php工控范畴技巧_中金工控周期波动之下把握趋势性结构性自力性机会

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择要

趋势性——人形机器人运控：人形机器人整体仍旧处于0-1的阶段，但2023年以来企业真个持续涌入及政策真个加码持续催化家当方向确立，此外AI赋能之下人形机器人的运用潜力也大幅提升。
而人形机器人核心运控模组紧张有三大部分，分别为机动手、旋转枢纽关头和直线枢纽关头。
我们认为本土厂商在规模化降本以及诸如空心杯、无框力矩电机、丝杠等产品上也具有比较上风，我们持续看年夜大好人形机器人商业化加速下运控部件的家当机遇。

php工控范畴技巧_中金工控周期波动之下把握趋势性结构性自力性机会

构造性——工控出海：我们认为工控出海不是纯挚的跟随外洋市场景气度变革，而是从本土的“国产替代”到环球市场的“出口替代”。
纵不雅观环球工控龙头，ABB、安川等厂商非本土业务占比约为60-70%，而国产龙头汇川技能的外洋收入占比仅不敷5%，考虑导外洋市场空间广阔，环球化仍旧有广阔空间。
此外外洋市场盈利、定价更优，随着外洋收入占比的持续提升，也有望带来更高的盈利中枢和更强的古迹弹性。

（图片来自网络侵删）

独立性——国产替代：电力电子领域国产替代是持续稳步推进的主题，我们看到在伺服、变频、PLC、工业电源等领域各种工控公司仍旧稳步推进国产替代，持续贡献古迹增量。
我们持续看好国产替代之下的投资机遇。

我们建议关注三条主线：（1）独立性机遇；（2）趋势性机会；（3）构造性机遇。

风险

海内宏不雅观经济颠簸，人形机器人商业化进度不及预期，技能路线变动，外洋需求不及预期，国产替代进度不及预期，行业竞争加剧。

正文

需求承压，景气筑底，静候周期

需求端整体仍旧相对清淡。
4Q22开始顺周期板块在防疫政策优化、信贷持续超预期、微不雅观订单改进的情形下迎来较高的市场预期。
但2023年1-3月经历了PMI持续扩展的较快复苏之后，4月开始在积压订单开释较为充分，整体复苏动能有所放缓，当前下贱需求仍旧处于持续筑底的阶段。

图表1：PMI在经历1-3月的快速修复后连续3个月处于兴废线以下

资料来源：Wind，中金公司研究部

图表2：工业企业收入、利润仍旧处于同比下滑区间

资料来源：Wind，中金公司研究部

图表3：产能利用率仍旧坚持较低水平

资料来源：Wind，中金公司研究部

图表4：企业中长期贷款累计同比高位企稳

资料来源：Wind，中金公司研究部

工控下贱需求仍面临一定压力，但从节奏上来看，整体有望前低后高。
1Q23 OEM市场（YoY-6.6%）和项目型市场（YoY+1.3%）增速差进一步缩窄7.9ppt至7.9%。
而回顾上一轮周期来看，3Q18-3Q19共计5个季度的周期下行期也表现出类似情形。
比拟本轮来看，当前已经倒挂5个季度，我们认为后续倒挂趋势或迎来拐点。

图表5：1Q23年中国工控行业规模同比下滑

资料来源：睿工业，中金公司研究部

图表6：1Q18-3Q22中国工控行业紧张产品季度增速

资料来源：睿工业，中金公司研究部

图表7：OEM市场紧张下贱包括机床、半导体、电池、纺织、电梯、暖通空调、物流、包装机器、工业机器人等（1Q23）

注：饼图代表下贱市场规模分布情形资料来源：Mirdatabank，中金公司研究部

图表8：项目型市场紧张下贱包括化工、市政及公共举动步伐、石化、电力、冶金、汽车等（1Q23）

注：饼图代表下贱市场规模分布情形资料来源：Mirdatabank，中金公司研究部

构造性增长仍为主线，OEM中仅电池实现同比增长，项目型市场整体仍旧坚持稳健增速。
根据MIR数据，1Q23期间OEM市场中仅电池行业同比增长+8%、别的下滑1%~20%。
而由国有企业主导的化工、汽车、市政、采矿等项目型行业自动化产品仍旧实现正增长，增速较快。
OEM市场下贱多为离散的设备批量化制造，而项目型市场下贱多为连续的流程型自动化制造，且多以化工、冶金等涉及国计民生的重工业、市政等基建项目为主。
因此比拟来看，OEM市场单位投资量较小，在周期颠簸之时更随意马虎表现出“弹性”的特点；而项目型市场单位投资量较高，且在周期底部之时更随意马虎被作为逆周期调节和稳增长的关键抓手，更随意马虎表现出“惯性”的特点。
因此每每随意马虎在周期底部表现为项目型市场增速>OEM市场增速，而在周期启动之时表现为OEM市场增速>项目型市场增速。

