运动控制机器人供应链关键环节

1、运动控制成为人形机器人供应链的主要领域机器人产业链框架人形机器人产业链涉及的四大环节：感知、交互、运控、导航。自动化装置包括：1）传感器：本体感受传感器、触觉+视觉+声音传感器、机器视觉等（数量较多）；2）执行器：减速器、伺服系统、微电机等（数量较多）；3）计划控制：控制器、工控系统、AI 系统等。主要技术路线及产业链相关公司如下图所示。图表1： 机器人技术体系资料来源：中国电子学会中国机器人产业发展报告（2021 年），图表2： 机器人产业链资料来源：Wind、特斯拉官网、运动控制硬件领域有望成为人形机器人主要外部供应链根据特斯拉产品发布会信息，人形机器人 Optimus（擎天柱）主要配置为

2、：身高 1.72m，体重 57kg，可负载 20kg，最快运动速度 8km/h；采用 Autopilot 的摄像头作为视觉感知传感器，共八个摄像头；采用 FSD Computer 作为计算核心；脖子、胳膊、手、腿、躯干累计搭载了 40 个机电传动器；搭载多相机神经网络、基于神经网络的规化、自动标记、算法训练等。Optimus 单价位于 1730 万元之间，有望进入消费级、商级等各类场景。人形机器人对运动控制能力及感知计算能力要求较高，人形和工业机器人的核心零部件基本相同，数量和质量上有升级需求。在特斯拉的产品介绍中，软件装置，如全自动驾驶计算机 FSD 进行行为决策与运动控制，Dojo 超级计

3、算机进行神经网络自动训练，主要是特斯拉自己完成。硬件方面，机电传动器领域预计会采取和外部供应链合作的方式。与工业机器人 2-6 的自由度相比，人形机器人通常有 30-40 自由度，对应的伺服电机、减速器数量有较大增长空间。伺服系统和减速器（谐波）环节国内产业化能力相对较强；控制系统与工业机器人差别较大，开发和供应模式尚不明确；传感器环节，与外部环境感知和导航相关的自动驾驶类传感器有望受益。图表3： 工业机器人与人形机器人运动控制方案比较分类多关节机器人协作机器人直角坐标机器人SCARA 机器人DELTA 机器人人形机器人常见自由度464343430-40减速器数量010KG：6 个谐波67 个

4、谐波不需要减速器重载使用 RV1 个谐波谐波减速器为主1020KG：4 个谐波/2 个 RV轻载使用谐波行星减速器腰部、腿部使用 RV伺服电机20KG 以上：6 个 RV）交流伺服无刷直流伺服交流伺服交流伺服交流伺服无刷直流伺服、伺服电缸、空杯电机等资料来源：前瞻产业研究院、图表4： 几款人形机器人的执行机构解决方案本田 ASIMOAtlas 系列欧洲 ICUBPOPPYROMEOPepperNaoWalker57 个自由度（电机驱动）：28 个自由度（液压驱动）54 个自由度（电机驱动）25 个自由度（舵机驱动）39 台直流电机：RE40 十台20 个自由度（电机驱动）25 个自由度（电机驱

5、动）41 个自由度（电机驱动）臂部 72腿部 3*2手臂 7*2头部 2RE25 十台头部 2头部 2腿 6*2手部 132脚踝 2*2手部 9*2手臂 5*2RE-max 系列以及手臂 4*2手臂 5*2臂 7*2腰部 2腹部 2头部 6手部 1*2DCX 电机五台手部 2*2胯部 1手 6*2腿部 62手臂 6*2腕部/机械手：2*2腰部 3腿部 6*2腿部 3*2脊柱 5腿部 3底座 3 个全向轮腿部 5*2手部 1*2颈*3资料来源：本田官网、波士顿动力官网、优必选官网、软银官网、Engineered Arts 官网、Agility Robotics 官网、成本构成上，人形机器人中运动

6、控制占比接近 50%，其中减速器占比 22%，伺服系统占比 16%，控制器占比 11%。图表5： 工业机器人生产成本构成图表6： 人形机器人生产成本构成14本体24其他1伺服系统20控制器系统集成减速器 31外围视 觉、激光雷达、传感器17本体 17系统集成及其他 17减速器 2210伺服系统 16控制器11资料来源：OFweek 机器人网、资料来源：OFweek 机器人网、运动控制领域上市公司梳理本文重点讨论的的是运动控制领域，相关上市公司盈利及估值状况，如下表所示。图表7： 通用机械行业主要公司盈利预测及估值（估值日期：2022 年 8 月 12 日）市值EPS（元）PE2022 22-2

