文|浙商證券 邱世梁 王華君 林子堯
編輯|智東西內(nèi)參
近期小米、特斯拉相繼推出人形機(jī)器人原型機(jī)。小米CyberOne 于 2022 年 8 月小米發(fā)布會(huì)推出，是業(yè)內(nèi)第一款真正意義上的全尺寸人形仿生機(jī)器人。特斯拉人形機(jī)器人 Optimus 于 2022 年特斯拉 AI Day 中首次亮相，成為第一個(gè)完全依靠 AI 算法、自身電池電控和高集成電驅(qū)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)的人形機(jī)器人。
參照新能源汽車行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，保守/中性/樂觀假設(shè)下，預(yù)估 2030 年全球人形機(jī)器人滲透率分別有望達(dá) 0.2%/0.4%/0.6%，對(duì)應(yīng)全球銷量分別為 39/61/100 萬臺(tái)，按售價(jià)約 2 萬美元（對(duì)應(yīng) 14 萬人民幣）測(cè)算，對(duì)應(yīng)全球市場(chǎng)規(guī)模分別約 548/855/1400 億元，2021-2030 年全球市場(chǎng)規(guī)模 CAGR 分別為 62%/71%/80%。
本期的智能內(nèi)參，我們推薦浙商證券的報(bào)告《人形機(jī)器人風(fēng)起，核心零部件助力揚(yáng)帆遠(yuǎn)航》，分析人形機(jī)器人爆發(fā)后帶來的受益產(chǎn)業(yè)。
01.特斯拉、小米引領(lǐng)人形機(jī)器人，開啟智能制造時(shí)代
人形機(jī)器人代表著一個(gè)國家的高科技發(fā)展水平。人形機(jī)器人，又稱仿人機(jī)器人，涉及控制、規(guī)劃、機(jī)電一體化技術(shù)、全方位的 AI 感知技術(shù)，移動(dòng)能力和工作范圍，人機(jī)交互等，是一個(gè)國家的高科技發(fā)展水平的最終體現(xiàn)。
最早的“機(jī)器人”概念起源于亞里士多德的設(shè)想。1927 年第一個(gè)電驅(qū)人形機(jī)器人“Televox”誕生于美國西屋。隨后美國、日本和歐洲在這一領(lǐng)域廣泛布局，促進(jìn)了人形機(jī)器人的快速發(fā)展。在 2000 年，我國也獨(dú)立研制出具有語言功能的“先行者”號(hào)人型機(jī)器人。2023 年隨“擎天柱”的誕生，人形機(jī)器人或?qū)⒆呷肴粘Ｉa(chǎn)生活。
▲歷時(shí) 25 個(gè)世紀(jì)，人形機(jī)器人將走入我們的正常生活
日韓在人形機(jī)器人研究領(lǐng)域表現(xiàn)活躍，日本本田代表產(chǎn)品 Asimo 身高 1.3m，體重 48kg，具有 57 個(gè)自由度，可完成上下樓和奔跑等動(dòng)作。韓國
KAIST 代表產(chǎn)品 HUBO+身高 1.7m，體重 80kg，具有 32 個(gè)自由度，在 2015 年“機(jī)器人挑戰(zhàn)賽”中獲得冠軍。美國在人形機(jī)器人領(lǐng)域后來居上，波士頓動(dòng)力研發(fā)的代表產(chǎn)品 Atlas 身高 1.8m，體重 80kg，具有 28 個(gè)關(guān)節(jié)，可完成原地起跳轉(zhuǎn)身一周等高難度動(dòng)作。波士頓動(dòng)力的人形機(jī)器人 Atlas 主要聚焦在科研領(lǐng)域，商業(yè)價(jià)值低。
在波士頓動(dòng)力優(yōu)秀的軟硬件配置下，Atlas 能夠完成流暢、高難度的“跑酷”動(dòng)作。硬件結(jié)構(gòu)上，Atlas 擁有輕量級(jí)結(jié)構(gòu)件皮膚和足部力控傳感器，雷達(dá)與深度相機(jī)形成視覺感知，28 個(gè)液壓關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)完成一系列其敏捷動(dòng)作，本體搭載 3 臺(tái) NUC/工控機(jī)負(fù)責(zé)整體控制系統(tǒng)的運(yùn)算。軟件方面，波士頓動(dòng)力運(yùn)用行為庫、實(shí)時(shí)感知和模型預(yù)測(cè)控制（MPC）技術(shù)將相機(jī)、雷達(dá)等傳感器接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并對(duì)決策制定和動(dòng)作規(guī)劃提供最有效的支持。
▲各國積極布局機(jī)器人領(lǐng)域