图表9：1Q23期间OEM市场下贱多数行业仍旧处于下滑态势，仅电池行业坚持正增长

资料来源: Mirdatabank，中金公司研究部

图表10：1Q23期间项目型市场化工、汽车、市政、采矿、造纸等行业坚持较高增速，其他行业有所下滑

资料来源: Mirdatabank，中金公司研究部

工业自动化周期复盘：工控行业的周期是内生的库存周期震荡和外生的政策刺激叠加。
历史上自2009年以来行业已经经历了四轮周期，当前周期与第一轮周期的发展节奏有一定的相似性。
自2020年中以来，走势在全周期内部呈现前高后低的表现，当前整体仍旧处于第四轮周期的尾部阶段。

图表11：工业自动化周期复盘

资料来源：睿工业、Wind、中金公司研究部

库存周期复盘：4-5月库存去化显著加速。
2023年5月工业企业产成品存货同比增速约为3.2%，环比下滑2.7ppt，库存水平回至较低水平。
一轮库存周期分为四个小阶段，分别为“主动去库”、“被动去库”、“主动补库”和“被动补库”，我们结合PMI同比和工业企业产成品存货的变革方向进行梳理，可以看到工业企业产成品存货自2022年4-5月开始进入下滑区间，自高峰期间20%的同比增速回落至2023年5月的3.2%。

图表12：库存周期复盘

资料来源：睿工业、Wind、中金公司研究部

构造性：工控出海是未来主要增长机遇

从本土市场的“国产替代”到环球市场的“出海替代”。
我国工控市场起步较晚，在过去的二十多年韶光内大多处于向国际巨子发起国产替代的发展阶段，当前来看，虽然本土品牌份额仍有较大提升空间，但头部厂商持续高速发展份额已经靠近乃至超越外资厂商份额，而且本土厂商凭借小步快跑，持续高速迭代的办法持续快速追赶外洋厂商；考虑到工控行业本身偏know-how，海内厂商高速迭代和长期积累之下产品、技能等核心能力在大多数运用处景中已经与外资厂商相差不大。
而在相应速率、做事、定制化等竞争要向来看乃至更胜一筹。
我们认为当前来看，中国本土的部分工控厂商已经具备一定在环球市场中参与竞争的基本能力，中国工控厂商有望逐步从本土市场的“国产替代”迈入环球市场的“出海替代”。

图表13：2022年我国通用伺服国产化率约为50%

资料来源: MIR，中金公司研究部

图表14：2022年我国低压变频器国产化率约为42%

资料来源: MIR，中金公司研究部

图表15：本土代表性厂商的份额变革

资料来源：MIR，中金公司研究部

图表16：工业自动化核心产品市场竞争格局

资料来源：工控网，睿工业，Wind，中金公司研究部

外洋工控是空间更大、盈利更优的广阔蓝海市场，环球化布局也是国际巨子发展的必由之路。

►环球工控市场规模是中国市场的4~5倍：根据IMARC Services Private Limited的数据显示，2022年环球工业自动化市场规模约1988亿美元（合计13361亿元公民币），而根据MIR数据中国工业自动化市场规模约为2964亿元，环球市场规模约为中国市场规模的4.5倍。
从国际巨子的收入规模比拟来看，西门子、ABB等国际巨子2022年的业务收入约为汇川技能业务收入的23倍、9倍。

