源达研究报告：人形机器人商业化图景远大，引爆精密减速器市场空间

人形机器人商业化图景远大，引爆精密减速器市场空间

来源：源达

投资要点

• 精密减速器应用广泛，行业壁垒包括材料、工艺、结构和组装等

精密减速器包括谐波减速器、RV减速器和行星减速器等。其中谐波减速器和RV减速器分别适用于小扭矩和大扭矩应用场景，二者互为补充。而行星减速器结构简单、成本低，与上述二者存在一定应用场景重叠。精密减速器的成本主要由材料、人工和制造费用组成，系为保证减速器的性能和质量，对材料要求高，并需要高精度、高稳定性的工艺加工和人工组装。

• 工业机器人是第一大应用领域，行业特性推动减速器国产替代

工业机器人领域主要采用谐波减速器和RV减速器。在工业机器人销量增长下，已成为第一大应用领域。根据MIR睿工业和《中国工业机器人白皮书》数据，一套工业机器人约对应3．5台谐波减速器和2台RV减速器，而国外头部企业的产能难以覆盖全部需求。相比数控机床和半导体设备等领域，工业机器人的国产化率高，且行业竞争激烈，对成本相对敏感，也为减速器国产替代创造机遇。2022年绿的谐波和双环传动已分别在国内工业机器人用谐波减速器和RV减速器领域市占率第二，份额保持稳健增长。

• 人形机器人商业图景远大，单台机器人对减速器需求成倍增加

根据TESLA AI DAY，人形机器人Optimus有40个关节，参考工业机器人，假设其中要使用14台谐波减速器和4台行星减速器，则我们测算10万套销量下将增加约11.2亿元谐波减速器和1．6亿元行星减速器市场空间。自2022年首度提出Opitimus概念来，其在不足两年时间内迭代惊人，目前已能完成单腿瑜伽等复杂动作，进展超出预期。人形机器人与人工智能密切相关，定义是取代人工从事部分危险和重复劳动，在人工智能快速发展下商业化图景远大。而商业化绕不开的降本问题以及对减速器的巨量需求，都为国产精密减速器厂商切入创造机遇。

• 投资建议

工业机器人行业是精密减速器国产替代的开端，而人形机器人与工业机器人存在一定共性，国产减速器厂商有望迎来巨大机遇。建议关注：1）谐波减速器：绿的谐波等；2）RV减速器：双环传动等。

• 风险提示

下游行业景气度不及预期；行业竞争加剧；人形机器人商业化不及预期；被新型传动技术取代的风险。

一、精密减速器应用广泛，行业壁垒包括材料、工艺、结构和组装等

减速器的作用是在原动机和工作机中匹配转速和传递扭矩。通常工作机的扭矩大、转速低，而原动机则相反，因此需要通过减速器来降低转速增大扭矩。精密减速器相比普通减速器具有精度高、稳定性好等优点，其中谐波减速器和RV减速器属于运用较广泛的精密减速器类型。谐波减速器体积小、精度高；而RV减速器负载高，但体积大。二者既可用于不同应用场景也可在机器人等场景中配合使用。

表1：RV减速器和谐波减速器是精密减速器主流类型，可匹配用于不同应用场景

资料来源：绿的谐波招股说明书，源达信息证券研究所

图1：谐波减速器通过柔轮传动，结构简洁、体积小	图2：RV减速器结构复杂，通过多级齿轮传动
资料来源：绿的谐波招股说明书，源达信息证券研究所	资料来源：环动科技官网，源达信息证券研究所

谐波减速器通过能发生弹性形变的柔轮实现传动。在谐波减速器中刚轮固定，波发生器的转动使柔轮发生弹性形变变成椭圆形形状，且椭圆柔轮的长轴随波发生器的转动而变化。柔轮在形变过程中长轴处轮齿与刚轮轮齿槽逐渐啮合，且刚轮齿数比柔轮多两齿，因此会发生错齿运动。则根据柔轮轮齿与刚轮轮齿槽的一一对应关系，波发生器每顺时针转动一周，柔轮逆时针转动两齿。

图3：谐波减速器通过波发生器带动柔轮传动，核心是使柔轮发生弹性形变

资料来源：绿的谐波招股说明书，源达信息证券研究所

精密减速器的成本主要由直接材料、人工成本和制造费用构成。而委外加工费用系一些厂商将部分材料加工工序外包产生。由于精密减速器目前仍主要依靠人工装配，因此人工费用占成本比重较高。此外材料的强度和特性决定了精密减速器的性能，而谐波减速器的柔轮需要具备弹性形变的特性，对材料和相应工艺处理要求高，并会涉及到热处理、精车等多道工序。因此精密减速器的成本主要受材料、制造流程和人工影响。

