人形機(jī)器人行業(yè)專(zhuān)題報(bào)告：旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器技術(shù)全梳理

人形機(jī)器人行業(yè)專(zhuān)題報(bào)告：旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器技術(shù)全梳理一、旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器：人形機(jī)器人傳動(dòng)核心部件1、什么是機(jī)器人執(zhí)行器？機(jī)器人執(zhí)行器將能量轉(zhuǎn)化為機(jī)器人的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，是機(jī)器人核心的傳動(dòng)部件。執(zhí)行器（Actuators）是又稱(chēng)為促動(dòng)器、致動(dòng)器、操動(dòng)件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)器或驅(qū)動(dòng)件，是一種將能源轉(zhuǎn)換成機(jī)械動(dòng)能的裝置，并可借由執(zhí)行器來(lái)控制驅(qū)使物體進(jìn)行各種預(yù)定動(dòng)作。機(jī)器人執(zhí)行器顧名思義則是在機(jī)器人中將能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械運(yùn)動(dòng)，使機(jī)器人的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)或打開(kāi)/關(guān)閉機(jī)器人夾具的裝置。關(guān)節(jié)執(zhí)行器安裝在機(jī)器人關(guān)節(jié)處，對(duì)應(yīng)的是機(jī)器人的關(guān)節(jié)自由度；末端執(zhí)行器指的是任何一個(gè)連接在機(jī)器人邊緣（關(guān)節(jié)）具有一定功能的工具，例如夾具、噴涂槍、弧焊焊槍等。1971年，早稻田大學(xué)加藤一郎教授成功研制出世界上第一臺(tái)三維雙足機(jī)器人WAP-3，并實(shí)現(xiàn)靜步行走，揭開(kāi)了雙足人形機(jī)器人研制的序幕。雙足人形機(jī)器人相對(duì)于傳統(tǒng)輪式和履帶式機(jī)器人有許多突出的特點(diǎn)，如雙足人形機(jī)器人具有地面適應(yīng)性好，能耗小，工作空間大，雙足或多足行走等，這些特點(diǎn)對(duì)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)及執(zhí)行器有很高的要求。執(zhí)行器常見(jiàn)的分類(lèi)方法包括：（1）按照運(yùn)動(dòng)類(lèi)型分為：旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器（RotaryActuator）和直線(xiàn)執(zhí)行器（LinearActuator）。若最終末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)結(jié)果為圓周運(yùn)動(dòng)（旋轉(zhuǎn)），則為旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器。若最終運(yùn)動(dòng)結(jié)果為沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，則為直線(xiàn)執(zhí)行器。旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器用于旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，比如使機(jī)器人的手臂、腳踝靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。直線(xiàn)執(zhí)行器用于推拉，比如讓機(jī)器人手臂向前或向后伸展。（2）按照能量來(lái)源分為：液壓(Hydraulic)、氣動(dòng)(Pneumatic)、電機(jī)執(zhí)行器(Electric)。機(jī)器人中常用的執(zhí)行器是電機(jī)執(zhí)行器，即將電能轉(zhuǎn)換為直線(xiàn)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因?yàn)槠渚茸罡?、噪音最小、可輕松聯(lián)網(wǎng)提供及時(shí)反饋信息。電動(dòng)執(zhí)行器包括交流AC/直流DC執(zhí)行器，DC執(zhí)行器適用于較小功率和較低速度的場(chǎng)景，如輕型機(jī)器人、家用機(jī)器人和小型自動(dòng)化設(shè)備，AC執(zhí)行器適用于大功率和高速度的場(chǎng)景，如工業(yè)機(jī)器人、高負(fù)載的自動(dòng)化設(shè)備。（3）電機(jī)執(zhí)行器按驅(qū)動(dòng)方式可分為：剛性執(zhí)行器TSA（TraditionalStiffnessActuator）、彈性執(zhí)行器SEA（SeriesElasticActuator）、準(zhǔn)直驅(qū)執(zhí)行器PA（ProprioceptiveActuator）。剛性執(zhí)行器主要由電機(jī)、高傳動(dòng)比減速器、編碼器、力矩傳感器和控制板等組成，力矩傳感器是可選擇項(xiàng)。1983年，早稻田大學(xué)研究的WL-10R機(jī)器人使用剛性執(zhí)行器，自此雙足人形機(jī)器人開(kāi)始廣泛應(yīng)用剛性執(zhí)行器為關(guān)節(jié)動(dòng)力源。彈性執(zhí)行器模擬肌肉系統(tǒng)功能，使關(guān)節(jié)表現(xiàn)出柔順、安全和高能量效率特性，包含串聯(lián)彈性執(zhí)行器、并聯(lián)彈性執(zhí)行器、離合彈性執(zhí)行器和多模態(tài)彈性執(zhí)行器。1995年，麻省理工學(xué)院的Pratt等提出了彈性執(zhí)行器的概念，拉開(kāi)了彈性執(zhí)行器研究的序幕，美國(guó)宇航局的機(jī)器人Valkyrie和意大利技術(shù)研究院的機(jī)器人Walk-Man都使用了彈性執(zhí)行器。準(zhǔn)直驅(qū)執(zhí)行器含義是依靠執(zhí)行器電機(jī)開(kāi)環(huán)力控，不依賴(lài)于附加力或力矩傳感器，就可以本體感知機(jī)器人腳部和外界的交互力，也被稱(chēng)為本體執(zhí)行器。2016年，Wensing等提出了準(zhǔn)直驅(qū)執(zhí)行器的概念，并將其應(yīng)用于四足機(jī)器人Cheetah和雙足機(jī)器人Hermes，準(zhǔn)直驅(qū)執(zhí)行器成為最近幾年研究的熱點(diǎn)。本篇報(bào)告主要將系統(tǒng)性地介紹人形機(jī)器人用旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器。2、目前人形機(jī)器人旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器設(shè)計(jì)方案都有哪些？我們參考了目前國(guó)內(nèi)外重要人形機(jī)器人旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器廠商，總結(jié)出大部分廠商用的是剛性或者剛性改良型設(shè)計(jì)方案，一般包含的核心部件有減速器（諧波減速器或行星減速器）、電機(jī)（力矩電機(jī)）、控制器、編碼器（位置傳感器）、力/力矩傳感器和軸承。特斯拉旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器采用電機(jī)+諧波減速器+位置/力矩傳感器+離合器設(shè)計(jì)方案。根據(jù)特斯拉2022年AIDay資料，公司為Optimus開(kāi)發(fā)了三款旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器，小型號(hào)扭矩20Nm，重量0.55kg；中型號(hào)扭矩11Nm，重量1.62kg；大型號(hào)扭矩180Nm，重量2.26kg。每一款旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器都包含了角接觸球滾珠軸承、機(jī)械離合器、諧波減速器、交叉滾子軸承、輸入/輸出位置傳感器（編碼器）、永磁體（電機(jī)）和非接觸力矩傳感器。由此，我們認(rèn)為特斯拉Optimus旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器采用的是剛性+離合器的設(shè)計(jì)方案，既具備剛性執(zhí)行器簡(jiǎn)單、高精度的特點(diǎn)，又引入離合器保證動(dòng)力傳動(dòng)的平穩(wěn)。小鵬PX5人形機(jī)器人執(zhí)行器采用諧波減速器+行星減速器兩種方案。根據(jù)鵬行智能美國(guó)研究中心的運(yùn)動(dòng)控制總經(jīng)理達(dá)興燁在知乎上的介紹，小鵬PX5關(guān)節(jié)采用了諧波和行星兩種自研方案。該關(guān)節(jié)耐用性和可靠性高，平均無(wú)故障時(shí)間超過(guò)數(shù)千小時(shí)。通過(guò)采用高精度力控模式，PX5關(guān)節(jié)在觸地感知和越障適應(yīng)能力上，與傳統(tǒng)的位置控制方式相比性能更強(qiáng)。PX5采用了超輕量級(jí)仿人機(jī)械臂，具備7自由度，重復(fù)定位精度0.05mm，單臂最大負(fù)載3kg，機(jī)械臂自重5Kg，負(fù)載自重比超0.6，最大末端線(xiàn)速度1m/s。優(yōu)必選設(shè)計(jì)了大型和中小型兩種旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器方案，其中大型方案包括了諧波減速器和行星減速器兩種方案。優(yōu)必選設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器已經(jīng)應(yīng)用于公司自產(chǎn)人形機(jī)器人Walker、機(jī)械臂、人形機(jī)器人Alpha系列、服務(wù)機(jī)器人Cruzr、教育機(jī)器人Jimu系列和消殺機(jī)器人ADIBOT。