7、4所属行业 证券代码证券简称（亿元）20212022E2023E2024E20212022E2023E2024EPEG年净利润 CAGR谐波减速器 688017 CH绿的谐波3321.331.62.283.08147.8123.586.3643.1738.9%603915 CH国茂股份1400.990.861.101.3821.424.619.215.40.8026.5%300403 CH汉宇集团740.40.350.39-30.235.231.2-0.35-6324.T哈默纳科5008769104116756.075.349.844.92.5529.6%RV 减速器002472 CH双环传动

8、3050.340.680.971.31116.057.740.529.91.4938.9%002896 CH中大力德570.76-55.6-600835 CH上海机电1431.121.221.31.4114.012.91211.11.657.8%0658 HK中国高速传动820.77-6.5-6268.TNABTESCO40135351572012196.221.216.515.11.1618.3%5802.T住友电气119337212313016020.812.211.69.40.8813.8%伺服系统300124 CH汇川技术1,7691.171.582.032.5857.142.533.

9、1261.5327.8%688320 CH禾川科技1041.071.612.28-64.342.930.21.445.8%002334 CH英威腾590.27-28.2-002747 CH埃斯顿2560.150.270.370.51196.2110.980.358.22.9238.0%300161 CH华中数控48-0.19-125.9-002892 CH科力尔580.460.430.610.8240.342.430.322.51.1437.2%002979 CH雷赛智能710.720.831.051.3531.827.721.817127.6%300660 CH江苏雷利1070.94-43.

10、5-1.54-HOLI.O和利时100.83-18.7-0.58-PCRFY松下206-71109103119.00.10.10.10.0120.6%6503.T三菱电机60222909095108119.015.514.612.91.619.6%6506.T安川电机126947172147194203.065.732.424.61.0463.5%0P6M.L西门子9247.97.66.88.09.114.315.813.65.532.6%控制器002527 CH新时达600.210.37-42.824.4-0.24-300124 CH汇川技术1,7691.171.582.032.5857.1

11、42.533.1261.5327.8%002747 CH埃斯顿2560.150.270.370.51196.2110.980.358.22.9238.0%002334 CH英威腾590.27-28.2-300161 CH华中数控48-0.19-125.9-873553 CH华成工控202.1-31.4-002979 CH雷赛智能710.720.831.051.3531.827.721.817127.6%6954.T发那科46,68149080993696847.228.624.723.93.059.4%6506.T安川电机12,6947214719420365.732.424.623.51.8

12、417.6%KU2.DF库卡330.980.61.132.1485.3139.37439.11.5788.9%ABB.NABB5952.251.31.631.7713.523.418.617.11.3816.9%6724.T精工爱普生79898926719619922.47.510.210-0.55-13.6%工业机器人002747 CH埃斯顿2560.150.270.370.51196.2110.980.358.22.9238.0%300024 CH机器人177-0.530.110.20.23-21.5100.456.850.52.4541.0%300607 CH拓斯达690.320.540

13、.710.8551.630.122.919.11.1825.6%688165 CH埃夫特-U59-0.33-34.3-002527 CH新时达600.21-42.824.4-0.24-002559 CH亚威股份480.310.270.330.3928.131.426.221.91.5919.7%430394 CHST 伯朗特50.29-8.5-002444 CH巨星科技2441.231.31.581.9217.316.513.511.10.7621.8%0006 CH 51格力电器1,8594.084.545.125.688.17.36.55.80.6211.8%6954.T发那科466814

14、9080993696847.228.624.723.93.059.4%6506.T安川电机126947214719420365.732.424.623.51.8417.6%KU2.DF库卡330.980.61.132.1485.3139.37439.11.5788.9%ABB.NABB5952.251.31.631.77213.523.418.617.11.3816.9%6724.T精工爱普生79898926719619922.47.510.210-0.55-13.6%7951.T雅马哈1065715121523427337.626.524.320.92.0912.7%注：1）国内公司盈利预测

15、来自Wind 一致预期，国外公司盈利预测来自彭博一致预期。2）发那科、安川电机、三菱电机、大卫控股货币单位为日元；西门子、库卡、ABB 货币单位为欧元； 资料来源：Wind、彭博、减速器：机器人运动的关节减速器可以通过降低转速而提高扭矩，以传递较大的负荷，克服伺服电机功率有限导致输出的扭矩较小的缺陷。根据构架和传动原理的不同，减速器可分为 RV 减速器、谐波减速器、齿轮减速器和摆线针轮减速器等。图表8： 减速器分类及应用情况图表9： 2021 年减速器下游销量占比资料来源：华经产业研究院，资料来源：华经产业研究院，谐波、RV 减速器的构造及工作原理：谐波减速器构造主要包括刚轮（带有内齿圈的刚性

