行业周报：人形机器人为低压伺服、轴承开启第二成长曲线

特斯拉机器人引领人形机器人产业发展，国产硬件供应商迎来重要机遇 特斯拉机器人拥有非常强的软件优势，落地进度取决于硬件降本的程度。硬件中关节执行器采用的零部件种类和现有的机器人基本一致，关键硬件的设计由特斯拉完成，后续产能支持则由供应商完成。因此，低成本大规模量产能力很强的国产硬件供应商，迎来了导入特斯拉机器人硬件供应链的重要机遇。特斯拉打通人形机器人技术路径、实现量产降本后，扫地机和服务机器人厂商、车企及互联网大厂、运动控制厂商的入局成为可能。目前人形机器人全身40个关节，远超工业机器人的6个关节,一旦形成了人形机器人产业链，零部件将处于供小于求的状态，曾经供货给特斯拉机器人的厂商也将率先受益，形成长期优势。 低压伺服驱动器：人形机器人伺服驱动的首选，单机价值量高 低压伺服驱动器主要应用于物流行业使用的AGV（移动机器人）。特斯拉机器人旋转关节、线性关节以及手部关节均使用低压伺服驱动器，带来新增量。根据我们测算，特斯拉机器人降价到2万美金时，单台低压伺服驱动器400元，单机价值量达到1.36万元。人形机器人使用低压伺服驱动主要有以下三点原因：（1）人型机器人使用电池供电，低压伺服驱动器满足工作电压的要求。(2)从原理上看，低压伺服相较于高压伺服可以实现更高的性能。因为大部分低压伺服不使用IGBT，而是使用MOS管，MOS管的开关频率更高、驱动性能更好。（3）低压伺服驱动器比高压伺服驱动器体积更小。低压伺服驱动不需要整流系统（整流模块的作用是把交流电转换为直流电），一般也没有IGBT模块。埃莫（Elmo）是全球伺服驱动器龙头，国内具备低压伺服驱动生产能力的厂商包括步科股份、伟创电气、华成工控（新三板）等，汇川技术、科力尔等公司亦有研发布局。 轴承：单机价值高，技术壁垒相对低，可车机协同加速降本 轴承是机械传动轴的支承，减少机械运动中产生的摩擦损失，在汽车中广泛使用。 特斯拉可以复用其新能源车的轴承供应链加速机器人的降本。特斯拉机器人降至2万美金时，各类轴承的单价可降到百元及以下，单机轴承价值量3220元。特斯拉机器人根据不同位置的受力特点选用4种不同的轴承，其中深沟球轴承、四点接触轴承、角接触轴承技术壁垒较低，国内已有成熟供应商。交叉滚子轴承制造难度大，全球主要供应商集中在日德，国内人本股份具备小批量供应能力，国机精工具备技术储备和产品。轴承加工对磨床需求量大，要求高。海外高精度磨床交期长达18个月，国内宇环数控、秦川机床、日发精机已具备国产替代的实力，为国产轴承厂扩产保驾护航。 受益标的 低压伺服驱动：步科股份、伟创电气。交叉滚子轴承：国机精工；其他轴承：五洲新春、力星股份、长盛轴承；轴承加工磨床：宇环数控、秦川机床、日发精机。 风险提示：特斯拉人形机器人量产进度不及预期，硬件使用的种类、用量调整，国产供应商导入特斯拉供应链进程不及预期，人形机器人产业发展不及预期。 1、特斯拉机器人迭代超预期，打开核心零部件市场想象空间 特斯拉机器人拥有非常强的软件优势，落地进度取决于硬件降本的程度。硬件中关节执行器采用的零部件种类和现有的机器人基本一致，关键硬件的设计由特斯拉完成，后续产能支持则由供应商完成。因此，低成本大规模量产能力很强的国产硬件供应商，迎来了导入特斯拉机器人硬件供应链的重要机遇。 2023年特斯拉股东大会上，特斯拉机器人展示出的复杂动作的执行能力对比8个月前的原型机进展明显，充分证明了其优秀的软硬件设计能力，我们认为未来特斯拉机器人将实现更快地迭代。马斯克在2023年股东大会上提到未来人形机器人总需求或超过100亿台，广阔蓝海市场为硬件厂商带来增长机遇。 图1：仅用8个月，特斯拉机器人运动执行能力提升明显 特斯拉打通人形机器人技术路径、实现量产降本后，新玩家入局成为可能。潜在的人形机器人厂商可分为扫地机及服务机器人厂商、车企及互联网大厂、运动控制厂商三类，分别在感知技术、数据和软件以及运控技术三方面具备优势。人形机器人全身40个关节，远超工业机器人的6个关节,一旦形成了人形机器人产业链，零部件将处于供小于求的状态，曾经供货给特斯拉机器人的厂商也将率先受益。 1.1、低压伺服驱动器：人形机器人伺服驱动的首选，单机价值量高 目前，物流行业的AGV移动机器人是低压伺服最主要的下游。低压伺服驱动器用来控制低压伺服电机，工作电压一般在24-70VDC。通用交流伺服系统在伺服领域占据了重要地位，对于AGV移动机器人、医疗器械等特殊的应用场合，受场地条件或者出于安全因素考虑，伺服系统只能由电压较低的蓄电池供电，必须采用低电压设计方案。根据MIR数据，2022年国内AGV总出货量4.59万台，应用于物流行业的AGV占42.5%。 图2：低压伺服驱动器图示 图3：低压伺服主要用于AGV 图4：物流是AGV的最大下游 图5：预计2024年起国内AGV市场以15%左右的年增速增长 除了AGV外，以特斯拉机器人为代表的人形机器人也主要使用低压伺服驱动器，将为低压伺服开启第二增长曲线。