國內(nèi)人形機(jī)器人成果喜人。在科研領(lǐng)域，國科大研發(fā)的“先行者”機(jī)器人可以完成靜態(tài)和動(dòng)態(tài)步行動(dòng)作；哈工大推出的“HIT-III”機(jī)器人能完成上、下斜坡等動(dòng)作；清華大學(xué)開發(fā)的“THBIP-II”身高 0.75m，體重 18 kg，具有 24 個(gè)自由度；浙江大學(xué)研發(fā)出會(huì)打乒乓球的“悟”、“空”人形機(jī)器人；北理工推出的“匯童”機(jī)器人可完成摔倒起立，“摔滾走爬”等動(dòng)作。在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，深圳優(yōu)必選推出的“Walker”機(jī)器人能完成上、下臺(tái)階等動(dòng)作。
小米于 2022 年 8 月公布首款全尺寸人形機(jī)器人 CyberOne（鐵大）。升級(jí)后的運(yùn)動(dòng)控制算法支配這機(jī)器人全身 13 個(gè)關(guān)節(jié)和 21 個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)雙足運(yùn)動(dòng)姿態(tài)平衡；電機(jī)性能增強(qiáng)10 倍，髖關(guān)節(jié)主要電機(jī)的動(dòng)力扭矩峰值可達(dá) 300Nm，峰值扭矩密度 96Nm/kg。
AI 算法賦能環(huán)境感知，“高情商”展現(xiàn)國內(nèi)人機(jī)交互技術(shù)成果。環(huán)境感知方面，自研的Mi-Sense 深度視覺模組+AI 算法幫助 CyberOne 實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)世界的三維虛擬重建。情緒感知上，CyberOne 搭載自研 MiAI 環(huán)境語義識(shí)別引擎和 MiAI 語音情緒識(shí)別引擎，能夠?qū)崿F(xiàn) 85種環(huán)境音識(shí)別和 6 大類 45 種人類情緒識(shí)別。
人形機(jī)器人將對(duì)社會(huì)變革與發(fā)展產(chǎn)生重要影響作用。人形機(jī)器人具有與人類相似的軀干結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)能力，使其具有超強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)能力，較大工作范圍，豐富的動(dòng)作形態(tài)，更高能量利用效率和出色的人機(jī)互動(dòng)能力，可將人類從低級(jí)和高危行業(yè)中解放出來，使人類能夠?qū)Ｗ⒂诟呒?jí)智慧活動(dòng)，從而提升生產(chǎn)力水平和工作效率。
特斯拉人形機(jī)器人“擎天柱”于 2022 年 9 月底亮相。2021 年 8 月，馬斯克在特斯拉年度 AI 開放日上首次公開展示了“擎天柱”的想法。僅過一年時(shí)間，“擎天柱”原型機(jī)于 9 月30 日特斯拉 AI Day 發(fā)布，硬件方面，“擎天柱”身高 172CM，整體重量 73KG；行走功率500W，坐下功率 100W，整體參數(shù)與 2021 年概念機(jī)略有出入（概念機(jī)參數(shù)：身高172CM，體重 57KG，負(fù)載 20KG，行走速度最高可達(dá)每小時(shí) 8 公里），我們認(rèn)為存在進(jìn)一步降本空間。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)上，“擎天柱”擁有 2.3KWH、52V 電壓的電池組，內(nèi)置電子電器元件的一體單位，支持人形機(jī)器人工作一整天；選用 28 個(gè)定制關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器，復(fù)用汽車動(dòng)力總成設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì) 6 種關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器，包括 3 種不同規(guī)格的舵機(jī)（采用諧波減速器）和 3 種不同規(guī)格的直線執(zhí)行器（采用永磁電機(jī)，可抬動(dòng) 1.5 噸三角鋼琴的），找到成本與效率的最佳組合。
▲“擎天柱”擁有 6 種不同規(guī)格的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器
