占据70%以上成本-一文读懂人形机器人的核心零部件

内容导航：

占据70%以上成本-一文读懂人形机器人的核心零部件

工业机器人的三大核心部件有哪些？

日本的机器人，到底有哪些功能？日本为何发展仿生机器人？

工业机器人龙头，疯狂并购，成王or败寇？

一、占据70%以上成本-一文读懂人形机器人的核心零部件

2021年8月，特斯拉CEO马斯克于“人工智能日”首次公开展示人形机器人TeslaBot。2022年6月，马斯克再次于推特称，将于2022年9月30日公布人形机器人原型机。

考虑到特斯拉强大的产业化能力与市场影响力，其有望拉开人形机器人产业化序幕。

根据Marketsandmarkets的预测，全球人形机器人市场规模（仅考虑单机）将从2022年15亿美元提升至2027年的173亿美元（约合人民币1038亿元），千亿市场未来可期。

近日，机器人概念在A股持续活跃，板块内超十多只个股涨停，东吴证券从产业链视角阐述了人形机器人的投资机会，而核心零部件在其中的重要性十分突出。

核心零部件尤为重要

人形机器人产业链主要分为上中下游三部分。

具体来看，上游为核心软硬件，硬件主要包括伺服电机、减速器、控制器、传感器等；软件包括机器视觉、人机交互、机器学习、系统控制等；

中游则是人形机器人本体制造商，国内包括优必选、北京钢铁科技、国外包括波士顿动力、美国敏捷机器人、日本丰田、本田、特斯拉等；

下游目前还未有成熟的商业应用，可能的应用场景包括迎宾接待、展厅引导、高校科研等。

从技术与成本两方面看，核心零部件的重要性尤为突出。一方面，人形机器人技术的本质是3D空间中高维度的感知与运动，高性能的核心零部件是实现感知与运动的基础。另一方面，成本上核心零部件也占据重要地位。

机器人核心零部件主要包括精密减速机、交流伺服电机、控制器。精密减速器是连接动力源和执行机构的中间机构，具有匹配转速和传递转矩的作用。伺服电机在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。机器人每个关节运动均需靠伺服电机驱动，以实现多自由度的运动。控制器是工业机器人的大脑，对机器人的性能起着决定性的影响。工业机器人控制器主要控制机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹，操作顺序及动作的时间等。

精密减速器：机器人生产中壁垒最高的零部件

精密减速器主要包括谐波减速器与RV减速器，但其工作原理和应用场景存在较大区别：

1）谐波减速器：由波发生器、柔轮和刚轮组成。当波发生器被放入柔轮内圆时，柔轮产生弹性变形弯曲成椭圆状，且由于柔轮外侧的刚轮比其多2个齿，导致柔轮长轴部分正好可以与刚轮的齿轮啮合，而短轴部分与刚轮的齿轮呈脱离状态。

2）RV减速器：由两个减速部构成，在第一减速部中，输入轴的旋转从输入齿轮传递到直齿轮，按齿数比进行减速；在第二减速部中，有一个曲柄轴与直齿轮相连接，在曲柄轴的偏心部分，通过滚动轴承安装RV齿轮，曲柄轴会带动RV减速机做偏心运动，

从竞争格局来看，全球机器人减速器市场呈现高度集中状态，几乎被哈默纳科和纳博特斯克垄断。

国内减速器市场得益于绿的、双环等龙头的带动，近年来国产化率持续提升。根据高工机器人研究统计，谐波减速器方面，2021年日本哈默纳科和新宝在中国的销量市占率分别同比下滑1.5pct 和1.6pct，绿的谐波销量市占率同比提升3.7pct；RV减速器方面， 2021年纳博特斯克在中国的销量市占率同比下滑3.0pct，双环传动销量市占率同比提升5.75pct。从产品类型来看，技术难度相对较低的谐波减速器国产化进程相对迅速。

