机械设备行业深度：寻找人形机器人的确定性：旋转关节投资机遇拆解
报告要点
人形机器人零部件供应商有望深度受益于行业发展。在人形机器人的产业链中，主机厂具备了关节的“定义权”，具体表现为掌握了3点：1）人形机器人自由度设计；2）人形机器人关节方案设计；3）关节布局位置设计。但基于规模效应和专业化分工，我们认为主机厂进行完全垂直整合的概率不大，“自主设计、外包生产”将是一种更可能的合作模式。将会有一批人形机器人的零部件供应商深度受益于行业发展，与主机厂共同成长。
旋转关节具备高价值量和高确定性，是建议优先关注的投资方向。关节模组是人形机器人成本的重要组成，具备高价值量特点。而目前主机厂的方案均使用旋转关节，从技术路线角度，旋转关节具备高度确定性。
旋转关节方案包括三类：刚性驱动器、弹性驱动器、准直驱驱动器。其中弹性关节的引入会导致控制算法复杂，并增加硬件成本，因此产业中使用的较少。刚性关节方案可以使用大减速比减速器，因此可以有更大的扭矩、更好的精度，但增加了力传感器导致成本较高，并且耐冲击性差。准直驱方案可以用电流环做力控，但只能用小减速比减速器，输出扭矩较小。早期准直驱方案主要用于四足机械狗，近几年随着扭矩增大也广泛应用于人形机器人。
人形机器人的关节要求大扭矩，目前一般采用无框力矩电机，轴向磁通电机未来或有机会。目前主流选择是无框力矩电机，其设计生产技术较为成熟，但此前市场需求不大，限制了无框力矩电机的发展。提高扭矩的另一个选择是使用轴向电机，轴向电机可以提供的扭矩密度比径向电机高30%，特别适合于高效率、高转矩密度场合。目前轴向电机在散热、制造工艺、产业链成熟度方面仍有不足，但部分厂商已经在布局轴向电机。
人形机器人的减速器以谐波和行星为主，两种方案互有优劣，预计未来将依据整机设计需求搭配使用。总体来说，强调大扭矩、高精度、小空间的关节会采用谐波减速器，强调高效率、低成本、空间大小不敏感的关节会采用行星减速器。
高精度、高成本方案倾向使用力传感器。电流环方案是利用关节电流估算力矩大小，这种方法不需要安装额外的传感器，但精度较低，大约有±10%的误差，并且和大减速比减速器不兼容。力传感器方案的精度较高，可以和大减速比减速器兼容，缺点是增加了成本。我们认为低成本方案会更倾向使用电流环控制，而高精度、高成本的人形机器人则倾向使用传感器测量。
投资建议：人形机器人会带动整个工业自动化板块市场总需求大幅增长，行业公司有望普遍收益。建议重点关注客户合作关系。从产业链角度，建议重点关注关节模组总成、轴向电机、减速器、传感器。
风险提示：1.人形机器人处于产业初期，商业化进度仍然具有不确定性，相关企业的业绩释放可能不及预期。2.人形机器人的零部件方案仍然在快速迭代，尚未完全确定，技术路线存在变化风险。
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