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人形机器人:旋转执行器技术全梳理
2023-11-25 02:58:21 作者: 十大战略性新兴集团

  三花智控是全球最大的制冷控制元器件和全球领先的汽车热管理系统控制部件制造商。,基本的产品包括四通换向阀、电子膨胀阀、电磁阀、微通道换热器、Omega 泵等,广泛应用于空调、冰箱、冷链物流、洗碗机等领域。2023年上半年,制冷业务贡献了公司整体营收的62%;,主要产品有热力膨胀阀、电子膨胀阀、电子水泵、新能源车热管理集成组件等,大范围的应用于新能源汽车和传统燃油车。2023年上半年,汽零业务贡献整体营收的38%,明显低于制冷业务,但近年来占比持续提升。

  2023年前三季度业绩实现同比高增。2018-2022年,公司营业收入、归母净利润CAGR分别为18.47%/18.79%,主要原因是新能源汽车市场景气度持续提升,进而带动新能源汽车热管理产品产销量高速增长。2023年前三季度,公司在制冷空调控制元器件市场份额提升,叠加新能源汽车行业的高速发展,营收和归母净利润分别同比增长21.65%/32.68%。

  公司毛利率、净利率分别维持在 25%、10%以上。2021 年后,由于毛利率较低的汽零业务营收增长较快,公司整体毛利率比 2021 年前有所下降。公司净利率基本保持稳定。

  公司正推动GDR项目并拟在瑞士交易所上市,拟募资2亿元金用于建设机器人机电执行器研发项目。该项目总投资2.018亿元,致力于设计出在功率密度和响应速度上都可以满足仿生机器人应用的产品,为仿生机器人整体提供性价比高的伺服机电执行器,助力仿生机器人产业化。预计2024年Q4,该项目达到产业化要求。机电执行器是仿生机器人的核心部件,主要由伺服电机、减速机构和编码器组成。公司已在智能控制领域深耕多年,凭借对电机技术的积累和理解,将受益于行业发展机遇。

  绿的谐波是一家专业从事精密传动装置研发、设计、生产和销售的高新技术企业,产品包括谐波减速器及精密零部件、机电一体化执行器、微型电液伺服装置、智能自动化装备等。从营收结构来看,谐波减速器是公司的基本的产品,2023年上半年营收占比达到89%;机电执行器营收占比为9%,其他产品对营收的贡献较小。

  公司业绩增长迅速,近两年受下游影响出现波动。2018-2022年,公司营业收入、归母净利润CAGR分别为19.32%/24.27%。2021年,由于国内制造业对自动化、智能化的需求旺盛,下游工业机器人产量增加,公司营收、归母净利润分别大幅增长104.77%/130.56%。2023年,受宏观经济影响,我国工业机器人产量下降,公司前三季度营收、归母净利润随之同比下降26.26%/43.36%。

  2018年至今,公司毛利率、净利率有所波动。由于营收增长较快,期间费用率相对下降,2021年公司净利率提升至42.87%。2022年,谐波减速器及金属部件的毛利率出现下降。2023年前三季度,由于公司处于产能爬坡阶段,相对产能利用率较2022年有所下滑,所以毛利率、净利率都发生明显下降,分别为41.73%/29.08%。

  公司大部分产品都与机器人相关,涵盖了谐波减速器、旋转执行器、无框电机、关节等。公司多年来最主要的产品谐波减速器是小型工业机器人的核心零部件,公司目前开发了LCD/LCS/LCSG等谐波减速器,型号丰富。同时,公司还紧跟下游市场需求,面向未来移动机器人一体化关节领域所需的旋转关节、电液驱动关节两大主流技术路径进行了相应布局,具备KAH/KAT等型号的旋转执行器、KMF无框力矩电机、机器人用电液伺服驱动关节等产品线年,公司完成了新一代强过载高精度谐波减速器设计及制备技术的研发,并开始批量生产。该减速器可应用于机器人领域,具备国内领先的技术水平。

