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1 行业报告行业专题研究 请务必阅读报告末页的重要声明 计 算 机设 备 智 能机 器人“奇 点”将至，产 业链 价值 有望 重塑 AI 技术的突破有望提升机 器人的智能化水平 智 能机器人集成了机械、电子、计算机 等多学科的先进技术，能够模仿 或替代人 类进 行各 种任 务。“技术”和“成本”是 智能 机器人 行业 当前 面临 的主要痛点，技术突破和成本降低都有可能扩大 行业使用范围和市场 规模。当前 以 Transformer 为代 表的 AI 通 用大 模型 率先 在NPL 领域 取得 突破，诞生了 ChatGPT 等明 星 应 用，我们 预计 大模 型技 术 有 望提升 机器 人交 互和 决策能力，进 而提 升智 能机 器人的 智能 化水 平，行业“奇点”或 将来 临。智能机器人市场前景 广阔 据弗若 斯特 沙利 文测 算，全球智 能服 务机 器人 市场 规模 从 2017 年 81 亿美元增长 至 2021 年 221 亿美 元，四 年 CAGR 为 28.7%，预计 2026 年将达 676亿美元。中 国智 能服 务机 器人市 场规 模增 长迅 速，从 2017 年118 亿元 增长至 2021 年467 亿元，4 年CAGR 达41.0%，预 计2026 年将 达1558 亿 元。根据 Precedence Research 的预测，2022 年全 球人 形 机器人 市场 规模 预计 为16.2 亿 美元，预计 到2032 年将达 到286.6 亿 美元，10 年CAGR 约为33.28%。科技巨头推动智能机 器人 应用加速商用 当前 OpenAI 率 先开 通Plus 会员 和 API 付 费服 务；7 月份微 软宣 布 AI 工具Microsoft 365 Copilot 将向企 业客 户额 外收 取每 位用 户 30 美元/月的 服务费用。深 耕机 器人 领 域 40 年的 波 士顿 动力 公司 也 与 AI 公司 Levatas 合作，将 ChatGPT 和谷 歌的 语音合 成技 术接 入旗 下机 器狗产 品Spot，推 动自动机器 人的 商业 化。特斯 拉已经 打 通 FSD 与 Optimus 的底 层模 块，实现 研发复用，有望 加速 Optimus 产业 化，并且 带动 整个 产业链 的加 速发 展。投资建议 由于当前智能机器人产业链横跨多个领域 产业链长且复杂，我们建议从 以下 4 个维 度关 注智 能机 器 人产业 链，精选 技术 实力 强且商 业化 能力 强的 标的：1）智 能机 器人 整机 商 业化，建议 关注 特斯 拉、优必选、小 米集 团。2）机 器人 核心 硬件：传 感 器建议 关注 芯动 联科、赛 微电子 等公 司；控制 器建议关注苏州固锝；电机建议关注汇川技术、双环传动、鸣志电器和伟创电气；减 速器 建议 关注 绿 的谐波；执 行器建 议关 注 拓普集 团；玻 璃面 板建议关注 蓝思 科技；热 管理 系统建 议关 注三 花智 控。3）机器 视觉 解决 方案 提供 商：建 议关 注奥 普特、大 恒科技、虹 软科 技、天准科技。4）机 器人 算力 和操 作系 统 供应 商：建 议关 注中 科创 达、晶 晨科 技。风险提示：系统 性风 险；AI 技术 升级 迭代 不及 预期；智能 机器 人产 业化 不及预期；行 业竞 争加 剧；下游需 求不 及预 期 建 议关注标的 简称 EPS PE CAGR-3 评级 2023E 2024E 2025E 2023E 2024E 2025E 拓普集 团 2.14 3.10 4.15 34 24 18 39%买入 伟创电 气 1.10 1.55 2.15 35 21 16 40%买入 绿的谐 波 1.17 1.63 1.99 101 72 59 29%-鸣志电 器 0.63 0.98 1.42 109 70 48 34%-数据来 源：公司 公告，iFinD，国联 证券研 究所 预测，绿 的谐 波 和鸣 志 电器 为 Wind 一致 预期 股价 取 2023 年 9 月 8 日收 盘价 证券研 究报 告 2023 年09 月 11 日 投 资建议：强于大市（首次）上 次建议：相对大盘走势 作者 分析师：杨灵修 执业证书编号：S0590523010002 邮箱：分析师：姜青山 执业证书编号：S0590523050001 邮箱：分析师：黄程保 