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人形机器人:非纯概念,量产前夕,持续性强,看好特斯拉产业链
作手德一
明天一定赚的龙头选手
2023-07-03 10:47:48

(一)机器人板块绝非纯主题。我们认为和早期电动车有些类似,特斯拉引领的数年的大级别行情值得大家参考。对于一个0-1爆发且边际上持续有变化的新技术赛道,是不用担心持续性的。

 

(二)机器人板块持续性较强。首先,从产业节奏上看,这轮机器人行情跟22年下半年有本质的区别,22年机器人主题行情,是对机器人新赛道趋势的确认。当时行情主要围绕特斯拉供应链总成商三花和机器人最核心赛道减速器演绎。今年机器人行情的演绎,基本面上角度看是AI大模型取得突破+特斯拉发包量产在即。(1)AI大模型解决的是机器人认知和任务分解能力问题,机器人三大技术:运动控制、视觉感知和认知、语义理解和任务分解。大模型突破前,机器人解决不了语义理解和任务分解,即智商问题。三大基础性技术成熟构成机器人大规模爆发的技术基础。(2)特斯拉等量产在即。今年机器人行情的演绎,很明显还是围绕特斯拉供应链以及扩散行情。今年5月开始,产业链相关公司陆续拿到B、C样发包,C样之后,预计特斯拉第一代Optimus产品和技术基本定型,量产发包也不会远。国内看,预计优必选等头部人形机器人企业年内出产品。边际上看,后续下半年C样落地、明年量产发包,板块催化是持续的。

 

三)主题普涨行情后面必然是分化,着眼于中长期选股非常重要,买入真正的龙头和跟踪大概率成长为大市值的公司才是投资关键。我们提出明确的选细分赛道和选股的排序标准如下:直接和T供应链相关的标的、T潜在供应链且公司在所处细分领域具备稀缺性,未来大概率选择的技术方向且标的具备稀缺性、潜在供应链不具备稀缺性的标的。

1)垂直上的确定性,即T供应链的“确定性”:总成商三花智控、拓普集团进入供应链是基本确定的,其次是绿地谐波、鸣志电器等。边际上看,C样到量产定点发包阶段,未来新的分包定点标的还会持续涌现。选垂直逻辑大家就不要纠结什么质地和横向格局的问题了,按照空间拍就行了。按照特斯拉汽车之前的经验,扶弱到强,特斯拉是具备这种实力的。

(2)横向上的确定性,即参考前述排序标准,综合下来我们认为,排序依次是:减速器、电机、传感器(MEMS陀螺仪(6轴惯性传感核心部件)、力矩传感器)、滚珠丝杠、电子皮肤、磁材等。1)减速器:排序是谐波、行星。2)电机:排序是空心杯、无框。3)传感器:排序是MEMS陀螺仪、力矩传感器。4)滚珠丝杠:排序是行星滚柱丝杠、滚柱丝杠、滚珠丝杠。5)电子皮肤:排序是电容、电阻。6)磁材

 

 一、汽车:

从赛道重估到精选阿尔法,一切才刚刚开始

今年以来,我们一直强调,汽车板块的机会来自于创新周期和成本优势。5月31日,我们在特斯拉跟踪第12期会议强调:“从什么样的视角看汽车行业?看总量和消费处处是问题,看重塑个个是牛股。”,6月12日《创新和成本驱动,大汽车赛道迎重新定价》,提出“机器人含量”带来价值重估。6月20日《机器人时代,汽车传动是否迎来双击行情?》,提示了齿轮等传动赛道价值重估的机会。

 

我们认为,由于机器人供应链和汽车供应链重叠度超过60%,机器人将持续重塑整个汽车行业,类似于之前的汽车电动化。板块行情演绎至今,我们认为特斯拉OPTIMUS供应链和格局好的各赛道龙头的演绎才刚刚开始。按照兑现确定性,首先是特斯拉供应链,其次是赛道龙头。

 

1、特斯拉OPTIMUS:特斯拉是全球落地最快、技术和产品竞争力最强的之一。特斯拉OPTIMUS将迎来全球进入人形机器人时代。按照马斯克对于人形市场空间100亿台的论述,后续供应链弹性极大。