图表17：环球工业自动化公司收入比拟（2022年）

注：西门子、GE等业务较为多元化资料来源：Wind，中金公司研究部

图表18：国际工控市场规模比拟

资料来源：IMARC，鸣志电器2022年报，MIR，中金公司研究部

►外洋市场盈利更优，工控出海有利于提升盈利中枢。
2022年根据样本企业来看，均匀外洋业务毛利率较海内业务毛利率要高6.2ppt。
我们认为这样的差异一方面是由于外洋市场竞争相对并不激烈且客户更加侧重产品品质和供应配套而非本钱竞争，因此定价、盈利更优；另一方面也受益于海内机电自动化产品的出口退税政策。
当前来看，少部分工控厂商在细分领域取得了较快的出海进展，例如微光股份的冷链电机（2022年整体外洋收入占比59%）、鸣志电气的步进电机（2022年整体外洋收入占比48%）、儒竞科技的暖通变频（2022年外洋收入占比约为34%）等，但整体工控公司的外洋收入占比仍旧相对偏低。
我们认为随着外洋收入占比的持续攀升，整体工控公司的盈利能力中枢也有望进一步增强。

图表19：外洋业务收入占比（2022）

资料来源: Wind，中金公司研究部

图表20：海内业务与国外业务毛利率比拟（2022）

资料来源: MIR，中金公司研究部

►复盘国际厂商的发展进程，参与环球市场竞争也是必由之路。
在此前的工控市场发展过程中，欧美系和日系都充分完成了非欧市场和非日市场的持续提升。
我们以日本自动化厂商安川电机、发那科以及欧洲自动化厂商ABB、西门子为例，可以看到安川、发那科的2022年非日本市场收入占比约为74%、76%，ABB的非欧洲市场收入占比约为68%。
而比拟来看，中国工控龙头汇川技能2022年外洋收入占比仅为4%。
而我们认为环球市场空间广阔，当前中国工控公司仍以中国市场为主，一方面随着成熟市场的机器换人性价比持续凸显，以及另一方面新兴市场产能培植需求持续高增的情形下中国工控公司有望逐步提升环球份额。

图表21：2022年国际工业自动化公司工控业务收入区域占比

注：安川选择其motion业务为代表，发那科选择其FA业务为代表，ABB选择其motion业务为代表资料来源：Bloomberg，中金公司研究部

外洋市场需求特点有所不同，工控公司竞争策略各有侧重。
从外洋市场来看，我们认为紧张可以分为两类市场，一类是欧美日韩等成熟市场，另一类则是印度、越南等新兴市场。
而从出海主体来看，我们认为紧张分为头部厂商和二线厂商，详细来看：

成熟市场和新兴市场需求特点各有差异，但同样存在“出海替代”的市场机遇：

►成熟市场的竞争要素：技能>可靠性>性价比。
从欧美、日韩等发达地区的成熟市场来看，用工问题突出，机器换人的需求仍旧急迫，而工控出海之下的机器降本则有利于进一步提升机器换人的性价比。
此外此类成熟市场本身已经存在诸如ABB、西门子、安川等国际有名工业自动化公司，而且也历经此前的几轮工业发展变革，下贱设备厂商节制核心办理方案因此更须要产品力较强的标准品。

►新兴市场的竞争要素：办理方案>性价比>品牌。
从绝对的需求增量来看，近年来随着环球制造业向印度、越南等地转移，新兴市场也迎来一波CAPEX支出的高峰。
但从需求特点的角度来看，新兴市场的需求特点更多以定制化办理方案的业态为主，而中国拥有环球最全的工业门类，在纺织、食品饮料、注塑机等较为成熟的行业领域上中国工控公司具备更强的办理方案能力。

图表22：环球紧张地区的工业机器人密度（2020）

资料来源：IFR，中金公司研究部

一二线厂商各有侧重，跟随出海、行业出海等仍为紧张竞争策略

工控出海次序为从“工控部件”到“工控产品”，从“实行层”向上延伸。
从外洋扩展的节奏来看，工控部件（电源、继电器、低压电器等）外洋扩展进程远好于工控产品（伺服、PLC、变频器），行层（电机等）产品出海进程好于掌握层和驱动层，我们认为紧张是由于靠近产品端和驱动/实行层的企业竞争力更建立在know-how根本上。
此外近年来越来越多的中国机器制造龙头持续开拓外洋市场，而工控作为运动掌握的核心部件，本土工控厂商也跟随下贱OEM一同出海配套。
此外部分跨国客户在中国区域与本土厂商有较为良好的互助根本，也通过中国市场的重点行业互助机会推向外洋市场，实现跨国客户的重点打破。

