運(yùn)動(dòng)控制行業(yè)研究：高端裝備“大腦”，機(jī)器人孕育新空間

發(fā)布日期：2024-02-29 21:30:42來源：本站

1.運(yùn)動(dòng)控制為數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等高端裝備“大腦”

1.1 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等高端裝備高效運(yùn)行核心環(huán)節(jié)

運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是依照具體的運(yùn)動(dòng)軌跡要求，根據(jù)負(fù)載情況，通過驅(qū)動(dòng)器、驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電機(jī)完 成相應(yīng)運(yùn)動(dòng)軌跡要求的系統(tǒng)。通常包括運(yùn)動(dòng)控制器、驅(qū)動(dòng)、執(zhí)行器、運(yùn)動(dòng)反饋單元等。運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是依照具體的運(yùn)動(dòng)軌跡要求，根據(jù)負(fù)載情況，通過驅(qū)動(dòng)器、驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電機(jī)完 成相應(yīng)運(yùn)動(dòng)軌跡要求的系統(tǒng)。通常包括運(yùn)動(dòng)控制器、驅(qū)動(dòng)、執(zhí)行器、運(yùn)動(dòng)反饋單元等。

運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)經(jīng)過多年發(fā)展，目前普遍以基于計(jì)算機(jī)的數(shù)字控制為基礎(chǔ)，在云計(jì)算、工業(yè) 互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)加持下，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的智能化、柔性化、控制精度等各方面 能力均快速提升。

運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)屬于國家戰(zhàn)略物資，對(duì)于數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人及各類高端裝備高質(zhì)高小運(yùn)行至 關(guān)重要，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的智能化控制是裝備領(lǐng)域和制造行業(yè)的核心技術(shù)，決定了裝備的精度、 效率。

1.2 運(yùn)動(dòng)控制器為運(yùn)動(dòng)控制開始，通用運(yùn)動(dòng)控制器分為 PLC 控制器、嵌入式控制器、 PC-based 控制卡

運(yùn)動(dòng)控制器由軌跡生成器、插補(bǔ)器、控制回路和步序發(fā)生器四部分構(gòu)成。首先由軌跡生成 器計(jì)算出任務(wù)希望的理想軌跡，插補(bǔ)器根據(jù)位置或速度反饋單元的實(shí)際狀態(tài)，按照軌跡生 成器的要求，計(jì)算出驅(qū)動(dòng)單元下一步將要執(zhí)行的命令，然后交由控制回路進(jìn)行精確控制。如果是步進(jìn)電機(jī)，則還有一部分就是步序發(fā)生器，步序發(fā)生器根據(jù)控制回路控制指令進(jìn)一 步生成控制相序和脈沖，達(dá)到控制運(yùn)動(dòng)對(duì)象的目的。

運(yùn)動(dòng)控制器的硬件按照核心器件組成包括基于微處理器（MCU）、專用芯片（ASIC）、PC-Based、 數(shù)字信號(hào)處理芯片（DSP）、可編程邏輯控制器（PLC）、多核處理器等。隨著技術(shù)的進(jìn)步和 完善，運(yùn)動(dòng)控制器從以單片機(jī)、微處理器或?qū)Ｓ眯酒鳛楹诵奶幚砥?，發(fā)展到以 DSP 和 FPGA 作為核心處理器的通用開放式運(yùn)動(dòng)控制器。

根據(jù)平臺(tái)不同，通用運(yùn)動(dòng)控制器可以分為 PLC 控制器、嵌入式控制器和 PC-Based 控制卡 三大類。

1.3 運(yùn)動(dòng)控制器+執(zhí)行器（驅(qū)動(dòng)電機(jī)）+傳感器構(gòu)成了主流運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)

伺服系統(tǒng)是一種能對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)按預(yù)定要求進(jìn)行自動(dòng)控制的系統(tǒng)，其作用是使輸出的機(jī)械位 移（或轉(zhuǎn)角）準(zhǔn)確地跟蹤輸入的位移（或轉(zhuǎn)角），實(shí)現(xiàn)輸出變量精確跟隨或復(fù)現(xiàn)輸入變量。

伺服系統(tǒng)目前主要包括交流伺服系統(tǒng)、直流伺服系統(tǒng)和步進(jìn)系統(tǒng)三類。

為實(shí)現(xiàn)高速度、高精度運(yùn)動(dòng)控制，伺服系統(tǒng)需對(duì)距離、位移、速度、加速度（力）、角度、 角速度、角加速度等參數(shù)進(jìn)行檢測，并通過實(shí)時(shí)監(jiān)測實(shí)現(xiàn)閉環(huán)反饋，需要與傳感器進(jìn)行配 套使用。

常見傳感器包括光柵尺（直線位移檢測）、編碼器（角位移檢測）、激光雷達(dá)/視覺檢測（距 離檢測）、電阻應(yīng)變式傳感器（力矩檢測）等。

2.人形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制難度預(yù)計(jì)將顯著加大，有望帶來市場需求增量