量化人體運(yùn)動(dòng)軌跡與關(guān)節(jié)受力，幫助機(jī)器人行動(dòng)更加靈活。以膝蓋為例，特斯拉采用仿生思維將機(jī)器人膝關(guān)節(jié)構(gòu)造成四連推桿結(jié)構(gòu)，復(fù)用汽車底層技術(shù)，將機(jī)器人腿部組件產(chǎn)生的壓力數(shù)據(jù)線性化，優(yōu)化機(jī)器人在不同的運(yùn)動(dòng)過程中的下肢運(yùn)動(dòng)和力度控制能力。
靈活度方面，“擎天柱”全身約 50 個(gè)自由度，手指靈敏度高，能夠滿足多種規(guī)格的物體抓取需求。機(jī)器人單手具有 6 個(gè)執(zhí)行器，11 個(gè)自由度，在對(duì)生拇指與金屬肌腱的配合下，“擎天柱”能夠完成對(duì)不同重量和大小的物件的抓握。同時(shí)，特斯拉機(jī)械手搭載能夠驅(qū)動(dòng)手指感知物體的傳感器，幫助其識(shí)別需要抓握的物體，并在不斷的抓握過程中學(xué)習(xí)提高機(jī)械手適應(yīng)性。
“擎天柱”是特斯拉 FSD 自動(dòng)駕駛技術(shù)的集大成者。特斯拉采用與 Autopilot 相同的算法框架，通過自動(dòng)標(biāo)注（Auto Labeling）、仿真(Simulation)和數(shù)據(jù)引擎（Data Engine）形成訓(xùn)練數(shù)據(jù)用以訓(xùn)練“擎天柱”的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使特斯拉人形機(jī)器人能夠做到損傷控制、感知周圍環(huán)境、自主規(guī)劃行動(dòng)路徑、直立行走并保持相對(duì)平衡等功能。
以視覺導(dǎo)航為例，特斯拉依靠純視覺解決方案在 AI 算法領(lǐng)域一枝獨(dú)秀?！扒嫣熘辈捎弥悄荞{駛攝像頭（魚眼廣角+左右攝像頭）與 Autopilot 算法，內(nèi)置 FSD 芯片，能夠識(shí)別周圍物理環(huán)境的高頻特征并進(jìn)行立體渲染，構(gòu)建了機(jī)器人良好的空間感知能力。
“擎天柱”的大腦位于軀干，搭載特斯拉自研的 DOJO 超級(jí)計(jì)算機(jī)，其基本單元是 D1芯片（共計(jì) 1500 個(gè)）。D1 芯片單體采用分布式結(jié)構(gòu)和 7 納米工藝，具有超強(qiáng)算力和帶寬，相鄰芯片間通過自創(chuàng)高寬帶、低延遲的連接器連接，最新 Dojo ExaPOD 由多 Dojo 機(jī)柜組成，內(nèi)含 3000 個(gè) D1 芯片，擁有 1.3TB 的高速 SRAM、13TB 的高帶寬 DRAM，算力高達(dá)1.1 EFLOP。
人形機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域正在逐漸打開。AI Day 上，“擎天柱”演示了澆花、搬運(yùn)紙箱、金屬塊等工作，能夠很好地完成視覺識(shí)別、抓握、下蹲、直立行走等動(dòng)作，研發(fā)團(tuán)隊(duì)也在不斷更新優(yōu)化，有望在未來解鎖更多應(yīng)用場(chǎng)景，目前目標(biāo)客群未知。
▲近年來具有代表性的人形機(jī)器人正在解鎖更多的應(yīng)用場(chǎng)景
02.人口紅利逐退，人形機(jī)器人行業(yè)有望高速發(fā)展
據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，我國 65 歲以上人口比例逐年增加，于 2000 年突破 7%，進(jìn)入老齡化社會(huì)。2021 年 65 歲以上人口占比更是高達(dá)14.2%。從全球看，65 歲以上人口從 1960 年的 5%增長(zhǎng)至 2019 年的 9%，全面進(jìn)入人口老齡化階段，勞動(dòng)力供給將進(jìn)一步短缺。
▲中國 65 歲以上人口比例連續(xù) 5 年增長(zhǎng)，2021 年達(dá) 14%
人口結(jié)構(gòu)變化和勞動(dòng)力成本上升刺激各行各業(yè)加速推進(jìn)一二三產(chǎn)人工替代。根據(jù)中國計(jì)生協(xié)數(shù)據(jù)，2030 年我國勞動(dòng)力總數(shù)約 9.58 億人。據(jù)《中國企業(yè)綜合調(diào)查（CEGS）報(bào)告》數(shù)據(jù)，2025 年中國勞動(dòng)力替代率可達(dá) 4.7%。
