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文檔簡介
人形機器人行業(yè)深度報告:AI風(fēng)起,量產(chǎn)在即復(fù)盤人形機器人發(fā)展:從技術(shù)驗證期到商業(yè)試水期,特斯拉引領(lǐng)商業(yè)化探索由技術(shù)驗證期向商業(yè)試水期過渡,產(chǎn)業(yè)化呈現(xiàn)冰火兩重天人形機器人誕生已有30余年,由技術(shù)驗證期向初步商業(yè)化過渡,產(chǎn)品行動能力隨技術(shù)突破不斷提高。人形機器人的發(fā)展歷程主要分為三個階段:第一階段(1973-2000年)技術(shù)起步期:以早稻田大學(xué)加藤一郎團隊仿人機器人為代表的早期發(fā)展階段,機器人實現(xiàn)雙足行走,但動作緩慢;第二階段(2001-2015年)技術(shù)突破期:以本田仿人機器人ASIMO為代表的系統(tǒng)高度集成發(fā)展階段,機器人的功能和性能大幅突破,具有初步的行動能力,期間NAO機器人實現(xiàn)在高校教育場景的商業(yè)化落地;第三階段(2016年至今)產(chǎn)業(yè)化嘗試期:以波士頓動力Atlas為代表的高動態(tài)運動發(fā)展階段,機器人技術(shù)具備一定基礎(chǔ),能完成“跑酷”等動作,并開啟探索人機交互、運輸?shù)嚷涞貓鼍啊?023年特斯拉已從概念進化到可完成復(fù)雜動作的實體,或引領(lǐng)行業(yè)進入新發(fā)展階段。從2021年8月到2023年5月不到兩年時間,Optimus實現(xiàn)了從概念提出到原型機落地,產(chǎn)品已從需要人攙扶且無法工作,發(fā)展到可以靈活行走、抓取物體、腿部末端關(guān)節(jié)落地的同時不打碎雞蛋,力矩控制能力和與人協(xié)作的安全性大幅提高,特斯拉從行業(yè)新進入者快速成長為行業(yè)產(chǎn)品翹楚。同時特斯拉機器人移植了汽車國產(chǎn)供應(yīng)鏈的經(jīng)驗,為產(chǎn)業(yè)量產(chǎn)提供了新思路,我們看好特斯拉引領(lǐng)行業(yè)進入下一發(fā)展新階段。市場參與者以科技公司為主,技術(shù)有初步基礎(chǔ)但方案尚未統(tǒng)一,商業(yè)化呈現(xiàn)冰火兩重天狀態(tài)。自21世紀(jì)初本田發(fā)布首款人形機器人AISMO起,全球多家科技公司和高校均開始人形機器人的研發(fā)。從全球產(chǎn)品來看,各方落地場景和技術(shù)路徑的差異較大,商業(yè)化方差也較大,目前商業(yè)化推進較快的有特斯拉Optimus、優(yōu)必選Walker等,成功實現(xiàn)商業(yè)化的產(chǎn)品有軟銀用于兒童教學(xué)的NAO、波士頓動力用于搬運和拍攝的Spot、1XTechnologies用于夜間巡邏的EVE機器人,而行業(yè)部分“元老級”產(chǎn)品如本田ASIMO和軟銀Pepper等已停售。經(jīng)梳理,我們發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品商業(yè)化的成功和失敗有一定共性:商業(yè)化失敗的產(chǎn)品具有以下共性:(1)產(chǎn)品行動能力較差或?qū)嵱眯暂^差,停留在展覽的“櫥窗”階段,并未找到合適的商業(yè)化場景,如軟銀的Pepper,其售價與另一款機器人產(chǎn)品NAO相近,但Pepper硬件條件弱且可靠性較差,僅用于展覽,商用化失敗,而面向教育場景的NAO成功實現(xiàn)商業(yè)化;(2)成本居高不下。本田原意希望ASIMO在老年人照顧場景實現(xiàn)商業(yè)化,但其造價高達300-400萬美元,ASIMO終在2022年3月退役。機器人自由度與量產(chǎn)成本為正相關(guān)關(guān)系,商業(yè)化進展較快機器人的共性在于,面向垂直化場景且匹配了相應(yīng)的自由度,成本適中能為市場接受。如EVE機器人專門用于安防和夜間巡邏,其腿部為雙輪結(jié)構(gòu),雖無法跨越障礙,但可滿足夜間巡邏的基本需求,售價僅32萬元。而特斯拉Optimus則依托汽車產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢平衡了機器人自由度與量產(chǎn)成本的矛盾,能完成行走、上下落體、拿物體等商業(yè)化目標(biāo)明確的動作,而量產(chǎn)后價格僅2萬美元(目標(biāo)),是能完成行走、搬運物體同類機器人產(chǎn)品價格的1/10。從主流的人形機器人廠商的具體產(chǎn)品方案來看,除了波士頓動力Atlas以液壓驅(qū)動方案為主,在80kg的體重下實現(xiàn)了5km/h以上的行駛速度,其他廠商大多采用伺服電機+諧波減速器或旋轉(zhuǎn)電機的方案,體重在50-70kg左右,行駛速度在3km/h左右:(1)波士頓動力的Atlas:以液壓驅(qū)動實現(xiàn)高階運動性能,對應(yīng)是高昂的制造成本難以商業(yè)化,目前在實驗室階段:(a)驅(qū)動:采用液壓驅(qū)動方案,并用定制電池+閥門+液壓動力單元為全身28個自由度提供高功率,以完成高負載且更靈活的動作。(b)運控:從行為庫中自主選擇執(zhí)行動作,執(zhí)行中通過模型預(yù)測控制器MPC調(diào)整細節(jié),目前能自主規(guī)劃路徑。(c)感知:由“激光雷達+立體傳感器”方案轉(zhuǎn)向“RGB攝像頭+ToF傳感器”方案來構(gòu)建3D地圖。(d)不足:液壓系統(tǒng)的制造成本較高,Atlas落地成本高達200萬美元,高昂成本制約商業(yè)化落地。(2)EngineeredArts的Ameca:面部表情和肢體動作逼近真人,人機交互表現(xiàn)出色,但實際商業(yè)用途不突出。Ameca立足在人機交互,能實現(xiàn)逼真的面部表情和肢體動作,接入GPT3/3.5/4后進一步優(yōu)化了人機交互效果。Ameca的底層系統(tǒng)使用機器人操作系統(tǒng)Tritium和工程藝術(shù)系統(tǒng)Mesmer,前者負責(zé)機械結(jié)構(gòu)的聯(lián)動,后者負責(zé)提供豐富的面部表情和肢體動作,其定價在13萬美元左右,缺點在于無法行走,只面向娛樂和表演場景。(3)AgilityRobotics的Digit:沒有頭部,主要用于物流和執(zhí)法部門,價格昂貴,商業(yè)化規(guī)模小。Digit擁有16個自由度,可實現(xiàn)膝蓋關(guān)節(jié)向后彎曲且支持大多軟件API用于用戶開發(fā),有更高的機器平衡性和更靈活的應(yīng)用場景。該項目由亞馬遜參投,主要用于物流倉庫的配送場景以及軍事部門的非武器場景,20年已向福特交付2臺,21年出貨40-60萬臺,售價25萬美元。(4)優(yōu)必選的Walker:主攻娛樂場景的國產(chǎn)機器人。(a)運動控制:采用純電機驅(qū)動方案(旋轉(zhuǎn)電機、伺服電機+諧波減速器),或采用1200kg·cm關(guān)節(jié)的高性能伺服驅(qū)動器,(b)環(huán)境感知:U-SLAM視覺導(dǎo)航+手部力矩傳感器+膝蓋高精慣導(dǎo)+臍部超聲波傳感器,(c)能實現(xiàn)多模態(tài)的情感交互,娛樂性能突出,搭配高性能伺服驅(qū)動器后可完成較多高爆發(fā)性和精細化的工作,售價60萬美元。(5)宇樹科技的UnitreeH1:國內(nèi)第一款能跑的全尺寸通用人形機器人。(a)運動控制:H1人形機器人擁有19個自由度(10*腿部+1*腰部+8*手部),腿部使用了宇樹自研的大扭矩高功率M107關(guān)節(jié)電機、搭配中空軸線和雙編碼器,峰值扭矩達360N·m,運動靈活性、速度、續(xù)航、負載能力都有顯著提升,(b)環(huán)境感知:配備3D激光雷達和一個深度攝像頭實現(xiàn)了360°全景深度感知,(c)應(yīng)用:H1人形機器人身高180cm,體重47kg,運動速度可達5.4km/h(1.5m/s),售價或低于9萬美元。(6)小米的Cyberone:實現(xiàn)人類情緒和三維空間的感知,打造高效人機交互。(a)運動控制:身高177cm,體重52kg,運動速度3.6km/h,擁有自由度21個,采用全機械關(guān)節(jié)模組,上肢關(guān)節(jié)采用了額定輸出扭矩達30N·m的高效電機,髖關(guān)節(jié)采用了瞬時峰值扭矩達300N·m的電機,配合自研的人形雙足控制算法,行走姿態(tài)更加平穩(wěn)。(b)感知模塊:裝載了Mi-Sense深度視覺模塊,搭配AI算法,具備了感知3D空間并識別個體、手勢和表情的能力。(c)應(yīng)用:Cyberone實現(xiàn)了人機交互、情緒感知及三維空間的感知,定價在60-70萬元,暫未量產(chǎn),其搭載了MiAI環(huán)境語義識別引擎和MiAI語音情感識別引擎,可識別85種環(huán)境聲音和45類人類情感,同時其面部的曲面OLED模塊可以顯示實時交互信息。(7)智元機器人的遠征A1:采用上下肢分體模塊化設(shè)計,獲比亞迪參股。(a)運動控制:身高175cm,體重55kg,單臂5kg負重,步速7km/h,核心關(guān)節(jié)電機使用了準(zhǔn)直驅(qū)關(guān)節(jié)方案,準(zhǔn)直驅(qū)驅(qū)動采用了徑向磁通、低齒槽設(shè)計的外轉(zhuǎn)子電機、10速比以內(nèi)、高力矩透明度的行星傳動減速器、共軛同軸的雙編碼器,扭矩超350N·m,實現(xiàn)了49個自由度。靈巧手具有12個主動自由度和5個被動自由度,可實現(xiàn)末端工具靈活更換。(b)感知模塊:A1搭載了智元自研的機器人運行時中間件系統(tǒng)AgiROS和語言任務(wù)模型WorkGPT,實現(xiàn)了復(fù)雜的語義多級推理能力,同時利用智元的具身智腦EI-Brain架構(gòu),具備了任務(wù)執(zhí)行過程中不斷自我學(xué)習(xí)強化的能力。(c)應(yīng)用:A1或?qū)a(chǎn)業(yè)化路徑或為工業(yè)智造→家庭→科研,其上下肢分體模塊化設(shè)計有望拓展更多商業(yè)化場景,23年8月智元新增比亞迪、藍馳創(chuàng)投、沃賦創(chuàng)投等多名股東,其中比亞迪認繳出資額約191.5萬元,股權(quán)比例為3.76%。