人形机器人系列专题（二）：人形机器人产业链梳理

投资策 │ 略人形机器人产业链梳理 投 策 资——人形机器人系列专题（二） 略专题内容摘要 专 题2022年6月23日下午，马斯克在接受采访时称“人形机器人‘Tesla Bot-Optimus（擎天柱）’将在9月30日的特斯拉AI日活动上面世”，并最 早将于2023年投入生产,意在代替部分危险、重复性劳动以及填补劳动力缺口。马斯克表示，在未来人形机器人“擎天柱”业务条线比特斯拉汽车更重要、更值钱。6月23日以来，机器人指数取得18%超额收益。 相对市场表现 20% 上证指数 0% 沪深300 -20% -40% 分析师：张晓春 证券研究报告 2022年07月30日 我们在7月10日发布报告《人形机器人即将推出，产业链未来可期——新兴产业研究系列专题》，截至2022年7月28日机器人指数上涨超过10%，取得13%的超额收益。本篇报告主要挖掘上游零部件的潜在投资机会。 人形机器人产业链-上游零部件或迎发展机遇 人形机器人或带来机器人上游核心零部件投资机会。参考工业机器人零部件及特斯拉公布的人形机器人技术细节和应用场景，人形机器人可能受益的环节有减速器、电机、结构件、半导体芯片及器件、传感器、面板玻璃和材料等。 主要受益标的 建议关注：RV减速器龙头双环传动、中大力德，谐波减速器龙头绿的谐波，伺服电机龙头汇川技术，国内工业自动化控制设备领军企业禾川科技，空心杯电机龙头鸣志电器，汽车NVH龙头拓普集团，深耕铝合金压铸件企业旭升股份，横跨消费与汽车两大赛道精密功能性器件厂商安洁科技，积极布局工控与汽车领域的MCU龙头兆易创新，国内IGBT模块龙头斯达半导，轨交领域IGBT龙头时代电气、具备全产业链整合生产（衬底/外延/器件/封测）能力的三安光电，具备模造玻璃技术与制造优势的联创电子（特斯拉汽车镜头供应商），国内CIS龙头企业韦尔股份，国内汽车Tier1领先毫米波雷达厂商德赛西威，国内少有的具备力矩传感器自主生产能力的八方股份，高精度定位领域领先厂商华测导航，汽车领域传感器的核心供应商保隆科技，玻璃盖板龙头企业蓝思科技，稀土磁材行业龙头中科三环，全球稀土永磁龙头金力永磁。 风险提示：特斯拉机器人研发及量产不及预期；国际贸易摩擦加剧风险；疫情反复影响供应链风险。 1 执业证书编号：S0590513090003电话：0510-82832053 邮箱：zhangxc@glsc.com.cn分析师：贺朝晖 执业证书编号：S0590521100002电话： 邮箱：hezh@glsc.com.cn分析师：熊军 执业证书编号：S0590522040001电话： 邮箱：xiongjun@glsc.com.cn 相关报告 1、《CCER备案有望重启，林业碳汇值得关注》 2022.07.26 2、《大类资产表现回顾及资金流向监测周报》 2022.07.24 3、《国联研究一周重点报告回顾》2022.07.22 请务必阅读报告末页的重要声明 正文目录 1.人形机器人或带动上游核心零部件发展5 2.减速器：机器人成本占比最高的零部件6 2.1减速器行业情况介绍8 2.2主要受益标的11 3.电机：机器人实现精准操作的核心部件12 3.1伺服电机12 3.2液冷电机13 3.3空心杯电机13 3.4控制器14 3.5主要受益标的15 4.汽车结构件或可与机器人联动17 4.1结构件基本情况介绍17 4.2主要受益标的17 5.半导体芯片及器件19 5.1主控芯片：自研FSD芯片生态完善19 5.2MCU：国内厂商积极布局有望导入20 5.3IGBT：动力单元核心器件，SiC厂商有望受益22 6.上游零部件：传感器24 6.1摄像头：性价比最高的感知传感器之一24 6.2毫米波雷达：配合摄像头提升感知精度29 6.3常规传感器：实现机器人状态监测30 7.面板玻璃提升人机交互体验30 7.1面板玻璃基本情况介绍30 7.2主要受益标的31 8.