據(jù)麥肯錫數(shù)據(jù)，2030 年此數(shù)值約 15%，復(fù)合增速 26%。若以此增速估計(jì)，中國被替代勞動(dòng)力數(shù)將從 2021 年的 0.15 億人增加到 2025 年的 1.2 億人。根據(jù)中國電子學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)，國內(nèi)機(jī)器人 2024 年有望達(dá) 251 億美元市場(chǎng)規(guī)模，2020-2024年 CAGR 約 22%。
從市場(chǎng)規(guī)?？?，工業(yè)機(jī)器人是機(jī)器人的主要品類。根據(jù)下游不同應(yīng)用場(chǎng)景，我國將機(jī)器人分為工業(yè)機(jī)器人，服務(wù)機(jī)器人和特種機(jī)器人三大類。根據(jù)中國電子學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)，2021 年全球工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、特種機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模占比分別為 41%、40%、19%；中國市場(chǎng)三者的占比為 53%、35%、13%。
▲2021 年全球工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)占比全球機(jī)器人市場(chǎng)約 41%
▲2021 年中國工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)占比中國機(jī)器人市場(chǎng)約 53%
目前我國是全球最大的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)。根據(jù)中國電子學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)，2021 年我國工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模約 75 億美元，占比全球 43%，預(yù)計(jì) 2024 年我國工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)115 億美元，在全球工業(yè)機(jī)器人銷售額比重有望達(dá) 50%，2020-2024 年中國工業(yè)機(jī)器人銷量CAGR 約 15%。
▲2020-2024 年中國工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模 CAGR 約 15%
據(jù)中國電子學(xué)會(huì)預(yù)測(cè)，全球特種機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將從2020 年的 66 億美元增長(zhǎng)至 2024 年的 140 億美元，復(fù)合增速 21%。從國內(nèi)看，2024 年我國特種機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá) 34 億美元。特種機(jī)器人同期復(fù)合增速預(yù)計(jì)可達(dá) 27%，高于全球 6 個(gè) pct。
▲2020-2024 年全球特種機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模 CAGR 約 21%
▲2020-2024 年中國特種機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模 CAGR 約 27%
03.動(dòng)力、AI、結(jié)構(gòu)三大核心系統(tǒng)有望持續(xù)收益
動(dòng)力系統(tǒng)，智能 AI 系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)單元是特斯拉人形機(jī)器人的三大核心：
動(dòng)力系統(tǒng)：相當(dāng)于人類的四肢，根據(jù)智能 AI 系統(tǒng)中決策層給出的指令做出相應(yīng)動(dòng)作，此系統(tǒng)中包括能源電池系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)系統(tǒng)（減速器、伺服電機(jī)、控制器、絲桿等）。智能 AI 系統(tǒng)：包括感知層、決策層和傳輸層三大層，感知層相當(dāng)于人類的感覺器官，用于感知外界環(huán)境狀態(tài)，此層級(jí)涉及傳感器和壓電元件等。決策層相當(dāng)于人類的大腦，用于分析感知層收集的數(shù)據(jù)，并給出相應(yīng)反饋動(dòng)作指令，此層級(jí)涉及計(jì)算能力硬件和機(jī)器學(xué)習(xí)算法等。
