人形机器人系列专题之减速器：国产品牌有望迎来产业升级机遇

证券研究报告|2024年09月26日 核心观点行业研究·行业专题 车端和机器人部分零部件生产、制造等环节共通性高，带来汽车零部件公司产业升级机遇。部分人形机器人零部件与汽车零部件在原材料、设计、工艺、设备及成本管控、质量要求上具一定相通性，二者往往具备相似的底层制造逻辑，带来相关零部件（电机、减速器、传感器、丝杠等）从汽车向人形机器人领域的产业升级机遇；后续在大厂入局（特斯拉+英伟达等）、技术迭代、政策催化的加持下，人形机器人产业后续有望迎来“新能源汽车时刻” 匹配转速、传递转矩，减速器为人形机器人核心部件。减速器可实现原动机和执行机构间匹配转速+传递转矩，具精度高、寿命长、稳定性优等特点，在人形机器人等领域有明确应用需求（以特斯拉为例，预计规模化量产后占人形机器人成本15%-20%）；不同减速器各有千秋：谐波方案（传动比大、体积小）、行星方案（体积小、寿命高）、RV方案（精度高、疲劳强度高） 减速器制造整体是“系统工程”，工艺、材料、设备等环节均存在较高壁垒。减速器在设计、材料、设备、工艺、装配、批产等多环节均具较高壁垒，是一项“系统工程”；整体而言不同减速器壁垒各有侧重，RV减速器主要难点为高精度部件需高加工精度与装配技术；谐波减速器主要难点为柔轮材料选择处理、加工工艺（如热处理）等；行星减速器的核心为高加工精度。 外资仍占精密减速器主导地位，国产减速器替代进程加速。凭借技术专利和在工业机器人应用的先发优势，外资品牌如哈默纳科（谐波减速器全球份额80%+）、纳博特斯克（RV减速器全球份额60%+）目前主导减速器市场；国内厂商起步晚，但在主机厂降本诉求+自身品质提升+合作响应高效三重奏下，陆续突破垄断；行业趋势层面，预计减速器将有两大演进方向，1）横向(品类迭代）：负载谱系拓展+产品性能升级：2）纵向（机电一体化）：将减速器与电机、编码器、传感器等组合，形成高附加值模块化产品。 人形机器人催生减速器行业全新驱动力。复盘谐波龙头哈默纳科，其需求拉动力从中低端（机床等）逐步迈向高端领域（半导体设备、高端医疗、航空航天等），展望后续人形机器人有望打开新的增量空间；当下人形机器人主要采用谐波或行星减速器；我们测算中性情形下，中期全球人形机器人关节用减速器市场（谐波+行星）空间约200亿元，带来零部件公司成长机遇。 风险提示：行业进展不及预期，技术发展不及预期。 投资建议：把握产业升级机遇，看好人形机器人进展带来的投资机遇。看好在技术升级迭代下人形机器人发展，看好机器人量产后带来的潜在供应链零部件的需求和投资机会，推荐人形机器人潜在总成供应商三花智控、拓普集团，减速器领域汽车零部件公司双环传动、精锻科技等。 重点公司盈利预测及投资评级 公司 公司 投资 昨收盘 总市值 EPS PE 代码 名称 评级 （元） （亿元） 2024E 2025E 2024E 2025E 601689.SH 拓普集团 优于大市 37.57 633 1.75 2.30 21 16 002050.SZ 三花智控 优于大市 18.71 698 0.95 1.15 20 16 002472.SZ 双环传动 优于大市 21.81 184 1.22 1.59 18 14 300258.SZ 精锻科技 优于大市 7.40 36 0.54 0.68 14 11 资料来源：Wind、国信证券经济研究所预测 汽车 优于大市·维持 证券分析师：唐旭霞证券分析师：孙树林0755-819818140755-81982598 tangxx@guosen.com.cnsunshulin@guosen.com.cnS0980519080002S0980524070005 市场走势 资料来源：Wind、国信证券经济研究所整理 相关研究报告 《汽车行业周报（24年第37周）-以旧换新政策有望拉动汽车销量，关注新车发布及三季报行情》——2024-09-23 