16、齿轮）、柔轮（带有外齿圈的柔性齿轮）、以及波发生器，通常采用波发生器主动-刚轮固定-柔轮输出形式，当波发生器装入柔轮内圆时，迫使柔轮产生弹性变形而呈椭圆状，此时长 轴处柔轮齿轮插入刚轮的轮齿槽内，为完全啮合状态；而短轴处则为脱开状态，当波发生 器连续转动时，迫使柔轮不断产生变形并产生了错齿运动，从而实现波发生器与柔轮的运 动传递。RV 减速器由正齿轮（行星轮）、RV 齿轮、曲柄轴、销（针齿销）、外壳（针轮）、输出轴等组成，其中 RV 齿轮位于正中是减速器的核心，其工作原理是通过正齿轮变速、差动齿轮变速进行变速。图表10： 谐波减速器结构图图表11： RV 减速器结构图资料来源：绿的谐波招股说明

17、书、资料来源：纳博特斯克官网、机器人使用的减速机主要有三种：RV 减速机、谐波减速机、行星减速机，最常用的是 RV和谐波。谐波减速器在多关节机器人、SCARA、协作机器人、DELTA 机器人中平均应用3.5 台、3 台、7 台与 1 台，下游主要是多关节机器人（占比 36.22%）、协作机器人（占比 32.41%），RV 减速器在中大负载的多关节机器人中应用数量较多，RV 在小型的 SCARA、协作机器人中应用较少。行星减速机因精度较低，在机器人行业应用较少，常用在 DELTA上，少量使用在 SCARA 上。图表12： RV 减速器与谐波减速器对比RV 减速器谐波减速器关键技术指标减速比：30

18、-192.4额定输出转矩：101-6,135 Nm扭转刚性：20-1,176 Nm/arc min技术特点通过多级减速实现传动，一般由行星齿轮减速器的前级和摆线针轮减速器的后级组成，组成的零部件较多。减速比：30-160额定输出转矩：6.6-921 Nm扭转刚性：1.34-54.09 Nm/arc min通过柔轮的弹性变形传递运动，主要由柔轮、刚轮、波发生器三个核心零部件组成。与 RV 及其他精密减速器相比，谐波减速器使用的材料、体积及重量大幅度下降。产品性能大体积、高负载能力和高刚度体积小、传动比高、精密度高应用场景一般应用于多关节机器人中机座、大臂、肩部等重负载的位置。 主要应用于机器人小

19、臂、腕部或手部终端领域汽车、运输、港口码头等行业中通常使用配有 RV 减速器的重负载机器人。3C、半导体、食品、注塑、模具、医疗等行业中通常使用由谐波减速器组成的 30kg负载以下的机器人。价格区间5,000-8,000 元/台1,000-5,000 元/台资料来源：绿的谐波招股说明书，我们测算：人形机器人减速器使用数量或在 4050 个，将大幅抬升减速器的需求天花板。主要逻辑：减速器数量主要取决于手指数量、手腕弯曲度、腿部弯曲度等。若是人形机器人想达到人类相似的活动自由度，共需要 78 个减速器，使用谐波减速器约 60 个（在人形机器人小臂、腕部、手部等部件），RV 减速器约 18 个（在人

20、形机器人的腰、上臂、下臂等大惯量、高转矩输出部件）。若是基本满足人形机器人需求的情况下，共需要减速器 4050个。图表13： 人性机器人减速器数量预计关节基本数量理想数量适用减速器类型减速器体积肩关节22RV 减速器5060mm肘关节22谐波减速器3040mm腕关节22谐波减速器3040mm髋关节22RV/谐波减速器5060mm膝关节22RV 减速器5060mm踝关节22RV 减速器5060mm指关节5*214*2谐波减速器20mm趾关节5*214*2谐波减速器20mm其他关节1010RV/谐波减速器总计405078注：理想情况指人形机器人和人类具备相同灵活度所需的减速器数量资料来源：预测预计

21、 25 年中国工业机器人 RV/谐波需求为 45.7/41.2 亿元我们预测 2025 年中国工业机器人 RV 减速器市场需求 45.7 亿元，谐波减速器市场需求为41.2 亿元。工业机器人的工作寿命一般为 8-10 年，减速器的使用寿命通常在两年左右，当前保有的工业机器人维修保养亦需要大量的减速器替换。新增的工业机器人需求是减速器产业发展的主要驱动力，机器人存量市场的更换亦是需求方向之一。核心假设：据 MIR 预测，20212025 年中国工业机器人销量将从 25.64 万台增长至 45.72 万台；单台工业机器人所需 RV 减速器、谐波减速器分别为 2 个和 3 个；RV 减速器和谐波减速