  双环传动专注于齿轮传动产品制造,目前的主要产品为乘用车齿轮、商用车齿轮、工程机械齿轮、减速器及其他产品。主要应用领域涵盖汽车的传动系统装置包括变速器、分动箱等,新能源汽车的动力驱动装置如混合动力变速器以及电动车驱动系统减速箱齿轮,非道路机械中的减速和传动装置,以及在轨道交通、风力发电、电动工具、机器人自动化等多个行业门类中的驱动、传动应用场景。2023年上半年,乘用车齿轮贡献了50%的营收。是营收占比最大的板块。

  2018-2022年,双环传动业绩实现高速增长,CAGR分别为21.37%/31.44%。随着下游新能源汽车行业的爆发式增长和工业机器人行业的发展,公司营业收入始终保持增长。2021年,归母净利润增长超过5倍,主要原因是营收增长,特别是乘用车齿轮。2023年前三季度,受益于新能源车渗透率提升和齿轮外包的趋势,公司营收和归母净利润分别同比增长21.69%/43.94%。

  近年来,双环传动盈利能力有所提升。公司持续推动内部降本增效、自主创新等工作,有效提升制造能力,降低单位成本,提升毛利率。同时,公司营收增长较快,并且财务费用规模自2019年起连年下降,因而公司能够在研发费用不断提升的情况下继续拉低期间费用率,使得净利率提升。

  双环传动控股子公司环动科技从事机器人关节高精密减速机的研制及产业化,产品主要分为摆线行星减速机和谐波减速机两大类。公司自主开发了共计50多个品种减速机,已实现3Kg-1000Kg工业机器人用减速机的全面覆盖,并成功批量应用于国内各机器人头部企业。各项性能指标均达到国际先进水平。在机器人高精密摆线行星减速机国产市场,环动科技市场占有率连续多年位居第一。未来,为满足下游机器人厂商对关键核心部件国产化的诉求,环动科技将持续加大在重负载机器人减速机的关键技术攻关与产业化推进方面的研发投入。

  步科股份主要从事工业自动化控制核心部件与数字化工厂软硬件相关业务,并提供自动化控制、数字化工厂解决方案。公司核心产品有控制系统和驱动系统。其中,控制系统包括人机界面(HMI)和可编程逻辑控制器(PLC);驱动系统包括伺服系统、步进系统和低压变频器。公司产品的主要应用场景包括物流设备、医疗设备、工业机器人、食品机械、服装机械、纺织机械、轨道交通设备、包装机械、塑料机械、电子制造设备、印刷机械等领域。2023年上半年,驱动系统营收占比为61%,专用控制器营收占比36%。

  近年来,受益于下游机器人和医疗影像设备行业的发展,公司业绩保持增长。2018-2022年,公司营收和归母净利润CAGR分别为14.01%/26.09%。2023年前三季度,为保持未来长期发展动力、进一步扩充研发团队,公司加大了研发和营销投入,并且股票期权激励计划确认的股份支付费用增加,但受宏观因素影响,下游需求下降。因此,公司营收和归母净利润分别同比下降6.87%/34.37%。

  公司整体盈利能力保持稳定。2021年,由于芯片、液晶等原材料价格上涨,毛利率有所下降。2022年,公司采取降本增效措施,优化主要产品成本,使毛利率、净利率有所提高。2023年前三季度,由于营收下降和期间费用大幅增长,净利率明显下降。

  步科股份与机器人相关的产品主要包括伺服系统、HMI和PLC。JD、CD3&FD3、CD2S&FD2S、FD5、FD5P系列伺服驱动器可用于SCARA机器人,DELTA机器人,六关节机器人等。公司自主研发的FMC无框力矩电机性能优于同业产品且成本优势明显,能够助力国产协作机器人成本控制。FD1X4S系列低压伺服驱动器适用于物流机器人等需要高响应速度、高定位精度的场合。CM/M系列步进驱动器可用于工业机器人, 具有低速运行更平稳、体积小、接线简单的优势。

