有較大成長空間，

業績穩步向上，新能源汽車業務有望成為新的增長引擎。

公司通用自動化、電梯和新能源汽車占公司總營收比重超過 80%，貢獻主要收入的增長。公司 2017-2021 年期間，營業收入持續穩步增長，從 47.77 億元增長至 179.43 億元，年複合增速為 39.21%；歸母凈利潤也有較好表現，從 10.60 億元增長至 35.73 億元，年複合增速為 35.50%。

2022Q1 營收和歸母凈利潤分別為 47.78 億元和 7.17 億元，同比分別增長 40.01%和 11.00%。公司新能源汽車業務主要包括電驅系統和電源系統，2021年實現營業收入 29.92 億元，同比增長 171.51%。

4.4.禾川科技：伺服系統國內領先供應商，業績穩健增長

行業地位穩固，產能將快速爬坡。

公司成立於2011年 11 月，2022年 4 月在上交所上市，是一家專註於工業自動化產品的研發、製造、銷售和應用集成的企業。2021年公司伺服系統實現營收 6.59 億元，同比增長 42.03%，占公司總營收比重 89.72%，同比增長 4.09pct。

公司伺服系統多年來深耕 OEM 市場，服務廣大 OEM 客戶，獲得了極佳的口碑，2020年通用伺服市場市佔率約為 3%，在內地廠商中排名第二。

當前公司伺服系統和 PLC 產能共 142 萬台/套，隨著 IPO 募投項目的逐步投產，將新增產能 149 萬台/套，產能增長一倍以上。

營收端穩步向上增長，利潤端受到原材料和晶元漲價等外部因素擾動。

公司在2018-2021年期間經營狀態較好，營業收入穩步向上增長，從 2.83 億元增長至 7.51 億元，年複合增長率為 38.45%；歸母凈利潤從 0.50 億元增長至 1.10 億元，年複合增長率為 30.06%，受原材料和晶元漲價的因素導致，2021年歸母凈利潤同比僅增長 2.80%。

2022Q1 營收和歸母凈利潤分別為 1.91 億元和 0.20 億元，同比分別變化+15.06%和-16.67%。當前原材料和晶元有下降趨勢，預計後期利潤端可能會有較好表現。

4.5.鳴志電器：全球領先的系統級運動控制解決方案供應商

全球領先的系統級運動控制解決方案供應商。公司成立於1994年 2 月，2017年 5 月在上交所上市，主要業務是控制電機及其驅動系統，2021年該項業務實現營業收入20.98億元，佔總營收比重為77.30%。

公司從控制電機起步，以客戶需求為導向，專註於發展系統級的驅動控制系統。

公司先後收購美國 AMP 和瑞士 T Motion 兩家國際知名的專業電機驅動控制器廠商,經過十餘年的經驗積累，已擁有了多系列、多型號的步進系統、步進伺服系統、伺服系統、通用無刷驅動系統和運動控制器等五大類平台化產品，廣泛應用於 3C 非標自動化、電池裝備、移動服務機器人太陽能光伏設備等自動化應用領域。