执业证书编号：S0590523020001 邮箱：分析师：王晔 执业证书编号：S0590521070004 邮箱：分析师：张旭 执业证书编号：S0590521050001 邮箱：相关报告-20%3%27%50%2022/9 2023/1 2023/5 2023/9计算机设 备 沪深300请务必阅读报告末页的重要声明 2 行业报告 行业专题 研究 投资聚 焦 核心逻 辑 智能机 器人 是一 个横 跨机 械、电子、汽 车和 计算 机等 多学科 的复 合产 业，经 过 了数十年 的发 展在 工业 机器 人、服务 机器 人和 特种 机 器人等 领域 取得 了 长 足的 进步，诞生了智 能客 服、扫 地机 器 人、物流 机器 人、工业 机 械手臂 等明 星产品。智 能 化程度 较低和高 昂的 成本 仍然 是 市 场推广 的主 要痛 点。2023 年基于 通用 大模 型 的 ChatGPT 成为 明星 应用，给行 业带 来 了新的 启发，我们 预计 大 模型技 术有 望提 升机 器人 交互和 决策能力，进 而提 升智 能机 器人的 智能 化水 平，行业“奇点”或 将来 临。创新之 处 1)考虑 到 智 能机 器人 跨学 科的客 观现 实，我们 从 研 究方法 上拉 通了 研究 所总 量、计算机、电子、机 械、汽车 等多个 行业 进行 联合 覆盖。此 举 可 以提 供更 全面 的 视角，有效避免 了 各行 业各 自为 战，却 难以 看到 全貌 的研 究 方法 缺陷。2)以波 士顿 动力 为代 表的 高端 智 能机 器人 行业 过去 由于“智 能化”和通 用性 普 遍不足,产业 化进 程较 慢。但 是行业 颠覆 者特 斯拉 率先 将其 成 熟的 电动 汽车 产业 链 与人形机器 人 Optimus 实 现复 用，实现 了 电 池系 统集 成、FSD 等 技术 和产 品的 复用，基 于成功的 跨 行 业经 验积 淀，将有助 于人 形机 器人 加速 产业化。3）当前 传统 机器 人软 件大 多基于 开 源ROS 进行 二次 开发，重要 程度 较低。但 是参考 智 能手 机和 智能 驾驶 产业链 的演 进历 程，我 们 预计，国 内外 将会 有更 多 的科技 公司 专 注于 机 器人 智 能化 领域，未来 商 业化 的 通用 操作 系 统和 智 能化 功 能模 块或 将 是智 能 机器 人 的核 心 的差 异化 价 值点。传统 机 器人 整机 厂 商也 会 加大 智 能化 的研 发 投入，在硬 件产 品不 断迭 代 的同时，智能 机器 人软 件 或将取 得跨 越式 发展。未 来 如果 机器人硬 件同 质化 严重 的情 况下，智能 化机 器人 软件 或将成 为产 品核 心竞 争力。投资看 点 短期随着 2023 年特 斯拉 机 器人 Optimus 新款 发布，核心零 部件 降成 本方 案初 步确定，有望 带动 产业 链 加 速发展。中期 看 随着 通用 人工 智能 的技术 突破，机器 人的 智 能化水 平显 著提 升，辅 助 人和代替人 工作 的场 景有 望进 一步提 升。长期随 着技 术的 日益 完善，成 本的 逐步 降低，机器 人 的市场 需求 有望 大幅 提升。0YDWvMmRnOmNqOsRqNoRpO9PcMbRtRoOoMoNlOoOzQiNpOsQ8OpPxPMYmQnMwMrRpM请务必阅读报告末页的重要声明 3 行业报告 行业专题 研究 正文目 录 1.智能机器人产业发展 现状.6 1.1 智能机 器人 将 是AI 的高 端 应用.6 1.2 智能机 器人 产业 链迎 来价 值重塑.6 1.3 智能机 器人 市场 前景 广阔.7 1.4 智能机 器人 未来 发展 趋势.7 1.5 政策扶 持产 业高 质量 发展.8 2.机器人核心硬件值得 重点 关注.9 2.1 多传感 器将 成主 流方 案.9 2.2 控制器 为核 心零 部件.12 2.3 高端伺 服电 机国 产化 有望 加速.13 2.4 减速器 行业 有望 稳定 增长.14 2.5 执行器 行业 空间 广阔.15 2.6 玻璃面 板有 助增 强人 机交 互.16 2.7 热管理 系统 可借 鉴汽 车方 案.16 3.智能化机器人软件或 将成 为产品核心竞争力.17 3.1 机器人 操作 系统（ROS）已 成为开 发底 座.17 3.2 机器人 的仿 真训 练是 研发 和测试 的必 需环 节.19 3.3 AI 通 用大 模型 有望 提升 机 器人交 互和 决策 能力.21 4.