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馬斯克畫的人形機器人“大餅”,讓這家企業三個月漲4倍丨機械革命

作者丨周有輝

編輯 丨吳睿

特斯拉人形機器人八字還沒有一撇,A股機器人板塊的熱潮就炒了4個月之久。

其中漲幅最為矚目的就是綠的諧波,一家號稱“機器人關節第一股”的企業。從馬斯克宣佈要推人形機器人開始,綠的諧波就從4月29日的收盤價57。91元,一路收穫了兩個漲停板,到達了最高點的209元,一掃此前因大股東減持而導致的市值腰斬陰霾。

綠的諧波提供的產品是機器人三大核心零部件中的一個——減速器,在機器人成本佔比中超過了32%,年產能達到30萬臺。在全球市場,最具競爭力的諧波減速器公司是日本哈默納科,年產能為180萬臺,並吃下國內超過一半的份額,和鼎鼎有名的機器人四大家族相繫結。

股民熱捧的核心邏輯就在於,綠的諧波的技術已緊隨哈默納科其後,經過十多年的硬磕,在這一日資佔有的市場打開了局面,未來的人形機器人市場將快速提升其業績。

但不可否認,減速器仍屬於傳統制造業的增長邏輯,要準確衡量綠的諧波的成長性,就要先知道綠的諧波何以誕生並如何突破核心技術。

一、核心技術:從月球地表到江南古鎮

綠的諧波所在的領域——諧波減速器,是讓科幻落成現實的奇妙一環。

二戰後,美國和蘇聯開啟了長達18年的太空競賽,互相爭奪航天實力的制高點。

阿波羅登月計劃中,在環境複雜的月球地表,月球車需要儘可能的輕負載、結構緊湊。如果根據目前中國運載火箭可望達到的能力,1臺月球車需要由比它重300倍的運載火箭發射。

在燃油車上使用的體積笨重、傳動比低的齒輪減速器,顯然難以滿足其要求。

質量小、傳動效率及精度高的諧波減速器開始為NASA所重視,並最終成功應用在了1971年的阿波羅月球車上。月球車完全由電力驅動,安裝了四臺電機,並採用四組諧波減速器來控制電機轉速。

減速器的作用是什麼?簡言之,電機在旋轉過程中,轉速可以達到一分鐘幾十轉甚至上百轉,但車輛行駛速度時快時慢,所以就需要在電機馬達和車輪之間連線一個裝置,實現輸出速度的減速,擴大扭矩,這就是減速器。

(阿波羅月球車 圖源:維基百科)

後來,中國“玉兔號”月球車也同樣採用了諧波減速器。

一、核心技術:從月球地表到江南古鎮

更早之前的1964年,日本長谷川齒輪株式會社就從擁有諧波減速器發明專利的美國USM公司引進技術,開始國內生產。1970年,長谷川齒輪與USM公司共同設立了大名鼎鼎的哈默納科,生產諧波減速器。

創立之初,哈默納科也一度沒有找到合適的應用場景和實際用途,前30年的年營收也從未突破10億元級。

直到90年代末,日本半導體行業面臨勞動力短缺,不得不大量投入自動化裝置。另一方面,日本政府也在大力扶持機器人產業,諧波減速器作為機器人的核心零部件走出了一路上揚的曲線。

得益於數十年的技術積累,哈默納科的競爭力可以說無可比擬。具體的壁壘有多高?這裡舉兩個例子。

一是日本發那科和瑞士ABB都曾經嘗試過逆向研發,和哈默納科競爭,結果都慘遭失敗。為了掌握核心技術,發那科選擇入股哈默納科,成為其前五大股東。後來強如ABB,新品有零件改造需求也要看哈默納科的“臉色”。

二是日本的減速器企業新寶,專門在哈默納科日本公司對面建廠,挖其牆角,從人、供應鏈到技術無所不用其極,始終走模仿的路,但仍然難以攻破哈默納科的壁壘。

用一位業內人士的話來解釋,“精密減速器是一個系統工程,需要從數理模型做正向研發,單一環節起不到任何作用。”至此,行業發展和壁壘都已經明確。綠的諧波創始人左昱昱為何能夠透過正向研發,衝破技術封鎖?

