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特斯拉人形机器人市场简析
一、特斯拉进化中快速迭代,拨开产业迷雾optimus机器人发展回溯已渗透多元场景,“深水区”尚待智能升维
1.1机器人是具有一定自主能力、可执行预期任务的执行机构不同研究机构对机器人定义有所差异,整体而言,机器人应具有自主能力,是可在其环境内运动以执行预期任务的可编程执行机构国际机器人联盟将机器人分为工业机器人和服务机器人,中国的国家标准进一步将服务机器人分为个人/家用服务机器人、公共服务机器人和特种服务机器人机器人持续发展升级,智能化程度提升总体上,机器人经历从低级到高级的三代发展历程第一代机器人完全按照事先装入到存储器中的程序步骤进行工作;第二代机器人则配备传感器,能够随环境变化来调整自身行为;第三代机器人具有感知交互和思维能力,能够自主处理复杂问题更高阶、智能化功能更完备的机器人仍在研发之中全球机器人市场规模突破亿美元,智能500化大势下将持续渗透各类场景年全球机器人市场规模达亿美元,2022513年达其中工业机器人亿美元,服务机器人2017-2022CAGR14%,195217亿美元,特种机器人超亿美元智能化大势下,机器人产品性能、丰富100度提高,并渗透多元场景,市场规模将保持增长态势特斯拉人形机器人问世,有望引领全新的开发热潮12空心杯电机等控制电机类产品,其中混合式步进电机打破日企垄断,全球份额以上稳居全球前三;公司的直流无刷电机、交流伺服电机、空心杯电10%机技术亦在全球居于前列水平专注发展系统级的驱动控制系统,聚焦战略新兴行业和战略客户公司通过增强对海外子公司的一体化建设和赋能,发挥海外研发运营机构的技术研发优势,强化驱动控制类产品的迭代业务相对聚焦,重点布局局光伏/锂电/半导体自动化、移动服务机器人、非标自3c动化、激光设备及医疗器械和生化分析应用领域,取得较快速增长,其中移动服务机器人全年营收同比增长未来有望保持高速成长2022103%,鼎智科技微特电机领跑者,形成立体化精密运动控制解决方案矩阵
4.3线性执行器行业领先,近年来业绩保持高增公司成立于年,从丝杆、2008螺母等传动组件起步,已成为线性执行器国内第
一、世界第二,并逐步成长为以微特电机为主要构成的定制化精密运动控制解决方案提供商年2020以来公司收入及利润保持高增,年营收约亿元,同比增长归
20223.264%,母净利润约亿元,同比增长盈利水平相比年有明显提升
1.0103%,2021近年来加速成长,部分原因在于疫情之下核酸检测设备、呼吸机等需求增长,带动公司相关核心部件如线性执行器的订单增加业务结构上,年线2022性执行器营收占比约是公司主要的业绩来源我们认为,公司已形成60%,立体化精密运动控制解决方案矩阵,未来在产品结构、市场拓展上仍将持续优化,向上成长专注精密运动控制领域,下游市场需求增长将带动微特电机业务发展公司主要产品包括线性执行器、混合式步进电机、直流电机、音圈电机等,公司现已具备集产品研发设计、样品打样制造、核心部件自制、柔性精密生产、产品检验测试一体化的服务能力,产品广泛应用于医疗诊断设备、生命科学仪器等医疗器械领域,以及机器人、流体控制、精密电子设备等工业自动化领域随全球微特电机应用领域拓展、中国工业体系逐渐完善,以及下游推动产品升级,行业面临广阔发展空间,公司作为领先企业有望充分受益历经三十多年发展,确立在制冷和汽车热管理领域的领先地位公司是全球最大的制冷控制元器件和全球领先的汽车热管理系统控制部件制造商,是全球众多车企和空调制冷电器厂家的战略合作伙伴公司业务主要分为制冷空调电器零部件业务和汽车零部件业务,公司空调电子膨胀阀、四通换向阀、电磁阀、微通道换热器、车用电子膨胀阀、新能源车热管理集成组件、Omega泵等产品市场占有率全球第一,截止阀、车用热力膨胀阀、储液器等市占率处于全球领先公司业绩保持稳健提升年实现营收约亿元,同,