►二线厂商以强产品策略为主，抢占主要窗口期。
考虑到当前本土厂商外洋份额仍旧较低，比拟来看外洋客户对付中国品牌认知的差异度远小于海内客户，因此对付二线品牌来讲，当前阶段则为主要的窗口期，持续抢占市场份额。
但快速抢占份额的路子紧张以借助外洋经销商拓展市场为主，比拟来看，本土品牌在中国市场深耕部分细分行业多数便能得到一定份额，但当出海时，产品跟随当地经销商终端销往诸多行业，因此对付产品力的哀求也会更高。

►龙头厂商更看重环球化计策生态搭建。
生产、研发、制造的“local by local”模式更加匹配环球供应链再分配的趋势。
以汇川技能为例，公司在意大利米兰和德国斯图加特设立了研发中央，紧张攻坚伺服底层算法和高端数控机床；公司在匈牙利设立生产基地，推动供应链确当地化支配。

图表23：工控出海层级从下向上依次推进

资料来源：工控网，中金公司研究部

趋势性：人形机器人带来核心运控部件的投资机遇

人形机器人行业整体仍旧处于0到1的早期阶段。
不同于传统工业机器人，人形机器人是模拟人类外不雅观和功能将机器人技能、运动掌握技能与AI等高度领悟的繁芜系统。
人形机器人的研究由来已久，最早起于1960年代后期，早期紧张是办理人形机器人的双足行走问题。
1971年日本早稻田大学最早研发出具有四肢的双足机器人WABOT-1，随后经由不断迭代波士顿动力也陆续发布Altalas等产品。
当前来看，环球人形机器人仍旧处于早期的发展阶段，多数产品仍旧处于原型机的阶段。
自2022年马斯克发布人形机器人Optimus原型机以来，市场持续关注人形机器人的发展，2023年5月最新发布的Optimus视频中其运控能力有显著提升。

图表24：市场主流人形机器人的关键参数情形

资料来源：公司官网，中金公司研究部

2023年以来人形机器人板块的变革在于诸多公司的涌入和政策加持以及AI赋能，板块催化频频。
一方面政策端发力与企业端主体的涌入持续确立人形机器人家当发展的方向和趋势，人形机器人大幕逐步拉开；另一方面人形机器人作为AI最适宜的落地场景也大幅提升其交互能力，进而充分打开其远期的需求空间，此外特斯拉在5月的发布会中也提到远期人形机器人的需求量与人的比例达到2：1，或有望达到100亿台。

►政策端：5月末深圳市发布《加快推动人工智能高质量发展高水平运用行动方案（2023—2024年）》[1]提出“千行百业+AI”孵化高度智能化的生产机器人行动方案；市科技创新委、发改委等提出，加快组建广东省人形机器人制造业创新中央，发挥粤港澳大湾区制造业上风，开展人形机器人规模化运用。
6月末北京出台《北京市机器人家当创新发展行动方案（2023—2025年）》[2]，目标为到2025年，北京市机器人家当创新能力大幅提升，造就100种高技能高附加值机器人产品、100种具有全国推广代价的运用处景，并着重加强减速器、伺服、掌握器、传感器等关键根本部件的水平。

►企业端：今年4月腾讯Robotics X实验室推出自研机器人机动手和机器臂[3]，今年6月华为成立纵目机器人公司[4]；此外7月傅里叶智能操持在WAIC天下人工智能大会上发布干系的人形机器人产品[5]。

图表25：2023年以来的人形机器人韶光轴

资料来源：公司官网，中金公司研究部

根据GGII人形机器人远期空间或超200亿美元，关注运控部件带来的投资机会。
根据GGII的预测，环球人形机器人在2026年渗透率或有望达到3.5%，市场规模超过20亿美元；到2030年环球市场规模有望达到200亿美元。
而人形机器人能够灵巧运动的关键在于运动的精确掌握，其难度最大的核心部件紧张在于掌握-驱动-传动-实行等，从工业机器人本钱拆分来看，个中减速器、伺服、掌握系统本钱占比合计达到70%旁边。
而人形机器人的本钱构造也与工业机器人类似，因此我们认为人形机器人远期的商业化落地的关键增量仍旧在于核心的运动掌握部件。

