机械设备行业深度研究：从三大经典传动到具身智能-20231020-华泰证券-141页_12mb

从三大经典传动到具身智能总结

核心内容

具身智能（embodied AI）被视为人工智能发展的下一个浪潮，其核心在于智能系统能够理解、推理并与物理世界互动。人形机器人作为具身智能的理想载体，其硬件结构主要包含液压传动、电气传动和机械传动三种经典传动方式。本文从这三种传动方式出发，分析其原理、市场、应用及在具身智能中的角色，重点探讨人形机器人产业的前景及关键技术发展。

主要观点

• 液压传动：作为“机械大力士”，液压传动具有高推力和转矩输出能力，适用于大功率、自动化控制等场景。我国为全球最大的液压市场，但高端液压件仍依赖进口，存在较大的国产替代空间。
• 电气传动：作为“灵活多面手”，电气传动通过电动机将电能转换为机械能，适用于多种工业场景。未来电机将向更高功率、更高效率发展，定子扁线化与碳化硅技术是提升电机能效的重要方向。
• 机械传动：具有传动比准确、结构简单、效率高等优点，适用于低速大扭矩的场景。高精密机械传动零部件市场国产化水平较低，但随着人形机器人等新兴应用的发展，有望实现技术突破。
• 人形机器人：在具身智能中扮演重要角色，其发展受到技术进步、巨头入局和政策激励的多重推动。大模型的引入使机器人具备更强的“手脑协调”能力，六维力/关节扭矩传感器是感知层的关键部件，而执行层则依赖于机械传动与电气传动的结合。

关键信息

液压传动

• 液压系统由动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和工作介质五大部分组成。
• 液压泵阀技术难度高，成本占比大，是液压系统的核心部件。
• 我国液压市场规模接近千亿，但高端市场仍依赖进口，液压阀国产化率仅4%，存在较大替代空间。
• 液压系统广泛应用于工程机械、矿山机械、高空作业平台等领域，但面临电动化趋势带来的挑战。
• 液压传动在流体传动中占比超70%，具有高功率质量比和转矩惯量比，但效率较低，易受温度影响。

电气传动

• 电气传动通过电动机实现电能向机械能的转换，技术路径多样，适用于不同场景。
• 主要包括直流/交流、同步/异步、永磁/励磁、单相/三相、步进/伺服、旋转/直线六大技术路线。
• 定子扁线化和碳化硅的应用是提升电机性能和效率的关键技术。
• 电气传动在人形机器人中主要用于执行器，如无框电机和空心杯电机，未来准直驱方案渗透率有望提升。

机械传动

• 机械传动包括摩擦传动、啮合传动、推压传动三类，广泛应用于机器人关节和工业设备中。
• 减速器和丝杠是机械传动中的关键部件，用于实现旋转和直线运动。
• 国内机械传动零部件市场存在技术壁垒，材料、设备、工艺和验证能力是实现国产替代的关键因素。
• 机械传动在具身智能中提供高精度的控制能力，是人形机器人执行层的重要支撑。

具身智能与人形机器人

• 技术进步、巨头入局和政策激励推动了人形机器人产业的快速发展。
• 大模型赋予机器人“大脑”，提升其决策能力和泛化能力，实现“手脑协调”。
• 六维力/关节扭矩传感器是机器人感知“轻重”的核心，具有高价值和高壁垒，部分国内厂商已具备国际领先水平。
• 触觉传感器是机器人另一重要感知方式，提升交互能力。
• 执行层中，机械传动广泛应用于各关节，电气传动则提供高扭矩密度方案，未来有望提升渗透率。

风险提示

• 国产替代不及预期
• 原材料价格波动
• 工程机械电动化导致部分液压元件被取代
• 电机技术路径发生改变
• 人形机器人产业化进程不及预期

总结

三大经典传动（液压、电气、机械）共同构建了具身智能的硬件基础，其在人形机器人中的应用是实现智能化的关键。随着技术进步和市场需求增长，液压传动、电气传动和机械传动在具身智能中将发挥更加重要的作用。然而，国产替代仍面临诸多挑战，需在材料、设备、工艺和验证等方面持续突破。