机械设备行业周报：关注特斯拉机器人新方向：线束和标准化充电接口

线缆/线束：机器人传递动力和信号的“神经和血管” 机器人线缆是指机器人本体、供电、信号、控制以及机器人周边用线，是连接机器人各个部件的重要组成部分。线束是指将连接器（接口）与电线电缆压接后，外面再塑压绝缘体或外加金属壳体等，以线束捆扎形成连接电路的组件。通常可将工业机器人线束分为机器人本体线束和伺服电机线束（包括伺服动力电缆、伺服编码器电缆、伺服抱闸电缆）。2022年国内机器人（含工业、服务、特种机器人）线缆市场规模约48.3亿元。目前工业机器人线缆平均半年就要更换一次，考虑存量替换后的机器人线缆市场规模将更大。 中高端机器人线缆国产化率约30%，材料、工艺为国产化率提升的主要瓶颈工业机器人线缆原材料为铜丝、胶料和化工原料，铜丝成本占原材料成本的86.6%。工业线缆生产所需设备包括绞线机、编织机、辐照设备等。中高端机器人线缆国产化率约30%，材料性能、工艺能力弱于海外为国产化率提升的主要瓶颈。如，机器人线缆中导体材料多应用合金丝，是国内电缆企业的弱项。绝缘材料中，PVC材料国内有能力进行自主研发和量产，但在更先进氟塑料、改性PUR、TPE材料上，国内在性能上还需要大幅度提升。 特斯拉机器人出货量达百万台量级时有望新增约90亿元线束市场 人形机器人全身使用大量的传感器、控制器等电力电子器件，带来对线束/线缆的需求。在2023年12月发布的Optimus-Gen2视频中，特斯拉首次提到集成电子元件和线束的执行器。同时由于人形机器人需要执行相比工业机器人更负责的任务，完成更复杂的动作，对线缆的耐弯折、寿命要求提升，人形机器人“限重”的要求也推动轻量化材料在线缆上的应用。假设特斯拉人形机器人本体线束成本占BOM表总成本的5%，伺服电机线束价值量占单个伺服电机的12%。当特斯拉人形机器人出货量达到100万台时，有望带来90亿元增量市场。 特斯拉机器人有望使用标准化充电接口，降本需求下供应链有望向国内转移国际汽车工程师学会于2023年6月对特斯拉北美充电标准（NACS）接口进行标准化设计，从而确保任何供应商和制造商都能在北美的电动汽车及充电桩上使用、制造或部署NACS充电接口。充电接口标准化助力特斯拉汽车进一步扩大销售规模。同年8月，特斯拉向英国豪利士（Volex）颁发首个充电连接器生产许可证，用于生产NACS充电接口。Volex在2022年8月已加入国内讯石会员，其高速数据传输线缆产品已经被诸多国内顶级互联网公司认证并应用。类比特斯拉汽车，未来特斯拉人形机器人也有望使用标准化的接口，从而加速放量。参考新能源汽车供应链演变趋势，在特斯拉人形机器人降本需求下，国内具备新能源车电机、工业机器人线束生产制造能力和业务的企业有望受益。受益标的：长城科技（电磁线）、万马股份（线缆及充电接口）、鑫宏业（线缆）。 风险提示：特斯拉人形机器人对线束的用量不及预期、特斯拉人形机器人充电接口标准化的设立进度不及预期。 1、线缆/线束：机器人传递动力和信号的“神经和血管” 1.1、2022年国内机器人（含工业、服务、特种机器人）线缆约48亿元市场 机器人线缆是指机器人本体、供电、信号、控制以及机器人周边用线，是连接机器人各个部件的重要组成部分。线束是指将连接器（接口）与电线电缆压接后，外面再塑压绝缘体或外加金属壳体等，以线束捆扎形成连接电路的组件。 与普通电缆相比，工业机器人线缆具有更高的抗扭曲、抗磨损、耐油性和耐高温性能，能够满足工业机器人的高速、高频、高精度运动要求，同时具备足够的弯曲和扭转自由度，在弯曲和扭转的过程中不会对线缆本身造成损伤。 工业机器人线缆行业还有专门的行业准入标准，抬高了行业的进入壁垒。国内外现行的机器人线缆试验标准主要有:（1）中国机器人产业联盟发布的CＲIA0003.1—2016。(2)德国TUV莱茵公司发布的TUV2PfG2577标准，规定了机器人线缆8个机械耐疲劳试验项目，也是目前众多机器人线缆企业引用的标准。(3)德国VDE公司发布的VDE-PB-0022，该标准分为机械试验、耐化学试验、耐温试验、EMC电磁兼容试验、燃烧试验等五大部分。(4)美国UL公司发布的ULＲP5770，引用UL758标准的基础上，规定了4项机械性能测试方法。（5）国家电线电缆质量监督检验中心2019年发布的TICW21—2019，对机器人线缆提出了更明确的技术要求。 图1：工业机器人使用线缆进行动力和信号的传递 通常可将工业机器人机器人线缆分为两类: 一是机器人本身用的线束，包括机器人动力线缆（为机器人提供动力）和机器人本体线缆（连接机器人内部各个组件的线缆，对弯曲性能要求较高）。 