控制器&伺服系统：机器人实现运动功能的核心部件

机器人的运动控制主要通过控制器和伺服系统共同完成，而伺服系统主要包括伺服驱动器和伺服电机。

运动控制器是根据指令和传感信息控制机器人完成任务的装置，由控制板卡和算法控制软件组成，技术路线包括PLC、PC-based和嵌入式控制器三种。

控制器作为机器人的大脑，对机器人的运动性能起着决定性的影响。工业机器人控制器主要控制机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹，操作顺序及动作的时间等。 而对于不同类型的机器人，其控制器类型与设计方案也有所不同。

伺服系统主要包括伺服驱动器和伺服电机，是工业自动化设备的“神经系统”。伺服行业下游应用行业随高精密设备需求的不断提升，实现了从纺织、包装、印刷等传统领域向电子设备制造、工业机器人等新兴领域的转移。

相较于通用伺服，机器人用伺服系统对性能等各方面要求更高。机器人伺服系统通常指用于多轴运动控制的精密伺服系统，其对伺服系统的反应速度、体积、性能等诸多方面均提出更高的要求。

（1）快速响应性：机器人工作节拍快，对伺服系统的反应灵敏性要求更高， 一般以伺服电机的机电时间常数的大小来反应伺服电机快速响应的性能；

（2）高负载运作：由于大型工业机器人负载量十分大，因此要求机器人的伺服电机的起动转矩大，转动惯量小，有足够的起动转矩惯量比。此外工业机器人会进行十分频繁的正反向和加减速运行，并可能在短时间内承受数倍过载；

（3）体积质量小：为配合工业机器人的体型，伺服电机必须体积小、质量小、轴向尺寸短，并且还要经受得起苛刻的，可进行十分频繁的正反向和加减速运行，并能在短时间内承受数倍过载。

本文主要观点来源于《人形机器人迎产业化机遇，建议关注核心零部件环节》，原文作者：东吴证券周尔双、朱贝贝

本文来自华尔街见闻，欢迎下载APP查看更多

一、工业机器人的三大核心部件有哪些？

工业机器人的三大核心零部件主要有控制器、伺服电机、减速机等， 国产品牌当中天机机器人是做得数一数二的了，他们的服度也很好，有啥问题问他们都是及时回应的，你可以先到他们官网上问问客服人员呗！

二、日本的机器人，到底有哪些功能？日本为何发展仿生机器人？

1、日本为何发展仿生机器人？

2014年6月，日本政府出台《日本复兴战略》，提出要在 “再生的十年”(2013—2022年度) 实现国内生产总值(GDP) 年均名义增长率达到3%、实际增长率达到2%的目标。之后，日本政府火速启动“机器人革命实施会议”，由安倍首相亲自召开。直言要“通过规制改革实现机器人无障碍社会，确立世界最高水准的人工智能技术”。

（1）解决养老问题

就是在这次首相亲自召开的会议上，日本政府把2015年称为“机器人革命元年”，机器人行业被称为“技术创新的象征”，解决少子老龄化社会人手不足的“王牌手段”，也成为日本政府各种振兴经济的“高招”和“绝招”。所以，日本是真的押宝机器人产业，而用来解决“老龄化、养老难”的仿真机器人则是其重中之重。

（2）解决青壮年劳动力问题

日本对于发展其机器人产业认识可谓相当深刻。除了面对日益严重的社会养老问题，日本高额的人工费用和青壮年劳动力不足也是非常现实的社会问题。近年来，随着日本劳动力不足问题日趋严重，从大企业到中小企业，最基层的基础劳动力始终是极大的问题，而对机器人的应用继续扩大或许是另外一种可行的方案。

（3）日本拥有机器人核心技术和关键零部件

其实早在90年代前半期，日本制造的工业机器人占世界市场的份额一度高达90% 。进入互联网时代之后，人工智能、计算机、机器人等技术受到全世界国家的关注，但日本依靠其多年的潜心研究，依然占据了重要位置。发展机器人产业，日本具有天然的优势。