从特斯拉人形产业链节奏看,当前最确定的是总成商:三花智控和拓普集团。随着下半年研发定点和C样落地完成,供应链二次分包将构成特斯拉人形板块最主要的增量机会。另外,根据我们经验,如果是买特斯拉人形供应链,就不用考虑横向格局问题了,特斯拉具备扶弱的历史和能力。

 

2、格局好的赛道龙头。我们认为,从价值量占比看,人形机器人关节、传感器将是类似于电动车电池一样的诸塞到,围绕关节后续的技术路径落地将构成各赛道龙头股的价值基础。我们的排序是减速器、传感器、电机。

 

3、减速器:价值量约1万。汽车变速器本来竞争格局就不错,全球巨头AT领域的采埃孚、爱信等,还根据传动效率、可靠性等因素衍生出了三种技术方案:AT、双离合和CVT。我们判断,机器人未来传动方案也可能是多样化的,因为不同场景要求不同的负载能力、可靠性、传动效率。不存在一种单一技术一统天下。这点也有点类似于车里面的电池三元和铁锂之争。关注RV-双环、谐波-绿地、行星-关注齿轮外包企业(国内一些人形本体企业齿轮就是通过外包实现)。

 

传感器:价值量约2万。很少有产品传感器价值量占比和绝对值像机器人这么高。排序为惯性传感(MEMS陀螺仪)、力矩传感和触觉传感。惯性传感推荐芯动联科、力矩传感器推荐柯力传感。

 

电机:价值量约3万。我们认为,人形的发展将推动电机新技术的发展。人形的负载要求、控制的精准度、电耗都对电机技术提出了新要求。目前阶段,推荐电机新技术标的恒帅股份,随着公司谐波磁场电机逐步成熟,有望打开成长空间。

 

风险提示:机器人量产节奏低于预期

 二、机械

重点关注减速机及滚动功能部件

以特斯拉人形机器人为例,根据公开资料拆解,50%以上成本来自于关节部分,因此关节部分是非常重要的,也是未来规模生产后降本空间最大的部分。

 具体看,躯干有28个关节,单只手是6个,大拇指2个,其他手指各1个。躯干28个关节主要分为2大类,其中14个是线性执行器,14个是旋转执行器,旋转执行器具体方案是无框力矩电机+谐波减速机+力矩传感器+位置传感器+各类轴承,线性执行器方案是无框力矩电机+滚珠/行星滚柱丝杠+力矩传感器+位置传感器,手部方案是空心杯电机+梯形丝杠+精密行星齿轮箱+编码器)。

 因此,从赛道看,主要4大类赛道,电机类(28个无框力矩电机,12个空心杯电机,价值量占比20%)、传动类(包括丝杠、精密减速机)、力矩/位置传感器类/编码器、轴承类。

传感器类赛道大、标的比较稀缺。优先级最高。

电机类、传动类、轴承类三大类的推荐思路兼顾技术壁垒和市场规模大小,排序是丝杠类>精密减速机>电机类>轴承类。

 

丝杠类的技术壁垒最高。行星滚柱丝杠跟滚珠丝杠的结构相似,区别是行星滚柱丝杠依靠螺纹滚柱啮合实现传动,是典型的线接触,而滚珠丝杠载荷传递是滚珠,点接触,因此行星滚柱丝杠有更高的抗冲击能力,更长的使用寿命。其中螺纹加工精度直接影响传动的精度和使用寿命。目前全球行星滚柱丝杠最大需求国是美国,其次是德国和英国,合计占全球市场的50%。国外主要集中在瑞士GSA、瑞典SKF等。中国市场起步比较晚,能做的企业很少,在精度上只有小部分达到G3精度,跟国外的G1-G5全覆盖的仍有很大差异。国内能做的是老牌国企南京工艺装备和秦川机床子公司的陕西汉江机床,他们还主要集中在滚珠丝杆领域,行星滚柱丝杠还不行,去年丝杠类收入约1亿出头规模。其次是一些决心要做丝杠类的公司,恒立液压,贝斯特。恒立液压做精密液压件出身,擅长精密制造,已经证明过自己的能力,早在2021年就发定增项目开始做,并已经在材料、工艺设备、研发团队投入上都集中发力,已经订购了全球最高精度的磨床设备,组建好了约国内外专家研发团队,预计下半年推出丝杠样品,明年Q1设备到位调试、试生产,预计明年Q2能出丝杠产品。他们的规划一期是电缸和丝杠产值20亿元,二期合计规划是50亿元产值。恒立液压的未来成功的确定性和品质目前看非常有潜力的。其次像贝斯特,也成立宇华精机做滚珠丝杠产品,预计今年会有1000万元的小批量出货,明年产值过亿元,25年产能达3-5亿元。

