运动控制行业研究:高端装备“大脑”,机器人孕育新空间-20230705-国金证券-39页_3mb
报告摘要
机械组:运动控制与机器人行业分析总结
核心内容
运动控制系统是高端装备(如数控机床、工业机器人)的核心基础部件,由运动控制器、执行器(驱动电机)和传感器构成。它决定了装备的精度、效率,并是不同品牌高端装备形成差异化竞争的关键。随着人形机器人发展,运动控制的复杂性将显著提升,市场需求有望增加。
主要观点
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运动控制系统构成:
- 运动控制器作为“大脑”,负责逻辑和数学运算,提供控制信号。
- 执行器包括伺服驱动和电机,负责驱动机械运动。
- 传感器用于闭环反馈,实现精准控制。
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工业机器人控制方式:
- 采用PC作为上位机完成人机交互和轨迹规划。
- 基于PLC或PC-Based控制器实现关节控制、位置控制和力控制。
- 轨迹规划需专业工程师编程,学习成本高,未来需向软件封装和可视化界面发展。
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人形机器人控制难度:
- 步态控制、抗冲击、轨迹规划要求更高,系统复杂度显著提升。
- 下肢可简化为14自由度系统,手臂控制需引入视觉传感器和逆运动学算法。
- 控制系统需具备更高的智能化、集成化和可视化水平。
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市场空间:
- 2022年全球运动控制市场空间为155亿美元,预计2027年达200亿美元,CAGR为5.2%。
- 2019年中国运动控制系统市场规模达425亿元,其中运动控制器和伺服系统分别为85亿元和340亿元。
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市场格局:
- 海外品牌(如欧姆龙、倍福、ACS)在中高端市场占据主导地位。
- 国内企业(如禾川科技、雷赛智能、汇川技术、华中数控)在运动控制器和伺服系统领域已实现一定突破,占据PC-Based控制卡市场70%以上份额。
关键信息
- 技术演进:运动控制系统经历了从模拟控制到全数字化、再到人工智能技术时代的演变。
- 伺服系统分类:包括交流伺服系统、直流伺服系统和步进系统,其中交流伺服系统在工业场景中应用最广。
- 控制器分类:PLC控制器、嵌入式控制器和PC-Based控制卡,各有优劣,PC-Based控制卡具有较强的扩展性和通用性。
- 传感器应用:光栅尺、编码器、激光雷达、视觉传感器等,用于实现闭环控制。
- 国内企业进展:禾川科技、华中数控、埃斯顿、汇川技术、雷赛智能等企业在伺服系统、运动控制器、机器人控制系统等方面取得显著进展。
投资建议
- 重点关注公司:禾川科技、华中数控、埃斯顿、汇川技术、雷赛智能。
- 投资逻辑:运动控制行业市场空间大,人形机器人发展将带来显著增长机会。
- 风险提示:国产替代进展不及预期、人形机器人产业化进程可能受阻。
市场与企业数据
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禾川科技:
- 2022年营收9.44亿元,同比增长25.66%。
- 下游以光伏、锂电、激光等先进制造业为主,占比达75%。
- 伺服、PLC毛利率较高,但受市场开拓策略影响,整体毛利率有所下降。
- IPO募投项目包括数字化工厂、杭州研究院、营销服务网络建设,旨在提升产能与研发能力。
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华中数控:
- 2022年机器人本体收入3.34亿元,同比增长24.13%。
- 自研数控系统对标海外龙头,国产高端数控系统市占率近50%。
- 2020年营收高增长,但2022年因下游需求疲软,营收增速下降。
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埃斯顿:
- 2022年营收38.81亿元,同比增长28.49%。
- 归母净利润1.66亿元,同比增长36.28%。
- 通过收购TRIO完善运动控制解决方案,具备机器人本体和控制系统自制能力。
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汇川技术:
- 2022年营收230.08亿元,同比增长28.23%。
- 归母净利润43.2亿元,同比增长20.89%。
- 通用自动化业务毛利率达45.64%,伺服系统市场占有率国内领先。
风险提示
- 国产替代进展不及预期。
- 人形机器人产业化进程受阻。
总结
运动控制系统作为高端装备的核心,随着人形机器人发展,其复杂性和市场需求将显著提升。全球市场空间持续扩大,国内企业在运动控制器和伺服系统等领域已取得突破,未来有望在高端制造领域实现更大市场份额。建议重点关注禾川科技、华中数控、埃斯顿、汇川技术、雷赛智能等具备技术实力和市场潜力的企业。
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