具体来说日本的机器人领域在关节技术、高性能交流伺服电机、高精密减速器、控制器、驱动器等机器人的核心技术方面居世界领先地位，其高精密减速器、力传感器等的世界市场份额高90% 。与之相比，中国的机器人核心零部件大部分依赖从日本、德国等技术先进国家进口，其中精密减速器的75% 从日本进口，而这些零部件占到机器人整体 生产成本的70% 以上。（该数据来自中国机器人网）

2、日本的机器人到底有哪些功能？

谈到日本的仿真机器人，很多人可能第一印象就是人形机器人。前几年，价值十几万的日本“妻子”机器人一度引发全网热议。但实际上仿真机器人却不仅仅是模仿人类，地球上的、每一种生物经过亿万年的进化，某些部位早已巧夺天工，拥有了最合理的结构特点。而仿照这些特点，创造出可以为人类服务的仿真机器人，正是很多科学家一生的追求。

具体来说，仿真机器人可以分为陆面仿真机器人、空中仿真机器人、水下仿真机器人。

（1）路面仿真机器人。人形机器人只是陆面仿真机器人的一个重要分支。严格地说起来，类似这样的分支还有三到四种。这其中，比较出名的是仿真多足机器人、仿真蛇形机器人、仿真跳跃机器人等。这些不同种类的机器人，虽然都可以灵活地活动，却是模仿自不同的自然界动物。受限于篇幅原因，小编就不一一举例，大家感兴趣可以自己查看下对应的机器人。

（2）空中仿真机器人。如今的无人机已经不是新鲜物品，但无人机的飞行原理，你找得到是源自哪种生物吗？人类虽然可以驾驭飞机，甚至冲出太空，但这种飞行方式完美吗？地球上有着众多鸟类和昆虫，其在飞行形态、运动方式、能量利用等方面，达到了几乎完美的程度。飞行器的制造思路，也许就在它们身上。

没错，目前人类对于空中仿真机器人的研究还处于初始阶段。真正身处大自然的那些飞行精灵，并没有很好地被科学家破译。但这也意味着，在空中仿真机器人上，还有巨大的探索和发展空间。

（3）水下仿真机器人。水下仿真机器人主要是模仿鱼类游动，绝大部分机器人都是利用电机控制摆动实现推进，但近些年，这种方式正在不断被革新，新型仿生材料和仿生驱动被应用于水下机器人，全球地位系统成为了机器人的眼睛。地球中大部分区域都是水环境，在水下机器人的利用上，科学家正在不断突破，相信在不久的未来，会有更多神奇的水下机器人诞生。

3、仿真机器人未来的发展趋势

仿真机器人千奇百怪，各有特点，但几乎无一例外地都会遇到自己的瓶颈，这是因为在基础层面上，很多通行的问题并没有获得突破。总的来说，问题主要集中在材料、控制、能量转化上。

（1）物理材料不等于生物材料。物理材料完全不同于生物材料，尤其是在生物减阻、自洁、抗疲劳等方面。生物力学和工程力学是两种不同的学科，如何能找到一个完美的结合点，将结构、驱动、材料一体化方，或许是打开机器人大门的必备钥匙之一。

（2）更精纯地使用能量。当前阶段，科学家对生物能量转换机理研究不深，各类机器人的能量转换效率很低。人造的仿真机器人往往需要大量的耗能，这与生物身上超高的能量转化率相比，完全不在一个数量级上。

（3）微观控制。机器人绝不是笨重的代名词，未来的机器人反而会越来越灵活。像变形金刚那样的大家伙看起来威猛，但绝不会是主流。相反，微观控制是机器人发展的下一个重要突破点。目前，众多仿真机器人的控制方式依然很传统，更谈不上更精细的神经控制、机电控制，但在未来这是必须要攻克的难题之一。

