市场传闻特斯拉即将在12月最终定下人形机器人原型机量产结构以及供应商。
供应链知情人士透露,特斯拉基本确定人形机器人12月有望周产50台,在2025年实现至少1万台产量,并有望在2025年三季度或四季度正式开启预售,到26年Q3大规模量产,年产量约15万台。
此外,据相关消息,Figure公司11月也已经有40台生产需求,25年4月后预计达产2000台,25年三季度生产产2万台机器人。1X公司则2025年有望产品储备达1000台,26年爬产至1万台,27年达到10万台产能。
有机构近日梳理了中国人形机器人产业链上的核心部件供应商,并按照类别分为人形机器人总成商、人形机器人减速机、人形机器人丝杠、人形机器人传感器、人形机器人灵巧手等几大领域,有望受益于人形机器人需求。机器人大讲堂具体盘点了部分企业的产业化进展情况。
▍整体情况一览
特斯拉人形机器人中,线性执行器和旋转执行器的价值量占比最高,分别为31%、17.9%。执行器里,有三个组成部分,技术壁垒最高、价格也最昂贵,分别是行星滚柱丝杠、谐波减速器、六维力矩传感器。
在特斯拉人形机器人总成商方面,有三花智控、拓普集团等特斯拉汽车的传统总成商,具备丰富的热管理与集成经验。减速器领域则竞争日益激烈,全球头部企业哈默纳科宣布大幅度扩产,计划在24年到26年间投资约275亿日元进行扩产,其中日本工厂将投资约106亿日元生产人形机器人谐波减速器,预计26年三月份投产。在中国,绿的谐波、中大力德、斯菱股份、恒工精密、苏轴股份、双环传动等领军企业都在不断研发和创新,以提高减速器的性能和可靠性,争抢这部分市场。
丝杠是线性关节中价值量占比最高的零部件,以特斯拉Optimus为代表,单个机器人在肘部、手腕、髋部、膝盖、脚踝共计使用14个丝杠。丝杠分类中,滚珠丝杠日本和欧洲企业占全球滚珠丝杠约70%的市场份额,包括日本的NSK、THK、德国的力士乐、舍弗勒等。高端产品国内的市场份额约5%,中低端产品国内的市场份额约30%,国内目前以中低端市场为主。
行星滚柱丝杠在整个人形机器人中占比约为8%-10%。行星滚柱丝杠全球头部企业中,瑞士Rollvis、瑞士GSA、德国Rexroth、瑞典Ewellix合计市场份额已占约80%,目前Rollvis(瑞士)单个行星滚柱丝杠价格约2000元/个,单个机器人丝杠价值量为2.8万元,而国内不具备批量生产能力。近年来,北特科技、贝斯特、恒立液压、五洲新春以及丰立智能等公司均有所布局产能,也正致力于提供高质量的丝杠产品。
特斯拉人形还在手部、手腕部和脚腕部大量配置六维传感器,六维力传感器主要用于人形机器人的手腕、脚踝、腰部等受力复杂的核心关节处,在人形机器人双脚着地、手部抓取及弯腰等场景中、通过检测在空间作用的三个维度的力和矩信息,从而对机械臂的受力进行精密测量与控制,实现复杂的运动能力。
在全球六维力传感器领域,ATI、Robotous、AMTI、宇立仪器等企业处于领先地位。在国内上市企业中,柯力传感、芯动联科等公司凭借其先进的技术和精准的产品,有望为人形机器人提供了重要的感知能力实现弯道超车。
灵巧手方面可能成为人机器人的选配方案,如同新能源车续航里程的不同配置。国内鸣志电器、兆威机电、雷赛智能以及鼎智科技等公司不断推陈出新,为人形机器人提供了强大的动力和灵活的操作能力。
以下是每家企业的产能规划与达产进度情况:
三花智控
三花智控重点聚焦仿生机器人机电执行器业务,正全面配合客户进行产品研发试制、迭代,且已经布局海内外多地的产能。2024年1月,三花智控公告与杭州钱塘新区管理委员会签订三花智控未来产业中心项目投资协议书,计划总投资不低于50亿元,其中建设先途智能变频控制器生产基地项目,计划总投资不低于12亿元;拟在钱塘区投资建设机器人机电执行器和域控制器研发及生产基地项目,计划总投资不低于38亿元。
10月16日,三花集团位于杭州钱塘的三花全球研发中心正式落成启用,智控未来产业中心项目预计于2027年3月竣工。有机构认为,随着公司新基地的投入,人形机器人机器人产业会越来越明朗;三花智控进入特斯拉人形机器人供应体系确定性强,预计三花智控机电执行器产能爬升后,未来市场份额有望超过50%。