《汽车行业2024年9月投资策略暨中报总结-以旧换新政策拉动汽车销量，汽车板块单二季度净利润同比增长19%》—— 2024-09-10 《汽车行业周报（24年第33周）-赛力斯拟购买华为持有的引望10%股权，关注新车发布及中报行情》——2024-08-26 《汽车行业周报（24年第31周）-比亚迪与华为强强联手，关注新车发布及中报行情》——2024-08-12 《汽车行业2024年8月投资策略-新品及政策催化有望提振销 量，关注华为产业链与中报行情》——2024-08-06 人形机器人系列专题之减速器 国产品牌有望迎来产业升级机遇 优于大市 请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容 内容目录 前言：机器人与车端供应链高度重合度，带来产业升级机遇6 机器人与车端供应链高度重合6 人形机器人发展有望带来相关零部件投资新机会9 精密减速器：匹配转速、传递转矩，机器人旋转关节核心零部件11 谐波减速器13 精密行星减速器14 RV减速器16 壁垒分析：工艺、材料、设备等环节均具难点的系统工程18 谐波减速器：柔轮材料与制造工艺是核心壁垒19 行星减速器：加工精度要求高22 RV减速器：结构复杂，加工精度与资金要求高23 市场格局：当前日系仍为主导，国产减速器替代进程加速27 格局梳理：先发优势下外资品牌主导减速器市场27 趋势演绎：国产厂商不断缩小差距28 国内进展：技术持续突破，中高端+多品类推进30 空间测算：人形机器人有望催生全新增量空间32 市场规模：精密减速器应用领域不断升级32 方案选择：谐波+行星为主流减速器技术路径34 空间测算：预计下全球人形机器人减速器中期规模约200亿元37 投资建议：推荐车与机器人协同的零部件39 拓普集团39 三花智控41 双环传动42 精锻科技44 风险提示46 图表目录 图1：特斯拉人形机器人产品进展6 图2：特斯拉车端VS人形机器人8 图3：线控制动核心部件拆解8 图4：带输出轴行星减速机9 图5：Lucid行星齿轮传动箱9 图6：特斯拉人形机器人零部件价量拆分10 图7：特斯拉人形机器人核心部件拆解图10 图8：减速器基本功能原理11 图9：中国工业机器人产量数据（万辆）及增速12 图10：工业机器人平均成本占比拆分12 图11：谐波齿轮传动装置的结构14 图12：行星减速器组成构件15 图13：行星减速器传动过程示意图15 图14：行星减速器工作原理15 图15：三级行星减速器示意图16 图16：1~3级行星减速器减速比情况（输入转速3000pm）16 图17：RV减速机在机器人关节的应用16 图18：RV减速器拆解爆炸图16 图19：RV减速器主要构件17 图20：RV减速器运作原理17 图21：减速器制造难点梳理19 图22：国产和日产谐波减速器柔轮组织比较20 图23：热处理工艺流程及相关核心要求21 图24：谐波减速器主要齿形的特点及示意图21 图25：慢走丝、滚齿、插齿工艺对比22 图26：绿的谐波产品生产流程及使用设备情况22 图27：行星减速器耦合设计分析23 图28：行星减速器专用高速数控干切滚齿机23 图29：行星减速器高速系列干切滚齿刀具23 图30：优化前后的摆线轮齿廓设计24 图31：RV减速器回差影响因素多24 图32：RV减速器摆线轮齿廓修形法25 图33：我国工业机器人出货量市场竞争格局27 图34：中国工业机器人本体销量国产品牌份额27 图35：减速器国内与全球竞争格局28 图36：国内减速器行业历史沿革（2013-2023年）29 图37：2013-2027年中国工业机器人减速器市场份额分布29 图38：品质、响应及降本驱动国产替代29 图39：国内工业机器人用谐波与RV减速器市场格局情况30 图40：减速器行业的演进方向梳理32 图41：哈默纳科减速器需求驱动变化33 图42：绿的谐波减速器下游应用场景分布33 图43：我国谐波减速器市场规模（亿元）33 图44：全球行星减速器市场区域分布34 