分拣机器人概念股 机器人产业链概念股一览 “中国智造”静待爆发

2017-10-17 - 机器人概念股

3C领域对机器人的需求主要体现在两个方面:第一是由于3C市场体量急剧扩大带来的总量需求;第二则是由于3C产品精细化、轻薄化趋势对工艺设备的要求越来越高。

首先是总量需求的增加:

3C市场领域的市场空间在消费升级背景将进一步打开。以手机市场为例,IDC预测2017年到2021年仍将保持4%的年复合增长率。此外,渠道推进、产品创新等因素也将成为刺激3C产品需求增加的关键。GFK数据预测2017年整个中国消费电子市场销售金额将达到2万亿的规模,预计增长7.1%,远超全球3%的增长速度。3C领域作为机器人第二大应用市场,其产销量的增加会进一步打开机器人的市场。

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其次是产品精细化、轻薄化的需求增加。近年来3C产品的轻薄化趋势愈加明显。以笔记本为例,电脑从原本的厚重型逐渐演变为目前的轻薄型,2015年苹果率先推出当时世界上最轻薄的笔记本Macbook,最厚处仅1.3厘米,最薄处2毫米,此后各品牌竞相推出轻薄型产品,背后折射出产品的先进、高端和品质化程度越来越高。3C产品的精细化做工需求提高也意味着对加工设备,即机器人的需求也在增加。

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随着大数据、云计算等技术的成熟,柔性化生产将被运用到生产中,届时机器人将更多被运用到飞机制造业等其他行业。

2.5. 需求端:机器人成本降低

在制造业企业用工成本增加的同时,机器人的成本在逐渐降低。在机器人工艺逐步成熟的同时伴随着机器人成本的逐步降低,机器人的性价比逐步提升。

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工业机器人的成本降低得益于三个方面:第一是我国核心零部件技术的逐步突破,可以替代部分国外产品;第二则是机器人行业标准化提高了产品的通用性;第三是整个机器人行业的技术成熟带来的成本下降。

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首先是国产核心零部件替代

我国工业机器人比国外贵的原因在于核心零部件技术的缺失,因此必须通过进口引入核心零部件。但是随着国产技术的崛起,部分机器人本体制造商开始采用国内的减速机,这极大降低生产成本。

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其次是产品标准化带来的通用性提高

工信部等国家部位以及机器人产业联盟等行业组织对机器人零部件的产品标准规范有利于提高产业的标准化。标准化包括零部件的标准化,本体的标准化以及下游集成的标准化。产业的标准化可以提高单机与产线的匹配度。

标准化可以提高工作效率,同时受益于规模效应带来的经济利润。按照标准规范的操作可以降低试错成本,同时通过一定时间的训练可以提高工作效率,增加产出。此外,标准化生产通过减少生产类别,专注生产特定产品,扩大产量,强化规模经济效益。

最后是行业技术的成熟

机器人技术的成熟体现在现有技术的运用成本降低以及高端技术的突破。对于现有工艺的熟练把握降低了机器人制造成本。在用工成本不断增加,机器人工艺成熟降低成本的的情况下,机器人的实用性将渐趋升高。我们对工业机器人对人工的替代性进行了测算(见表6)。

根据中国工控网假设,一台大型焊接机器人,初始购置成本200万,三班倒计算可代替7个工人。根据日经中文网的调研数据显示工业机器人的平均使用期限是10年,我们假定每年的维护和折旧费用均为总费用的十分之一。

根据Ofweek的数据显示,目前机器人的价格以每年的5%的速度下降。国家统计局统计的近几年制造业城镇单位就业人员工资情况表明工资增速放缓,2014年和2015年的增速分别为10.6%和7.7%,后续会进一步放缓。我们以边际递减速度放缓来估计之后几年的工资增长情况。从2017年开始,机器人使用成本既可以低于人工成本。

3。工业机器人介绍

3.1. 分类

机器人的分类方式很多,按照机械结构分类可以分为串联机器人和并联机器人。串联机器人:一个轴的运动会改变另一个轴的坐标原点,比如六关节机器人。并联机器人:一个轴运动不影响另一个轴的坐标原点,比如蜘蛛机器人。