  五洲新春主营业务为轴承、精密机械零部件和汽车安全系统、热管理系统零部件的研发、生产和销售,为主机客户提供行业领先的解决方案。公司是国内少数涵盖精密锻造、制管、冷成形、机加工、热处理、磨加工、装配的轴承、精密零部件全产业链企业。公司轴承主业突出,是国内领先的轴承制造商。轴承磨前技术达到全球先进水平,磨装技术快速进步,是国内轴承行业进口替代最具实力及潜力企业之一。2022年,公司成品轴承业务占营收比重最大,为59%。

  公司业绩稳健,整体保持增长。2020年,受疫情、贸易摩擦等多重因素影响,公司营收、归母净利润分别同比下降3.5%/39.35%。2021年,公司营收同比增长38.15%,主要原因是公司轴承产品和管路件产品增长较快,风电滚子、汽车零部件等新品量产、11-12月FLT 收入并入五洲新春;加之净利率提升,归母净利润同比增长98.89%。2023年,欧洲经济不景气影响轴承套圈业务、上半年风电装机不及预期,导致业绩有所下滑。

  2018年以来,公司净利率保持平稳,毛利率有所下降。由于空调管路业务的营收占比提升和毛利率下降,公司整体毛利率受到拖累,但由于期间费用管控得当,公司净利率保持在5%左右。

  五洲新春重视机器人业务,销售谐波减速器轴承,积极研发RV减速器圆锥滚子轴承、定制化球轴承、交叉滚子轴承等新产品。公司的谐波减速器轴承采用内外表面一次磨加工工艺,保证较低的径向跳动;能够满足谐波减速器结构紧凑、减速比大、精度高、噪音低的要求。轴承配套南高齿、纽氏达特、大族谐波、中大力德、来福谐波等机器人减速器企业。研发方面,公司已成功研制机器人谐波减速器柔性薄壁轴承、RV减速器圆锥滚子轴承及各类定制化球轴承,并积极研发交叉滚子轴承。公司将在短期内完成柔性薄壁轴承对大族谐波、中大力德等谐波减速器厂商的送样;并且,已与主流机器人系统供应商在机器人轴承及滚柱丝杠、滚珠丝杠等领域开展深入的技术交流,力争在2023年下半年交付相关样品。

  奥普光电是国内光电测控仪器制造行业的重要企业。公司具有完备的军工资质,公司以军工产品业务为主,从技术实现和产品生产上主导了国内国防光电测控仪器设备的升级和更新换代,在国防光电测控领域处于同行业领先地位。公司主导产品包括光电经纬仪光机分系统、航空/航天相机光机分系统、新型雷达天线座、精密转台、军民两用医疗检测仪器、光栅编码器、导弹火箭及空间结构件、k9光学玻璃等。2023年上半年,复合材料、光电测控仪器、光栅传感类产品是公司前三大业务板块,营收占比分别为39%/32%/25%。

  2018-2022年,公司营收和归母净利润均快速增长,CAGR分别为12.97%、18.92%。2020-2021年,在进口替代背景下,国产光栅传感器类产品需求增加,公司相关产品销量增大,推动业绩提升。2023年前三季度,公司业绩同比增长较快的主要原因是子公司长光宇航自2022年9月纳入合并范围,上期金额不包含长光宇航1-9月的业绩。

  开拓复合材料业务后,公司盈利能力快速提升。2018-2021年,公司整体毛利率随光电测控仪器毛利率下降而有所下降。2022年,奥普光电收购长春长光宇航复合材料有限公司40%股权并将其纳入合并报表,开拓了复合材料业务板块。该业务毛利率高于公司原有业务,使公司2022年、2023年前三季度毛利率、净利率明显提升。

  奥普光电子公司禹衡光学具备适用于机器人的编码器产品,现已应用于工业机器人。但是,禹衡光学产品尚未直接供货人形机器人厂商。该公司生产的HKD、HWR、JKR等系列编码器可以通过连接伺服电机应用于机器人,也可根据客户需求定制。HWR-3、JKR-1/5/6/7均属于绝对式光栅旋转编码器。光栅编码器大范围的应用于自动化领域,是数控机床、交流伺服电机、电梯等领域的关键测量传感器件。

