開源北交所研究精選 | 人形機器人產業鏈北交所全梳理

2024年，開源證券研究所北交所研究中心以「洞察先機，深耕創新」為舵，引領着生物醫藥、新材料、信息技術、高端裝備及農業等領域的探索之旅。研究團隊並肩作戰，以獨到的洞察、前沿的視野、紮實的分析，融合市場脈搏與行業動態，為投資者呈上了一份份富含智慧與價值的研究成果。

    2024年人形機器人國產供應鏈有望全面開啟量產提速。軸承在人形機器人上的應用主要集中在線性執行關節、旋轉執行關節和靈巧手關節，單台價值量在5432-10780元（按特斯拉optimus人形機器人估算）。這一輪的智能浪潮和人形機器人產業的趨勢，為軸承打破現有天花板和重塑全球技術和產業格局提供了重大機遇，北交所及新三板軸承相關製造型企業有望受益。

開源北交所諸海濱團隊

十年深耕 沐光而行

· 產業焦點

【1】機器人產業佈局程度？何時量產提速？

【2】人形機器人的核心部件是什麼？與工業機器人的差異何在？

【3】哪些是先進廠商？產業鏈解析？

機器人產業佈局持續落地，2024國產供應鏈量產提速

    國內兩大機器人集成商戰略投資佈局落地，2024有望全面開啟人形機器人供應鏈量產提速。1）拓普集團50億元建設機器人電驅系統生產基地：2024年1月4日，寧波拓普集團股份有限公司與寧波經濟技術開發區管理委員會簽署了《機器人電驅系統研發生產基地項目投資協議書》，根據協議，拓普集團計劃在寧波經濟技術開發區投資50億元人民幣，用地300畝，建設機器人核心部件生產基地，此舉旨在充分利用該公司在智能電動汽車領域的深度研發、精密製造和高效協同等方面的領先優勢，通過電驅系統為切入點，拓展其業務範圍，由智能電動汽車業務向機器人業務延伸，公司有望藉此進一步鞏固其在電動汽車領域的技術實力並在機器人領域中尋找增長點。2）三花智控38億元佈局機器人機電執行器和域控制器產能：2024年1月3日，三花智控及其控股子公司杭州先途電子有限公司與杭州錢塘新區管理委員會簽署的《三花智控未來產業中心項目投資協議書》也表明了戰略規劃。該項目包含兩個子項目，總投資不低於50億元。其中先途電子計劃在錢塘區建設智能變頻控制器生產基地，投資不低於12億元；而三花智控則計劃在同一區域投資建設機器人機電執行器和域控制器研發及生產基地，投資不低於38億元。兩大頭部汽車零部件廠商紛紛在2024年開端啟動機器人相關投資項目，反映了汽車產業鏈與機器人供應鏈的相似性以及國內廠商的顯著優勢，未來幾年國內汽車供應鏈有望引領向機器人領域的技術遷移和產業增量佈局。此外，兩家公司均提到項目對2024年度業績不會產生重大影響，可能意味着機器人產品全面投產和盈利的兑現尚且需要一定時間。

仿生機器人的各類技術進步也正逐步提升其執行能力，1月4日斯坦福大學研究團隊發佈Mobile ALOHA訓練系統的最新成果，其展示的雙臂輪式機器人可以執行打開廚房用具櫃、洗鍋、炸蝦、做菜、打掃衞生、整理衣物、套被套等50多項家務，象徵着AI技術加持下雙臂輪式服務機器人正在快速走向成熟。據IT之家報道，這款機器人成本為3.2萬美元，包括Trossen Robotics公司的ViperX 300機器人手臂（6130美元）、WidowX 250 6DOF機器人手臂操作器（3550美元），以及Tracer AGV 移動機器人底盤（7000美元）等。該機器人通過模仿學習算法與靜態ALOHA數據共同訓練，對於特定任務僅50次示例學習即可實現90%成功率，從而自主完成複雜的移動和任務操作。

