隨著國(guó)家大力推動(dòng)智能制造，制造業(yè)自動(dòng)化轉(zhuǎn)型趨勢(shì)提速，工業(yè)機(jī)器人和人形機(jī)器人快速發(fā)展，國(guó)產(chǎn)替代及機(jī)器換人仍為行業(yè)的長(zhǎng)期增長(zhǎng)邏輯。核心零部件伺服系統(tǒng)、減速器等核心零部件需求有望增加。

特斯拉人形機(jī)器人示意圖：

工業(yè)機(jī)器人的三大核心零部件包括控制器、伺服系統(tǒng)及減速器的占比分別為15%、20%、35%，是影響下游機(jī)器人性能和利潤(rùn)空間的關(guān)鍵。

根據(jù)高工機(jī)器人數(shù)據(jù)，截至2021年，機(jī)器人國(guó)產(chǎn)化率均在30%左右，市場(chǎng)主要被日系品牌占領(lǐng)，減速器的差距尤為明顯。

六軸機(jī)器人方面，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人在電子、金屬制品、汽車零部件、鋰電等重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)中的主要應(yīng)用場(chǎng)景為搬運(yùn)，而對(duì)精度要求更高的焊接、裝配、噴涂等領(lǐng)域則幾乎被海外四大家族壟斷，因此，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)國(guó)產(chǎn)替代空間廣闊。

從中國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模來看，2022年中國(guó)市場(chǎng)工業(yè)機(jī)器人銷量30.3萬臺(tái)，同比增長(zhǎng)15.96%，其中國(guó)產(chǎn)品牌銷量12.99萬臺(tái)，同比增長(zhǎng)27.01%，增速高于外資品牌；根據(jù)高工機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所(GGII)，預(yù)計(jì)2023年中國(guó)市場(chǎng)銷量有望超過35萬臺(tái)。#機(jī)器人##工業(yè)機(jī)器人#

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減速器

減速器可分為通用減速器和精密減速器兩大類。

其中通用減速機(jī)按照產(chǎn)品形態(tài)可以分為齒輪減速機(jī)、擺線針輪減速機(jī)、蝸輪蝸桿減速機(jī)（后兩者注重經(jīng)濟(jì)性），比較典型的產(chǎn)品包括模塊化減速機(jī)，通過不同模塊的排列組合滿足通用行業(yè)需求。

精密減速機(jī)是機(jī)器人生產(chǎn)中擁有最高技術(shù)壁壘的零部件，被譽(yù)為“工業(yè)機(jī)器人的心臟”。

精密減速器類似于工業(yè)機(jī)械的“肌腱”，連接了伺服電機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，電機(jī)一般高轉(zhuǎn)速+低扭矩，因此減速器的核心作用是降低轉(zhuǎn)速+提升扭矩，從而精準(zhǔn)調(diào)節(jié)機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)角度。

根據(jù)不同的行業(yè)應(yīng)用進(jìn)行分類，一般包括船用、冶金、風(fēng)電、航空航天和機(jī)器人專用減速機(jī)（RV&諧波減速機(jī)）。

RV減速器

RV減速器是高精密傳動(dòng)領(lǐng)域廣泛使用的精密減速器，具有大體積、大負(fù)載能力和高剛度等特點(diǎn)，應(yīng)用于多關(guān)節(jié)機(jī)器人基座、大臂、肩部等重負(fù)載位置。

但是，RV減速器需要傳遞很大的扭矩，承受很大的過載沖擊，保證預(yù)期的工作壽命，因而在設(shè)計(jì)上使用了相對(duì)復(fù)雜的過定位結(jié)構(gòu)，制造工藝和成本控制難度較大。

工業(yè)機(jī)器人重復(fù)定位精度直接由RV減速器的回差決定，故控制RV減速器的回差極為重要，其關(guān)鍵零部件公差設(shè)計(jì)是研發(fā)過程中的一大難點(diǎn)。

