行业周报：重点关注特斯拉机器人新进展和一带一路

特斯拉机器人降本需求高，国内厂商有望打入机器人供应链 北京时间2023年5月17日凌晨4点，特斯拉2023年股东大会在美国举行，公布Optimus人形机器人最新进展。2023年Optimus比前代产品更加成熟。特斯拉预估机器人未来需求能够达到100-200亿台，目标价格为2万美元，因此面临较大的成本降低需求，中国企业供应关节模组是特斯拉机器人降本重要途径。 （1）旋转关节：包括无框电机、谐波减速器、双编码器、力矩传感器、角接触轴承交叉滚子轴承。根据我们测算降价空间最大的为无框电机（降价75%）、谐波减速器（降价75%）、角接触轴承（降价64%）。（2）线性关节：采用无框电机+滚柱丝杠的方案。根据我们测算，行星滚柱丝杠、倒置滚柱丝杠相比早期阶段的降价空间分别达到93%、95%。（3）灵巧手：特斯拉机器人灵巧手内部构成是一个微型的线性执行器（伺服电缸），能够率先实现微型线性执行器量产的企业将通过规模效应大幅降本。（4）国产加工设备：磨床和齿轮加工机床属于金属切割机床，是减速器、轴承、滚珠丝杠、电机在精加工阶段的重要设备。 “一带一路”兼程而行，关注基建、轨交、能源等领域 “一带一路”占我国外贸出口比重逐年增加。2023年5月18日-19日，中亚峰会成功举行，宣言涉及基建、交运、轨交、能源等多个领域。建设关注轨交装备、石化设备、火电设备等领域的投资机会。（1）轨交装备：“一带一路”国家基建投资潜力大，我国轨交装备迎来借助出口促进自身发展机遇，中国中车等企业海外订单增速明显。（2）石化设备：一带一路沿线国家石油、天然气等能源储备丰富，近年受欧洲能源危机等事件影响全球油气投资加大，压力容器和防爆设备在石化领域应用广泛，迎来战略发展机遇。（3）火电设备：“一带一路”沿线国家电力需求较大，目前中国火电设备在“一带一路”沿线国家市场具有较强竞争力，有望迎来更多发展空间。 受益标的人形机器人： （1）编码器：奥普光电、昊志机电；（2）谐波减速器：丰立智能、汉宇集团、中大力德、绿的谐波、秦川机床、双环传动，关键设备磨床：秦川机床；（3）无框电机：步科股份、昊志机电；（4）滚柱丝杠：新剑传动、秦川机床，关键设备磨床：日发精机、秦川机床；（5）空心杯电机：江苏雷利（鼎智科技）、鸣志电器、伟创电气；（6）齿轮箱：丰立智能，兆威机电；（7）推杆组件：江苏雷利（鼎智科技）；（8）力传感器：柯力传感。 一带一路： 博实股份、卓然股份、兰石重装、中铁工业、铁建重工、中国通号、青达环保、东方电气、科新机电、海鸥股份、华荣股份、纽威股份、川仪股份、中控技术。 风险提示：人型机器人量产情况不及预期；AI赋能制造进度不及预期；一带一路出海情况不及预期。 1、特斯拉机器人降本需求高，国内供应商迎来机遇 北京时间2023年5月17日凌晨4点，特斯拉2023年股东大会在美国举行，公布Optimus人形机器人最新进展。相比于2022年Optimus略显笨拙的表现，2023年Optimus更加成熟。 特斯拉机器人目前已能够进行较为复杂的任务。特斯拉更新了机器人的电机转矩控制、环境感测和记忆功能，将由FSD系统进行控制，通过人类动作训练机器人AI并且操纵物体。在视频中，Optimus走路更加自然灵活，已能够完成一系列复杂任务，如基于端到端AI学习人类行为的过程如对物体进行分类摆放、从一个容器中拾取物体并将它放入第二个容器中等。 图1：2023年特斯拉股东大会展出了Optimus最新进展 特斯拉机器人预期需求增大，降低成本成为量产关键。特斯拉预估机器人业务将成为特斯拉新的增长点，未来需求能够达到100-200亿台，远远超过汽车需求。未来特斯拉机器人目标价格为2万美元，未来3-5年内实现量产，降本进程成为量产关键。国产硬件供应商具备很强的低成本大规模量产能力，迎来了导入特斯拉机器人硬件供应链的重要机遇。 