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资本狂追减速器,企业纷纷入局、扩产,千亿赛道国内企业能分得几成?

时间:2022-08-01

来源:科创板日报

导语:据业内人士介绍,谐波减速器与Rv减速器国产化率均处于加速提升阶段,相关企业纷纷入局、扩产争抢市场份额。

  自特斯拉马斯克称要在9月份发布人形机器人原型后,机器人概念再掀热潮。目前有多家公司减速器已进入批量生产阶段。

  7月8日,机器人概念股再度走高,其中巨轮智能已经14天10板。实际上,机器人早已被用于多个场景,尤其是工业。而由于工业机器人核心零部件减速器的成本占比和技术门槛颇高,相关公司备受关注。

减速器.jpg

  机器人核心部件是减速器。工业机器人的上游核心零部件主要是减速器、伺服系统和控制器和机器视觉,这是机器人的核心技术。三大核心零部件的成本占工业机器人总体成本的60%,其中减速器成本占比最高,达30%,其次是伺服系统(20%)和控制器(10%)当然,很多核心技术和部件在外国人手里,但国内也有受益股,减速器是首益最大的部分。

  据业内人士介绍,谐波减速器与Rv减速器国产化率均处于加速提升阶段,相关企业纷纷入局、扩产争抢市场份额。

  1、为什么大家相信特斯拉画的饼?

  和去年马斯克被喷用PPT画饼相比,今年特斯拉的发布会上,多了人形机器人造价、上市时节等落地信息。

  结合特斯拉关于人形机器人的画像和构想,可作出以下分析:

  先看特斯拉人行机器人的“面子”——最像人的机器人。

  根据,此前公布的参数,特斯拉的 Optimus 擎天柱身高1.72m、体重 56kg,最快行走速度 8km/h,最多可提 45 磅的物品。同时,擎天柱还具备灵巧的“四肢”和聪明的“眼睛”,甚至,身体皮肤也由轻量材料覆盖,比人的皮肤还要光滑。

  其次,看看擎天柱的“里子”,根据人行机器人的三大基本要素进行对比:

  上一部分我们讨论的,被特斯拉人形机器人带火的“减速器”属于执行器层面,这一层,更多的理解为,当掌握了控制器、传感器等机器人核心技术后,才去考虑减速器、伺服系统等硬件零部件的供应链问题。所以这一层暂且按下不谈。

  除了外表最像人之外,特斯拉在“动起来像人”以及“像人一样思考”上用力。而特斯拉在自动驾驶上的相关技术基础就可以很顺畅地迁移过来。

谐波减速器.jpg

  具体参数上:

  行走能力上,擎天柱的四肢由 40 个机电执行器控制;双脚可感应反馈,实现平衡和敏捷动作。

  擎天柱的“眼睛”,走特斯拉汽车的纯视觉路线——摄像头+车载 FSD 芯片方案。

  在汽车方案中,前者采集信息(2D图像)映射到3D空间,然后通过神经分析进行感知(通过算法实时绘制地图)、规划(在动态的路径变化中,选择最舒适和安全的方案)以及控制(向车辆发出转向或加速指令)。

  而这一方案同样适用人形机器人。而且纯视觉技术路线具有成本低、符合人眼逻辑的优势,在数据积累达到一定规模后更会产生质变,直至达到比肩、超越激光雷达方案的自动驾驶表现。而数据积累正是特斯拉的优势所在,截止2021年9月,特斯拉已经积累了60亿英里的车队数据,经过特斯拉车内网络训练的图像有3.71亿张。

  数据越多,算力训练更成熟,就越能实现人工智能。为实现这一正循环,擎天柱还配备了特算力极强的 DOJO D1 超级计算芯片作为“大脑”,超过9千万亿次的计算能力让其成为一个足够聪明的机器人。

  可以说,在造人形机器人上,相比很多从0到1的厂商来说,在现有智能驾驶技术基础上,特斯拉不仅可以使人形机器人变成现实,而且,在技术、成本、时间等方面具备优势。

  人形机器人可以造出来板上钉钉,那造出来给谁用呢?场景何在?

  在擎天柱的构想中,其制造愿景在于帮助人类消除一些危险、无聊且重复的工作。

  宏观背景下,人口出生率下降导致劳动力不足、疫情影响下企业复工复产的用工需求,以及大量的新生场景等,都为工业机器人应用落地提供了场景。

  但是更广泛的应用性还有待验证。比如,工厂流水线上,固定、重复的高精准动作,人形机器人固然有灵活优势,但传统机械臂也能满足不少需求。

  更何况,家用场景上,当你把价值十几万的一台擎天柱放在家里,用来解决单一功能有点浪费,做一个综合类管家,他又能否满足复杂的生活需求?