2022213.5;比增长归母净利润约亿元,同比增长主要原因在于公司全33%
25.753%,球化布局和产业龙头优势凸显,且多产业协同和规模优势逐步体现从概念到实体,特斯拉人形机器人应用蓝图已展开年上,马2021AIDay斯克发布特斯拉的通用机器人计划,当时的仅是概念历经升级TeslaBot迭代年月完成开发平台制造,在年人形机器人,202222022AIDay Optimus正式亮相,随后至年月股东大会,已能够实现物品分类等20235Optimus更复杂的任务在不到两年时间内实现快速发展,人形机器人产业化或将呈现由点到面、某一阶段提速渗透的演进趋势场景不局限,实现机器换人,市场空间广阔特斯拉人形机器人将兼具工业和家庭用途,能够执行工业生产中的复杂任务和家庭服务,最终实现劳动力替代据高工机器人产业研究所,年全球人形机器人在服务机器人中的渗透率有望达到市场
20263.5%,规模超亿美元,到年,全球市场规模有望突破亿美元随人202030200形机器人产品智能化程度不断提升,远期市场空间更为广阔人形机器人开发道路前赴后继,发展不易但曙光已现上世纪年代,日70本早稻田大学研发全球首个全尺寸人形“智能”机器人此后全球陆续推出不同品类、应用在不同场景的人形机器——WABOT-1o人,除特斯拉外,波士顿动力、丰田、本田、小米、优必选等均有相关产品推出但人形机器人产业化难度大,主要原因在于关键技术掣肘、成本仍高昂、应用场景有限等,本田、软银等公司已宣布停产有关人形机器人产品特斯拉人形机器人快速迭代升级,未来目标售价不超过万美元,产业化核2心痛点击破后将带动行业快速发展
二、解构智能机器人的万美元之路怎么走optimus2凝结核心技术,创造“独立生产力”的第一步特斯拉人形机器人将核心
2.1技术凝结在一具类人结构中,划时代产品的第一步人形机器人的研发难度高,是一个复杂而庞大的工程系统,因此难以从单点突破实现真正的革命性创新特斯拉人形机器人的问世与短时间内的升级,产生向上变化Optimus的原因在于其前期新能源汽车的核心技术积淀、以及智能化技术的不断迭代我们认为,“积蹉步可至千里”,特斯拉已迈出产品划时代的第一步初具人形,拥有灵巧的机械设计与强大的内核从基本参数配置看,Optimus包括装载自研芯片的“大脑”、且内置电子器件的电池包、Optimus
2.3kWh关节和灵巧手等硬件构造全身拥有超个自由度、手部个Optimus20027自由度,动作更接近人类;依托自研芯片和(全自动驾驶)等技术,FSD表现更加智能化尽管距离产业化仍需时日,背后的强大技术支撑正推动成为人形机器人产品的翘楚Optimus机械之美灵活的关节演绎类人的动作
2.2灵活设计,分布个执行器优化驱动性能整体而言,采用大电28Optimus池组+电机驱动+刚性金属传动+串并联关节分布+视/力/位传感器的设计对于电机驱动的机器人拥有个身体执行器,共有种设计,包含Optimus,286种不同负载的旋转执行器和种不同负载的直线执行器拆解33Optimus关节,旋转关节与线性关节的零部件差异较大我们认为的身体Optimus执行器中,旋转关节和线性关节的数量各占一半上肢的关节模组是以无框力矩电机+谐波减速器为主,而下肢腿部则采用了无框电机+行星丝杠的线性执行器灵巧手是特斯拉人形机器人的重要设计亮点之一从基本参数看,单手拥有个执行器,个自由度,Optimus611可抓起磅重量利用仿生学关节设计,在灵巧手结构上,特斯拉采用弹20簧负载设计方案从内部构成看,每个执行器由空心杯电机+螺纹丝杠+精密行星齿轮箱+编码器构成灵巧手采用金属肌腱,能够带动机器人精确抓住小而薄的物体站在电动化与智能化的浪潮之上,业务协同将加速推动机器人产业化