二、人形机器人相比工业机器人对减速器需求成倍增加

特斯拉推动人形机器人商业化加速，Optimus迭代速度惊人。2021年8月，马斯克在特斯拉 AI DAY上首次提出Optimus的概念，并计划在未来让人形机器人取代人类从事部分危险工作和重复劳动。相比工业机器人，人形机器人的核心在于与智能化和类人化，所以智能制造、商业服务和家庭场景可能会是人形机器人的主要应用场景。2023年12月，特斯拉发布的Optimus Gen2已能完成单腿瑜伽等复杂动作，自2022年发布demo起仅两年，迭代速度惊人。而在人工智能大模型的发展加持下，人形机器人的“iPhone时刻”有望在不久到来。

图6：特斯拉Optimus系列机器人迭代历史

资料来源：机器之心，源达信息证券研究所

人形机器人主要采用谐波减速器和行星减速器。以Optimus为例，共有40个关节驱动装置（手臂12个、脖子2个、腰部2个、手部12个、腿部12个），其中我们假设有14个关节会采用谐波减速器，4个关节会采用行星减速器。行星减速器和谐波减速器存在一定应用场景重合，行星减速器的优点在于使用寿命长、价格低；但重量重、减速比低，因而我们认为在人形机器人应用场景中行星减速器难以大量替代谐波减速器。

表2：谐波减速器与行星减速器对比	图7：Optimus共有40个驱动关节装置
谐波减速器 行星减速器 外形 噪音小、重量轻 噪音大、重量重 冲击力 易产生过冲、受温度影响大 不易产生过冲、受温度影响小 减速比 减速比高，可超过1/100 单级减速比不超过1/10，减速级速不超过3级 寿命 使用寿命有限 寿命可达2万小时，免保养
资料来源：科峰智能招股说明书，源达信息证券研究所	资料来源：特斯拉，源达信息证券研究所

中国工业机器人销量在数十万级，国产化率持续提升。截至2023年前三季度，中国工业机器人销量达20.7万套，同比下滑0．1%。销量略微下滑主要系下游需求疲软，仅光伏、储能和汽车电子等行业有较好表现。工业机器人国产化率持续提升，2023年前三季度内资销量占比达44.8%，较去年同期+9.5pct。工业机器人国产化率的提升有望增加对国产零部件的需求，为减速器厂商打开供应链切入机会。

谐波减速器和RV减速器是工业机器人采用的主流传动装置。减速器约占工业机器人成本的35%，谐波减速器和RV减速器分别适用于小扭矩和大扭矩的场景，因而可以在工业机器人中配合使用。根据《中国工业机器人白皮书》，一般情况下，六轴多关节机器人中：负载10KG以下需要6个谐波减速器；10-20KG需要2个谐波减速器和4个RV减速器；20KG以上需要6个RV减速器。SCARA机器人需要4个谐波减速器。DELTA机器人需要1个谐波减速器。协作机器人需要6个谐波减速器。

图10：减速器在工业机器人领域应用广泛	图11：减速器约占工业机器人成本的35%
资料来源：绿的谐波招股说明书，源达信息证券研究所	资料来源：工博士，源达信息证券研究所

根据MIR睿工业数据，2023年前三季度中国工业机器人销量中：负载20kg以下的六轴机器人占比33.2%，负载20kg以上的六轴机器人占比32.5%，SCARA机器人占比24.5%，协作机器人占比7．7%，DELTA机器人占比2．1%。我们假设负载20kg以下的六轴机器人均采用6个谐波减速器。则根据上文可计算得一套工业机器人约对应3．5个谐波减速器和2个RV减速器。

假设2020-2024年谐波减速器价格由2000元降至1500元，RV减速器价格由6000元降至5000元。则2023年中国工业机器人用谐波减速器市场空间约为16．0亿元，RV减速器市场空间约为29.6亿元。

表3：2023年中国工业机器人用谐波/RV减速器市场空间约为16.0/29.6亿元

资料来源：MIR睿工业，《中国工业机器人白皮书》，源达信息证券研究所测算

人形机器人的商业化推进有望打开精密减速器市场空间。考虑到人形机器人产品成熟度的快速提升，我们假设2025年人形机器人正式商业化，并出货1万套，并在2026/2027年销量达5/10万套。同时基于人形机器人对零部件降本的要求，且采用的减速器基本为微型减速器，价格相对较低。假设2025-2027年谐波减速器价格由1000元降至800元，行星减速器价格由600元降至400元。则测算下若人形机器人出货量达到10万套，则能提供11．2亿元的谐波减速器市场增量和1．6亿元的行星减速器市场增量。

表4：人形机器人蕴含的巨大商业想象力有望大大拓宽精密减速器市场空间

资料来源：特斯拉，源达信息证券研究所测算

三、人形机器人有望延续工业机器人领域的减速器国产化趋势

日本机床和工业机器人行业的崛起孕育出世界级精密减速器龙头。日本战后机床和工业机器人行业的快速发展，培育出了精密减速器领域的龙头哈默纳科和纳博特斯克，二者在全球精密减速器领域占据较高份额，长期以来积累的专利、工艺、技术人员和客户关系积累构筑坚固护城河。