 

精密减速机环节,目前最确定的技术方向是谐波减速机,谐波减速机最确定的绿的谐波、跟三花已经公告合资建厂了。另外,也需要关注新的技术路线,行星减速机也有可能做改进设计后用在机器人上,精密减速机的不同结构路线的兴起完全是依赖于下游应用的需求发展起来的,因此不排除未来会有新的结构或者新减速机产品出来用在机器人上。在精密减速机制造领域能力比较强的公司是双环传动,也是最有潜力做出新的产品公司。

 

电机环节:目前躯干是用28个无框力矩电机,和12个手部空心杯电机。无框力矩电机相对传统伺服电机主要的区别就是没有外框,可以嵌入到机器中,因此结构设计比较灵活,结构紧凑。目前行业主要用在协作机器人,总体市场规模比较小,国内做的上市公司有步科股份,去年收入大约几百万元。其他的做伺服电机的公司也有能做的,比如禾川科技。空心杯电机相较于传统电机最大的特点是导线绕成的线圈形成转子,减少了之前铁芯带来的涡流损耗,同时也降低了转动惯量,响应速度快、能量效率高、体积小。空心杯电机这块做的比较好的海是外资,国产化率不到10%。国内上市公司鸣志电器有布局,在人形机器人应用领域专注于手掌模组及指模所用的控制电机模组的研发和制造,也获得了该领域头部企业的关注以及合作意向。公司目前已经向该领域头部客户提交了全套技术方案及样机,供客户作可靠性及实际应用的测试验证。其次像江苏雷利收购的鼎智科技也有相关产品。总体看,我们过去无框力矩电机、空心杯电机因为应用场景比较小众,规模不大,国内企业布局不多,未来随着人形机器人市场爆发,电机的价值量又是最大的单品之一,国产企业有望实现国产替代。

 

轴承环节:身体上用到的有深沟球轴承、四点接触球轴承、交叉滚子轴承、角接触轴承,减速机上用到轴承、如RV轴承、谐波柔性轴承等,种类比较多,机器人轴承相对于机床轴承要求的精密相对较低,国外工业机器人上用的轴承基本可以部分国产化了。轴承市场看,还是全球八大家SKF、舍弗勒等垄断了全球70%的份额,国产轴承厂商总体在精度上还有些差距,也有些国产企业有相关布局。

 

因此,基于技术壁垒和赛道空间大小看,我们排序依次是丝杠、减速机、电机、轴承。相应重点推荐标的为:

丝杠:恒立液压,秦川机床

减速机:绿的谐波、双环传动

电机:鸣志电器、步科股份、禾川科技。

轴承:国机精工、五洲新春

 

三、电子

重点关注机器人IMU受益产业链

IMU在智能驾驶和未来机器人当中作用无可替代,该系统的相对和绝对位置推演不依赖任何外部设备,不需要任何外部信号。人形机器人需要大量传感器用于测量和估计机器人状态、联系信息以及相对于世界的全球位置。除了关节电流传感器和关节角度编码器外,主要使用的传感器是立体视觉相机、惯性测量单元(IMU)和脚部接触力传感器。根据《Design of a Highly Dynamic Humanoid Robot》,IMU将在人形机器人的头部及足部有着大量的应用。IMU目前尚没有机器人的参考价值量,但根据公司22年出货量和对应收入计算,IMU车载惯性策略单元单价在900元左右。假设机器人在头部和足部至少都安装一个IMU,则对应价值量至少为2700元左右。

 

当前高性能IMU的主要参与者包括ADI、博世、Honeywell、Northrop Grumman和意法半导体。Honeywell的高性能MEMS IMU产品HG4930中陀螺仪的零偏稳定性为0.25°/h,Silicon Sensing公司的CRH03-400陀螺仪零偏稳定性为0.12°/h,上述两款产品均是世界范围内高性能硅基MEMS的代表性量产产品,其性能代表着世界较先进水平。公司陀螺仪33系列产品零偏稳定性指标优于HG4930中的陀螺仪,并比肩CRH03-400陀螺仪,在高性能硅基MEMS陀螺仪领域处于国际先进水平。