其中，大型旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器集成了高密度無(wú)框力矩電機(jī)、雙位置編碼器、行星或諧波減速器和高性能處理控制器，支持最大扭矩≥200Nm，可滿(mǎn)足高功率密度、大扭矩輸出的需求；中小型旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器由電控板集成控制算法、導(dǎo)光件顯示驅(qū)動(dòng)器狀態(tài)、齒輪組充當(dāng)動(dòng)力傳輸介質(zhì)、電機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力、舵盤(pán)連接輸出。小米CyberGear執(zhí)行器采用高性能伺服電機(jī)+行星減速器+驅(qū)動(dòng)器+單編絕對(duì)值編碼器方案。小米CyberGear目前已經(jīng)裝備CyberDog機(jī)器狗，集成減速器、電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器為一體的設(shè)計(jì)思路，，優(yōu)化減速器和電磁設(shè)計(jì)自研散熱系統(tǒng)，提升散熱速度。CyberGear扭矩密度可達(dá)37.85Nm/kg、功率密度可達(dá)511.04W/kg，定轉(zhuǎn)子采用優(yōu)質(zhì)選材和鐵芯包塑工藝，提升了性能和耐久度。通過(guò)仿真算法精準(zhǔn)模擬，去除20%重量冗余。CyberGear采用模內(nèi)注塑內(nèi)齒圈，槽滿(mǎn)率達(dá)55%。電機(jī)力矩控制精度高，可達(dá)到±0.2Nm@<3Nm，±0.4Nm@<8Nm，±5%@<=12N.m；配合FOC控制，電機(jī)0-90%峰值扭矩響應(yīng)時(shí)間降低至20ms。智元PowerFlow關(guān)節(jié)電機(jī)（執(zhí)行器）采用了準(zhǔn)直驅(qū)關(guān)節(jié)方案，包含行星減速器、共軛同軸雙編碼器。智元遠(yuǎn)征A1具身智能機(jī)器人裝備智元自研的PowerFlow關(guān)節(jié)電機(jī)（執(zhí)行器），該執(zhí)行器使用了準(zhǔn)直驅(qū)關(guān)節(jié)方案，實(shí)現(xiàn)了低齒槽轉(zhuǎn)矩設(shè)計(jì)，搭配10速比以?xún)?nèi)的高力矩透明度行星減速器、共軛同軸雙編碼器、一體液冷循環(huán)散熱系統(tǒng)，以及自研的矢量控制驅(qū)動(dòng)器，峰值扭矩超過(guò)350NM，而重量?jī)H為1.6KG。傅利葉智能自研FSA高性能一體化執(zhí)行器集成電機(jī)+驅(qū)動(dòng)器+減速器+編碼器。傅利葉智能首款GR-1通用人形機(jī)器人搭載自研FSA高性能一體化執(zhí)行器，最大關(guān)節(jié)模組峰值扭矩可達(dá)300NM。傅里葉智能的執(zhí)行器研發(fā)工作于2018年內(nèi)部立項(xiàng)。自傅里葉智能外骨骼機(jī)器人二代產(chǎn)品發(fā)布時(shí)，傅里葉智能開(kāi)始在機(jī)器人上搭載自研一體式執(zhí)行器。后來(lái)，傅里葉智能又為人形機(jī)器人打造了多款不同的一體式執(zhí)行器，包括該款用于GR-1機(jī)器人的執(zhí)行器。宇樹(shù)M107關(guān)節(jié)電機(jī)（執(zhí)行器）核心零部件包括伺服電機(jī)、減速器、控制器均為宇樹(shù)自研自產(chǎn)。2023年8月，宇樹(shù)發(fā)布H1人形機(jī)器人，宇樹(shù)專(zhuān)門(mén)為H1人形機(jī)器人設(shè)計(jì)了扭矩密度更高的M107關(guān)節(jié)電機(jī)，應(yīng)用在H1人形機(jī)器人的兩個(gè)膝關(guān)節(jié)上，峰值扭矩達(dá)到360Nm，而髖關(guān)節(jié)電機(jī)扭矩則為220Nm，踝關(guān)節(jié)為45Nm，手臂關(guān)節(jié)則為75Nm。得益于M107大功率高密度關(guān)節(jié)電機(jī)加持，H1人形機(jī)器人整身?yè)碛?9個(gè)自由度，其中腿部共有10個(gè)自由度，腰部有1個(gè)自由度，手臂總共有8個(gè)自由度，目前H1人形機(jī)器人行走速度可以達(dá)到1.5m/s，潛在運(yùn)動(dòng)能力可達(dá)5m/s。綠的諧波KAH旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器將諧波減速器、力矩電機(jī)、電磁制動(dòng)器、編碼器、驅(qū)動(dòng)器等集成一體；KAT旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器融合高精度諧波減速器、無(wú)框力矩電機(jī)、中空軸高分辨率絕對(duì)值編碼器、制動(dòng)器、智能傳感器等于一體。（1）KAH系列產(chǎn)品具備高精度、大轉(zhuǎn)矩、中空孔、長(zhǎng)壽命、響應(yīng)快、低震動(dòng)等特點(diǎn)，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、激光加工、電子與半導(dǎo)體、工廠自動(dòng)化、醫(yī)療器械、機(jī)器人、物流自動(dòng)化、太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)、LED設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備、印刷機(jī)械、精密測(cè)量?jī)x器等領(lǐng)域。（2）KAT系列產(chǎn)品加大孔徑中空軸旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器提供高轉(zhuǎn)矩、高精度旋轉(zhuǎn)執(zhí)行動(dòng)作，相比于KAH系列，KAT系列提供更大孔徑的內(nèi)部貫通孔，可方便穿過(guò)更多線(xiàn)纜、氣管、激光束等等,簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。二、旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器核心部件1、減速器減速器是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，用來(lái)降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩以滿(mǎn)足各種工作機(jī)械的需要。機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般是伺服電機(jī)在輸出動(dòng)力。如果不加減速器，伺服電機(jī)將在低速下工作，容易出現(xiàn)震動(dòng)或爬行現(xiàn)象。所以減速器主要用來(lái)降低轉(zhuǎn)速、增加轉(zhuǎn)矩，以提高機(jī)器人執(zhí)行重復(fù)動(dòng)作時(shí)的定位精度，是機(jī)器人最為關(guān)鍵的零部件之一。在工業(yè)機(jī)器人或人形機(jī)器人領(lǐng)域，常見(jiàn)的減速器有諧波減速器、RV減速器、擺線(xiàn)針輪行星減速器、精密行星減速器和濾波減速器。（1）旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器減速器種類(lèi)諧波減速器利用行星齒輪傳動(dòng)原理，由波發(fā)生器、柔輪和剛輪組成，依靠波發(fā)生器使柔輪產(chǎn)生可控彈性變形，靠柔輪與剛輪嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)有運(yùn)動(dòng)精度高、傳動(dòng)比大、質(zhì)量小、體積小、傳動(dòng)慣量小等。最重要的是能在密閉空間傳遞運(yùn)動(dòng)，這是其他任何機(jī)械傳動(dòng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。其缺點(diǎn)是，柔輪每轉(zhuǎn)發(fā)生兩次橢圓變形，易引起材料疲勞損壞，損耗功率大；扭轉(zhuǎn)變形角達(dá)到20'～30'甚至更大，受軸承間隙等影響可能引起3'-6'的回程誤差，不具有自鎖功能。目前，諧波減速器已廣泛應(yīng)用于航天航空、機(jī)器人、精密加工設(shè)備、雷達(dá)設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。國(guó)外諧波減速器廠家有日本的HarmonicDrive；國(guó)內(nèi)主要生產(chǎn)廠家有北京中技克美、北京諧波傳動(dòng)所、蘇州綠的等。RV減速器由一個(gè)行星齒輪減速機(jī)的前級(jí)和一個(gè)擺線(xiàn)針輪減速機(jī)的后級(jí)組成。RV減速器從傳統(tǒng)針擺行星減速器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，優(yōu)點(diǎn)包括體積小、質(zhì)量輕、傳動(dòng)比范圍大、壽命長(zhǎng)、精度保持穩(wěn)定、效率高、傳動(dòng)平穩(wěn)、承載能力較大等。目前，RV減速器被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人，機(jī)床，醫(yī)療檢測(cè)設(shè)備，衛(wèi)星接收系統(tǒng)等領(lǐng)域。相比諧波減速器，RV減速器具有高得多的疲勞強(qiáng)度、剛度和壽命，而且回差精度穩(wěn)定。因此，在高精度機(jī)器人領(lǐng)域RV減速器有逐漸取代諧波減速器的趨勢(shì)。擺線(xiàn)針輪行星減速器應(yīng)用行星式傳動(dòng)原理，采用擺線(xiàn)針齒嚙合，結(jié)構(gòu)上分為輸入、減速、輸出三部分。輸入軸上裝有一個(gè)錯(cuò)位180°的雙偏心套，偏心套上裝有兩個(gè)稱(chēng)為轉(zhuǎn)臂的滾柱軸承，形成H機(jī)構(gòu)。兩個(gè)擺線(xiàn)輪的中心孔即為偏心套上轉(zhuǎn)臂軸承的滾道，并由擺線(xiàn)輪與針齒輪上一組環(huán)形排列的針齒相嚙合，以組成齒差為一齒的內(nèi)嚙合減速機(jī)構(gòu)。擺線(xiàn)針輪行星傳動(dòng)是行星輪采用變幅外擺線(xiàn)的一種少齒差行星齒輪傳動(dòng)，屬于K－H－V行星齒輪傳動(dòng)。擺線(xiàn)針輪行星減速器一級(jí)傳動(dòng)效率達(dá)0.9-0.95，可代替兩級(jí)普通圓柱齒輪減速器，體積可減少1/2-2/3，質(zhì)量約減少1/3-1/2。