图表26：工业机器人本钱拆分

资料来源: 中国度当信息网，中金公司研究部

图表27：远期人形机器人的市场空间

资料来源: GGII，中金公司研究部

特斯拉Optimus的核心运动掌握模组紧张为三部分，手部模组+旋转枢纽关头+线性枢纽关头。
根据特斯拉的发布会，Optimus的基本参数为重量57kg，负载20kg，身高1.72米。
全身共有28个实行器，包括14个旋转实行器和14个线性实行器，以及手部模组。

人形机器人运动能力的核心在于运控部件的性能，一方面人形机器人带动本身小众精密运控部件的需求增量，另一方面也为本身运用相对成熟的工控产品带来更广阔的空间。
人形机器人枢纽关头处的电机、减速器等直接决定其运动的精度、输着力矩、平稳性等综合性能。
从核心的运控部件来看，一部分为空心杯、无框力矩电机等原来相对聚焦于细分市场的小众产品，另一部分则为减速器、丝杆等本身在工业领域、机器人领域等运用较为广泛和成熟的产品。
但整体来看，这两类运控部件产品较为标准化，传统供应模式紧张以第三方采购为主，In-house模式相对较少。
考虑道本土工控厂商在传统工业领域具有较深的积累，在规模化降本以及产品的稳定性、同等性等都有一定上风，且本身运控部件的综合代价量不低，因此运控部件有望成为人形机器人之下的最为受益的方向。

图表28：人形机器人核心运控部件

资料来源：特斯拉AI day，中金公司研究部

1# 机动手：空心杯电机是机动手的核心部件

从技能路线来看，机动手的方案紧张由腱绳式和连杆式两种，因时、SVH等多采取连杆，Shadow则采取腱绳式。
从构成上来看，Optimus的手部模组采取较为经典的六电机+金属腱绳的模式，紧张由“编码器+空心杯电机+微型精密齿轮箱+微型丝杆”构成，个中空心杯是个中的核心环节。

特斯拉人形机器人机动手打开空心杯市场空间。
空心杯电机原来是一款定位于细分市场的中高端微特电机，市场规模相对有限，环球最大的Maxon公司2021年业务收入约为6.26 亿瑞士法郎（合计约为 50 亿元公民币）。
但随着2022年特斯拉人形机器人Optimus的问世以来，机动手再度打开空心杯电机的想象空间。
人形机器人在实际运用处景中须要进行灵巧、细致的抓握等动作，因此机动手须要在仿生人类手掌大小的根本上还需具备较大的输着力矩，也对干系运控部件的功率密度有较高哀求。
而空心杯电机具有高传动效率、高相应速率的上风，将其与微型齿轮箱、精密丝杠等集成为微型模组，天然适用于人形机器人的手指环节。

特斯拉人形机器人家昔时夜幕拉开，越来越多的厂商逐步加入机动手项目的开拓，我们看到国内外不同公司贡献差异化的办理方案，并持续探索更高效、更灵巧、更具性价比的机动手，持续带动家当化落地。
2023年腾讯RoboticsX实验室发布自研机动手TRX-hand以及TRX-arm，拥有三根手指和8个独立掌握枢纽关头；此前因时也发布了自己的RH56BFX系列和RH56DFX系列产品，整体具有6个自由度和12个运动枢纽关头。

图表29：已有机动手的参数比拟

资料来源：公司官网，中金公司研究部

当前已有诸多机动手方案，但整体技能路线聚焦在腱绳式和连杆式两种。
比拟来看，腱绳式的方案可以实现长间隔传动，电机配置位置更灵巧提升机动手设计的自由度；而连杆式的承重能力相对较高，比拟来看采取腱绳式的Shadow在4.3kg自重的情形下负载5kg，而IH2在0.64kg的自重夏也同样可以负载5kg。

►连杆式：此处以ILDA的连杆式机动手为例，其拥有15个自由度和34N的指尖力。
其单根手指内部具有三个微型电机模组（如图d1、d2、d3），每个微型电机前端连有丝杆，当d1、d2、d3以不同的垂直方向运动时则会对应如图b-f的手指运动模式，而不同的手指运动组合脱手指运动办法。

►腱绳式：Shadow的机动手有24g额枢纽关头和20个自由度，且通过40根气动肌肉利用腱式传动，如下图xx所示一个自由度须要由两组腱在动力装置的驱动下共同完成。