(8)傅利葉機器人的GR-1:主打康復(fù)機器人,初步具有雙足行走能力。GR-1身高1.65米,體重55公斤,運動速度5KM/h,全身自由度40個,采用了電驅(qū)方案和40個自研FSA高性能一體化執(zhí)行器,其中一體化執(zhí)行器集成了電機、驅(qū)動、減速器、編碼器,最大關(guān)節(jié)模組峰值扭矩可達300N·m,同時在傳動系統(tǒng)上運用連桿方式,擁有強大且靈活的運動性能。目前GR-1應(yīng)用在科研教育、AI具身智能本體、安防巡檢等場景。發(fā)展底層邏輯:運動能力逼近人類為落地前提,成本合適且場景垂直為商業(yè)化前提縱觀機器人產(chǎn)品迭代歷程,我們認為產(chǎn)業(yè)遵循著“實現(xiàn)一定自由度→自由度提高→作業(yè)時間長”的迭代路徑,即從“能運動→運動表現(xiàn)好→運動時間長”,而卓越的產(chǎn)品力僅反映機器人的自由度向人類靠攏,不意味著成功的產(chǎn)業(yè)化,我們認為當(dāng)前人形機器人為“供給決定需求”市場,商業(yè)化場景的拓寬依賴著市場玩家的供給能力邊界,其中軟件能力直接影響機器人運控性能,或為產(chǎn)品力天花板的決定要素,而量產(chǎn)成本為市場接受的硬件方案或為機器人成功從實驗室走向市場、鎖定可行商業(yè)化場景的關(guān)鍵。綜上我們認為人形機器人產(chǎn)業(yè)化的底層邏輯可總結(jié)為:鎖定深度/廣度場景→匹配并提高自由度→量產(chǎn)成本能為市場接受。產(chǎn)品力:軟件端能力決定產(chǎn)品力天花板,硬件端自由度保障類人運動功能的實現(xiàn)軟件端能力構(gòu)成機器人的底層技術(shù),決定產(chǎn)品力天花板的高低,硬件端類似大腦決策層的執(zhí)行機構(gòu),決定機器人類人運動能力的實現(xiàn)程度。人形機器人的設(shè)計思路為先動力學(xué)降維,把人體結(jié)構(gòu)簡化成幾十個自由度;再進行控制降維,通過運動控制算法、視覺感知算法、語言模型等控制機器人的運動行為,硬件上超配高精度關(guān)節(jié),配合軟件層的規(guī)劃控制來實現(xiàn)高性能運動能力;最后選擇合適的電池、熱管理、硬件損耗方案,來延長機器人的使用時間。其中,我們認為機器人的底層技術(shù)在于軟件能力的運控和感知算法以及語言模型,類似人類的大腦區(qū),而硬件端負責(zé)執(zhí)行來自大腦決策層(軟件端)的命令,是機器人實現(xiàn)類人運動功能的保障。從技術(shù)進展上看,目前感知算法和語言模型發(fā)展較快,機器人產(chǎn)品力下一步躍遷的關(guān)鍵或在于運控算法和關(guān)節(jié)能力。具體而言:(1)“能動”:動力學(xué)降維。人體由約630塊肌肉、230個關(guān)節(jié)控制了244個自由度,而人形機器人將人體結(jié)構(gòu)簡化為十幾個部位以及幾十個自由度,打造具有高自由度和強非線性的動力學(xué)系統(tǒng),不斷逼近人類的運動能力,即進行動力學(xué)降維。一般而言自由度的數(shù)量與機器人工作能力以及成本為正相關(guān),目前能實現(xiàn)一定運動功能的機器人的自由度在30-60個之間,對應(yīng)價格也較高。以特斯拉Optimus為例,其實現(xiàn)了28個自由度,上半身為肩部6個自由度+肘部4個自由度+腕部2個自由度+腰部2個自由度,下半身為髖關(guān)節(jié)2個自由度+大腿2個自由度+膝關(guān)節(jié)2個自由度+小腿2個自由度+踝部2個自由度,手部一共11個自由度。(2)“動得好”:控制降維。在解決能實現(xiàn)運動的基礎(chǔ)上,機器人需進行人體運動的控制降維,向人類的運動性能趨近,人形機器人一般以采取硬件超配(搭載精密的關(guān)節(jié)和執(zhí)行器)+軟件集結(jié)(包括采用運控算法、視覺感知算法、語言模型等,目前AI技術(shù)引入了仿真模擬方案來優(yōu)化控制能力)的方案實現(xiàn)運動控制。我們認為該環(huán)節(jié)是各廠商的重點發(fā)力點,軟件端能力決定機器人的產(chǎn)品力天花板,而硬件對軟件的匹配和響應(yīng)程度決定產(chǎn)品的落地程度。硬件一般的運控流程是:CPU向控制器發(fā)送指令→控制器進行運動規(guī)劃&向驅(qū)動器發(fā)送信號→驅(qū)動器把控制信號發(fā)送給電機→執(zhí)行電機完成相應(yīng)指令,其中控制器需保障算法輸出輸入的同步性,自身嵌入的控制算法也需縮短延遲。目前感知算法和語言模型已取得一定技術(shù)突破,而手部和下肢的控制算法仍有進步空間。(3)“動得時間長”:減少損耗、延長壽命。影響機器人性能和使用壽命的重要因素為熱管理和電池系統(tǒng),主要系機器人關(guān)節(jié)模塊集成了大量組件,正常作業(yè)中關(guān)節(jié)外殼內(nèi)存在的傳動系統(tǒng)、電機繞組、制動線圈等熱源會提高零件損耗、降低使用壽命,如諧波減速器發(fā)熱的總功率損耗高達30%。同時,當(dāng)前人形機器人的可運動時間在2小時左右,且一般將電池內(nèi)置,電池系統(tǒng)需要在有限空間和重量限制下使動力續(xù)航最大化。但考慮到當(dāng)前產(chǎn)業(yè)處于商業(yè)試水期,我們認為當(dāng)前提高機器人運動能力的優(yōu)先級更高。商業(yè)化:場景深度廣度決定商業(yè)化概率,突破深度為擴大廣度的前提我們認為人形機器人的終局是自由度趨近人類,但高自由度對應(yīng)高制造成本,在當(dāng)前產(chǎn)業(yè)初級發(fā)展階段,廠家實現(xiàn)商業(yè)化需平衡場景廣度(商業(yè)化空間)以及場景深度(商業(yè)化難度,包括產(chǎn)品力和量產(chǎn)成本),同時我們認為機器人突破場景深度是擴大場景廣度的前提,機器人或?qū)⑾孺i定垂直化應(yīng)用場景,不斷提高技術(shù)力和降低量產(chǎn)成本,進而覆蓋更更廣泛的場景來擴大市場。按照場景的廣度和深度,我們將人形機器人的商業(yè)化劃分為四個象限:(a)商業(yè)空間大+商業(yè)化難度低:以掃地機器人等生活服務(wù)機器人為代表,產(chǎn)品力天花板低于人形機器人,目前已實現(xiàn)商業(yè)化;(b)商業(yè)空間小+商業(yè)化難度低:如人機交互、教育、展覽送賓、商場導(dǎo)購等機器人;(c)商業(yè)空間大+商業(yè)化難度高:如物流運輸、倉庫管理、工廠協(xié)作,看護照料等機器人;(d)商業(yè)空間小+商業(yè)化難度較高:一般為特種需求機器人,如核設(shè)施維護、消防救援等。我們認為當(dāng)前較有發(fā)展?jié)摿?、有望加快商業(yè)化的為廣度和深度均較大的場景,如物流運輸、工廠協(xié)作、安保服務(wù)等,有望在供給端和技術(shù)端齊發(fā)力下,實現(xiàn)量產(chǎn)突破。通用場景商業(yè)化桎梏在于軟硬耦合導(dǎo)致產(chǎn)品迭代慢+硬件超配導(dǎo)致量產(chǎn)成本高我們以波士頓動力Atlas的研發(fā)和商業(yè)化進程來看,其實際迭代速度較慢,2017-2020年三年內(nèi)先完成了穩(wěn)定快速翻越障礙物、空中轉(zhuǎn)體、后空翻等動作,再通過模型預(yù)測控制器技術(shù)平滑動作交接,后才引入了算法實現(xiàn)自主導(dǎo)航。Atlas采用液壓驅(qū)動方案和高集成度高精度的液壓執(zhí)行器,開發(fā)成本高昂,且缺乏切實的商業(yè)化場景,因此長期處于實驗室階段。我們認為Atlas為人形機器人商業(yè)化難的縮影,表象是運控能力不達標(biāo)以及下游缺乏大規(guī)模應(yīng)用場景,實質(zhì)在于:(1)軟硬能力均存在短板,軟硬耦合導(dǎo)致產(chǎn)品性能迭代慢:技術(shù)能力上,機器人的軟件技術(shù)魯棒性較差,且在動力學(xué)和控制學(xué)降維下往往采取硬件超配策略,而高精度硬件更易損壞。在軟硬件皆存在短板情況、人形機器人尚處于初步智能、運動控制能力不達標(biāo)下,人形機器人開發(fā)工程需要不斷地調(diào)試,而傳統(tǒng)的軟硬件耦合形式大大拖慢了整體開發(fā)進度,導(dǎo)致產(chǎn)品性能迭代較慢。(2)硬件超配導(dǎo)致量產(chǎn)成本居高不下。人形機器人的動力學(xué)降維和控制降維驅(qū)動產(chǎn)品超配硬件以強化運控能力,高精尖且易耗損的硬件導(dǎo)致量產(chǎn)成本高居不下。工業(yè)機器人中,減速器+伺服系統(tǒng)+控制器構(gòu)成61%的硬件成本,而人形機器人在執(zhí)行器外又增加了外部傳感器和其他系統(tǒng)集成,硬件成本總額再上臺階,制約了量產(chǎn)。如ASIMO和Atlas此類較大型的機器人單臺成本分別為250/200萬美元;較小型的產(chǎn)品如NAO,量產(chǎn)成本在1萬美元以內(nèi),但實現(xiàn)的能力有限。遵循第一性原理:軟硬件解耦+國產(chǎn)供應(yīng)鏈降本+場景深挖,或為商業(yè)化有效路徑技術(shù)模式:參考固化硬件預(yù)埋+軟件OTA的自動駕駛模式,機器人或采取軟硬解耦方案硬件定義機器人下,機器人功能的實現(xiàn)=N*軟硬件解決方案;軟件定義機器人下,機器人或為N*硬件預(yù)埋+軟件升級的開發(fā)模式。我們認為,人形機器人技術(shù)方案的演進路線與智能駕駛有異曲同工之處,機器人與智能車的智能功能實現(xiàn)均遵從感知→規(guī)劃→運動的路徑,智能駕駛在軟件定義汽車與軟硬解耦上的產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗有望從四個輪子的汽車向兩個輪子的機器人移植。從智能汽車的產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗來看,軟硬件耦合導(dǎo)致主機廠無法單獨升級硬件或軟件,任何功能的迭代和變更都需要和硬件協(xié)調(diào)開發(fā),動力性能的升級較為緩慢。而軟硬解耦+軟件定義機器人下,機器人可采取硬件先行,利用AI、大模型、仿真技術(shù)等協(xié)調(diào)算法優(yōu)化和硬件運動能力匹配,從而加速動力性能升級。