綠的諧波的前身是恆加金屬,位於蘇州吳中區木瀆鎮,是一處傳統的江南水鄉。

在日本機器人產業迅猛發展的起點,做金屬加工出身的左昱昱在赴日調研後,就先期看到了市場未來變化的趨勢。2003年,左昱昱開始與工程師李謙帶領公司研發團隊進行諧波傳動的理論與技術研究。

不過,這還屬於價格高昂的航天級應用,舉國體制能夠解決單個技術問題,但到達商業化應用還有一段相當長的距離。

“核心技術掌握在日本企業的手中,我們沒有參考資料,只有不斷試錯,從材料、工藝開始一步步地突破。”左昱昱回憶產品從無到有的過程時曾表示。

好在作為金屬加工工廠,左昱昱能夠最先了解到精密零部件的加工工藝,為其進入諧波減速器市場提供了一個切口。

2006年,左昱昱經過行業內人士介紹與通用電氣取得聯絡。次年,恆加金屬根據對方提供的圖紙製作的精密零部件產品透過通用電氣的認證,開始進行批次生產。後來,恆加金屬成功與通用電氣簽訂框架協議,陸續為其供應上千種精密零部件產品。

2008年開始,綠的諧波又進入了瑞士ABB的供應商體系,向其下屬境內外公司提供產品並持續穩定合作至今。

不過,零部件機加工能力只能保證大規模量產和穩定的質量控制。畢業於南京大學物理學專業的左昱昱從做出決策開始,就結合了機加工生產的實踐經驗,突破自研諧波減速器。直到2011年,公司首臺減速器樣機送檢,通過了技術檢測。

雖然技術原理相同,但是綠的諧波減速器所採用的的數理模型與哈默納科完全不同,包括齒形、軸承、油脂和加工工藝。在微觀結構上,哈默納科的齒面是尖的(追求高速度),而綠的諧波齒面是扁平的(追求高精度壽命)。

以這條技術路線為起點,綠的諧波後續改進推出的產品N系列和Y系列,N系列在“精度保持壽命”超過2萬小時,是目前已知國際最高水平。Y系列則是首款實現了10弧秒以內傳動精度的齒輪減速器。

有了技術驗證成功的產品,綠的諧波所缺乏就是真實的應用場景。在國內,受益於工業機器人企業的繁榮。2013年,綠的諧波得到安徽蕪湖政府控股的埃夫特機器人訂單,升為合格供應商後。隨後,對國產替代零件極為渴求的中國機器人公司紛至沓來,如埃斯頓、廣東數控等等。

2020年,綠的諧波正式登陸科創板,成為蘇州吳中區第一家登陸科創板的創新企業,市值達71億元。翻開招股書,綠的諧波在下游另一條隱秘的增長曲線——協作機器人也被揭開,這是其觀察其未來發展的關鍵錨點。

但是,想到和做到之間還存在巨大的鴻溝,

有趣的是,作為巨頭領域闖入者的綠的諧波,其商業模式跑通的契機來自於一家海外機器人公司

二、市場風口:另一位闖入者的“意外邀約”

(下簡稱為UR),後者也被視作對機器人四大家族的挑戰者。

2015年5月15日,全球第一的半導體測試裝置商泰瑞達宣佈,將以18億元人民幣的價格收購UR機器人。泰瑞達的最大客戶為臺積電。

那麼,UR機器人是誰?和綠的諧波又有什麼樣的關係?先看看下面這張圖。

(圖:泰瑞達自動PCBA測試-多站點測試站)