軸承是RV減速器的薄弱環(huán)節(jié)，受力時(shí)很容易突破軸承受力極限而導(dǎo)致軸承異常磨損或破裂。在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)這個(gè)問題更突出，所以RV減速機(jī)的額定扭矩隨輸入轉(zhuǎn)速下降非常明顯。

RV減速器廠商設(shè)備投資額相比諧波廠商更高，成本攤薄受到當(dāng)前生產(chǎn)規(guī)模較小的限制、利潤(rùn)表現(xiàn)欠佳，而盈利能力疲軟又直接導(dǎo)致后續(xù)研發(fā)投入和產(chǎn)線建設(shè)受阻。

我國(guó)RV減速器產(chǎn)業(yè)化起步晚于日本二十多年，過去十多年的發(fā)展處于技術(shù)追趕階段，目前國(guó)產(chǎn)化率仍然較低，僅約為20%-30%。

日企納博特斯克占據(jù)全球RV減速器市場(chǎng)60%的市場(chǎng)份額，哈默納科占據(jù)全球諧波減速器市場(chǎng)約70%的份額。

當(dāng)前，國(guó)產(chǎn)RV減速器在中低端領(lǐng)域尚可應(yīng)用，但想在高端市場(chǎng)突圍還需要國(guó)內(nèi)軸承、材料廠商與RV減速器廠商在產(chǎn)品性能、功能提升上進(jìn)一步研發(fā)積累，國(guó)產(chǎn)替代空間廣闊。

諧波減速器

與RV減速器相比，諧波減速器在中應(yīng)用更廣。人形機(jī)器人的關(guān)節(jié)要比傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)負(fù)載輕，且機(jī)器人對(duì)于體重和體積的控制要求也較為嚴(yán)格，因此體積和質(zhì)量都較小的諧波減速機(jī)可能更受歡迎。

全球精密減速器市場(chǎng)被日本兩大減速器巨頭壟斷、份額接近75%。于高精度機(jī)器人減速器，日本具備絕對(duì)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，目前全球機(jī)器人行業(yè)75%的精密減速機(jī)被日本的納博特斯克和哈默納科兩家壟斷。

其中，納博特斯克、住友、SPINE主要集中在RV減速機(jī)市場(chǎng)，哈默納科主要集中在諧波減速機(jī)市場(chǎng)。根據(jù)華商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2021年，哈默納科在全球諧波減速器市場(chǎng)占有率大于82%。

以綠的諧波為代表的國(guó)內(nèi)廠商率先取得突破性進(jìn)展，打破了日本寡頭壟斷的局面。

對(duì)于RV減速器廠商，機(jī)加工經(jīng)驗(yàn)豐富、具備產(chǎn)品集成化能力的企業(yè)更能拔得頭籌。主要廠商包括國(guó)內(nèi)諧波減速器后起之秀漢宇集團(tuán)；國(guó)內(nèi)齒輪加工領(lǐng)導(dǎo)者雙環(huán)傳動(dòng)；諧波減速器國(guó)產(chǎn)突圍先鋒綠的諧波；同時(shí)布局RV、諧波減速器實(shí)現(xiàn)渠道復(fù)用的中大力德；精密齒輪加工機(jī)床秦川機(jī)床等，另外包括昊志機(jī)電、聯(lián)誠(chéng)精密等廠商。

特斯拉人形機(jī)器人具備速度慢、輕負(fù)載、關(guān)節(jié)多的特點(diǎn)，對(duì)核心零部件的需求聚焦于小型、輕量、集成，機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)到2027年，人形機(jī)器人落地或?qū)頂?shù)千萬臺(tái)諧波減速器產(chǎn)能缺口以及數(shù)百萬臺(tái)RV減速器產(chǎn)能缺口，百億市場(chǎng)盡待國(guó)內(nèi)廠商填補(bǔ)。

