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减速机:机器人零部件最大单品,“关节”定义仿生自由度

价值投机小学生   / 2022-08-04 09:29 发布

工业机器人概念持续火热而减速器是工业机器人的关节作用在于降低转速增加扭矩保证机器人平稳精确运行

申万宏源证券王珂团队表示减速器是机器人零部件中最大单品卡位高成长性高景气高壁垒优质赛道人形机器人未来可期打开精密减速器天花板

减速机定义机器人自由度价值量高

工业机器人主要由控制器伺服和减速器三大零部件构成这三个部件搭配共同实现机器人可控平稳精准地完成标准动作每个部件都缺一不可

1控制器作为机器人的大脑通过硬软件结合来控制机器人的运动位置姿态和轨迹

2伺服电机作为机器人的驱动力根据控制器发出的命令输出力矩动态控制机器人的速度和位置

3减速器伺服电机一般输出的转速高力矩小不能满足机器人本体的运动需求需要通过减速器来降低转速增加力矩 

减速器是机器人本体中成本占比最高的环节减速器位于机器人产业链的上游零部件环节产业链中游是机器人本体制造下游是集成应用根据高工机器人数据工业机器人总成本中减速器占比最高占32%其次伺服外壳和控制器分别占比20%18%15%

产品形态精密减速器以RV减速器和谐波减速器为主RV减速器与谐波减速器各有优劣相互互补

RV减速器刚性好抗冲击能力强传动平稳精度高适合中重负载应用通常用于多关节机器人的机座大臂肩部等重负载环节应用场景包括汽车运输港口码头等

谐波减速器体积小零部件数量少同样具有精度高传动比的特点适合小型中低负载应用通常用于机器人小臂腕部和手部应用场景包括3C半导体食品注塑磨具医疗等 

使用量减速器使用数量取决于自由度的数量通常来说六轴机器人使用6个谐波/RV减速器协作机器人使用6-7个谐波减速器SCARA机器人使用3个谐波/RV减速器,并联/DELTA机器人使用1个谐波减速器人形机器人的腿部+手臂+腰部+颈部共使用15-40个减速器每条腿各配置6个谐波减速器使用量随着肢体使用量和复杂度的提高而提高根据负载体积速度精度的要求机器人本体厂商在RV减速器谐波减速器或者其他类型减速器中进行选择及搭配组合应用 

减速器的平均使用数量有望增加根据GGII数据2020年多关节机器人SCARA机器人协作机器人和坐标机器人的市场占比分别为63%30%4%和3%多关节机器人使用6台减速器大大拉动了减速器的需求量协作机器人可以与人近距离互动协助生产目前尚处于起步阶段每台机器人搭配7台谐波减速器将形成较大增量需求

卡位优质赛道高成长高景气高壁垒

工业机器人是RV减速器及谐波减速器最主要的下游应用领域因此工业机器人行业的高速成长为精密减速器市场贡献了最大增量

高成长机器换人大势所趋工业机器人是精密减速器最主要的下游应用领域在劳动力结构性缺口+劳动力成本上升+机器人成本下降+自动化升级的背景下发展前景广阔根据测算仅考虑工业机器人领域2022 年国内谐波RV减速器市场规模为20亿元43 亿元同时在机床半导体设备医疗器械等传统领域正逐渐渗透

高景气度机器替人浪潮推动行业需求爆发供不应求2022年疫情影响机器人生产与交付但需求端订单依然强劲从日本机器人订单和生产数据来看2022Q1日本机器人订单额增速104%生产额增速仅4%存在较大供需缺口

高壁垒精密减速器行业是技术密集型行业谐波RV 减速器均对材料加工精度和工艺有极高要求具有较高的进入门槛因此市场长期被两家日本品牌垄断市占率达到60%+下游的本体厂商极少自主开发均选择外购 

人形机器人未来可期打开精密减速机天花板

2021年8月特斯拉首次人工智能日AI Day马斯克宣布推出特斯拉机器人Tesla Bot2022年1月马斯克在财报电话会议上表示开发人形机器人将是今年最重要的工作2022年4月据彭博社称马斯克在接受采访时说Tesla Bot-Optimus擎天柱最早将于 2023 年投入生产2022年6月马斯克在推特上表示Tesla Bot原型机将于2022年9月30日AI Day现身引发全球的关注与热议

除了特斯拉以外2022年戴森宣布未来十年推出可以做家务的人形机器人戴森总工程师Jake Dyson表示和可穿戴设备一样机器人也是戴森的未来

人形机器人相比工业机器人自由度倍增减速器数量同步倍增蕴藏巨大增量需求

垄断格局有望重塑国产化趋势正在形成

过去我国工业机器人减速器依赖进口国产品牌难以突破为了摆脱海外的技术限制及地方密集出台政策扶持全产业链补足短板行业发展明显提速国内减速器厂商迎来发展机遇充分受益减速器国产替代进程

目前我国工业机器人减速器国产化趋势正在形成根据GGII数据2014-2021年工业机器人精密减速器国产品牌份市场份额由11%提升至 41%


本文主要观点来自减速机机器人零部件最大单品关节定义仿生自由度——申万机器人系列深度报告原文作者申万宏源证券王珂刘洋李蕾刘建伟