科技巨头推动智能机 器人 应用加速商用.23 4.1 OpenAI 和 微软Copilot 使AIGC 率先 规模 商用.23 4.2 波士顿 动力 商业 化转 型持 续推进.24 4.3 特斯拉 入局 或将 加速 人形 机器人 产业 化.24 5.行业投资机会.26 5.1 一级市 场活 跃.27 5.2 智能机 器人 相关 上市 公司.27 6.风险提示.35 图表目 录 图表 1：机器人正在加速 智能化.6 图表 2：智能机器人产业 链.6 图表 3：全球智能服务器 机器人市场规模.7 图表 4：中国智能服务器 机器人市场规模.7 图表 5：机器人产品的发 展历程.8 图表 6：当前智能机器人 正由L3 向 L4 发展.8 图表 7：近年智能机器人 产业相关政策汇总.8 图表 8：智能机器人传感 器分类.9 图表 9：全球传感器市场 规模（亿美元）.9 图表 10：中国传感器市 场规模（亿元）.9 图表 11：力矩传感器按 照力的维度分类.10 图表 12：全球力矩传感 器市场规模（亿元）.10 图表 13：全球 MEMS 惯性 传感器市场规模（亿 美元）.11 图表 14：2021 年MEMS 惯性传感器市场结构.11 图表 15：霍尔线性传感 器应用原理示意图.11 图表 16：全球位置传感 器市场规模（亿元）.11 图表 17：CMOS 图像传感器应用原理示意图.11 图表 18：全球 CMOS 图像 传感器市场规模（亿 美元）.11 图表 19：中国机器人产 业图谱.12 图表 20：工业机器人控 制系统一般构成.12 图表 21：ABB 控制器 IRC5 系列.12 图表 22：伺服电机历年 市场规模（亿元）.13 请务必阅读报告末页的重要声明 4 行业报告 行业专题 研究 图表 23：伺服电机下游 应用占比（2020 年）.13 图表 24：国内伺服电机 行业竞争格局.13 图表 25：2021H1 国内伺服电机行业市场份额.13 图表 26：减速器产品分 类.14 图表 27：RV 减速器与谐 波减速器的应用位置.14 图表 28：RV 减速器与谐 波减速器对比.14 图表 29：国内谐波减速 器市场规模预测.15 图表 30：国内 RV 减速器 市场规模预测.15 图表 31：码垛机器人机 械结构示意图.15 图表 32：末端执行器示 意图.15 图表 33：拓普集团机器 人执行器产品.16 图表 34：机器人末端执 行器市场空间（亿美 元）.16 图表 35：蓝思科技新能 源汽车玻璃产品.16 图表 36：机器人循环液 冷方案.17 图表 37：机器人液气相 变热管结构示意图.17 图表 38：特斯拉ModelS 不同温度下行驶里程 与速 度.17 图表 39：温度对纯电动 车续航的影响（时速 100KM/H）.17 图表 40：ROS 发展历程.18 图表 41：ROS 的作用.18 图表 42：智能机器人通 用操作系统与智能手 机类 比.18 图表 43：中科创达定制 化专用机器人操作系 统架 构图.19 图表 44：Sim2Real 示意图.20 图表 45：仿真环境和真 实环境差异.20 图表 46：利用 GPU 多核 并行计算的进行强化 学习.20 图表 47：全球主要仿真 训练平台.21 图表 48：训练大模型“预训练+精调”模式.22 图表 49：大模型能力对 应智能机器人需求.22 图表 50：ChatGPT 代替工程师参与机器人的决 策执 行示意图.23 图表 51：微软 365 Copilot 示意图.23 图表 52：波士顿动力机 器人产品线.24 图表 53：Tesla 机器人正从概念到逐步落地.25 图表 54：Tesla Optimus 核心技术细节.25 图表 55：特斯拉自动标 注系统.25 图表 56：特斯拉使用 AI 解决规划问题.25 图表 57：Optimus 环境探索与记忆.26 图表 58：特斯拉算力预 期图.26 图表 59：2023 年部分智能机器人公司一级市 场投 融资情况汇总.27 图表 60：芯动联科近年 来收入及利润情况.28 图表 61：芯动联科2022 年营收结构占比.28 图表 62：灿瑞科技近年 来收入及利润情况.28 图表 63：灿瑞科技2022 年营收结构占比.28 图表 64：苏州固锝近年 来收入及利润情况.29 图表 65：苏州固锝2022 年营收结构占比.29 图表 66：汇川技术近年 