图2：对比当前时点和终局状态下BOM表拆解，线性关节和灵巧手的降本空间最大 表1：Optimus根据关节活动需求分别安装线性执行器和旋转执行器（单位：个） 1.1、旋转关节市场规模较大，高端市场国产化率低 旋转执行器包括无框电机、谐波减速器、双编码器、力矩传感器、角接触轴承交叉滚子轴承。从早期阶段推演到终局状态（单机售价2万美金时），降价空间最大的为无框电机（降价75%）、谐波减速器（降价75%）、角接触轴承（降价64%）。 图3：旋转关节结构较为复杂，多个零部件具有较大降本空间 图4：旋转关节早期无框电机与谐波减速器成本占比高 图5：旋转关节终局成本结构预计变化较大 1.1.1、编码器及力矩传感器 特斯拉机器人的旋转关节采用高低速双编码器和力矩传感器。编码器方面，目前国产编码器的精度和综合性能和国外差距较大，国内高精度市场被日本厂商多摩川和尼康垄断，国内厂商主要面向中低端市场。传感器方面，全球传感器市场的主要厂商有霍尼韦尔、意法半导体、飞思卡尔、博世、飞利浦等，中国市场上的高端传感器进口占比高达85%，国产化率低，未来国产化空间较大。 图6：特斯拉旋转关节采用双编码器+力矩传感器 图7：协作机器人关节模组中采用双编码器 1.1.2、谐波减速器 谐波减速器全球产能缺口较大，有望由中国厂商填补。谐波减速器是精密减速器的一种，根据我们测算，当特斯拉机器人实现100万产量时，谐波减速器新增市场规模达到73亿元。到2027年人形机器人达100万台量级时，全球谐波减速器产能缺口达1460万台。当前，谐波减速器产品的技术迭代基本停滞，在海外龙头谨慎扩产的背景下，谐波减速器的产能缺口有望由中国厂商填补。 图8：电机+谐波减速器构成了特斯拉机器人三种不同力矩的旋转执行器 表2：全球谐波减速器未来产能缺口较大 1.1.3、关节轴承 特斯拉机器人关节处使用的轴承可以复用新能源汽车的轴承供应链，加速降本。 根据我们测算，当特斯拉机器人量产达到百万台量级，各类轴承的单价均可降到百元以内，以100万台产量计算，带来的轴承市场空间增量约37亿元。我国轴承产业目前大而不强，高端轴承市场被以SKF、NSK为代表的国际厂商占据，国内厂商以生产小型、中低端轴承为主。因此，国产轴承厂供应深沟球轴承、角接触轴承以及四点接触轴承更具备优势。 图9：特斯拉机器人根据不同位置的受力特点选用不同轴承 1.2、线性关节价值占比较高，国内生产商较稀缺 特斯拉机器人全身使用12个线性执行器（亦称为伺服电缸），采用无框电机+滚柱丝杠的方案。丝杠的传动精度高，输出力能力强，但反驱透明度差（所以需要力传感器），响应速度偏慢。这套驱动方案可以实现高刚性，但可能会限制下肢高动态的运动能力。 图10：特斯拉线性关节使用行星滚柱丝杠 线性关节降本空间较大。根据我们测算，行星滚柱丝杠、倒置滚柱丝杆是线性关节中价值量占比最高的零部件，行星滚柱丝杠在特斯拉机器人硬件总成本中占比也最高。终局状态下，行星滚柱丝杠、倒置滚柱丝杠相比早期阶段的降价空间分别达到93%、95%。 图11：线性关节早期行星关注丝杠成本占比大 图12：线性关节终局零部件成本占比较均衡 1.2.1、滚柱丝杠 滚柱丝杠是滚珠丝杠的一种细分品类，制造难度较大。目前高精度滚珠丝杠技术壁垒高，海外厂商占据垄断地位。国内仅有少量具备小批量研发制造能力的企业，包括秦川机床、新剑传动、鼎智科技。 图13：行星滚柱丝杠电动缸优势明显 图14：滚柱丝杠滚动体直径和接触点的数量大大高于滚珠丝杠 1.2.2、无框电机 特斯拉机器人线性、旋转关节处使用的无框电机是去掉轴、轴承、外壳、反馈或端盖的伺服电机，只包含定子和转子。无框力矩电机的核心优势是输出力矩大、结构紧凑，散热性好。典型应用包括机器人和机器人关节、武器站、传感器的万向节、工厂自动化设备等。海外厂商包括科尔摩根、Maxon、日本电产、Moog电机位列全球无框电机市场第一梯队，国内供应商包括步科股份、昊志机电。 