机械行业周报：特斯拉bot再掀机器人热潮，关注相关投资机会

本周关注：捷佳伟创、埃斯顿、杭氧股份、浙江鼎力 本周核心观点：当前新能源、汽车、机器人行业景气度较高，带动设备需求旺盛。疫情期间压制的扩产需求有望批量释放，设备厂商有望收获批量订单。技术变革进行时，新技术、新工艺带来的设备需求不容忽视。 特斯拉将发布首款人形机器人，产业趋势已成。近期，马斯克宣布将于9月30日举办发布人形机器人原型机，其任务主要替人类完成危险、重复和无聊的工作。 人形机器人的高适配性可以打通工业、商用、家用场景限制，整合各类应用的市场空间；同时，其有望成为继手机、汽车以后的又一应用入口，商业价值不菲。因此，科技企业预计将争相入局，产业加速迭代升级。 人形机器人发展潜力巨大，到2030年有望达到万亿市场规模。根据麦肯锡全球研究院发布报告，预计到2030年，全球将有15%的劳动力比率将被机器人替代。 其中印度、中国、美国、德国替代比率分别为9%、16%、23%、24%。然而，并非所有机器人均需要做成人形，根据应用场景，我们认为服务机器人、特种机器人中部分机器人适合制造成人形。按照单个机器人价格16.72万元人民币计算，预计到2023年全球人形机器人年市场规模将达到365亿元，到2025年、2030年分别达到3908亿元、1.9万亿元。其中，预计我国人形机器人年市场规模到2025年、2030年将分别达到754亿元、3762亿元。 上游零部件在总成本占最高，盈利水平最强，三大主要零部件是技术突破的关键环节。据OFweek机器人网数据，机器人产业链三大主要零部件减速器、控制器、伺服系统在总成本中占比分别为31%、10%、20%，平均毛利率水平分别为40%、25%、35%。中游机器人本体在总成本中占比约为24%，但其成长空间相对上下游较为有限，平均毛利率约为15%。下游系统集成商是市场推广的主要承担者，在总成本中占比约为14%，由于下游应用广泛，因此集成商业绩弹性更高，平均毛利率在35%。目前，纵向一体化已经成为机器人行业发展的必然趋势，国内外厂商均在积极布局。 人形机器人可能的硬件解决方案：1）减速机：与通用减速器相比，机器人关节处的减速器需要具有传动链短、体积小、功率大、质量轻、易于控制等特点。谐波减速器基本可满足负载要求。在一些刚性、精度要求不高的地方，也可以使用行星齿轮减速器替代，但可能会降低使用效果。2）伺服系统：机器人的伺服电机需要具有快速响应性、启动转矩惯量比大、控制特性的连续性和直线性。在腿部、手部等与外界互动较多的地方，存在日常冲击，伺服系统需具备承受大电流的能力。3）散热：人形机器人运算量很大，除传统的风冷、液冷、散热、导热材料等散热方式，也有一些新型方式，如康奈尔大学研究团队使用水凝胶材料制造的“排汗系统”。4）传感：人形机器人需要位置觉、明暗觉、色觉、形状觉、接触觉、力觉、滑觉、听觉传感器等诸多传感器。据中国传动网，特斯拉即将推出的“擎天柱”人形机器人运用了特斯拉最先进的AI技术，头部配备了与汽车相同的智能驾驶摄像头，内置FSD芯片，这意味着特斯拉人形机器人延续了以视觉为主的传感技术路线。 投资建议：建议关注绿的谐波、双环传动、汇川技术、禾川科技、兆威机电。 风险提示：新产品研发及拓展不及预期风险，下游需求不及预期风险，市场竞争加剧风险，宏观经济增速放缓风险 1上周组合表现 上周关注组合：埃斯顿、迈为股份、新强联、建设机械。截至2022年7月9日，周区间涨跌幅-2.24%，同期机械设备申万指数涨跌幅-0.79%，同比跑输设备指数。从2021年11月21日组合开始至今，累计收益率-26.03%，跑输沪深300指数14.79pct，跑输申万机械指数6.34pct。 2特斯拉发布首款机器人Tesla Bot，机器人热潮再起 在2021年的Tesla AI Day上，马斯克公布了人形机器人Tesla Bot（Optimus）的概念。 近期，马斯克又将原计划8月19日举办的特斯拉AI日，改为9月30日举办，因为届时将发布Optimus（“擎天柱”）原型机。 