傳輸層相當(dāng)于人體的神經(jīng)元，負(fù)責(zé)將感知層收集的數(shù)據(jù)傳導(dǎo)給決策層和將決策層指令傳輸給動(dòng)力系統(tǒng)，此層級(jí)包括以太網(wǎng)、高速連接器等。結(jié)構(gòu)單元：包括相當(dāng)于人體骨骼，用以支撐機(jī)器人形體的輕量化鋁合金、耐磨損碳纖維結(jié)構(gòu)件；相當(dāng)于人體皮膚，用以包覆和感知的有機(jī)工程塑料和樹脂材料；相當(dāng)于人體腹膜，用以保護(hù)緩沖內(nèi)部器件的聚氨酯填充材料。其他：包括接插件、低壓線束、面罩玻璃等，價(jià)值量不高。
▲假設(shè)動(dòng)力系統(tǒng)，智能 AI 系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)單元三大系統(tǒng)成本占比 90%
▲中性情況下預(yù)計(jì) 2030 年全球人形機(jī)器人三大系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模分別可達(dá) 340/62/155 億元
根據(jù) OFweek 數(shù)據(jù)，核心零部件占比工業(yè)機(jī)器人成本約 70%，其中減速器、伺服電機(jī)、控制器占比分別約為 35%/20%/15%（不同口徑下占比略有差異，總體在 70%左右）。人形機(jī)器人相較于傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人，自由度大幅提升，預(yù)計(jì)將使用比工業(yè)機(jī)器人更多的減速器與電機(jī)。中性假設(shè)下，預(yù)計(jì) 2030 年全球人形機(jī)器人核心零部件市場(chǎng)規(guī)模約 300億元，9 年復(fù)合增速 91%。假設(shè)按未來單臺(tái)人形機(jī)器人配有 8 個(gè) RV 減速器用于四肢，腰部、胯關(guān)節(jié)等大負(fù)載處，20 個(gè)諧波減速器裝配在小負(fù)載關(guān)節(jié)處，同時(shí)配備 28 個(gè)伺服電機(jī)進(jìn)行測(cè)算。
▲預(yù)計(jì) 2021-2030 年人形機(jī)器人將促進(jìn)核心零部件市場(chǎng)規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)
減速器：日系廠商占主導(dǎo)地位。精密減速器是工業(yè)機(jī)器人的重要核心零部件。其具有傳動(dòng)鏈短、體積小、功率大、質(zhì)量輕和易于控制等特點(diǎn)，主要作用為將電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大扭矩。機(jī)器人減速器主要包括 RV 減速器和諧波減速器兩大類。
▲RV 減速器與諧波減速器優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，用途各異
受下游機(jī)器人行業(yè)高景氣度帶動(dòng)，國內(nèi) RV 減速器行業(yè)市場(chǎng)規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，機(jī)器人用 RV 減速器需求量從 2014 年的 18 萬臺(tái)增長(zhǎng)至 2020 年的 47.5 萬臺(tái)。按照 RV 減速器均價(jià) 6000 測(cè)算，2020 年 RV 減速器市場(chǎng)規(guī)模約 29 億元。從競(jìng)爭(zhēng)格局看，日系廠商占據(jù)主導(dǎo)地位。據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2021 年納博特斯克（Nab）市場(chǎng)占有率約 53%，位居第一。國內(nèi)廠商雙環(huán)傳動(dòng)市場(chǎng)占有率從 2020 年的 9%增長(zhǎng)至 2021 年的14%，提升明顯。
▲2014-2020 機(jī)器人 RV 減速器需求量 CAGR 約 18%
▲日系廠商占據(jù) RV 減速器市場(chǎng)主導(dǎo)地位（2021）