人形机器人使用低压伺服驱动主要有三点原因： 第一，人型机器人使用电池供电，低压伺服驱动器满足人形机器人工作电压的要求。 第二，从原理上看，低压伺服相较于高压伺服可以实现更高的性能。很多低压伺服不使用IGBT，而是使用MOS管，MOS管的开关频率更高、驱动性能更好。 第三，低压伺服驱动器比高压伺服驱动器体积更小。首先低压伺服驱动不需要整流系统（整流模块的作用是把交流电转换为直流电），其次低压伺服驱动一般也没有IGBT模块。 特斯拉机器人旋转关节、线性关节以及手部关节均使用低压伺服驱动器。根据我们测算，特斯拉机器人降价到2万美金时，单台低压伺服驱动器400元，单机价值量达到1.36万元。 图6：特斯拉人形机器人低压伺服驱动大量应用 埃莫（Elmo）是全球伺服驱动器龙头，实现量产的Gold Twitter驱动器是截至2017年全球最小的伺服驱动器。国内厂商新松机器人的第一代协作机器人就配套了Elmo的超小型伺服驱动器。国内具备低压伺服生产能力的厂商包括步科股份、伟创电气、华成工控（新三板）等，汇川技术、科力尔等公司亦有研发布局。 图7：Elmo的超小型伺服驱动器的长度小于人类的手指 1.2、轴承：单机价值高，技术壁垒相对低，可车机协同加速降本 轴承是机械传动轴的支承，主要功能是传递力和运动，减少机械运动中产生的摩擦损失。特斯拉机器人中使用4种轴承。特斯拉机器人旋转关节使用2个角接触轴承，用来承受较高的转速的和一定的轴向力。使用1个刚性强的交叉滚子轴承，同时承受较大的径向力和轴向力。线性关节使用1个四点接触轴承，在高转速条件下承受双向较大的轴向力和径向力，以及1个深沟球轴承。 图8：特斯拉机器人根据不同位置的受力特点选用不同轴承 汽车是轴承应用最为广泛的领域，根据人本股份招股书，来自汽车行业的轴承消费量已占到轴承行业总量的39.19%、特斯拉机器人可以复用新能源汽车轴承供应链加速降本。降至2万美金时，各类轴承的单价可降到百元及以下，单机轴承价值量3220元。 表1：特斯拉机器人使用轴承，单机价值量大 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。深沟球轴承设计简单，能高速运行并且工作期间无需保养，价格低，国内已经实现成熟供货。交叉滚子轴承是和谐波减速器配套使用，制造难度大，全球范围内可大规模量产的企业少，主要包括日本THK、日本IKO、日本NSK、日企哈默纳科和德国舍弗勒旗下的INA。国内人本股份具备交叉滚子轴承小批量供应能力，国机精工具备技术储备和产品。 1.3、轴承加工大量使用高精度磨床，国产替代空间大 磨削加工是轴承生产的关键工序，磨床是核心设备。磨削加工成本占轴承生产成本的15%以上。其中，轴承生产过程中所需的磨床数量占全部金属切削机床数量的60%左右，生产中所需的磨削加工劳动量约占总劳动量的60%。 图9：轴承加工大量使用平面磨床等数控机床 日德厂商占据我国高精密磨床市场的主要份额。德国Mikrosa（米克罗莎）、德国利勃海尔、日本光洋株式会社（无心磨床），日本东洋（轴承内圆磨床）在我国高精度磨床领域占据重要份额，掌握顶尖的高速磨削技术，生产的数控磨床的外表面磨削砂轮线速度可达到120m/s，内表面磨削线速度可达到60m/s～80m/s。根据龙腾轴承数据，当机床的磨削速度由35m/s提高到50～60m/s时，一般生产效率就可以提高30%～60%。 海外高端磨床高成本、长交期，国内已涌现出宇环数控、日发精机、秦川机床等高精密轴承磨床厂商，将打破海外厂商垄断局面。日德厂商严格按照规划进行机床的生产，不会轻易扩产，交货周期很长。国内日发精机，宇环数控，秦川机床生产的磨床性能比肩海外，具备国产替代的能力，保障国产轴承厂的扩产。 图10：宇环数控生产的精密双端面磨床，精密度可达μ级 2、受益标的 低压伺服驱动： 【步科股份】 步科股份生产的低压伺服驱动器目前应用于移动机器人、医疗影像等领域。公司产品实力强，新松机器人等协作机器人厂商，西门子医疗、联影医疗等医疗器械厂商都是公司的主要客户。 【伟创电气】 主业：变频器、伺服系统与控制系统等产品的研发、生产及销售，专注于电气传动和工业控制领域。 2022Q2，公司成立了机器人行业部，布局低压伺服、空心杯电机、特种无框力矩电机、谐波减速器等产品。 2023年5月，公司发布定增公告，拟向特定对象发行股票募集资金总额不超过人民币10亿元。其中，5亿元拟投向数字化生产基地建设项目，达产后，公司总产能预计将达到195万台/年左右。（工控产品的设计产能截至2022年末约83万台/年）。拟投资1.2亿元建设“苏州技术研发中心（二期）”项目，研发中高压变频器、低压伺服产品等新产品以及应用于光伏、锂电领域的新品等。 轴承：交叉滚子轴承：国机精工；其他轴承：五洲新春，力星股份，长盛轴承。 轴承加工设备（磨床）：宇环数控、秦川机床、日发精机。 3、风险提示 （1）特斯拉人形机器人量产进度不及预期； （2）硬件使用的种类、用量调整； （3）国产供应商导入特斯拉供应链进程不及预期。