二是机器人伺服电机线缆/线束，用于连接伺服系统中的各个元件。可分为伺服动力电缆、伺服编码器电缆（应用于伺服系统下作为编码信号传输和反馈的专用电缆）、伺服抱闸电缆（控制电缆和驱动器急停）。 图2：工业机器人线缆连接示意图 根据智研咨询数据，2022年国内机器人线缆市场规模约48.3亿元。目前工业机器人线缆平均半年就要更换一次，考虑存量替换后的机器人线缆市场规模将更大。 1.2、日欧厂商占据国内中高端工业机器人线缆70%的市场，材料、工艺为国产化率提升的主要瓶颈 工业机器人线缆采购的主要原材料为铜丝、胶料和聚乙烯、阻燃剂等化工原料。 铜丝主要为裸铜丝及镀锡铜丝，根据鑫宏业招股说明书，铜丝成本占原材料采购成本的86.6%。 工业线缆的生产工序包括绞合、芯线押出、辐照、编织等环节，所需设备包括绞线机、编织机、辐照设备等。 图3：工业线缆主要生产工序包括绞合、芯线押出、辐照等环节 由于工业机器人线缆需要承受机械臂的高频运动和复杂姿态变化，工业机器人线缆的设计需要充分考虑材料的选择、线缆的结构和外壳的材质等因素，保证线缆的柔韧性、耐久性，还需要根据不同机器人的应用需求，定制线缆的型号构成、尺寸和运动状态等参数，以确保线缆的兼容性和可靠性。 目前国内中高端工业机器人线缆供应商集中在日欧企业，约占70%的市场份额，海外大厂主要包括欧洲的易格斯(igus，拖链龙头)、和柔、缆普、莱尼(leoni）等。 图4：中高端工业机器人线缆国产化率约30%（2021年） 材料、工艺为国产化率提升的主要瓶颈。 材料：国内机器人线缆在导体、绝缘材料上还处于劣势，导体材料要求柔韧性好、绝缘材料的耐拉伸、抗老化、耐候性等各种物性要求要好，导体材料机器人线缆中多应用合金丝，这是国内电缆企业的弱项。机器人线缆的绝缘材料中，PVC材料国内有能力进行自主研发和量产，但更先进氟塑料、改性PUR、TPE材料，国内在性能上还需要大幅度提升。 另外，机器人线缆的整个生产设备及生产工艺处于劣势。机器人线缆的生产设备要求各环节运行稳定、精准控制、力量均衡；生产工艺中各线芯的组合、辅助材料的搭配、缠绕或内护套的保护、抗干扰的屏蔽和抗拉结构的设计，都需要长期的经验积累，以及各类特种辅助设备来共同完成。 1.3、特斯拉机器人出货达百万量级时有望新增约90亿元线束需求市场 线缆/线束在新能源汽车上的用量大。汽车线束是汽车电路的网络主体，负责将中央控制部件与汽车控制单元、电气电子执行单元、电器件有机地连接在一起，形成一个完整的汽车电器电控系统。 图5：汽车线束是汽车信息数据交流系统的关键部件 在2023年12月最新发布的Optimus-Gen2视频中，特斯拉首次提到集成电子元件和线束的执行器。人形机器人全身使用大量的传感器、控制器等电力电子器件，带来对线束/线缆的需求。同时由于人形机器人需要执行相比工业机器人更负责的任务，完成更复杂的动作，对线缆的耐弯折、寿命的要求提升，人形机器人“限重”的要求推动轻量化材料在线缆上的应用。 当特斯拉机器人出货量达100万台时，有望带来90亿元线束增量市场。 机器人本体线束：以单车成本10万元估算，新能源汽车线束约占整车成本的4%-5%。假设特斯拉人形机器人本体用线束成本占BOM表总成本的5%，当特斯拉人形机器人出货量达到100万台时，有望带来70亿元增量市场。 伺服电机线束：假设伺服电机用线束占单个伺服电机价值量的12%，特斯拉人形机器人全身26个无框力矩电机、12个微型空心杯电机，对应单台人形机器人电机线束价值量约1992元，当特斯拉人形机器人出货量达到100万台时，有望带来20亿元增量市场。 图6：Optimus-Gen2视频中首次提及集成线束的执行器 1.4、特斯拉机器人有望使用标准化充电接口，降本需求下未来供应链有望向国内转移 国际汽车工程师学会于2023年6月发布声明，对特斯拉北美充电标准（NACS）接口进行标准化设计，从而确保任何供应商和制造商都能在北美的电动汽车及充电桩上，使用、制造或部署NACS充电接口。充电接口标准化助力特斯拉汽车进一步扩大销售规模，未来特斯拉人形机器人也有望使用标准化的接口，从而加速放量。 图7：特斯拉汽车实现充电接口标准化 2023年8月，特斯拉向英国大型电力设备制造商豪利士（Volex）颁发首个充电连接器生产许可证，用于生产NACS充电接口。参考新能源汽车供应链演变趋势，在特斯拉人形机器人降本需求下，国内具备新能源车电机、工业机器人线束生产制造能力和业务的企业有望受益。受益标的：长城科技（电磁线）、万马股份（线缆及充电接口）、鑫宏业（线缆）。 2、风险提示 特斯拉人形机器人对线束的用量不及预期、充电接口标准化的设立进度不及预期。