22、器单价分别为 5000 元/台和 3000 元/台。技术指标2019202020212022E2023E2024E2025E工业机器人销量（万台）14.917.125.630.935.740.845.7单台 RV 减速器数（台）2222222单台谐波减速器数（台）3333333RV 减速器总销量（万台）29.934.351.361.871.581.691.4谐波减速器总销量（万台）44.851.476.992.7107.2122.3137.2RV 减速器单价（元/台）5000500050005000500050005000谐波减速器单价（元/台）300030003000300030003000

23、3000RV 减速器市场销售规模（亿元）15.017.225.730.935.840.845.7谐波减速器市场销售规模（亿元）13.415.423.127.832.236.741.2资料来源：MIR、华泰研究预测图表14： 2019-2025E 中国 RV、谐波减速器市场规模图表15： 中国工业机器人减速器国内需求量图表16： 中国工业机器人减速器国内需求规模万台）RV减速器总销量总销量yoy（右轴）谐波减速器总销量（250（亿元） RV减速器市场销售规模谐波减速器市场销售规模60% 2001501005002019202020212022E 2023E 2024E 2025E50%40%30

24、%20%10%0%1009080706050403020100市场销售规模yoy（右轴）201920202021 2022E 2023E 2024E 2025E60%50%40%30%20%10%0%资料来源：MIR、预测资料来源：MIR、预测竞争格局：谐波实现进口替代，RV 持续进步谐波的龙头是哈默纳科（HD），RV 的霸主是纳博特斯克（帝人），2021 年这两家全球市场份额合计 75%左右，其中纳博特斯克占 60%。谐波减速器国产趋势明显，本土企业快速追赶哈默纳科。2021 年，哈默纳科占中国谐波减速器 38%的市场份额，相较 2018 年过半的市场份额显著下降。以绿的谐波为代表的国产谐波

25、减速器份额提升明显，但在全球市场跟国际巨头的市场份额依然存在差距。同时，国内入局新玩家增多，除日本新宝、来福等原有厂商，同川、大族等企业也占据了一定的市场份额。据 GGII 统计数据显示，中国市场超 100 家本土企业涉足精密减速器的生产，其中谐波减速器企业超 50 家，国内企业增多叠加技术迭代升级，继续推动国产份额提升。图表17： 2018 年中国机器人谐波减速器市场竞争格局图表18： 2021 年中国机器人谐波减速器市场竞争格局来福9%哈默纳科新宝6%其他13%同川大族新宝7%来福8%绿的谐波26%6%4%其他11%绿的谐波20%哈默纳科38%52%资料来源：高工机器人、资料来源：高工机器

26、人、日企掌握全球 80%以上的 RV 减速器市场份额。据前瞻产业研究院数据，截至 2020 年，日本机器人减速器企业占据了全球 80%以上的市场份额，RV 三巨头是纳博特斯克、住友、 SPINEA，其中博特斯克市场份额达到 60%。采埃孚减速机的性能跟精度也处于前列，主要应用在高端机床上，工业机器人行业应用较少。国产 RV 减速器在技术领域有所突破，但高端市场、重负载市场的市占率、产品系列完善度方面有待进一步提高。国产 RV 以模仿起步，目前国内规模靠前的企业有双环传动、中大力德、南高齿、南通振康、力克精密等。图表19： 2018 年中国机器人 RV 减速器市场竞争格局图表20： 2021 年

27、中国机器人 RV 减速器市场竞争格局SPINEA 秦川南通振康 智同 秦川住友 3%8%中大力德7%南通振康7%双环传动7%3%其他10%4%中大力德4%珠海飞马 4%住友4%双环传动15%3% 2%其他12%纳博特斯克55%纳博特斯克52%资料来源：高工机器人、资料来源：高工机器人、国内厂商加快扩产节奏，满足减速器增长需求。近年来主流减速器日企产能扩张计划受疫情影响进度减缓，加之日本的人工成本较高，国内厂商在扩产成本上备具一定优势。绿的谐波减速器产能已突破 30 万台/年。RV 减速器方面，双环传动 21 年均实现 6 万台套以上产能，并计划进一步产能扩充。图表21： 国内主要企业减速器产能