图表30：连杆式运控手指构造

资料来源：Kim Uikyum, et al."Integrated linkage-driven dexterous anthropomorphic robotic hand." Nature Communications 12.1(2021). doi:10.1038/S41467-021-27261-0.，中金公司研究部

图表31：腱式运控手指构造

资料来源：靳果,邱兵涛,韩枫.Shadow仿人机动手动力学研究[J].电子设计工程,2016,24(24):102-104.DOI:10.14022/j.cnki.dzsjgc.2016.24.029.，中金公司研究部

特斯拉的Optimus机动手采取经典的六电机+金属腱绳方案。
个中大拇指外的每节手指对应一个空心杯电机模组，大拇指环节同时完成伸缩和翻转两个动作配备两个空心杯电机模组。
详细来看，空心杯电机模组方案为编码器+空心杯电机+精密齿轮箱+丝杆（如图表32），个中空心杯电机卖力输出高转速，齿轮箱卖力提升力输出，丝杆则将旋转运动转化为直线运动，而金属肌腱连接终端丝杆，在电机旋转之下终极仿照手指的抓取功能。

图表32：特斯拉Optimus的机动手

资料来源：特斯拉发布会，中金公司研究部

图表33：空心杯电机模组示意图（编码器+空心杯+微型精密齿轮箱+微型螺杆）

资料来源：Faulhaber，中金公司研究部

2# 实行器：线性实行器和旋转实行器成为核心运控部件

旋转实行器：无框力矩电机+减速器+传感器+轴承的构造组成

旋转实行器更多用以仿照人的枢纽关头，从工程设计的角度来看，具备较高的输着力和自重比的实行用具有更强的运动掌握能力。
比拟来看，波士顿动力采取液压实行器的方案来实现较大力矩的输出，而特斯拉的电动方案则须要电机搭配减速器来提升扭矩。
特斯拉的AI day上发布了三款不同的旋转实行器，分别为 20Nm 0.55kg和110Nm 1.62kg以及180Nm2.26kg，紧张运用于肩部、腕部、臀部等。

图表34：三种旋转实行器

资料来源：特斯拉AI day，中金公司研究部

图表35：旋转实行器的构成

资料来源：特斯拉AI day，中金公司研究部

图表36：旋转实行器的构成

资料来源：特斯拉AI day，中金公司研究部

人形机器人须要完成跑、跳等高动态运动，进而须要较高性能枢纽关头。
其旋转枢纽关头紧张有刚性驱动、弹性驱动和准直驱的三种方案。
比拟来看，刚性驱动紧张有电机、高传动比的减速器、编码器以及可选的力矩传感器为主。
刚性驱动是较为普遍的人形机器人旋转枢纽关头方案，但其也存在功率密度较低（难以达到生物肌肉500w/kg），也难以承受外部冲击时的强度问题；此外高减速比减速器也会导致无法直策应用电机电流掌握力矩输出。
在这种情形下，在驱动单元和机器负载之间增加弹性单元，就可以减少缓冲并储能。
另一方面，准直驱则是依赖驱动电机开环力控，不依赖力矩传感器等；每每来讲电机直接输出的扭矩密度难以知足人形机器人的枢纽关头需求，因此高力矩电机+低减速比减速器则成为较好的折上钩划,一样平常而言，准直驱方案更多用于低负载的情形。

图表37：驱动器类型的持续演进

资料来源：丁宏钰,石照耀,岳会军等《.国内外双足人形机器人驱动器研究综述》2021,42(07):936-945 [J].哈尔滨工程大学学报，中金公司研究部

图表38：各种旋转枢纽关头的特性比拟

资料来源：丁宏钰,石照耀,岳会军等《.国内外双足人形机器人驱动器研究综述》2021,42(07):936-945 [J].哈尔滨工程大学学报，中金公司研究部

不同驱动方案带来的最大变革紧张在于电机和减速器。
面向机器人的减速器紧张分为两种，个中谐波减速器由柔轮、钢轮、波发生器等核心部件组成，其突出特点为体积小、传动比高（30-160）、精密度高档特点，紧张运用工业机机器人小臂、腕部等；而RV减速器紧张是通过行星齿轮减速器的前级和摆线针轮的后级组成，构造相对繁芜，承载能力较强（扭矩101-6135N·m），一样平常多用于多枢纽关头机器人中机座、工业机器人大臂等。
从2022年的发布会基本参数来看，特斯拉的Optimus紧张采取以谐波减速器为主的刚性驱动。