同時,采用固化、標(biāo)準(zhǔn)化的硬件也利于通用機器人的落地。往后看人形機器人技術(shù)模式或從“N*軟硬件耦合方案”向“N*固化硬件+軟件升級”發(fā)展。降本路徑:特斯拉或用新工藝+汽車國產(chǎn)供應(yīng)鏈降本,其他廠商或用AI+再造產(chǎn)業(yè)鏈縮短回報期核心軟件自研+運控模塊硬件外購或為機器人主要生產(chǎn)模式。人形機器人核心部件可分為電池系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)、傳感器、智能AI系統(tǒng)以及其他結(jié)構(gòu)單元,涉及技術(shù)可簡單分為算法AI等軟件類和運控模塊等硬件類,我們認為,軟件能力為人形機器人的技術(shù)核心,其包括視覺算法、NLP、運動規(guī)劃算法等,主機廠或以自研為主;而運控模塊中涉及機械傳動技術(shù)、高性能伺服系統(tǒng)技術(shù)等硬件設(shè)計技術(shù),重要性相對軟件偏弱,主機廠或以外購為主。關(guān)節(jié)硬件價值量較高,或催生強降本需求。從硬件價值量來看,關(guān)節(jié)執(zhí)行部位(減速器+控制器+伺服系統(tǒng))占硬件總成本的49%,以特斯拉Optimus的未量產(chǎn)硬件方案為例,我們預(yù)估早期未量產(chǎn)階段的關(guān)節(jié)總成本約33萬元,旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)/線性關(guān)節(jié)/手指關(guān)節(jié)在關(guān)節(jié)的成本占比為37%/51%/12%,從單機價值量看,電機環(huán)節(jié)(單機總價6萬元+)>傳感器(單機總價5.6萬元,六維力矩傳感器的價格上萬元)>減速器(單機2.1萬元)>絲杠(滾珠絲杠單機1.7萬元,而行星滾柱絲杠單機價格高達4.2萬元)>諧波減速器(1.7萬元/個機器人)>空心杯電機(單機6000元)>各類軸承(單機均價在小幾千的產(chǎn)品)。我們認為,關(guān)節(jié)部位的單機價值量較高,主機廠在謀求量產(chǎn)加速下,對高價值量的硬件或有更大的降本訴求。特斯拉或以復(fù)用汽車供應(yīng)鏈+高性價比國產(chǎn)供應(yīng)鏈+規(guī)模效應(yīng)來降本,實現(xiàn)2萬美元售價的終局目標(biāo)。據(jù)我們上文測算,特斯拉機器人關(guān)節(jié)的硬件成本近33萬元,距離實現(xiàn)2萬美元的售價有約58%的降本空間。我們認為特斯拉實現(xiàn)降本的關(guān)鍵在于復(fù)用汽車供應(yīng)鏈以及高性價比國產(chǎn)供應(yīng)鏈,或先實現(xiàn)部分高價值量零部件的降本,再通過產(chǎn)品上量釋放規(guī)模效應(yīng),進一步降低綜合制造成本。關(guān)節(jié)環(huán)節(jié)占硬件總成本的49%,單機價值量較高,我們認為其可能是較早降本的環(huán)節(jié),經(jīng)我們測算,BOM終局看,關(guān)節(jié)環(huán)節(jié)或有84%的降本空間:(1)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié):核心部件的無框力矩電機+諧波減速器+力矩傳感器預(yù)估構(gòu)成57%的成本,往BOM的終局展望,我們預(yù)估單機價格分別存在50%/25%/100%的降價空間,旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)單機價格存在64%的降價空間。(2)線性關(guān)節(jié):核心部件電機+行星滾柱絲杠+滾珠絲桿構(gòu)成線性關(guān)節(jié)60%的成本,往BOM的終局展望,我們預(yù)估單機價格分別存在50%/150%/200%的降價空間,線性關(guān)節(jié)單機價格有95%的降價空間。(3)手指關(guān)節(jié):由微型線性執(zhí)行器構(gòu)成,目前空心杯電機、渦輪等部件處于量產(chǎn)前期,量產(chǎn)后單機價格有望實現(xiàn)67%的降價,整體單機價格有88%的降價空間。特斯拉實現(xiàn)了軟件-硬件-場景的閉環(huán),有望率先落地商業(yè)化根據(jù)前文分析,我們認為人形機器人商業(yè)化的核心桎梏在于成本,而特斯拉的FSD產(chǎn)業(yè)資源優(yōu)勢大概率會為Optimus商業(yè)化賦能:人形機器人與FSD在數(shù)據(jù)調(diào)度、數(shù)據(jù)處理、算法模型等關(guān)鍵能力上具有較高共用性,如Optimus的硬件生產(chǎn)可共享特斯拉汽車的供應(yīng)鏈;Optimus軟件架構(gòu)中可應(yīng)用FSD的感知算法、規(guī)劃控制模型(機器人的規(guī)控場景更復(fù)雜),同時機器人涉及室內(nèi)環(huán)境建模,可借鑒FSD的3D地圖構(gòu)建經(jīng)驗,綜上我們認為FSD可遷移的成熟的軟硬件能力或加速人形機器人商業(yè)化落地。(1)車端算法遷移:Optimus搭載特斯拉自研芯片(單芯片算力可達362TFLOPs),也共享特斯拉汽車自動駕駛軟件平臺,我們看好特斯拉自身的自動駕駛技術(shù)賦能機器人的機器視覺算法、FSD和Dojo的數(shù)據(jù)積累和訓(xùn)練模型加快機器人功能優(yōu)化,從而實現(xiàn)降本增效。具體而言,算法上,2022年AP團隊在原感知算法模型加入了占用網(wǎng)絡(luò)OccupancyNetwork和矢量地圖LaneNetwork,進一步提升了感知模型的精度和對CornerCase的覆蓋度,Optimus將會使用和FSD同樣的OccupancyNetwork來識別可行動區(qū)域,或能生成效果更好的3D地圖,以彌補特斯拉未使用高精地圖和雷達在長尾問題的感知不足?;A(chǔ)設(shè)施上,Dojo超算中心為FSD大數(shù)據(jù)訓(xùn)練的關(guān)鍵,具有高穩(wěn)定、高并行算力的特征,可提供更高效的數(shù)據(jù)標(biāo)注和算法迭代,有望加強機器人的算法優(yōu)勢。(2)供應(yīng)鏈遷移:人形機器人由于硬件超配且關(guān)節(jié)數(shù)目多,量產(chǎn)成本較高,但機器人供應(yīng)鏈與電車供應(yīng)鏈有較大重合度,如人形機器人能共用汽車的芯片、電池等,并能夠?qū)﹄姍C電器、熱管理等做適應(yīng)性更改再使用。我們看好Optimus與FSD供應(yīng)鏈接軌、共享特斯拉國產(chǎn)供應(yīng)鏈優(yōu)勢,實現(xiàn)規(guī)?;档统杀?。技術(shù)路線尚未確定:軟件決定產(chǎn)品力上限,硬件方案百花齊放以特斯拉Optimus為例,人形機器人技術(shù)方案包括軟件層和硬件層,后者可分為控制模塊、感知模塊、運動模塊、動力模塊、散熱總裝模塊。我們認為軟件能力決定機器人產(chǎn)品力的上限,硬件能力決定機器人的落地程度。目前ChatGPT預(yù)訓(xùn)練語言模型、PaLM-E模型等AI技術(shù)和大模型的發(fā)展助力機器人向具身智能逼近,硬件技術(shù)方案實際類似搭積木的過程,核心在于主機廠對成本和性能的權(quán)衡。其中控制模塊類似人類的“大腦”;感知模塊上特斯拉的純視覺路線和自動駕駛激光雷達路線為機器人廠商明晰了技術(shù)路線,終極方案的落地或取決于視覺AI技術(shù)的發(fā)展進度以及激光雷達的降本曲線斜率;動力模塊和散熱總裝模塊的技術(shù)路徑參考汽車產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗的可能性較大。技術(shù)變數(shù)較大的環(huán)節(jié)為運動模塊,具體包括線性關(guān)節(jié)的絲杠、下肢旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的減速器和連桿等。運動模塊包括驅(qū)動/執(zhí)行裝置和傳動裝置,特斯拉Optimus將運動模塊和部分感知模塊整合為一體化關(guān)節(jié),共40個執(zhí)行器,實現(xiàn)了57個自由度(身體應(yīng)用了旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)14個執(zhí)行器+線性關(guān)節(jié)14個執(zhí)行器,雙手應(yīng)用了12個執(zhí)行器)。軟件能力革新助力產(chǎn)業(yè)跨越技術(shù)痛點,2023年或為人形機器人的當(dāng)打之年站在當(dāng)前時點,我們認為人形機器人已初步突破了軟件領(lǐng)域的部分技術(shù)桎梏,2023年或為產(chǎn)業(yè)化的當(dāng)打之年:AI、大模型深度賦能機器人感知層和規(guī)劃層,助力機器人更貼近具身智能。以微軟ChatGPT預(yù)訓(xùn)練語言模型、谷歌PaLM-E模型、英偉達多模態(tài)具身智能系統(tǒng)NVIDIAVIMA為代表的AI技術(shù)突破,進一步助力機器人突破產(chǎn)品力上限,具體而言:22年11月OpenAI發(fā)布ChatGPT,并計劃賦能機器人的零次任務(wù)規(guī)劃、人機交互、視覺輔助、邏輯判斷功能,實現(xiàn)用語言文字控制機器人;23年3月谷歌PaLM-E模型推出,融合了ViTVisionTransformer的220億參數(shù)和PaLM的5400億參數(shù)能力,集成了可控制機器人視覺和語言的能力;23年5月英偉達發(fā)布多模態(tài)具身智能系統(tǒng)NVIDIAVIMA,標(biāo)志AI能力的又一顯著進步,有望顯著提升機器人的智能化水平、人機交互能力、自編譯能力。硬件方案百花齊放,特斯拉方案討論較多的環(huán)節(jié)在于關(guān)節(jié)運動模塊的關(guān)節(jié)能力或決定機器人的產(chǎn)業(yè)化程度。具有高階運動能力的機器人需要硬件層的關(guān)節(jié)和軟件層的動作軌跡規(guī)劃實現(xiàn)高度匹配,當(dāng)前AI算法技術(shù)突破帶動運動規(guī)劃層發(fā)展,對關(guān)節(jié)的運控能力提出了更高要求,但當(dāng)前技術(shù)方案較多,終局方案尚未落地,需要持續(xù)跟蹤最新情況。