2.1 工業(yè)機(jī)器人通常采用 PC 作為上位機(jī)完成人機(jī)交互/軌跡規(guī)劃，基于 PLC 或 PC-Based 控制器通過關(guān)節(jié)控制、位置控制、力控制實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制

工業(yè)機(jī)器人廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，控制系統(tǒng)是機(jī)器人的核心部分，其功能強(qiáng)弱、性 能優(yōu)劣直接影響機(jī)器人的最終性能。通常采用 PC 上位機(jī)+專用運(yùn)動(dòng)控制器的架構(gòu)，以 PC 為上位機(jī)完成人機(jī)交互和運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃，重點(diǎn)設(shè)計(jì)了基于DSP和FPGA的專用運(yùn)動(dòng)控制器， 其中 DSP 完成機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)的調(diào)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人關(guān)節(jié)空間的實(shí)時(shí)控制，F(xiàn)PGA 則 用于控制系統(tǒng)所需各功能接口的設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)了直角坐標(biāo)空間的機(jī)器人軌跡規(guī)劃和速度控制， 具備直線和圓弧基本軌跡插補(bǔ)算法及 S 形曲線加減速算法，改善機(jī)器人前端運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。

軌跡規(guī)劃直接決定了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式。軌跡規(guī)劃為基于工作任務(wù)和機(jī)器人性能，求解機(jī) 器人位姿等運(yùn)動(dòng)量關(guān)于時(shí)間的函數(shù)，輸入為期望軌跡、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)，輸出機(jī)器人 各關(guān)節(jié)或末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)量，包括位移、速度、加速度等的時(shí)間序列。工業(yè)機(jī)器人機(jī)器人軌跡規(guī)劃一般分為基本軌跡規(guī)劃和最優(yōu)軌跡規(guī)劃，其中基本軌跡規(guī)劃分 為笛卡爾空間規(guī)劃和關(guān)節(jié)空間規(guī)劃。

最優(yōu)軌跡規(guī)劃通?？紤]效率、能量小號(hào)、平穩(wěn)性等因素，找到每種工況環(huán)境需要的最優(yōu)軌 跡規(guī)劃方案：1）時(shí)間最優(yōu)規(guī)劃：最常見的最優(yōu)軌跡規(guī)劃需求，通常通過運(yùn)動(dòng)學(xué)或動(dòng)力學(xué)約束尋找最優(yōu) 解；運(yùn)用遺傳算法等各種優(yōu)化算法來求解最優(yōu)解；將時(shí)間模型轉(zhuǎn)化為其他更為通用的模型。2）能量最優(yōu)規(guī)劃：一方面試圖尋找出最平滑的軌跡來減少關(guān)節(jié)間的能量損耗，另一方面 也通過優(yōu)化整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)來達(dá)到能量分配最優(yōu)。3）沖擊最優(yōu)規(guī)劃：旨在找到使機(jī)器人沖擊最小的軌跡，其目的一方面是為了減小機(jī)器人 在運(yùn)動(dòng)過程中的沖擊，在很大程度上可以減小軌跡跟蹤的誤差，另一方面可以大大減少機(jī) 器人因?yàn)闆_擊過大而產(chǎn)生的共振、抖動(dòng)、機(jī)械磨損、使用壽命縮減等缺陷，使機(jī)器人能夠 穩(wěn)定平順運(yùn)行。4）混合最優(yōu)軌跡規(guī)劃：綜合考慮兩種或以上最優(yōu)性優(yōu)化方案，其中時(shí)間-能量最優(yōu)軌跡研 究開展時(shí)間最長，也是工業(yè)生產(chǎn)中要求最高的兩項(xiàng)指標(biāo)。工業(yè)機(jī)器人根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形態(tài)、用途、作業(yè)要求等不同有較多分類，但控制上以多軸實(shí) 時(shí)運(yùn)動(dòng)控制為主，基于關(guān)節(jié)控制、位置控制、力控制完成作業(yè)任務(wù)。

1）關(guān)節(jié)控制：關(guān)節(jié)控制為工業(yè)機(jī)器人最基礎(chǔ)和核心的控制過程，單關(guān)節(jié)控制不考慮關(guān)節(jié) 之間的影響，機(jī)器人的機(jī)械慣性被當(dāng)做擾動(dòng)項(xiàng)來進(jìn)行處理，通常通過電機(jī)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，由電 流檢測、速度檢測、位置檢測構(gòu)成閉環(huán)控制。

多關(guān)節(jié)控制在單關(guān)節(jié)的基礎(chǔ)上要考慮關(guān)節(jié)之間的影響，通常將其他關(guān)節(jié)的對(duì)當(dāng)前關(guān)節(jié)的影 響作為前饋項(xiàng)引入位置控制器，從而構(gòu)成多關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)。

2）位置控制：工業(yè)機(jī)器人位置控制與關(guān)節(jié)空間軌跡有緊密聯(lián)系，以六自由度工業(yè)機(jī)器人 為例，可通過笛卡爾位置控制由給定位置、關(guān)節(jié)空間位置轉(zhuǎn)換、6 路單關(guān)節(jié)位置控制器實(shí) 現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人末端按照給定的位置和姿態(tài)運(yùn)動(dòng)。