按照程序输入方式可以分为编程输入型和示教输入型。编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件,通过串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。示教输入型机器人示教方法有两种,一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒),将指令信号传给驱动系统,使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演。另一种是由操作者直接带领执行机构,按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。

按照坐标形式分类,可以将机器人分成直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型和关节型四类。直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动;圆柱坐标型的臂部可以完成升降、回转和伸缩动作,具有一个旋转轴和两个平移轴;球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩,具有两个旋转轴和一个平移轴;关节型的臂部有多个转动关节,其中又可以细分为平面关节和多关节机器人,通常由大小两臂和立柱等机构组成,大小臂之间用铰链连接形成肘关节。

工业机器人的应用领域也在不断增加。工业机器人主要分为焊接、装配、喷涂、处理和搬运五大类。焊接机器人进一步分弧焊和点焊;装配机器人主要用于零部件装配;喷涂机器人则主要分为涂装、点胶和喷漆;处理机器人主要运用于打磨抛光领域;搬运机器人分为上下料、搬运和码垛。

我国目前工业机器人主要集中在中低端,以运用于搬运类的上下料的三轴和四轴机器人为主,运用于汽车制造、焊接等较高端的六轴以上机器人占比低。中国机器人联盟统计2016年国产机器人的主要应用领域:搬运与上下料全年销售1.

65万台,同比增长22%;焊接机器人销量为5100台左右,同比增长36.3%;装配与拆卸机器人销量达3700台,涂层与胶封机器人同比增长32.9%,其中喷漆上釉机器人销量增长138%。

机器人下游的应用场景包括汽车、3C电子、食品加工、物流、橡胶塑料等。不同领域对机器人的功能需求不同,汽车、3C领域以焊接、搬运等为主,物流领域需要机器人完成分拣工作,食品加工领域还需要机器人具备清洁功能。

3.2. 产业链

工业机器人的产业链分为上游核心零部件,中游本体和传感器等生产,以及下游的系统集成等。核心零部件是减速机、伺服系统、控制系统三部分,分别对应执行系统、驱动系统、控制系统,分别占成本的35%、25%和 15%左右。(资料来源:克来机电(29.31 -0.81%,诊股)招股说明书).

3.2.1. 核心零部件

工业机器人的核心零部件包括减速机、伺服电机和控制器等。

减速机

减速机将电动机、内燃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,并传递更大的转矩。根据结构可以将减速机分为谐波减速机、摆线针轮行星减速机、RV减速机、精密行星减速机和滤波齿轮减速机五种,目前RV减速机和谐波减速机是精密减速机中重要的两种减速机。

RV减速机具有体积小、传动比大、零背隙、高传动/体积比等优势。相比于谐波减速机,RV减速机具有更高的刚度和回转精度。因此在关节型机器人中,一般将RV减速机放置在机座、大臂、肩部等重负载的位置;而将谐波减速机放置在小臂、腕部或手部。

机器人第一关节到第四关节全部使用RV减速机,轻载机器人第五关节和第六关节有可能使用谐波减速机。重载机器人所有关节都需要使用RV减速机。平均而言,每台机器人使用4.5台RV减速机。

国产RV减速机在额定扭矩和传动效率等方面与国外产品差距较小,但在扭转刚度、传动精

度等稳定性和精度指标方面差距还比较明显,由于材料和工艺水平差距,耐疲劳强度方面差距也比较明显。谐波减速机结构相对简单,仅有三个基本零部件,此外,哈默纳科的专利已到期,叠加国内政策支持因素,目前国产谐波减速机与国外的差距正在缩小。

伺服电机

伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,其功能是将电信号转换成转轴的角位移或角速度。作为一种补助马达间接变速装置,伺服电机可使控制速度,位置精度准确,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。