Mobile ALOHA這類型的雙臂自主移動機器人（AMR with arms）是實現人形機器人普及遠景的關鍵一環，通過AI技術、AGV技術、靈巧手、機器視覺等有機結合，有望成為各類型場景下率先滲透的先進機器人類別。我們此前基於IFR的設想對未來十年的機器人產業發展路線進行了梳理，認為自動化製造的需求推動工業機器人當下已在許多領域持續普及，同時也培育了整個機器人產業鏈；移動機器人則進一步結合自動化、平臺化及AI技術，提升智能製造與儲運的自動化覆蓋率。未來隨着AI技術在機器人領域全面應用，工業機器人在產線端將向更智能、更靈活的協作機器人演進，移動機器人則將向具備自主移動能力的AMR邁進，並與產線端進一步結合；在常規機器人技術充分成熟基礎上，仿生與仿人機器人也將從小規模應用、特種用途走向大規模滲透，有望在下一個十年走向社會的每一個角落。

    預計2024年機器人產業將維持較高市場關注度，產業標的包括軟硬件供應到機器人本體制造、集成和應用端各類型公司，涵蓋了工業機器人、移動機器人到人形機器人潛在業務相關的多元類型公司，我們聚焦在工業、物流、服務等多元類型機器人以及未來人形機器人潛在應用關聯的產業鏈「最大公約數」類別，從伺服驅動、減速傳動、絲槓與導軌、軸承、微特電機與空心杯電機等領域為代表的機器人「驅動+執行」模塊，控制器、傳感器、機器視覺等領域為主的機器人「控制+感知」模塊，結構件、連接器等其他領域，以及下游端各類型機器人本體制造與智能集成廠商，對全市場的機器人代表性標的進行了初步梳理。

    其中北交所在關注度相對更低的同時具備較高成長和較高專精屬性的特點，優質公司同樣受益於機器人產業進化，具備持續增長潛力，三種類型的公司表現較為優異。1）運動模塊相關的機械零部件以及結構件相關企業，代表公司為鼎智科技(空心杯電機等)、蘇軸股份(精密軸承)等。2）傳感器、控制器、電子連接等相關領域，代表公司為奧迪威(超聲波傳感器)、樂創技術(控制器)等。3）機器人與自動化設備製造、集成領域，代表公司為機科股份(AGV)等。

專題：工業智能和人形機器人趨勢下，軸承公司面臨機遇

軸承對機械設備的運行性能與精度等方面產生較大影響，被稱為「機械的關節」。本專題針對機器人軸承進行產業鏈梳理，並積極關注北交所&新三板相關投資機會。

軸承的基本結構通常由內圈、外圈、滾動體、保持架、密封件、油脂等組成。內圈通常固定在軸頸上，與軸一起旋轉；外圈通常固定在軸承座或機器的殼體上，起支撐滾動體的作用。滾動體安裝在內圈和外圈之間，是承受負荷的零件，其形狀、大小和數量決定了軸承承受載荷的能力和高速運轉的性能。保持架將軸承中的滾動體均勻地相互隔開，使每個滾動體在內圈和外圈之間正常滾動。油脂主要用於各組件間的空隙，起到減少機械摩擦、潤滑和密封的作用。

軸承一般分為滾動軸承和滑動軸承。滾動軸承含有滾動體，靠滾動體轉動來支撐轉動軸，滑動軸承沒有滾動體，靠平滑的面來支撐轉動軸。根據海關總署的數據，滾動軸承按其滾動體的種類又可分為滾珠軸承（848210）、錐形滾子軸承（848220）、鼓形滾子軸承（848230）、滾針軸承（848240）、其他圓柱形滾子軸承（848250）等。按下游應用領域進行分類，滾動軸承又可以分為風電軸承、工程機械軸承、汽車軸承、叉車軸承、冶金軸承、機牀軸承等。

• 工業機器人軸承

    工業機器人軸承作為工業機器人的關鍵配套件之一，最適用於工業機器人的關節部位或者旋轉部位、機械加工中心的旋轉工作臺、機械手旋轉部、精密旋轉工作臺、醫療儀器、計量器具、IC製造裝置等。工業機器人的軸承主要包括等截面薄壁軸承、交叉滾子軸承、諧波減速器軸承、直線軸承、關節軸承等。