据官方描述，特斯拉Optimus机器人身高约 172CM 、体重约56KG，能够硬拉68KG左右，它的诞生是为了消除危险、重复和无聊的任务，以便人类可以专注于更加愉快的工作。长期以来，马斯克对人工智能发展的危险性和缺乏监管的状态直言不讳，但他向外界保证Optimus是友好无害的，特斯拉机器人的速度被特意设计得很慢，最高时速约为2米/秒，并且比人类更弱。 据称，该款人形机器人结合了特斯拉的AI技术，即基于视觉神经网络神经系统预测能力的自动驾驶技术，具有极强算力的DOJO D1超级计算机芯片，Dojo架构拥有一个大规模计算平面，极高宽带和低延迟。作为Dojo架构的重要组成部分，D1芯片采用7纳米制造工艺，处理能力为每秒1024亿次。由于每个D1芯片之间都是无缝连接在一起，相邻芯片之间的延迟极低，训练模块最大程度上实现了带宽的保留，配合特斯拉自创的高带宽、低延迟的连接器，算力高达9PFLOPs（9000万亿次）。 图1：Optimus三维渲染图 为什么要做人形机器人？特斯拉bot的到来意味着什么？ 常见的轮式机器人非常限制机器人的使用场景，需要在一个非常平的地面上来使用，没有任何的越障能力，这种理想的工作环境其实是非常少的。如果要想满足它丰富功能的话，还是要做成一个有自主越障能力，所以人形是一个好的选择。 但对于9月30日发布的机器人，我们认为不应抱有过高的预期，原因在于，人形机器人对智能化水平、通信、执行、传感等方向的要求非常高，最终较为理想的人形机器人一定是经过多次迭代，不断打磨后的产品。 而特斯拉bot的到来，其最重要的意义在于开启了整个产业的快速发展过程，未来一段时间，预计很多科技企业都会向人形机器人的方向努力，争夺赛道，产业趋势可能会加速来到我们面前。 3机器人产业链梳理 3.1新一代AI技术兴起，新兴应用领域涌现，催生机器替人需求 中国电子工业学会将机器人划分为工业机器人、服务机器人、特种机器人三类。 其中，1）工业机器人指面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人，在工业生产加工过程中通过自动控制来代替人类执行某些单调、频繁和重复长时间作业；2）服务机器人是指在非结构环境下为人类提供必要服务的多种高技术集成的先进机器人；3）特种机器人指代替人类从事高危环境和特殊工况的机器人。 图2：机器人分类及应用场景 图3：2021年全球机器人市场结构 根据中国电子学会发布的《中国机器人产业发展报告（2021年）》，工业机器人在全球机器人市场中占比43%，服务机器人占比37%，特种机器人占比20%。2021年，全球机器人市场规模达到335.8亿美元（约合2247亿元人民币），2016-2021年平均增长率约为11.5%。其中，工业机器人市场规模约为144.9亿美元，服务机器人125.2亿美元，特种机器人约为65.7亿美元。预计到2033年全球机器人市场规模将突破477亿美元。 图4：全球机器人市场规模变化（亿元） 图5：中国机器人市场规模变化（亿元） 就国内而言，据IFR和中国电子学会数据，2021年我国机器人市场规模约为839亿元人民币，约占全球比重37.3%，2016-2023年复合增长率约为18.3%。其中，工业机器人、服务机器人、特种机器人市场规模分别为445.7、302.6、90.7亿元人民币，占比分别为53%、36%、11%。 2021年，全球机器人市场规模持续增长，但此前受到疫情影响，工业机器人市场自2019-2020年出现负增长。相比之下，服务机器人、特种机器人因疫情催化“非接触”使用场景增加，增速较为稳定。 3.1.1工业机器人：市场逐渐回暖，智能制造加持，2023年有望恢复疫情前增速 受全球疫情，以及销售周期性变化、饱和度等因素影响，2020年全球工业机器人市场出现较大程度下滑，随着经济复苏，疫情得到逐渐控制，2021年工业机器人较2020年有所提升。 