伺服电机需要受到控制器的控制,在控制信号发出之前,转子静止不动;当控制信号发出时,转子立即转动;当控制信号消失时,转子能及时停转。伺服电机相当于机器人的心脏。伺服系统由伺服电机和控制器构成。传统伺服系统分为液压、电气和气动,主要运用于机器人的电气伺服系统分为直流、交流和步进系统以及包括直线伺服在内的其他伺服系统。

直流电机电刷容易磨损形成火花。步进电机由于功率不大,一般用于低精度小功率机器人。交流伺服电机驱动器具有转矩惯量比高、无电刷等优势。所以目前工业机器人的动力源(8.02 -0.37%,诊股)通常使用交流伺服电机。

目前我国企业在中低端伺服系统领域已经可以实现大规模量产,但高端伺服系统尚未形成商品化和批量生产能力,精密伺服电机控制系统的需求主要依赖进口。目前国内伺服电机领域的领先企业包括汇川技术、广州数控、华中数控(17.77 -0.67%,诊股)、埃斯顿等。

控制器

控制器是机器人的大脑,主要负责发布和传递动作指令。控制器的主要任务是对机器人的正向运动学、逆向运动学求解,以实现机器人的操作空间坐标和关节空间坐标的相互转换,完成机器人的轨迹规划任务,实现高速伺服插补运算、伺服运动控制。控制器主要分为硬件和软件两部分:硬件是指工业控制板卡,包括主控单元、信号处理部分等电路,国产品牌已经掌握;软件部分主要是控制算法、二次开发等。

国产品牌在稳定性、响应速度、易用性等还有差距。国内机器人厂商如广州数控、广泰数控、埃斯顿等均研发了控制器与控制系统。

3.2.2. 本体

机器人本体制造商负责工业机器人执行机构和感知系统与核心部件的生产加工组装后,交由下游厂商生产。本体企业在整个产业链中起到了整合上下游的作用。本体生产包括手臂、腕部、臂部、腰部、基座等部件生产组装,还包括位置传感器、力传感器和机器视觉等感觉系统。也正是因为机器人的多个传感器功能,保证了机器人在工业互联网构建中的"端"位置。

其中机器视觉从字面上理解就是使得机器具备人眼功能进行测量和判断。机器视觉系统主要由光源、镜头、相机、图像采集卡以及核心软件五个部分构成。软件中算法是核心,硬件中半导体器件是关键。机器视觉是现有的机器人从自动化设备转变为智能设备的关键因素之一。随着工业互联网的搭建,机器视觉将成为重要的感知工具。

国际上的工业机器人本体制造商包括库卡、ABB、发那科、安川等。国内包括新松机器人、广州数控、锐奇股份(8.08 0.37%,诊股)、埃斯顿、埃夫特等。机器视觉技术领域,国外企业如康耐视、基恩士等技术领先,国内大部分机器视觉公司都是国外机器视觉品牌的代理商,劲拓股份目前正在积极布局机器视觉领域。

3.2.3. 下游系统集成

工业机器人是柔性自动化生产及系统集成的基础,而柔性自动化生产及系统集成则是工业机器人商业化应用的关键。系统集成方案解决商负责工业机器人软件系统开发和集成,为终端客户提供应用解决方案。系统集成商并非是标准化程序,而是定制化生产,因此系统集成商的竞争优势主要体现在定制化服务上,其中对客户需求的准确把握是关键。

下游的应用包括焊接、装配、喷涂、处理和搬运等,系统集成商通过设定程序,将已经成型的机器人赋予相应的功能。

目前国内机器人厂商主要集中在系统集成商领域,高工研究院(GGII)的数据显示,截至2014 年9 月,中国机器人相关企业428家,其中系统集成商就占88%。但国内系统集成商大多从国外购买机器人整机后再进行加工生产。

4。投资逻辑

我们建议从全产业链领域布局、核心技术领域突破,以及锂电池生产自动化、机器视觉领域四方面来布局。

第一关注全产业链领域布局的厂商:全产业链布局有利于形成一体化生产,减少销售中的差价损失以及形成品牌效应。这里主要是针对以及突破上游核心技术后,向整个产业链布局的厂商,建议关注机器人、埃斯顿、拓斯达.

