>> 國金證券-汽車及汽車零部件行業(yè)專題研究報告：人形機器人專題(三)，靈巧手，結(jié)構(gòu)向高承載發(fā)展，絲杠數(shù)量或?qū)⒈对?240926
| 上傳日期： |
2024/9/27 |
大小： |
4941KB |
| 格式： |
pdf 共33頁 |
來源： |
國金證券 |
| 評級： |
買入 |
作者： |
陳傳紅 |
| 行業(yè)名稱： |
汽車 |
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基于功能性和長期目標，靈巧手往人手方向發(fā)展是大勢所趨。若以函數(shù)表示，機器人靈巧手替代人手的條件為F(X,Y,Z)=(自由度、抓握能力、感知能力、承重能力，穩(wěn)定性，經(jīng)濟性)≥F(人手)。
自由度是當前特斯拉靈巧手發(fā)生最大變動的地方。根據(jù)特斯拉GEN2官方視頻，GEN2單手自由度為11個，而特斯拉24Q2業(yè)績會上，馬斯克說明后續(xù)手部自由度將為22個，往人手方向靠近。這意味著與之配套的單自由度零部件，即驅(qū)動裝置、傳動裝置、傳感裝置等數(shù)量都將隨之提升。
驅(qū)動裝置上，預計空心杯電機和無刷有齒槽電機將成主流，假設單手用量約13~17個，當前雙手價值量3.4~15.3萬元。驅(qū)動方式包含電機驅(qū)動、液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動和形狀記憶合金驅(qū)動。由于電機驅(qū)動具備體積小、響應快等優(yōu)勢，憑借較強的性價比成為主流方案。以特斯拉為例，其手部采用了空心杯電機，據(jù)Maxon官網(wǎng)，其單價達4675元，而兆威機電旗艦店的空心杯電機約2000元/個，無刷有齒槽電機售價僅160元/個，基于成本考慮，后續(xù)無刷有齒槽電機有望憑借較高的經(jīng)濟性部分替代空心杯電機的布局。中高端領域中，空心杯電機市場基本被外資廠商壟斷，外資企業(yè)市場份額達到85%以上。但國內(nèi)布局工業(yè)用空心杯電機的企業(yè)較多，有望快速切入機器人領域，實現(xiàn)國產(chǎn)化降本。
傳動裝置上，當前處于腱繩向絲杠切換的關鍵時間點，假設單手用量13~17套，當前雙手價值量為5.5~10.6萬元。傳動方式主要包含腱繩、絲杠、齒輪、連桿等。早期靈巧手采用齒輪、連桿等傳動機構(gòu)，然而因為尺寸和質(zhì)量大、運動不靈活等問題逐漸被淘汰。模仿動物肌腱傳動方式的腱繩傳動目前廣泛被靈巧手采用。但此方案的問題在于承載力較低，因此有可能被承載力更高的絲杠方案替代。在2024年北京機器人展覽上，KGG展出4mm直徑的行星滾柱絲杠，以及直徑1.5mm的行星滾珠絲杠；此外KGG還展出了集成了行星滾柱絲杠方案的靈巧手。當前已布局手部微型絲杠的公司較少，目前包含新劍傳動、五洲新春和KGG等。
傳感器裝置上，觸覺傳感器是價值量最大環(huán)節(jié)，單手用量約5套，雙手價值量約1351元。根據(jù)特斯拉GEN2發(fā)布會，特斯拉機器人上確定搭載了觸覺傳感器，其他靈巧手傳感器包含關節(jié)力矩傳感器、關節(jié)絕對位置傳感器、電機霍爾傳感器和溫度傳感器。全球觸覺傳感器前三大廠商為Tekscan、Pressure Profile Systems、Sensor Products Inc，市占率共65%，國產(chǎn)傳感器預計后續(xù)憑較好的成本優(yōu)勢提升國產(chǎn)替代率。
靈巧手正往更高自由度、高感知能力和低成本提升方向發(fā)展。據(jù)測算當前單只高性能靈巧手成本約4.5~13萬元，量產(chǎn)后單手價格有望做到1萬元以下，高性能靈巧手DLR售價達80萬元/只，具備較大降本和降價空間。空心杯電機和滾柱絲杠合計成本占比90%以上，是降本的核心。當前美國靈巧手技術高于國內(nèi)，多家外資已經(jīng)將自由度做到20個以上，國產(chǎn)靈巧手自由度最多的是青龍（19個）。國產(chǎn)投入積極且具有價格優(yōu)勢，國產(chǎn)靈巧手有望占據(jù)更多市場份額。
投資建議
靈巧手是機器人的核心部件，根據(jù)特斯拉公開資料，特斯拉第三代靈巧手相比于第二代的變化為：（1）手部增加了自由度，從11個提升到22個，從而對應的電機數(shù)量將可能從原本的6個提升到13~17個；（2）驅(qū)動器裝載部位由手部改為手腕。驅(qū)動上，電機驅(qū)動是當前主流的靈巧手驅(qū)動方式，由于第三代靈巧手自由度增加，所需電機數(shù)量增加，利好空心杯電機和無刷有齒槽電機供應商。傳動上，腱繩+蝸輪蝸桿是特斯拉第一代方案，隨著行業(yè)靈巧手絲杠的日漸成熟，疊加特斯拉提升單手承載力的需求，手部采用絲杠進行傳動可能是一種發(fā)展方向，若單手絲杠為13根，則單個人形機器人需要26根絲杠，利好絲杠產(chǎn)業(yè)鏈供應商。感應上，第一代采用了霍爾傳感器，第二代新增觸覺傳感器，由于觸覺傳感器價值量較大，利好相關傳感公司。
風險提示
機器人落地進展不及預期風險，現(xiàn)有主業(yè)下游發(fā)展不及預期風險，競爭加劇的風險，價格超預期下降風險。
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