3）力控制：采用多維力傳感器獲取笛卡爾坐標(biāo)系中的多維力、力矩信息，多維力傳感器 主要由力敏元件、信號(hào)采集電路、信號(hào)調(diào)理電路、多維信號(hào)解耦系統(tǒng)(硬件或軟件解耦)、 上位機(jī)或嵌入式系統(tǒng)信息處理軟件等構(gòu)成。

多維力傳感器廣泛裝配在機(jī)器人機(jī)械臂。在工業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)線中，將多維力傳感器裝載于小 型機(jī)械臂的前端或者機(jī)械手爪末端。協(xié)助機(jī)器人手臂實(shí)現(xiàn)力度的控制、輪廓追蹤、孔位搜 索以及機(jī)械臂防碰撞等功能，保障機(jī)器人操作安全與功能實(shí)現(xiàn)。

以機(jī)械臂控制為例，每個(gè)關(guān)節(jié)均含有離合器、制動(dòng)器、諧波減速器，以電機(jī)為動(dòng)力源，經(jīng) 齒輪組、減速器為關(guān)節(jié)提供動(dòng)能，通過對(duì)關(guān)節(jié)速度、位置、力進(jìn)行調(diào)節(jié)，完成多自由度旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

2.2 人形機(jī)器人強(qiáng)調(diào)“類人”屬性，步態(tài)控制、抗沖擊、軌跡規(guī)劃要求均更高，難度顯著 提升

2.2.1 下肢控制：步行運(yùn)動(dòng)控制難度較高

人形機(jī)器人由于采用了“類人”腿部結(jié)構(gòu)，步行狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)屬于非線性和強(qiáng)耦 合，人形機(jī)器人需保持步行穩(wěn)定同時(shí)按照期望的軌跡行走，同時(shí)存在在地面不平整、路面 障礙物的干擾，控制難度較高。根據(jù)《基于動(dòng)作捕捉技術(shù)對(duì)仿人機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與仿真》信息，人形機(jī)器人下肢可簡化 為 14 自由度系統(tǒng)，其中，髖關(guān)節(jié)為 3 個(gè)自由度，分別為橫滾、俯仰和偏轉(zhuǎn)，通過 1 個(gè)虎 克副和 1 個(gè)旋轉(zhuǎn)副來連接；同樣的傳動(dòng)方式也作用于踝關(guān)節(jié)的 3 個(gè)自由度，每個(gè)膝關(guān)節(jié) 1 個(gè)前向自由度，通過 1 個(gè)旋轉(zhuǎn)副連接。

目前人形機(jī)器人的步態(tài)控制一種方式為基于具有反饋機(jī)制的控制回路 PID 控制器，通過 PSO 計(jì)算進(jìn)行控制優(yōu)化。優(yōu)化后可通過 Matlab 仿真對(duì)于控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度、機(jī)器人跟 蹤路徑是否有改善進(jìn)行驗(yàn)證。

2.2.2 手臂控制：視覺前饋+逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解實(shí)現(xiàn)軌跡規(guī)劃，“類人”屬性對(duì)于沖擊等指標(biāo)要 求更高

以一個(gè)四自由度雙臂人形機(jī)器人為例，其運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包含機(jī)械臂與伺服電機(jī)及控制器， 機(jī)械臂在肩部含有兩個(gè)自由度、肘部含有兩個(gè)自由度。

機(jī)械臂控制類似工業(yè)機(jī)器人多關(guān)節(jié)控制，以肩關(guān)節(jié)作為坐標(biāo)系原點(diǎn)，通過機(jī)器視覺確定機(jī) 械臂末端姿態(tài)與需要達(dá)到的定位，再通過逆運(yùn)動(dòng)學(xué)算法求解得到關(guān)節(jié)變量的解析解，最后 控制各關(guān)關(guān)節(jié)以“類人”姿態(tài)完成作業(yè)任務(wù)。

沖擊（Jerk）為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中加速度的導(dǎo)數(shù)，代表力矩變化的快慢，沖擊會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)、 過沖、機(jī)械磨損和壽命減少等問題。考慮人形機(jī)器人的機(jī)械臂有“類人”屬性，在操作上 需要平穩(wěn)地進(jìn)行抓取和抬舉物品，對(duì)于實(shí)現(xiàn)最小沖擊要求更高。

2.2.3 軌跡規(guī)劃：對(duì)于軌跡規(guī)劃算法的集成化、智能化、可視化要求更高

人形機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)“類人”行為，自由度相比工業(yè)機(jī)器人更高，傳感器的應(yīng)用也會(huì)明顯增 加，例如需要引入視覺傳感以實(shí)現(xiàn)與環(huán)境交互和空間定位（用于軌跡規(guī)劃）。在工業(yè)機(jī)器 人應(yīng)用中，軌跡規(guī)劃的應(yīng)用往往需要專業(yè)工程師通過編程處理，學(xué)習(xí)成本較高?？紤]人形 機(jī)器人未來有消費(fèi)級(jí)應(yīng)用場景，軌跡規(guī)劃必須通過軟件進(jìn)行封裝，將功能集成并設(shè)計(jì)出可 視化界面，從而降低使用門檻。

