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顶层设计发布人形机器人按下加速键!2023-11-05 06:09

  工信部印发《人形机器人创新发展指导意见》,提出到2025年,“大脑、小脑、肢体”等关键技术取得突破,培育2-3家有全球影响力的生态型企业,综合实力达到世界先进水平。

  值得注意的是,《意见》对人形机器人的定位是“有望成为继计算机、智能手机、新能源汽车后的颠覆性产品”,是大国间“科技竞争的新高地”。

  在过去几年,工业机器人产业已经充分体会到了政策的威力,在国产替代的浪潮中飞速发展。

  尤其是疫情期间的2020-2022年,由于全球供应链出现问题,日本机器人出口遇阻,给了国产机器人一个绝好的机会,加速抢占市场。

  2022年中国工业机器人市场规模609亿元,同比增长16%,2017-2022年复合增速为14%;

  同期,国产龙头埃斯顿工业机器人板块(剔除收购Cloos影响)收入复合增速为57%。

  众所周知,外资机器人四大家族有着很强的垄断力,市场占比高达50%以上,而前几年,所有国产机器人的合计市场占比也不过在20-30%左右。

  以最新的2023年前三季度数据来看,今年外企销量同比下降15%,而内资企业同比增长27%。

  反映到市占率上,2023前三季度工业机器人国产化率44.8%,同比提升9.5pct,国产替代明显。

  这一幕,跟新能源车领域的国产替代浪潮是十分相似的,而且,也有很强的相关性。

  从下游需求来看,我国工业机器人最大的应用行业分别是电子制造、汽车零部件、金属制品、锂电、光伏,分别占比19.1%、14.6%、12.3%、10.6%、9.4%。

  如果说,传统的电子制造和汽车制造领域,外资工业机器人还有优势的话,那么在新能源车、锂电、光伏这些国内产业链具有优势的领域,基本就是国产工业机器人的天下。

  比如今年前三季度,受制于制造业的不景气,我国工业机器人销量7.3万台,同比下滑2%,是低于预期的。

  但在光伏市场,由于该产业正处于技术升级换代的过程中,出货量增速高达约100%,于是大大拉升了国产工业机器人的销量。

  如果说,传统的工业机器人就像新能源车一样,轻舟已过万重山,过了发展速度最快的阶段。

  传统的机器人主要依靠预先编程和固定规则来让机器人工作,通常只适合于重复性、确定性和简单性的任务,例如工业生产线上的装配、搬运、焊接等,场景应用受到很大限制。

  人形机器人则是人工智能技术进化的产物,AI模型能够处理视觉数据,使机器人能够识别和理解周围环境,并通过更灵巧的手来实现场景应用的扩展。

  机器人本体制造商:包括外资的发那科、安川电机、精工爱普生,国产的埃斯顿、汇川技术等。

  它们自主研发控制系统,提供系统集成等服务,销售规模大,利润率相对低,类似于整车厂。

  传动层零部件:三大核心零部件控制器、伺服系统(电机)及减速器成本占比合计达到70%。

  其中,减速器在整机成本占比为35%,伺服系统占比为20%,控制器占比15%。

  减速器在这里面是最核心的部件,技术门槛相对较高,国产龙头绿的谐波的毛利率高达48%,双环传动减速器业务的毛利率也有42%。

  日本龙头基恩士近5年平均毛利率高达82%,盈利能力强大,以至于近年已成为日本市值最大的企业之一。

  在人形机器人的时代,由于芯片、AI大模型等技术的进化与整合,使得机器人的使用场景大大扩展。

  但增速更快的,将是一些匹配于人形机器人新形态的零部件,比如传感器和灵巧手。

  人形机器人只有配备各种传感器,才可以与环境发生交互并做出反应,具有了人的感知能力。

  力学传感器(柯力传感)、MEMS惯性传感器(芯动联科)、3D视觉传感器(奥比中光,奥普特,凌云光)、位置感知器(奥普光电)。

  以力学传感器为例,根据高工机器人发布的《2023年中国六维力/力矩传感器市场分析报告》,2022年中国市场六维力/力矩传感器销量为8360套,对应市场规模2.4亿元;

  其中机器人行业六维力/力矩传感器销量4840套,对应市场规模1.6亿元。

  但根据高工机器人的预计,2027年中国市场六维力/力矩传感器销量有望突破84000套,对应市场规模将超过15亿元,复合增长率超过45%;

  在人形机器人的实际应用场景中,由于需要进行灵活、细致的抓握等动作,因此灵巧手需要在仿生人类手掌大小的基础上还需具备较大的输出力矩,对零部件提出了更高要求。

  而空心杯电机具有高传动效率、高响应速度的优势,将其与微型齿轮箱、精密丝杠等集成为微型模组,很适合于人形机器人的手指环节。

  比如特斯拉的人形机器人Optimus灵巧手,就主要由空心杯电机、精密行星齿轮箱、编码器及传感器构成。

  据业内测算,一台人形机器人需要配置空心杯电机至少12个,单个价格约600元,如果人形机器人的市场规模达到100万台,对应空心杯电机的市场规模将达到72亿元。

  从行业格局来看,目前该领域以德国Faulhaber、瑞士Maxon及日本电产为行业第一梯队,而国产龙头主要有鸣志电器、江苏雷利及鼎智科技等。