  昊志机电是一家专业从事中高端数控机床、机器人、新能源汽车核心功能部件等的研发设计、生产制造、销售与维修服务的国家高新技术企业。2023年前三季度,受国内外宏观经济下行,全球消费疲软,公司主要产品应用领域消费电子领域的终端客户需求不及预期,以及市场竞争加剧等因素的影响,公司主轴业务收入、转台等功能部件相关业务、维修、零配件业务营业收入和毛利率均有所下降,公司禾丰智能制造基地于2022年12月转固,相关费用有所增加,以上综合导致公司2023年1-9月毛利率、净利润同比大幅下降。

  2018-2022年,公司营收CAGR为20.9%,利润波动较大。2019年,受机床工具行业市场需求波动性收缩,固定资产投资动力下降,以及消费电子行业持续低迷等影响,公司营收同比下降23.84%。2019年,收购瑞士Infranor集团及BleuIndim SA的100%股份发生的中介机构费用较大,导致管理费用大幅增加;有息负债金额较大,导致财务费用大幅增长。因此,2019年公司净利润大幅下降。2020-2021年,受益于旺盛的市场需求和公司对大型消费电子产品制造商客户的业务开拓,公司营收连续实现增长。2022年至今,公司业绩下滑的根本原因是国内外宏观经济下行,需求疲软,市场竞争加剧和公司资产减值损失的增加。

  近年来,公司毛利率有所下降,净利率持续波动。2019年,收购事项导致管理费用大幅增加;有息负债导致财务费用大幅增长,净利率为负。2022年,由于宏观经济和下游需求疲软,加之市场竞争加剧,公司主轴产品毛利率下降;同时,公司运动控制产品原材料价格上涨,毛利率下降;此外,公司基于谨慎性原则对各类资产计提了资产减值准备,导致资产减值损失大幅增加,受上述因素综合影响导致公司净利率同比下降。2023年前三季度,公司主轴业务收入、转台等功能部件相关业务、维修、零配件业务毛利率均有所下降,公司禾丰智能制造基地于2022年12月转固,相关费用有所增加,以上综合导致公司2023年1-9月毛利率、净利润同比大幅下降。

  公司实现了智能机器人核心功能部件的全国产化,产品能够满足协作机器人、轻型机器人生产的模块化、标准化、小型化要求,具有较好的市场前景。1)公司的谐波减速器具有高精度、使用寿命长、体积小、重量轻、传动平稳、承载力大、扭动刚性大、振动小、耐冲击等特点,产品的精度及寿命能够与世界一流品牌竞争;2)RV减速器正在研发,传动误差≤60 弧秒;扭矩刚性大,振动小,耐冲击,传动效率达到 85%~92%;3)无框力矩电机转矩波动≤1%,具备3.5倍过载能力;4)编码器定位精度≤±20-40 ,重复点位精度≤±3-10;5)电磁快换模块精度高、安全性高、配套成本低、安装便捷;6)六维度力矩传感器达到世界级的力控精度≤0.1Nm;7)控制系统抖动小于 5‰,采用自适应力控算法进行机器人柔性控制,力控精度在 1N 以内,体积小巧;8)气动手指精度达到国际水平;9)关节模组定位精度和重复定位精度高、重量轻、传动平稳、负载力大、寿命长;10)刹车机构能提供最大4.2Nm以上的刹车力。上述产品可用于协作机器人等。此外,公司还生产伺服驱动器、伺服电机、运动控制器等产品,可应用于机器人领域。公司与客户共同开发的按摩机器人,已成功应用于专业连锁机构。

  公司多年来平汇川技术是中国工业自动化行业的领军企业。公司主要为自动化设备/自动化产线提供变频器、伺服系统、PLC/HMI、高性能电机、传感器、机器视觉、气动元件等工业自动化核心部件及解决方案,为电梯行业提供电梯电气大配套解决方案,为新能源汽车行业提供电驱&电源系统,为轨道交通行业提供牵引与控制系统,为自动化产线/车间/工厂提供工业机器人产品及解决方案。公司通用伺服系统在中国市场的份额位居第一;低压变频器、小型PLC产品、SCARA 机器人在中国市场的份额位居内资品牌第一。通用自动化类业务对公司营收贡献最大,为55%。