第二关注在核心技术领域的突破:上游设备减速机、伺服电机和控制器等关键设备占了整个生产70%的利润,而本体企业由于竞争激烈因此利润空间小,我国国产机器人价格显著高于国外的原因也在于核心部件的溢价。因此积极布局突破核心技术的厂商。建议关注汇川技术、上海机电.

第三关注锂电池自动化生产线国产替代相关厂商:锂电池尤其是动力电池未来高景气高增长确定性强,国内锂电池龙头扩张意愿强烈。锂电池智能自动化生产线建设能有效缩短新产能建设周期,提升生产效率、降低成本、改进工艺。建议关注先导智能、赢合科技、智云股份.

第四关注在机器视觉领域的布局厂商:原因有两点,第一,随着工业互联网的重要性逐步凸显,机器视觉作为重要的感知方式将迎来巨大的市场空间;第二,目前机器视觉领域尚属,国内外企业技术差距相对较小。建议关注A股稀缺公司:劲拓股份.

4.1. 全产业链布局

机器人:国内唯一一家进入《机器人商业评论》公布的最具影响力的50家机器人公司名单的企业。在工业机器人领域,自主研发的视觉识别系统,实现了工业机器人的视觉检测、视觉定位、视觉跟踪等功能,在产业链上下游布局,已成功研制控制器、伺服系统及电机、减速机,荣获中国首家机器人CR认证。

2016年,公司为欧洲最大的电器制造公司提供服务,首次实现SRBJ10A型号工业机器人出口。同时公司积极布局数字化方向。公司在扩大原有市场的同时,加大力度拓展新客户,2016年度公司新客户占比达到32%。

公司推出具有国际一流技术水平的柔性7自由度协作机器人、复合型机器人、双臂机器人等系列产品。全球产品线最全的机器人上市公司。

埃斯顿:以数控系统起步,后续业务延伸到伺机系统领域,2011年进入工业机器人领域。2016年工业机器人及智能制造系统实现收入2.11亿,同比增长167%,收购全球十大控制器厂商之一TRIO,目前公司在智能装备领域拥有数控系统、电液伺服系统和交流伺服系统三大技术平台,除了高精密减速机以外的核心零部件均已实现自主化生产。

公司的发展重心也从核心零部件(伺服系统)向本体延伸。公司的工业机器人以高精度六轴机器人为主,2016年销售超1000台,超过公司总销量的80%,未来发展空间大。

拓斯达:公司目前已经形成控制器 本体 集成应用三位一体的模式。由于下游集成领域利润高,公司整体毛利率显著高于同行。拓斯达的毛利率水平一直稳定在40%以上,2016年毛利率水平为42%,显著高于同行业本体企业的平均水平25%-30%。客户涵盖美的、海尔、比亚迪(48.27 0.23%,诊股)、长城汽车(13.04 -1.58%,诊股)、格兰仕、格力、捷普绿点、TCL等知名企业。

4.2. 核心技术突破

汇川技术:汇川技术是工控领域的领军企业,变频器、伺服系统等领域的国内领军企业,凭借技术优势与国外产品的差距缩小。伺服系统包括通用伺服系统和电液专用伺服系统,2016 年收入占比 13.71%,同比增长 43.

72%。2016年智能装备和机器人毛利率达到49.21%,营收占比达到70%。公司自2012年底开始研制机器人伺服等零部件,目前已实现伺服、控制器、工业视觉等关键零部件的国产化,并在2016年切入机器人整机领域,推出并批量生产SCARA机器人和六轴机器人,拓展机器视觉业务,去年上半年成立了沃尔曼公司,并收购上海莱恩 60%股权获得丝杠产品。

此外,公司拓展机器视觉业务,在2016年实现1855万收入,同比增长182%。另外,公司的工业互联网平台目前正在开发完善中,已在小部分客户处试用。

上海机电:公司深耕精密减速机,2016年收购其所持纳博特斯克(中国)精密机器有限公司 33%的股权,该公司主要从事机器人精密减速机的生产,并已于2016年5月正式投产精密减速机产品。

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