图表39：不同减速器比拟

资料来源：绿的谐波招股书，中金公司研究部

线性实行器：无框力矩电机+丝杆+传感器+轴承等

线性实行器紧张用以仿照肌肉，用以小臂、大臂、腿部等部分的运动掌握。
其线性实行器的紧张方案采取滑动丝杆或滚柱丝杆与无框力矩电机搭配，无框力矩电机的中空构造设计便于丝杆穿行并节约设计空间。

图表40：三种线性实行器

资料来源：特斯拉AI day，中金公司研究部

从实行器的紧张构成来看，紧张的运控掌握部件分为无框力矩电机、丝杆、减速器等

无框力矩电机：人形机器人打开小众产品的天花板

无框力矩电机适用于较为紧凑的人形机器人枢纽关头电机。
机器人枢纽关头对付电机的总体需求为构造紧凑、质量轻、扭矩大。
而无框力矩电机由密封的定子外环和永磁体内圈转子组成，个中转子直接与负载转轴嵌合。
与传统的伺服电机比较，无框力矩电机由于其独特的中空构造设计，可以使得其嵌入枢纽关头内部并通过中空走线或者与丝杆连接构成线性实行器，或者与减速内嵌构成旋转实行器，进而减少构件数量，达成更灵巧和更紧凑的构造设计。

图表41：无框力矩电机运用于协作机器人枢纽关头处示意图

资料来源：步科股份官网，中金公司研究部

图表42：无框力矩电机的扭矩范围跨度较大

资料来源：Tecnotion，中金公司研究部

无框力矩电机的设计难点紧张在于磁路设计、电机温控以及工艺降本。
通过优化电磁设计来实现更高的槽满率、更轻的重量以及更小的尺寸进而达到紧凑构造以及更高转速和扭矩是电机设计的难点；而由于无框力矩电机本身是低压直流电机，相同功率下电流更高因此更随意马虎产热，而机器人枢纽关头处密布传感器、编码器、减速器等，因此温控不当随意马虎带来运控掌握的不稳定。

无框力矩电机市场相对小众，紧张厂商仍以外洋厂商为主，海内代表性厂商紧张为步科。
目前无框力矩电机的代表性产品紧张为科尔摩根的TBM电机、Aerotech的S-series电机等，国产厂商紧张以步科的第三代FMC产品为主。
传统无框力矩电机紧张运用于协作机器人枢纽关头处，而单个协作机器人的用量大约为6-7个，而根据MIR数据，2022年海内协作机器人的出货量约为1.9万台，因此协作机器人的无框力矩电机需求仅约为11.4-13.3万台。
以特斯拉的Optimus方案为例则单个人形机器人用量约为28个，在人形机器人远期落地的情形下则有望带来可不雅观的需求增量。

图表43：协作机器人出货量

资料来源：MIR，中金公司研究部

丝杠：线性实行器的关键部件

丝杠的功能紧张是将电机的旋转运动转化为直线运动进而达成仿照肌肉、肌腱的效果。
从特斯拉发布会的参数图来看，我们估量个中小臂的四个线性实行器紧张为滑动丝杠，大臂及腿部则为滚柱丝杠。
丝杠本身在工业领域、机器人领域运用广泛，滑动丝杠、滚珠丝杠等技能相对较为成熟，而行星滚柱丝杠则因加工工艺和材料、设备等仍旧面临较高的生产门槛。
我们估量随着人形机器人的商业化落地也有望充分带动丝杠干系部件的需求起量。

►滑动丝杠：滑动丝杠因其牙型截面为梯形而得名，滑动丝杠多采取金属圆棒料通过滚轧设备制成。
滑动丝杠利用历史更为悠久，虽然在高精度、高刚度的直线运动领域较滚珠、滚柱丝杠有一定劣势，但也因构造大略、本钱低廉被广泛运用。
此外在一些立式驱动或不肯望丝杠被逆向驱动的场景下，滑动丝杠可以利用自锁功能保持负载处于原为而无需额外增加制动装置。

