人形机器人系列报告（七）：人形机器人扩容市场，国产减速器进军国际

投资看点 随着人形机器人的产业发展越来越快，国产精密减速器逐步崭露头角进入特斯拉等主流企业供应链，有望跟随人形机器人放量实现份额扩张和高速增长。 精密减速器应用于中高端装备，近年受益于新能源 减速器是连接动力源和执行结构的中间结构，用于机械传动的旋转关节，主要分谐波减速器、RV减速器和精密行星减速器。精密减速器具备体积小、重量轻、精度高、稳定性强等特点，下游主要应用在机器人、半导体设备、航空装备等领域；近年谐波、RV、精密行星减速器的国内市场规模也分别达到25亿、43亿、36亿人民币左右。 精密减速器当前主要下游工业机器人稳步增长 精密减速器市场规模均不大，增速较快。近年新能源行业需求快速扩张，车载领域谐波减速器收入占比从2021年4%提升8%左右。最大下游工业机器人，2021-2022年经历较大上行周期，主要是光伏、汽车电子、半导体领域工业机器人需求量高增，2022年同比分别为90%、17%、16%左右。当前工业机器人处于景气度底部修复阶段，在无大的产业行情情况下，工业机器人增量对减速器需求的拉动有限。 人形机器人为精密减速器下一新需求增量看点 人形机器人对于精密减速器的需求拉动或是另一大亮点。乐观和中性假设下，2035年人形机器人销量分别达到200万台和45万台左右，随着人形机器人放量提升，后续谐波减速器、精密行星减速器将会迎来较快增长。 特斯拉机器人Optimus Gen2的传动方案选用谐波减速器，宇数科技等机器人选用精密行星减速器作为传动方案，考虑传动方案更迭因素，大致测算乐观假设下精密行星减速器、谐波减速器对市场拉动分别为50、423亿元。 壁垒较高的利基赛道，国产替代快速推进 当前国内精密减速器处于国产份额快速提升的阶段，同时行业竞争加剧。 谐波减速器、RV减速器CR3均超过60%，集中度更高；精密行星减速器相应分散，CR3在40%左右。但精密减速器行业整体有较强的技术壁垒，市场规模不大，符合利基赛道的特征；当前行业处于第一简单利基市场阶段到第二多元利基市场阶段转变的过程，国产龙头持续突围，后续进入行业下一个稳态，即国内最强企业占全球份额的25%及以上。 产业链相关公司及投资建议 精密减速器短期需求缓慢修复，中长期需求有爆发点。供给端建议关注进入全球主导企业供应链的谐波减速器龙头绿的谐波，以及多元发展、综合实力强的双环传动。（1）绿的谐波：谐波减速器国内龙头，进入特斯拉机器人供应链；（2）双环传动：RV减速器龙头，具有长期的齿轮加工技术及渠道积淀，中长期份额提升且经营稳定更强。 风险提示：行业技术突破不及预期，商业应用场景拓展不及预期。 投资聚焦核心逻辑 随着人形机器人的产业发展越来越快，国产精密减速器逐步崭露头角进入特斯拉等主流企业供应链，有望跟随人形机器人放量实现份额扩张和高速增长。我们认为，中长期主流企业供应链的龙头零部件企业会实现梯队突围，与人形机器人企业共同研发，夯实长期竞争实力及行业地位。 不同于市场的观点 （1）技术层面，市场部分观点认为：人形机器人选用谐波减速器作为传动体系中的旋转关节。我们认为：人形机器人的传动方案目前尚不确定，且后续仍会有变化，在谐波减速器使用渗透率越来越多的假设下，做相应的需求及市场分析。 （2）行业层面，市场部分观点认为：谐波减速器的国产替代率稳步提升。我们认为：近年在国产替代的过程中，行业格局有所恶化，这是利基行业国产份额提升会经常出现的情况，后续国产龙头会在行业内地位再次稳定，全球份额或稳定在25%及以上。 投资看点 精密减速器短期需求缓慢修复，中长期需求有爆发点。供给端建议关注进入全球主导企业供应链的谐波减速器龙头绿的谐波，以及多元发展、综合实力强的双环传动。 （1）绿的谐波：谐波减速器国内龙头，进入特斯拉机器人供应链；（2）双环传动：RV减速器龙头，具有长期的齿轮加工技术及渠道积淀，中长期份额提升且经营稳定更强。 1.