近日,协作机器人上市企业昊志机电在互动平台表示,公司自2014年进入智能机器人领域,通过自主研发,打破了智能机器人核心功能部件依赖进口的局面,实现了核心功能部件全部国产化。
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我国实现智能机器人全核心零部件国产化
9月24日,由昊志机电牵头完成的“高档数控机床高速精密电主轴关键技术及应用” 获得由广州市人民政府召开的2022年度广东省科学技术奖广州地区科技进步奖一等奖。据悉,昊志机电是一家国家级高新技术企业,专注于中高端数控机床、机器人、新能源汽车以及节能环保领域核心功能部件的研发、生产和销售。
近年来,我国机器人整机功能和性能得到了显著提升,这主要得益于运动控制、高性能伺服驱动、高精密减速器等关键技术和部件的加快突破。由于机器人在众多下游领域得到了广泛的应用,因此其功能和性能的提升对于推动我国机器人产业的发展具有重要意义。协作机器人作为机器人领域的重要一部分,由于其能够在多元化场景运用,得到了市场广泛的关注,但是相比于传统的工业机器人而言,协作机器人更多追求的是轻量化、柔性及安全协作性,因此对核心零部件的要求更为严苛。
从产业链的角度来看,上游核心零部件中,减速器、伺服系统和控制器三大核心零部件直接决定了机器人的性能、可靠性和负荷能力,是协作机器人达成高性能的关键,同时也是成本大头,这三大核心零部件在机器人的总成本占比高达70%。
图表 1:机器人各核心零部件成本占比
资料来源:OFweek,至美研究
昊志机电凭借多年在机器人核心功能部件领域的深耕和研发,以及在数控机床和工业机器人的底层同源技术的积累,不断在拓展机器人核心部件的道路上取得重大进展。该公司已经成功攻克了“高精度编码器”、“一体化关节模组”、“六维力传感器”、“控制系统”等一系列核心功能部件技术。此外,通过收购瑞士瑞诺集团,昊志机电进一步拓展了运动控制器、伺服电机和伺服驱动等领域,成功实现了协作机器人领域核心部件的全国产化。这些成果展示了昊志机电在机器人技术领域的强大实力和创新能力。
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深耕科研创新,机器人核心零部件国产替代化加速
在机器人的三大核心零部件当中,减速器是门槛最高的品类。减速器在动力源和执行机构之间起着连接的中间机构作用,通过匹配转速和传递转矩,实现动力的有效转换。根据制造要求和技术难度,减速器可分为一般传动减速器和精密减速器。其中,精密减速器的精度高、可靠稳定等优势使其在机器人、数控机床等高端领域得到广泛应用。随着工业机器人和高端数控机床的快速发展,谐波减速器和RV减速器已成为高精密传动领域中得到广泛应用的精密减速器类型。我国减速器的研究由于起步较晚,市场上主要被日企所垄断。但近年来,以昊志机电、绿的谐波为代表的国内企业已经攻克了减速设计原理、结构设计、材料优化、加工与装配工艺、热处理、过程检测与质量控制等关键技术,国产减速器的精度及寿命已经能够与世界一流品牌竞争。
在控制器领域,运动控制系统主要解决机器人的运动轨迹控制、速度控制、力矩控制等问题,是工业机器人的大脑。目前,中国国内企业已经实现了自主研发+并购的方式,打破了国际巨头在专利和技术市场上的垄断。例如埃斯顿在2017年收购了全球运动控制行业的领军企业之一TRIO(翠欧);埃夫特在2017年参股了意大利运动控制器品牌商ROBOX;新时达在2013年收购了众为兴,并于2014年与贝加莱签署了战略合作协议。其他国内头部厂商如汇川技术、华中数控和广州数控等也基于自身在自动化和机床数控系统的技术积累,开发了自己的机器人控制器。控制器作为与国外差距最小的细分类别,国内企业已经基本实现了控制器自制。此外,国产伺服系统的各项性能也在逐渐提升,截至2021年,伺服系统的国产化率已经提升至27.22%。
伺服系统是工业自动化控制设备主要的动力来源之一,主要由伺服驱动器、伺服电机和编码器组成,编码器通常嵌入于伺服电机。在伺服系统的国产化上,国内企业凭借产品供应相对稳定、产业链调整灵活度较高及交货周期快等优势,加快国产化替代的进程。据数据显示,2021年我国通用性伺服系统行业国产化率达到23.57%,截止2022年前三季度已经提升到30.51%。
图表 2:不同国家伺服系统交货周期对比
资料来源:观研天下,至美研究
我们认为,随着国内企业自研水平不断提高,我国的机器人核心零部件国产化替代进程将进一步扩大,以高性价比、快速响应的售后服务等优势与日韩、欧美企业竞争。
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投资建议
在国产替代的背景和发展趋势下,我们建议重点关注机器人产业链中具有技术领先优势的企业。建议关注一级市场创新企业:
瀚晟传动:宁波瀚晟传动技术有限公司以多年自主研发的MRG传动技术为基础,从事机器人关节减速器的研究、开发和生产。采用MRG传动技术生产的机器人关节减速器具有体积小、输出扭矩大、使用寿命长、噪音和温升低等特点。经国家检测中心的测试,主要性能指标已达到世界领先水平。
来福谐波:浙江来福谐波传动股份有限公司是一家从事高精密谐波减速器的专业化公司,专注于研发高精密、高负载适用于工业机器人及服务机器人领域的谐波减速器。来福谐波的精密谐波减速器具有低温升、低启动扭矩、高可靠性、高精度、高扭矩、高寿命、大速比、小体积等特性,产品可广泛应用在工业机器人、服务机器人、数控机床、医疗器械、高精密自动化设备等领域。
本末科技:本末科技专注于提供无减速器的直驱型动力解决方案,主要服务家用机器人、健身器材等行业客户,其解决方案在多个行业市占率第一,客户包括追觅、科沃斯等头部厂商。本末科技主要产品为系列电机M06及M15,在保证力矩密度的同时,实现低转速,并将控制器集成到电机里,完美取代原来“电机+减速器+伺服系统”的繁冗方案。
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风险因素
宏观经济下行风险。美联储加息、国际政治局势的变动可能会导致宏观经济增速不及预期,对机器人行业总体规模的增长及大模型的研发产生不利影响,从而影响机器人零部件市场。
行业技术发展受阻。机器人行业是典型的机电一体化技术密集型产品,其零部件的研发所涉及交叉学科数量多,对企业的研发要求更高。
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