深度报告-20220801-开源证券-机械设备行业深度报告_特斯拉机器人孕育新机遇_国产减速器蓄势待发_37页_3mb

机械设备行业总结

核心内容

机械设备行业，特别是精密减速器领域，是工业机器人的重要组成部分。精密减速器主要用于降低伺服电机的转速、放大扭矩，并提供高刚性与高精度定位，是机器人关节的核心部件。谐波减速器与RV减速器是工业机器人中最常用的两种类型，分别适用于小型轻载与中重载机器人。

主要观点

• 精密减速器是机器人行业核心零部件，成本占工业机器人总成本的32%。2021年我国工业机器人减速器市场规模约为71亿元，全球市场规模达68.6亿元。
• 谐波减速器：小而精，具有高精度、轻量化、体积小等优势，适用于工业机器人的小臂、腕部等部位。国产化率已提升至50%，但与日本哈默纳科相比仍有差距。
• RV减速器：结构复杂，刚性强，适合中重负载应用。国产化率约20%-30%，市场空间广阔，但制造难度大，成本高，国产替代进程较慢。
• 人形机器人：对减速器小型化、轻量化、集成化要求更高，预计2027年谐波减速器需求缺口达数千万台，RV减速器缺口达数百万台。
• 国内厂商：如绿的谐波、汉宇集团、双环传动等，在谐波减速器领域已实现初步突破，部分厂商在RV减速器领域也有布局，但整体仍需提升技术水平与市场竞争力。

关键信息

1. 精密减速器的重要性

• 精密减速器是连接动力源与执行机构的关键部件，直接影响机器人性能。
• 谐波减速器适用于小型机器人，RV减速器适用于中大型机器人，两者在不同应用场景中各有优势。

2. 国内外市场现状

• 日本企业：哈默纳科和纳博特斯克占据全球谐波与RV减速器市场主导地位，市场份额分别达70%和60%。
• 中国厂商：谐波减速器国产化率已达50%，但整体技术水平仍落后于日本。RV减速器国产化率较低，仅约20%-30%。
• 市场趋势：随着人形机器人逐步落地，对精密减速器的需求将大幅上升，国内厂商有望迎来发展良机。

3. 国内厂商表现

• 绿的谐波：谐波减速器国产化先锋，技术路径合理，具备整体运动控制能力。
• 汉宇集团：谐波减速器后起之秀，已具备年产十万台的量产能力，正积极拓展国内外客户。
• 双环传动：国内精密齿轮加工领导者，布局RV减速器，具备技术复制能力。
• 中大力德：深耕机械传动领域，同时布局RV与谐波减速器，具备渠道复用优势。
• 秦川机床：布局RV减速器与磨齿机，具备协同效应，是精密齿轮加工机床核心标的。

4. 国产替代挑战

• 技术差距：国产精密减速器在精度寿命、传动效率、产品稳定性等方面仍与国外产品存在差距。
• 工艺与设备：国产厂商在工艺积累、高端数控机床等方面仍需提升，部分关键设备依赖进口。
• 成本与产能：RV减速器设备投入大、制造难度高，成本难以摊薄，产能扩张受限。

5. 未来展望

• 人形机器人：预计2027年将带来数千万台谐波减速器与数百万台RV减速器需求，市场空间巨大。
• 行业趋势：随着国产供应链能力提升，精密减速器国产替代将加速，市场格局有望改变。
• 风险提示：疫情反复、俄乌局势等外部因素可能影响全球供应链；特斯拉人形机器人销量不及预期可能影响市场增长。

受益标的

• 绿的谐波：谐波减速器国产化先锋，具备整体运动控制能力。
• 汉宇集团：谐波减速器后起之秀，具备较强的产品实力。
• 双环传动：国内精密齿轮加工领导者，布局RV减速器。
• 中大力德：深耕机械传动二十载，具备渠道复用优势。
• 秦川机床：精密齿轮加工机床核心标的，布局RV与磨齿机。