28、情况公司减速器种类产能绿的谐波谐波减速器截止 21 年底年产 30 万台谐波减速器，计划提升至 50 万台或以上同川科技谐波减速器年产 10 万台谐波减速器中技克美谐波减速器XBS 谐波传动减速器、XBD 谐波传动减速器、XBHS 中空型谐波传动减速器系列，年产达 5 万台套双环传动RV 减速器21 年 RV 减速器产能 6-8 万台，22 年内有望达 10 万台以上南通振康RV 减速器年产接近 2 万台 RV 减速器资料来源：各公司官网，技术壁垒：加工设备、材料、工艺国产减速器精度、寿命与外资仍有一定差距。在效率、减速比、传动精度、扭矩刚度等关键指标参数上，国产减速器已经基本达到了国际领先的

29、产品水平，但是在使用寿命、故障率等方面仍有差距。根据官网数据，纳博特斯克销量最高的 RV-C 和 RV-E 系列都具有更高的额定输出转矩和减速比，同时寿命可以达到 6000 小时以上。与国外产品相比，一部分国产减速器长时间使用后仍有出现的磨损、漏油、精度下降的情况，在产品稳定性和使用寿命上仍需提升。减速器对技术积累要求非常高，细小的工艺差距会影响减速器的精度、损耗速度和寿命。打破海外技术壁垒的关键：设备、制造工艺。1）国内厂商仍以购买进口制造设备为主，部分国家对我国有所限制，导致国内企业对于新增需求无法做出快速反应，加之我国机床整体制造水平偏低，对减速器零件加工工艺缺乏经验，自主制造能力仍然受

30、限。除了绿的谐波等企业通过工艺、材料的改进解决设备卡脖子问题外，加速提高国产精密设备制造水平仍为关键。2）减速器属于薄壁零件，如果热处理技术不过关，会导致零件变形较大，RV减速器 C 系列中的双联齿轮对于热处理变形的控制等，均属于技术难题。图表22： 谐波减速器国内外主要品牌同型号关键参数对比性能指标齿隙精度传动精度绿的谐波（LHS-32） 1 arcmin 1 arcmin来福（LHT-32） 1 arcmin 1 arcmin钧兴（KSHG-32） 1 arcmin 1 arcminHD(HPG-32) 1 arcmin 1 arcmin效率80%80%80%85%温升40404040噪声

31、75dB（A）75dB（A）75dB（A）75dB（A）允许最高输入转速4500400048005000（rads/min）额定扭矩51-13099-17895-17054-137最大冲击转矩190-652497-892450-868200-686减速比30-16050-16050-16030-160回差10105X105X10重量2.53.153.153.2资料来源：高工机器人，性能指标齿隙精度传动精度南通振康（RV-40E） 1 arcmin 1 arcmin双环传动（SHPR-40E） 1 arcmin 1 arcmin纳博特斯克(Nab 40E) 1 arcmin 1.5 arcmin

32、效率80%85%X95%85%X95%温升474545噪声75dB（A）75dB（A）70dB（A）允许最高输入转速707070额定扭矩412412353扭转刚度108108108过载250%250%250%减速比30-16050-16030-160回差101010资料来源：高工机器人，华泰研究图表23： RV 减速器国内外主要品牌同型号关键参数对比伺服电机：机器人运动的心脏2021 年中国工业机器人伺服系统市场规模 20.7 亿元电机按用途可划分为驱动用电动机和控制用电动机。1）驱动用电动机包括：电动工具用电动机、家电用电动机及其他通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子

33、仪器等）用电动机。2）控制用电动机包括：步进电动机、伺服电动机、空杯电机等。图表24： 步进电机分类图表25： 伺服电机分类资料来源：资料来源：伺服系统直接影响工业机器人的运动精度、控制速度以及稳定性，主要包括伺服驱动器、伺服电机、编码器三部分。伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够随着输入量的任意变化而变化的自动控制系统。伺服系统由伺服驱动器发出信号给伺服电机驱动其转动，同时编码器将伺服电机的运动参数反馈给伺服驱动器，伺服驱动器再对信号进行汇总、分析、修正。整个工作过程通过闭环方式精确控制执行机构的位置、速度、转矩等输出变量。图表26： 伺服系统工作流程图表27： 伺服电机结构资

34、料来源：禾川科技招股说明书、资料来源：MIR、工业机器人行业占伺服系统下游 9.4%，主要应用交流伺服电机，其中协作机器人主要用直流无刷电机；服务机器人和医疗器械是对无刷直流伺服增长带动比较明显的领域。由于交流伺服电机具有最大转速高、速度控制平滑、振荡小不易发热以及适用于无尘、易爆环境的诸多优点更加适应工业自动化对于运动控制的要求，目前大多数工业机器人与数控机床都采用交流伺服电机。无刷直流伺服市场的增长与下游行业应用以及细分行业中电机技术替代趋势密不可分，服务机器人和医疗器械是对无刷直流伺服增长带动比较明显的领域。电子及半导体制造设备13.80%其他36.80%机床12.80%3C制造设备3.