来收入及利润情况.29 图表 67：汇川技术2022 年营收结构占比.29 图表 68：双环传动近年 来收入及利润情况.30 图表 69：双环传动2022 年营收结构占比.30 图表 70：绿的谐波近年 来收入及利润情况.30 图表 71：绿的谐波2022 年营收结构占比.30 图表 72：拓普集团近年 来收入及利润情况.31 图表 73：拓普集团2022 年营收结构占比.31 图表 74：蓝思科技近年 来收入及利润情况.31 图表 75：蓝思科技2022 年营收结构占比.31 图表 76：三花智控近年 来收入及利润情况.32 请务必阅读报告末页的重要声明 5 行业报告 行业专题 研究 图表 77：三花智控2022 年营收结构占比.32 图表 78：奥普特近年来 收入及利润情况.32 图表 79：奥普特2022 年 营收结构占比.32 图表 80：大恒科技近年 来收入及利润情况.33 图表 81：大恒科技2022 年营收结构占比.33 图表 82：虹软科技近年 来收入及利润情况.33 图表 83：虹软科技2022 年营收结构占比.33 图表 84：天准科技近年 来收入及利润情况.34 图表 85：天准科技2022 年营收结构占比.34 图表 86：中科创达近年 来收入及利润情况.34 图表 87：中科创达2022 年营收结构占比.34 图表 88：伟创电气近年 来收入及利润情况.35 图表 89：伟创电气2022 年营收结构占比.35 请务必阅读报告末页的重要声明 6 行业报告 行业专题 研究 1.智能机 器人产业发展现状 1.1 智 能机 器人将是AI 的高 端应 用 智能 机 器人 是一 种集 成了 机械、电 子、控制、传 感、人工智 能等 多学 科先 进技 术的自动 化装 备，能够 模仿 或替代 人类 进行 各种 任务 的设备。智 能机 器人 是 AI（人工智能）技 术在 机器 人上 的 高端应 用之 一，具 备了 一 定程度 的自 主决 策能 力、更强的 学习能力 和更 高的 智能 水平，能够 判断 环境 变化 和任 务需求 并实 施相 对应 的解 决方案。当前“技 术”和“成本”是智能 机器 人行 业面 临的 主要痛 点。通用 智能 能力 不足使得 机器 人目 前只 能少 量应用 于特 定场 景并 且训 练、制造 成本 居高 不下。技 术突破和成本 降低 都有 可能 扩大 机器人 的使 用范 围和 市场，例 如 扫 地机 器人、工业 手 臂等渗透率 随 着技 术改 进和 成本 下降 显 著提 高。图表1：机 器 人 正在 加 速智 能 化 资料来 源：甲子 光年 2023 闵行 智能 机器人 产业 发展 白皮 书，国联 证券 研究所 1.2 智 能机 器人产 业链 迎来价 值重 塑 智能机 器人 产业 链的 上游 为核心 硬件 生产 商，包 括 传感器、伺服 系统、减 速器、控制器、芯 片等，在 硬件 基础上 的操 作系 统和 中间 件当前 通常 采用 开源 的 ROS 为基础架构 进行 定制 化。图表2：智 能 机 器人 产 业链 资料来 源：艾瑞 咨询，国 联证 券研 究 所 请务必阅读报告末页的重要声明 7 行业报告 行业专题 研究 中游主 要有 机器 视觉、人 脸识别、机器 学习、SLAM（即 时定 位与 地图 构建)等技术的开 发和 整合 商。下游为 机器 人本 体制 造和 软硬件 集成 的公 司，通常 是生产 和销 售机 器人 的公 司。下游按 照应 用领 域划 分，智能机 器人 可主 要分 为工 业机器 人、服 务机 器人 和 特种机 器人。其 中，工业 机器 人又 可以按 照用 途细 分包 括 搬 运、焊 接、喷涂、加 工、装 配、洁净等；服务 机器 人可 细分 为个人/家 用服 务机 器人，包括 家 务、教育、娱 乐 等，以及公共服 务机 器人，包 括 餐 饮、讲 解导 引、多 媒体、公 共代步 等；特种 机器 人的 细分应用包括 侦查、排 爆、专业 安装、采掘、专 业运 输、手术、康复 等。1.3 智 能机 器人市 场前 景广阔 据弗若 斯特 沙利 文测 算，全球智 能服 务机 器人 市场 规模 从 2017 年 81 亿美 元 增长至 2021 年 221 亿 美元，四年 CAGR 为 28.7%，预 计2026 年 将达 676 亿 美元。中国智能服 务机 器人 市场 规模 增长迅 速，从 2017 年118 亿元增 长 至2021 年467 亿 元，4年 CAGR 达41.0%，预 计2026 年将 达 1558 亿元。