特斯拉關(guān)節(jié)方案:運動模塊和部分感知模塊整合為一體化關(guān)節(jié),結(jié)構(gòu)緊湊且高效負載以特斯拉機器人Optimus運動模塊的技術(shù)方案為例,從其發(fā)布會來看,Optimus將運動模塊和部分感知模塊整合為一體,身體應(yīng)用了旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)14個執(zhí)行器+線性關(guān)節(jié)14個執(zhí)行器,手部應(yīng)用了12個驅(qū)動器。我們根據(jù)其發(fā)布會,對現(xiàn)有關(guān)節(jié)的硬件方案猜測如下:(1)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(采用旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動器)=永磁無刷電機+諧波減速器+力矩傳感器+位置傳感器+交叉滾子軸承+向心止推滾珠軸承+結(jié)構(gòu)件。后續(xù)可能變化的零件為減速器,可能有增量部件IMU。(2)線性關(guān)節(jié)(采用線性驅(qū)動器)=永磁無刷電機+滾珠or行星滾柱絲杠+力矩傳感器+位置傳感器+深溝球軸承+四點接觸球軸承+結(jié)構(gòu)件。后續(xù)可能變化的零件為絲杠,力矩傳感器可能用六維力矩傳感器,此外可能有增量部件IMU。(3)靈巧手關(guān)節(jié)=空心杯電機+精密行星齒輪箱+位置傳感器+力矩傳感器。減速器:學(xué)界提出高負載+低成本的行星減速器方案,業(yè)內(nèi)創(chuàng)新性采用連桿方式替代行星滾柱絲杠減速器為動力源和執(zhí)行機構(gòu)的傳動裝置,依照負載和體積要求應(yīng)用不同類型產(chǎn)品。減速器為純機加工零件,技術(shù)壁壘較高,人形機器人主要應(yīng)用精密減速器,靈活度越高、關(guān)節(jié)越多應(yīng)用的減速器越多,同時不同部位的負載要求應(yīng)用不同的產(chǎn)品:(a)手部、小臂等低負載部分:諧波減速器,體積小且負載低,減速比決定輸出力,手指或用直徑20mm,肘部用30-40mm,肩部用50-60mm。特斯拉Optimus在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)用諧波減速器。(b)髖部、肩部等重負載部位:RV減速器,體積大且負載重。(c)末端:部分末端對力的要求有限,廠商可能使用行星減速器替代。特斯拉當(dāng)前關(guān)節(jié)方案在降本和運動性能上存在不足,或催生替代技術(shù)方案。其不足在于:(1)直線驅(qū)動、電機、力矩傳感器、關(guān)節(jié)扭矩傳感器等核心硬件的價值量占比較高,需大幅降本才可實現(xiàn)售價2萬美元的目標(biāo)。(2)諧波減速器+力矩傳感器的方案只能實現(xiàn)相對緩慢和靜止的運動,且易受到?jīng)_擊,難以適應(yīng)高性能的運動能力。(3)腿部和小腿所用的行星滾柱絲杠的加工難度超預(yù)期。學(xué)界最新研究結(jié)果提供邊際技術(shù)增量,或為產(chǎn)業(yè)提供新商業(yè)化思路。即近期UCLAZhu.Taoyuanmin的博士論文DesignofaHighlyDynamicHumanoidRobot,提出機器人的腿部應(yīng)用氣隙半徑電機+普通行星減速機+四連桿方案,為業(yè)界提供了商業(yè)化方案的邊際增量。從方案設(shè)計來看,當(dāng)前機器人關(guān)節(jié)方案可分為剛性/彈性/準(zhǔn)直驅(qū)關(guān)節(jié),采用“外轉(zhuǎn)子力矩電機+一級/二級行星減速器+力編碼器”的準(zhǔn)直驅(qū)關(guān)節(jié)方案,較其他方案相比,兼具著性能和成本優(yōu)勢,具體而言:1、剛性關(guān)節(jié):力矩?zé)o框電機+高傳動比減速器(多用諧波減速器、很少用擺線針輪)+力傳感器,可選剎車+力矩傳感器(特斯拉的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)包括了剎車和力矩傳感器)。傳統(tǒng)機器人的執(zhí)行器一般為高齒輪減速器(諧波減速器)+力矩傳感器,該方案的測量和控制力矩靈敏度高且準(zhǔn)確性強,但其限制在于:(1)具有高減速比,只能實現(xiàn)緩慢且相對靜止的運動,(2)性能較為脆弱且易受到?jīng)_擊,(3)齒輪箱的高慣性和低效率導(dǎo)致其無法吸收機器人落腳時的沖擊載荷。2、彈性關(guān)節(jié):串聯(lián)式是力矩?zé)o框電機+諧波減速器+彈性編碼器;并聯(lián)式是在剛性關(guān)節(jié)基礎(chǔ)上增加儲能單元,形式比較多樣。學(xué)界提出的其他方案有串聯(lián)彈性執(zhí)行器(即在齒輪箱和載荷間放置一個彈性元件,即彈簧),該方案潛力較大,因彈簧可緩沖外部的沖擊力。其次為本體執(zhí)行機構(gòu)(由高扭矩電機和高效低減速比齒輪箱構(gòu)成),利用機器人電機的電流測量控制力矩,但靈敏度較低。第三為采用液壓驅(qū)動,但液壓泵和閥門軟管的系統(tǒng)復(fù)雜性較高。實業(yè)界中,一般在機器人的下肢采用線性執(zhí)行器,其中滾珠絲杠由于高效+易使用+封裝選項,在某些情況為首選方案。但同時我們發(fā)現(xiàn),近期傅里葉機器人在傳動系統(tǒng)上運用了連桿系統(tǒng),說明行星滾柱絲杠并非唯一解,后續(xù)技術(shù)方案仍需持續(xù)跟蹤。3、準(zhǔn)直驅(qū)關(guān)節(jié):外轉(zhuǎn)子力矩電機+一級/二級行星減速器+力編碼器,無力矩傳感器,結(jié)構(gòu)比較簡單,兼顧性能和成本優(yōu)勢。UCLA論文提出在機器人下半身使用氣隙電機+行星減速器方案,行星減速器的低減速比設(shè)計可以將承載沖擊力并將其傳回電機,齒輪系不易因沖擊負載而受到損壞。根據(jù)實驗結(jié)果,采用氣隙電機+行星減速器方案為低減速比,扭矩上升曲線表現(xiàn)更好,此外由于摩擦和反射慣性,傳統(tǒng)的執(zhí)行器很容易因沖擊負載而損壞,而低減速比設(shè)計可以承受沖擊力并將其傳遞回電機,而不會損壞齒輪系。綜上我們認為氣隙電機+行星減速器的重要優(yōu)勢為:可避免因沖擊負載而損壞;難度不大容易上量;具備成本優(yōu)勢(行星減速器批產(chǎn)價約200元/個,目前諧波減速器未批產(chǎn)價約1000元/個)。傳感器:學(xué)界提出IMU新思路,完善機器人行走穩(wěn)定性IMU為慣性測量單元,可優(yōu)化機器人行走的穩(wěn)定性和平衡性。IMU由加速度計、陀螺儀、磁力計構(gòu)成,可以提供機器人的姿態(tài)、方向、位置、速度、加速度、旋轉(zhuǎn)速度的信息,其可以不依賴外部信息提供連續(xù)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)以及高頻和穩(wěn)定的測量數(shù)據(jù)。對于需實現(xiàn)自主導(dǎo)航的機器人,其必須實時構(gòu)建自身的位置,IMU可助力機器人實現(xiàn)即時定位和地圖構(gòu)建,一般將IMU作為機器人SLAM方案和激光SLAM方案對導(dǎo)航系統(tǒng)的補充。目前IMU集成了加速度計、陀螺儀、磁傳感器等MEMS器件,實現(xiàn)了更小的體積和更低的成本。UCLA論文提出在腳部傳感器增加6軸IMU的方案。傳統(tǒng)的腳部傳感器使用六軸力矩傳感器來反饋機器人與抵免反作用力和接觸狀態(tài),但六軸力傳感器較為脆弱,無法承受腳部受到的大沖擊力,而增加IMU可以進一步增強對腳部的狀態(tài)估計,助力提高著陸感測。絲杠:行星滾柱絲杠對滾珠絲杠和液壓驅(qū)動路線的替代加速絲杠負責(zé)將關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為線性運動,構(gòu)成線性驅(qū)動器70%的成本。絲杠方案包括滑動絲杠、滾珠絲杠、行星滾柱絲杠等,其中行星滾柱絲杠將滾珠絲杠的載荷傳遞元件變?yōu)槁菁y滾珠,能在惡劣工作環(huán)境下載重上千小時,承受靜載是滾珠絲杠的3倍、壽命是滾珠絲杠的15倍,成為有效替代方案,特斯拉Optimus的線性關(guān)節(jié)采用行星滾柱絲杠。而反式滾柱絲杠實現(xiàn)了電機和絲杠一體化設(shè)計,結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸更小,主要用于中小負載、高速行程的場景,在人形機器人的直線執(zhí)行器上應(yīng)用,憑借強性能和一體化結(jié)構(gòu)有望加速替代滾珠絲杠。感知+交互+驅(qū)動+控制+熱管理的技術(shù)路線比較清晰感知模塊:多模態(tài)感知或為視覺感知主流,視覺AI技術(shù)助力攝像頭方案加快應(yīng)用我們認為機器人大概率會外部使用嵌入自研算法的視覺傳感器、內(nèi)部使用編碼器,變量在于線性關(guān)節(jié)的六維力矩傳感器方案,以及增量部件IMU。經(jīng)我們上文梳理,機器人關(guān)節(jié)環(huán)節(jié)中,傳感器單機價值量僅次于電機環(huán)節(jié),單機總價5.6萬元,六維力矩傳感器的價格上萬元,而考慮到通用機器人或會標(biāo)配視覺、聽覺、力控傳感器,以覆蓋多數(shù)工作場景,傳感器也為機會重要的賽道。其可分為軟件部分和硬件部分(包括外部和內(nèi)部傳感器)。(1)軟件:避障→識別→輔助精密執(zhí)行,視覺感知技術(shù)經(jīng)三代升級以輔助完成更精密執(zhí)行當(dāng)前視覺感知技術(shù)已實現(xiàn)三代升級,從最初滿足機器人避障、基礎(chǔ)物體識別的感知需求,到更準(zhǔn)確識別和測量物體,再到現(xiàn)階段的結(jié)合多傳感器實現(xiàn)避障、目標(biāo)識別、路徑規(guī)劃等功能,能夠配合運動系統(tǒng)完成精密執(zhí)行操作。(2)外部傳感器:激光雷達方案與攝像頭方案或并存,終極方案落地取決于視覺感知AI技術(shù)進展人形機器人的傳感器可分為檢測本身狀態(tài)的內(nèi)部傳感器,以及檢測環(huán)境狀況的外部傳感器,實現(xiàn)類似人類的聽覺、視覺、觸覺、力覺等。