35、30%工业机器人9.40%塑料机械3.30%纺织机械5.90%包装机械6.10%电池制造设备8.60%图表28： 2021 年中国伺服系统前三大下游行业：电子及半导体、机床、工业机器人资料来源：MIR、20172021 年，中国伺服系统市场从 97 亿元增长至 224 亿元，CAGR=23.27%。2021 年中国伺服电机市场规模为 169 亿元，2017-2021 年 CAGR=9.86%。其中，交流伺服电机市场占比 65%，直流伺服电机占比 35%。2019 年交流伺服电机市场 90 亿，2010 年至 2019年 CAGR=9.67%，占比从 69%增长至 78%；直流伺服电机 25 亿

36、（2020 年无刷直流伺服市场约 12 亿），2010 年至 2019 年 CAGR=4.25%。图表29： 2017-2021 年中国市场伺服系统市场规模图表30： 2017-2021 年中国市场伺服电机市场规模28622417814411997（亿元）中国伺服系统市场规模yoy 350300250200150100500201720182019202020212022E30%25%20%15%10%5%0%（亿元）伺服电机市场规模yoy（右轴）200180160140120100806040200201720182019202020212022E16%14%12%10%8%6%4%2%0%

37、资料来源：、资料来源：MIR、2021 年工业机器人伺服系统市场规模 20.68 亿元，占比 9.4%。人形机器人采用直流伺服电机和微型电缸系统，单台设备所需机电传动器数量约 3040 个，单台用量是多关节机器人的 67 倍。由于人形机器人体积更大，以及对精度要求更高，人形机器人通常使用直流无框力矩电机，可以在较小体积下输出较大的力。其中对于颈关节、肩关节、肘关节、腕关节、腰关节、膝关节、踝关节等大关节来说，一般采用标准的电机组合形式，电机功率约 100200 瓦。对于手部关节，空间狭小、要求较高，可选用微型电机系统和微型电缸系统相组合的形式，电机功率大约 30 瓦左右。短期来看，2020 Q

38、2 以来中国交流伺服电机景气持续上行，2022H1 增速开始放缓。2022年上半年中国交流伺服电机销售额为 123.32 亿元，同比持平。2022Q2 同比略有下滑，主要是由于疫情加剧上游缺芯+机床下游行业（传统汽车、工程机械、3C）市场低迷导致需求持续减弱。表现得相对比较稳定的是大中型 PLC，在 2022Q2 仍保持同比正增长，主要得益于新能源、半导体及部分项目型行业如化工、市政等仍保持增长。我们将持续关注下半年行业需求的变化。图表31： 中国市场交流伺服电机销售额图表32： 中国市场 PLC 销售额（亿元）706050403020102017Q12017Q22017Q32017Q4201

39、8Q12018Q22018Q32018Q42019Q12019Q22019Q32019Q42020Q12020Q22020Q32020Q42021Q12021Q22021Q32021Q42022Q12022Q20交流伺服销售额交流伺服销售额yoy-右轴80706050403020100-10-20-30（亿元）小型PLC销售额大中型PLC销售额454035302520151052017Q12017Q22017Q32017Q42018Q12018Q22018Q32018Q42019Q12019Q22019Q32019Q42020Q12020Q22020Q32020Q42021Q12021Q220

40、21Q32021Q42022Q12022Q200.50.40.30.20.10-0.1-0.2资料来源：MIR、资料来源：MIR、图表33： 2022 年中国自动控制产品季度增速逐渐放缓图表34： 2022 年中国自动控制产品下游主要依靠新能源行业需求250%200%150%100%50%0%-50%-100%伺服交流 低压变频器120%100%80%60%40%20%0%-20%-40%-60%2021H12022H1合 电 食 半 其 塑 工 橡 纺 暖 造 物 制 纸 起 电 包 建 机 烟 工 印 大中型PLC HMI小型PLC CNC2018Q12018Q22018Q32018Q42

41、019Q12019Q22019Q32019Q42020Q12020Q22020Q32020Q42021Q12021Q22021Q32021Q42022Q12022Q2计 池 品 导 他 料 业 胶 织 通 纸 流 药 巾 重 梯 装 材 床 草 程 刷饮 体机空机料器调械人资料来源：MIR、资料来源：MIR、竞争格局：外资占据高端市场，汇川打破垄断国内工业机器人伺服电机（主要是交流伺服）外资品牌占比约 65%，汇川技术打破外资垄断。外资品牌中以日系和欧美品牌为主导，国产品牌发展起步较晚，在伺服电机领域一直处于追赶位置，2021H1 年国内企业市场份额整体市场份额较小，为 35%。国内企业中，汇