缺點(diǎn)是機(jī)構(gòu)太復(fù)雜；制造安裝精度要求太高；轉(zhuǎn)臂軸承受力大，影響軸承壽命和承載能力。擺線(xiàn)針輪行星減速器廣泛應(yīng)用于礦山、化工、起重機(jī)械、工程機(jī)械等領(lǐng)域。精密行星減速器主要結(jié)構(gòu)包括行星輪，太陽(yáng)輪，外齒圈。結(jié)構(gòu)原因造成該類(lèi)減速器單級(jí)減速比最小為3，最大一般不超過(guò)10。常見(jiàn)減速比為:3，4，5，6，8，10。減速機(jī)級(jí)數(shù)一般不超過(guò)3，但部分大減速比定制減速機(jī)有4級(jí)減速。相對(duì)其他減速機(jī)，行星減速機(jī)具有高剛性、高精度(單級(jí)可做到1'以?xún)?nèi))、高傳動(dòng)效率(單級(jí)在97%～98%)、高扭矩/體積比、終身免維護(hù)等特點(diǎn)。因此，行星減速機(jī)多數(shù)安裝在步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)上，用來(lái)降低轉(zhuǎn)速，提升扭矩，匹配慣量?，F(xiàn)在市場(chǎng)上的產(chǎn)品有國(guó)外的SEW、FLENDER、瑞德森、Sumitomo、NORD、AB、ABB；國(guó)內(nèi)的漢星、四通等。濾波減速器是在諧波傳動(dòng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型精密傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。該減速器由重慶大學(xué)梁錫昌、王家序教授發(fā)明，屬于NN型少齒差減速器，由偏心減速機(jī)構(gòu)、濾波花鍵機(jī)構(gòu)、三向止推軸承3大部分組成。優(yōu)點(diǎn)包括運(yùn)動(dòng)精度高、傳動(dòng)效率高、剛度大、傳動(dòng)比大、承載能力大、體積小、壽命長(zhǎng)等。（2）人形機(jī)器人需要什么樣的減速器？諧波減速器是最適合人形機(jī)器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的減速器。國(guó)內(nèi)外的機(jī)器人關(guān)節(jié)模組通常采用諧波減速器。原因是，1)相比RV減速器，諧波減速器具有體積小、質(zhì)量小、運(yùn)動(dòng)精度高并能在密閉空間和介質(zhì)輻射的工況下正常工作的優(yōu)點(diǎn)，這使其在機(jī)器人小臂、腕部、手部等部件具有較強(qiáng)優(yōu)勢(shì)。諧波減速器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于協(xié)作機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人等輕負(fù)載領(lǐng)域。RV減速器傳動(dòng)比范圍大、精度較為穩(wěn)定、疲勞強(qiáng)度較高，并具有更高的剛性和扭矩承載能力。雖然RV減速器容許力矩負(fù)載可達(dá)8000Nm，但較大的重量和尺寸也使它難以輕負(fù)載領(lǐng)域發(fā)展。此外，RV減速器零部件數(shù)量多、制造和裝配難度大，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。2）相比擺線(xiàn)針輪行星減速器，諧波減速器在20kg以下輕負(fù)載設(shè)備及精度要求極高的應(yīng)用場(chǎng)景下更具優(yōu)勢(shì)。3）相比精密行星減速器，諧波減速器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、背隙更小并且精度更高，因而更適合機(jī)器人關(guān)節(jié)模組。精密行星減速器是諧波減速器在人形機(jī)器人關(guān)節(jié)上潛在的替代方案。精密行星減速器價(jià)格低于諧波減速器，并且承載能力和效率更強(qiáng)。在對(duì)精度要求較低的關(guān)節(jié)上使用行星減速器取代諧波減速器能夠降低機(jī)器人生產(chǎn)成本。已有機(jī)器人本體公司采用行星減速器替代諧波減速器，用于生產(chǎn)機(jī)器人旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器。例如，小鵬PX5人形機(jī)器人關(guān)節(jié)、優(yōu)必選大型旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器都有諧波、行星減速器兩種方案；小米CyberDog的CyberGear使用了行星減速器；智元具身智能機(jī)器人遠(yuǎn)征A1搭載的自研關(guān)節(jié)模組PowerFlow使用了10速比以?xún)?nèi)的高力矩透明度行星減速器。2、電機(jī)系統(tǒng)（1）機(jī)器人常用電機(jī)為伺服電機(jī)電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器，用于產(chǎn)生扭矩來(lái)提升負(fù)載、移動(dòng)物體和各種其他機(jī)械工作。電機(jī)可以分為直流和交流電機(jī)，直流電機(jī)可以分為有刷、無(wú)刷和空心杯直流電機(jī)，交流電機(jī)可以分為同步電機(jī)和異步電機(jī)。以下是電機(jī)的常見(jiàn)分類(lèi)方法：按照電源電流類(lèi)型：分為直流電機(jī)和交流電機(jī)。1）直流電機(jī)包括有刷和無(wú)刷直流電機(jī)，其中有刷直流電機(jī)還可以按照勵(lì)磁方式可以分為永磁直流電機(jī)和勵(lì)磁直流電機(jī)。永磁電機(jī)內(nèi)部的永磁體產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，使電機(jī)的轉(zhuǎn)子在電流通過(guò)時(shí)產(chǎn)生扭矩。勵(lì)磁直流電機(jī)則需要外部提供勵(lì)磁電流來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)。直流電機(jī)通常適用于需要快速響應(yīng)和精確控制的應(yīng)用，例如工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)和執(zhí)行器部件；2）交流電機(jī)包括異步電機(jī)（如感應(yīng)電機(jī)）和同步電機(jī)（如永磁同步電機(jī)）?！爱惒健笔且?yàn)槠滢D(zhuǎn)子速度不同步于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度。當(dāng)交流電通過(guò)定子線(xiàn)圈產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)時(shí)，轉(zhuǎn)子受到感應(yīng)作用而開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，因此感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速略低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步速度。“同步”意味著其轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)速度同步。當(dāng)交流電通過(guò)定子線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng)時(shí)，永磁體與磁場(chǎng)同步運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。交流電機(jī)具有高效、穩(wěn)定運(yùn)行等特點(diǎn)。按照電機(jī)的作用：分為動(dòng)力電機(jī)和控制電機(jī)。1）動(dòng)力電機(jī)可以按照運(yùn)動(dòng)類(lèi)型分為直線(xiàn)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)。直線(xiàn)電機(jī)可以在直線(xiàn)方向上產(chǎn)生高精度和高速的運(yùn)動(dòng)，廣泛應(yīng)用于印刷機(jī)、數(shù)控機(jī)床、激光切割機(jī)等。旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出軸可以連接到旋轉(zhuǎn)設(shè)備，如風(fēng)扇、泵、機(jī)器人關(guān)節(jié)等；2）控制電機(jī)是用來(lái)控制其他設(shè)備或機(jī)械的電機(jī)，包括步進(jìn)電機(jī)（StepperMotor）、伺服電機(jī)（ServoMotor）、測(cè)速電機(jī)和力矩電機(jī)（TorqueMotor）等。其主要作用是控制運(yùn)動(dòng)的速度、位置、方向等，適用于自動(dòng)化系統(tǒng)、機(jī)器人、CNC機(jī)床等。伺服電機(jī)是一種特殊類(lèi)型的電機(jī)，用于推/拉或提升或以特定角度旋轉(zhuǎn)物體。伺服電機(jī)可以設(shè)計(jì)為在交流和直流電源下運(yùn)行。伺服電機(jī)具有齒輪組件、控制器、傳感器和反饋系統(tǒng)。齒輪組件用于降低速度并增加扭矩，控制器用于比較輸入信號(hào)（期望位置）和通過(guò)反饋系統(tǒng)獲取的傳感器信號(hào)（舵機(jī)的實(shí)際位置）?！伴]環(huán)控制”（ClosedLoopControl）是伺服電機(jī)控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要概念。它意味著控制系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)的反饋信號(hào)來(lái)監(jiān)測(cè)和調(diào)整電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，并且可以通過(guò)反饋修正偏差，使電機(jī)能更準(zhǔn)確地跟蹤目標(biāo)運(yùn)動(dòng)。伺服電機(jī)的工作原理是依靠脈沖定位，電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，都會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)數(shù)量的脈沖，發(fā)出的脈沖信號(hào)和接受的脈沖形成呼應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)精確的定位。