根据 Precedence Research 的预 测，2022 年 全球 人形 机器 人市 场规模 预计 为 16.2 亿美 元，预计 到 2032 年将 达到 286.6亿美元，10 年 CAGR 约为 33.28%。共研网 中国智 能专 业服 务机 器人 市场 规 模预 计从 2021 年 292 亿元 增长至 2026 年 1074亿元，5 年CAGR 达29.8%，增速 较快；而中 国智 能 个人/家庭 服务 机器 人市 场 规模预计从 2021 年175 亿 元增 长 至2026 年484 亿元，五 年CAGR 为22.6%。图表3：全 球 智 能服 务 器机 器 人市 场规 模 图表4：中 国 智 能服 务 器机 器 人市 场规 模 资料来 源：弗若 斯特 沙利 文 优必 选招股 说明 书，国联 证券 研究 所 资料来 源：弗若 斯特 沙利 文 优必 选 招股说 明书，国 联证 券研 究所 1.4 智 能机 器人未 来发 展趋势 智能机 器人 的发 展大 致经 历了三 个阶 段。第 一个 阶 段是产 品 自 动化，只能 执 行固定任务，应用 于替 代重 复 劳动，从 单一 的工 业生 产 逐步向 多种 应用 场景 延展，这 一代的产品 通常 为程 序控 制机 器人（L1-L2）：通过 编程 或 示教将 动作 指令 输入 机器 人中，只能刻 板地 完成 程序 规定 的动作，一旦 环境 情况 略 有变化，机器 人的 工作 就 会出现 问题。第二个 阶段 是机 器智 能，机器人 通过 传感 器获 得环 境信息，进而 规划 自身 行 动；这一代 的产 品 为 自适 应机 器人（L3）：配 备视 觉、声 音、力 度等 传感 器，能据 传感器获得的 信息 对环 境有 基础 感知，实时 调整 工作 状态。当前正 处在 的 第 三个 阶段 人工智 能初期，机 器人 在 人工智 能技 术的 辅助 下，能够25 34 43 50 60 698610813215756801101311611862513244125180200400600800智能专业服务机器人（亿美元）智能个人/家庭服务机器人（亿美元）56 92 118 136 175 2072623304054846210116521629233447364684610740500100015002000智能专业服务机器人（亿人民币）智能个人/家庭服务机器人（亿人民币）请务必阅读报告末页的重要声明 8 行业报告 行业专题 研究 自行处 理并 完成 任务，通 用性显 著提 升，第 三代 的 产品是 智能 机器 人（L4-L5）：拥 有更丰富 的传 感器 和更 高的 智能水 平，不 仅能 获取 并 处理外 部综 合信 息，甚 至 能据此 自己制定 行动 目标，其智 能 主要体 现在 感知 交互、独 立决策、自我 优化 三个 方 面。随着ChatGPT 和SAM 等大 模型 技术的 推出，有望 推动 通 用人工 智能 的快 速发 展，进而带 动机器人 产品 的升 级迭 代。图表5：机 器 人 产品 的 发展 历 程 图表6：当 前 智 能机 器 人正 由 L3 向 L4 发展 资料来 源：甲 子光 年 2023 闵行 智能 机器人 产业 发展 白皮 书，国 联证 券研究所 资料来 源：甲 子光 年 2023 闵行 智能 机器人 产业 发展 白皮 书，国 联证 券研究所 1.5 政 策扶 持产业 高质 量发展 近年 中 央层 面国 务院、科 技部、工 信部、税 务局、财 政部等 是机 器人 产业 政策 制定的主 体，主 要负 责从 宏 观层面 和不 同侧 面规 划机 器人产 业蓝 图。地 方上 的 机器人 产业政策 和中 央一 脉相 承，但又结 合了 不同 省市 经济 水平、机 器人 产业 的起 步 和基础 应用情况 不同，制 定了 本地 化 的机器 人产 业政 策。党中 央、国务 院采 取积 极的 政策 措 施，鼓励技 术创 新、应 用拓 展、稳定和 畅通 产业 链供 应链，推 动我 国机 器人 产业 实 现平稳健康运 行，成 为世 界机 器 人产业 发展 的中 坚力 量。下一步，工业 和信 息化 部 将提升 创新驱动 能级，谋 划推 进链 式发展，以“机 器人+”应 用行动 为抓 手，大力 推动 机器人产业高 质量 发展。