機器人行業專題研究:新時代正在开啓!特斯拉Bot怎么看?

2022-08-03 11:00:15

(報告出品方/作者:天風證券,李魯靖,朱曄)

核心觀點:

機器人市場:整體供給緊張,板塊回暖勢頭初顯。目前國內機器人供需關系較爲緊張,國內工業機器人產業鏈紛 紛漲價,反映出工業機器人處於供不應求狀態。進入2022年,我國工業機器人行業仍然呈現良好的增長韌性。 Q1國內機器人市場規模同比增長21.4%,而後由於疫情原因,Q2的產量同比下降13.0%。但在二季度末尾,機器 人產量已經开始回升勢頭,2022年6月已經恢復了同比正向增長的趨勢,我們預計到Q3景氣度有望重新回升。

特斯拉Bot引發熱潮,行業技術變革蓄勢待發。在2022年Cyber Rodeo活動上,主持人安德森預估特斯拉Bot價格 將定在2.5萬美元,首次將機器人的售價帶到消費級別的水準,有望推動人形機器人的大規模商業推廣,由於人 形機器人的自由度要遠高於傳統機器人,或將帶來產業鏈變革,我們預計2025年特斯拉Bot在服務機器人和工業 機器人領域的滲透率中性估計分別達到15%、3%,對應市場567.28、261.22億元。

01、整體供給緊張,板塊回暖勢頭初顯

機器人:二季度末尾回暖趨勢明顯,價格上漲反映供不應求狀態

二季度末尾,工業機器人產量开始回暖,三季度有望實現快速增長。進入2022年,我國工業機器人行業仍然呈現良好的增長韌性, Q1國內機器人市場規模同比增長21.4%,而後由於疫情原因, Q2的產量同比下降13.0%。但在二季度末尾,機器人產量已經开始回升勢頭,2022年6月已經恢復了同比正向增長的趨勢, 我們預計到Q3景氣度有望重新回升。另外,國內工業機器人龍頭埃斯頓於2022年7月表示公司今年的出貨量目標爲1.6-1.8萬臺, 考慮到2021年埃斯頓機器人的 交貨量剛剛破萬臺,我們可以從中大致判斷出國內機器人市場的交貨量或將在下半年迎來較快增長。

機器人:二季度末尾回暖趨勢明顯,供不應求狀態仍將持續

產業鏈全面漲價,價格上漲反映出供不應求狀態。 2022年开始,國內工業機器人上下遊產業鏈紛紛宣布了各自的產品漲價計劃,在年初臺達、ABB等上遊廠商宣布漲價後, 造成的影響开始從機器人產業鏈上遊向下遊傳遞,各大機器人整機廠商也紛紛宣布漲價。從各企業發布的漲價通知函來看,國內工業機器人產業鏈漲價具有次數多、範圍廣、幅度大的特點,我們預計短時間內難以 平息,由此壓力會同步向着機器人中遊本體、下遊集成商傳遞,導致機器人產品價格持續上漲,從中也可看出工業機器人行 業的供不應求狀態已較爲嚴重,且短期內大概率將延續。

02、特斯拉Optimus引發熱潮,行業技術變革蓄勢待發

特斯拉Optimus引發熱潮,行業技術變革蓄勢待發

特斯拉發布人形機器人Optimus,引發行業熱潮。在2021年8月上午特斯拉 AI 日發布會上,馬斯克向全世界發布了名叫Tesla Bot的機器人。這個名叫Optimus的身高1.72m, 重量57kg,負載20kg(手臂附加5kg),行走速度2m/s的人形機器人,運用了特斯拉最先進的AI 技術,基於視覺神經網絡神 經系統預測能力的自動駕駛技術驅動,擁有算力極強的DOJO D1 超級計算芯片,人形機器人直觀地代表了人工智能具象化 的進步。Tesla Bot整體使用了40個電機推杆,讓它變得十分的靈活和協調,搭載了FSD計算機+自動駕駛攝像頭,擁有了足夠高的 算力和感智能力。對特斯拉來說,Tesla Bot帶來的熱度並不小於汽車本身,成爲2022 年重要的產品开發項目,根據 Ofweek網,第一版有望在2023 年投入生產,特斯拉方面表示希望用它用來填補勞動力缺口。

人形機器人尚未實現大規模商業化推廣。目前來看,全球範圍內較爲成功的人形機器人廠商主要包括中國優必選、日本本田 和豐田、美國波士頓動力和敏捷機器人,但各家產品在設計結構、價格、功能及運用場景方面均有不同,但從產業化角度來 看,僅有美國敏捷機器人和優必選實現了一定程度上的產業化銷售。

特斯拉將機器人的售價帶到消費級別的水準。在2022年Cyber Rodeo活動上,關於特斯拉Bot的價格,馬斯克認爲成本可 能比汽車還低,主持人安德森預估特斯拉Bot價格將定在2.5萬美元。相較於ASIMO 、Digit,特斯拉Optimus的價格大幅下 降,將人形機器人的價格帶到真正消費級的水平,有望推動人形機器人的大規模商業推廣。