步進(jìn)電機(jī)通常是開(kāi)環(huán)控制，通過(guò)逐步輸入脈沖信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。每次脈沖使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的步距角，沒(méi)有反饋回路，因此運(yùn)動(dòng)是離散的，沒(méi)有實(shí)時(shí)的位置反饋。但步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，因此適用于數(shù)控機(jī)床、3D打印機(jī)等簡(jiǎn)單應(yīng)用和相對(duì)低成本的場(chǎng)景，伺服電機(jī)在精確位置控制和高性能方面具有優(yōu)勢(shì)，適用于工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)器人、CNC機(jī)床等運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域。（2）Optimus旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器采用力矩電機(jī)根據(jù)特斯拉2022年AIDay資料，Optimus的旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器由無(wú)框力矩電機(jī)、諧波減速器和編碼器構(gòu)成。不同于伺服電機(jī)以扭矩、位置、速度等三種模式控制方向，力矩電機(jī)是以扭矩為控制方向的電機(jī)，采用“開(kāi)環(huán)控制”方式，具有軟機(jī)械特性和寬調(diào)速范圍。力矩電機(jī)具有軟的機(jī)械特性，可以堵轉(zhuǎn)。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大時(shí)能自動(dòng)降低轉(zhuǎn)速，同時(shí)加大輸出轉(zhuǎn)矩。力矩電機(jī)是一種特殊類(lèi)型的無(wú)刷永磁同步電機(jī)。由于負(fù)載直接連接轉(zhuǎn)子，不需要任何傳動(dòng)件，因此力矩電機(jī)屬于直驅(qū)電機(jī)。與直線(xiàn)電機(jī)類(lèi)似，力矩電機(jī)也是一種“無(wú)框”電機(jī)，即沒(méi)有軸、軸承、外殼、反饋或端蓋，只包含定子和轉(zhuǎn)子，其轉(zhuǎn)子為中空結(jié)構(gòu)，方便關(guān)節(jié)的內(nèi)部走線(xiàn)。力矩電機(jī)的重要特點(diǎn)之一是結(jié)構(gòu)緊湊體積小、重量輕，可實(shí)現(xiàn)“零傳動(dòng)鏈”、無(wú)機(jī)械摩擦、365天免維護(hù)、精度長(zhǎng)久保持。因此力矩電機(jī)在機(jī)器人關(guān)節(jié)、醫(yī)療機(jī)器人、傳感器萬(wàn)向節(jié)、無(wú)人機(jī)推進(jìn)和制導(dǎo)系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用前景。目前，無(wú)框力矩電機(jī)已經(jīng)在部分四足和雙足機(jī)器人中得到運(yùn)用，比如由美國(guó)麻省理工學(xué)院MIT研發(fā)的Cheetah四足機(jī)器人、歐洲聯(lián)盟資助設(shè)計(jì)的WALK-MAN雙足機(jī)器人等。Cheetah機(jī)器人需要完成步行、跑步、跳躍等動(dòng)作，在跑步時(shí)最高速度可達(dá)13.5m/s。為了在極短時(shí)間內(nèi)控制地面反作用力，機(jī)器人方案中采用準(zhǔn)直驅(qū)執(zhí)行器，電機(jī)為無(wú)框力矩電機(jī)，因?yàn)闊o(wú)框力矩電機(jī)具有軟機(jī)械特性和寬調(diào)速范圍等特點(diǎn)。WALK-MAN雙足機(jī)器人定位為救災(zāi)機(jī)器人，主要目標(biāo)是在災(zāi)難性環(huán)境中執(zhí)行危險(xiǎn)任務(wù)，例如火災(zāi)、核泄漏等情況下的緊急響應(yīng)，需要裝載激光雷達(dá)、攝像頭、深度相機(jī)等多種傳感器，最終選擇無(wú)框力矩電機(jī)搭配諧波減速器的設(shè)計(jì)方案。力矩電機(jī)有望伴隨人形機(jī)器人的量產(chǎn)迎來(lái)增量市場(chǎng)。根據(jù)咨詢(xún)機(jī)構(gòu)technavio的數(shù)據(jù)，2022年全球力矩電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模大約4.87億美元，預(yù)測(cè)到2027年市場(chǎng)規(guī)模大約7.15億美元，CAGR=8.01%。根據(jù)步科股份官方信息，目前無(wú)框力矩電機(jī)的產(chǎn)品單價(jià)是幾百元至幾千元不等，針對(duì)不同的功率段和尺寸，價(jià)格會(huì)有所不同。無(wú)框力矩電機(jī)在在人形機(jī)器人中的應(yīng)用潛力巨大，特斯拉Optimus機(jī)器人共使用了28個(gè)無(wú)框力矩電機(jī)。假如人形機(jī)器人遠(yuǎn)期進(jìn)入量產(chǎn)階段，在悲觀/中性/樂(lè)觀假設(shè)下，年產(chǎn)人形機(jī)器人為20/50/100萬(wàn)臺(tái)，保持單機(jī)用量為28個(gè)，無(wú)框力矩電機(jī)單價(jià)隨著量產(chǎn)規(guī)模增加而下降，分別為1000/800/600元/個(gè)，對(duì)應(yīng)市場(chǎng)空間為56/112/168億元。3、編碼器（1）編碼器的概念和分類(lèi)編碼器（encoder）是編碼（encode）旋轉(zhuǎn)角度、線(xiàn)性位移及速度等運(yùn)動(dòng)參數(shù)的傳感器。編碼器處理傳感器元件輸出的電信號(hào),并最終以數(shù)字或模擬電信號(hào)的形式將其傳遞至控制系統(tǒng)。編碼器有多種分類(lèi)方式：按照測(cè)量方式，分為直線(xiàn)式、旋轉(zhuǎn)式兩種。1）直線(xiàn)式編碼器：由定尺和滑尺組成，用于直線(xiàn)位移測(cè)量。2）旋轉(zhuǎn)式編碼器：由定子和轉(zhuǎn)子組成，用于角位移測(cè)量。按照讀出方式：分為接觸式、非接觸式兩種。1）接觸式編碼器：采用電刷輸出，電刷接觸導(dǎo)電區(qū)或絕緣區(qū)來(lái)表示代碼的狀態(tài)是“1”還是“0”。2）非接觸式編碼器：光敏元件或磁敏元件作為接收敏感元件，采用光敏元件時(shí)以透光區(qū)和不透光區(qū)來(lái)表示代碼的狀態(tài)是“1”還是“0”。按照檢測(cè)原理：分為機(jī)械式、光學(xué)式和磁式、電磁感應(yīng)式四種。其中，機(jī)械式屬于接觸式編碼器，另外三種是非接觸式。光學(xué)式編碼器和磁式編碼器的應(yīng)用最廣泛。1）機(jī)械式編碼器：以電阻與旋轉(zhuǎn)角度成比例變化的可變電阻檢測(cè)旋轉(zhuǎn)位置。當(dāng)滑塊在電阻器上移動(dòng)時(shí),電位計(jì)的電阻值與滑塊的移動(dòng)距離成比例地變動(dòng)；2）光學(xué)式編碼器：旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)（碼盤(pán)）被安裝于電動(dòng)機(jī)軸上并且開(kāi)設(shè)狹縫，當(dāng)光透過(guò)狹縫時(shí),光脈沖信號(hào)發(fā)生變動(dòng)。通過(guò)計(jì)算脈沖數(shù)量,可知馬達(dá)軸的旋轉(zhuǎn)量；3）磁式編碼器：永磁鐵被安裝與電動(dòng)機(jī)軸上，用磁傳感器讀取磁場(chǎng)分布的變動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),永磁體的磁場(chǎng)分布會(huì)發(fā)生變化,從而檢測(cè)到電動(dòng)機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)位置；4）電磁感應(yīng)式編碼器：感應(yīng)線(xiàn)圈(勵(lì)磁線(xiàn)圈)和固定線(xiàn)圈(檢測(cè)線(xiàn)圈)被安裝于電動(dòng)機(jī)軸上，工作原理與使用電磁感應(yīng)的變壓器相同。按照編碼方式：分為絕對(duì)式、增量式、混合式三種。1）絕對(duì)式編碼器：由機(jī)械位置確定編碼，每個(gè)基準(zhǔn)角度對(duì)應(yīng)一個(gè)確定數(shù)字碼，通過(guò)測(cè)量起始位置與終止位置，即可獲得測(cè)量結(jié)果。由于每個(gè)位置的唯一性，絕對(duì)值編碼器無(wú)需記憶、無(wú)需參考點(diǎn)，即可測(cè)量360°范圍內(nèi)的絕對(duì)角度；2）增量式編碼器：直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖A、B和Z相，A、B兩組脈沖相位差90，從而可方便的判斷出旋轉(zhuǎn)方向，Z相為每轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖，用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位。增量式編碼器將位移轉(zhuǎn)換為周期性電信號(hào)，然后將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖數(shù)表示位移大小。3）混合式編碼器：輸出兩組信息：一組信息用于檢測(cè)磁極位置，帶有絕對(duì)信息功能；另一組則完全同增量式編碼器的輸出信息。（2）編碼器的應(yīng)用編碼器應(yīng)用于需要位置、速度、距離等反饋以及快速高精度操作的行業(yè)中。編碼器能夠發(fā)揮放置位置控制、滾珠絲杠定位、輸送、定尺、填充、線(xiàn)性測(cè)量、電機(jī)反饋、定位標(biāo)記定時(shí)、纏繞/平卷、卷材張緊、X-Y定位等作用。在汽車(chē)行業(yè)，編碼器可用作機(jī)械運(yùn)動(dòng)傳感器，用于控制速度；在電子行業(yè)，編碼器廣泛應(yīng)用于打印機(jī)和掃描儀，而高精度、高分辨率的編碼器可用于半導(dǎo)體等先進(jìn)電子產(chǎn)品的生產(chǎn)。