減速器是工業機器人的核心部件，而軸承則是減速器的關鍵零件。工業機器人減速器有RV減速器、諧波減速器、擺線針輪減速器、行星減速器等，用量最大，技術水平最高的是RV減速器和諧波減速器。RV減速器軸承包括作為減速器主軸承的薄壁角接觸球軸承，用於偏心軸定位和主體支承的薄壁圓錐滾子軸承，用於擺線輪支承的圓柱滾子（滾針）保持架組件以及用於齒輪支承的薄壁深溝球軸承。諧波減速器軸承包括用於剛輪的薄壁交叉圓柱滾子軸承和用於柔輪的柔性軸承。行星減速機能做到功率分流，體積比較小，重量輕但承載能力高，還有使用壽命長、運轉平穩的優點，較常用於起重、挖掘、建築等行業。擺線針輪減速機採用擺線針齒齧合、行星式傳動原理，優點是體積小、重量輕；傳動比範圍大；傳動較平穩，效率和精度都不錯，而缺點是無法承受大負載；拆裝比較麻煩，維修的成本可能較高。

    工業機器人中，軸承主要應用領域為（1）關節部位或旋轉部位：工業機器人的關節部分需要高精密的軸承來確保動作的精確性和重複性。（2）機械加工中心旋轉工作臺：軸承在這里的應用保證了加工過程中的穩定性和精度。（3）機械手旋轉部：軸承的使用提高了機械手的靈活性和耐用性。（4）精密旋轉工作臺：軸承確保了工作的精確度和機械的可靠性。（5）醫療儀器和IC製造裝置：在這些精密設備中，軸承的高精度和穩定性至關重要。軸承在工業機器人上主要用在RV減速器組件和諧波減速器組件關節，單組關節價值量在365元-920元之間，單台價值量在1095-2760元之間。

• 人形機器人

    人形機器人是人工智能技術的主要載體，讓人類能夠更直觀地體驗先進的人工智能技術。隨着新一輪科技革命和產業變革加速演進，人工智能、5G、新能源、新材料等與機器人技術深度融合。人形機器人產業鏈上游為零部件供應，核心零部件包括諧波減速器、無框力矩電機、空心杯電機、行星滾柱絲槓、編碼器、傳感器、軸承等；中游為人形機器人的設計、製造和測試過程；下游應用領域包括工業製造、災害救援、危險作業、智慧物流、安防巡邏、服務娛樂等

    全球人形機器人的發展集中在日本和歐美，尤其是美國，波士頓動力Atlas是現階段運動控制技術較強的產品；敏捷機器人公司的Digit是現階段第一個有商業化落地的人形機器人，與自動駕駛車輛一起完成快遞包裹的交付，而特斯拉的Optimus是現階段被譽為最具市場發展潛力的產品。中國的人形機器人市場處於商業化探索的起步階段，初步商業化落地方向是嘗試商業場景和家庭場景的產品迭代和推廣，其中智元機器人是與特斯拉對標的汽車生產線落地場景應用的較有潛力企業之一

世界人工智能大會展出青龍、Optimus二代等人形機器人

2024年7月4日，世界人工智能大會（WAIC 2024）在上海開幕，圍繞核心技術、智能終端、應用賦能三大板塊。本屆大會展覽將重點打造人形機器人專區，展出25款人形機器人，現場發佈全球首個全尺寸開源公版人形機器人青龍，特斯拉將首發Optimus二代，宇樹科技展示國內首款實現奔跑功能的全尺寸通用人形機器人H1。傅利葉、達闥、雲深處科技等企業也將帶來超20款智能機器人。

    「青龍」全尺寸開源公版人形機器人：「青龍」由人形機器人（上海）有限公司自研，已獲批省部級上海人形機器人制造業創新中心，並於2024年5月由工業和信息化部授牌國家地方共建人形機器人創新中心。「青龍」人形機器人身高185cm，體重80kg，擁有高度仿生的軀干構型和擬人化的運動控制，支持多模態機動、多模態感知、多模態交互和多模態操控，全身多達43個主動自由度，最大關節峰值扭矩400N.m，算力支持400TOPs。其同時具備高機動下肢行走配置、輕量化高精度上肢作業配置，支持快速行走、敏捷避障、穩健上下坡、抗衝擊干擾四大運動功能。