 

MEMS惯性传感器可通过组合形成惯性组合传感器IMU。根据华依科技2022年年报,IMU的价格占惯导系统的约20%,2018年全球规模约1.6亿美元,预计2022、2027、2032年全球IMU市场规模分别达到9亿美元、47亿美元、210亿美元,2022-2032年CAGR高达37%。

 

我们看好机器人快速发展给IMU产业链带来的机会,建议重点关注:芯动联科、赛微电子、星网宇达、华依科技。

 

1、芯动联科

公司高性能MEMS惯性传感器具有小型化、高集成、低成本的优势,其核心性能指标达到国际先进水平,有力推动了MEMS惯性器件在高性能惯性领域的广泛应用,在MEMS惯性传感器的市场竞争中占有一定的行业地位。

MEMS芯片技术来看,公司采用自有专利技术设计,具有独特的驱动和检测结构,能有效地抑制质量块和电容检测结构对线加速度的影响。在驱动结构方面,全耦合的四质量块体系有效地抑制了振动对驱动模态的影响。公司采用的创新结构可以保证保性能、易量产性和环境适应性。

 

ASIC设计方面,公司掌握了MEMS闭环驱动、闭环检测、高性能低噪声数模混合IP模块等技术,并集成自适应、自校准、自补偿、自诊断等智能算法。自主研发的ASIC芯片可以支持开环、闭环等多种工作模式,可以根据用户实际需求进行相应配置,从而使同一款ASIC芯片可以适用于多款终端产品。

 

公司陀螺仪产品目前覆盖消费级(消费电子应用)、战术级(高端工业、汽车和飞行体应用)、导航级(航空、无人系统应用)陀螺仪。公司加速度计产品目前覆盖消费级(消费电子应用)、战术级(高端工业、汽车和飞行体应用)、导航级(航空、无人系统应用)加速度计。

 

公司产品技术水平来看:1)MEMS陀螺仪的核心技术需求为高灵敏度、强抗干扰和高精度。公司陀螺仪33系列-HC-L1型号可实现正交误差补偿,模态匹配,标度因数自补偿,标度因数自校准,耦合消除,产品的零偏稳定性≤0.05°/h,与波音、Honeywell、诺格、ADI、Sensormor、Silicon Sensing等供公司的产品相比,公司的产品处于国际先进水准。2)MEMS加速度计的核心技术要求为高灵敏度、环境适应性好、高精度,公司的加速度计35系列产品,可实现误差在线补偿与抑制技术,产品零偏稳定性≤20μg,处于国际先进水准。

 

公司以直销为主,经销为辅。直接客户以民企为主,大多先将公司产品标定、筛选后加工为惯性模组,再出售给下游客户。最终客户分布在高端工业、无人系统及高可靠领域,以各大科研院所和央企集团为主。无人系统、高可靠两个领域最终用户通常需要3-5年的测试周期,决定产品是否导入上游核心配套产品。一旦选用具体产品后,基于对整个应用路线的可靠性、稳定性、一致性、替代成本及时间周期等方面的考虑,一般不轻易更换供应商,并会在其后续的产品升级、技术改进中与供应商持续合作。高端工业领域客户、无人系统领域的民用客户从产品研发成功到通过客户测试、大量应用等阶段需2年左右。

 

随着进入量产阶段的项目逐渐放量,公司产品产销量逐年上升,2019-2022年,公司惯性传感器产量分别为16559只、31929只、51819只和78052只,销量分别为16540只、30447只、53873只和80728只。公司2019-2022年分别实现收入0.8/1.09/1.66/2.27亿元,年复合增速41.6%;实现归母净利润0.38/0.52/0.83/1.17亿元,年复合增速45.4%。公司的核心产品售价较高,毛利率超85%;净利率超50%且逐年增长。公司23Q1已获取订单金额超5000万元,在手订单超6800万元,同比增长约50%。

 

芯动联科IMU有望2024年3月份SOP上线。2022年公司IMU车载惯性测量单元出货488个,产生收入42.32万元。公司与某知名智能电动汽车厂商展开深度合作,量产智能驾驶IMU正在A样件交付过程当中。项目预计在2023年完成MP样件(B样件)交付,2024年3月份SOP上线量产,主要两个品牌年用量在10万套以上,预计2025年可以产生千万元及以上的收入。同时公司与某无人驾驶厂商合作,将无人驾驶技术应用于智慧城市建设,已经完成项目定点及小批量产品交付,预计2023年产生收入200万左右。至2025年可产生近千万元收入。