3.全球市場空間 155 億美元，國內(nèi)市場空間 425 億元人民幣

3.1 運(yùn)動(dòng)控制 22 年全球市場空間 155 億美元，預(yù)計(jì) 27 年達(dá)到 200 億美元

根據(jù) MARKETS AND MARKETS 數(shù)據(jù)，22 年全球運(yùn)動(dòng)控制市場空間 155 億美元，預(yù)計(jì)到 27 年 達(dá)到 200 億美元，期間復(fù)合增速 5.2%。增長主要來自于工業(yè)機(jī)器人需求持續(xù)增長、工業(yè) 4.0 持續(xù)發(fā)展等。

3.2 國內(nèi)運(yùn)動(dòng)控制市場規(guī)模 19 年達(dá)到 425 億元，后續(xù)有望保持高增長

根據(jù)固高科技招股說明書數(shù)據(jù)，2019 年中國運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的總體市場規(guī)模為 425 億元， 其中運(yùn)動(dòng)控制器市場規(guī)模 85 億元，伺服系統(tǒng)市場規(guī)模 340 億元。

《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》明確提出，到 2025 年，我國的供給能力明顯增強(qiáng)，智能 制造裝備和工業(yè)軟件技術(shù)水平和市場競爭力顯著提升，國內(nèi)市場滿足率要分別超過 70%和 50%，未來運(yùn)動(dòng)控制市場有望保持高增長。

4.海外品牌領(lǐng)跑中高端運(yùn)動(dòng)控制市場，國內(nèi)企業(yè)已實(shí)現(xiàn)突破

4.1 中高端運(yùn)動(dòng)控制與伺服驅(qū)動(dòng)以歐美、日系廠商為主

目前高性能運(yùn)動(dòng)控制及伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品的主要參與者為國外廠商。運(yùn)動(dòng)控制器生產(chǎn)商主要包 括 Delta Tau Data Systems Inc.（美國泰道，已被歐姆龍收購）、ACS Motion Control Ltd. （以色列 ACS）、Aerotech Inc.（美國 Aerotech）等。伺服驅(qū)動(dòng)器生產(chǎn)商主要包括 Kollmorgen Corp.（美國科爾摩根）、以色列 ElmoMotion Control Ltd（以色列 ELMO）等。

海外企業(yè)在產(chǎn)品豐富度、產(chǎn)品成熟度方面處于領(lǐng)先地位，以倍福（Beckhoff Automation） 為例，其 22 年全球銷售額為 15.15 億歐元，同比增長 28%，全球員工人數(shù) 5680 人。

倍?；?PC 平臺(tái)打造開放式自動(dòng)化系統(tǒng)，產(chǎn)品包括工業(yè) PC、I/O 和現(xiàn)場總線組件、驅(qū)動(dòng) 技術(shù)、自動(dòng)化軟件、無控制柜自動(dòng)化系統(tǒng)以及機(jī)器視覺硬件等，產(chǎn)品豐富度、成熟度較高。

4.2 國內(nèi)企業(yè)在運(yùn)動(dòng)控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器等領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)一定突破

目前國內(nèi)市場參與者包括禾川科技、華中數(shù)控、埃斯頓、雷賽智能、匯川技術(shù)、固高科技 等企業(yè)。

國內(nèi)企業(yè)在運(yùn)動(dòng)控制器、伺服驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域的核心技術(shù)、市場份額上已實(shí)現(xiàn)一定突破。

通用控制器市場分為 PLC 控制器、專用控制器、PC-based 控制卡等，外資品牌定位高端， 國內(nèi)品牌在 PC-Based 控制卡市場形成一定突破：1）PLC 控制器和嵌入式控制器市場，日本三菱、松下、西門子等外資品牌占據(jù)主要高端 市場，中低端市場是完全市場化的競爭格局；2）PC-Based 控制卡市場，高端市場由美國泰道、翠歐等外資品牌占據(jù)，但國內(nèi)品牌逐漸 向中高端發(fā)力，外資品牌市場份額呈現(xiàn)萎縮態(tài)勢。目前，以固高科技、雷賽智能、成都樂 創(chuàng)、眾為興為代表的國內(nèi)品牌占據(jù)了 70%以上的市場份額。匯川技術(shù)、禾川科技等企業(yè)在伺服系統(tǒng)市場形成了突破，但仍有較大國產(chǎn)替代空間。

5.投資分析

禾川科技：工控新銳，伺服+PLC 打開成長空間

禾川科技是一家技術(shù)驅(qū)動(dòng)的工業(yè)自動(dòng)化控制核心部件及整體解決方案提供商，主要產(chǎn)品包 括伺服系統(tǒng)、PLC 等，其中伺服系統(tǒng)又分為伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)和伺服系統(tǒng)附件。目前， 產(chǎn)品已經(jīng)覆蓋了工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的控制層、驅(qū)動(dòng)層和執(zhí)行傳感層，并在近年沿產(chǎn)業(yè)鏈上下 游不斷延伸，涉足上游的工控芯片、傳感器和下游的高端精密數(shù)控機(jī)床等領(lǐng)域。