图45：全球及中国行星减速器销售金额（单位：百万美元）34 图46：主流人形机器人自由度及减速器情况34 图47：特斯拉Optimus机器人减速器方案35 图48：智元自研PowerFlow关节模组35 图49：宇树科技自研关节模组产品矩阵（行星减速器）36 图50：傅利叶GR-1机器人36 图51：优必选WalkerS系列机器人37 图52：公司营业收入及增速39 图53：公司净利润及增速39 图54：公司毛利率和净利率39 图55：年度四费费用率39 图56：拓普集团产品拓展图谱40 图57：公司营业收入及增速（亿元，%）41 图58：公司归母净利润及增速（亿元，%）41 图59：公司毛利率及净利率（%）41 图60：公司单季度毛利率及净利率41 图61：三花汽零主要产品布局42 图62：公司营业收入及增速43 图63：公司净利润及增速43 图64：公司毛利率和净利率43 图65：公司单季度毛利率和净利率43 图66：双环传动产品矩阵44 图67：精锻科技营业收入（亿元）及增速（%）45 图68：精锻科技净利润（亿元）及增速（%）45 图69：精锻科技毛利率和净利率（%）45 图70：精锻科技年度四费费用率（%）45 图71：精锻科技产品拓展路径46 表1：大厂入局带来人形机器人进步发展7 表2：机器人与智能汽车的零部件具有一定相通性7 表3：特斯拉Optimus机器人关节部位及价值量测算9 表4：精密减速器关键技术指标、含义及决定因素12 表5：精密减速器原理特点、参数、优缺点及应用领域梳理13 表6：精密减速器主要生产设备19 表7：RV减速器曲柄轴与摆线轮加工工艺流程25 表8：RV减速器针齿壳加工工艺流程与关键要素26 表9：精密减速器技术壁垒26 表10：国内外品牌同型号谐波减速器、RV减速器技术指标对比30 表11：国内减速器主要玩家相关信息梳理31 表12：全球人形机器人关节用减速器市场空间测算38 表13：重点公司估值表46 前言：机器人与车端供应链高度重合度，带来产业升级机遇 总结：车端和人形机器人的部分零部件具一定技术相通性，供应链重合度较高，汽车领域有产品和技术储备的玩家有望实现车端向人形机器人产业的延伸。特斯拉机器人产品迭代迅速，有望给全球机器人市场带来“鲶鱼效应”，激发人形机器人玩家的活力。在车端与机器人端零部件共通性较高的前提下，叠加大厂入局+技术迭代+政策催化的加持，人形机器人发展有望持续推进，带来相关零部件企业的投资机遇。 机器人与车端供应链高度重合 特斯拉于2021年提出人形机器人相关设计概念，于2022年9月在AIDay上首次展示Optimus人形机器人产品，2023年5月特斯拉展示Optimus的进展，能够执行如捡起物品等任务，并在特斯拉工厂中执行简单任务，到23年底发布OptimusGen-2产品，实现性能、能力的全方位提升；马斯克预计特斯拉Optimus机器人价格最终可能会低于2万美元，量产预计可达数百万台，并宣称人形机器人将成为未来特斯拉长期重要价值来源；后续英伟达发布人型机器人模型，加速行业升级。我们认为特斯拉人形机器人有望给全球机器人市场带来类似于其在新能源汽车领域的“鲶鱼效应”，激发人形机器人玩家的活力。 图1：特斯拉人形机器人产品进展 资料来源：特斯拉官网，汽车之家，国信证券经济研究所整理 多家互联网科技巨头入局人形机器人赛道。国际方面，2024年3月英伟达推出人形机器人通用基础模型ProjectGR00T和基于NVIDIAThor系统级芯片（SoC）的新型人形机器人开发套件JetsonThor，高效运行多模态生成式AI模型，为人形机器人提供强大的算力支持；英伟达投资的FigureAI在2024年8月推出新一代人形机器人Figure02；国内方面，小米于2022年发布全栈自研人形仿生机器人CyberOne，可实现双足运动姿态平衡，全身拥有21个自由度，可实现各自由度 0.5ms级别的实时响应，充分模拟人各项动作。华为2023年6月成立全资子公司