科学狂人马斯克就致力于脑机的研究，希望利用脑机技术，让大脑和芯片“人机合一”，实现思维不灭。而这种研究发展也遵循着由宏观向微观发展的原则，仿生学的终极研究，或许还在仿人上。

4、结语

仿生学的研究，必然会不断深入下去，其产生的研究成果，也将会在生活的各方面造福人类。以莱特维健为首的Wlnad就是很好的例证，或许在未来，我们能看到长寿城市的诞生。随着科技的不断发展，未来的精工机械可能都会慢慢向人工智能甚至是仿生学发展。而进化了几千万年的各种动植物昆虫，真的会是人类最好的老师。

道法自然，在仿真机器人的道路上，人类还有很长的路要走。也许在不远的未来，每个人都会有一款体贴的女或男机器人陪伴成长。

三、工业机器人龙头，疯狂并购，成王or败寇？

作者/星空下的锅包肉

编辑/菠菜的星空

排版/星空下的油麦菜

近日，特斯拉（TSLA）宣布，将于9月30日亮相首款人形机器人——Optimus（ 擎天柱），再次掀起了机器人热潮。

事实上，机器人并不是一个新概念。2021年，全球机器人市场规模已达335.8亿美元（约合 2247亿 元人民币）。其中面向工业领域的 工业机器人占比最高 ，达43%。

不过在国内，工业机器人市场一向由 国际 厂商 主导 。 四大家族 （日本的发那科、瑞士的ABB、日本的安川电机、以及德国的库卡）市占率合计超40%。

好消息是近年来，国内企业也正在崛起。紧随其后的 埃斯顿 （002747）和 汇川技术 （300124），如今已经成了 国产替代 的希望。

接下来我们就来看看，这俩企业在工业机器人这条路上走了多远？横向对比，哪个更强？

一、买买买，买出了完整产业链

埃斯顿是一家典型的、靠买买买发展起来的公司。埃斯顿的 核心竞争力 ，就是买出了几乎 完整的产业链 。

埃斯顿起家于数控系统（即数字控制系统），而后拓展了电液伺服系统和交流伺服系统。再然后，在 伺服技术 的基础上，于2011年进入了机器人领域。

先插一句，解释下什么叫伺服系统？

所谓伺服，是希腊语“奴隶”的意思。也就是说，别人让干什么就得干什么。而伺服系统，就是按照控制命令的要求，进行响应的系统。

伺服系统是机器人三大核心零部件之一。 伺服系统+减速器+控制系统 ，三项成本占总成本60%-70%。其重要性，堪比新能源 汽车 的电池+电机+电控。

埃斯顿在伺服技术的加成下，切入机器人赛道也算水到渠成。不过，埃斯顿的野心，显然不止于此。

2015年埃斯顿上市，有钱后干的第一件事，就是 疯狂收购 。收购标的包括具备3D视觉技术的Euclid、具备世界顶尖的运动控制技术的TRIO、具备微型伺服驱动器技术的Barrett等。

通过这一系列收购， 埃斯顿 一边巩固核心技术，一边填补自身空白。时至今日， 零部件自给率 已达 80% 。

还没完。

零部件自给，只是掌控了上游。这样生产出来的机器人，称之为机器人 本体 。距离实际应用，还差一步 系统应用 集成。通俗点讲，就是把一个标准化的机器人，针对具体 应用场景 进行改装。

如果没有人来负责机器人集成，那么生产再多的本体，也不会有人买。所以埃斯顿，又下场了。

2015年上市前，埃斯顿只有家电、金属板材两个应用方向。2016年后，埃斯顿进一步将机器人应用场景，拓展到了智能压铸、智能 汽车 焊装、焊接等领域。当然不出所料，都是买来的。