图表7：近 年 智 能机 器 人产 业 相关 政策 汇 总 发布时间 政策名称 政策发布单 位 政策要点 2023 年 1 月“机 器人+”应 用行 动实 施方 案 国 务 院 工 业 和 信 息 化 部 等十七部 门 明确 2025 年 制造 业机 器人 发展 目标 和十大 应用 场景，提出 五大 举措加强“机 器人+”应 用基 础支 撑能 力。2022 年 7 月 关 于 加 快 场 景 创 新 以 人 工 智 能高 水 平 应 用 促 进 经 济 高 质 量 发 展的指导 意见 国务院 科技 部等 六部 门 强调“企 业主导、创 新引领、开放 融 合、协同 治理”，重 点打造制造业 智能 场景，包 括工 业大 脑、机 器人协 助制 造等。2021 年 12 月“十 四 五”机 器 人 产 业 发 展 规划 国 务 院 工 业 和 信 息 化 部 等十五部 门 提出 到 2025 年我 国成 为全 球机 器人 技术创 新策 源地、高端 制造 集聚地和 集成 应用 新高 地。2016 年 12 月“十 三五”国家 战略 性新 兴产 业发展规 划的 通知 国务院 推进具有 自主知 识产 权的智 能制造 和 机器人自 动化生 产线 建设，重点发 展高 精度、高 可靠 性中 高端 工 业机器 人。请务必阅读报告末页的重要声明 9 行业报告 行业专题 研究 2016 年 8 月“十 三五”国 家科 技创 新规 划 国务院 重点发展 智能机 器人 等装备，构建 网 络协同制 造平台，推 动智能制造和 绿色 制造 发展。资料来 源：国务 院，发改 委等 官网，国联证 券研 究所 2.机器人 核心硬件 值得重点 关注 机器人 的核 心零 部件 主要 由传感 器、减 速机、伺 服 电机、执 行器、控 制器 等 零部件构成，其 中技 术难 度最 高的三 大核 心零 部件 分别 是减速 器、伺服 系统 和控 制器。2.1 多 传感 器将成 主流 方案 感知能 力是 智能 机器 人的 核心能 力之 一，机 器人 需 要对外 界的 光、电、声、力、磁等多 种要 素进 行感 知，转换为 电信 号进 行分 析，以支持 进一 步的 指令 执行。而 机器的感知 能力 主要 由传 感器 提供，包 括力 矩传 感器、位置传 感器、惯性 传感 器、图 像传感器、温度 传感 器等 多种 传感器。图表8：智 能 机 器人 传 感器 分 类 资料来 源：TDK，国联 证券 研究 所 根据共 研网 统计 数据，全 球传感 器市 场规 模 在 2021 年达到 1738 亿美元，同 比增长 8%；中国 传感 器市 场 规模2021 年达 到2975 亿 元，2022 年预 计达 到 3469 亿元，同比增 长 约 17%。而根 据TMR 的预 测，2031 年 全球 智能 传感器 的市 场规 模将 超 过2080亿美元。图表9：全 球 传 感器 市 场规 模（亿 美元）图表10：中 国 传 感器 市 场规 模（亿 元）资料来 源：共研 网，国联 证券 研究 所 资料来 源：共研 网，国联 证券 研究 所 请务必阅读报告末页的重要声明 10 行业报告 行业专题 研究 机 器 人 在执 行 任务 的 时候需 要 感 知外 界 的力 和 力矩，从 而 决定 后 续的 操 作。力矩 传 感器 的 作用 是 在各 种旋 转 或非 旋 转机 械 部件 上对 扭 转力 矩 进行 检测，将扭 力 的物 理 变化 转 换成 精 确的 电信 号。其 中 六维 力 传感 器有 望 在人 型 机器 人 中得 到广 泛 应用，六维 力传 感器 可以 提 供三个 方向 上的 力和 力矩 的反馈，使机 器人 拥有 了 真正意 义上的触 觉，有助 于提 升机 器人操 作的 精度 和柔 性。图表11：力 矩 传 感器 按 照力 的 维度 分类 资料来 源：海伯 森，国联 证券 研究 所 根据贝 哲斯 的统 计数 据，2022 年 全球 扭矩 传感 器（力矩传 感器）市 场规 模达 到约 572 亿 元，2028 年 有望 达到 805 亿元，复 合增 速 约为 5.84%。随着 人型 机 器人逐渐进入 商业 化量 产阶 段，力矩传 感器 市场 规模 有望 进一步 扩张。人 型 机 器人 关节 处 需要 使用 大 量 惯性 测量 单 元（IMU），主 要由 多组 惯 性传 感 器组成。其 中惯性 传感 器 通 过惯性 技术 实现 物体 运动 姿态和 运动 轨迹 的感 知，主要包 括陀螺仪 和加 速度 计。