  不过,库卡机器人全球产品经理刘欣宜也指出,从生态协同的角度,特斯拉的机器人符合整个马斯克能源计划的一个重要的一环,比如,让擎天柱代替人类进行火星探索,在特斯拉自己的生态上是比较自洽的。

  总的来看,尽管当下特斯拉人形机器人大规模普及的应用场景还未明确,但是,在部分工业场景有需求、制造和量产环节问题不大的情况下,人形机器人将前进一大步。并且,在马斯克和特斯拉的强大影响力下,一众人形机器人厂商已启程。

  确定的人形机器人周期要来了,减速器也将迎来红利。

  2、减速器国产替代加速

  三大核心零部件(减速器、控制器和伺服系统)的成本占工业机器人总体成本的60%,其中减速器成本占比最高,达30%,其次是伺服系统(20%)和控制器(10%)。

  实际上,任何行业发展到一定阶段,都需要考虑降本,而工业机器人领域成本最高的减速器,则成了攻克的关键。

  市面上加速器包括RV减速器和谐波减速器两款主流减速器,前者主要应用于20KG以上的机器人关节,后者则在20KG以内的机器人关节。“比如轻负载机器人采用谐波减速器。”

  上述业内人士近一步表示,谐波减速器技术壁垒高,国产替代正在加速进行。国内工业机器人用谐波减速器国产化率约30%,2025年国产化率有望提升至40%。

  从全球精密减速器市场来看,日系品牌哈默纳科(Harmnic Drive System Inc.)和纳博特斯克(Nabtesco)垄断了近75%的市场份额。

  在机器人用谐波减速器领域,哈默纳科全球市场占有率超过80%,在RV减速器领域,目前大部分市场份额仍然被纳博特斯克占据,RV减速器国产替代空间较大。

  中大力德(002896.SZ)相关负责人表示,公司生产的减速器与国外产品在性能上差距不大,国产替代有加速的趋势,目前下游需求旺盛,并增加了很多新的应用场景,公司近几年一直在扩产,并计划将来进一步扩产。

  华福证券表示,借鉴日本工业机器人崛起之路,核心零部件的自主可控是中国工业机器人崛起的前提。

  目前来看,谐波减速器已实现技术突破,可实现进口替代,但RV减速器由于传动精度、扭转刚度、稳定性等性能问题,仍然依赖进口。

  3、千亿赛道,国内企业能分得几成?

  芯片之后,国内科技产业绕不开的话题是“卡脖子”和“国产替代”,而减速器,也是我国被卡脖子的一个领域。

  先看一组血淋淋的对比数据:

  2020年我国减速机行业出口总额约26.15亿元,进口总额约为16.85亿元,贸易顺差为9.66亿美元,看似减速机行业发展良好。

  然而,智研咨询数据显示,2021年我国进口和出口精密减速器——行星齿轮减速器的数量分别为72.7万台和2325.8万,进出口金额分别为3.7亿元和3.8亿元,进出口均价分别为508.52美元和16.24美元。近32倍的价值差距,让我们看到国产减速器不轻松的现状——走量、价值低。

  可是,在制造业,谁不想站在微笑曲线的两端,轻松地赚到更多钱呢?

  对于国产减速器来说,想,但是实力还不够。

  在通用减速机市场,格局足够友好,但国内厂商难吃到肉。

  翻看全球通用减速器市场数据,2019年减速器市场规模达到4000亿+,且增速在10%左右。具体到行业竞争格局,龙头如弗兰德和SEW市占率也均为6%左右,也就是说,行业还未形成垄断。那是否意味着国有厂商有更多的机会?

  答案是否定的。因为未形成垄断不是龙头企业不行,而是因为,应用领域过分分散。

  通用减速器广泛应用在环保、建筑、电力、化工、食品等国民经济的各个领域,不同领域对减速机的技术需求各有差异,一家企业难以研发和生产覆盖全行业的减速机产品,同时也很难从销售层面覆盖下游所有行业客户。

  同时,诞生于第二次工业革命的减速机,经过百年发展,技术趋于成熟,也吸引了众多企业进入这个赛道,行业分散是必然。

  遗憾的是,在通用减速机这个技术壁垒和行业集中度都不算高的赛道,国内厂商也占不到优势:国内叫得上号的国茂股份、中大力德也只能位于市场第二梯队,外采国产标准件,产品应用于某几个特定行业,营收规模通常超过1亿元,而第一梯队的外资品牌营收通常超过20亿。

  通用减速器尚且打不过,何况技术壁垒更高,对材料、设计水平、质量控制、精度可靠性、使用寿命等均有严格要求的精密减速器。

  精密减速器困日系久矣。前瞻产业研究院数据,2020年全球机器人减速机市场,日系品牌哈默纳科(Harmnic Drive System Inc.)、纳博特斯克(Nabtesco)及日本住友,分别以60%、15%、10%的市占率位居前三,总计来看,排名前三的日系品牌就垄断了85%的市场份额。

