人形机器人行业专题三之执行器系统：核心部件，顺势启航

请仔细阅读本报告末页声明 证券研究报告 | 行业深度报告 2024 年 03 月 18 日 人形机器人 专题三之执行器系统：核心部件，顺势启航 执行器是人形机器人硬件系统的关键部件。近些年的研究和应用主要围绕结构设计、减速器、控制方式等方面。技术方案经历了从刚性到弹性，再到准直驱的发展，集成度、控制精度逐步提升，能量损耗逐步降低，对减速器传动比需求逐步减小。目前刚性执行器方案成熟度高、控制精度高，成为人形机器人执行器的主流技术方案。准直驱方案集成度高、能量效率高，在人形机器人、四足机器人等领域应用前景可观。 电机、减速器、丝杠、编码器、力传感器是核心零部件。 1）电机：执行器系统的“血管”。人形机器人主要采用集成度高、运动控制精度高、扭矩输出效率高的无框力矩电机。人形机器人的普及将带动无框电机市场规模增长。2）减速器：电机和传动装置之间的桥梁。旋转执行器普遍采用体较小的谐波减速器；直线执行器通常选择高负载的 RV 减速器或精密行星减速器。谐波减速器、RV 减速器技术发展依赖于专业化生产设备和材料等，目前日本哈默纳科、纳博特斯克处于领先地位。3）丝杠：直线执行器的传动装置。受益于机器人等高端制造领域快速发展，高负载的行星滚柱丝杠具备较大发展潜力。目前瑞士 Rollvis、GSA，瑞典 SKF，美国 Exlar、Moog 等企业处于领先地位。4）编码器：驱控信息的反馈装置。常用于机器人的有光电编码器、磁编码器。目前光电编码器技术更成熟，更达的精度更高。磁编码器理论成本更低，未来前景可观。全球来看，欧美日韩占据主要市场，奥普光电等国产品牌快速崛起。5）力传感器：电机输出力矩的反馈装置。六维力传感器能够检测最完整的三维空间力/力矩，是当前研究的重点。其弹性结构体结构设计是技术突破的关键。目前国内仅有宇立仪器、坤维科技等少数企业能够实现量产。 投资建议：人形机器人有望先在工商业普及，逐步拓展至家用、公共领域，发展成为千亿美元级蓝海市场。执行器作为价值量占比最高的部件，有望直接受益于人形机器人的普及。相关标的有：1）总成：三花智控、拓普集团；2）电机：步科股份、昊志机电；3）减速器：哈默纳科、纳博特斯克、绿的谐波、双环传动、中大力德；4）丝杠：鼎智科技、恒立液压、贝斯特；5）编码器：奥普光电；6）力传感器：柯力传感。 风险提示：技术研发不确定性风险、降本进程不及预期、商业化落地不及预期、三方数据失真风险 强于大市（维持评级） 行业走势 作者 分析师 荣 泽宇 执业证书编号：S1070523040002 邮箱：rongzeyu@cgws.com 分析师 刘 鹏 执业证书编号：S1070520030002 邮箱：liupeng@cgws.com 联系人 陈 玥桦 执业证书编号：S1070122080057 邮箱：chenyuehua@cgws.com 相关研究 1、《人 形机器人 专题一： 前景广阔， 飞轮待启》2023-11-27 2、《人形机器人专题二：发展意义重大，市场规模几何》2023-12-06 -19%-14%-9%-4%1%7%12%17%2023-032023-072023-112024-03家电沪深300行业深度报告 P.2 请仔细阅读本报告末页声明 内容目录 1. 执行器：人形机器人硬件系统关键部件 ............................................................................................................ 5 1.1 兼具精度和成本优势，电动执行器是首选动力方式................................................................................... 5 1.2 刚性执行器是主流方案，准直驱执行器前景广阔 ...................................................................................... 6 1.2.1 刚性执行器：控制精度高，能量效率低 .......................................................................................... 7 1.2.2 弹性执行器：功率调制好，控制方式相对复杂................................................................................ 8 1.2.3 准直驱执行器：控制方式简单，能量效率高 ................................................................................... 9 1.2.4 几种执行器的对比........................................................................................................................ 10 1.3 特斯拉人形机器人执行器技术框架 ......................................................................................................... 10 2. 电机：执行器系统的“血管” ............................................................................................................................ 12 2.1 伺服电机：无刷、直流方案是主要发展方向 ........................................................................................... 13 2.2 无框力矩电机：人形机器人普遍采用的电机类型 .................................................................................... 16 3. 减速器：电机和传动装置之间的桥梁.............................................................................................................. 18 3.1 行星减速器：高精度系列可以用于人形机器人........................................................................................ 21 3.2 谐波减速器：旋转执行器主流方案 .........