2023人形机器人精密减速器国产替代增量市场及相关标的分析报告

2023年深度行业分析研究报告 目录 1.精密减速器：旋转传动的重要纽带5 1.1谐波减速器：哈默纳科一家独大7 1.2RV减速器：纳博特斯克独占鳌头9 1.3精密行星减速器：德日厂商处于领先地位11 2.国产替代有望提速，人形机器人带来百亿增量13 2.1传统市场：国产替代需求日益强烈13 2.2人形机器人：机器人的重要关节，有望带来百亿增量市场19 3.相关标的介绍24 3.1绿的谐波：国内谐波减速器龙头，与三花智控达成战略合作24 3.2双环传动：精密齿轮传动龙头，子公司环动科技拟分拆上市25 3.3科峰智能（未上市）：精密行星减速器国产龙头，剑指高端国产替代26 3.4中大力德：精密减速器头部企业，一体化战略推进产品升级26 3.5豪能股份：国内同步器龙头，子公司重庆豪能布局精密行星减速器27 3.6精锻科技：国内差速器齿轮龙头，积极布局精密行星减速器28 3.7汉宇集团：家电排水泵龙头，积极布局谐波减速器29 3.8秦川机床：高端数控机床国产替代领军企业，机器人关节减速器成新亮点29 3.9丰立智能：主打小模数齿轮，积极挖掘减速器业务机会30 3.10昊志机电：国产电主轴龙头，积极布局谐波和RV减速器31 3.11夏厦精密：小模数齿轮单项冠军，行星减速器业内领先32 3.12国茂股份：通用减速机龙头，子公司国茂精密切入精密减速器赛道32 图表目录 图1：减速器功能示意图5 图2：减速器产业链6 图3：谐波减速器结构示意图7 图4：2021年全球谐波减速器市场格局8 图5：2021年中国谐波减速器市场格局8 图6：RV减速器结构示意图9 图7：2020年全球RV减速机市场竞争格局10 图8：2021年中国RV减速机市场竞争格局10 图9：纳博特斯克RV减速机产能及规划（单位：万台/年）11 图10：精密行星减速器结构示意图11 图11：2022年全球精密行星减速器市场格局13 图12：2022年中国精密行星减速器市场格局13 图13：我国工业机器人用精密减速器国产化率从2014年的11.4%上升到2021年的40.6%13 图14：2018-2022中国减速器市场规模趋势图（单位：亿元）14 图15：2018-2022中国减速器产量趋势图（单位：万台）14 图16：2017-2026E全球及中国移动机器人市场规模（亿元）14 图17：2020-2025E中国和全球锂电设备市场规模（单位：亿元）15 图18：2019-2023E中国和全球新增光伏装机量（单位：GW）15 图19：2017-2021中国及全球机床产值（单位：亿欧元）16 图20：2017-2021我国城市轨道交通及地下综合管廊建设情况（单位：公里）16 图21：2023-2026E年中国减速机行业市场规模预测（单位：亿元）17 图22：2020-2025E年全球谐波减速器市场规模（单位：亿元）17 图23：2016-2025E年中国谐波减速器市场规模（单位：亿元）17 图24：2016-2027E全球RV减速器市场规模（单位：百万美元）18 图25：2016-2025E年中国RV减速器市场规模（单位：亿元）18 图26：2018-2029E全球及中国行星减速器销售金额（单位：百万美元）18 图27：特斯拉人形机器人发展历程图19 图28：2026-2030年全球及中国人形机器人行业市场规模预测(单位：亿美元)19 图29：2023年人形机器人核心零部件价值量分布图预测20 图30：2030年人形机器人核心零部件价值量分布图预测20 图31：特斯拉人形机器人共52个自由度21 图32：特斯拉人形机器人采用的旋转和线性执行器示意图21 图33：特斯拉人形机器人采用的灵巧手示意图23 图34：哈默纳克的人形机器人手部谐波减速器方案示意图23 图35：绿的谐波2018-2022年主营业务分产品收入（亿元）24 图36：绿的谐波2018-2022年主营业务分产品毛利率（%）24 