根據(jù)禾川科技公告，當(dāng)前下游應(yīng)用領(lǐng)域中光伏、鋰電、激光、機(jī)器人等先進(jìn)制造業(yè)占比 75%，木工、紡織、物流等傳統(tǒng)制造業(yè)占比 25%。禾川科技下游客戶資源優(yōu)質(zhì)，覆蓋寧德 時(shí)代、隆基股份、捷佳偉創(chuàng)、先導(dǎo)智能等多家行業(yè)龍頭企業(yè)。

禾川科技近年收入規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張，22 年達(dá)到 9.44 億元，同比增長 25.66%。22 年利潤同 比有所下降，主要由于客戶在光伏、鋰電等新能源行業(yè)上較為集中，為了快速進(jìn)入市場， 在產(chǎn)品銷售價(jià)格上有所降低，同時(shí)受上游原材料價(jià)格上漲及產(chǎn)品更新?lián)Q代影響，產(chǎn)品毛利 率下降。伴隨未來禾川科技產(chǎn)品在光伏、鋰電行業(yè)銷量大幅增加，業(yè)績有望持續(xù)發(fā)力。

根據(jù)禾川科技招股說明書，IPO 公開發(fā)行 3776 萬股，募集資金 8 億元，將投入數(shù)字化工 廠項(xiàng)目、杭州研究院項(xiàng)目、營銷服務(wù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)項(xiàng)目等，以提高競爭力。其中，數(shù)字化工廠 項(xiàng)目將針對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)、伺服電機(jī)等產(chǎn)品進(jìn)行產(chǎn)能擴(kuò)產(chǎn)建設(shè)，突破現(xiàn)有產(chǎn)能瓶頸；杭州研究 院項(xiàng)目將協(xié)助完善研究開發(fā)和實(shí)驗(yàn)測試，持續(xù)進(jìn)行新技術(shù)研究；營銷網(wǎng)絡(luò)建設(shè)項(xiàng)目將助力 拓寬覆蓋區(qū)域以及滲透率，營銷體系進(jìn)一步完善。

新增產(chǎn)能有望進(jìn)一步提升競爭力。根據(jù)禾川科技招股說明書披露，數(shù)字化工廠項(xiàng)目計(jì)劃建 設(shè)期為 36 個(gè)月，預(yù)計(jì)投入 3.85 億元，全部投產(chǎn)后可以新增產(chǎn)能 148.8 萬臺(tái)，其中包括伺 服驅(qū)動(dòng)器 55 萬臺(tái)、伺服電機(jī) 55 萬臺(tái)、PLC20 萬臺(tái)。預(yù)計(jì)禾川科技通過產(chǎn)能擴(kuò)產(chǎn)建設(shè)，充分滿足下游市場需求，增強(qiáng)市場競爭力，提升工控領(lǐng)域市場份額。

華中數(shù)控：高端數(shù)控系統(tǒng)龍頭，具備機(jī)器人控制系統(tǒng)自制能力

華中數(shù)控目前收入以工業(yè)機(jī)器人與智能產(chǎn)線，數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床業(yè)務(wù)為主。數(shù)控系統(tǒng)配套業(yè) 務(wù)主要為各類數(shù)控機(jī)床企業(yè)和航空航天、汽車、3C、木工、磨床等重點(diǎn)行業(yè)用戶提供數(shù)控 系統(tǒng)配套和服務(wù)，包括為各類專機(jī)、高速鉆攻中心、加工中心、五軸機(jī)床等機(jī)型提供華中 高檔數(shù)控系統(tǒng)，以及針對(duì)普及型數(shù)控車床和數(shù)控銑床等提供系列數(shù)控系統(tǒng)、系列伺服驅(qū)動(dòng)、 系列伺服電機(jī)等。

公司從 1993 年開發(fā)出華中 1 型數(shù)控系統(tǒng)，2018 年公司華中 8 型數(shù)控系統(tǒng)的“04 專項(xiàng)”課 題通過驗(yàn)收，標(biāo)志著公司在關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)、產(chǎn)品可靠性達(dá)到國外主流數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)水平。目前在航空航天、汽車零部件制造、3C 制造、機(jī)床工具、通用機(jī)械加工、木工、玻璃加 工等領(lǐng)域得到批量應(yīng)用。根據(jù)公司公告信息，2020 年公司在國產(chǎn)高端數(shù)控系統(tǒng)市占率近 50%，在國產(chǎn)品牌中排名第一。

收入端：伴隨公司智能產(chǎn)線、數(shù)控系統(tǒng)高增長，20/21 年公司營收高增長，22 年后由于下 游消費(fèi)電子、通用機(jī)械需求疲軟，公司營收增速下降。利潤端：公司 20/21 年對(duì)子公司江蘇錦明分別計(jì)提商譽(yù)減值 8174.49 萬元、3745.90 萬元， 影響利潤增長。22 年受經(jīng)濟(jì)環(huán)境影響營收增速下滑，考慮公司收入增速有望回暖，同時(shí) 商譽(yù)減值影響逐步降低，公司利潤有望回暖。