42、川技术在伺服电机的产量和业务布局及销售占上处于领先地位，据 MIR 数据，2021 年H1 汇川技术以15.9%的市场份额超越日系供应商安川、松下和三菱及台湾台达，排名第一。图表35： 2021 年国内工业机器人用伺服电机被外资品牌所垄断图表36： 2021 年 H1 国产品牌汇川技术首次市场份额占比第一其他46%外资品牌65%汇川16%国产品牌35%三菱8%松下台达9%9%安川12%资料来源：MIR、资料来源：MIR、ELMO、Copley、高创中国无刷直流伺服市场集中度不高，CR10 市场份额不到 50%，销售额在 1 亿以上的只有 1 家，5 千万以上的只有 5 家。这些供应商可分为三类

43、：第一类采取电机+驱动器的成套供应方式，主要企业有步科、雷赛智能、科尔摩根等；第二类厂商自己没有驱动器产品，仅供应电机给客户，如国内的常州富兴；第三类公司仅供应驱动器，如 ELMO、Copley、高创等。在下游高端应用市场中，科尔摩根、纳诺达克、日系的多摩川等份额靠前。中端市场国产厂商占比较多，步科、雷赛智能、江苏雷利名列前茅。低端市场集中度不高，头部厂商的份额也没有与后面的厂商拉开距离，步科、卧龙电机、和利时等领先。第一类：电机+驱动器的成套供应方式第二类：没有驱动器产品，仅供应电机给客户第三类：仅供应驱动器常州富兴步科、雷赛智能、科尔摩根高端市场科尔摩根纳诺达克多摩川中端市场国产厂商为主步

44、科雷赛智能江苏雷利低端市场集中度不高步科卧龙电机和利时图表37： 直流伺服减速器供应商分类图表38： 直流伺服电机供应商资料来源：前瞻产业研究院、资料来源：前瞻产业研究院、伺服电缸：将伺服电机与丝杠一体化设计的模块化产品，速度为 0.12m/s，因为闭环伺服控制，所以控制精度较高，具有成本低，配置灵活等特点，是液压缸和气缸的最佳替代品。国内生产伺服电缸的企业较多，包括：苏州通锦、华欧精密、AIM 传动天下、上海冀望、惠州科特、东莞锐联、台达集团、上海贝锡、上海霸田等。技术壁垒：编码器分辨率/响应速度达到国际水准，稳定性/耐用性存在差距头部国内企业中小功率产品的核心技术指标已经达到国际领先水平。

45、根据我们的调研，编码器占电机成本的 30%，编码器分辨率决定了伺服电机旋转的角位移，编码器分辨率越高，控制精度也越高。目前安川-7 系列与台达 ASDA 系列所配备的编码器的分辨率最高，为24bit，汇川已经达到 23bit 的分辨率，与国际领先水平差距较小。在过载能力方面松下、安川、禾川、汇川与西门子的主流产品均已经拥有 3.5 倍的过载能力，国内企业以达到国际领先水平。国内企业在产品使用稳定性及耐用性方面依然与国外领先企业存在差距。例如安川电机的 -7 系列耐环境性能表现出众，能够在更严苛的环境下运行。其产品使用海拔高度为 2000米，适用最高环境温度为 60 摄氏度，而国内伺服产品一般适

46、用温度为 55 摄氏度，且需要在大幅降低负载功率的条件下运行。图表39： 国内外主流伺服驱动器产品指标对比松下安川三菱西门子禾川信捷台达汇川英威腾性能指标MINAS-A6-7 系列MELSERVO-J4 SINAMICSS210X6M 系列MS6-80 系列ASDA-A3SV600DA300编码器分辨率（bit）232422202317242323过载能力3.53.533.53.533.53.53最高转速650060006000600060005200600060005000速度频率响应3.23.12.533.2-3.133资料来源：各公司官网、控制器：机器人运动的大脑控制器是实现对工业机器人

47、的位置、速度、加速度等进行控制的核心零部件，工业机器人与人类的人机交互也依赖于控制器。控制系统主要由控制器（硬件）和控制算法（软件）组成。控制器通过分析伺服电机编码器以及机器人传感器所反馈的信号，通过给伺服驱动器发送位置、速度指令的方式来完成对工业机器人的控制。工业机器人控制器的主流控制方式为 PC-Based 控制，具有系统通用性强、可拓展性强的优势，能够满足工业机器人复杂运动的算法要求。图表40： 控制器在运动控制系统中发挥类似于“大脑”的作用图表41： 运动控制行业上下游资料来源：雷赛智能招股说明书，资料来源：雷赛智能招股说明书，下游应用场景分散，控制器供应链方式尚不明确。由于人形机器人