控制器

控制器是機(jī)器人智慧工廠的大腦，由程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、時(shí)序產(chǎn)生器和操作控制器組成，它是發(fā)布命令的“決策機(jī)構(gòu)”，完成協(xié)調(diào)和指揮整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作。智慧工廠中常用的控制器有PLC、工控機(jī)等。

控制器一般由機(jī)器人廠家自主設(shè)計(jì)研發(fā)，與機(jī)器人本體綁定效應(yīng)強(qiáng)，主要包含硬件和軟件兩個(gè)部分。目前國(guó)產(chǎn)控制器的硬件技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟，技術(shù)差距主要在于軟件算法。

市場(chǎng)格局方面來看，四大家族在中國(guó)控制器市場(chǎng)的占比與其在本體市場(chǎng)的占比基本保持一致，約為53%;國(guó)內(nèi)部分企業(yè)控制器仍需外購(gòu)。

國(guó)內(nèi)自主品牌本體市場(chǎng)市占率達(dá)32.8%，而在控制器市場(chǎng)僅占21.8%，國(guó)內(nèi)企業(yè)控制器尚未形成市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，但是出現(xiàn)了一批有代表性的企業(yè)，比如匯川技術(shù)、埃斯頓、新時(shí)達(dá)、固高科技、新松、華中數(shù)控等企業(yè)較有優(yōu)勢(shì)。

伺服系統(tǒng)

伺服系統(tǒng)以物體的位移、角度、速度為控制量，能夠跟蹤目標(biāo)任意變化的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，通常由伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)組成。

伺服系統(tǒng)是在變頻技術(shù)基礎(chǔ)上的延伸產(chǎn)品，能夠按控制命令的要求，對(duì)功率進(jìn)行放大、變換與調(diào)控等處理，精準(zhǔn)、快速、穩(wěn)定地控制驅(qū)動(dòng)裝置輸出的力矩、速度和位置。

伺服電機(jī)工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)中應(yīng)用最廣的電機(jī)，作為自動(dòng)化運(yùn)動(dòng)控制核心部件，它將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)速度、轉(zhuǎn)矩與位置進(jìn)行精確、快速、穩(wěn)定的控制。

伺服電機(jī)系統(tǒng)一般由驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)、編碼器構(gòu)成。

2022年伺服系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模為170億元，同比增長(zhǎng)16.44%；預(yù)計(jì)2023年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到195億元。

2017-2022年前三季度，我國(guó)伺服系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化率呈上升趨勢(shì)，2022年前三季度國(guó)產(chǎn)化率為30.51%。

市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局方面，歐美與日系品牌壟斷中高端伺服系統(tǒng)市場(chǎng)，但三大日系品牌松下、安川、三菱市占率持續(xù)縮小。#6月財(cái)經(jīng)新勢(shì)力#

匯川技術(shù)、臺(tái)達(dá)、禾川科技市占率從2020年的22.20%提升至2021年的27.85%，其他企業(yè)包括米格、信捷、埃斯頓等均占據(jù)一定市場(chǎng)份額。

2022年，匯川技術(shù)伺服系統(tǒng)提升5.20pct至21.50%，排名第一，實(shí)現(xiàn)趕超。

當(dāng)前工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)需求高，疊加國(guó)內(nèi)人口老齡化問題深化、人工成本不斷提高，將加快制造業(yè)自動(dòng)化轉(zhuǎn)型。

隨著機(jī)器替代人的進(jìn)程不斷加速，將加速推動(dòng)自動(dòng)化生產(chǎn)需求。自動(dòng)化生產(chǎn)不僅提高良品率和減少誤差，而且能24小時(shí)無休止運(yùn)作，縮短生產(chǎn)周期擴(kuò)大產(chǎn)能，為企業(yè)起到降本提效作用。隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)技術(shù)不斷提升，持續(xù)搶占市場(chǎng)份額，國(guó)產(chǎn)化率將不斷提升。