華中數(shù)控工業(yè)機(jī)器人核心的控制、伺服驅(qū)動(dòng)均采用自研技術(shù)。機(jī)器人本體包括 BR 雙旋、 垂直多關(guān)節(jié)、水平多關(guān)節(jié)、SCARA、Delta、特殊系列六大系列的 40 余款產(chǎn)品，采用自研 伺服控制技術(shù)、自制高性能伺服電機(jī)，零部件自主化比例超過 80%。機(jī)器人本體 22 年實(shí) 現(xiàn)收入 3.34 億元，同比增長 24.13%。

埃斯頓：從機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)起步，崛起為國產(chǎn)機(jī)器人龍頭

埃斯頓產(chǎn)品線豐富，從機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)到工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)拓展。埃斯頓成長初期以金屬 成型機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)和電液伺服系統(tǒng)為主，2010 年后憑借自身核心零部件優(yōu)勢開始布局工 業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品，15 年登陸深交所中小板，依托品牌優(yōu)勢和技術(shù)優(yōu)勢加速擴(kuò)張，“通用+細(xì) 分”戰(zhàn)略助公司躋身成為國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)龍頭。目前埃斯頓主營業(yè)務(wù)模塊包括自動(dòng)化核心部件及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和工業(yè)機(jī)器人及智能制造 系統(tǒng)兩大板塊。22 年埃斯頓有 64 款工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品，包括六軸通用機(jī)器人、四軸碼垛機(jī) 器人、SCARA 機(jī)器人以及行業(yè)專用定制機(jī)器人，工作負(fù)載從 3kg 到 600kg。機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化 工作單元產(chǎn)品有 20 多種類別，主要應(yīng)用于光伏、鋰電、焊接、鈑金折彎、沖壓、壓鑄、 木工打孔、裝配、分揀、打磨、去毛刺、涂膠等，其中鈑金折彎、沖壓、光伏排版等均處 于行業(yè)領(lǐng)先地位。

伴隨中國高端制造業(yè)快速成長，埃斯頓收入規(guī)模持續(xù)提升，22 年實(shí)現(xiàn)營收 38.81 億元， 同比增長 28.49%；實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤 1.66 億元，同比增長 36.28%。埃斯頓產(chǎn)品毛利率較高 但凈利率較低，主要由于擴(kuò)大市規(guī)模，提升品牌影響力仍是主要的發(fā)展策略，隨著品牌知 名度的提升，業(yè)務(wù)規(guī)模的擴(kuò)大，大客戶戰(zhàn)略的有效實(shí)施和正在推進(jìn)的降本增效及管理變革， 盈利指標(biāo)有望逐步改善。

在運(yùn)動(dòng)控制方面，埃斯頓通過全資收購英國 TRIO，TRIO 的控制器產(chǎn)品可以完善埃斯頓在 運(yùn)動(dòng)控制方面的布局，通過不斷加強(qiáng)和 TRIO 的整合，加快提升以 TRIO 控制器為核心的解 決方案供應(yīng)能力。埃斯頓運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品的行業(yè)定位將從核心部件生產(chǎn)商轉(zhuǎn)化為行業(yè)高端運(yùn) 動(dòng)控制解決方案提供商，與重要客戶進(jìn)行深度合作，以更多的產(chǎn)品價(jià)值創(chuàng)造，提升盈利水 平。

匯川技術(shù)：工業(yè)自動(dòng)化龍頭，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人電控、伺服系統(tǒng)自制

匯川技術(shù)為國內(nèi)工業(yè)自動(dòng)化龍頭企業(yè)，專注“信息層、控制層、驅(qū)動(dòng)層、執(zhí)行層、傳感層” 核心技術(shù)，形成了通用自動(dòng)化、智慧電梯、新能源汽車、工業(yè)機(jī)器人、軌道交通五大業(yè)務(wù) 板塊。

匯川技術(shù)通用自動(dòng)化領(lǐng)域產(chǎn)品包括變頻器、伺服系統(tǒng)、控制系統(tǒng)（PLC/CNC）、工業(yè)視覺系 統(tǒng)、傳感器、高性能電機(jī)、高精密絲杠、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等核心部件及光機(jī)電液一體化解決方案。

匯川技術(shù) 22 年收入以通用自動(dòng)化業(yè)務(wù)為主占比接近 50%，通用自動(dòng)化業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)銷售收入 114.65 億元，同比增長 27.64%，其中，通用變頻器實(shí)現(xiàn)銷售收入 43.29 億元，通用伺服 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)銷售收入 49.89 億元，PLC&HMI 實(shí)現(xiàn)銷售收入 13.13 億元，電液系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)銷售收 入 4.50 億元（含伊士通）。同時(shí)毛利率較高，22 年達(dá)到 45.64%.