我們認為人形機器人感知模塊硬件路線或呈現(xiàn)激光雷達與攝像頭方案并存,終極方案花落誰家或取決于視覺感知AI技術(shù)進展:(1)在當(dāng)前視覺感知AI技術(shù)發(fā)展較快、機器視覺和AI第三方公司有望進入市場下,軟件能力的進步彌補了視覺SLAM的不足,進而提高了攝像頭方案量產(chǎn)落地的可能性。(2)激光雷達能助力高精地圖構(gòu)建和實現(xiàn)高階環(huán)境感知,在自動駕駛領(lǐng)域中,激光雷達作為性能較高的感知硬件彌補了視覺感知算法的不足,目前其已是掃地機器人和服務(wù)機器人的優(yōu)選感知硬件,在人形機器人Atlas的早期版本和Pepper上均有配置。我們認為,激光雷達或成為部分在AI技術(shù)積累不多、軟件能力較差的廠商的首選方案。(3)內(nèi)部傳感器:特斯拉創(chuàng)新性集成位置+力矩+力量等傳感器于一體化關(guān)節(jié)中力控傳感器提供觸覺,機器人一般在關(guān)節(jié)部位應(yīng)用單軸力矩傳感器,執(zhí)行器末端用六維力傳感器(六維力傳感器的技術(shù)壁壘更高,可以感受六維的力和力矩),特斯拉在軀干的關(guān)節(jié)配置了單軸力矩傳感器,足部配置了六維力傳感器;其他力控傳感器有電流環(huán)力控,其雖然無需有額外的傳感設(shè)備,有較低的成本,但精度低響應(yīng)慢,應(yīng)用場景有限。位置傳感器(編碼器)負責(zé)將伺服電機的運動參數(shù)反饋給伺服驅(qū)動器,可分為光電編碼器和磁電編碼器,目前前者應(yīng)用較多。交互模塊:ChatGPT引領(lǐng)NLP技術(shù)突破,看好語音語義分析的核心交互模塊優(yōu)化語音語義分析是人形機器人的核心交互模塊,包括語音識別和語義分析兩部分,完整的對話交互需要語音識別(ASR)技術(shù)、自然語言處理(NLP)技術(shù)、語音合成(TTS)技術(shù)。目前,OpenAl發(fā)布的新模型ChatGPT是NLP技術(shù)的革命性進展,我們看好其未來助力人形機器人的交互模塊優(yōu)化。目前人工智能公司Levatas已與波士頓動力合作,將ChatGPT和谷歌語音合成技術(shù)接入Spot機器狗;機器人公司EngineeredAts制造的Ameca通過接入GPT-3從而實現(xiàn)了語言能力。驅(qū)動裝置:軀干用無框力矩電機+手部用無刷空心杯電機+電機驅(qū)動或為主流方案運動模塊構(gòu)成主要的硬件成本,伺服系統(tǒng)為運動模塊的核心。伺服系統(tǒng)=伺服電機+伺服驅(qū)動器+編碼器(編碼器一般嵌入伺服電機中),其中伺服電機的壁壘在于小型化能力,伺服驅(qū)動器的壁壘在于算法。一般伺服系統(tǒng)根據(jù)機器人的應(yīng)用場景而設(shè)計,具體而言,電機根據(jù)電力系統(tǒng)的功率輸出設(shè)計電流、驅(qū)動器根據(jù)關(guān)節(jié)所需要的力設(shè)計。控制模塊:特斯拉遷移FSD全棧自研能力優(yōu)化控制器,其他廠商或采用開源+二次開發(fā)控制器的作用是處理伺服回路中的反饋信息,把特定命令應(yīng)用在驅(qū)動器元件,伺服驅(qū)動器根據(jù)控制器的命令為電機提供電壓和電流。工業(yè)機器人一般為驅(qū)動控制一體方案,廠商自主開發(fā)控制器。人形機器人有高達數(shù)十個的伺服驅(qū)動器,一般有一個單獨的控制器獨立于伺服電機和伺服控制器,置于頭部,同時由于傳感器多、數(shù)據(jù)來源口徑多,需要處理龐雜的數(shù)據(jù)量,單一廠商很難做各場景通用的人形機器人,我們認為未來可能的解決方案是廠商生產(chǎn)本體,控制部分采用開源方案,針對不同場景做二次開發(fā)。熱管理模塊:特斯拉機器人或參考汽車產(chǎn)業(yè)鏈的成熟方案,不排除出現(xiàn)技術(shù)革新熱管理為機器人的重要運行模塊,保證機器人正常作業(yè)。2011年日本福島核事故救援行動中,機器人Quince由于電機驅(qū)動器過熱而自動報停。機器人的機械器件一般通過采用合適的耐高溫材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計,進行耐熱和隔熱處理,人形機器人的熱管理主要集中在對溫度敏感的電池、電機和電子器件上,理論上,熱控技術(shù)包括冷卻技術(shù)(含風(fēng)冷、液冷、相變冷卻技術(shù))、產(chǎn)熱控制與優(yōu)化、熱防護結(jié)構(gòu)設(shè)計(含隔熱式結(jié)構(gòu)、吸熱式結(jié)構(gòu)、一體化結(jié)構(gòu))??紤]到特斯拉汽車產(chǎn)業(yè)鏈的熱管理系統(tǒng)已迭代4代,技術(shù)較為成熟,且人形機器人與汽車產(chǎn)業(yè)鏈有強共通性,我們認為特斯拉機器人的熱管理方案或參考已有的成熟方案。特斯拉的熱管理系統(tǒng)經(jīng)歷4代:(1)Roadster搭載最早一代熱管理系統(tǒng),設(shè)計思路較傳統(tǒng),各熱管理回路相對獨立;(2)ModelS/X引入了四通換向閥。(3)Model3引入了電機堵轉(zhuǎn)加熱,取消了電池回路高壓正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC以降低成本。(4)ModelY為最新一代的熱管理系統(tǒng),采用了熱泵空調(diào)系統(tǒng)+電機低效制熱模式技術(shù),取消了乘員艙高壓風(fēng)暖PTC以節(jié)約成本,結(jié)構(gòu)上使用了高度集成八通閥模塊,并集成了多個熱管理系統(tǒng)。把握投資主線:緊跟特斯拉產(chǎn)業(yè)化進程,看好核心價值鏈條上的國產(chǎn)替代機遇市場規(guī)模展望:特斯拉機器人的市場空間上限或為245億美元我們認為人形機器人的產(chǎn)業(yè)空間主要錨定對現(xiàn)有勞動力的替代情況。根據(jù)特斯拉機器人的目標(biāo)是在工廠和生活服務(wù)中應(yīng)用,我們分別從特斯拉工廠場景、非特斯拉的工廠場景(如可能應(yīng)用機器人的下井采礦和核設(shè)施場地等特種工地)、生活服務(wù)場景(機器人或在倉庫物流、送餐服務(wù)、城際物流、導(dǎo)購服務(wù)、看護服務(wù)、消防服務(wù)場景替代人類勞動力),假設(shè)機器人替代人類勞動力的比率的上限下限,最后我們測算機器人的市場下限為115億美元、上限為245億美元。從零部件成本構(gòu)成出發(fā),F(xiàn)SD為特斯拉自制,假設(shè)成本占比為40%,其余零部件均為外購,經(jīng)我們測算,伺服電機、直線執(zhí)行器、減速器的市場空間上限為46/37/34億美元,以上細分賽道值得關(guān)注。把握景氣度與天花板為重中之重,看好電動車時代國產(chǎn)替代路徑的復(fù)制性軟件端技術(shù)奇點不斷突破,有望加快硬件端方案的收斂,量產(chǎn)節(jié)點和硬件業(yè)績放量值得期待。我們認為大模型迭代將加快人形機器人的產(chǎn)業(yè)化進程,其中控制算法的迭代升級或?qū)⑷趸糠钟布难b配。如從特斯拉機器人近一年的展示成果來看,其控制功能不斷迭代而硬件方案基本變化不大,在9月24日展示視頻中,Optimus在定位中僅使用了視覺傳感器和位置編碼器,我們認為其反映了特斯拉端到端算法能力遷移對控制功能的優(yōu)化。往后看,隨著技術(shù)奇點不斷突破,我們認為硬件投資主線有望從點狀分散式投資集中到核心硬件為主的主線投資,站在當(dāng)前時點把握人形機器人投資機會的要點在于:首要確定產(chǎn)業(yè)化從0到1突破的確定性,即供應(yīng)商技術(shù)方案的可行性、商業(yè)化落地的概率,其次是挖掘細分賽道中技術(shù)領(lǐng)先、把握量價均升、天花板高、有機會切入人形機器人賽道的零部件廠商。此外,特斯拉開啟的電動車時代涌現(xiàn)了大批優(yōu)質(zhì)國產(chǎn)零部件廠商,核心零部件產(chǎn)業(yè)上國產(chǎn)替代加速,我們認為人形機器人的發(fā)展邏輯與電動車具有共通性,我們看好人形機械人核心零部件上的國產(chǎn)替代機遇。貝斯特貝斯特:國產(chǎn)頭部渦輪增壓器零件廠,多元布局開辟成長潛力國產(chǎn)渦輪增壓器零件頭部企業(yè),輕量化+工業(yè)母機開啟多級增長工裝夾具起家,核心技術(shù)遷移擴大市場。公司于1997年成立,以工裝夾具起家,1999年進入鋁合金精密零部件制造,2002年進入增壓器精密件制造,目前主營渦輪增壓器零件和工裝夾具,業(yè)務(wù)縱深發(fā)展拓展應(yīng)用領(lǐng)域,工裝夾具從摩托車向智能制造裝備拓展,渦輪增壓器從燃油車和商用車向新能源車拓展,近年來公司依托工裝夾具的know-how向直線滾動功能部件拓展,22年成立子公司宇華精機生產(chǎn)高精度滾珠/滾柱絲杠副和高精度滾動導(dǎo)軌副,向高端機床、半導(dǎo)體裝備、自動化產(chǎn)業(yè)和機器人領(lǐng)域發(fā)展。此外公司通過并購橫向拓展能力范圍,18年公司收購旭電科技20%的股權(quán)以進軍半導(dǎo)體裝備領(lǐng)域,19年收購蘇州赫貝斯51%的股權(quán)得以控股易通輕量化從而進軍新能源車輕量化領(lǐng)域,開拓了新能源車電載充電模組結(jié)構(gòu)件、汽車安全扣件壓鑄件等業(yè)務(wù),并在22年成立安徽貝斯特進一步擴大新能源車零件業(yè)務(wù)布局。收入端:汽零部件為增長壓艙石,總體收入增速穩(wěn)健。公司23H1公司汽車零部件/工裝夾具/其他零部件的收入占比分別為91.80%/4.60%/2.03%,其中汽車零部件業(yè)務(wù)為公司主要收入來源,2013-23H1該部分營收占比從76.24%提升91.80%,23H1收入為5.82億元。具體到汽車業(yè)務(wù)來看,2022年汽車零部件業(yè)務(wù)中96.19%來自于渦輪增壓器零部件和新能源汽車零部件,新能源車零部件實現(xiàn)營收9153.45萬元,占汽車零部件業(yè)務(wù)的9.09%(2021年在汽零的占比為4.6%),渦輪增壓器零部件實現(xiàn)營收8.77億元,占汽車零部件業(yè)務(wù)的87.10%。