机械设备行业深度：寻找人形机器人的确定性：旋转关节投资机遇拆解_26页_1mb

人形机器人产业链投资机遇分析总结

核心内容

人形机器人作为工业自动化的重要组成部分，其发展将带动整个产业链的市场增长。报告指出，人形机器人关节模组是核心部件之一，具备高价值量和高度确定性，是投资优先关注的方向。关节模组由电机、减速器、传感器等组成，其中无框力矩电机和轴向电机是当前及未来的主要需求方向。此外，谐波减速器和行星减速器将根据整机设计需求搭配使用，而力/力矩传感器则在高精度、高成本方案中不可或缺。

主要观点

• 关节设计主导权：人形机器人厂商掌握关节的“定义权”，包括自由度设计、关节方案设计和布局位置设计。
• 驱动器类型：旋转关节为主，包括刚性驱动器和准直驱驱动器。弹性驱动器虽然在控制精度上有优势，但因控制复杂、成本高，产业化进程缓慢。
• 电机需求：无框力矩电机是当前主流方案，轴向电机因高扭矩密度和效率，将成为未来重点发展方向。
• 减速器选择：谐波减速器适用于大扭矩、高精度、小空间需求，而行星减速器则在高效率和低成本场景中更受欢迎。
• 力控方案：力信号的获取方式分为电流环和传感器，其中传感器方案精度高但成本高，电流环方案则适用于对成本敏感的机器人。

关键信息

1. 人形机器人关节设计

• 自由度设计：臀部一般有3个自由度（yaw、pitch、roll），膝部有1个自由度，脚踝有1~2个自由度，躯干和盆骨有0~3个自由度。
• 关节参数：各关节的活动空间、峰值扭矩和转动速度不同，其中膝关节的扭矩需求最大。
• 关节布局：关节电机尽量靠近质心，以减少腿部惯性，提高运动性能。

2. 旋转关节方案

• 刚性驱动器：使用高减速比减速器，提供大扭矩和高精度，但成本高、耐冲击性差。
• 准直驱驱动器：使用低减速比减速器，结合电流环力控，成本较低，但输出扭矩和精度有限。
• 弹性驱动器：包括串联、并联、离合、多模态等类型，具备柔顺控制能力，但控制复杂、成本高。

3. 电机发展趋势

• 无框力矩电机：具有低速大力矩、结构紧凑、质量轻，是当前主流方案。
• 轴向电机：具有更高的扭矩密度和效率，适合高功率、高转矩密度场景，但存在散热和制造工艺挑战。
• 企业布局：盘毂动力、小象电动、达闼科技等企业已开始布局轴向电机，具备一定优势。

4. 减速器选择

• 谐波减速器：适合高精度、小空间、大扭矩场景，但寿命较短、成本较高。
• 行星减速器：成本优势显著，适合高效率、低成本、空间不敏感的场景。
• 市场格局：全球行星减速器市场规模预计在2024~2031年保持8.3%的CAGR增长，中国企业在精度和效率方面表现良好。

5. 力/力矩传感器

• 末端力控：精度高，适用于工业机器人和协作机器人，但存在动态响应慢、安全性低的问题。
• 关节力控：精度较低，但能够提供更全面的力反馈，适合对安全性要求高的场景。
• 市场现状：六维力传感器市场集中度高，主要由美国ATI、宇立仪器、蓝点触控等企业主导，国产产品逐步提升竞争力。

投资建议

• 关注关节模组总成：作为人形机器人核心部件，关节模组将带来显著的市场增长。
• 关注轴向电机：随着技术发展，轴向电机在人形机器人中将有较大应用空间，建议关注盘毂动力、小象电动等企业。
• 关注减速器龙头企业：谐波减速器和行星减速器将共同满足人形机器人不同需求，建议关注绿的谐波、科峰智能、中大力德等企业。
• 关注六维力传感器：随着人形机器人需求增长，六维力传感器市场将有显著提升，建议关注宇立仪器、蓝点触控、鑫精诚等企业。

风险提示

• 商业化不确定性：人形机器人处于产业初期，商业化进度存在不确定性。
• 技术路线变化风险：关节方案仍处于快速迭代阶段，技术路线可能发生变化。

总结

人形机器人产业链中，关节模组、轴向电机、减速器和力/力矩传感器是关键环节。随着技术进步和市场需求增长，这些领域将迎来显著的发展机遇。建议投资者重点关注具备核心技术、良好客户关系和市场潜力的企业，同时注意相关风险。