精密减速器迎来人形机器人新需求增量 1.1精密减速器在中高端装备上均有应用 减速器是连接动力源和执行结构的中间结构。减速器是由多个齿轮组成的常用传动零部件，其通过不同大小齿轮的啮合传递动力，从而降低驱动设备的转速并提供更高的扭矩输出和承载能力。 精密减速器主要分为谐波减速器、RV减速器和精密行星减速器。精密减速器具备体积小、重量轻、精度高、稳定性强等特点，能够对机械传动实现精准控制，主要用于机器人、新能源设备、高端机床、电子设备、印刷机械等高端制造领域。一般传动减速器可以分为通用减速器和专用减速器：通用减速器通常以中小型为主，可广泛应用于各个行业，包括蜗轮蜗杆减速器、圆柱齿轮减速器等；专用减速器通常以大型、特大型为主，多为非标、行业专用产品，包括船用齿轮箱、冶金齿轮箱、风力发电齿轮箱、工程机械齿轮箱等。 图表1：精密减速器主要分类及相关技术指标 减速器主要应用于机器人和半导体设备，近年新能源汽车下游快速发展。根据哈默纳科下游需求拆分，减速器主要应用下游为机器人、半导体设备、航空装备等领域，2023年占收入比重分别为49.5%、17.5%和9.6%，加和超过75%。近年新能源行业需求快速扩张，车载下游收入占比从2021年4%提升8%左右，后续减速器需要新的领域拉动。 图表2：精密减速器下游需求分布 谐波减速器具有单机传动比大、体积小、质量小、运动精度高等特点。谐波减速器工作时，通常采用波发生器、刚轮固定、柔轮输出形式，由电机带动波发生器转动，柔轮作为从动轮，输出转动，带动负载运动。与一般减速器比较，在输出力矩相同时，谐波减速器的体积可减少2/3，重量可减轻1/2，因此在对体积小、精度要求高的旋转关节上应用更多。 图表3：谐波减速器的结构图 图表4：谐波减速器运行示意图 RV减速器有更高的刚性和扭矩承载能力，进而具有负载大、疲劳强度稳定、传动比范围大的特点。RV减速器的传动精度相对来说没有那么高，但是其容许力矩负载可达8000N·m，重量重、外形尺寸较大的特性，使其多成为负载部位常用的减速器。谐波减速器的负载轻，容许力矩负载在1500N·m以内，因此限制了其向重负载部位拓展的可能。 图表5：RV减速器示意图 图表6：行星减速器示意图 精密行星减速器有高传动效率、高传动精度、高寿命等特性。保持高精度的稳定使用寿命达到2万小时，寿命为谐波减速器的3倍左右，且产品一致性较高。国产高端精密行星减速器的传动精度、传动效率、噪音等关键指标已达到国际先进水平，在部分领域实现了进口替代，但在维持高精度的使用寿命、生产高精度行星减速器产品的一致性等方面，与国际领先水平仍有一定差距。我国的行星减速器行业正在向高精度、轻量化、高功率密度、模块化、集成化、智能化方向发展。 图表7：精密行星减速器示意图 图表8：精密行星减速器运行图 精密减速器一般在精密器械中均有应用。精密减速器可以作为旋转关节发挥传动作用，因此在工业机器人、高端数控机床、半导体设备、医疗器械、航空航天等领域均有较多的应用。 图表9：减速器在各关节中应用的示意图 1.2精密减速器当前成熟下游稳步增长 减速器市场规模增速较快，但体量稍小，属于利基市场。无论是谐波减速器、RV减速器、精密行星减速器，当前全球市场规模均在20亿美元以下，近年中国市场规模也分别在25亿、43亿、36亿元人民币左右，呈现出小而精赛道的特征。 中国市场均占全球市场一半左右。近年谐波减速器、RV减速器、精密行星减速器的中国市场分别占全球市场的57%、42%、42%左右，谐波减速器、精密行星减速器的市场份额更高主要得益于中国的工业机器人产业近年发展更快所致。 图表10：谐波减速器、RV减速器、精密行星减速器的市场规模及中国市场份额 减速器最大下游为工业机器人。根据绿的谐波、哈默纳科的财务数据可知，其至少有50%及以上的产品需求下游集中在工业机器人领域。工业机器人尺寸相较于工业设备而言较小，因此机器人的旋转关节及负载部位均需要精密减速器。 