 

另外芯动联科在研项目“工业级陀螺仪”在机器人、高端制造等领域有广泛应用,预计2025年将开始产生一定收入;在研项目“MEMS惯性导航系统”和“功能安全6轴IMU”主要用于自动驾驶领域,预计该项目2026年左右开始产生一定规模的收入。

 

随着MEMS惯性技术的持续进步,高性能MEMS惯性传感器应用逐渐拓展到无人系统、自动驾驶、高端工业、高可靠等领域,而中低性能MEMS惯性传感器主要应用于消费电子和汽车等领域。1)机器人:IMU发展至今将加速度传感器、陀螺仪、磁传感器等MEMS器件集成在一起,以更小的体积、更低的成本来辅助机器运动。在移动机器人测算其位置的时候,需要使用角度的测量值,而角度值是由IMU提供的。移动机器人在IMU上的选择很大程度上决定了其导航水平的高低。2)自动驾驶:MEMS惯性测量单元正逐步被用于自动驾驶并辅助GPS导航,在卫星信号较弱甚至丢失的情况下,根据惯性测量单元实时测量的加速度和角速率信息,继续利用惯性导航以推算出最新的位置,在短时间内仍可得到较高精度的位置信息。

 

2021年,全世界高性能MEMS惯性传感器市场规模约71,000万美元(含MEMS惯性传感器系统),约452,270万元人民币,世界MEMS惯性产品市场份额集中在Honeywell、ADI、Northrop Grumman/Litef等行业巨头手中,市场份额前三的公司合计占有50%以上的份额。公司2021年惯性传感器销售收入为16,609.31万元,根据销售额情况测算,公司在全世界高性能MEMS惯性传感器市场的占有率较小,具有一定的行业地位,但与国际巨头公司相比整体规模较小,公司仍处于快速发展期。

 

2、赛微电子:公司2016年收购瑞典MEMS代工企业瑞典Silex,进入半导体领域。2021年完成对Silex100%控股。Silex在全球纯MEMS代工企业中收入排名第一,2019-2021年在全球纯MEMS代工企业中营收排名第一。公司FAB1、FAB2工厂位于瑞典。公司北京FAB3工厂正在推进高端MEMS惯性IMU等器件(包括消费级市场,工业级汽车市场)、MEMS硅麦克风、BAW滤波器、MEMS激光雷达、MEMS基因测序、MEMS微振镜、MEMS硅光子器件、MEMS微流控器件、MEMS气体传感器件等的风险试产及量产。20-22年,公司营收7.65、9.29、7.86亿元,实现归母净利润2.01、2.06、-0.73亿元。其中公司2020、2021年惯性导航产品收入为0.41、0.80亿元。

 

3、华依科技:2020年3月,公司成立IMU小组,致力开发高精度定位产品,为自动驾驶的车辆提供角度、姿态和位置等关键信息。2020年12月,公司与上汽集团前瞻技术研究部签署了《智能驾驶定位技术合作开发备忘录公司成立了智能驾驶事业部,专注研发智能汽车与自动驾驶相关的前瞻业务。目前,公司已完成惯性测量单元(IMU)的测试验证,并与上汽集团前瞻技术研究部进行深度合作,IMU产品已经可量产,相关产品已进入与主机厂匹配阶段,主要下游客户包括上汽、奇瑞等。20-22年公司营收3.02、3.21、3.37亿元,归母净利润0.42、0.58、0.36亿元。当前公司产品主要包括动力总成智能测试设备、新能源汽车动力总成测试服务。

 

4、星网宇达:公司主要从事军用领域无人系统开发和应用,产品主要用于无人机、无人车、无人船等军用无人系统当中。在民用自动驾驶领域,公司与百度、美团等公司合作,为其提供惯性技术产品。20-22年公司营收6.85、7.68、10.74亿元,归母净利润1.10、1.61、2.15亿元。其中22年公司无人系统营收7.24亿元,毛利率为43.74%;信息感知营收1.90亿元,毛利率为49.19%。

 

风险提示:机器人产业发展低于预期,国内IMU产业发展不及预期。

 