客戶資源上,公司客戶以國內(nèi)外頭部Tier1為主,包括蓋瑞特、康明斯、三菱重工、皮爾博格、博格華納、博馬科技等,公司一般先打入客戶的國內(nèi)供應(yīng)鏈再延伸至全球供應(yīng)鏈,進一步擴大某一客戶的供應(yīng)份額。公司為進一步擴大新能源業(yè)務(wù)規(guī)模,加大募投,加快布局新能源汽車產(chǎn)業(yè)、拓展新客戶,2013-2022年公司收入由3.76億元增至10.97億元,CAGR為14.3%。22年增速較弱主要系人民幣升值、原材料漲價等原因。2013-2022年歸母凈利潤由0.65億元增至2.29億元,CAGR為17%。23H1海外需求向好疊加美元升值,公司營收同比+29.42%至6.34億元,歸母凈利潤同比+62.08%至1.30億元。23Q3公司一方面繼續(xù)深耕傳統(tǒng)渦輪增壓器零部件業(yè)務(wù),另一方面重點布局的新能源汽車輕量化結(jié)構(gòu)件、以及氫燃料電池汽車核心部件等業(yè)務(wù)取得較好增長,新老業(yè)務(wù)的共同驅(qū)動下,公司2023Q3實現(xiàn)營收3.73億元,同比+22.45%,環(huán)比+14.81%;實現(xiàn)歸母凈利潤8030.55萬元,同比+9.2%,環(huán)比+5.46。公司2023Q1-3共實現(xiàn)營收10.07億元,同比+26.7%,歸母凈利潤2.10億元,同比+36.73%。利潤端:公司近年盈利能力有所下降,主要系原材料漲價、市場競爭加劇、新品毛利較低,22/23H1公司毛利率下行至34.27%/33.37%。面對外部不利因素,公司提升智能制造水平,嚴控各項成本,如刀耗及刀具庫存、外協(xié)工序的數(shù)量、各項能源消耗等,持續(xù)降本控費,23Q3毛利率為34.53%,同比+0.53pct;期間費用率13.07%,同比-0.72pct,同時公司凈利率在毛利率承壓的背景下從21年的18.6%提升至22年的20.9%,23年前三季度為20.9%,23Q3進一步改善。公司期間費率自2017年來穩(wěn)定控制在15-16%,23年前三季度進一步控制在13%。公司管理費用率自2014年起逐年下降,從2014年的18.10%下降至2020年的7.44%。2022年公司管理費用率上漲系公司將股權(quán)激勵計劃的股份支付費用計入管理費用。隨著上游材料價格等不利因素解除,疊加自身良好成本管控能力,我們認為公司利潤端有進一步改善空間。公司23Q3研發(fā)費用1270.49萬元,同比+34.32%,加大了研發(fā)投入和力度,夯實新能源汽車零部件業(yè)務(wù)和直線滾動功能部件業(yè)務(wù)。公司精密滾珠絲杠副、直線導(dǎo)軌副等產(chǎn)品的首臺套已成功下線,目前已送樣驗證,滾動功能部件應(yīng)用廣泛,公司產(chǎn)品在完成驗證后有望放量,瞄準(zhǔn)高端機床領(lǐng)域、半導(dǎo)體裝備產(chǎn)業(yè)、自動化產(chǎn)業(yè)、機器人領(lǐng)域等市場進行大力開拓,快速切入“工業(yè)母機”新賽道。渦輪增壓器:穩(wěn)健增長的基本盤業(yè)務(wù),深度配套國內(nèi)外頭部企業(yè)有望跑贏行業(yè)排放政策驅(qū)嚴促使燃油車渦輪增壓器配比穩(wěn)定上升,混動車快速上量貢獻市場主要增量,商用車景氣基本確立回暖態(tài)勢,看好汽車渦輪增壓器市場穩(wěn)定擴容。渦輪增壓器的作用在于利用廢氣能量驅(qū)動渦輪旋轉(zhuǎn),為氣缸提供充氣量以提高燃油效率,如其可提高汽油發(fā)動機20%的燃油效率,柴油發(fā)動機40%的燃油效率,同時可降低碳排放,往后看,我們認為渦輪增壓器市場或保持穩(wěn)健向上態(tài)勢,主要系:(1)乘用車排放政策趨于嚴格,推動高燃油效率+低排放的渦輪增壓器在燃油車的廣泛使用,根據(jù)蓋世汽車,17-22年燃油車的渦輪增壓器配比率從40%+提升到68%+,往后看,雖當(dāng)前渦輪增壓器滲透率較高,但考慮到國六B排放政策要求更為嚴格(國六B的一氧化碳、非甲烷碳氫化合物、氮氧化物及其PM細顆粒物等排放標(biāo)準(zhǔn)限值較國六a降低了30%-50%左右,是目前較為嚴格的排放標(biāo)準(zhǔn)),隨著未來排放法規(guī)趨嚴且執(zhí)行力度加強,我們預(yù)計渦輪增壓器在燃油車的配比率將穩(wěn)定上升到100%,參考蓋世汽車數(shù)據(jù),我們假設(shè)2025年燃油車渦輪增壓器配比率提升到71%以上,配比率的穩(wěn)定上升有望一定程度上對沖燃油車大盤疲軟的負面影響,假設(shè)23-25年燃油車銷量CAGR為-7.5%,渦輪增壓器單車價值為1500元,年降1%左右,對應(yīng)23-25市場規(guī)模CAGR為-7.8%。(2)插混車滲透率快速向上,中汽協(xié)口徑20-22年銷量CAGR高達148%,貢獻了渦輪增壓器市場的主要增量。根據(jù)蓋世汽車,17-22年混動車的渦輪增壓器配比率從40%+提升到71%+??紤]到插混車所需發(fā)動機較燃油車更小,對燃油效率要求更高,而渦輪增壓器能夠有效提高內(nèi)燃機燃油效率,我們認為其有望加速在混動車的應(yīng)用,我們假設(shè)2025年混動車渦輪增壓器配比率提升到88%,渦輪增壓器單車價值約2260元,年降壓力或較燃油車小,預(yù)計23-25年該領(lǐng)域市場空間CAGR為35%。(3)商用車基本標(biāo)配渦輪增壓器,該細分賽道空間主要取決于商用車景氣度??紤]到以重卡為代表的商用車已走出行業(yè)周期底部、23年以來銷量穩(wěn)定向上,景氣復(fù)蘇態(tài)勢已基本確立,往后看,隨著排放政策加快并加大執(zhí)行力度、經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)增長、出口高景氣延續(xù),以及根據(jù)重卡7-9年生命周期計算,行業(yè)下一輪置換周期或在24-25年,我們認為24-25年重卡銷量有望保持穩(wěn)定上升態(tài)勢,假設(shè)渦輪增壓器單車價值為2300元,年降1%左右,我們預(yù)計23-25年重卡渦輪增壓器空間CAGR為11%。新能源車輕量化:內(nèi)生外購并行切入輕量化部件,可轉(zhuǎn)債募資有效補充產(chǎn)能輕量化大勢所趨,公司兼顧內(nèi)生外購開辟第二增長曲線。輕量化為確定性較強的汽車發(fā)展趨勢之一,根據(jù)國際鋁業(yè)協(xié)會和華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院,2018年我國汽車單車鋁鑄件需求為90kg,2022年已上升為101kg,23-25年單車鋁鑄件需求CAGR或可達3.3%。公司通過內(nèi)生布局和外延并購把握新能源車的輕量化機遇:內(nèi)生路徑上,公司19年在其五期工廠切入新能源車鋁合金結(jié)構(gòu)件生產(chǎn),20年發(fā)布可轉(zhuǎn)債募資5.3億元進一步擴產(chǎn)產(chǎn)能,22年3月完成140萬新能源車輕量化功能件和560件渦輪增壓器的產(chǎn)能建設(shè),其中新能源車輕量化功能件包括60萬件的車載充電機組件+10萬件的直流變換器組件+60萬件的轉(zhuǎn)向節(jié)+10萬件的氫燃料壓縮機組件,后公司通過22年設(shè)立全資子公司安徽貝斯特、23年增資子公司易通輕量化進一步夯實新能源布局。外購路徑上,19年公司通過收購特斯拉鋁合金壓鑄件供應(yīng)商蘇州赫貝斯從而切入了T產(chǎn)業(yè)鏈。憑借較完善的產(chǎn)品布局、充足的產(chǎn)能準(zhǔn)備以及精密零部件積累的know-how經(jīng)驗,當(dāng)前公司輕量化客戶已開辟了美達、北極星等,其新能源汽車產(chǎn)品最終銷往PSA(標(biāo)致雪鐵龍集團)、DFM(東風(fēng)汽車集團)和通用汽車等,產(chǎn)品已覆蓋車載充電機模組、驅(qū)動電機零件、控制器零件、底盤安全件等,同時根據(jù)公司20年可轉(zhuǎn)債募集說明書,25年滿產(chǎn)后輕量化業(yè)務(wù)或釋放3.5億收入,我們看好產(chǎn)能爬坡進一步釋放公司訂單業(yè)績,同時公司有望繼續(xù)發(fā)揮在精密零件領(lǐng)域積累的經(jīng)驗,在新能源汽車零部件方面開拓客戶,實現(xiàn)放量。滾動功能件:發(fā)揮業(yè)務(wù)協(xié)同突破外資壟斷,工業(yè)母機+機器人或開啟第三增長極機床適用滾珠絲杠、機器人適用行星滾柱絲杠、梯形絲杠。絲杠是一種機械裝置,可將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為線性運動,通過螺紋副的傳動原理,實現(xiàn)高精度和高效率的線性位移。其可分為梯形絲杠、滾珠絲杠和行星滾柱絲杠。梯形絲杠常見于傳統(tǒng)行業(yè)中。滾珠絲杠具有高傳動效率和高精度,適用機床和醫(yī)療設(shè)備等。而行星滾柱絲杠因其高承載能力、小體積和高精度等特點,主要應(yīng)用于機器人等高精度、高速度和大負載環(huán)境中。技術(shù)壁壘高企,海外企業(yè)具有先發(fā)優(yōu)勢,國產(chǎn)品牌市占率較低。滾珠絲杠副包括1根絲杠+1顆螺母+多個鋼球構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)體,是機床的核心部件,近年來航空/汽車/光學(xué)儀器等行業(yè)對產(chǎn)品制造的質(zhì)量和精度有更高的要求,進而驅(qū)動了中高端滾珠絲杠的市場需求。從全球范圍看,中高端滾珠絲杠主要為外資壟斷,根據(jù)金屬加工,中國大陸廠商在中端滾珠絲杠的份額為30%左右,高端市場份額約5%,國產(chǎn)率較低主要系絲杠對精度、潤滑度、剛性、熱穩(wěn)定性均有較高制造要求,外資工藝積累和生產(chǎn)經(jīng)驗上有先發(fā)優(yōu)勢,而我國本土廠商優(yōu)勢多集中在生產(chǎn)環(huán)節(jié),加工環(huán)節(jié)所需的專用高精度的磨床和母機多為外資壟斷,導(dǎo)致目前國產(chǎn)產(chǎn)品在精度保持性和可靠性上仍與外資有較大差距,中低端產(chǎn)品居多而高端產(chǎn)品帶空缺。根據(jù)立鼎研究院,國產(chǎn)滾動部件水平基本保持在P2級以下水平,大部分競品在P3-P5級。