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方源原本想要现身但既然西漠蛊仙下场他便决定再继续观望一阵人形机器人行业专题报告：国内厂商迎来新机遇2023-12-27 09:00·未来智库（报告出品方：方正证券）重点关注丝杠、丝杠设备 及传感器环节的投资机会丝杠是实现旋转运动与直线运动相互转化的传动机构行星滚柱丝杠为最优异品类滚动功能部件是以滚动摩擦为特征由具有传动、定位、导向、 分度等功能组成的零部件群主要包括滚珠丝杠副及滚动直线导 轨副 行星滚柱丝杠是综合性能最优异的丝杠品类丝杠是一种传动机 构可实现旋转运动与直线运动的相互转化目前常见的丝杠品 种包括梯形丝杠、滚珠丝杠与行星滚柱丝杠梯形丝杠通过滑动 摩擦来传动价格低但传动效率等性能较弱多用于工作要求 低的场景；滚珠丝杠内置滚珠通过滚珠的滚动摩擦实现传动 传动精度与传动效率高；行星滚柱丝杠通过滚柱与丝杠、螺母的 螺纹啮合进行传动承载力强并兼具强工况适应性、小体积、 长寿命等优势是综合性能最优异的丝杠品类人形机器人产业进程提速打开丝杠成长空间高端丝杠国产替代进行时丝杠应用范围广阔机床是最主要场景人形机器人产业化落地打开丝杠 成长空间丝杠承担传动、定位的职能具备一定通用品属性在机床、 航空航天、汽车等多个领域均有应用其中机床是最主要且精度要求最高 的应用场景人形机器人是具身智能的优秀物理载体有望替代人类从事 危险、重复、无聊的工作具有广阔的发展前景特斯拉人形机器人主要 采用执行器对关节进行驱动其中线性执行器采用反式行星滚柱丝杠方案 它具有结构紧凑、承载力大等特点 国内厂商在中低端丝杠市场占据一席之地但高端丝杠市场仍由海外厂商 主导国内厂商在丝杠领域的研究显著晚于海外高端丝杠在产物性能、 生产一致性等方面落后于海外竞手根据金属加工公众号及《E公司滚柱丝 杠产物营销策略研究》南京工艺、汉江机床等中国大陆厂商在国内中低 端滚珠丝杠市场占据30%份额但国内高端滚珠丝杠及行星滚柱丝杠市场仍 由日德等海外厂商主导丝杠制备方案：磨削工艺精度高但效率低旋风铣工艺效率高发展前景广阔磨制工艺是丝杠传统加工方案行星滚柱丝杠与滚珠丝杠具有相似的物理结构制备方式也大体相似根据《行星滚柱丝杠设 计》丝杠、滚柱、螺母螺纹的制备工艺过程总体类似均采用粗车+精磨结合的形式制备流程包括锻压、车削、车螺纹、 热处理、磨削等滚柱加工过程中在加工螺纹后还需采用滚齿加工两端齿轮反式丝杠螺母加工方案包括干涉磨削、软轴磨、 内螺纹旋风铣：干涉磨削通过设计特殊砂轮加工滚道效率较低且限制条件多并未广泛应用；软轴磨是将杆子穿插于砂轮中 持续调整二者角度从而磨削；内螺纹旋风铣是德国主流加工方案国内尚未突破 磨制工艺可加工高精度丝杠但生产效率低纯磨削工艺具有强通用性可加工不同种类、形状的丝杠与高精度丝杠但磨削 工艺耗时长生产效率低传统磨削工艺中的螺纹磨削工序包括粗磨螺纹、螺纹底沟磨削、精磨螺纹等耗时全流程的2/3 磨削过程中需要不断调整砂轮并校直丝杠此外粗磨过程中的高进给量会导致工件表面升温需要退火等工序旋风铣工艺加工效率高渗透率或逐步提升旋风铣工艺下刀盘绕圆柱工件高速旋转走刀切出螺纹飞出的切屑带走大量 热能从而减少工件热变形程度其可将螺纹滚道一次成型铣削所需工序更少减少修整砂轮、人工校直的时间根据德国 莱斯特瑞兹机械公众号旋风铣工艺的加工效率是磨削工艺的3-5倍但目前旋风铣床但旋风铣设备依赖进口且售价昂贵旋 风铣工艺也不适宜加工异形丝杠此外若丝杠精度要求较高还需使用磨床对滚道进行精磨 轧制工艺生产效率高但精度低轧制工艺下使用轧制机将金属胚料通过一对旋转轧辊间隙通过挤压轧制出螺纹滚道其 具有生产效率高、经济性佳等优势但轧制工艺制备的丝杠精度较低无法加工高精度丝杠螺纹磨床及旋风铣床为丝杠制备的核心设备亟待国产替代螺纹磨床是加工高精度丝杠的刚需设备丝杠制备方案存在一定差异但若要制备高精度丝杠对螺纹滚道进行精密磨削的 螺纹磨床必不可少螺纹磨床下游应用场景包括滚动功能部件、工业机器人、汽车等领域目前高端磨床市场仍由海外主导 根据《精密滚珠丝杠机械加工工艺规程研究》国产磨床可以满足C3-C4精度的中端丝杠加工, 但批量加工更高精度丝杠时 