拓普集团
拓普集团不仅掌握了永磁伺服电机、无框电机等各类电机的自主研发能力,还有着整合电机、减速机构和控制器的丰富经验。今年初,拓普集团与宁波经济技术开发区管理委员会签署了《机器人电驱系统研发生产基地项目投资协议书》。公司拟投资50亿元人民币,规划用地300亩,在宁波经济技术开发区建设机器人核心部件生产基地。项目主要进行机器人电驱系统的研发生产及销售,并逐步拓展其他机器人部件业务。此次投资可将公司布局的机器人相关技术和产品落地并实现商业化、规模化生产。
在外界看来,拓普集团已成功研发机器人电驱执行器和旋转执行器,多次向客户送样,并获得好评,凭借产品以及与特斯拉既往合作,其极有可能成为特斯拉Optimus人形机器人的零件供应商。但拓普集团目前并未披露任何产业化以及合作进展。 有机构猜测2026年该工厂预计达产。
绿的谐波
谐波减速器行业属于技术密集型产业,具备较高的技术壁垒,需要大量的研发投入,绿的谐波始终重视研发,研发费用率每年比哈默纳科高4%-8%,谐波减速器国内市占率居首,全球市占率约7%、位居全球第二。绿的谐波全球首创三次谐波减速器,实现三次谐波传动技术取代传统二次谐波传动技术,是世界上首款实现了10弧秒以内传动精度的齿轮减速器,其刚性提升了3倍,在行业内确立了一定的竞争优势。该技术已在美国、日本等地获得发明专利。
2023年绿的谐波完成了年产50万台精密减速器的扩产项目,还计划建设100万台新一代应用三次谐波技术的谐波减速器,预计2025年投产,2027年满产并达到159万台,机电一体化产品20万台。除此之外,绿的谐波还和三花智控在墨西哥合资设厂开展谐波减速器相关业务,开拓北美市场,凭借三花智控与特斯拉的黏性,绿的谐波有望受益于人形机器人量产带来的谐波减速器大规模放量。
中大力德
中大力德的核心产品包括减速电机、精密减速器、伺服驱动、一体化智能执行单元、机器人本体组件等。在国内厂商排名中,中大力德以出货量计处于国内第二的位置。今年预计谐波减速器出货达2万台以上,按照规划,年产量可达8万台。
在人形领域有两家国内和海外的厂商正在与中大力德对接,主要是采用谐波减速器产品,主要应用于腿部,个别客户也会在上半身、肩部或腰部使用。人形机器人对行星减速器的要求更为紧凑、体积小且重量轻,并对单位重量扭矩和驱动效率提出了较高标准。由于体积限制,一般只能采用单级减速,同时减速比例也有一定范围需求。此外,每个齿轮的齿形、尺寸以及材料选择等方面均需进行精心设计和反复尝试才能适应人形机器人的独特需求。中大力德针对不同类型人形机器人机器人,目前已经能提供多种型号供客户选择。预计每台人形机器人肩部、肘部、腿部等主要关节使用的减速器数量超过10台。
斯菱股份
人形机器人相关产品研发发力,加速推进量产。公司基于战略发展的要求,于4月18日设立机器人零部件事业部,布局谐波减速器,丝杠和关节模组环节,其中谐波减速器和执行器模组预计在今年会实现小批量的生产,同时公司规划投资1.17亿元用于投资建设“机器人零部件智能化技术改造项目”,建设周期约2年。目前公司正在积极推进谐波减速器及执行器模组量产生产线工作,谐波执行器模组和丝杠类产品样品打造已初步完成,2024年Q4有望达成谐波减速器量产。国内部分产能正在安装中,预计今年达产,募投项目完成后产能将达15亿套。
斯菱股份海外工厂产能稳定,三期投资有望提升现有产能。公司不断进行海外工厂的投资建设,2024年2月,斯菱泰国工厂第二期投资已经投产,并于2024年4月启动第三期投资,年产能约2500万套,目前泰国工厂产能利用率在70%-80%左右,预计三期投资完成后产能将提升,有助公司争取海外客户订单。预计达产后月销售可达350万美金,三期投入后月销售总额将达到400万美金,未来目标全球轴承市场占比增至10%。
恒工精密