2.3人形机器人的产业化背后业务协同发挥显著成效,技术与供应链积淀将助其走得更远特斯拉的业务布局宏大,涵盖电动汽车、清洁能源和人形机器人等,已成长为全球电动汽车龙头我们认为,特斯拉人形机器人的开发并非从无到有,而是站在“巨人肩膀上”的又一次拓展技术和产品端,小至视觉传感器、舵机、减速器、电池,大到整个系统集成均有相关产品,FSD和自研芯片同样是基于前期迭代升级应用在机器人上;供应链上,基于成熟的电动汽车产业链,以及借鉴特斯拉在中国实现零部件本土化、快速降本的策略,“移植”到人形机器人产品开发中,实现汽车与机器人供应链的共享,将有助业务的更快发展电气系统集成化设计,降低功耗与元件数量特斯拉借鉴电子与汽车产品的设计,将电池、传感器、冷却系统等集成到躯干部分,尽可能减少元件的数量与功耗特斯拉重量静坐时功率快走时功Optimus73kg,100W,率其电池组容量为工作电压为可维持机器人一整天的500W,
2.3kWh,52V,工作以人形机器人电气系统设计为例,特斯拉以汽车设计为基础,将产品进行集成,融合在一起,优化调参至机器人平台,亦体现特斯拉流线型制造的高效增强人形机器人智能化,业务协同发挥价值的典范特斯拉的全自动驾FSD驶系统发展迅速,截至年月,已累计行驶接近亿英里20235FSDBeta2能够应用在人形机器人,本质在于自动驾驶的模拟过程与机器人相同,FSD即“输入-计算机平台-输出”通过视觉系统识别周围环境,将数据传输至计算平台,平台将反馈传输给执行器等环节,产生动作基于的技术FSD和数据积淀,构建核心竞争力,特斯拉将拥有和其他机器人产品Optimus不同的智能化升级优势持续优化升级,提升“大脑容量”年展示的架构FSD2022AIDay FSD显示,由训练基础设施、编译器推理、训练数据将信息输入至神经网络,AI经处理分析后输出结果,形成规划决策通过硬件和算法等的优化升级,FSD能够高效处理持续增加的数据
三、产业链梳理精密制造+智能化的融合,国产供应链入局机器人产业链全景三大核心构件为基,智能化赋能广阔应用场景机器
3.1人制造业皇冠顶端明珠,三大核心构件成本占比智能70%机器人产业链包括上游核心零部件、中游本体制造及系统集成和下游广泛的应用场景根据产业研究,工业机器人领域,减速器、伺服系统和控制器三大核心零部件的成本占比达到智能机器人产业链中,智能技术与软件70%o系统的重要性提升与传统机器人产业链相比,智能机器人的核心部件增加体现算力水平的专用芯片随机器人感知、决策、控制、交互能力升级,软件系统与配套技术支持在产业链中的占比将加大,亦是强壁垒环节以优必选为例,人形机器人成本将明显高于传统机器人优必选开Walker发出大型仿人服务机器人其具备个高性能伺服关节以及力觉、Walker,36视觉、听觉、空间知觉等全方位的感知系统,可以实现平稳快速的行走和灵活精准的操作,具有在常用家庭场景和办公场景的自由活动和服务的能力智能化程度的提升意味着硬件端零部件性能与数量的增加,以及软件端先进算法等的应用,将显著提高造价未来人性机器人降本提效的关键在于,开发高性价比的核心部件、智能系统持续迭代升级精密减速器高壁垒环节,优质国产厂商持续开展进口替代
3.2谐波减速器与减速器是高精密传动领域广泛使用的精密减速器减速器RV是连接动力源和执行机构的中间机构,具有匹配转速和传递转矩的作用,可分为一般传动减速器和精密减速器精密减速器制造要求高、技术难度大,具有精度高、可靠稳定等优势,应用于机器人、数控机床等高端领域随工业机器人、高端数控机床等快速发展,谐波减速器和减速器成为高精密RV传动领域广泛应用的精密减速器两种精密减速器适用领域不同,相辅相成由于传动原理和结构等技术特点差异,二者在下游应用领域各有侧重、相辅相成谐波减速器体积小、传动比高、精密度高,主要应用于机器人小臂、腕部或手部;减速器则一般RV应用于多关节机器人中机座、大臂、肩部等重负载的位置谐波减速器能够广泛应用于协作机器人、服务机器人等轻负载领域工业机器人应用领域逐步拓展,带动减速器需求不断扩大随工业机器人需求提升,减速器作为工业机器人的核心部件之一,市场规模增加年2022中国工业机器人用减速器约万台,同比增长约其中减速器
109.918%,RV与谐波减速器使用量分别为万台与万台国产减速器厂商进步
45.