48、的伺服驱动器数量高达数十个，需要处理庞杂的数据，工业机器人的驱控一体很难实现，还需额外添加一个独立控制器。人形机器人控制器，对于客户应用场景的了解及工艺要求是主要因素，单独一家厂商还很难将人形机器人做到各个场景的通用，厂商负责本体制造+控制部分做成开源系统可能成为解决方案之一。目前人形机器人生产规模较小，未来进入量产阶段后，供应链方式尚不明朗。图表42： 几款人形机器人的控制解决方案本田 ASIMOAtlas 系列欧洲 ICUBPOPPYROMEOPepperNao控制计算机放置在躯体里 ， 由 四 个 运 行 着使用集成 IMU、联合位置和力传感器来控动作指定并非基于 项目使用GPLv3 开

49、系统本身，而是远 源，设计 CAD 都是在基于 LPPA 所制作的控制图表功能上，支持通过Wi-Fi 接入云端服务器，这使用网线或 WIFI 连接NAO 与电脑， 并通过VxWorks 实时操作系统控 制 的处理器构成，分别控制制自身的肢体动作。模型预测控制器端控制，使用名开源为 ARCHER 的提出了中心控制，架构，可以获得高质量能够令其表现和 Mitek 智慧大脑软件控各类识别系统更 制。一个 CPU 位于头解 决 手、腿、关节、视觉。与方案输入输出控制板之间通过（MPC）使用机器人动力学模型来预测机学习型算法体系。用一台相机捕获并的被动步态模式。加智能。为了扩展其应用实现，厂商部，运行一

50、个 Linux 内核，并支持厂商自行研总线连接。器人未来的动作，优处理标的图像，对也公开发布了 制 的 专 有 中 间 件化行为，随时间推移产生最佳动作。失败的尝试分析，并找出最佳的射击角度、轨迹等。SDK，开发者可个性化设定。（ NAOqi ） 。 第二个 CPU，位于机器人躯干内。资料来源：本田官网、波士顿动力官网、优必选官网、软银官网、Engineered Arts 官网、Agility Robotics 官网、2021 年中国工业机器人控制器市场 14.7 亿元，4 年 CAGR=8.78%中国工业机器人控制器市场规模从 2017 年的 10.5 亿元增长至 2021 年的 14.7

51、亿元，CAGR=8.78%。根据预测，2022 年我国机器人控制器市场规模 16.2 亿元，同比增长 10.2%。根据华经产业研究院，2020 年全球运动控制市场规模约为 196 亿美元，同比增长 4.81%，预计 2021 至 2025 年，全球运动控制市场规模将保持 5%的复合增长率。图表43： 2019-2025 年全球运动控制市场规模图表44： 2017-2022 年中国工业机器人控制器市场规模（亿美元）全球运动控制市场规模YoY 300250200150100505.4%5.2%5.0%4.8%4.6%（亿元）国内机器人控制器市场规模YoY 201510520%15%10%5%020

52、19202020212022E 2023E 2024E 2025E4.4%00%201720182019202020212022E资料来源：华经产业研究院，资料来源：，竞争格局：外资主导，国产品牌深耕研发控制系统参与者分种类看：一类是主流的大型机器人厂商，自主研发控制器和控制算法，包括 ABB、KUKA、发那科、国内的埃斯顿等。工业机器人行业巨头一般都采用控制器自产自用的模式，且各机器人厂商的控制器无法兼容，因此控制器市场竞争格局类似于机器人本体的竞争格局。在国产机器人公司中，埃斯顿于 2017 年初收购全球排名前十的运动控制品牌英国 TRIO，汇川技术自主开发高性能标准型控制器 IMC100，广州数控自主研发 RB、RMD、RB03A1 系列控制器优化加减速性能，华中数控自主开发华数型控制系统为用户提供整套工业机器人控制解决方案；另一类是专业的控制系统厂商，单独售卖控制器，提供可扩展和二次开发的硬件和软件平台，包括 KEBA、贝加莱、倍福、泰道，国内的研华、固高科技、英威腾、雷赛智能、维宏电子等。这类企业以国产厂商为主，主要服务于中低端市场，前五大厂商中，除了倍福以 IPC+软 PLC 在 2021 年占据了最大份额之外，25