其中，埃斯顿2019年收购的CLOOS，在机器人焊接领域，世界领先。

如今，埃斯顿 上游自主 ， 下游可控 。其一体化程度，完全不弱于国际四大家族。

相比之下， 汇川技术 的产业链布局明显差点意思。

汇川是国内 工控 （工业自动化控制） 龙头 。伺服系统、控制技术等业务本就是汇川的主业。所以在上游核心零部件环节，汇川也大部分能够实现自给。

也就是说，埃斯顿和汇川都能够很大程度 控制上游 ， 降低成本 。或许这就是二者能够成为国内龙一龙二的根本原因。

但汇川止步于工业机器人本体生产，没有下游的系统应用集成。这就意味着：

因为工业机器人赛道，上游搞技术，下游搞市场，其利润水平都明显高于中游的本体生产。所以理论上，上下游 延伸越广 ，盈利 能力越强 。

乍一看，埃斯顿的产业链优势就这么明晃晃的摆在这。

但再一看，真的是优势吗？

二、买买买，留下了并购后遗症

埃斯顿靠买买买，买出了完整产业链。但与汇川相比，是福是祸还很难说。

1.下游应用虽广，却拖累了营收增长

2021年，埃斯顿工业机器人本体业务，营收同比增长 104.7% 。焊接工业机器人在国内市场营收同比增长 153% 。

然而，本体+焊接工业机器人+其他应用机器人，综合营收仅同比增长了 20.42% 。

这就说明，埃斯顿倾情打造的多条应用线，除焊接机器人外都成了拖后腿的。其 市场规模 很可能都在萎缩。

2.产业链更完整，毛利率却更低

前面说过，埃斯顿产业链更加完整，理论上利润更高。不过只是理论上。

2021年， 汇川 工业机器人的毛利率是 46.09% 。而埃斯顿工业机器人及智能制造系统（本体+系统集成）的综合毛利率，却只有 32.46% 。

核心零部件是工业机器人主要成本。埃斯顿和汇川都不具备生产减速器（三大件之一）的能力，其他零部件基本都能自给。二者可以算得上打平。

唯一的区别在于，一个是 买来的 ，一个是自己的 老本行 。

而最后，实际盈利竟然有这么大的差距。这是不是说明，埃斯顿买来的，终究不如汇川自研的？

3.管理费用高企，商誉减值埋雷

靠并购成长起来的企业，往往都会存在一些后遗症。

首先，整合管理难度大。汇川技术的 管理费用率 ，始终稳定在5%左右。而2022年一季度，埃斯顿的管理费用率，已超 13% 。

其次，并购需要资金。虽然埃斯顿靠定增解决了很大问题，但其账面 60% 的 资产负债率 ，仍然远超汇川的40%。

汇川每年还能实现正向的 利息收入 ，而埃斯顿通常要承担2%左右的 财务费用率 。

第三，并购绕不开的话题，是 商誉 。

2019年，埃斯顿收购CLOOS后，确实令业务规模上了一个新台阶。但同时，商誉也从4.7亿，增加到了 14.86亿 。

什么概念呢？

截止2021年三季度末，埃斯顿净资产合计29.17亿。而商誉14.86亿，已达 净资产的51% 。

商誉本质上，就是并购时多花的钱。虽然名义上是一项资产，但根本没有实际价值。一旦经营不顺，商誉会第一个减值。

不知道净资产还不到30亿的埃斯顿，能不能背起这样的损失？

三、携手的伙伴，也是彼此的对手

往好了看，上下游一体化的埃斯顿，正在沿着四大家族之首——发那科的老路走。2020年，埃斯顿的毛利率已超ABB和库卡，与发那科的差距正在逐渐缩小。

这一点，是让人骄傲的。

只是并购之后，管理费用高企，商誉减值埋雷。另外买回来的大部分系统集成业务都在萎缩，毛利率也被汇川甩开了一大截。

埃斯顿和汇川技术，在携手取代四大家族的同时，也会成为彼此最强的对手。不知道埃斯顿的龙头宝座，还能坐多久？

注：本文不构成任何投资建议。股市有风险，入市需谨慎。没有买卖就没有伤害。