9463.96明显,海外龙头份额有所收缩全球减速器市场中谐波减速器龙头为哈默纳科,减速器龙头为纳博特斯克,二者占据全球工业机器人减速器市场RV70%(左右年数据)随国产厂商技术进步、加大减速器投资,部分企业2020如绿的谐波、双环传动等实现对进口产品的替代年减速器领域国产2022份额提升,纳博特斯克、哈默纳科等海外龙头的份额进一步收缩伺服系统是自动化运动控制环节的核心部件,工业自动化趋势下市场规模持续增长伺服系统是工业机器人核心的自动化运动控制部件,可实现对速度、转矩与位置进行精确、快速、稳定的控制,主要由伺服电机、伺服驱动器、编码器组成在“机器换人”和工厂自动化/智能化的大背景下,伺服系统市场规模持续提升且未来仍有较大成长空间根据研究,年中国伺服系2022统市场规模亿元,同比增长作为伺服系统的核心构件,伺服电机28628%,市场规模亿元,同比增长1817%o
四、重点关注拥有核心部件积淀、具备进口替代能力的企业汇川技术工业自动化控制领域翘楚,伺服系统国内份额第一聚焦工业
4.1领域自动化、数字化、智能化,形成五大业务板块公司成立于年,2003专注于工业自动化控制产品的研发、生产和销售,定位服务于高端设备制造商公司自成立以来始终专注于电机驱动与控制、电力电子、工业网络通信等核心技术历经多年发展,公司已形成五大业务通用自动化、智慧电梯、新能源汽车、工业机器人、轨道交通业绩稳步提升,其中通用自动化业务收入占比在五成左右公司产品广泛应用于工业领域的各行各业,总体上与经济周期紧密相关,无明显季节性特征收入端公司保持多年稳健增长,年营收突破亿元,达到亿
2022200230.1;元,同比增长收入增长带动盈利提升,年实现归母净利润28%
202243.2亿元,同比增长收入结构层面,通用自动化占比在左右,21%50%2022o年公司凭借“保供保交付、国产化率提升、多产品综合解决方案”等优势,积极把握市场的结构性机会,保持相关业务较快增速;新能源汽车受益“渗透率提升、公司定点车型放量、保供保交付”等原因,收入快速提升;工业机器人则得益于“产品系列拓宽、品牌影响力提升等因素,业务提速增长中国通用伺服系统份额第一,自动化/智能化背景下仍将保持较快增长在(通用自动化领域,公司产品包括变频器、伺服系统、控制系统)、PLC/CNC工业视觉系统、传感器、高性能电机、高精密丝杠、工业互联网等核心部件及光机电液一体化解决方案等年公司通用伺服系统的中国市场份额2022达排名第一机器换人和工厂自动化/智能化背景下,相关产品仍将
21.5%,保持较快增速在工业机器人领域,公司实现从控制系统到伺服系统全部自制,保持较好盈利,行业成长趋势叠加公司产品和技术积淀,将迎来较好的发展机遇鸣志电器运动控制领域知名制造商,控制电机技术领先
4.2收入保持相对稳健增长,控制电机及其驱动系统业务为主要业绩来源公司成立于年,历经近三十年发展,成长为运动控制领域知名制造商,专1994注于运动控制、智能照明控制和工业设备管理的关键部件制造,与全LED球多家国际性公司合作公司历年收入保持相对稳健向上,营收由302018年的亿元提升至年的亿元,其中控制电机及其驱动系统占
18.
9202229.6收入比重已达上半年阶段性遭遇疫情影响,下半年明显缓解,78%2022业绩较具韧性,主要原因在于公司在新兴、高附加值领域的业务取得较快成长,同时境外业务具有相对更高增速拥有高性能多品类的运动控制产品线,混合式步进电机打破日企垄断公司产品线涵盖三大领域运动控制、智能照明、电子元器件控制电机方面,公司目前拥有步进电机、直流无刷电机、交流伺服电机、。