在工業(yè)領(lǐng)域，編碼器可用于貼標(biāo)機(jī)、包裝機(jī)、數(shù)控機(jī)床和自動(dòng)化生產(chǎn)使用的機(jī)械臂；在醫(yī)療行業(yè)，編碼器用于CT、MRI等醫(yī)療掃描設(shè)備、自動(dòng)化設(shè)備的微觀/納米運(yùn)動(dòng)控制和配藥泵；在軍事領(lǐng)域，編碼器可用于天線(xiàn)定位。編碼器可用于人形機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，功能是為單個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)和機(jī)器人整體平衡提供參數(shù)。1）單個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)：人形機(jī)器人的關(guān)節(jié)需要完成一系列復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。關(guān)節(jié)的伺服控制需要高精度的編碼器來(lái)提供扭矩、速度和位置等信息。2）整體平衡：人形機(jī)器人的各關(guān)節(jié)需要相互協(xié)調(diào)，共同保持機(jī)器人整體平衡。要在兩足行走的同時(shí)保持平衡，就需要獲得旋轉(zhuǎn)編碼器的反饋數(shù)據(jù)，據(jù)此來(lái)精確控制關(guān)節(jié)角度，實(shí)現(xiàn)肢體位置、速度和加速度的調(diào)整。精確度提升的前提下，磁編在機(jī)器人關(guān)節(jié)應(yīng)用方面優(yōu)于光編。人形機(jī)器人的設(shè)計(jì)要兼顧動(dòng)作的精確性和可耐受工作環(huán)境的惡劣程度兩方面要求。采用光式編碼器的機(jī)器人可以達(dá)到更高的動(dòng)作精確度，而使用磁式編碼器的機(jī)器人可以適應(yīng)更加復(fù)雜的工作環(huán)境。目前，隨著技術(shù)的改進(jìn)，磁式編碼器精度和分辨率出現(xiàn)提升。磁式編碼器正逐漸在以往由光學(xué)編碼器占據(jù)的市場(chǎng)中取代后者。此外，磁式編碼器還具體積小、重量輕、工作溫度范圍寬、抗沖擊、抗震、穩(wěn)定性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)?？紤]到人形機(jī)器人體積有限，并且在戶(hù)外各種不同環(huán)境下有廣泛的應(yīng)用，我們預(yù)計(jì)相比于光式編碼器，磁式編碼器將在人形機(jī)器人領(lǐng)域得到更多應(yīng)用。雙編碼器方案改善控制精度。雙編碼器方案中，電機(jī)側(cè)編碼器用來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，輸出側(cè)編碼器用來(lái)測(cè)量輸出位置的變化。因此，雙編碼器方案可以同時(shí)監(jiān)控電機(jī)和齒輪箱側(cè)的速度和位置，相比單編碼器可更高精度控制關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)軌跡。1）傳統(tǒng)雙編碼器在輸出端加裝了一個(gè)編碼器。編碼器的定子必須固定于執(zhí)行器的定子上，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)復(fù)雜，穩(wěn)定性相對(duì)較差且電機(jī)與齒輪的轉(zhuǎn)速不一致會(huì)造成機(jī)械誤差。2）市場(chǎng)上還有一種新型雙編碼器方案。該設(shè)計(jì)通過(guò)中空軸設(shè)計(jì)，將輸出軸側(cè)的編碼器轉(zhuǎn)移至執(zhí)行器定子側(cè)，而輸出軸反向多一個(gè)穿過(guò)中空軸的回路軸，為編碼器提供轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)，同時(shí)解決了編碼器定子的固定與走線(xiàn)問(wèn)題。（3）編碼器性能會(huì)影響電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制效果伺服系統(tǒng)整體包括伺服電機(jī)、編碼器、驅(qū)動(dòng)器和控制器等。其中，編碼器用于實(shí)時(shí)測(cè)量運(yùn)動(dòng)的位置和速度，實(shí)現(xiàn)伺服系統(tǒng)的“閉環(huán)控制”。一體化伺服電機(jī)內(nèi)部通常會(huì)配備編碼器，以提供精確的位置反饋和實(shí)現(xiàn)高性能的運(yùn)動(dòng)控制。通過(guò)與控制系統(tǒng)結(jié)合使用，編碼器提供實(shí)時(shí)的位置反饋，使伺服電機(jī)能夠精確地執(zhí)行各種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)任務(wù)。在伺服系統(tǒng)的成本構(gòu)成中，驅(qū)動(dòng)器成本最高，占比達(dá)42%，其次是電機(jī)，占比約35%，編碼器在系統(tǒng)整體成本中的占比約為11%。國(guó)產(chǎn)編碼器的精度和綜合性能低于進(jìn)口產(chǎn)品，我國(guó)中高端編碼器市場(chǎng)被海外企業(yè)占據(jù)。根據(jù)MIR數(shù)據(jù)，2022年國(guó)內(nèi)編碼器市場(chǎng)被多摩川、海德漢兩家海外企業(yè)占據(jù)42%，國(guó)內(nèi)頭部廠商禹衡光學(xué)排名第三，占比8%。我們認(rèn)為，編碼器行業(yè)主要有兩大技術(shù)壁壘：1）研發(fā)和設(shè)計(jì)壁壘：編碼器技術(shù)涉及光學(xué)、磁學(xué)、電容等領(lǐng)域，要設(shè)計(jì)和制造高精度、高分辨率的編碼器需要深厚的技術(shù)積累和專(zhuān)業(yè)知識(shí)；并且編碼器的材料選擇對(duì)性能也有重要影響；2）設(shè)備和工藝壁壘：制造高精度編碼器需要精密的生產(chǎn)設(shè)備和工藝，比如完成光柵、編碼盤(pán)、光傳感器或磁傳感器的組裝，通常需要精密的裝配工藝和定位設(shè)備；在制造完成后，需要校準(zhǔn)和測(cè)試編碼器，此過(guò)程涉及到校準(zhǔn)裝置。（4）國(guó)內(nèi)主要編碼器企業(yè)產(chǎn)品匯川技術(shù)等國(guó)內(nèi)廠商已具備多型號(hào)高精度編碼器生產(chǎn)能力。匯川技術(shù)生產(chǎn)增量式和絕對(duì)式編碼器。前者包括伺服編碼器、正余弦編碼器和重載增量式編碼器等；后者包括多圈式和十字連軸式編碼器。禾川科技生產(chǎn)自主研發(fā)的磁編碼器和光編碼器，最高分辨率分別達(dá)到21位、23位，精度可達(dá)±20角秒，采用差分串行輸出信號(hào)，能夠有效防止外部干擾，在解列工況下準(zhǔn)確輸出。昊智科技生產(chǎn)高精度、寬工作溫度范圍、高可靠性、高分辨率的雙絕對(duì)值編碼器。奧普光電生產(chǎn)光柵編碼器，該產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化領(lǐng)域，是數(shù)控機(jī)床、交流伺服電機(jī)、電梯、重大科研儀器等領(lǐng)域的關(guān)鍵測(cè)量傳感器件。埃斯頓于2018年實(shí)現(xiàn)自主編碼器的批量應(yīng)用。目前，公司正持續(xù)開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)型單圈絕對(duì)值、多精度高圈絕對(duì)值編碼器等產(chǎn)品，提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。4、軸承（1）軸承種類(lèi)繁多，以滾動(dòng)軸承為主軸承被稱(chēng)為“機(jī)械的關(guān)節(jié)”，主要作用是支承旋轉(zhuǎn)軸、減小摩擦，通過(guò)承受徑向荷載和軸向荷載傳動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。軸承的精度、性能、穩(wěn)定性對(duì)機(jī)械設(shè)備的性能起著重要作用。軸承按照工作的摩擦性質(zhì)：分為滾動(dòng)摩擦軸承（滾動(dòng)軸承）和滑動(dòng)摩擦軸承（滑動(dòng)軸承）。從構(gòu)造結(jié)構(gòu)來(lái)看，滾動(dòng)軸承由滾道圈、滾動(dòng)體、保持架等構(gòu)件組成，而滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，主要通過(guò)與軸的滑動(dòng)摩擦達(dá)到承托的效果，因此與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承具有摩擦系數(shù)小、消耗功率少、效率高的優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，滾動(dòng)軸承占據(jù)軸承的絕大多數(shù)?；瑒?dòng)軸承：根據(jù)工作時(shí)軸套和軸頸表面間呈現(xiàn)的摩擦狀態(tài)，可以細(xì)分為流體潤(rùn)滑軸承、非完全流體潤(rùn)滑軸承和無(wú)潤(rùn)滑軸承。一般后兩者屬于自潤(rùn)滑軸承，指在工作時(shí)可以不加或長(zhǎng)時(shí)期不必加潤(rùn)滑劑的滑動(dòng)軸承；滾動(dòng)軸承：根據(jù)滾動(dòng)體的類(lèi)型可以細(xì)分為滾珠軸承、滾子軸承。滾動(dòng)體包含多種形態(tài)，包括球形滾子、圓柱形滾子、錐形滾子、鼓形滾子、針形滾子。滾珠軸承結(jié)構(gòu)緊湊，適用于更高的速度和更輕的負(fù)載，滾子軸承適用于更重的負(fù)載和沖擊；根據(jù)接觸角的大小可以分為向心軸承、角接觸軸承、推力軸承，其公稱(chēng)接觸角從0°增大到90°。（2）人形機(jī)器人的關(guān)節(jié)連接處、減速器和電機(jī)中均需使用軸承軸承在機(jī)器人的關(guān)節(jié)連接處、減速器和電機(jī)中均有分布。在機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)處通常使用角接觸軸承，而在直線(xiàn)關(guān)節(jié)處通常使用深溝球軸承和四點(diǎn)接觸軸承。深溝球軸承的球半徑稍小于截面半徑，可以承受徑向、軸向載荷，適合高轉(zhuǎn)速、低噪音、低振動(dòng)的場(chǎng)景。四點(diǎn)接觸球軸承是一種特殊的角接觸球軸承，其內(nèi)圈對(duì)中心軸呈垂直平面分成兩部分，可承受組合荷載。