四、基础化工

看好人造肌肉、人造皮肤、碳纤维方向

一、人造肌肉

(一)不同驱动方式下人造肌肉所用材料

人造肌肉定义:人造肌肉是指用于模仿天然肌肉的致动器、材料或装置,人造肌肉可以感受外部刺激(例如电压,电流,压力或温度)而在一个部件内可逆地收缩、膨胀或旋转。

驱动方式分类:1)电场驱动(主流)-电活性聚合物;2)气体驱动;3)热驱动;4)溶剂吸收驱动;5)电化学驱动

 

1)电场驱动材料

电活性聚合物(EAPs)定义:是指能够在电流、电压或电场作用下产生物理形变的聚合物材料,其显著特征是能够将电能转化为机械能。

电活性聚合物(EAPs)材料:

1)电子型:电子型EAP是在电场的作用下,将电能转化为机械能,输出的力较大,需要的激励电场较高。电子型EAP包括:介电弹性体(DE)液晶弹性体(LCE)电致伸缩接枝弹性体(ESGE)等,其中DE主要是丙烯酸类硅橡胶类聚氨酯类等构成的聚合物。

2)离子型:离子型EAP是在电化学的基础上,将电能转化为机械能,这类材料一般由两个电极和电解液组成,特点是驱动电压低。离子型EAP包括碳纳米管(CNT)离子聚合物金属复合材料(IPMC)导电聚合物(CP)等。

 

2)热驱动材料

主要使用弹性聚合物,如热塑性聚氨酯(TPU)交联聚乙烯聚己内酯(PCL)聚降冰片烯。

 

(二)LCP在机器人中的应用前景

LCP定义:液晶高分子(LCP)是指在一定条件下能以液晶相存在的高分子,其特点是分子具有较高的分子量又具有取向有序。LCP在以液晶相存在时粘度较低,且高度取向,而将其冷却固化后,它的形态又可以稳定地保持,因此LCP材料具有优异的机械性能。此外,LCP材料还由于具有低吸湿性,耐化学腐蚀性,耐候性,耐热性,阻燃性以及低介电常数和介电损耗因数等特点,所以被广泛应用于电子电器、航空航天、国防军工、光通讯等高新技术领域。

LCP特性:1)高流动性、优异热稳定性及热膨胀系数;2)高、低介电性能;3)高结晶度、高力学性能;4)耐化学及辐照;5)阻燃

 

液晶聚合物在人造肌肉中的应用:一般而言,液晶聚合物的主链或侧链中含有液晶基元,能够将液晶的各向异性、自组装和刺激响应特性与高性能聚合物的易加工、耐腐蚀以及可设计的力学性能等特点相结合。因此在各种智能材料中,液晶聚合物是最引人注目的体系之一。目前液晶聚合物要想产生可逆形变需要通过在聚合物体系中添加有机相(例如偶氮苯或螺吡喃,或无机相,例如石墨烯或金属纳米颗粒)来制备具有光驱或电驱的液晶聚合物,目前主要处于实验室阶段。

LCP在电机中的应用:LCP因其优良的介电性能和力学性能,可用于机器人电机电控和连接器等产品。

 

LCP当前应用:大部分用于电子连接器,此外还可用于5G天线、电子烟、伺服电机等领域。

LCP市场:20年全球需求量约8万吨,其中国内需求量约3-4万吨。

LCP供给格局:全球合计约8万吨,其中塞拉尼斯2.2万吨、宝理1.5万吨、住友1万。吨,国内沃特股份目前0.5万吨,在建2万吨,金发科技目前约0.5万吨,在建1.5万吨。

 

(三)投资建议

基于LCP在人造肌肉和电机领域的应用前景,建议关注国内LCP龙头企业沃特股份、金发科技。

 

二、人造骨骼/机器人结构零部件

人形机器人材料选择:镁铝合金或碳纤维

 

镁铝合金优缺点:

优点:1)质轻:镁密度为铝的2/3,不到钢的1/4;2)镁铝资源丰富;

缺点:强度和韧性较弱

 

碳纤维优缺点:

优点:1)密度轻+强度高;2)热膨胀系数低

缺点:1)价格昂贵;2)修补困难

图表:碳纤维与其他材料力学性能对比

材料

密度(g/cm3)

拉伸强度(Mpa)

拉伸模量(Gpa)