图表与数据

• 图1：工业机器人减速器占总成本的32%。
• 图2：谐波减速器应用广泛，包括工业机器人、服务机器人、光伏、航天等领域。
• 图3：2021年中国工业机器人用减速器市场71亿元。
• 图4：工业机器人用精密减速器国产率逐年上升。
• 图5：精密减速器具备成套的技术、装备和工艺。
• 图6：精密减速器硕博论文数量增长，显示人才储备增加。
• 图7：谐波减速器由柔轮、钢轮、波发生器构成。
• 图8：谐波减速器最早用于航天领域。
• 图9：谐波减速器通过错齿运动完成减速。
• 图10：国产材料组织粗大不均，影响寿命。
• 图11：协作机器人按协作程度与安全性分类。
• 图12：协作机器人市场规模增长显著。
• 图13：国内谐波减速器发展历程与日本相似。
• 图14：2021年全球工业机器人用谐波减速器市场68.6亿元。
• 图15：谐波减速器国产化率50%。
• 图16：IH齿形提升精度、刚性与寿命。
• 图17：柔轮齿底疲劳极限改善。
• 图18：疲劳极限扭矩增加一倍。
• 图19：提高刚度、缩小体积、机电一体是哈默纳科产品迭代趋势。
• 图20：减速器、电机及驱动器、传感器协同进行运动控制。
• 图21：RV减速器结构更复杂。
• 图22：RV减速器的两级闭式反馈结构。
• 图23：2021年全球工业机器人用RV减速器市场109亿元。
• 图24：我国RV减速器起步较晚，处于技术追赶阶段。
• 图25：RV减速器使用四类精密轴承。
• 图26：纳博特斯克引领RV减速器发展。
• 图27：公司内部创新氛围浓厚。
• 图28：纳博特斯克加强全产业链研发实力。
• 图29：日本第一台国产车床由池贝公司制造。
• 图30：池贝公司上世纪初生产的机床。
• 图31：六轴机器人J4、J5、J6轴使用谐波减速器。
• 图32：RV减速器用于上臂、下臂等大惯量关节。
• 图33：纳博特斯克产能扩张温和。
• 图34：尼得科月产能达10万台。
• 图35：哈默纳科净利率较低。
• 图36：手工检查零部件性能。
• 图37：研发谐波减速器需技术路径选择。
• 图38：国内机器人本体厂商毛利率较低。
• 图39：日本池贝公司未完成订单占比上升。
• 图40：谐波减速器厂商毛利率高于RV厂商。
• 图41：RV减速器厂商固定资产投入更大。
• 图42：同川科技自2015年开始研发谐波减速器。
• 图43：齿轮加工流程包括初加工、热处理与精加工。
• 图44：车齿工艺效率高于滚齿与插齿。
• 图45：球墨铸铁具备高强度与易加工性。
• 图46：海伯森六维传感器用于工业机械臂。
• 图47：2011-2021年公司资本开支超61亿元。
• 图48：2021年折旧与营收比迎来拐点。
• 图49：2021年毛利率与净利率均提升。
• 图50：2018-2021年减速器业务营收CAGR达43%。

表格数据

• 表1：行星减速器因精度与减速比低，少用于机器人。
• 表2：谐波减速器在光伏、航天、半导体等领域有广泛应用。
• 表3：人形机器人落地后，精密减速器市场有望扩容。
• 表4：2022-2027年谐波与RV减速器产能缺口预测。

总结

精密减速器作为工业机器人的核心部件，其国产替代进程正逐步推进。随着人形机器人市场的兴起，未来对精密减速器的需求将大幅增加，带来巨大的市场空间。国内厂商在谐波减速器领域已取得初步突破，但RV减速器仍需提升技术水平与制造能力。整体而言，国内精密减速器产业在政策支持与市场需求的双重驱动下，有望实现技术突破与市场拓展，成为全球产业链的重要一环。