角接觸軸承的球與內(nèi)圈、外圈有15/25/30/45度接觸角，接觸角越大，可以承受的軸向載荷越大，接觸角越小則有利于高速旋轉(zhuǎn)。除了關(guān)節(jié)連接處之外，減速器中也需要使用軸承。在單個(gè)諧波減速器中，同時(shí)需要?jiǎng)傂暂S承和柔性軸承各一個(gè)，其中剛性軸承一般為交叉圓柱滾子軸承，滾動(dòng)體為圓柱滾子，分布于互成垂直排列的滾道中。這種結(jié)構(gòu)使得單個(gè)軸承可以同時(shí)承受軸向、徑向和傾覆力矩等各個(gè)方向的載荷，軸承具有很高的剛度、旋轉(zhuǎn)精度以及復(fù)合承載能力。柔性軸承的外環(huán)很薄，容易產(chǎn)生徑向變形，在未裝入凸輪之前環(huán)是圓形的，裝上之后為橢圓形。柔性軸承在工作中，內(nèi)圈安裝在橢圓形的剛輪上，工作中承受循環(huán)應(yīng)力載荷，外圈安裝在柔輪上，工作中隨柔輪的彈性變形不斷的發(fā)生變化，不僅承受循環(huán)應(yīng)力載荷，而且承受交變應(yīng)力載荷。一個(gè)RV減速器需要四種軸承。1）薄壁角接觸球軸承通常作為減速器主軸承。通常，這類(lèi)軸承具有40-50度的接觸角，具有高精度、高剛性，對(duì)減速器的力矩剛性具有重要影響。軸承內(nèi)外圈通常不等高，這既是為了避免軸承在安裝過(guò)程中出現(xiàn)干涉，也是為了軸承的潤(rùn)滑與散熱方便；軸承保持架通常采用PA66注塑成型的冠形保持架。2）薄壁圓錐滾子軸承分為曲柄支撐和主支撐兩種，曲柄支撐帶薄壁錐形滾子軸承通常較小，放置在曲柄的兩側(cè)，起到支撐曲柄的作用。3）圓柱滾子(滾針)及保持架組件沒(méi)有內(nèi)外圈，使用時(shí)可以將其發(fā)展置于曲柄中間部分部位，以與之相配套的軸和孔為軸承的內(nèi)外圈和滾道，起到重要支撐曲柄擺線(xiàn)輪的作用，結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單緊湊。4）薄壁深溝球軸承用于齒輪支承的，要求精度高、輸出穩(wěn)定。行星減速機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，形狀多樣，因而軸承應(yīng)用繁多，涉及深溝球軸承，角接觸球軸承，圓錐滾子軸承，沖壓滾針軸承及雙列角接觸球軸承等。不同軸承可承受的工作負(fù)荷。滾子軸承一般比相近尺寸的球軸承有更高的承載能力，滿(mǎn)滾子軸承比相應(yīng)的帶保持架的軸承能承受更重的負(fù)荷，在重負(fù)荷和大軸徑的工況下，選擇滾子軸承比較合適。工業(yè)用行星減速機(jī)需要布置盡可能多的圓柱滾子軸承，并保證設(shè)計(jì)的緊湊性，才能保證軸承盡可能大的徑向承載力和高剛度要求。除了機(jī)器人的關(guān)節(jié)連接處和減速機(jī)中，電機(jī)里也會(huì)使用軸承。深溝球軸承、圓柱滾子軸承、角接觸軸承、調(diào)心滾子軸承是電機(jī)主要使用的軸承，圓錐滾子軸承、四點(diǎn)接觸球軸承、調(diào)心滾子推力軸承也有所應(yīng)用。以特斯拉Optimus人形機(jī)器人為例，方案顯示機(jī)器人全身會(huì)使用到四種軸承，包括滾珠軸承、四點(diǎn)接觸球軸承、角接觸球軸承、交叉圓柱滾子軸承。其中，旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器里的諧波減速器搭載交叉圓柱滾子軸承、角接觸軸承，直線(xiàn)執(zhí)行器里的滾珠絲杠搭載滾珠軸承、四點(diǎn)接觸球軸承。由于在汽車(chē)中以廣泛使用各類(lèi)軸承，特斯拉可以將其新能源車(chē)的軸承供應(yīng)鏈復(fù)用至人形機(jī)器人的生產(chǎn)中。（3）軸承市場(chǎng)由國(guó)外企業(yè)主導(dǎo)，國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)格局較分散前十大軸承企業(yè)占全球軸承市場(chǎng)份額的28%。根據(jù)PrecedenceResearch預(yù)測(cè)，2022年全球軸承市場(chǎng)規(guī)模為1302億美元，預(yù)計(jì)到2032年增長(zhǎng)至2798億美元，10年CAGR為7.9%。世界八大軸承企業(yè)憑借先發(fā)優(yōu)勢(shì)和卓越的技術(shù)實(shí)力在全球范圍內(nèi)已經(jīng)形成壟斷競(jìng)爭(zhēng)的局面。八大軸承企業(yè)分別為瑞典SKF、德國(guó)Schaeffler、日本NSK、日本JTEKT、日本NTN、美國(guó)TIMKEN、日本NMB、日本NACHI。2022年，全球軸承市場(chǎng)75%左右的市場(chǎng)份額由八大軸承企業(yè)占據(jù)，中國(guó)企業(yè)僅占20%左右，八大軸承企業(yè)基本壟斷了中高端軸承行業(yè)。中國(guó)軸承市場(chǎng)格局較分散，中高端軸承市場(chǎng)仍被海外企業(yè)占據(jù)。自2006年以來(lái)中國(guó)軸承市場(chǎng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，2021年軸承市場(chǎng)規(guī)模為2278億元，期間CAGR達(dá)9%。從產(chǎn)值上看，國(guó)內(nèi)大多數(shù)軸承廠商占比較低，僅人本集團(tuán)、萬(wàn)向錢(qián)潮的產(chǎn)值份額超過(guò)5%。國(guó)內(nèi)軸承市場(chǎng)上，八大國(guó)際軸承企業(yè)占據(jù)主導(dǎo)地位，且主要集中于高端市場(chǎng)，而本土軸承企業(yè)的營(yíng)收規(guī)模較低、市場(chǎng)份額較分散、多生產(chǎn)中低端產(chǎn)品。軸承下游應(yīng)用行業(yè)廣泛，主要集中在汽車(chē)、家電、電機(jī)等行業(yè)，2021年占比分別為32%/28%/18%。機(jī)器人中使用的軸承目前占比較小，未來(lái)伴隨人形機(jī)器人的量產(chǎn)可迎來(lái)增量市場(chǎng)。三、相關(guān)上市公司1、三花智控（家電覆蓋）三花智控是全球最大的制冷控制元器件和全球領(lǐng)先的汽車(chē)熱管理系統(tǒng)控制部件制造商。公司業(yè)務(wù)主要分為2個(gè)板塊，即制冷空調(diào)電器零部件業(yè)務(wù)和汽車(chē)零部件業(yè)務(wù)。1）制冷空調(diào)電器零部件業(yè)務(wù)致力于建筑暖通、電器設(shè)備專(zhuān)業(yè)化經(jīng)營(yíng)，主要產(chǎn)品包括四通換向閥、電子膨脹閥、電磁閥、微通道換熱器、Omega泵等，廣泛應(yīng)用于空調(diào)、冰箱、冷鏈物流、洗碗機(jī)等領(lǐng)域。2023年上半年，制冷業(yè)務(wù)貢獻(xiàn)了公司整體營(yíng)收的62%；2）汽車(chē)零部件業(yè)務(wù)專(zhuān)注于汽車(chē)熱管理領(lǐng)域的深入研究，主要產(chǎn)品包括熱力膨脹閥、電子膨脹閥、電子水泵、新能源車(chē)熱管理集成組件等，廣泛應(yīng)用于新能源汽車(chē)和傳統(tǒng)燃油車(chē)。2023年上半年，汽零業(yè)務(wù)貢獻(xiàn)整體營(yíng)收的38%，明顯低于制冷業(yè)務(wù)，但近年來(lái)占比持續(xù)提升。2023年前三季度業(yè)績(jī)實(shí)現(xiàn)同比高增。2018-2022年，公司營(yíng)業(yè)收入、歸母凈利潤(rùn)C(jī)AGR分別為18.47%/18.79%，主要原因是新能源汽車(chē)市場(chǎng)景氣度持續(xù)提升，進(jìn)而帶動(dòng)新能源汽車(chē)熱管理產(chǎn)品產(chǎn)銷(xiāo)量高速增長(zhǎng)。2023年前三季度，公司在制冷空調(diào)控制元器件市場(chǎng)份額提升，疊加新能源汽車(chē)行業(yè)的高速發(fā)展，營(yíng)收和歸母凈利潤(rùn)分別同比增長(zhǎng)21.65%/32.68%。公司毛利率、凈利率分別維持在25%、10%以上。2021年后，由于毛利率較低的汽零業(yè)務(wù)營(yíng)收增長(zhǎng)較快，公司整體毛利率比2021年前有所下降。公司凈利率基本保持穩(wěn)定。公司正推動(dòng)GDR項(xiàng)目并擬在瑞士交易所上市，擬募資2億元金用于建設(shè)機(jī)器人機(jī)電執(zhí)行器研發(fā)項(xiàng)目。該項(xiàng)目總投資2.018億元，致力于設(shè)計(jì)出在功率密度和響應(yīng)速度上都可以滿(mǎn)足仿生機(jī)器人應(yīng)用的產(chǎn)品，為仿生機(jī)器人整體提供性?xún)r(jià)比高的伺服機(jī)電執(zhí)行器，助力仿生機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化。預(yù)計(jì)2024年Q4，該項(xiàng)目達(dá)到產(chǎn)業(yè)化要求。機(jī)電執(zhí)行器是仿生機(jī)器人的核心部件，主要由伺服電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)和編碼器組成。公司已在智能控制領(lǐng)域深耕多年，憑借對(duì)電機(jī)技術(shù)的積累和理解，將受益于行業(yè)發(fā)展機(jī)遇。2、綠的諧波綠的諧波是一家專(zhuān)業(yè)從事精密傳動(dòng)裝置研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售的高新技術(shù)企業(yè)，產(chǎn)品包括諧波減速器及精密零部件、機(jī)電一體化執(zhí)行器、微型電液伺服裝置、智能自動(dòng)化裝備等。從營(yíng)收結(jié)構(gòu)來(lái)看，諧波減速器是公司的主要產(chǎn)品，2023年上半年?duì)I收占比達(dá)到89%；機(jī)電執(zhí)行器營(yíng)收占比為9%，其他產(chǎn)品對(duì)營(yíng)收的貢獻(xiàn)較公司業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)迅速，近兩年受下游影響出現(xiàn)波動(dòng)。2018-2022年，公司營(yíng)業(yè)收入、歸母凈利潤(rùn)C(jī)AGR分別為19.32%/24.27%。2021年，由于國(guó)內(nèi)制造業(yè)對(duì)自動(dòng)化、智能化的需求旺盛，下游工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量增加，公司營(yíng)收、歸母凈利潤(rùn)分別大幅增長(zhǎng)104.77%/130.56%。