图37：双环传动2018-2022年主营业务分产品收入（亿元）25 图38：双环传动2018-2022年主营业务分产品毛利率（%）25 图39：科峰智能2020-2022年主营业务分产品收入（亿元）26 图40：科峰智能2020-2022年主营业务分产品毛利率（%）26 图41：中大力德2018-2022年主营业务分产品收入（亿元）27 图42：中大力德2018-2022年主营业务分产品毛利率（%）27 图43：豪能股份2018-2022年主营业务分产品收入（亿元）28 图44：豪能股份2018-2022年主营业务分产品毛利率（%）28 图45：精锻科技2018-2022年主营业务分产品收入（亿元）28 图46：精锻科技2018-2022年主营业务分产品毛利率（%）28 图47：汉宇集团2018-2022年主营业务分产品收入（亿元）29 图48：汉宇集团2018-2022年主营业务分产品毛利率（%）29 图49：秦川机床2018-2022年主营业务分产品收入（亿元）30 图50：秦川机床2018-2022年主营业务分产品毛利率（%）30 图51：丰立智能2018-2022年主营业务分产品收入（亿元）30 图52：丰立智能2018-2022年主营业务分产品毛利率（%）30 图53：昊志机电2018-2022年主营业务分产品收入（亿元）31 图54：昊志机电2018-2022年主营业务分产品毛利率（%）31 图55：夏厦精密2018-2022年主营业务分产品收入（亿元）32 图56：夏厦精密2018-2022年主营业务分产品毛利率（%）32 图57：国茂股份2019-2022年主营业务分产品收入（亿元）33 图58：国茂股份2019-2022年主营业务分产品毛利率（%）33 表1：精密减速器分类5 表2：国内外谐波减速器主要供应商8 表3：国内外主要RV减速器厂商简介10 表4：国内外精密行星减速器主要企业介绍12 表5：中国人形机器人行业核心零部件国产替代空间对比和部分代表企业20 表6：人形机器人减速器的关键要素和具体要求22 表7：特斯拉人形机器人不同产量下的减速器新增市场空间的测算22 表8：特斯拉人形机器人灵巧手的参数23 1.精密减速器：旋转传动的重要纽带 机械设备一般由动力、传动与执行三大系统构成，多数机械设备的传动方式为齿轮传动，齿轮传动具有精密、高效、安全、可靠、性价比优越等特点。由于多数机械设备不适宜用原动机直接驱动，因此需要通过减速器来降低转速、增加扭矩。 图1：减速器功能示意图 数据来源：科峰智能招股说明书、东方证券研究所 减速器又称减速机，在原动机和工作机或执行机构之间起降低转速和增加扭矩的作用，主要由传动零件（齿轮或蜗杆）、轴、轴承、箱体及其附件组成，主要应用在机械传动领域。通常减速器把电动机、内燃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，并传递更大的扭矩，以实现原动机和执行机构之间的传动。按照控制精度划分，减速器可 分为一般传动减速器和精密减速器。一般传动减速器控制精度低，可满足机械设备基本的动力传动需求。精密减速器回程间隙小、精度较高、使用寿命长，更加可靠稳定，应用于机器人、数控机床等高端领域。精密减速器种类较多，包括谐波减速器、RV减速器、精密行星减速器等。 表1：精密减速器分类 类别名称 谐波减速器 RV减速器 精密行星减速器 示意图 优点 运动精度高，传动比大、质量小、体积小、传动惯量较小，能在密闭空间传递运动 有体积小、质量轻、传动比范围大、寿命长、精度保持稳定、效率高、传动平稳 高刚性、高精度、高传动效率、高扭矩/体积比、终身免维护 缺点 材料易疲劳损坏，损耗功率大，不具备自锁功能 零部件数量多、制造和装配难度大，不利于大规模生产 单级精密行星减速器减速比较小 应用领域主要应用于机器人小臂、腕部或手部一般应用于多关节机器人中机座、主要应用场合为步进电机和伺服电机，用以 大臂、肩部等重负载的位置。