22 年匯川技術(shù)緊抓新能源汽車、光伏、風(fēng)電等行業(yè)市場結(jié)構(gòu)性機(jī)會(huì)，實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入 230.08 億元，同比增長 28.23%，實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤 43.2 億元，同比增長 20.89%。

根據(jù)公司年報(bào)、睿工業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2022 年，公司通用伺服系統(tǒng)在中國市場份額約 21.5%， 位居第一名；低壓變頻器產(chǎn)品（含電梯專用變頻器）在中國市場的份額約 14.9%，位居第 三名，位列內(nèi)資品牌第一名；小型 PLC 產(chǎn)品在中國市場的份額約 11.9%，位居第二名，位 列內(nèi)資品牌第一名。

公司實(shí)現(xiàn)了工業(yè)機(jī)器人電控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、絲杠、本體均自制，根據(jù)公司年報(bào)、睿工業(yè) 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2022 年，公司工業(yè)機(jī)器人在中國市場的份額為 5.2%，排名第七；其中，SCARA 機(jī)器人在中國市場的份額為 17%，排名第二，且為內(nèi)資品牌第一名。

雷賽智能：運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)層次全覆蓋，有望進(jìn)入加速成長期

雷賽智能專注為智能制造裝備業(yè)提供運(yùn)動(dòng)控制核心部件及行業(yè)運(yùn)動(dòng)控制解決方案，產(chǎn)品包 括運(yùn)動(dòng)控制器、驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)等，產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于智能制造和智能服務(wù)領(lǐng)域的各種精 密設(shè)備，例如光伏設(shè)備、鋰電設(shè)備、3C 制造設(shè)備、半導(dǎo)體設(shè)備、物流設(shè)備、特種機(jī)床、 工業(yè)機(jī)器人、5G 制造設(shè)備、PCB/PCBA 制造設(shè)備、包裝設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等。

22 年雷賽智能收入中控制技術(shù)類收入占比 13.59%，驅(qū)動(dòng)類（步進(jìn)系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)）收入 占比 77.92%。整體產(chǎn)品毛利率較高，控制技術(shù)類產(chǎn)品毛利率高達(dá) 70%左右。根據(jù)雷賽智能 公告信息，公司高端伺服產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到并逐步超過外資品牌的中等水平，進(jìn)口替代正在加 速；預(yù)計(jì)帶動(dòng)伺服產(chǎn)品營收增長 30%以上。隨著高端產(chǎn)品比例提升，自產(chǎn)的電機(jī)與編碼器 質(zhì)量提升并且成本降低，伺服系統(tǒng)的平均毛利率預(yù)計(jì)會(huì) 1~2 年之內(nèi)，逐步提升到 35%-40% 之間。

22 年公司實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入 13.38 億元，同比增長 11.2%；實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤 2.2 億元，同比增 長 0.91%，受自動(dòng)化行業(yè)需求放緩影響公司增速也有下降。

22 年公司分別發(fā)布限制性股票計(jì)劃（草案）、股票期權(quán)激勵(lì)計(jì)劃（草案），限制性股票接 觸限售期考核目標(biāo)、期權(quán)行權(quán)考核目標(biāo)為 22 至 24 年，以 21 年?duì)I收、凈利潤為基數(shù)，22 至 24 年增長率分別不低于 10%、30%、60%。

柏楚電子：激光控制系統(tǒng)龍頭，技術(shù)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)長期發(fā)展

技術(shù)領(lǐng)先的激光切割控制系統(tǒng)龍頭，高功率產(chǎn)品持續(xù)進(jìn)口替代。柏楚電子是一家從事激光 切割控制系統(tǒng)研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高新技術(shù)企業(yè)和重點(diǎn)軟件公司，致力于發(fā)展成為工業(yè)自 動(dòng)化控制領(lǐng)域內(nèi)優(yōu)秀的品牌公司。主營產(chǎn)品包括隨動(dòng)控制系統(tǒng)、板卡控制系統(tǒng)、總線控制 系統(tǒng)以及相關(guān)配套產(chǎn)品（智能切割頭、套料軟件）等。中低功率方面國內(nèi)市場占有率穩(wěn)居 第一；高功率方面，總線系統(tǒng)進(jìn)一步加快進(jìn)口替代的步伐，國內(nèi)市場占有率持續(xù)提升。

中低功率業(yè)務(wù)為柏楚電子拳頭產(chǎn)品，高功率控制系統(tǒng)逐漸發(fā)力，新產(chǎn)品逐步放量。板卡系 統(tǒng)和隨動(dòng)系統(tǒng)通常服務(wù)于中低功率激光切割設(shè)備，而高功率激光切割設(shè)備則部分使用板卡 系統(tǒng)、絕大部分使用總線系統(tǒng)。具體看，柏楚電子收入集中在中低功率產(chǎn)品上，高功率業(yè) 務(wù)逐漸發(fā)力、收入占比不斷提升。高功率激光切割系統(tǒng)產(chǎn)品（主要指總線系統(tǒng)）的技術(shù)指 標(biāo)和使用性能已達(dá)國際領(lǐng)先水平，市場認(rèn)可度不斷提升，有望逐漸改變當(dāng)前國際廠商近乎 壟斷的競爭格局。22 年柏楚電子收入中其他類產(chǎn)品同比增長 69.13%，主要是切割頭、主 戰(zhàn)卡系列產(chǎn)品得到客戶認(rèn)可快速放量。