出品不稳定目前磨床行业玩家可分三类：第一类为以斯图特、三井精机等为代表的海外磨床公司其技术布局早产物面 向中高端市场第二类为秦川机床、上海机床厂等为代表的老牌国有公司第三类为宇环数控、华辰装备等为代表的民营企 业其在部分细分领域占重要地位 旋风铣床是旋风铣工艺下的核心设备国内相关供应商较少旋风铣工艺下的核心设备为旋风铣床领先厂商包括德国 Leistritz、德国Burgsmuller等国内生厂商相对较少根据《大型数控外螺纹旋风铣床的设计开发》南京工艺、宁波海 天等国内厂商的数控螺纹旋风铣床均采购自德国Leistritz六维力传感器提升人形机器人柔顺控制能力六维力传感器广泛用于汽车、航空航天等领域可为机器人提供更精准的力感信息提升其柔顺控制水平力传感器是将力的量值转换为电信 号的器件根据感力原件的不同传感器可分为应变式/光学式/压电/电容式力传感器目前市场主要应用应变式方案其他方案有一定理论研 究但尚未广泛应用根据测量维度不同传感器可分为一至六维力传感器其中六维力传感器壁垒最高性能最优异目前六维力/力矩传感 器主要应用于机器人、汽车、航空航天、生物医学等领域六维力/力矩传感器或应用于人形机器人的手、足部位为机器人的力控制和运动控 制提供力感信息助力其提升柔顺化、智能化控制水平 我国六维力传感器市场规模较小未来或维持高增根据GGII2022年我国六维力/力矩传感器市场规模同比增52%至2.39亿元其中来自机器 人的需求规模达1.56亿元未来随着应用领域拓展叠加入局者增加预计到2027年我国六维力/力矩传感器市场将以超45%的CAGR增至超15亿 元产物矩阵及单价或进一步优化电机为机器人力量之源 国产替代加速推进旋转关节总览：无框力矩电机+谐波减速器+力矩传感器+编码器旋转执行器由永磁无刷电机+谐波减速器+双编码 器+力矩传感器+轴承+机械离合组成；旋转过程如 下：1）电机带动转子（永磁体）运动2）其动力 通过谐波减速器提升扭矩降低转速3）谐波减速 器通过交叉滚子轴承传递相应的力；4）无接触力 矩传感器负责测量输出扭矩并反馈；输入/输出位 置传感器负责测量位置和速度并反馈直线关节总览：无框力矩电机+行星滚珠丝杠+力传感器+编码器直线执行器由无框力矩电机+行星滚珠丝杠+力传感器 +编码器+轴承组成；过程如下：1）电机带动螺母旋 转2）行星滚珠丝杠把旋转运动转化为直线运动3）丝 杠通过球轴承传递相应的力；4）无接触力矩传感器 负责测量输出力矩并反馈；输入/输出位置传感器负 责测量位置和速度并反馈无框力矩电机：更满足机器人高效率高动态要求无框力矩电机：具有紧凑度高+高效率+低噪音+高稳定性优点：1）极高的刚度：无框力矩电机可以做为直驱动力源 它不需要皮带和皮带轮丝杆或齿轮箱就能直驱负载2）效率高：由于无框力矩电机直接集成到机器的结构中降 低了风摩损失因此效率高3）静音：由于无框力矩电机直接集成到机器的结构中带来了明显的静音效果4）稳 定性高、低维护性总体更满足机器人要求的高效率/高动态/高功率密度要求无框力矩电机：国内厂商公司起步晚仍属二线梯队无框力矩核心壁垒在于磁路设计和工艺制备以美国科尔摩根公司产物为例其转矩密度可达1.1Nm/kg-2.5Nm/kg,齿槽 转矩及转矩脉动较低,主要是采用分数槽分布绕组的少极多槽的方案国内步科股份、昊志机电等产物由于起步较晚主 要在转矩密度参数上有差异伺服电机：满足机器人快速响应、高精度执行要求伺服电机：由紧凑电机+驱动+编码器+控制器构成广泛用于机器人关节部位需求量较大具有高响应速度、高精度 控制、性能稳定、过载能力强等优点：1）高响应速度：从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒可用于要求快 速启停的控制场合2）控制精度高：电机轴后端的旋转编码器保证控制精度3）性能稳定：伺服电机为闭环控制 驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样控制性能更为可靠4）过载能力强：具有速度过载和转矩过载能力 最大转矩为额定转矩的2-3倍可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩总体更满足机器人要求的快速响应高精 