降低转速，提升扭矩 终端领域 3C、半导体、食品、注塑、模具、医疗等行业中通常使用由谐波减速器组成的30kg负载以下的机器人。 汽车、运输、港口码头等行业中通常使用配有RV减速器的重负载机器人 适用与工程机械、自动化设备、机械手、机床设备、轻工纺织、医疗器械、仪器仪表、和航空航天等工业部门 价格区间 1,000-5,000元/台 5,000-8,000元/台 - 传动效率 >75% 85%～92% 97%～98% 减速比 30~160 30~192.4 3~10 传动精度('') <60 <60 <180 扭转刚度(N·m/arcmin) 1.34-54.09 20-1176 10-370 额定输出转矩 (N·m) 6.6-921 101-6135 40-1200 设计寿命(h) >8000 >6000 >20000 噪音(db) <60 <70 <65 温升(℃) <40 <45 <30 数据来源：绿的谐波招股说明书、工业机器人、泰利减速机、东莞晶道机器人科技有限公司、黄兴等《工业机器人精密减速器综述》、林江海等《工业机器人用精密减速器研究现状》、汉伯特精密传动有限公司、东方证券研究所 减速器上游企业主要包括设备生产企业、零部件生产企业及原材料企业。精密减速器主要由齿轮、齿轴、轴承、输入输出轴、箱体、箱盖等构件组成，这些构件主要由钢材、铝材等金属加工而成。我国钢材、铝材等金属产量高且品种丰富，能够满足减速器的质量需求。上游金属原材料是减速 器生产的必要条件，而加工与检测设备的先进性是保证减速器质量稳定性的重要前提，也是衡量减速器生产商竞争力的重要因素之一，中国减速器生产商通常从日本、德国等国家进口精密加工与检测设备，可有效提高加工精度及生产效率。由于精密减速器产业链上游原材料获取难度较低，因此减速器生产商对原材料供应商的议价能力较强，但对于高精密加工及生产设备的需求仍主要依赖于国外厂商。减速机中游参与者主要为通用减速机、专用减速机生产企业和机器人减速机生产企业。减速机下游应用领域较广，涉及冶金、航空、食品、机器人等。 图2：减速器产业链 数据来源：前瞻产业研究院，东方证券研究所 精密减速器整体行业进入壁垒较高，主要体现在技术壁垒、资金壁垒、品牌壁垒、销售渠道壁垒四大方面。 1.技术壁垒：精密减速器行业属于多学科领域交叉的行业，其发展涉及到金属材料、热处理、 小模数齿轮硬齿面加工、集成及检测等诸多技术。精密减速器的技术特点要求生产厂商拥有长期的技术积累，掌握核心技术，具备较强的产品设计和研究开发能力，新进入者的技术壁垒主要体现在两个方面：一是设计能力壁垒，包括模块化、结构、强度、精度等方面的设计能力；二是工艺技术能力壁垒，新进入者的专职工艺技术人员经验不足、人员欠缺。 2.资金壁垒：精密减速器行业是典型的资金密集型行业，行业新进入者在发展初期就需要较大 规模的固定资产投入，而随着精密减速器在新兴和传统领域的应用不断拓展，下游客户对于精密减速器产品的质量、精度、稳定性、可靠性要求越来越高，减速器厂商要保持核心竞争力，必须引进更加先进的高端加工设备和检测设备，对企业的资金实力要求较高，目前行业内领先企业多采用进口精密齿加工及机加工设备，凭借规模化生产能力具备明显的成本优势；同时，由于高端精密减速器领域技术含量高，技术的不断进步和产品的更新换代也需要企业持续的研发投入。 3.品牌壁垒：精密减速器广泛运用于国民经济的各行各业中，产品质量出现问题可能导致主机 设备无法正常运转，造成较大损失，因此客户对产品可靠性、耐用性十分重视，品牌知名度高的企业更能得到市场和客户的认可，在高端精密减速器领域，行业内领先企业凭借多年的技术积累，其产品在工艺设计、质量性能等方面都具有明显的先发优势，市场份额稳定，品牌影响力较强。新进入者受限于技术研发实力和资金实力的劣势，难以在短时间内建立较高的品牌知名度，这对于拟进入精密减速器行业的企业形成了较高品牌壁垒。 4.销售渠道壁垒：完善的销售网络、