碳纤维

1.5-2

2000-7000

200-700

铝合金

2.8

470

75

钛合金

4.5

1000

110

7.8

1080

210

玻璃纤维/聚酯

2

1500

42

 

 

碳纤维在机器人上的应用:可用于机器人手臂、连杆、外衣等部位,根据产业链反馈,国内碳纤维机器人手臂采用高性能小丝束。

 

碳纤维定义:碳纤维是由聚丙烯腈在1000℃以上裂解碳化形成的含碳量高于90%的无机纤维,碳纤维呈黑色,其质轻、强度高,密度仅是钢的四分之一,而强度却是钢的十倍,同时具有易于成型、耐腐蚀、耐高温等多种优良性质,广泛用于航空航天、风电叶片、汽车工业、体育休闲等领域。

碳纤维需求:预计23-25年国内碳纤维总需求8.5、10.7、13.9万吨,其中新能源需求4.8、6.6、9.3万吨,四年CAGR30%,到25年风电、光伏、燃料电池领域需求预计分别达6.6、1.9、0.7万吨,四年CARG分别达31%、29%、25%。公司高性能碳纤维在国内碳碳复材和压力容器领域市占率分别为60%、80%。

碳纤维供给:估计21-24年国内碳纤维实际产能3.4、6.5、11.4、13.5万吨,其中小丝束2.2、3.5、4.7、5.7万吨,中复小丝束占行业小丝束的24%、41%、53%、50%,目前可量产T700、T800及以上的厂家主要为中复、光威、中简、恒神、太钢等企业,产能占行业小丝束的75%左右。

 

表:国内小丝束产能统计


2021

2022E

2023E

2024E

中复小丝束

5333

14500

25000

28500

光威小丝束

5100

5100

5183

8017

中简小丝束

195

420

420

1233

恒神小丝束

5000

5000

5000

5625

吉化系小丝束

1425

1950

2100

2100

国泰大成小丝束

0

0

1021

3500

浙江宝旌小丝束

2729

4500

4500

4500

上海石化小丝束

938

1500

1500

1500

太钢钢科小丝束

1125

2400

2400

2400

合计

21845

35370

47124

57374

YOY


62%

33%

22%

CR1

24%

41%

53%

50%

CR4

72%

71%

76%

76%

 

投资建议:20年以来,国内逐步突破大丝束与高性能小丝束工业化瓶颈,在供给充裕的背景下价格优势有望显现,建议关注国内高性能小丝束企业中复神鹰、光威复材。

 

三、人造皮肤

人造皮肤定义:传统的机器人只具备外壳而不具备柔软皮肤,或柔软皮肤采用硅胶等模拟人的皮肤,不具备触觉功能,而高功能的人形机器人需要具备触觉功能,感知外部环境,因此会采用触觉传感器作为人造皮肤,其制造方法常常是硅晶体蚀刻电路与传感器,或采用纳米材料。

 

人造皮肤材料:

例1:压力传感器:压力传感器:分为压电传感器和压阻传感器,其中压电传感器由压电陶瓷、压电晶体、压电驻极体、有机压电薄膜等敏感元件制作而成;压阻传感器由合金敏感栅、半导体等材料为敏感元件构成;其传感介质层由EVA+感应涂覆层组成,其中感应涂覆层由银纳米导电体水分散液、水性丙烯酸树脂等材料组成。

例2:温度传感器:由TPU绝缘层半结晶聚合物+纳米银线等材料构成。

例3:最新《科学》杂志上,研究人员开发了硅树脂聚丙二醇材料。

 

风险提示:1)人形机器人产业初期,材料选择不确定性强;2)部分高端材料研发进度不及预期;3)部分材料因供需格局原因价格下行压力大

五、金属

关注机器人领域稀土磁材及铜合金标的

一、机器人领域稀土磁材

1、人形机器人创造高性能钕铁硼边际需求增量

稀土永磁作为机器人伺服电机的核心材料,考虑到人形机器人的体型、重量,以及驱动精确性要求高,活动关节小且多,响应速度要求快,高性能钕铁硼可能是优选。假设人形机器人40个电机,钕铁硼需求50-100g/个不等,1个人形机器人的钕铁硼需求量2-4公斤,价值量在800-1600元不等。1000万台人形机器人对高性能钕铁硼需求量达到2-4万吨,占据2022年总需求的25%左右,人形机器人的发展将推动钕铁硼需求持续增长。

 