其 中 陀螺仪 用于 感知 物体 运动 的角速 率，加 速度 计用 于 感知物 体运动的 线加 速度，二 者辅 以时间 维度 进行 运算 后可 得出物 体相 对于 初始 位置 的偏离，进而获 得物 体的 运动 状态，包括 当前 位置、方 向和 速度。图表12：全 球 力 矩传 感 器市 场 规模（亿 元）资料来 源：贝哲 斯，国联 证券 研究 所 由于半 导体 产业 的快 速发 展，MEMS 工艺 由于 其体 积 小、高 集成、抗 高过 载、成本低等 优势，MEMS 陀 螺仪 和MEMS 加 速计 已经 在基 础 应用领 域完 成了 对其 他技 术路线的替代，并 随着 精度 提升 进一步 向更 高端 领域 渗透。请务必阅读报告末页的重要声明 11 行业报告 行业专题 研究 图表13：全球MEMS 惯性 传 感器 市 场规 模（亿美 元）图表14：2021 年 MEMS 惯 性传 感 器市场 结 构 资料来 源：Yole，国 联证 券研 究所 资料来 源：Yole，国 联证 券研 究所 位 置 传 感 器在 电 机驱 动 及其 他 关 节 移动 的 过程 中 发挥 重 要 作 用。位置传感 器能感 受 被测 物 的位 置 并转 换成 可 用输 出 信号 的 传感 器，分 为直 线 位移 传 感器 和角 位 移传感器。按 照底 层原 理可 以分为 霍尔 式、电感 式、电容式、超 声波 式等 多种 类型，其中霍尔 传感 器利 用电 磁效 应，是 重要 的一 类位 置传 感器。根据 贝哲 斯统 计，2022 年全球位 置传 感器 市场 规模 约为 515 亿 元，预 计 2028 年将增 至693 亿 元，复 合 增速约为 5%。图表15：霍 尔 线 性传 感 器应 用 原理 示意 图 图表16：全 球 位 置传 感 器市 场 规模（亿 元）资料来 源：英飞 凌，国联 证券 研究 所 资料来 源：贝哲 斯，国联 证券 研究 所 人 形 机 器人 需 要利 用 摄像头 感 知 周围 的 视觉 环 境，图 像 传 感器 是 摄像 头 的核心传 感 器零 部 件。图 像传 感器 的 基本 原 理是 利 用光 电器 件 的光 电 转换 功 能将 感光 面 上的光像 转换 为与 光像 成相 应比例 关系 的电 信号。图表17：CMOS 图 像 传 感器 应 用原 理示 意 图 图表18：全球CMOS 图像 传 感器 市 场规 模（亿美 元）资料来 源：思特 威，国联 证券 研究 所 资料来 源：TSR，国联 证券 研究 所 请务必阅读报告末页的重要声明 12 行业报告 行业专题 研究 根据 TSR 统 计数 据，CMOS 图像传 感器 市场 规 模 2022 年约 为186 亿美 元，同 比 下滑 5.7%；预计2025 年达 到229 亿美 元。除上述 传感 器之 外，智能机器人 还需 要其 他多 种类 型的传 感器，例如：需 要通 过温度传 感器 感知 环境 温度，需 要通 过压 力传 感器 感 受外部 压力，需要 通过 微 型麦克 风感受外 部声 音、接 收语 音 指令。未 来随 着应 用场 景 落地并 逐渐 丰富，各类 传 感器的 应用有望 得到 进一 步的 拓展。2.2 控 制器 为核心 零部 件 控制器为机器人核心 零部 件。从各 环节 的成本 来看，减速 器成 本占 比 35%，伺 服系统占 比 25%，控制 器占 比为10%，三大 核心 零部 件的成 本占 比 为 70%。图表19：中 国 机 器人 产 业图 谱 资料来 源：阿里 云加 速器、行 行查 2022 年中国 机器 人产 业图 谱及 云上 发展研 究报 告，国联 证券 研究 所 工 业 机 器 人控 制 系统 分 为硬 件 类 的 控制 器 和软 件 类的 控 制 软 件。控制器 可分为上 位 机主 控 计算 机 和下 位多 轴 关节 伺 服控 制 器，主控 计 算机 负 责下 达 指令 以控 制 各伺服驱 动装 置，实现 对机 器人的 工作 顺序、位 置、运动速 度、时间 间隔 的控 制。工 业机器人 的控 制方 式包 括运 动控制 和力 控制。图表20：工 业 机 器人 控 制系 统 一般 构成 图表21：ABB 控制器IRC5 系列 资料来 源：甘宏 波,黄玲 芝 工业 机器 人技术 基础，亿欧 智库，国 联证 券研究所 资料来 源：亿欧 智库，国 联证 券研 究 所 请务必阅读报告末页的重要声明 13 行业报告 行业专题 研究 运 动 控 制主 要 控制 功 机器人 的 位 置，而 力控 制 则控制 机 器 人末 端 执行 器 的作用力与力 矩，主要 用于 会与 环境接 触的 加工 机器 人、装配机 器人。