公司发力机器人减速器核心部件,RV减速机系列部件实现小批量供货。2023年12月,公司投资5000万元成立全资子公司,加大机器人减速器核心部件等研发力度,扩大减速器核心部件产能,募投项目预计在25年完全投产。公司目前已在RV减速机核心部件:行星架座、行星架盖、摆线轮、针齿壳、偏心轴等方面实现技术突破,并开始小批量供货。由于下游与博世力士乐、伊顿、阿特拉斯、英格索兰、西门子、鲍斯股份、伊内、林德等知名企业建立长期战略合作关系,可能间接成为特斯拉人形机器人供货商。
同时,恒工精密的主业球墨铸铁,不仅可以在RV减速机内使用,将钢件材料替换为球墨铸铁,还能用于人形机器人结构件和壳体。有机构预计2030年在全球机器人市场总规模预计达109.4亿元,其中球墨铸铁在人形机器人市场规模有望达50.7亿元,在工业机器人市场规模有望达58.6亿元。
苏轴股份
苏轴股份是滚针轴承细分行业国产化龙头,据中国轴承工业协会统计,苏轴股份在滚针轴承产量上连续多年位居行业前列。苏轴股份的主要产品系列有冲压外圈滚针轴承、冲压外圈滚针离合器、圆柱滚子轴承、圆柱滚子离合器和球轴承组件、推力轴承、滚轮轴承、直线运动滚子导轨支承和滚动体等,2025年完成扩产项目可增加4400万套高性能滚针轴承产能至约2亿套的总产能。
据悉,苏轴股份目前已与博世、博格华纳、采埃孚、中国航空工业集团、麦格纳、蒂森克虏伯、华域汽车、纳铁福等国内外知名企业建立了稳定的合作关系,成为这些跨国公司的全球供应商。在滚针轴承领域,苏轴股份的主要客户是全球著名的汽车零部件制造商,而其中部分产品则通过零部件制造商的渠道供应给特斯拉,以满足特斯拉新能源汽车的配套需求,未来有望成为特斯拉人形机器人配套供应商。预计特斯拉Optimus中共使用70个轴承,单台人形轴承价值量预计在5432-10780元。
双环传动
双环传动作为国内变速箱齿轮的绝对龙头和RV机器人减速器的领先企业,目前有消息称已与特斯拉合作开发新型类RV结构的减速器,设计方案由双环主导并得到特斯拉认可,特斯拉提出边界要求如转速、扭矩及接口等,双环根据这些要求进行设计并联合开发。可能会用于特斯拉的人形机器人项目。
据悉,这种新型减速器售价约1500元,比传统谐波减速器贵。双环传动目前参与该项目的人数约二三十人,特斯拉对接的人员包括上海和北美团队,总计七八人。最终是否采用该方案尚不确定,与特斯拉曾于今年5月份进行过会谈,涉及合作、开发以及后期规划等多个方面。目前双环的产能为15万台,利用率大约在60%至70%,谐波减速器年产能为5万套,实际年产量约为2至3万套,主要客户仍集中在工业机器人领域。今年上半年销售额达到4.2万套,全年销售目标是8万套。
北特科技
北特科技所积淀的生产工艺与人形机器人用丝杠产品的生产工艺有较高的同源性,今年上半年,北特科技从汽车底盘切入到人形机器人用丝杠,重点建设了人形机器人用丝杠产线,主要为了满足客户目前持续的样件需求,以及未来可能性的小批量的正式量产。
10月,上海北特科技股份有限公司出资30000万元成立江苏北特机器人科技有限公司,同时其与江苏昆山经济技术开发区管理委员会签订《投资协议》,拟在江苏昆山经济技术开发区总投资18.5亿元,建设行星滚柱丝杠研发生产基地项目。项目规划用地约140亩,分两期建设完成,一期用地约80亩,二期用地约60亩,最早投产计划在26年之后。
贝斯特
贝斯特及其子公司宇华精机能够生产运用于工业母机、人形机器人等领域的高精度滚珠/滚柱丝杠副、高精度滚动导轨副等。贝斯特此前接受机构调研时表示,公司生产的滚珠丝杠副、直线导轨副等产品首台套已实现成功下线,部分产品已在送样验证过程中;自主研发的行星滚柱丝杠已顺利出样,并与下游客户进行紧密对接,积极提升公司技术水平,取得了一定进展。
此外,贝斯特收购的控股子公司苏州赫贝斯是特斯拉长期零配件供应商,并且贝斯特自身已通过特斯拉审核组的现场审核,获得供应商资格。同时,全资子公司安徽贝斯特已于2024年5月底竣工,下半年有望开启产能爬坡,在产能上优于同行,贝斯特公司还深化国际市场布局海外产能,2024年5月设立泰国工厂,布局直线滚动功能部件,预计2026年量产。