  公司业绩稳健、快速增长。2018-2022年,公司营业收入和归母净利润CAGR分别为40.68%/38.71%。2019年7月,公司新增合并主体贝思特,导致全年营收同比有较快增长。但是,由于毛利率同比降低、人员费用与财务费用同比增加、收到的增值税软件退税金额减少,导致归母净利润同比降低。2020-2022年,受益于旺盛的市场需求,叠加公司积极保供,抓住了全球缺芯下产业链缺货带来的市场机会,为公司业绩保持了较好的增长动力。2023年,虽然工业自动化领域的需求增长乏力,但公司积极与头部客户开展合作,加大项目型市场/离散市场的拓展力度,加之电梯行业市场需求回暖和定点车型SOP放量,公司业绩实现了优于行业的增长。

  公司盈利能力基本稳定。2023年前三季度,电梯业务、海外业务毛利率同比提高、新能源汽车和轨道交通类业务毛利率同比下降情况下,公司整体毛利率略有提升。2023年前三季度,业务量增长、海外业务扩展、股权激励费用增加导致销售费用率提升。

  在机器人领域,公司主要为客户提供SCARA机器人、六关节机器人、视觉系统、高精密丝杠、控制系统、直线导轨等整机及零部件解决方案。虽然公司目前还没有人形机器人成型解决方案,但得益于在工业机器人领域的技术积累,汇川拥有现成的运动控制、伺服驱动、直线导轨和丝杠等技术,还生产增量式编码器和绝对式编码器,这些技术和产品未来可能会在人形机器人领域得到运用。

  伟创电气是电气传动和工业控制领域的高新技术企业。公司主要产品包括0.4-5600kW变频器、50-200kW伺服及控制系统、PLC等,广泛应用于数控机床、纺织机械、矿用设备、起重、高效能源、轨道交通、智能装备、电液伺服、印刷包装、石油化工等行业。

  公司连续多年保持着较快的业绩增长速度。近年来,宏观环境复杂,半导体、纺织、机器人等行业积极推动国产化、鼓励突破关键技术,这为国产企业发展带来机遇。2018-2022年,营收和归母净利润CAGR分别为26.22%/41.42%。2019年,股权激励、折旧摊销费用大幅下降,公司归母净利润同比增速达到63.13%,远超营收增速25.01%。2022年,受到宏观经济影响,起重行业需求疲软,这使得变频器业务下占比较大的行业专机业务营收同比下降。因此,公司当年业绩增长速度较低。2023年前三季度,凭借产品的质量优势、服务优势,公司营收和归母净利润同比实现42.05%/36.9%的快速地增长。

  公司盈利能力稳定,净利率稳中有升。2021年,受原材料价格上涨影响,变频器、伺服系统和运动控制器及其他业务的毛利率一度同时出现下降。随着公司生产自动化水平提升,产品设计方案和成本结构持续优化,2023年前三季度公司毛利率、净利率继续上升。

  2022年,伟创电气切入机器人产业链,目前主要面向移动类、协作类、服务类的机器人领域,提供低压伺服、低压伺服一体轮,机器人关节模组、空心杯电机、特种无框力矩电机等核心部件。公司自主研发的机器人用空心杯电动机目前处于开发验证阶段。公司生产的SD700/SD710/SD780系列伺服系统、SD100低压伺服机器人专用系列伺服系统、VM-RTU-ECT/VM-RTU-PN系列IO控制管理系统都可用于机器人/机械手领域。其中,SD700伺服驱动器标配23位多圈绝对值编码器,单圈脉冲高达8388608个,通讯速度可达2.5Mpps,能够实现更加精准的定位。并且,该伺服驱动器支持外部第二编码器或光栅尺,能减小由于机械传动间隙造成的误差。SD100系列低压伺服系统采用国际领先算法平台,可支持单轴/双轴/多轴电机算法控制,其输入电压为24-72V,体积比市场产品小20%-50%,配备三倍过载低压电机,可广泛使用在各类移动机器人(AMR、AGV)、服务机器人等对电压和体积有一定要求的场合。