2.3 高端 伺 服电机 国产 化有望 加速 伺服电机市场持续增 长，机器人应用占比基本 稳定 伺服电 机的 下游 较为 广泛，包含 机床、电子 制造 设 备、包 装机 械、纺 织机 械、机器人、塑料 机械、医疗 机 械、食 品机 械以 及其 它领 域，随 着下 游需 求的 不断 提升，伺服电机 的市 场规 模也 得到 持续增 长，据 MIR 睿工 业 和前瞻 产业 研究 院 统 计伺 服电机的规模 已 从 2011 年的 25 亿元提 升 至 2020 年的 83 亿元，总体 保持 稳定 增长 态势。机器人用 伺服 电机市 场规 模有望持续提升 从应用 占比 来看，早期 机 器人的 伺服 电机 应用 占比 较低，而 在 2015 年已 快速 提升至 9%，之后 占比 保持 在6%-9%的范 围内，而 随着 市 场规模 整体 的扩 大，机 器 人领域所对应 的伺 服电 机规 模也 在提升。图表22：伺 服 电 机历 年 市场 规 模（亿元）图表23：伺 服 电 机下 游 应用 占 比（2020 年）资料来 源：MIR 睿工 业，前瞻 产业 研 究院，国联 证券 研究 所 资料来 源：工控 网，前瞻 产业 研究 院，国联 证券 研究 所 高端市场 伺服电机国 产化 替代有望加速 我 国 在 伺服 电 机领 域 的发展 起 步 较晚，因此 目 前国内 伺 服 电机 行 业仍 由 外资品牌主导。根 据 MIR DATABANK 数据，2021H1 汇川 技术 以15.9%的 市场 份额 位于 国内伺服电机 龙头 地位。国内 许 多企业 的伺 服电 机产 品仍 主打中 低端 市场，随着 伺 服电机 相关核心 技术 的进 一步 突破，国内 厂商 在未 来有 望上 攻高端 市场 加速 国产 化替 代进程。图表24：国 内 伺 服电 机 行业 竞 争格 局 图表25：2021H1 国 内 伺 服电 机 行业市 场 份 额 资料来 源：MIR DATABANK、前 瞻产 业 研究院，国 联证 券研 究所 资料来 源：MIR DATABANK、前 瞻产 业 研究院，国 联证 券研 究所 2530354147525967728315.01%18.04%14.66%11.16%12.67%15.05%6.77%15.76%0%5%10%15%20%25%01020304050607080902011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020市场规模 YOY1.0%9.0%6.2%8.7%0%2%4%6%8%10%2011 2015 2018 2020伺服电机 下游应 用占比：机器 人国产品牌,35%外资品牌,65%汇川,15.9%安川,11.9%台达,8.9%松下,8.8%三菱,8.3%其他,46.2%请务必阅读报告末页的重要声明 14 行业报告 行业专题 研究 2.4 减 速器 行业有 望稳 定增长 减速器主要用于匹配 转速 与传递扭矩。减 速器 产品 主要可 分 为 RV 减速 器、谐 波减速器、摆线 针轮 行星 减 速器和 精密 行星 减速 器，减速器 的作 用是 连接 动力 源和执 行机构的 中间 机构，具有 匹 配转速 和传 递转 矩的 作用，减 速器 将电 机等 高速 运 转的动 力通 过 输入 轴 上的 小 齿轮 啮合 输 出轴 上 的大 齿 轮来 达到 减 速的 目 的。目 前工 业领 域 的机器人 主要 使 用 RV 减速 器 和谐波 减速 器，根据 两者 的特点 各有 不同 的应 用位 置。图表26：减 速 器 产品 分 类 图表27：RV 减 速 器 与谐 波 减速 器 的应 用 位 置 资料来 源：甘宏 波,黄玲 芝 工业 机器 人技术 基础、工控 网、绿 的谐 波、纳博特 斯克、亿 欧智 库，国联 证券 研究所 资料来 源：甘宏 波,黄玲 芝 工业 机器 人技术 基础、工控 网、绿 的谐 波、纳博特 斯克、亿 欧智 库，国联 证券 研究所 RV 减速机与谐波减速机均 可应用于人形机器人 的不 同部位。RV 减速 器的 特点 是拥有较 高的 传动 效率、输 出扭矩 和扭 转刚 性，通 常 应用于 机器 人的 腿部、腰 部和肘 部等承重 关节；谐 波减 速器
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