工业机器人领域引领精密减速器领域的国产替代。精密减速器的下游应用领域主要包括工业机器人、数控机床、半导体设备和医疗器械等。由于数控机床、半导体设备等领域的国产化率低、且单台设备价值量高，对减速器价格不敏感，因而国产减速器厂商想要进入上述领域较为困难。而工业机器人内资份额的持续提升，且该领域竞争激烈，国产二三线厂商成本压力大，为精密减速器领域国产替代找到机会。此外国产厂商技术水平的持续提升也是重要原因，从2022年的市场格局看，绿的谐波、双环传动等国产厂商进一步压缩HD、Nab的份额，国产替代顺利推进。

图12：中国工业机器人用谐波减速器市场格局	图13：中国工业机器人用RV减速器市场格局
资料来源：高工机器人，源达信息证券研究所	资料来源：高工机器人，源达信息证券研究所

用于工业/人形机器人的精密减速器产能缺口增大，为国产厂商提份额创造机遇。根据国际机器人联合会（IFR），2022年全球工业机器人销量为63.4万套，根据上文测算的一台工业机器人约对应3．5台谐波减速器和2台RV减速器，则2022年全球工业机器人对谐波减速器和RV减速器的需求约为222万台和127万台。哈默纳克年报披露2022年营收中49.5%来自工业机器人领域，则粗略计算下满产情况下用于工业机器人领域的产能为153万台/年（25.5*12*50%），难以覆盖全球工业机器人用谐波减速器需求，此外哈默纳克2022年包含亚洲在内的其他地区营收仅占约10%，而2022年中国工业机器人销量占全球的37.5%。而人形机器人对精密减速器的需求更大，有望成为国产减速器厂商提份额的机遇。

表5：哈默纳克目前月产能约25.5万台/月，从公司营收看约50%来自工业机器人领域

资料来源：哈默纳克官网，源达信息证券研究所

图14：纳博特斯克RV减速器产能情况（万台/年）

资料来源：纳博特斯克官网，源达信息证券研究所

四、建议关注

1．绿的谐波

绿的谐波打破谐波减速器进口垄断。公司专注于谐波减速器的研发生产，通过自研“P形齿”等技术手段成功打破谐波减速器进口垄断。目前公司产品下游应用领域主要分为机器人、机械设备、数控机床和医疗设备四大类，2022年营收占比分别为81．0%、9．5%、6．0%和2．8%，可以看出工业机器人领域是公司主要营收来源，目前公司在国内工业机器人用谐波减速器市占率居第二，份额已接近哈默纳克。此外公司在2023年定增募投100万台谐波减速器、20台机电一体化产品产能，未来有望充分受益谐波减速器国产替代和人形机器人商业化机遇。

截至2023年前三季度，公司实现营收2．54亿元，同比下滑26.26%；归母净利润0．72亿元，同比下滑43.36%。业绩下滑主要受工业机器人需求疲软影响，工业机器人的主要应用领域包括3C、半导体、电子和新能源等，2023年除光伏、汽车电子行业需求较好外，其余行业景气度皆有所不佳。展望2024年，半导体和消费电子行业有望复苏，且人形机器人商业化步伐进一步加快，公司业绩有望迎来修复。

2．双环传动

公司是国内精密齿轮的重要生产商。基于公司精密齿轮业务，公司子公司环动科技专注于RV减速器等精密减速器的生产销售，并已有拟分拆上市计划，体现公司对精密减速器业务的重视。从公司业务看，齿轮业务的重要驱动力来自新能源汽车行业，2020-2022年公司用于新能源汽车的齿轮营收由1．87亿元增长至19.14亿元。此外公司RV减速器已在2022年中国工业机器人用RV减速器市场份额位居第二，公司目前约有10万台/年RV减速器产能，未来有望受益国产化和人形机器人商业化机遇。

截至2023年前三季度，公司实现营收58.72亿元，同比增长21.69%；归母净利润5．89亿元，同比增长43.94%。公司业绩保持稳健增长，在规模效应和产品结构优化作用下，盈利能力出现一定改善，2019-2022年毛利率由17.96%增长至21.08%，2023年前三季度公司毛利率为21.37%，较上年同期+0.86pct。

五、投资建议

1．建议关注

工业机器人是精密减速器国产替代的开端，人形机器人有望助推国产精密减速器份额加速提升。工业机器人对谐波减速器和RV减速器需求量大，国外头部企业产能难以覆盖全部需求，而行业的竞争激烈带来的降本需求也为国产减速器厂商创造机遇。从国内工业机器人行业看，2024年下游行业景气度有望好转，利好国产精密减速器厂商。

人形机器人的商业化蕴含巨大想象力，有望在工商业及家庭的各个应用场景替代人工，而单台人形机器人对精密减速器的需求成倍增加，商业化落地更绕不开降本问题，以上条件均是对国产精密减速器的重要利好。建议关注：绿的谐波、双环传动等。

2．一致预测

表6：重点公司盈利预测

资料来源：Wind一致预期（2024/1/4），源达信息证券研究所

六、风险提示

下游行业景气度不及预期；

行业竞争加剧；

人形机器人商业化不及预期；

被新型传动技术取代的风险。

责任编辑：刘万里 SF014