    特斯拉Optimus二代：第二代Optimus最早於2023年12月13日首次亮相，相比前代產品，其改進包括如下方面：採用了全部由特斯拉自主設計和製造的執行器和傳感器；整體外觀設計更加精細；行走速度提高了30%；重量減輕了10公斤，同時平衡感和身體控制能力得到改善；配備了全新的雙手，能夠抓握更重的物體並進行更加精細的操作。

    宇樹科技全尺寸通用人形機器人H1：宇樹科技於2023年推出Unitree H1，是全球首款擁有原地后空翻能力的全尺寸電驅人形機器人。它的身高約180釐米，體重約47公斤，移動速度每秒可達3.3米；採用360°全景深度感知技術，能夠精確感知周圍環境的深度信息；還配備宇樹自主研發的M107關節電機，具備最大關節扭矩可達360N·m，可支持機器人完成複雜的動作，並適應不同地形和行走狀態。

• 人形機器人產業發展

當前全球人形機器人市場處於早期階段，主要集中在日本、美國、歐洲、中國等機器人產業鏈較為領先的國家和地區；多數產品還處於原型或者概念驗證階段，尚未實現大規模量產和廣泛商業化應用。已實現推出原型機/產品的公司包括日本本田、美國波士頓動力、美國敏捷機器人、中國優必選、中國宇樹科技、中國小米和美國特斯拉等。

    我國現階段人形機器人軟硬件技術研發均取得顯著成果，硬件發展稍快於軟件，優必選等企業已實現小批量應用。大部分已發佈的產品聚焦於機械結構上的「仿人形」，這類產品具備比較優異的運動性能。優必選科技是是少數已完成從小扭矩到大扭矩（0.2Nm到200Nm）伺服驅動器批量生產的公司之一，優必選Walker同時還是中國首款商業化的大型人形機器人。

   2023年，人形機器人廠商在產品研發和市場佈局上瞄準了多個下游應用場景。從各家廠商應用規劃來看，中短期內，人形機器人將主要集中應用於工業製造、倉儲物流、民生服務及特種應用領域；中長期內，人形機器人的目標將是走進千家萬戶，為家庭場景提供相關服務。

    2022年全球人形機器人市場規模達到15億美元，華經產業研究院預測到2028年市場規模將增至138億美元，CAGR約為44.75%。專利方面，中國人形機器人技術專利累計申請總量超6000件，超過日本、韓國、美國等國家，排名全球第一；在有效發明專利上，也以近1700件位居全球第二。優必選科技、達闥、之江實驗室、清華大學、北京理工大學等企業和高校為國內人形機器人技術專利主要申請人。

• 人形機器人產業鏈

    人形機器人產業鏈主要由上游零部件、中游人形機器人本體及下游終端應用等環節組成。由於人形機器人尚未在下游終端應用領域實現規模化商業落地，且部分核心零部件在人形機器人領域的應用尚未得到充分驗證，故我國人形機器人供應鏈仍處於持續構建中。

 人形機器人領域核心零部件國產化空間較大。核心零部件的攻克是人形機器人量產化的先決條件，零部件的國產化將為人形機器人在性能、成本、可靠性、安全性和技術創新等方面提供更多的可能性，助力人形機器人產業化進程。

    北交所公司在人形機器人的減速器、電機、絲槓三大零部件領域均在業務涉及。我們將對上述三大核心零部件進行概念梳理。

    （1）減速器：在人形機器人領域，減速器與電機、傳感器、驅動器等構成關節執行器，RV減速器、諧波減速器、行星減速器在人形機器人領域具有一定的適配性。當前，我國精密減速器行業已出現綠的諧波、來福諧波、同川精密、大族精密、環動科技、中大力德等企業，很大程度上推動了精密減速器的國產化進程。