客戶資源領(lǐng)先行業(yè),看好公司卡位國產(chǎn)替代風(fēng)口。一方面滾珠絲杠作為機床的核心零部件,公司原有的機床供應(yīng)商未來可以轉(zhuǎn)為公司下游客戶。一方面由于工裝夾具和工業(yè)母機在生產(chǎn)過程中具有協(xié)同性、客戶群體重合,公司與原有工裝夾具客戶的合作也使得公司更容易進入工業(yè)母機市場。從國內(nèi)行業(yè)情況來看,滾珠絲桿供不應(yīng)求,據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院統(tǒng)計,2021年中國滾珠絲桿(滾珠絲桿副)產(chǎn)量達到983萬套,需求量為1406萬套,公司切入空間充足。我們看好公司提前布局、領(lǐng)先驗證、產(chǎn)業(yè)化較快鑄就的競爭優(yōu)勢,率先享受滾動功能件國產(chǎn)替代下的發(fā)展紅利。滾動功能件下游應(yīng)用廣泛+政策引導(dǎo)國產(chǎn)替代加速,公司遠期成長空間可期。工業(yè)母機與滾珠絲杠等技術(shù)行業(yè)壁壘高,國產(chǎn)化程度嚴重不足。根據(jù)《第三屆滾動功能部件用戶調(diào)查分析報告》的數(shù)據(jù),2020年選用國產(chǎn)滾珠絲杠副比例在60%以上的被調(diào)查企業(yè)僅占21.5%。我國滾珠絲杠產(chǎn)需量缺口在2014年至2021年間由307萬套上升至423萬套,預(yù)估2022年產(chǎn)需缺口為455萬套。我國工業(yè)母機領(lǐng)域大部分高檔數(shù)控機床依賴進口,如在金屬切削機床領(lǐng)域,2021年進口額約312億人民幣,進口依賴度約35.3%;我國中低端機床產(chǎn)品超過65%,但高檔數(shù)控機床國產(chǎn)化率僅約6%。工業(yè)母機進口周期漫長、供不應(yīng)求,公司可以利用就近優(yōu)勢與服務(wù)優(yōu)勢切入工業(yè)母機賽道,率先獲得客戶群體。同時,工業(yè)母機與中高端滾珠絲杠等均為國產(chǎn)“卡脖子”技術(shù),專項進行多年攻關(guān)已有一套完整的測評標(biāo)準(zhǔn)體系,且滾珠絲杠作為工業(yè)耗材存在大量存量需求。政策利好持續(xù)加快國產(chǎn)替代進程,根據(jù)《第三屆滾動功能部件用戶調(diào)查分析報告》的數(shù)據(jù),有85%的企業(yè)在政策引導(dǎo)下愿意用國產(chǎn)的中高端滾動部件,我們看好公司緊握機遇,獲得市場存量替換和增量空間。滾珠絲杠下游應(yīng)用廣泛,看好公司突破高精度工業(yè)母機領(lǐng)域后降維打擊其他賽道。滾珠絲杠在汽車、鋰電設(shè)備、機器人等賽道也有廣泛應(yīng)用,如人形機器人領(lǐng)域。滾珠絲杠在機器人夾持器和機械臂中都至關(guān)重要,它可以控制機器人的運動軌跡和姿態(tài),確保機器人工作精度,提高質(zhì)量和效率,從而降低機器人能耗,減少能源消耗和運行成本。例如直徑僅3.5毫米的滾珠絲杠,可以推動高達500磅的負載并執(zhí)行微米和亞微米范圍內(nèi)的運動,以更好地模擬人體關(guān)節(jié)和手指,同時其極高的力尺寸比和力重量比也使?jié)L珠絲杠成為機器人理想的解決方案。特斯拉Optimus下肢腿部用無框電機+行星滾柱絲杠的線性執(zhí)行器,汽車領(lǐng)域上滾珠絲杠可用在轉(zhuǎn)向機構(gòu)、電助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電子駐車系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)等。我們看好公司突圍工業(yè)母機領(lǐng)域、滾珠絲杠實現(xiàn)0-1成功出貨后,以高精度產(chǎn)品的生產(chǎn)能力降維切入其他賽道,獲得更廣闊的放量空間。尤其是在人形機器人領(lǐng)域,滾珠絲桿為人型機器人關(guān)節(jié)核心零件,疊加其耗材屬性,未來市場需求較大,公司前期已進入特斯拉的供應(yīng)商體系,在開拓業(yè)務(wù)方面已存在“近水樓臺先得月”的優(yōu)勢,一旦Optimus投產(chǎn),公司有望較快接入特斯拉機器人的重要部件的供給,卡位人形機器人發(fā)展紅利。藍黛科技藍黛科技:乘電動智能化新風(fēng)而起,業(yè)務(wù)多元化正逢其時動力傳動、觸控顯示雙輪驅(qū)動,優(yōu)質(zhì)客戶持續(xù)積累公司成立于1996年,深耕汽車動力傳動領(lǐng)域多年,近年又入局觸控顯示市場,目前已形成雙主業(yè)共同驅(qū)動的多元業(yè)務(wù)布局。在動力傳動領(lǐng)域,公司擁有豐富的生產(chǎn)研發(fā)經(jīng)驗,產(chǎn)品已由最初的摩托車傳動零部件拓展至汽車傳動零部件領(lǐng)域,主要包括手動變速器總成、自動變速器總成、汽車平衡箱、配套傳動齒輪及軸等核心傳動部件,目前正發(fā)力新能源傳動領(lǐng)域,逐步拓展至新能源車電機及減速器等附加值較高的傳動零部件,持續(xù)升級迭代。公司以頭部廠商作為重點開拓客戶,通過多年積累已與上汽集團、一汽集團、豐田汽車、長城汽車、北汽福田、比亞迪、廣汽、蔚來、合眾等主流傳統(tǒng)及新能源主機廠,以及日電產(chǎn)、法雷奧、博格華納、臥龍電機等優(yōu)質(zhì)動力傳動部件供應(yīng)商建立穩(wěn)定合作關(guān)系,客戶基礎(chǔ)持續(xù)擴展。入局觸控顯示,短期承壓不改長期增長邏輯出于對傳統(tǒng)傳動業(yè)務(wù)收縮及智能化浪潮的考量,公司近年積極對業(yè)務(wù)進行拓展,2019年收購深圳臺冠科技后,正式進入觸控顯示領(lǐng)域,為其注入反彈動能。進入觸控顯示市場后,公司得益于業(yè)務(wù)整合完成、原客戶資產(chǎn)減值損失影響消失、車載觸摸屏等大尺寸觸控顯示產(chǎn)品順利推進等多重利好,20-22年公司營收由24.1億增長至28.7億,歸母凈利潤由約520萬恢復(fù)至1.86億,并表后觸控顯示業(yè)務(wù)收入占比快速提升,目前已成為公司第一大業(yè)務(wù),22年貢獻公司57%的收入與63%的毛利。同時,盈利能力得到顯著改善,毛利率和凈利率分別由20年的13%/0%恢復(fù)至22年的18%/7%。目前公司在觸控顯示領(lǐng)域擁有優(yōu)質(zhì)客戶群體,已打下良好口碑,現(xiàn)已配套康寧、群創(chuàng)光電、京東方、廣達電腦、仁寶工業(yè)、富士康、華勤通訊、華陽電子等業(yè)內(nèi)知名廠商,產(chǎn)品最終應(yīng)用于如亞馬遜、聯(lián)想、宏基、微軟等國際知名品牌的中高端產(chǎn)品。綜合來看公司產(chǎn)品線豐富、客戶基礎(chǔ)穩(wěn)固,我們認為公司業(yè)績短期承壓不改其長期增長邏輯,隨著汽車智能化及消費電子復(fù)蘇、公司新客戶矩陣不斷拓展,疊加募投項目產(chǎn)能爬坡,觸控顯示業(yè)務(wù)在新發(fā)展動能注入下有望重回業(yè)績穩(wěn)定增長通道。產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型機遇層出迭起,雙主業(yè)協(xié)同推動業(yè)績觸底反彈我們認為雙主業(yè)布局有望受益于汽車產(chǎn)業(yè)鏈變革及智能化浪潮,推動業(yè)績觸底反彈。一方面,公司加速向高附加值傳動件產(chǎn)品轉(zhuǎn)型,充分受益于新能源浪潮下第三方廠商價值分配重塑,產(chǎn)品升級拓展帶動客戶結(jié)構(gòu)向一線品牌集中,傳動件業(yè)務(wù)有望量價齊升;另一方面,在觸控顯示領(lǐng)域,公司目前業(yè)績受到下游消費電子行業(yè)低迷拖累,但其客戶基本盤穩(wěn)固,有望伴隨下游復(fù)蘇實現(xiàn)反彈。在此基礎(chǔ)之上,公司抓住新能源車智能化機遇,積極布局車載端產(chǎn)品,下游需求逐步釋放有望提升其業(yè)績彈性,為公司業(yè)績反彈注入新動力。智能化浪潮創(chuàng)造觸控顯示新機遇,大屏化趨勢帶動產(chǎn)品價值提升觸控顯示模組目前主要需求集中在消費電子領(lǐng)域,而同時也可應(yīng)用于行車導(dǎo)航、車載娛樂、輔助駕駛等車載場景。伴隨汽車座艙智能化、可視化需求日益凸顯,OEM愈發(fā)注重智能車載終端的可視化操作及互動式體驗,車載觸控顯示將成為繼智能手機、平板電腦之后的第三大觸控顯示市場。根據(jù)群智咨詢數(shù)據(jù)預(yù)測,22年全球車載屏出貨量達到1.76億片,平均單車搭載量為2.2片,預(yù)計到25年將增至2.26億片,未來5年CAGR有望保持6%以上。觸控客戶基本盤穩(wěn)固,車載端積極布局消費電子行業(yè)近年需求偏弱,公司調(diào)整觸控顯示產(chǎn)品發(fā)展重心,積極把握汽車及工業(yè)智能化、可視化發(fā)展機遇,將業(yè)務(wù)向車載、工控領(lǐng)域延展,進一步加大蓋板玻璃等較高附加值的產(chǎn)品開發(fā)和推廣力度,利用客戶聯(lián)動優(yōu)勢,陸續(xù)研發(fā)推出3D蓋板玻璃、雙聯(lián)屏、三聯(lián)屏、曲面屏等車載觸控產(chǎn)品,產(chǎn)品品類持續(xù)擴展,產(chǎn)品力不斷提升。公司目前計劃投資1.93億于重慶擴產(chǎn)車載、工控觸控屏蓋板玻璃產(chǎn)能,伴隨產(chǎn)能逐步釋放,在豐富產(chǎn)品的同時,也有望創(chuàng)造規(guī)模效應(yīng),降低其觸控模組總成的生產(chǎn)成本,利用成本優(yōu)勢拓展客戶資源。在觸控顯示領(lǐng)域,公司借助技術(shù)工藝積累、產(chǎn)品品質(zhì)及交付能力等方面優(yōu)勢進入消費電子及車載顯示核心供應(yīng)鏈,在筆記本、平板電腦面板領(lǐng)域已與電子玻璃蓋板巨頭康寧以及群創(chuàng)光電、京東方、富士康、廣達電腦等頭部ODM及代工廠商達成長期合作,下游應(yīng)用于亞馬遜平板、聯(lián)想、宏基、華碩、微軟等主流品牌的中高端產(chǎn)品。同時,公司在車載端也已為華陽電子、創(chuàng)維等國內(nèi)主要智能座艙廠商實現(xiàn)批量供應(yīng),終端應(yīng)用于長城、吉利等一線品牌。