工業機器人概念持續火熱,而減速器是工業機器人的關節,作用在于降低轉速、增加扭矩,保證機器人平穩精确運行。
申萬宏源證券王珂團隊表示,減速器是機器人零部件中最大單品,卡位高成長性、高景氣、高壁壘優質賽道,人形機器人未來可期,打開精密減速器天花闆。
工業機器人主要由控制器、伺服和減速器三大零部件構成。這三個部件搭配共同實現機器人可控、平穩、精準地完成标準動作,每個部件都缺一不可。
(1)控制器:作為機器人的“大腦”,通過硬軟件結合來控制機器人的運動位置、 姿态和軌迹;
(2)伺服電機:作為機器人的“驅動力“,根據控制器發出的命令輸出力矩,動态控制機器人的速度和位置;
(3)減速器:伺服電機一般輸出的轉速高、力矩小,不能滿足機器人本體的運動需求,需要通過減速器來降低轉速、增加力矩。
減速器是機器人本體中成本占比最高的環節。減速器位于機器人産業鍊的上遊零部件環節,産業鍊中遊是機器人本體制造,下遊是集成應用。根據高工機器人數據,工業機器人總成本中減速器占比最高,占32%,其次伺服、外殼和控制器分别占比20%、18%、15%。
産品形态:精密減速器以RV減速器和諧波減速器為主。RV減速器與諧波減速器各有優劣,相互互補。
RV減速器剛性好、抗沖擊能力強、傳動平穩、精度高,适合中、重負載應用,通常用于多關節機器人的機座、大臂、肩部等重負載環節,應用場景包括汽車、運輸、港口碼頭等;
諧波減速器體積小、零部件數量少,同樣具有精度高、傳動比的特點,适合小型、中低負載應用,通常用于機器人小臂、腕部和手部,應用場景包括3C、半導體、食品、注塑、磨具、醫療等。
使用量:減速器使用數量取決于“自由度“的數量。通常來說,六軸機器人使用6個諧波/RV減速器,協作機器人使用6-7個諧波減速器,SCARA機器人使用3個諧波/RV減速器,并聯/DELTA機器人使用1個諧波減速器,人形機器人的腿部 手臂 腰部 頸部共使用15-40個減速器,每條腿各配置6個諧波減速器,使用量随着肢體使用量和複雜度的提高而提高。根據負載、體積、速度、精度的要求,機器人本體廠商在RV減速器、諧波減速器或者其他類型減速器中進行選擇及搭配組合應用。
減速器的平均使用數量有望增加。根據GGII數據,2020年多關節機器人、SCARA機器人、協作機器人和坐标機器人的市場占比分别為63%、30%、4%和3%,多關節機器人使用6台減速器,大大拉動了減速器的需求量;協作機器人可以與人近距離互動,協助生産,目前尚處于起步階段,每台機器人搭配7台諧波減速器,将形成較大增量需求。
卡位優質賽道:高成長、高景氣、高壁壘
工業機器人是RV減速器及諧波減速器最主要的下遊應用領域,因此工業機器人行業的高速成長為精密減速器市場貢獻了最大增量。
高成長:機器換人大勢所趨。工業機器人是精密減速器最主要的下遊應用領域,在勞動力結構性缺口 勞動力成本上升 機器人成本下降 自動化升級的背景下,發展前景廣闊,根據測算,僅考慮工業機器人領域,2022 年國 内諧波、RV減速器市場規模為20億元、43 億元;同時在機床、半導體設備、醫療器械等傳統領域正逐漸滲透。
高景氣度:機器替人浪潮推動行業需求爆發,供不應求。2022年疫情影響機器人生産與交付,但需求端訂單依然強勁,從日本機器人訂單和生産數據來看,2022Q1日本機器人訂單額增速104%,生産額增速僅4%,存在較大供需缺口。
高壁壘:精密減速器行業是技術密集型行業。諧波、RV 減速器均對材料、加工精度和工藝有極高要求,具有較高的進入門檻。因此市場長期被兩家日本品牌壟斷,市占率達到60% ,下遊的本體廠商極少自主開發,均選擇外購。
人形機器人未來可期,打開精密減速機天花闆
2021年8月,在特斯拉首次人工智能日(AI Day)上,馬斯克宣布推出特斯拉機器人Tesla Bot;2022年1月,馬斯克在财報電話會議上表示“開發人形機器人将是今年最重要的工作”;2022年4月,據彭博社稱,馬斯克在接受采訪時說Tesla Bot-Optimus(擎天柱)最早将于 2023 年投入生産。2022年6月,馬斯克在推特上表示,Tesla Bot原型機将于2022年9月30日AI Day現身,引發全球的關注與熱議。
除了特斯拉以外,2022年戴森宣布未來十年推出可以做家務的人形機器人,戴森總工程師Jake Dyson表示“和可穿戴設備一樣,機器人也是戴森的未來”。
人形機器人相比工業機器人,自由度倍增,減速器數量同步倍增,蘊藏巨大增量需求。
壟斷格局有望重塑,國産化趨勢正在形成
過去我國工業機器人減速器依賴進口,國産品牌難以突破。為了擺脫海外的技術限制,中央及地方密集出台政策,扶持全産業鍊補足短闆,行業發展明顯提速。國内減速器廠商迎來發展機遇,充分受益減速器國産替代進程。
目前,我國工業機器人減速器國産化趨勢正在形成,根據GGII數據,2014-2021年工業機器人精密減速器國産品牌份市場份額由11%提升至 41%。
本文主要觀點來自《減速機:機器人零部件最大單品, “關節”定義仿生自由度——申萬機器人系列深度報告》,原文作者:申萬宏源證券王珂、劉洋、李蕾、劉建偉
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