寻找人形机器人的确定性：旋转关节投资机遇拆解

一、人形机器人零部件供应商有望深度受益于行业发展

• 主机厂掌握人形机器人关节的“定义权”： 人形机器人主机厂在产业链中占据主导地位，掌握着关节的自由度设计、关节方案设计和关节布局位置设计等“定义权”。
• “自主设计、外包生产”将是人形机器人产业链合作模式： 基于规模效应和专业化分工，人形机器人主机厂进行完全垂直整合的概率不大，更可能采取“自主设计、外包生产”的合作模式，这将使一批零部件供应商深度受益于行业发展。

二、旋转关节的方案拆解

• 旋转关节具备高价值量、高确定性： 旋转关节是人形机器人成本的重要组成部分，目前主机厂的方案均使用旋转关节，从技术路线角度，旋转关节具备高度确定性。
• 旋转关节以刚性驱动器和准直器驱动器为主： 人形机器人关节模组研究经历了刚性、柔性、准直驱的发展历程，当前方案以刚性和准直驱关节为主。
  • 刚性关节方案： 可以提供更大的扭矩和精度，但成本较高，耐冲击性差。
  • 准直驱方案： 集成度高、体积小、成本优势明显，但输出扭矩和精度较低。
• 大扭矩成核心指标，无框力矩电机和轴向电机需求爆发： 人形机器人对电机的要求是大扭矩、高带宽、低转动惯量和低质量，力矩电机成为目前主流方案。提高扭矩的另一个选择是使用轴向电机，轴向电机具备高功率密度、高扭矩密度、高效率的特点，但散热、制造工艺和产业链成熟度方面仍有不足。
• 减速器的选择：谐波还是行星？： 人形机器人关节以谐波和行星减速器为主，两种方案互有优劣，预计未来将依据整机设计需求搭配使用。
  • 行星减速器： 成本优势显著，结构简单、价格便宜、刚性和耐磨性较好。
  • 谐波减速器： 在大扭矩、高精度、小空间方面优势明显，但刚性差，承载能力有限，使用寿命低。
• 力/力矩传感器是必须吗？： 柔顺控制需要感知力的大小，人形机器人的检测方案可以分为末端力控和关节力控两种方案，获取关节力矩的方式有两种：电流环控制和力传感器。

三、投资建议

• 人形机器人会带动整个工业自动化板块市场总需求大幅增长，行业公司有望普遍收益，建议重点关注客户合作关系。
• 建议重点关注关节模组总成、轴向电机、减速器、传感器等产业链环节。