  市占率强势的背后,是近60年的技术探索,和整个日本制造业发展的场景训练和数据积累。

  2010年之前,我国劳动力充足且相对廉价,没有机器人替代员工的需求。时至今日,加上疫情推动,机器人需求逐渐激发,当国人想起做机器人时,才发现卡在日企小小的减速器这里:

  比如,国内承担军工、科研任务的高端机器人企业,为了保证质量,只能从纳博和哈默纳科采购减速器;

  比如,同样作为买家,中国机器人厂商向日系两家巨头购买加速器的价格,比国际机器人巨头ABB和发那科购买价格高很多;

  又比如,国内厂商赴日本采购减速器的时候,由于日本住友公司负责人语速过快,国内采购员请求缓慢、清晰地介绍一遍,住友公司负责人直接走开了,一副爱买不买的态度。

  “屈辱”之下,国产企业绿的谐波勇敢向前,于2003年组建技术团队进行谐波减速机理论方向的研究。当时绿的谐波的研发条件:3个人的技术团队、哈默纳科的减速器,以及绿的多年的精密仪器代工经验。

  不能说,一无所有,但好像确实有的不多。在艰难的探索下,以及2008年,哈默纳科专利年限到期,公开资料的帮助下,2009年底,绿的谐波生产出第一台的谐波减速机样机,成为减速器国产之光。截止目前,绿的谐波已占据自主品牌约80%的市场份额。

  但,即使是绿的谐波在国际市场上也只有6%左右的市占率,仍名不见经传,何况国内那么多的小企业。究其原因,国内精密减速器设计、制造的各环节还活在日企的笼罩之下:

  设计原理上,国内企业多是通过反向工程获得数据,即,拆解一个国外减速器,照猫画虎,这种路径之下,大家多是知其然而不知其所以然,而且这样设计出的减速器,在产品的精准度、稳定性上都有很大缺陷;

  制造设备上,加工制造减速机零部件的设备不仅非常昂贵,比如美盖勒平面磨床,单价折合人民币就接近千万元;而且,设备交付周期都在一年以上,也就是说,交了钱也没办法及时拿到;

  热处理技术上,国内的钢材原料本身杂质就多过国外,加之国内热处理技术上,变形、硬度不够,很难达到理想处理状态;

  外购零配件上,国内产品精度一般,从减速机配用的相关轴承的精度,就可以直接判断其减速机的性能好坏,而且非常准确。何况,每一环节差1%,累计起来的结果呢?

  行业技术层层被压制,国产厂商只得从具体的场景服务上寻找突破口。

  产业上,尽管绿的谐波已成功配套工业机器人四大家族之一的ABB。但是曾有行业人士透露,ABB、发那科、安川、库卡等国际主流机器人整机厂商均由两家日本公司提供减速机,并且有着非常苛刻的合作条件,即在使用这两家公司产品时不能再使用别家的产品,否则将解除合作关系。

  也就是说,和高端精密机器人的适配没有路径。但是,减速器作为工业机器人领域较为通用的一个零部件,可以广泛和下游布局食品、物流、3C等行业的工业机器人合作,在各场景中积累数据和经验。

  何况,国内工业机器人本体厂商还是一个好搭档:

  一方面,本土机器人已经在3C、半导体、液晶等行业积累了一定的市场份额;

  另一方面,为更好实现本土机器人崛起,国内厂商与下游企业做到深度的链接和匹配,从对加深行业的理解争夺更多市场。比如,珞石机器人为帮阳江刀具产业定制自动化方案,派驻团队入驻企业,从头学习开刃。

  国产机器人厂商如此努力,市场份额逐渐做大的情况下,减速器这个零部件也被带动加速国产替代的进程。

  4、企业纷纷入局、扩产

  为进一步夯实国内龙头地位,绿的谐波谐波减速器继续扩产,2021年公司实现产量26.74 万台、同比增长138.34%。太平洋证券预计公司2022年年底将完成50万台扩产目标。国产工业机器人将进一步保持高速增长,利好公司订单。

  此外,公司近几年通过 Y、E 等新系列产品开发、机电一体化产品的设计等,不断推动谐波减速器在更多行业的应用,打开未来成长空间。

  减速器第一梯队企业除绿的谐波外,主要包括南通振康、双环传动(002472.SZ)、中大力德(002896.SZ)和秦川机床(000837.SZ)等企业,2020年国产RV减速器市场占有率在30%左右。

  其中,秦川机床目前具备年产6-9万套的产能,2021年的RV减速器产销量超过3万台,约占到国产RV品牌市场份额的20%-25%。其是国内唯一提供全系列产品(5Kg-800Kg)的厂商。

  双环传动方面,目前已形成工业机器人用全系列RV减速器产品,预计2022年扩产后将达到80万台/年的产能。

  中大力德方面,减速器产品包含行星减速器、RV减速器和谐波减速器,其中RV减速器2018年开始批量供货,谐波减速器2020年开始批量供货。

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