海通證券:人形機器人加速發展 關注靈巧手主要腱繩材料UHMWPE投資機會

智通財經網
02-26

海通證券發佈研報稱,靈巧手是人形機器人重要部件之一,主要傳動方式包括腱繩傳動、連桿傳動、齒輪蝸桿傳動等。其中腱繩傳動是機器人靈巧手主流傳動方式,UHMWPE纖維是機器人靈巧手主要腱繩材料。UHMWPE粉料過去幾年需求複合增速約10%,未來受益於人形機器人發展,需求有望加速增長。UHMWPE纖維以UHMWPE粉料爲原料生產,加工難度較大,供需格局偏緊,利潤較高,隨着未來需求增長,相關企業有望受益。

海通證券主要觀點如下:

腱繩傳動是機器人靈巧手主流傳動方式

靈巧手是人形機器人重要部件之一,其主要傳動方式包括腱繩傳動、連桿傳動、齒輪蝸桿傳動等。腱繩傳動是目前靈巧手研究中被廣泛應用的傳動方式。腱繩在一定程度上模擬了人手的肌肉驅動的能力,抗拉能力強。由於腱繩傳動所需的驅動器在遠端,這就減輕了手指末端的負載和轉動慣量,提升了抓取的速度和靈活性,容易實現手指的多自由度彎曲和電機驅動力的遠距離傳輸,適用於高自由度靈巧手。同時,腱繩傳動空間不需要太大,可以節省空間和成本。

與其相比,連桿傳動剛度高、輸出力大,能夠抓取大型的物體,但結構較冗雜,尺寸和質量較大,抓取的空間較小,運動不靈活,而且柔性不足,導致抗衝擊性能較弱,同時在遠端的控制上比較困難,容易末端運動速度過快。齒輪蝸桿傳動同樣有結構複雜笨重,柔性不足的問題,對手內空間配置要求較高,手指的結構比較複雜,容易出現故障且成本較高。

UHMWPE纖維是機器人靈巧手主要腱繩材料

腱繩是一種用於連接和固定鍵盤按鍵的細繩或纖維繩,通常由高強度材料製成,如UHMWPE纖維或鋼絲繩,以確保按鍵在長時間使用中保持穩定和耐用。腱繩材料整體分爲不鏽鋼、高分子纖維兩大類,其中高分子纖維使用更爲廣泛;高分子纖維中以Dyneema和Spectra兩種纖維爲主流,分別爲帝斯曼和霍尼韋爾生產的UHMWPE纖維材料;早期使用的腱繩材料還有特氟龍、芳綸纖維、滌綸等,但因性能方面不如超高分子量聚乙烯纖維而被淘汰。若採用UHMWPE纖維的腱繩方案,國產單手用量約1米,對應價值量達千元左右。

UHMWPE粉料供給

未來幾年新增產能較多,主要集中在中國。UHMWPE粉料是UHMWPE纖維主要原材料。根據中國化工信息週刊公衆號數據,2023年,全球UHMWPE粉料產能約41.4萬噸/年,主要分佈在亞洲、美洲和歐洲,產能區域集中度高,亞洲產能24.0萬噸/年,佔全球產能57.9%;美洲產能10.9萬噸/年,佔比26.4%;歐洲產能6.5萬噸/年,佔比15.7%。

近年來中國企業逐漸實現技術突破,掌握了UHMWPE粉料生產技術,產能擴張較快。截至2023年,我國UHMWPE主要生產企業共10家,產能合計21.1萬噸/年。未來幾年行業新增產能集中在中國,預計增量爲46.3萬噸/年。

UHMWPE粉料需求

過去幾年複合增速約10%,未來有望受益於腱繩增量需求。根據中國化工信息週刊公衆號數據,全球UHMWPE需求高速增長,2016—2023年年均複合增長率達9.3%。2023年全球需求量約爲37.6萬噸,較2022年增加3.5萬噸,主要由於外科技術的進步及先進材料植入物的快速發展,促進了醫用級UHMWPE使用量的大幅提升。中國2022年UHMWPE消費量約23萬噸,與全球總消費量格局不同,中國將近半數用作生產鋰電池隔膜。2022年中國部分UHMWPE企業擴產,供應能力提升,在下游需求快速增長的情況下,產量達到17.1萬噸,進口量6.5萬噸,出口量0.6萬噸,表觀消費量23萬噸,自給率從2021年的70%上升到74.3%。

UHMWPE纖維

生產難度較大,供需格局偏緊。由於UHMWPE分子量大、分子鏈之間的纏繞多,在熔融時呈凝膠彈性體,粘度大,流動性差,且臨界剪切速率低,給加工帶來了極大困難,故當前產業鏈內利潤較爲豐厚的環節爲UHMWPE粉料加工紡絲環節。

UHMWPE纖維作爲第三代高性能纖維,因其超高強度、低密度和優異的耐化學腐蝕性能,廣泛應用於軍事防護、海洋漁業、民用安全和工業建築等領域。全球市場需求快速增長。根據久謙資本公衆號數據,2022年全球供需缺口達5.2萬噸,預計2030年銷售額增至190億元。同時,中國市場需求持續增長,2022年UHMWPE纖維產量約3萬噸,需求量約6萬噸。未來幾年UHMWPE纖維新增產能約5.1萬噸/年。即使規劃產能全部落地投產,行業也將保持較高產能利用率。

投資建議

UHMWPE纖維在人形機器人腱繩中應用廣泛,受益於人形機器人推廣,需求有望較快增長。建議關注UHMWPE纖維企業同益中(688722.SH)、南山智尚(300918.SZ)等,以及UHMWPE企業聯泓新科(003022.SZ)、東方盛虹(000301.SZ)、中國石化(600028.SH)等。

風險提示

產品價格大幅波動;原材料價格上漲等。

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