    諧波減速器方面：國產諧波減速器替代相對明顯，我國自主生產的諧波減速器在性能與可靠性方面已初步達到國際主流水平。

    RV減速器方面：由於RV減速器產品結構和技術工藝較諧波減速器複雜，核心技術仍未完全掌握，儘管部分企業已具備一定的 RV 減速器批量生產能力，但行業整體與國外先進水平仍有差距。

    行星減速器方面：目前市場主要參與者為外資廠商、合資廠商與國產廠商，其中國產廠商更多聚焦於中低端應用領域，在高端精密行星減速器領域外資廠商依然佔據主要市場份額。主要代表廠商有賽威傳動（德國）、紐卡特（德國）、威騰斯坦（德國）、新寶（日本）、紐格爾智能（中國）、羅斯特（中國）、中大力德（中國）、紐仕達特（中國）、科峰智能（中國）等。

    （2）電機：人形機器人中常見的電機類型包括步進電機（Stepper Motor）、無框力矩電機、永磁同步電機（PMSM）、空心杯電機（Coreless Motor）等。這些電機類型各有特點，適用於不同的應用場景。

    步進電機方面：我國產業發展已較為成熟，企業在技術方面不斷進行研發和創新，產品性能和可靠性不斷提升，與國際先進水平的差距不斷縮小，形成了完善的產業鏈和供應鏈。

    無框力矩電機方面：無框力矩電機磁路和工藝設計是影響電機轉矩密度、功率密度的重要環節，國外領先企業憑藉技術積累與市場先發優勢，在產品核心性能指標和市場份額方面存在優勢。經過多年發展，步科股份、杭州三相、大族電機等國內公司不斷創新，產品關鍵參數與國外企業的差距不斷縮小，但轉矩密度和國外高端無框力矩電機相比仍存在差距，且國產份額提升空間較大。

    空心杯電機方面：國外頭部企業佔據市場主要份額，其採用一次性繞製成型的生產技術，掌握壁壘線圈繞組設計和加工、壁壘繞線設備技術等核心技術，國內企業主要用繞卷式生產，工藝比較繁瑣，而且自動化程度低，性能與國外先進水平存在較大差距，且繞線機一般只能繞制尺寸較小、線徑較細、形狀單一的線圈，無法滿足大功率空心杯電機的要求。

    （3）絲槓：按摩擦特性，絲槓分為滑動絲槓、滾動絲槓以及靜壓絲槓，其中滾動絲槓在人形機器人領域適配性更高，包含滾珠絲槓和行星滾柱絲槓，可應用於人形機器人靈巧手、線性執行器等部位。受限於行星滾柱絲槓成本的限制，在人形機器人產業化發展前期，或將存在滾珠絲槓和行星滾柱絲槓兩種精密傳動解決方案並存的局面，隨着人形機器人產業化進程的持續推進，國產行星滾柱絲槓廠商通過技術創新與迭代有望進一步降低成本，行星滾柱絲槓有望逐步取代滾珠絲槓精密傳動解決方案。

    在高端絲槓領域：國內產品在精度、可靠性等方面與國外頭部企業相比仍存在一定差距，特別在行星滾柱絲槓領域，受限於磨削等加工工藝、加工設備等方面的技術限制，國外企業佔據行星滾柱絲桿的絕大部分市場份額，儘管國內行星滾柱絲槓已有一定產業基礎，如南京工藝、博特精工、新劍智能等廠商已能夠小規模生產行星滾柱絲槓，但是性能與國外產品依然存在一定的差距，主要體現在效率、承載能力和精度上。

• 北交所人形機器人概念股梳理

北交所中涵蓋人形機器人概念的企業數量儘管不多，但隨着人形機器人商業化逐漸推進，前瞻佈局相關產品的北交所公司有望獲得業務端的新成長點。

    重點公司包括：鼎智科技佈局空心杯電機、伺服電機、精密減速箱、T型絲桿、滾珠絲桿、行星滾柱絲桿；豐光精密諧波減速器全系列齒形設計完成；奧迪威的隱藏式超聲波避障傳感器、觸覺傳感器等產品有望為人形機器人賦能；華密新材、富恆新材的PEEK材料未來有望為人形機器人實現減重。

（轉自：諸海濱新三板）