度执行性能更稳定具备较强过载能力要求人形机器人具身智能发展 的理想最终形态大模型赋予机器能理解、会思考、有效辅助的能力通用大模型推动机器由感知走向认知形成感知、决策、控制闭环1）将人类给出的自然语言指令拆解为机器人可执行的步 骤更通用、易用；2）多模态大模型增强模型对现实中对象的理解赋予机器能理解、会思考、有效辅助的能力 人形机器人为具身智能发展的理想终极形态具身智能是基于机器与物理世界的交互创建软硬件结合、可自主学习进化 的智能体其智能行为可以被具有对应形态的智能体通过适应环境的方式学习到 机器人进化路径：从固定到移动从独立到协作从单一到通用人形机器人将作为通用机器人的代表和具身智能的绝佳载体机器人集成众多计算机前沿技术智能能力加速发展机器人相较其他智能终端所涉及的计算机应用技术范围更广、更深机器人涉及计算机视觉、语音识别、生物识别、自然语 言处理、机器学习、人机交互等前沿技术随着智能算力、算法的的不断迭代提升发展呈现加速态势 机器人基础软件主要包括AI操作系统以及中间件中游的开发及管理平台大模型将不断推动机器人开发、操作、管理简化 推动机器人走向更广阔的通用市场多模态大模型是提升机器人感知与交互的关键ChatGPT推动机器人由工程师参与循环演进为用户参与循环ChatGPT通过对人类的自然语言指令进行拆解输出为计算机 指令同时可以不断根据操作反馈进行迭代学习 2023年3月Google发布PaLM-E模型不需要对场景进行预处理进一步提升了泛化能力；2023年7月Google发布视觉语言-动作（VLA）的机器人模型 RT-2实现从网络及机器人数据中不断学习 国内通用大模型亦在快速迭代叠加国外开源模型以及实践产业发展预期加速机器人厂商算法能力各具优势认知核心算法采用自研与智车类似感知及控制算法需要与硬件厂商建立紧密合作机器人OEM厂商的感知及运控方案较为多元软件算法为自研 与外采相结合在开发过程中需要与硬件厂商进行较为紧密的合作从机器人自由度来看特斯拉Optimus运动规划算法较 为复杂 认知与决策算法为各厂商中长期竞争核心差异所在多采取自研特斯拉采取与汽车一脉相承的FSD神经网络算法认知模 块相当于人类的大脑为各厂商体现其智能化水平的核心产业+技术协同汽车产业 链助人形机器人加快成长行业逻辑相似汽车产业链助力机器人成长新能源汽车和机器人设计制造具有众多相似之处： 1）市场规模层面：人形机器人与汽车一样市场空间广阔未来人形机器人有望成为和汽车一样对公司和家庭重要产物未 来人形机器人或像汽车一样成为家庭标配 2）零部件层面：人形机器人与智能汽车一样需要搭载传感器、人工智能芯片和电池等相关配置且该类先进配置在新能源 汽车快速发展中已得到快速提高汽车产业发展助力人形机器人产业发展 3）产业特点层面：人形机器人零部件与汽车零部件公司类似具备成本高、门槛高、对研发及大规模量产能力高等要求 汽车产业链助力机器人产业成长机器人市场大空间+高价值开启特斯拉第二成长曲线人形机器人需求巨大开启特斯拉第二增长曲线：2021年8月在特斯拉AI日上马斯克公布了特斯拉人形机器人项目马斯克 对机器人的市场定位是替代人类去做一些有危险或重复枯燥的劳动马斯克曾表示人形机器人市场需求可能会达到100亿至200 亿台并预测Optimus将占到特斯拉长期价值的大部分人形机器人快速进化特斯拉第二代人形机器人Optimus Gen2于2023 年12月发布Optimus Gen 2采用了特斯拉自主设计和制造的执行器和传感器人形机器人构成复杂价值量高相关概念加持零部件产业链估值提升：人形机器人主要由智能感知、执行灵巧手灯部件构成 单个机器人价值量合计或超15万元随着人工智能和先进技术的迅猛发展机器人产业正成为全球各大科技巨头争相布局领域 机器人板块估值快速抬升2023年至今机器人指数PE显著高于汽车零部件板块PE报告节选：（本文仅供参考不代表我们的任何投资建议如需使用相关信息请参阅报告原文）精选报告来源：【未来智库】「链接」

失去战力的杨过,当刻已是形单影只,濒临绝境然而忽必烈引狼入室,暗中聚集了四大高手相助,谋夺杨过性命霍山、百损道人、火工头陀、达尔巴四人实力非凡,联手合击,嬴势在望