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。

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。

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。 

2021年8月,在特斯拉首次人工智能日(AI Day)上,马斯克宣布推出特斯拉机器人Tesla Bot;2022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。

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,中央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

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