2、稀土永磁需求逐步回暖,稀土价格有望回升

目前稀土永磁产业链供应端稀土根据国家指标分配,上半年第一批开采指标12万吨,同增19%,轻稀土供应略超市场预期,需求端主要分布在新能源车、风电、变频空调、消费电子、工业应用等领域,上半年需求恢复不及预期,整体供需过剩,Q2稀土价格环降24%,稀土永磁企业开工率在50%-80%之间,行业盈利筑底,后续关注下半年需求恢复情况、第二批指标释放量、工业电机政策落地时间等,预计短期内稀土价格以震荡为主。下半年来看,新能源车排产逐步回升,5-7月排产均环比10%以上增长;夏季空调出货增加;风电政策利好;叠加机器人催化,预计稀土永磁需求逐步回暖,在第二批指标稳定供应下,稀土价格有望回升。

 

3、关注特斯拉产业链或机器人占比较高的磁材企业

钕铁硼上市企业主要包括金力永磁、中科三环、宁波韵升、正海磁材、大地熊和英洛华几家。从下游应用领域来看,目前新能源车领域涉及企业最多,正海磁材营收占比最高达到47.63%,金力永磁和中科三环都是特斯拉供应链企业。工业应用主要包括工业电机和机器人等场景,大地熊营收占比最高为39%,其次宁波韵升占比为34%,中科三环和金力永磁分别占比8%与3.5%。当前稀土永磁板块企业中产能规划最大的为中科三环和金力永磁,22年平均吨毛利最高为大地熊,23年wind一致预期中归母净利润最大为金力永磁,23年PE最低为宁波韵升。

 

目前各家企业下游应用领域均有差异,人形机器人开始放量后,理论上各家企业产品差异性不明显,均可能成为供应商,后续主要关注相关电机企业与稀土永磁企业合作情况,金力永磁与中科三环与特斯拉在汽车领域合作同样有可能成为其机器人供应商。

 


风险提示:稀土指标供给超预期、稀土磁材下游需求不及预期、机器人磁材用量低于预期

 

二、博威合金:谐波减速器切割丝+连接器用铜合金

1、精密切割丝进入国内下游核心谐波减速器企业

2022年博威合金具备精密细丝产能3.3万吨,22年销量接近3万吨,其中约10%用于高精密减速器。精密细丝产品主要包括精密切割丝、精密电子线、焊丝三大类。在工业机器人领域,精密减速机、控制器、伺服系统以及高性能驱动器等机器人核心零部件的加工会大量应用镀层切割丝,以完成特殊材质高精度的慢走丝线切割加工。据公司子公司博德高科官网,公司目前产品主要包括blac黑金丝、bedm贝德姆镀层丝和黄铜丝以及bedra品牌相关产品。

 

2、汽车连接器用铜合金带材逐步放量

公司5万吨特殊合金带材项目生产线的调试工作基本结束,但数字化的智能运营系统及部分关键设备尚在做最后的调试集成,公司重点推进的汽车电子客户认证工作已全部完成。预期随着公司5万吨特殊合金带材项目产能的逐步释放,公司将引来量利齐升阶段。

 

风险提示:谐波减速器用切割丝被替代、铜合金带材放量不及预期

 

六、机器人连接器&线束

行业成长初期,国产化率有望快速提升

我们预计单台机器人所需连接器+线束价值量为2000元。2021年全球工业机器人出货量为50万台,对应市场规模为10亿元,目前市场以外资为主,国产化率较低。

 

特斯拉人型机器人横空出世,有望在3-5年后实现量产,量产后将达到数百万台,其价格可能低至于2万美元。以个人/家庭服务机器人为例,规模化市场成熟后,预计产品需求接近6800万台量级,对应连接器市场规模达千亿。

 国内企业瑞可达、维峰电子、珠城科技均有布局机器人连接器市场,未来成长可期。

 风险提示:机器人成长性不及预期,客户导入周期低于预期。

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  • 只看TA
    2023-07-04 14:42
    感谢分享,很全面!
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  • 只看TA
    2023-07-03 21:24
    谢谢分
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  • 股民9627
    半棵韭菜
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    2023-07-03 20:04
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  • 只看TA
    2023-07-03 19:38
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  • 只看TA
    2023-07-03 13:01
    谢谢分享
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  • 只看TA
    2023-07-03 12:49
    跟国内又没关系,
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