恒立液压
恒立液压凭借其液压产品的通用性和在液压行业的技术及资金积累,2022年就开始进军人形机器人领域,当年公司定增募资20亿元,其中14亿元用于线性驱动器项目,预计于2024下半年投产,该项目达产未来将形成年产10.4万根标准滚珠丝杠电动缸、4500根重载滚珠丝杠电动缸、750根行星滚柱丝杠电动缸、10万米标准滚珠丝杠和10万米重载滚珠丝杠的生产能力。
恒立液压计划2025年凭借完善的产能以及更具竞争力的性价比向北美T公司送样,产品定位中高端,这表明恒立液压在国际市场上的业务扩展正取得实质性进展。另一方面,恒立液压作为国产液压领域龙头,近年来还成功切入到了液压泵阀领域,未来人形机器人方案可变化空间大。
五洲新春
人形机器人谐波减速器轴承价值量达到150元,滚柱丝杠轴承价值量100元,合计单台人形机器人轴承价值量达到3500(250*14)元/台。近日五洲新春表明已完成丝杠产品的快速迭代,包括梯形丝杠、滚珠丝杠副、行星滚柱丝杠,已拥有多种工艺、设计、研发等人才梯队储备,已开发出灵巧手微型丝杠、线性执行器行星滚柱丝杠等新产品,其中行星滚柱丝杠已实现小批量销售。在与来福合作的基础上,五洲新春已经送样大族谐波、中大力徳等客户,且机器人轴承、滚柱丝杠已经与下游客户开展技术合作,预计下半年送样特斯拉。
在产能上,9月24日晚,五洲新春发布公告,变更部分募集资金投资项目,新项目为线控执行系统核心零部件研发与产业化项目,主要用于丝杠生产,具体产品包括汽车转向系统丝杠螺母副、线控刹车系统丝杠螺母副、反向行星滚柱丝杠及微小型滚珠丝杠和汽车轮毂轴承单元等,公司将原项目募集资金剩余本金金额1.4亿元全部变更投入到新项目中,新项目总投资金额约为1.6亿元,预计2025年完成。
丰立智能
丰立智能的谐波减速器核心部件——柔性齿轮和钢性齿轮的制备工艺,与小模数齿轮制造工艺有着高度的相似性,这一优势为丰立智能迅速进军机器人市场提供了有力支撑。此外,丰立智能已经对谐波减速器的产能进行了精心布局。丰立智能去年下旬产线达成,常规型号全部研发完成,目前进入小批量生产中,已与人形机器人、协作及工业机器人等部分客户合作。
在产能上,据丰立智能透露,他们在新厂区为谐波减速器预留了四条产线,每条产线预计年产量约为3.5万台,后期还将根据市场需求逐步扩大生产规模,预计达产后约14万台的产能。目前还与史丹利百得、博世集团、牧田、创科实业等众多国际知名企业建立了长期稳定的业务合作关系。
柯力传感
柯力传感是国内应变式传感器的龙头,近年来在微型测力传感器、扭矩传感器、多维力传感器等领域都进行了小批量试制,产品主要用在机器手臂运动与工作载荷监测、曲面研磨抛光、医疗设备精密测控等方面,同时,柯力传感还积极开展对外投资,围绕人形机器人所需的力觉、触觉、视觉等各种传感器收购与参股了多家企业,已给多家国内协作机器人、人形机器人客户送样。
柯力传感在安徽池州市青阳县建有全球最大力学传感器生产线, 可以确保每年高质量生产300万支力学传感器。在全球 140 多个国家发展了 2000 多个海外客户,海外市场收入在力学传感器领域占比超30%。
芯动联科
芯动联科与其他企业不同,公司主要产品为IMU核心部件、高性能MEMS惯性传感器,包括MEMS陀螺仪和MEMS加速度计。其中加速度计包含一颗微机械(MEMS)芯片 和一颗专用控制电路(ASIC)芯片,芯动联科在这方面同样做到了自研,称得上该领域的领军企业。在机器人上,IMU作用则是实现平衡维持、导航定位及动作执行。据公开资料显示,人形机器人中IMU的用量将达到2-4个,价值量一千元到两千元。
芯动联科的陀螺仪与加速度计主要供货给下游包括军工在内的高可靠领域客户,而模组主要是工业应用。其中33系列高性能陀螺仪,35系列加速度计产品在三大指标:零偏稳定性、角度随机游走、标度因数精度上均优于国际对手。凭借多年IMU研发经验,芯动联科还利用技术的共性,延伸到了谐振式压力传感器领域。2017年以来公司产品陆续导入客户,历经产品测试、试产等环节后逐渐进入量产应用阶段,2023年产量达到122441只。