据IFR发布数据，受制造业自动化改造需求影响，2020年中国、日本、美国、韩国、德国等主要国家工业机器人年装机量合计超过全球72.9%。中国电子学会及IFR预计2021年全球工业机器人销售额将达到144.9亿美元，其中亚洲、欧洲、北美及其他地区销售额分别为95.6、25.8、16.7、6.8亿美元，分别占比66%、17.8%、11.5%、4.7%。 IFR预计，到2023年，全球工业机器人市场将有望恢复至疫情前增速状态，销售额将有望突破176亿美元。此外，全球制造业领域工业机器人使用密度已经达到113台/万人，机器替人趋势特征日益明显。 就国内而言，中国工业机器人市场规模依然维持强劲增长。据IFR统计，2020年在全球机器人市场受疫情影响出现下滑时，我国工业机器人已经开始复苏，相比2019年装机量提升18.8%，增速高于全球水平。IFR和中国电子学会预计2021年国内工业机器人市场规模约为445.7亿元，到2023年国内工业机器人市场规模将突破589亿元。 图6：全球工业机器人销售额及增长率（亿元，%） 图7：2021年全球工业机器人市场分布 3.1.2服务机器人：新一代AI兴起，需求潜力巨大，行业迎来快速发展机遇 当前，以深度学习、知识图谱为代表的新一代AI技术已经逐渐在基建、商业、民生、社会服务等领域得到广泛应用。服务机器人充分融合了计算机视觉、语音识别、自然语言处理、知识图谱等人工智能技术，智能化水平显著提升。2016年以来，全球服务机器人市场规模年均增速达23.8%，中国电子学会及IFR预计2021年市场规模为125.2亿美元，其中，家用、医疗、公共服务机器人市场规模分别达到82、13、31亿美元。预计到2023年，全球服务机器人市场规模有望突破201亿美元，上下游相关产业也有望同步受益。 就国内而言，2020年，我国服务机器人市场快速增长，医疗、教育、公共服务领域需求成为主要推动力。2021年在需求波动影响下，市场规模增速略有放缓，但随着人口老龄化趋势加快，疫情催生“无接触”应用场景增加，以及医疗、公共服务的持续旺盛，服务机器人依然存在较大市场潜力。IFR和中国电子学会预计，2021年我国服务机器人市场规模达到302.6亿元人民币，高于全球服务机器人市场增速，预计到2023年市场规模有望突破600亿元人民币。 图8：全球服务机器人销售额及增长率（亿元，%） 图9：2021年全球服务机器人下游占比 3.1.3特种机器人：新兴应用领域持续涌现，市场规模稳定增长 随着特种机器人可以部分，甚至全部替代人工作业，在安全性、时效性、保质性等方面有效满足需求。此外，近年来激光传感器、低速无人驾驶、卫星遥感、5G等技术快速发展合应用，也显著提升了特种机器人的性能。2016年以来，全球特种机器人市场规模年均增速达17.8%，根据中国电子学会及IFR数据，2021年全球特种机器人市场规模约为65.7亿美元。预计到2023年，全球特种机器人市场规模将超过99亿美元。 就国内而言，2016年以来，我国特种机器人年均增速达27.5%，IFR和中国电子学会预计2021年我国特种机器人市场规模为90.7亿元人民币，增速达36.3%，高于全球增速。预计到2023年国内特种机器人市场规模有望突破180亿元人民币。 3.2机器人产业链：三大零部件是技术突破的关键环节 机器人产业链主要包括上游零部件供应商、中游本体供应商、下游系统集成和服务提供商，以及终端应用市场。 上游零部件在总成本中占比最高，是国产替代的关键环节。机器人三大主要零部件分别为减速器、控制器、伺服系统，据OFweek机器人网数据，三大主要零部件占到总成本的60%以上，在整个产业链中成本占比最高。虽然我国机器人产业链中各核心零部件领域建立起相关企业，实现较高程度国产化，但目前国内精密减速器、控制器、伺服系统、高性能驱动器等上游核心零部件仍然大部分依赖进口。但目前，国内已有不少厂商取得了重要突破。 中游机器人本体供应商，毛利率水平较低。主要