►滚珠丝杠：紧张由丝杠、螺母、滚珠、回球器等来构成，从构造上来看，滚珠丝杠与滑动丝杠最大的差异在于内部的滚珠。
滚珠带来的变革一方面在于滚珠将滑动摩擦变为滚动摩擦提高传动效率；另一方面滚珠也将滚珠与丝杠之间的间隙肃清，实现无间隙传动。
珠丝杠的传动效率险些在 90%以上，远超滑动丝杠。
同时也由于其较高的传动效率，进而使得其传动扭矩只有传统丝杠的1/3，进而更省电，且降落对电机哀求。

►滚柱丝杠：行星滚柱丝杆和滚珠丝杠的构造类似，但差异在于滚柱丝杠的荷载元件为行星滚柱，其因运动过程中滚柱更大的打仗面积供应了更高的负载能力，且无循环交变应力的影响，因此滚柱丝杠更适用于大负载环节。

图表44：不同丝杠的性能比拟

资料来源：鼎智科技招股书，牛星.《精密滚珠丝杠磨削加工精度及其测试方法研究》.2021.山东建筑大学，MA thesis.，中金公司研究部

投资建议

2023年以来宏不雅观经济颠簸导致下贱需求相对较为清淡，PMI在经历了1-3月的持续超过50的阶段后，4-6月持续回落至兴废线以下，此外工业企业收入和工业企业利润也回落至较低水平。
在顺周期整体不及预期的情形下，我们也看到趋势性、构造性和独立性的投资机遇。

主线一：趋势性机会（人形机器人）

在2023年以来人形机器人板块催化频频，北京、深圳等地陆续发布关于人形机器人干系家当政策支持，另一方面企业端华为、腾讯等不断入局，特斯拉5月中发布的最新Optimus视频进一步带动人形机器人的发展进度。
政策线和企业线作为核心的两条主线催化剂持续推动人形机器人这样一个仍旧处于0-1阶段的行业确立家当方向。
而人形机器人的核心在于人机交互和运动掌握，个中运动掌握的核心则在于电机、减速器、传动等核心运动掌握模组。
而人形机器人的运动掌握模组紧张有三大部分，手部+旋转枢纽关头+直线枢纽关头。

主线二：构造性机会（工控出海）

海内需求不及预期的情形，部分企业通过工控出海实现了超预期的古迹增长。
工控出海不是纯挚的跟随外洋市场景气度变革，而是从本土的“国产替代”到环球市场的“出口替代”。
外洋市场空间广阔、盈利更优、回款更快，外洋占比攀升的企业盈利弹性也有望充分开释。

主线三：独立性机会（国产替代）

在电力电子领域国产替代是持续稳步推进的主题，我们看到在伺服、变频、PLC、工业电源等领域各种工控公司仍旧稳步推进国产替代，持续贡献古迹增量。

风险提示

►海内宏不雅观经济颠簸。
工控下贱需求较为广泛，与宏不雅观经济景气度关联较强。
当前来看，整体需求仍旧较为清淡，工业企业持续加速去库，如若整体宏不雅观经济超预期颠簸，则工控厂商的古迹也会同步收到影响。

►人形机器人商业化进度不及预期，技能路线变动。
人形机器人仍旧处于0-1的早期阶段，仍旧存在较强的不愿定性，目前主流厂商推出的产品多以原型机为主，尚未批量化制造。
此外在早期阶段下，已经表露的部分运动掌握模组的基本参数和技能路线仍旧有一定概率涌现变革。

►外洋需求不及预期。
整体外洋市场较为分散，且工控厂商出海方向也各有不同，如果外洋市场需求涌现较大颠簸，则也对付受益于工控出海的厂商业绩形成较大影响。

►国产替代进度不及预期。
国产替代是持续推进的稳健主线，但在部分壁垒较高的细分领域仍旧以外资厂商为主，如若国产替代不及预期则同样会对工控厂商业绩形成压力。

►行业竞争加剧。
本土厂商凭借更快的相应、更低的本钱持续提升份额，但也在这样的竞争态势中引致了更为激烈的市场竞争，可能导致整体盈利承压。

[1]http://www.sz.gov.cn/cn/ydmh/zwdt/content/post_10623376.html

[2]https://www.beijing.gov.cn/zhengce/gfxwj/202306/t20230628_3148572.html