材料：碳纤维、磁材和聚氨酯31 8.1基本情况介绍31 8.2主要受益标的32 9.潜在受益标的汇总33 10.风险提示34 图表目录 图表1：6月23日以来机器人指数取得18%超额收益5 图表2：人形机器人上游核心产业链图谱5 图表3：工业机器人成本构成中，上游核心零部件占比超过65%6 图表4：减速器产品分类7 图表5：RV减速器与谐波减速器的应用位置7 图表6：RV减速器与谐波减速器对比7 图表7：国产减速机产量近两年得到大幅提升（单位：万台）8 图表8：近7年中国机器人谐波减速机规模平稳增加（单位：亿元）8 图表9：国产减速机厂商可制造不同类型的减速机8 图表10：国内减速器厂商处于投资积累阶段，非流动性资产逐年提高（单位：万元）.9 图表11：绿的谐波、国茂股份等公司表现出色，实现净利润大幅增长（单位：万元）.9 图表12：国内谐波减速器市场格局10 图表13：国内RV减速器市场格局10 图表14：双环传动历年营业收入及增速（亿元）11 图表15：双环传动历年归母净利润及增速（亿元）11 图表16：中大力德历年营业收入及增速（亿元）11 图表17：中大力德历年归母净利润及增速（亿元）11 图表18：绿的谐波历年营业收入及增速（亿元）12 图表19：绿的谐波历年归母净利润及增速（亿元）12 图表20：伺服电机历年市场规模（亿元）13 图表21：伺服电机下游应用占比（2020年）13 图表22：液冷发动机工作温度较低13 图表23：空心杯电机拆解图14 图表24：工业机器人控制系统一般构成14 图表25：ABB控制器IRC5系列14 图表26：国内伺服电机行业竞争格局（2020年）15 图表27：汇川技术历年营业收入及增速（亿元）16 图表28：汇川技术历年归母净利润及增速（亿元）16 图表29：禾川科技历年营业收入及增速（亿元）16 图表30：禾川科技历年归母净利润及增速（亿元）16 图表31：鸣志电器历年营业收入及增速（亿元）16 图表32：鸣志电器历年归母净利润及增速（亿元）16 图表33：德国KUKA机器人结构拆解17 图表34：旭升股份结构件产品17 图表35：拓普集团历年营业收入及增速（亿元）18 图表36：拓普集团历年归母净利润及增速（亿元）18 图表37：旭升股份历年营业收入及增速（亿元）18 图表38：旭升股份历年归母净利润及增速（亿元）18 图表39：安洁科技历年营业收入及增速（亿元）19 图表40：安洁科技历年归母净利润及增速（亿元）19 图表41：人形机器人半导体产品使用情况19 图表42：FSD芯片基本架构20 图表43：FSD芯片各模块介绍20 图表44：2019-2021年全球MCU市场规模20 图表45：2020年全球MCU市场下游分布21 图表46：2020年中国MCU市场下游分布21 图表47：2021年全球MCU市场份额21 图表48：2017-2024年全球IGBT市场规模23 图表49：2017-2024年中国IGBT市场规模23 图表50：2019-2026年全球SiC功率器件市场规模23 图表51：车载摄像头模组示意图24 图表52：基于等温和非等温条件下的模造玻璃制备流程25 图表53：中国机器视觉系统成本占比26 图表54：机器视觉中游零部件成本占比26 图表55：2018-2022年中国机器视觉市场规模26 图表56：2018-2022年机器视觉镜头市场测算26 图表57：CMOS图像传感器组成27 图表58：CMOS图像传感器原理图27 图表59：前照式结构（FSI）和背照式结构（BSI）27 图表60：2018-2025年全球新兴领域全局快门CIS出货及增速28 图表61：毫米波雷达示意图29 图表62：毫米波雷达分类29 图表63：人形机器人面板玻璃可显示信息31 图表64：蓝思科技新能源汽车玻璃产品31 图表65：蓝思科技历年营业收入及增速（亿元）31 图表66：蓝思科技历年归母净利润及增速（亿元）31 