我們認為公司下游擁有優(yōu)質(zhì)整車廠、車機及智能座艙客戶基礎(chǔ),有望以此為基礎(chǔ)反哺車載屏客戶,持續(xù)拉動產(chǎn)品放量,形成正向循環(huán)。新能源變革打開傳動件新空間,平衡軸國產(chǎn)化替代趨勢漸起雙電機、混動車型普及,傳動件增量空間廣闊。當(dāng)前大部分中低價位純電車型采用單電機驅(qū)動,但由于動力性能強、功耗控制好、電機獨立性、功率要求低,雙驅(qū)動電機在特斯拉、比亞迪、蔚來等主要主機廠的中高端車型及旗艦車型已得到廣泛使用,根據(jù)汽車之家車型配置數(shù)據(jù)我們測算出22年雙電機滲透率已達到32%。伴隨電機成本下降、對動力性能要求提升,雙電機電驅(qū)將逐步下探至中端車型,未來配套減速器需求有望進一步放大。而在混動車型(PHEV)中,由于其存在兩個動力源且電機功率通常較小,除電機減速器外,其同時也搭載變速箱及電驅(qū)橋等傳動機構(gòu),以保證其經(jīng)濟性和動力性能,因而混動車型傳動件單車價值高于純電車型?;靹榆囆拖噍^純電車型在續(xù)航里程、性價比上具有一定優(yōu)勢,近年來逐步普及,預(yù)計未來混動車型份額提升將帶動電驅(qū)橋、變速器的配套增量需求,加速打開新能源車傳動件市場空間。過去國內(nèi)2.0L市場主要以合資品牌為主,合資車廠在國內(nèi)基本復(fù)制沿用其海外供應(yīng)鏈體系,配套平衡軸/箱主要為具有成熟傳動系統(tǒng)研發(fā)制造經(jīng)驗的美國車橋(AAM)、斯凱孚(SKF)、利納馬(Linamar)、武藏精密等海外一級供應(yīng)商供應(yīng),但其產(chǎn)品價格較高,而自主車企過去以小排量產(chǎn)品為主,對平衡軸/箱需求較少,第三方自主供應(yīng)商資源較為稀缺。公司作為國內(nèi)少數(shù)擁有平衡軸總成自主研發(fā)及制造能力的供應(yīng)商,其平衡軸總成產(chǎn)品已成功應(yīng)用于吉利、長城、一汽、長安等國內(nèi)主流主機廠的2.0T發(fā)動機,對自主品牌的基本覆蓋實現(xiàn)對外資產(chǎn)商的破局。我們認為公司能夠憑借過去成功合作研發(fā)的經(jīng)驗積累,抓住2.0T車型份額提升、高端化趨勢及混動車型普及的行業(yè)發(fā)展機遇,進一步拓展客戶基礎(chǔ)。產(chǎn)業(yè)格局變動推動客戶結(jié)構(gòu)優(yōu)化,總成能力構(gòu)筑傳動件核心優(yōu)勢新能源浪潮推動產(chǎn)品結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級、客戶結(jié)構(gòu)優(yōu)化,產(chǎn)能擴張窗口期創(chuàng)造業(yè)績高彈性。新能源浪潮持續(xù)帶動汽車產(chǎn)業(yè)變革,目前主機廠及一級供應(yīng)商更注重電驅(qū)設(shè)計研發(fā)及系統(tǒng)解決方案,專業(yè)化分工逐步深化。公司借助產(chǎn)業(yè)格局變動機遇于2020年開始推動產(chǎn)品戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型,積極開拓減速器總成、減速器齒輪、中間軸總成、電機軸、48V混合動力電驅(qū)、二合一電驅(qū)等新能源車核心零部件,今年6月其為某國際知名客戶開發(fā)的三合一電驅(qū)也成功下線,成功實現(xiàn)產(chǎn)品轉(zhuǎn)型升級,整體實力得到提升。傳動研發(fā)制造經(jīng)驗豐富,總成能力構(gòu)筑核心優(yōu)勢。公司深耕發(fā)動機變速箱多年,齒輪加工基礎(chǔ)深厚,目前汽車變速器齒輪達700多種,技術(shù)經(jīng)驗豐富,生產(chǎn)合格率高。與僅從事齒輪制造的企業(yè)相比,公司還具備變速器總成設(shè)計制造能力,實現(xiàn)總成和零部件研發(fā)制造并行。兩者在傳動件生產(chǎn)中相輔相成,有助于公司更好理解生產(chǎn)制造要求,促進生產(chǎn)能力提升。我們認為總成能力是區(qū)別于競爭對手的獨特優(yōu)勢,其來源于公司豐富的變速箱、平衡軸總成配套經(jīng)驗。公司在傳動總成領(lǐng)域已與上汽集團、一汽集團、豐田汽車、北汽福田、中國重汽、南京邦奇等多家國內(nèi)外知名整車廠及一級供應(yīng)商建立穩(wěn)定合作,以“零部件+總成”協(xié)同模式全面響應(yīng)下游多元需求,總成能力將打開業(yè)績增長廣闊空間,相關(guān)業(yè)務(wù)將持續(xù)得到催化。在此之上,公司不斷優(yōu)化擴展設(shè)備儲備,通過非公開發(fā)行募資引進國際領(lǐng)先的高速數(shù)控滾齒機、磨齒機、數(shù)控車床、真空淬火爐等自動化加工設(shè)備,提升齒輪精加工能力。此外,公司傳動件研發(fā)項目儲備豐富,目前多個減速器、平衡箱、混動DHT齒輪及AMT變速器總成項目已經(jīng)入工裝樣機或批量生產(chǎn)。我們認為公司新購置設(shè)備及眾多研發(fā)項目將進一步夯實公司技術(shù)儲備,為其產(chǎn)品品類拓展提供有力支持,未來業(yè)務(wù)加速發(fā)展可期。新時達新時達:國內(nèi)工業(yè)機器人頭部企業(yè),運動控制領(lǐng)域?qū)<揖劢惯\動控制技術(shù),股權(quán)激勵彰顯信心公司自于1995年成立以來,起步于電梯控制技術(shù),基于控制算法,不斷精進對控制的理解,從電梯控制拓展至機器人控制及運動控制等多個領(lǐng)域。在工業(yè)機器人布局方面,2012年推出了首款工業(yè)機器人,是國內(nèi)第一家實現(xiàn)“機器人控制系統(tǒng)+驅(qū)動系統(tǒng)”完全自主化設(shè)計、生產(chǎn)的機器人公司;2017年機器人孫公司1萬臺套工業(yè)機器人新工廠奠基;2021年5月第2萬臺機器人下線,累計出貨量國產(chǎn)品牌第一。實控人持股29.32%,股權(quán)激勵穩(wěn)固核心團隊。公司前三大股東系一致行動人,截至2023年三季報,三人合計持有公司29.32%的股份,比例較為集中。公司及旗下子公司共擁有六個“專精特新”稱號,其中子公司深圳眾為興技術(shù)、之山智控是國家級“專精特新”企業(yè)。公司注重人才激勵,繼21年股票期權(quán)激勵計劃后,今年公司發(fā)布23年股票期權(quán)激勵計劃,擬授予380人1505萬份股票期權(quán)。公司基于對控制技術(shù)的深入理解與掌握發(fā)展三大主業(yè)。1)電梯控制業(yè)務(wù):公司早期將控制技術(shù)用于電梯行業(yè),提供電梯控制產(chǎn)品、電梯控制系統(tǒng),在全球電梯控制領(lǐng)域知名度高。2)機器人業(yè)務(wù):公司通過控制器切入機器人本體行業(yè),機器人業(yè)務(wù)包括機器人產(chǎn)品、機器人系統(tǒng),其中機器人產(chǎn)品包括關(guān)節(jié)型機器人與SCARA機器人兩大品類;在機器人系統(tǒng)方面,公司可以提供智能化柔性生產(chǎn)線,仿真設(shè)計、柔性化、模塊化的經(jīng)驗和技術(shù)積累豐富。3)控制和驅(qū)動業(yè)務(wù):該業(yè)務(wù)包括控制與驅(qū)動產(chǎn)品、控制與驅(qū)動系統(tǒng),其中控制與驅(qū)動產(chǎn)品包括控制產(chǎn)品、伺服驅(qū)動產(chǎn)品、變頻驅(qū)動產(chǎn)品。營收穩(wěn)定增長,研發(fā)創(chuàng)新技術(shù)領(lǐng)先營收穩(wěn)增長,23Q1-3收入同增7%。公司18-21年營收穩(wěn)步增長,22年營收30.97億元,同比下降27.37%,歸母凈利潤虧損10.57億元,營收與凈利均下滑主要系公司所屬地客觀因素影響下停工停產(chǎn)、部分行業(yè)需求收縮、子公司商譽減值。23Q1-3公司實現(xiàn)營收25.82億元,同比增長7.41%,實現(xiàn)0.79億歸母凈利潤,同比扭虧,盈利能力修復(fù),主要系公司優(yōu)化資產(chǎn)結(jié)構(gòu),同時通過研發(fā)、國產(chǎn)物料替代等方式降本,且工業(yè)自動化行業(yè)弱復(fù)蘇。機器人與運動控制類產(chǎn)品營收占比高。18-22年,機器人與運動控制類產(chǎn)品每年貢獻公司總營收達60%以上。22年機器人與運動控制、電梯控制成套系統(tǒng)、節(jié)能與工業(yè)傳動類營收分別為20.06億元/5.23億元/3.01億元。目前公司工業(yè)機器人的年產(chǎn)能已經(jīng)超過2萬臺。23年以來,國家和地方陸續(xù)出臺多項支持機器人發(fā)展的方案和政策,在政策紅利引導(dǎo)下,機器人產(chǎn)業(yè)迎來升級換代、跨越發(fā)展的窗口期,公司作為國內(nèi)最早自主研發(fā)工業(yè)機器人的企業(yè),有望充分受益。持續(xù)專注核心技術(shù)自主可控,積極拓展機器人。公司長期堅持自主研發(fā)路線,持續(xù)加大科技創(chuàng)新戰(zhàn)略布局力度,實現(xiàn)了在中國上海、深圳、杭州、西安以及德國、日本等全球多個研發(fā)中心布點。根據(jù)公司2023年中報,公司參與編制與修訂國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)共計45項,公司參與編制與修訂行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)共計8項,授權(quán)專利共計840項,軟件著作權(quán)共計277項。公司開發(fā)的機器人第四代控制系統(tǒng),采用最新的驅(qū)控一體架構(gòu)、以及最新版的運動學(xué)和動力學(xué)算法的加持,大幅提升其性能與可靠性。今年以來股價呈現(xiàn)上漲趨勢,截至11月3日為11.13元。2022年公司股價總體較為穩(wěn)定。23年4月28日,公司發(fā)布2022年報,業(yè)績預(yù)告中所提及的歸母凈利潤大幅下滑的利空出盡,股價階段性反彈。23年5月16日,特斯拉股東大會更新人形機器人近況,公司股
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