2023年，受宏觀經(jīng)濟(jì)影響，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量下降，公司前三季度營(yíng)收、歸母凈利潤(rùn)隨之同比下降26.26%/43.36%。公司大部分產(chǎn)品都與機(jī)器人相關(guān)，涵蓋了諧波減速器、旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、無(wú)框電機(jī)、關(guān)節(jié)等。公司多年來(lái)最主要的產(chǎn)品諧波減速器是小型工業(yè)機(jī)器人的核心零部件，公司目前開(kāi)發(fā)了LCD/LCS/LCSG等諧波減速器，型號(hào)豐富。同時(shí)，公司還緊跟下游市場(chǎng)需求，面向未來(lái)移動(dòng)機(jī)器人一體化關(guān)節(jié)領(lǐng)域所需的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、電液驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)兩大主流技術(shù)路徑進(jìn)行了相應(yīng)布局，具備KAH/KAT等型號(hào)的旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、KMF無(wú)框力矩電機(jī)、機(jī)器人用電液伺服驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)等產(chǎn)品線(xiàn)。2022年，公司完成了新一代強(qiáng)過(guò)載高精度諧波減速器設(shè)計(jì)及制備技術(shù)的研發(fā)，并開(kāi)始批量生產(chǎn)。該減速器可應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域，具備國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)水平。3、雙環(huán)傳動(dòng)/環(huán)動(dòng)科技（汽車(chē)覆蓋）雙環(huán)傳動(dòng)專(zhuān)注于齒輪傳動(dòng)產(chǎn)品制造，目前的主要產(chǎn)品為乘用車(chē)齒輪、商用車(chē)齒輪、工程機(jī)械齒輪、減速器及其他產(chǎn)品。主要應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋汽車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)裝置包括變速器、分動(dòng)箱等，新能源汽車(chē)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置如混合動(dòng)力變速器以及電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)減速箱齒輪，非道路機(jī)械中的減速和傳動(dòng)裝置，以及在軌道交通、風(fēng)力發(fā)電、電動(dòng)工具、機(jī)器人自動(dòng)化等多個(gè)行業(yè)門(mén)類(lèi)中的驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)景。2023年上半年，乘用車(chē)齒輪貢獻(xiàn)了50%的營(yíng)收。是營(yíng)收占比最大的板塊。2018-2022年，雙環(huán)傳動(dòng)業(yè)績(jī)實(shí)現(xiàn)高速增長(zhǎng)，CAGR分別為21.37%/31.44%。隨著下游新能源汽車(chē)行業(yè)的爆發(fā)式增長(zhǎng)和工業(yè)機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展，公司營(yíng)業(yè)收入始終保持增長(zhǎng)。2021年，歸母凈利潤(rùn)增長(zhǎng)超過(guò)5倍，主要原因是營(yíng)收增長(zhǎng)，特別是乘用車(chē)齒輪。2023年前三季度，受益于新能源車(chē)滲透率提升和齒輪外包的趨勢(shì)，公司營(yíng)收和歸母凈利潤(rùn)分別同比增長(zhǎng)21.69%/43.94%。近年來(lái)，雙環(huán)傳動(dòng)盈利能力有所提升。公司持續(xù)推動(dòng)內(nèi)部降本增效、自主創(chuàng)新等工作，有效提升制造能力，降低單位成本，提升毛利率。同時(shí)，公司營(yíng)收增長(zhǎng)較快，并且財(cái)務(wù)費(fèi)用規(guī)模自2019年起連年下降，因而公司能夠在研發(fā)費(fèi)用不斷提升的情況下繼續(xù)拉低期間費(fèi)用率，使得凈利率提升。雙環(huán)傳動(dòng)控股子公司環(huán)動(dòng)科技從事機(jī)器人關(guān)節(jié)高精密減速機(jī)的研制及產(chǎn)業(yè)化，產(chǎn)品主要分為擺線(xiàn)行星減速機(jī)和諧波減速機(jī)兩大類(lèi)。公司自主開(kāi)發(fā)了共計(jì)50多個(gè)品種減速機(jī)，已實(shí)現(xiàn)3Kg-1000Kg工業(yè)機(jī)器人用減速機(jī)的全面覆蓋，并成功批量應(yīng)用于國(guó)內(nèi)各機(jī)器人頭部企業(yè)。各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。在機(jī)器人高精密擺線(xiàn)行星減速機(jī)國(guó)產(chǎn)市場(chǎng)，環(huán)動(dòng)科技市場(chǎng)占有率連續(xù)多年位居第一。未來(lái)，為滿(mǎn)足下游機(jī)器人廠商對(duì)關(guān)鍵核心部件國(guó)產(chǎn)化的訴求，環(huán)動(dòng)科技將持續(xù)加大在重負(fù)載機(jī)器人減速機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)與產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)方面的研發(fā)投入。4、步科股份（電新覆蓋）步科股份主要從事工業(yè)自動(dòng)化控制核心部件與數(shù)字化工廠軟硬件相關(guān)業(yè)務(wù)，并提供自動(dòng)化控制、數(shù)字化工廠解決方案。公司核心產(chǎn)品包括控制系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。其中，控制系統(tǒng)包括人機(jī)界面（HMI）和可編程邏輯控制器（PLC）；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括伺服系統(tǒng)、步進(jìn)系統(tǒng)和低壓變頻器。公司產(chǎn)品的主要應(yīng)用場(chǎng)景包括物流設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)機(jī)器人、食品機(jī)械、服裝機(jī)械、紡織機(jī)械、軌道交通設(shè)備、包裝機(jī)械、塑料機(jī)械、電子制造設(shè)備、印刷機(jī)械等領(lǐng)域。2023年上半年，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)營(yíng)收占比為61%，專(zhuān)用控制器營(yíng)收占比36%。近年來(lái)，受益于下游機(jī)器人和醫(yī)療影像設(shè)備行業(yè)的發(fā)展，公司業(yè)績(jī)保持增長(zhǎng)。2018-2022年，公司營(yíng)收和歸母凈利潤(rùn)C(jī)AGR分別為14.01%/26.09%。2023年前三季度，為保持未來(lái)長(zhǎng)期發(fā)展動(dòng)力、進(jìn)一步擴(kuò)充研發(fā)團(tuán)隊(duì)，公司加大了研發(fā)和營(yíng)銷(xiāo)投入，并且股票期權(quán)激勵(lì)計(jì)劃確認(rèn)的股份支付費(fèi)用增加，但受宏觀因素影響，下游需求下降。因此，公司營(yíng)收和歸母凈利潤(rùn)分別同比下降6.87%/34.37%。公司整體盈利能力保持穩(wěn)定。2021年，由于芯片、液晶等原材料價(jià)格上漲，毛利率有所下降。2022年，公司采取降本增效措施，優(yōu)化主要產(chǎn)品成本，使毛利率、凈利率有所提高。2023年前三季度，由于營(yíng)收下降和期間費(fèi)用大幅增長(zhǎng)，凈利率明顯下降。步科股份與機(jī)器人相關(guān)的產(chǎn)品主要包括伺服系統(tǒng)、HMI和PLC。JD、CD3&FD3、CD2S&FD2S、FD5、FD5P系列伺服驅(qū)動(dòng)器可用于SCARA機(jī)器人，DELTA機(jī)器人，六關(guān)節(jié)機(jī)器人等。公司自主研發(fā)的FMC無(wú)框力矩電機(jī)性能優(yōu)于同業(yè)產(chǎn)品且成本優(yōu)勢(shì)明顯，能夠助力國(guó)產(chǎn)協(xié)作機(jī)器人成本控制。FD1X4S系列低壓伺服驅(qū)動(dòng)器適用于物流機(jī)器人等需要高響應(yīng)速度、高定位精度的場(chǎng)合。CM/M系列步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器可用于工業(yè)機(jī)器人，具有低速運(yùn)行更平穩(wěn)、體積小、接線(xiàn)簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)。5、五洲新春五洲新春主營(yíng)業(yè)務(wù)為軸承、精密機(jī)械零部件和汽車(chē)安全系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)零部件的研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售，為主機(jī)客戶(hù)提供行業(yè)領(lǐng)先的解決方案。公司是國(guó)內(nèi)少數(shù)涵蓋精密鍛造、制管、冷成形、機(jī)加工、熱處理、磨加工、裝配的軸承、精密零部件全產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)。公司軸承主業(yè)突出，是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的軸承制造商。