图表67：2020年工业机器人消费占高性能钕铁硼比重达12.8%32 图表68：中科三环历年营业收入及增速（亿元）32 图表69：中科三环历年归母净利润及增速（亿元）32 图表70：金力永磁历年营业收入及增速（亿元）33 图表71：金力永磁历年归母净利润及增速（亿元）33 图表72：潜在受益标的汇总33 引言 2022年6月23日下午，马斯克在接受彭博社采访时称“人形机器人‘TeslaBot-Optimus（擎天柱）’，将在9月30日的特斯拉AI日活动上面世”，并最早将于2023年投入生产,意在代替部分危险、重复性劳动以及填补劳动力缺口。马斯克表示，在未来人形机器人“擎天柱”业务条线比特斯拉汽车更重要、更值钱。受此消息催化，6月23日以来，机器人指数在近一个月取得18%超额收益。 图表1：6月23日以来机器人指数取得18%超额收益 机器人指数收益率沪深300收益率 20.0% 15.0% 10.0% 5.0% 0.0% -5.0% 来源：Wind，国联证券研究所 我们在7月10日发布报告《人形机器人即将推出，产业链未来可期——新兴产 业研究系列专题》，截至2022年7月28日机器人指数上涨超过10%，取得13%的超额收益。本篇报告主要挖掘上游零部件的潜在投资机会。 1.人形机器人或带动上游核心零部件发展 人形机器人或带来机器人上游核心零部件投资机会。参考工业机器人零部件及特斯拉公布的人形机器人技术细节和应用场景，人形机器人可能受益的环节有减速器、 电机、结构件、半导体芯片及器件、传感器、面板玻璃和材料等。 图表2：人形机器人上游核心产业链图谱 来源：Wind，国联证券研究所 成本构成方面，工业机器人的核心零部件主要为减速器、伺服系统和控制系统，分别为32%、22%和12%，成本占比超过65%。我们判断人形机器人零部件中减速器的价值量较大。 图表3：工业机器人成本构成中，上游核心零部件占比超过65% 9% 32% 25% 12% 22% 减速器伺服系统控制系统本体 其他 来源：前瞻产业研究院，国联证券研究所 2.减速器：机器人成本占比最高的零部件 减速器产品主要可分为RV减速器、谐波减速器、摆线针轮行星减速器和精密行星减速器。减速器的作用是连接动力源和执行机构的中间机构，具有匹配转速和传递转矩的作用，减速器将电机等高速运转的动力通过输入轴上的小齿轮啮合输出轴上的 大齿轮来达到减速的目的。目前工业领域的机器人主要使用RV减速器和谐波减速器，根据两者的特点各有不同的应用位置。 图表4：减速器产品分类图表5：RV减速器与谐波减速器的应用位置 来源：《2022中国工业机器人市场研究报告》，国联证券研究所来源：《2022中国工业机器人市场研究报告》，国联证券研究所 RV减速机与谐波减速机均可应用于人形机器人的不同部位。RV减速器的特点是拥有较高的传动效率、输出扭矩和扭转刚性，通常应用于机器人的腿部、腰部和肘部等承重关节；谐波减速器的特点是噪声小、体积小、重量轻、运动精度高，主要应用于轻型、小型工业机器人的末端部位。对于人形机器人来说，在进行搬运物品时，承重较大的腰部、腿部等关节处可配置RV减速器，而进行精细化操作时，机器人的小臂和腕部可配置谐波减速器。 图表6：RV减速器与谐波减速器对比 项目 RV减速器 谐波减速器 背向间隙 ≤60arcsec ≤20arcsec 传动效率 >80% >75% 温升 ≤45℃ ≤40℃ 噪声 ≤70db ≤60db 减速比 30-192.4 30-160 额定转矩下使用寿命 >6,000h >8,000h 额定输出转矩 101-6,135N·m 6.6-921N·m 扭转刚性 20-1,176N·m/arcmin 1.34-54.09N·m/arcmin 技术特点 通过多级减速实现传动，一般由行星齿轮减速器的前级和摆线针轮减速器的后级组成，组成的零部件较多 通过柔轮的弹性变形传递运动，主要由柔轮、刚轮、波发生器三个核心零部件组成。与RV及