我國諧波減速器市場(chǎng)規(guī)模 2021-2025 年復(fù)合增速約 25%。據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，我國諧波減速器市場(chǎng)規(guī)模 2020 年約 15.7 億元，預(yù)計(jì)到 2025 年諧波減速器市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá) 47億元，2021-2025 年 CAGR 約 25%，其中機(jī)器人用諧波減速器市場(chǎng)規(guī)模約 30 億元，2021-2025 年 CAGR 約 25%。
從競(jìng)爭(zhēng)格局看，日系廠商為諧波減速器主要玩家。2021 哈默納科市場(chǎng)占有率達(dá) 36%。伴隨關(guān)鍵技術(shù)的攻克，國內(nèi)廠商競(jìng)爭(zhēng)力顯著增加，2021 年綠的諧波市場(chǎng)占有率達(dá) 25%，位居第二。
▲預(yù)計(jì) 2021-2025 年國內(nèi)諧波減速器市場(chǎng)規(guī)模復(fù)合增速 25%
▲日系廠商為諧波減速器領(lǐng)域主要玩家（2021）
伺服電機(jī)廣泛應(yīng)用于機(jī)器人關(guān)節(jié)部位，直接影響機(jī)器人性能參數(shù)。伺服電機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子和編碼器組成，可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象，具有體積小、質(zhì)量小、機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高等特性。
我國 2021-2025 年伺服電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模 CAGR 約 14%。隨機(jī)器人需求量上升，工業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)和電子制造設(shè)備等產(chǎn)業(yè)的迅速擴(kuò)張，伺服電機(jī)行業(yè)充分受益。據(jù)工控網(wǎng)統(tǒng)計(jì)，2021年我國伺服電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模為 169 億元，2015-2021 年復(fù)合增速 11%。從下游應(yīng)用領(lǐng)域看，據(jù) MIR DATABANK 數(shù)據(jù)，2019 年機(jī)器人市場(chǎng)占比伺服電機(jī)下游約 8.7%。若維持此比例，我們預(yù)計(jì) 2025 年伺服電機(jī)市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá) 287 億元，2021-2025 年 CAGR 約 14%。
▲2015-2021 年國內(nèi)伺服電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模復(fù)合增速 11%
▲預(yù)計(jì) 2021-2025 年國內(nèi)伺服電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模復(fù)合增速 14%
國產(chǎn)伺服電機(jī)品牌市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力逐步提升。據(jù) MIR DATABANK 統(tǒng)計(jì)，2021 年上半年，國產(chǎn)品牌匯川技術(shù)市場(chǎng)占有率從 9.8%升至 15.9%，反超安川等日系廠商，首次問鼎。排名第二第三的廠商為安川和臺(tái)達(dá)，市場(chǎng)占有率分別為 11.9%和 8.9%。
▲伺服電機(jī)市場(chǎng)占有率前三甲均為日系廠商（2020）
▲匯川技術(shù)市場(chǎng)份額排名第一（2021H1）
控制器：2012-2020 市場(chǎng)規(guī)模復(fù)合增速約 52%。控制器負(fù)責(zé)處理用戶指令并驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)完成相應(yīng)動(dòng)作，其性能直接關(guān)系到機(jī)器人運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性和精準(zhǔn)性。經(jīng)驗(yàn)積累疊加技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)機(jī)器人控制器需求量高漲，據(jù)智研咨詢數(shù)據(jù)，機(jī)器人控制器需求量從 2012 年的 0.6 萬套增長(zhǎng)為 2020 年的 24 萬套，復(fù)合增速 59%。同期機(jī)器人控制器市場(chǎng)規(guī)模從 0.68 億元增長(zhǎng)至 19.02 億元，復(fù)合增速 52%。