軸承磨前技術(shù)達(dá)到全球先進(jìn)水平，磨裝技術(shù)快速進(jìn)步，是國(guó)內(nèi)軸承行業(yè)進(jìn)口替代最具實(shí)力及潛力企業(yè)之一。2022年，公司成品軸承業(yè)務(wù)占營(yíng)收比重最大，為59%。公司業(yè)績(jī)穩(wěn)健，整體保持增長(zhǎng)。2020年，受疫情、貿(mào)易摩擦等多重因素影響，公司營(yíng)收、歸母凈利潤(rùn)分別同比下降3.5%/39.35%。2021年，公司營(yíng)收同比增長(zhǎng)38.15%，主要原因是公司軸承產(chǎn)品和管路件產(chǎn)品增長(zhǎng)較快，風(fēng)電滾子、汽車(chē)零部件等新品量產(chǎn)、11-12月FLT收入并入五洲新春；加之凈利率提升，歸母凈利潤(rùn)同比增長(zhǎng)98.89%。2023年，歐洲經(jīng)濟(jì)不景氣影響軸承套圈業(yè)務(wù)、上半年風(fēng)電裝機(jī)不及預(yù)期，導(dǎo)致業(yè)績(jī)有所下滑。2018年以來(lái)，公司凈利率保持平穩(wěn)，毛利率有所下降。由于空調(diào)管路業(yè)務(wù)的營(yíng)收占比提升和毛利率下降，公司整體毛利率受到拖累，但由于期間費(fèi)用管控得當(dāng)，公司凈利率保持在5%左右。五洲新春重視機(jī)器人業(yè)務(wù)，銷(xiāo)售諧波減速器軸承，積極研發(fā)RV減速器圓錐滾子軸承、定制化球軸承、交叉滾子軸承等新產(chǎn)品。公司的諧波減速器軸承采用內(nèi)外表面一次磨加工工藝，保證較低的徑向跳動(dòng)；能夠滿(mǎn)足諧波減速器結(jié)構(gòu)緊湊、減速比大、精度高、噪音低的要求。軸承配套南高齒、紐氏達(dá)特、大族諧波、中大力德、來(lái)福諧波等機(jī)器人減速器企業(yè)。研發(fā)方面，公司已成功研制機(jī)器人諧波減速器柔性薄壁軸承、RV減速器圓錐滾子軸承及各類(lèi)定制化球軸承，并積極研發(fā)交叉滾子軸承。公司將在短期內(nèi)完成柔性薄壁軸承對(duì)大族諧波、中大力德等諧波減速器廠商的送樣；并且，已與主流機(jī)器人系統(tǒng)供應(yīng)商在機(jī)器人軸承及滾柱絲杠、滾珠絲杠等領(lǐng)域開(kāi)展深入的技術(shù)交流，力爭(zhēng)在2023年下半年交付相關(guān)樣品。6、奧普光電（軍工覆蓋）奧普光電是國(guó)內(nèi)光電測(cè)控儀器制造行業(yè)的重要企業(yè)。公司具有完備的軍工資質(zhì)，公司以軍工產(chǎn)品業(yè)務(wù)為主，從技術(shù)實(shí)現(xiàn)和產(chǎn)品生產(chǎn)上主導(dǎo)了國(guó)內(nèi)國(guó)防光電測(cè)控儀器設(shè)備的升級(jí)和更新?lián)Q代，在國(guó)防光電測(cè)控領(lǐng)域處于同行業(yè)領(lǐng)先地位。公司主導(dǎo)產(chǎn)品包括光電經(jīng)緯儀光機(jī)分系統(tǒng)、航空/航天相機(jī)光機(jī)分系統(tǒng)、新型雷達(dá)天線(xiàn)座、精密轉(zhuǎn)臺(tái)、軍民兩用醫(yī)療檢測(cè)儀器、光柵編碼器、導(dǎo)彈火箭及空間結(jié)構(gòu)件、k9光學(xué)玻璃等。2023年上半年，復(fù)合材料、光電測(cè)控儀器、光柵傳感類(lèi)產(chǎn)品是公司前三大業(yè)務(wù)板塊，營(yíng)收占比分別為39%/32%/25%。2018-2022年，公司營(yíng)收和歸母凈利潤(rùn)均快速增長(zhǎng)，CAGR分別為12.97%、18.92%。2020-2021年，在進(jìn)口替代背景下，國(guó)產(chǎn)光柵傳感器類(lèi)產(chǎn)品需求增加，公司相關(guān)產(chǎn)品銷(xiāo)量增大，推動(dòng)業(yè)績(jī)提升。2023年前三季度，公司業(yè)績(jī)同比增長(zhǎng)較快的主要原因是子公司長(zhǎng)光宇航自2022年9月納入合并范圍，上期金額不包含長(zhǎng)光宇航1-9月的業(yè)績(jī)。開(kāi)拓復(fù)合材料業(yè)務(wù)后，公司盈利能力快速提升。2018-2021年，公司整體毛利率隨光電測(cè)控儀器毛利率下降而有所下降。2022年，奧普光電收購(gòu)長(zhǎng)春長(zhǎng)光宇航復(fù)合材料有限公司40%股權(quán)并將其納入合并報(bào)表，開(kāi)拓了復(fù)合材料業(yè)務(wù)板塊。該業(yè)務(wù)毛利率高于公司原有業(yè)務(wù)，使公司2022年、2023年前三季度毛利率、凈利率明顯提升。奧普光電子公司禹衡光學(xué)具備適用于機(jī)器人的編碼器產(chǎn)品，現(xiàn)已應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人。但是，禹衡光學(xué)產(chǎn)品尚未直接供貨人形機(jī)器人廠商。該公司生產(chǎn)的HKD、HWR、JKR等系列編碼器可以通過(guò)連接伺服電機(jī)應(yīng)用于機(jī)器人，也可根據(jù)客戶(hù)需求定制。HWR-3、JKR-1/5/6/7均屬于絕對(duì)式光柵旋轉(zhuǎn)編碼器。光柵編碼器廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化領(lǐng)域，是數(shù)控機(jī)床、交流伺服電機(jī)、電梯等領(lǐng)域的關(guān)鍵測(cè)量傳感器件。7、昊志機(jī)電昊志機(jī)電是一家專(zhuān)業(yè)從事中高端數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、新能源汽車(chē)核心功能部件等的研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、銷(xiāo)售與維修服務(wù)的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)。2023年前三季度，受?chē)?guó)內(nèi)外宏觀經(jīng)濟(jì)下行，全球消費(fèi)疲軟，公司主要產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域消費(fèi)電子領(lǐng)域的終端客戶(hù)需求不及預(yù)期，以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇等因素的影響，公司主軸業(yè)務(wù)收入、轉(zhuǎn)臺(tái)等功能部件相關(guān)業(yè)務(wù)、維修、零配件業(yè)務(wù)營(yíng)業(yè)收入和毛利率均有所下降，公司禾豐智能制造基地于2022年12月轉(zhuǎn)固，相關(guān)費(fèi)用有所增加，以上綜合導(dǎo)致公司2023年1-9月毛利率、凈利潤(rùn)同比大幅下降。2018-2022年，公司營(yíng)收CAGR為20.9%，利潤(rùn)波動(dòng)較大。2019年，受機(jī)床工具行業(yè)市場(chǎng)需求波動(dòng)性收縮，固定資產(chǎn)投資動(dòng)力下降，以及消費(fèi)電子行業(yè)持續(xù)低迷等影響，公司營(yíng)收同比下降23.84%。2019年，收購(gòu)瑞士Infranor集團(tuán)及BleuIndimSA的100%股份發(fā)生的中介機(jī)構(gòu)費(fèi)用較大，導(dǎo)致管理費(fèi)用大幅增加；有息負(fù)債金額較大，導(dǎo)致財(cái)務(wù)費(fèi)用大幅增長(zhǎng)。因此，2019年公司凈利潤(rùn)大幅下降。2020-2021年，受益于旺盛的市場(chǎng)需求和公司對(duì)大型消費(fèi)電子產(chǎn)品制造商客戶(hù)的業(yè)務(wù)開(kāi)拓，公司營(yíng)收連續(xù)實(shí)現(xiàn)增長(zhǎng)。2022年至今，公司業(yè)績(jī)下滑的主要原因是國(guó)內(nèi)外宏觀經(jīng)濟(jì)下行，需求疲軟，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇和公司資產(chǎn)減值損失的增加。近年來(lái)，公司毛利率有所下降，凈利率持續(xù)波動(dòng)。2019年，收購(gòu)事項(xiàng)導(dǎo)致管理費(fèi)用大幅增加；有息負(fù)債導(dǎo)致財(cái)務(wù)費(fèi)用大幅增長(zhǎng)，凈利率為負(fù)。2022年，由于宏觀經(jīng)濟(jì)和下游需求疲軟，加之市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，公司主軸產(chǎn)品毛利率下降；同時(shí)，公司運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品原材料價(jià)格上漲，毛利率下降；此外，公司基于謹(jǐn)慎性原則對(duì)各類(lèi)資產(chǎn)計(jì)提了資產(chǎn)減值準(zhǔn)備，導(dǎo)致資產(chǎn)減值損失大幅增加，受上述因素綜合影響導(dǎo)致公司凈利率同比下降。2023年前三季度，公司主軸業(yè)務(wù)收入、轉(zhuǎn)臺(tái)等功能部件相關(guān)業(yè)務(wù)、維修、零配件業(yè)務(wù)毛利率均有所下降，公司禾豐智能制造基地于2022年12月轉(zhuǎn)固，相關(guān)費(fèi)用有所增加，以上綜合導(dǎo)致公司2023年1-9月毛利率、凈利潤(rùn)同比大幅下降。公司實(shí)現(xiàn)了智能機(jī)器人核心功能部件的全國(guó)產(chǎn)化，產(chǎn)品能夠滿(mǎn)足協(xié)作機(jī)器人、輕型機(jī)器人生產(chǎn)的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、小型化要求，具有較好的市場(chǎng)前景。1）公司的諧波減速器具有高精度、使用壽命長(zhǎng)、體積小、重量輕、傳動(dòng)平穩(wěn)、承載力大、扭動(dòng)剛性大、振動(dòng)小、耐沖擊等特點(diǎn)，產(chǎn)品的精度及壽命能夠與世界一流品牌競(jìng)爭(zhēng)；2）RV減速器正在研發(fā)，傳動(dòng)誤差≤60弧秒；扭矩剛性大，振動(dòng)小，耐沖擊，傳動(dòng)效率達(dá)到85%~92%；3）無(wú)框力矩電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)≤1%，具備3.5倍過(guò)載能力；4）編碼器定位精度≤±20-40"，重復(fù)點(diǎn)位精度≤±3-10"；5）電磁快換