图15：Maxon无框电机应用于协作机器人关节 图16：无框电机只包含定子和转子，可输出大力矩 1.3、灵巧手整体处于布局期，率先实现微型执行器量产的企业有机会 特斯拉机器人灵巧手内部构成是一个微型的线性执行器（伺服电缸）。内部通过高速运转的空心杯电机提供动力，搭载小模数齿轮的减速箱起到类似于旋转执行器的能力。国产厂商在特斯拉机器人的拉动下，有望通过率先实现微型线性执行器量产，从而实现规模效应大幅降本。 图17：灵巧手内的执行器是一个微型伺服电缸 1.4、国产加工设备为机器人精加工阶段提供保障 磨床和齿轮加工机床是减速器、轴承、滚珠丝杠、电机在精加工阶段的重要设备。目前，国产数控磨齿机已取得了长足发展，各项性能比肩海外品牌，差距在于精度的保持程度。 表3：磨床、齿轮加工机床是生产机器人关节零部件的核心设备 国产精加工设备取得长足进展。国内秦川机床、宁江机床（未上市）、北平机床（未上市）目前都已具备批量生产高精度齿轮加工设备的能力。中大力德、双环传动也曾是秦川机床滚磨齿机的客户。宁江机床和华中数控紧密合作，设备已用于航空航天等高精度领域。 1.5、受益标的总览 图18：国内厂商有望成为特斯拉机器人零部件供应商 2、“一带一路”兼程而行，关注基建、轨交、能源等领域 2023年5月18日-19日，中亚峰会成功举行。峰会宣言涉及基建、交运、轨交、能源等多个领域。 2023年是“一带一路”倡议提出十周年，十年来“一带一路”沿线国家与我国经济联系逐渐紧密，“一带一路”沿线国家市场具有较大出口潜力，占我国外贸出口比重逐年增加。2022年我国对“一带一路”沿线国家进出口总额达到13.83万亿，占全部进出口总额的32.90%，其中出口7.89万亿元，同比增长20.0%，进口5.95万亿元，同比增长18.7%。 图19：“一带一路”国家占我国进出口总额提升明显 图20：我国与“一带一路”国家贸易规模稳步增加 我国出口产品结构正向中高端过渡，机电产品为我国出口“一带一路”沿线国家的主要产品。2022年我国机电产品占对外出口总额的47.78%，是我国的主要出口产品。随着我国与“一带一路”国家贸易合作进一步加深，机电产品出口规模有望持续增长。 图21：机电产品为我国向“一带一路”沿线国家出口的主要产品 我们认为，“一带一路”建设，应首先关注轨交装备、石化设备、火电设备投资机会。 图22：“一带一路”战略带来发展机遇 其中，轨交装备是出口先行项，交通物流网络建设是推动沿线国家发展的最基础的建设方向，“要想富，先修路”的路径导向也将促进我国对沿线国家的轨交装备的出口。 能源类设备为“一带一路”国家重要需求方向，“一带一路”国家多为资源丰裕型国家，其经济发展很大程度依赖于能源产业建设，同时伴随经济发展，其对于电力的需求与日俱增。我国在火电设备、压力容器和防爆电器等领域成本优势突出，与“一带一路”国家形成了良好的资源互补效应。 2.1、“一带一路”国家基建需求为国内轨交装备创造机遇 “一带一路“国家基建需求亟待释放，我国轨交装备迎来宝贵出海机遇。“一带一路”国家多为发展中国家，基建投资潜力较大。惠誉预测2023年中东北非地区的基建行业同比增长5%，高于全球2.3%的同比增长率。得益于”一带一路“沿线国家的强劲需求，我国轨交装备迎来借助出口促进自身发展机遇，中国中车等企业海外订单增速明显。 图23：预计未来中东以及北非地区基建增速较快 图24：2022年中国中车国际业务新签订单高于2019年水平 2.2、海外石化资本开支规模上升，石化设备获得投资机会 海外石化资本开支景气度高，压力容器获得投资机会。一带一路沿线国家石油、天然气等能源储备丰富，近年受欧洲能源危机等国际事件影响正逐步加大对油气的投资。美国能源公司Energy Intelligence数据，2023年全球油气行业上游资本开支将达到4850亿元，同比增长12%，较2020年回升约30%，同时海外石油巨头如雪佛龙、埃森克美孚等石油巨头均上调了2023年的资本开支计划