03、Tesla Bot上遊供應鏈全梳理

Tesla Bot上遊供應鏈全梳理

從應用情況上看,特斯拉人形機器人會首先應用於工業領域。工業機器人上遊核心零部件主要是減速器、伺服系統和控制器, 也是工業機器人核心技術壁壘所在。三大核心部件成本佔工業機器人總體成本的60%,其中減速器成本佔比最高,30%左右, 其次是伺服系統(20%)禾控制器(10%)。從毛利率來看,上遊核心零部件的毛利率中佔比最高的是減速器(40%),其次是伺服系統(35%)和控制器(25%)。發達國家在工業上起步早具有先發優勢,產品更爲成熟,國外廠商佔據中國工業機器人上遊零部件的主要市場份額。

特斯拉人形機器人核心零部件之一:精密減速器

減速器(Reducer)是連接動力源和執行機構的中間機構,具有匹配轉速和傳遞轉矩的作用。減速器將電機等高速運轉的動 力通過輸入軸上的小齒輪啮合輸出軸上的大齒輪來達到減速的目的。一般情況下,工業機器人的每個關節都會配備一個減速 器,以達到精準控制的目的。

精密減速器包括RV減速器和諧波減速器。目前,用在工業機器人上的減速器主要是RV(Rot-Vector)減速器和諧波減速器。基於高負載能力、傳動範圍大、 精度較爲穩定的特性,RV減速器多用於工業機器人的基座、大臂等部位;而諧波減速器的體積小、精度高、傳動比高, 因此多用於工業機器人的小臂、腕部或手部。

特斯拉人形機器人核心零部件之二:伺服系統

伺服系統是使物體的位置、方位、狀態等輸出量,隨着輸入量的任意變化而變化的自動控制系統,主要由伺服驅動器、伺服電 機和編碼器組成,編碼器通常嵌入於伺服電機。伺服系統由伺服驅動器發出信號給伺服電機驅動其轉動,同時編碼器將伺服電機的運動參數反饋給伺服驅動器,伺服驅動器再 對信號進行匯總、分析、修正。整個工作過程是閉環式,精確控制執行結構的位置、速度、轉矩等輸出變量。

特斯拉人形機器人核心零部件之三:電機控制器

電機控制器價值量如何?用量方面:根據特斯拉AI日發布的數據,整個機器人全身需要40個電機控制器,其中手臂需要12個、頸部2個、軀幹部2個、 手部12個以及腿部12個。價格方面:常見的電機控制器應用包括食品、封裝、機牀和機器人等。人形機器人對動態特性和精度方面要求更高,其中英 飛凌XMC微控制器能以超高精度測量電流、位置和速度。因此,我們以英飛凌在售的XMC系列兩種產品 KIT_XMC4400_DC_V1和KIT_XMC1300_DC_V1作參考,兩者的單價分別爲79.83美元、127.90美元,以兩個產品的 單價近似特斯拉人形機器人所需要的單個電機控制器的價格。

特斯拉人形機器人核心零部件之四:芯片

一臺工業機器人上,需要搭載包括MCU(微控制器芯片)、DSP(數字信號處理芯片)等芯片。工業機器人單支機器手臂 中,內建的控制器平均約有八成爲MCU芯片。目前我國工業機器人市場基本被國外機器人品牌佔據,但隨着國產機器人品 牌的崛起,國產MCU芯片的市場份額正在逐步擴大。除了部分高端市場,國產芯片現在已經可以和國外芯片進行全面競爭, 在產品性價比和本地化服務方面甚至更有優勢,國產MCU作爲機器人控制芯片的市場發展空間較爲廣闊。

特斯拉人形機器人核心零部件之五:功率器件

功率器件介紹:功率器件主要用於電氣工程、電力系統中,根據負載的要求處理電路中電力轉換的器件,從而使電氣設備得 到最佳的電能供給和高效、安全、經濟的運行。與普通的半導體器件一樣,目前功率器件所採用的主要材料仍然是硅,但由 於硅基材料自身的物理屬性限制,在電力轉換領域以碳化硅爲代表的第三代半導體材料制作的功率器件正逐漸嶄露頭角。功 率器件主要包括MOSFET、IGBT、二極管和整流橋等。

特斯拉人形機器人核心零部件之六:傳感器

傳感器介紹:傳感器是一種檢測裝置,能夠感受到被測量的信息,並能將接收到的信息按照一定的規律轉換成電信號或其他 所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、儲存、顯示、記錄和控制等要求。對於機器人來說,機器人的視、力、觸、嗅、 味等五種感知能力都需要傳感器傳輸,因此可以說傳感器對於機器人來說就像人類的各種感知器官,通過傳感器探測機器人 外部工作環境和對象狀態,有效的保證和提升機器人自身的運作和靈敏度;內部探測機器人自身工作狀況,通過內外結合的 全面信息交互,傳感器真正實現讓“機器”變成“人”。

報告節選:

(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息,請參閱報告原文。)

精選報告來源:【未來智庫】

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