22 年受制造業(yè)景氣度影響業(yè)績小幅下降，1Q23 增長加速。柏楚電子 22 年實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入 8.98 億元，同比下降 1.64%，實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤 4.8 億元，同比下降 12.85%，主要收到制 造業(yè)景氣度較低影響。1Q23 柏楚電子成長明顯加速，營收、歸母凈利潤增速分別達(dá)到 42.39%/28.52%。

掌握底層核心五大技術(shù)，融資加速擴(kuò)張。公司是一家技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)型公司，在經(jīng)驗(yàn)豐富的 核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)的帶領(lǐng)下，公司已擁有 97 項(xiàng)專利技術(shù)及集中于五大技術(shù)領(lǐng)域的多項(xiàng)專有核 心技術(shù)，形成了能夠覆蓋激光切割全流程的技術(shù)鏈，技術(shù)體系的完整性全球領(lǐng)先。工控領(lǐng) 域底層技術(shù)具備通用性，下游工業(yè)應(yīng)用場景領(lǐng)域可不斷復(fù)制。2022 年 4 月，公司定向增 發(fā) 366.5 萬股、募集資金凈額 9.58 億元，擬投向智能切割頭擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目、焊接機(jī)器人、高 端驅(qū)控一體等應(yīng)用領(lǐng)域。我們認(rèn)為，公司有望憑借扎實(shí)的底層技術(shù)，不斷拓展新行業(yè)新領(lǐng) 域，實(shí)現(xiàn)長期健康發(fā)展。

固高科技：專注運(yùn)動(dòng)控制核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高端裝備控制系統(tǒng)國產(chǎn)替代

固高科技二十余年來專注于運(yùn)動(dòng)控制及智能制造的核心技術(shù)研發(fā)，形成了運(yùn)動(dòng)控制、伺服 驅(qū)動(dòng)、多維感知、工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)軟件等自主可控的技術(shù)體系，構(gòu)建了“裝備制造核 心技術(shù)平臺(tái)”，為各行業(yè) 2,000 多家裝備制造商累計(jì)部署超過 50 萬套先進(jìn)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)， 協(xié)助裝備制造商開發(fā)出適應(yīng)終端產(chǎn)業(yè)發(fā)展且具備高性能、高性價(jià)比的工業(yè)裝備。

固高科技以運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)為核心，形成運(yùn)動(dòng)控制核心部件類、系統(tǒng)類、整機(jī)類的產(chǎn)品體系。

固高科技 22 年實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入 3.48 億元，同比增長 3.15%，增速有所放緩，主要由于 3C 為公司最大下游應(yīng)用領(lǐng)域，22 年 3C 需求疲軟對(duì)公司業(yè)績?cè)斐梢欢ㄓ绊憽?2 年固高科技?xì)w 母凈利潤增速低于收入增速，主要受股份支付費(fèi)用、芯片等原材料漲價(jià)、員工薪酬等成本 費(fèi)用增長較多的影響。

固高科技目前收入主要來自于運(yùn)動(dòng)控制核心部件類產(chǎn)品，包括運(yùn)動(dòng)控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器、 驅(qū)控一體機(jī)等，部件類產(chǎn)品毛利率較高近年在 55%以上。

在工業(yè)機(jī)器人控制領(lǐng)域，固高科技已實(shí)現(xiàn)了一定技術(shù)積累：1）固高科技從成立之初就嘗試在機(jī)器人行業(yè)提出一套全新的控制解決方案，到 2008 年啟 動(dòng)機(jī)器人驅(qū)控一體控制器硬件開發(fā)之時(shí)，軟件算法層面已經(jīng)形成了對(duì)機(jī)器人控制領(lǐng)域的創(chuàng) 新型架構(gòu)：將公司創(chuàng)始人李澤湘教授在機(jī)器人在非完整約束下的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃理論實(shí)際運(yùn)用于 公司面向機(jī)器人行業(yè)的復(fù)雜機(jī)器人構(gòu)型運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解以及動(dòng)力學(xué)優(yōu)化，并形成算法層的硬 件加速能力。2）基于開放性可重構(gòu)的原則創(chuàng)新性地定義了面向機(jī)器人行業(yè)的驅(qū)控一體產(chǎn)品，更好地實(shí) 現(xiàn)機(jī)器人系統(tǒng)部件間功率平衡，從系統(tǒng)可靠性和可維護(hù)性角度出發(fā)大大降低了客戶的綜合 維護(hù)成本，同時(shí)又進(jìn)一步提升了運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的易用性，近幾年機(jī)器人行業(yè)已較為廣泛采 用驅(qū)控一體的控制系統(tǒng)架構(gòu)。