鸣志电器
鸣志电器能实现人形机器人手掌模组及指模所用的控制电机模组的研发和制造。基于该类控制电机模组的核心研发与制造技术,鸣志电器据称获得了该领域头部企业的关注以及合作意向,目前已经向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。
鸣志电器目前,公司太仓智能制造基地和越南生产制造基地相继建成并投入使用,新的生产基地已经基本完成布局。太仓智能制造基地是鸣志电器目前规模最大,产品线最完整的生产基地。项目于2019年5月开始建设,2022年主体建成并交付使用。鸣志电器于2022年第三季度开始启动由上海工厂向太仓基地的产能搬迁,截至2023年上半年公司各主要业务组织的产能搬迁已经全部完成,实现了产能的平稳过渡,目前,太仓基地的各项产能正在按项目计划有序扩张。
鸣志工业越南工厂位于越南的海防市,鸣志电器于2019年6月决定了本项投资,建设年产400万台混合式步进电机项目。2021年4月,越南政府核准了鸣志越南的公司注册设立申请并颁发了工厂建设的批准文件。截至2023年半年报披露,鸣志越南的工厂已经装修完成并已投入批量试生产。
兆威机电
兆威机电的产品在效率、噪声、寿命等产品性能不输海外龙头,而价格仅为1/3左右,实际售价约1000元/套,包含空心杯、微型多级行星齿轮箱、微型丝杠等。有消息称兆威机电已经和特斯拉接洽方案,合作测试推进充电枪锁止齿轮箱项目,国内和优必选等人形头部企业批量供货推进中。
基于微型传动、微型驱动系统产品高精度、小体积等特性基础,兆威机电还开发了仿生机器人灵巧手产品。兆威研制的电动直驱多指仿生灵巧手采用全驱动方案,集成了包含触觉感知的控 制系统和基于神经网络的自学习控制算法,具有17个主动自由度每个指节可独立驱动,兼顾灵巧性和长寿命设计。兆威机电表示,结合业务发展情况,持续推进东莞兆威机电产业园和苏州兆威驱动工业园的建设,产能布局不断完善。预计2026年完成爬产。
雷赛智能
截至2023年底,该公司已成功研发出高密度无框力矩电机、CD伺服驱动器、中空编码器、空心杯电机及配套的微型伺服系统等核心产品,并得到市场和客户的广泛认可。雷赛无刷空心杯针对人形机器人等行业的应用场景和用户痛点进行研发设计,提供EC标准型、ECH高转速、ECT大转矩三大系列,提供九个标准尺寸,还可以根据客户需求进行电机尺寸和电气参数的优化定制。
雷赛智能空心杯电机已经成功量产,年产能12万台,产品已经提供给数十余家机器人相关领域客户测试、验证和试用,初步获得认可。今年一季度,雷赛智能还成立了上海雷赛机器人科技有限公司,实现FM系列无框电机的成功量产,现已进入样机测试验证阶段,本月正在陆续为目标客户提供样机,进行测试选型,2024年1月份进入小批量生产,3月份进入批量生产销售,年产能已经可达30万台。
鼎智科技
鼎智科技主要产品为线性执行器、混合式步进电机、直流电机等,2019年江苏雷利取得公司70%股权,2020年公司设立美国鼎智开拓北美市场,2022年,公司入选第四批国家级专精特新“小巨人”企业,2023年4月,公司正式于北交所上市,并于同月设立子公司韩国鼎智。鼎智科技积极开拓人形机器人领域,在直流电机、精密线性执行器和驱动控制系统等产品均有突破。比如8mm有刷空心杯和10mm无刷空心杯已经自研完成、精密微型行星减速箱最小尺寸可达8mm、实现精密滚珠丝杆和精密行星滚柱丝杆自制化、配合丝杆步进电机发展高性价比模组和微型夹爪等。
此外,鼎智科技新厂房于2024年 6 月揭幕,用于建设年产 180 万台微电机智能制造基地建设项目、研发中心建设项目,以提升产能和技术储备,预计2025年达产,新增微电机及新能源无人车电机等79.8万台的生产能力,预计实现年新增产值收入3.5亿元。
综合而言,为了避免单边贸易制裁,目前国内人形机器人产业链企业半数国外有工厂,按照目前工厂建设进度,预计2025年至2026年国内产业链将进入全面产能爆发期。