動圖裡所展示的機械臂就是UR的協作機器人,和只在固定區域工作的工業機器人不同,協作機器人可以人類近距離互動,並且廣泛應用於工業和服務行業的細分場景,空間部署可以更加小規模和定製化。

以往,傳統工業機器人受限於部署成本和產品價格,難以在下游新興的3C、半導體場景中推廣開來。

這是因為,3C、半導體行業的離散型製造屬性明顯,往往廠內人員眾多、產線多變,傳統工業機器人一旦部署完畢,就很難變動。另一方面,一款手機的產品生命週期大概只有一年,但傳統工業機器人的部署時間可能就長達數月。

UR協作機器人的靈活性,以及和泰瑞達的強繫結讓這些領域有了全新的應用前景。

二、市場風口:另一位闖入者的“意外邀約”

UR被收購使其從一家歐洲公司變為了一家美國公司,供應鏈也由美國本土所把控。這意味著,UR的上游供應商體系也開始對中國開放,而此前,仍具“歐洲作風”的UR只選用日本的哈默納科減速器。

最早的2014年11月,UR曾經從網際網路途徑瞭解了綠的諧波的減速器產品,並與公司聯絡購買諧波減速器樣品進行測試。在UR被收購後的2015年8月,綠的諧波通過了其多輪測試和實地考察後,UR小規模下單。2016年11月,綠的諧波與UR簽訂了框架協議,開始批次供貨。

據招股書顯示,2017年-2019年,綠的諧波向UR銷售了767萬元、1054。65萬元、2890萬元。2019年,UR已經躍升為綠的諧波的第一大客戶。

更進一步,UR所代表的是機器人行業的一種模式創新,底層核心技術相比工業機器人並不算高,市場才剛剛開啟。這使得國內也掀起了一波協作機器人創投熱潮。有了UR機器人這樣的龍頭企業認可,國內協作機器人廠商也開始選用綠的諧波。

要知道,相比其他機器人,例如SCARA機器人、六軸機器人等等,

Universal Robots

一般使用6-7個諧波減速器。因為只有諧波減速器才能符合協作機器人低負載、高精度的要求。

(四種協作機器人型別)

緊隨與UR合作後的三年內,綠的諧波就分別拿到了遨博(C輪)、節卡(D輪)、艾利特(C輪)等三家協作機器人共計近億級的合同訂單。包括後來的揚天機器人、珞石機器人(C+輪)都採購了綠的諧波減速器。

據MIR睿工業資料統計,2021年協作機器人的銷量已經達到了1。56萬臺,同比增速達到108。5%,而在2015年僅為1000臺。因此,從下游協作機器人的爆發就更能理解綠的諧波何以在2021年實現營收和利潤翻倍。

年報顯示,綠的諧波工業及服務機器人零部件收入3。59億元,同比增長了133。80%。其中前五大客戶貢獻收入也由2020年的9200萬翻倍上升到了1。86億元。

對於綠的諧波而言,這一波收購所帶來的的蝴蝶效應才剛剛開始。

首先是產能建設問題,因為諧波減速器加工工藝複雜,產線建設週期非常漫長。綠的諧波IPO所募投的年產50萬臺諧波減速器專案,在2021年的建設進度僅為17。66%。

其次是下游協作機器人的市場發展仍然有模糊的不確定性,據國際機器人協會報告,相比傳統工業機器人,協作機器人的市場規模極其“狹小”,2020年僅佔整體工業機器人的5。83%。與此同時,協作機器人在真實場景的應用還有待更加全面的驗證。

另外,四大家族對協作機器人這一細分產品的佈局並沒有全面鋪開,一旦競爭白熱化後,四大家族帶著底層技術優勢和品牌積累湧入,無疑是市場格局變化的最大變數。

換句話說,綠的諧波在市場端的競爭切入口並不是在哈默納科所在的核心腹地。

到巨頭車輪滾動之時,綠的諧波已建成的產能能否有下游市場承接,將是一個未知數。

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