▲2012-2020 工業(yè)機(jī)器人控制器需求量 CAGR 約 59%
▲2012-2020 工業(yè)機(jī)器人控制器市場(chǎng)規(guī)模 CAGR 約 52%
從競(jìng)爭(zhēng)格局看，國外廠商占據(jù)主導(dǎo)地位。根據(jù)頭豹研究院數(shù)據(jù)，2021 年發(fā)那科、庫卡、ABB 和安川占據(jù)國內(nèi)機(jī)器人控制器約 58%的市場(chǎng)份額，國內(nèi)廠商競(jìng)爭(zhēng)力較弱，市占率不足 20%。
▲中國機(jī)器人控制器主要以外資為主，2021 年 CR4 超 50%
另外，人形機(jī)器人有望拉動(dòng) AI 與材料市場(chǎng)需求。AI 系統(tǒng)是機(jī)器人賴以感知周圍環(huán)境的感官，智能傳感器是其重要組件。據(jù)中國信通院數(shù)據(jù)，2016 年中國智能傳感器市場(chǎng)規(guī)模約 108 億美元，2020 年增長(zhǎng)至 148 億美元，復(fù)合增速約 8%。從國產(chǎn)化率方向看，我國智能傳感器國產(chǎn)化率從 2016 年的 13%增長(zhǎng)至 2020 年 的 31%，復(fù)合增速 24%，明顯快于行業(yè)增速。
國產(chǎn)智能車規(guī)級(jí)傳感器競(jìng)爭(zhēng)力相對(duì)較弱。從競(jìng)爭(zhēng)格局看，國內(nèi)車規(guī)級(jí)傳感器形成三級(jí)梯隊(duì)競(jìng)爭(zhēng)格局。德國廠商博世處于第一梯隊(duì)；日系廠商日本電裝和森薩塔處于第二梯隊(duì)；國產(chǎn)廠商蘇奧傳感、正揚(yáng)電子與禾賽科技處于第三梯隊(duì)。
因此機(jī)器人輕量化成為行業(yè)發(fā)展的必由之路。結(jié)構(gòu)材料在機(jī)器人本體重量占比最大，輕量化材料選擇是機(jī)器人“瘦身”的關(guān)鍵一環(huán)。總體來看，當(dāng)前機(jī)器人常用的輕量化材料包括鋁合金、鎂合金和碳纖維等。
▲鋁合金、鎂合金和碳纖維是主流的輕量化材料
國內(nèi)鋁合金產(chǎn)量穩(wěn)步提升，市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大。據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)， 2016 年國內(nèi)鋁合金產(chǎn)量為 750 萬噸，2021 年這一數(shù)字為 1068 萬噸，復(fù)合增速 7%。國內(nèi)鋁合金市場(chǎng)規(guī)模將從 2017 年的 2011 億元增長(zhǎng)至 2021 年的 2298 億元，復(fù)合增速 10%。
碳纖維市場(chǎng)規(guī)模過去 5 年復(fù)合增速 20%，國產(chǎn)化率僅 38%。據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2021 年我國碳纖維市場(chǎng)規(guī)模約 12 億元，同比增長(zhǎng) 18%，過去 5 年復(fù)合增速 20%。從市場(chǎng)份額看，2020 年國產(chǎn)廠商市場(chǎng)占有率不足 38%。在國產(chǎn)市場(chǎng)中，CR10 達(dá) 97%，市場(chǎng)集中度高。其中碳谷、寶蓮和中復(fù)神鷹排名前三，市占率約 62%。
▲2016-2021 國內(nèi)碳纖維市場(chǎng)規(guī)模 CAGR 約 20%
智東西認(rèn)為，雖然國內(nèi)目前人形機(jī)器人相關(guān)三大產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)仍然薄弱，但中國企業(yè)持續(xù)積累人形機(jī)器人的全棧核心技術(shù)，是全球?yàn)閿?shù)不多已生產(chǎn)出人形機(jī)器人成品的國家之一，在人形機(jī)器人市場(chǎng)已經(jīng)占據(jù)了與發(fā)達(dá)國家基本一致的先發(fā)優(yōu)勢(shì)。另外中國擁有世界上規(guī)模最大、門類最全、配套最完備的產(chǎn)業(yè)鏈體系，這種優(yōu)勢(shì)不僅沒有國家能夠替代，還會(huì)伴隨著產(chǎn)業(yè)更替日益完善。