图表11：绿的谐波下游产品行业分布 图表12：减速器在工业机器人中的应用示例 工业机器人增速整体趋于平稳，2021-2022年较大上行周期后，增量对减速器需求的拉动有限。近年国内相对较成熟的工业机器人已经度过快速成长期，逐步具有周期性。上一轮周期增速顶点为2021年，国内工业机器人产量达到36.6万台，同比增速高达44.9%；当前2024年前4个月工业机器人产量达到17.1万台，增速高达9.9%。 当前处于小型上行期，后续增长峰值或低于前波峰。GGII数据显示，2023年汽车整车及零部件、3C电子、锂电、光伏行业机器人销量占比分别为32.17%、18.79%、9.36%、8.40%，以上领域合计占据近70%工业机器人下游的应用份额。 图表13：近年工业机器人减速器的拉动主要来自增量需求，短期增速或放缓 图表14：2023年工业机器人下游分布 近年新兴产业对工业机器人拉动明显，带动减速器出货量。根据高工研究院，2022年对工业机器人出货量带动最明显的行业是光伏、汽车电子、半导体，同比分别为90%、18%、16%左右。当前光伏、电动汽车下游需求度过快速增长期，增速放缓，对工业机器人出货拉动有限；同时全球半导体拐点已现，但上行周期开启的时间和幅度上暂不确定。综合来看，工业机器人出货量短期或难出现大的产业趋势带动，呈现稳步增长的态势。 图表15：工业机器人下游同比增速的拆分 图表16：电动汽车销量度过快速增长期 后续存量替换对减速器需求拉动或将明显。综合来看，工业机器人的替换需求在2015年达到8.9万台，2022年为11.85万台，存量替换需求占总需求的比重从37.96%降至10.78%的历史较低水平。主要系2021-2022年工业机器人出货量受下游新兴产业拉动快速增长，增量需求增长明显，存量替换未明显增长。后续两年，前期新增的机器人刚好到了减速器更换周期节点，工业机器人减速器的存量替换或可能成为新的助力。 图表17：机器人对减速器的增量需求和存量需求拆分 图表18：2023-2026年机器人销量预测 1.3精密减速器新需求增量看点-人形机器人 工业机器人对于精密行星减速器、RV减速器和谐波减速器均会使用到。与此不同，人形机器人关节较小，大负载的场景也相对较少，因此以使用体积小的谐波减速器、行星减速器为主，RV减速器的需求相对较少。 近年谐波减速器相较于RV减速器出货量比重逐步提升，随着人形机器人放量提升，后续谐波减速器、精密行星减速器或许会迎来稍高的增长。 图表19：人形机器人放量对减速器的结构性拉动作用 人形机器人会成为减速器下一个需求拉动点，不同传动方案需要的减速器的种类和数量都有不同。 （1）特斯拉-OptimusGen2：选择旋转关节均使用谐波减速器，灵巧手（单只）带有6个自由度，腿部和手臂分别有超过5个自由度；整体大约需要14个谐波减速器； （2）傅利叶智能-Fourier GR1:选择自研一体化执行器（减速器选用行星减速器），单个灵巧手带有6个自由度，腿部和手臂分别有超过5个自由度，整体大约需要32个行星减速器； （3）宇数科技-G1：选择自研一体化执行器（减速器选用行星减速器），手部、腰部均选用行星减速器，整体大约需要37个行星减速器。 图表20：当前部分人形机器人相关传动关节自由度列示 按照不同类型机器人的整体数量预测，我们简单做了减速器相关销量预测，基本假设为： 1、中国人形机器人市场为全球人形机器人一半左右； 2、增速：根据哈默纳科公开资料显示，2025-2035年人形机器人，乐观假设下CAGR增速能达到59%；中性假设下CAGR增速能达到40%； 3、传动方案：当前特斯拉机器人OptimusGen2旋转关节主要选择谐波减速器，但部分国内机器人方案选择行星减速器，设置当前谐波减速器与行星减速器在传统方案里占比为7:3，后续谐波减速器在传动方案中的渗透率逐步提升，升至9:1。 乐观假设下，2035年全球人形机器人销量达到200万台，人形机器人对精