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1、请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 2023.07.31 人形机器人人形机器人产业加速产业加速，核心零部件充分受益，核心零部件充分受益 人形机器人行业报告人形机器人行业报告 徐乔威徐乔威(分析师分析师)张越张越(分析师分析师)021-38676779 0755-23976385 证书编号 S0880521020003 S0880522090004 本报告导读：本报告导读：AI赋能下人形机器人前景可期，特斯拉积极推进产业加速，人形机器人市场空间巨赋能下人形机器人前景可期，特斯拉积极推进产业加速，人形机器人市场空间巨大，国产核心零部件厂商有望受益。大，国产核心零部件厂

2、商有望受益。摘要：摘要：投资建议投资建议：人形机器人产业发展迅速，国产核心零部件厂商有望受益。总成总成：受益标的为拓普集团、三花智控、汇川技术。电机电机：推荐标的为鸣志电器、禾川科技，受益标的为江苏雷利、步科股份、雷赛智能。减速器减速器：推荐标的为国茂股份、丰立智能，受益标的为双环传动、中大力德、昊志机电。丝杠丝杠：推荐标的为恒立液压，受益标的为鼎智科技、贝斯特。传感器传感器：受益标的为柯力传感、八方股份、汉威科技、奥比中光-UW、凌云光。液压弹簧液压弹簧：受益标的为华纬科技。A AI I 赋能下人形机器人前景可期，特斯拉积极推进产业有望加速赋能下人形机器人前景可期，特斯拉积极推进产业有望加速

3、。人形机器人为新型赛道，AI 赋能下迎来重大边际变化，“具身智能”的机器人是人工智能的终极形态。特斯拉于 2023 年 5 月 17 日视频展示的机器人进展超预期，我们看好特斯拉做成人形机器人的原因有三：1）技术和供应链可复用和迁移；2）降本效应可期；3）迭代速度与进展可期。我们认为，特斯拉等重磅玩家的入局，使得人形机器人赛道从昙花一现逐渐变成产业趋势，在特斯拉的积极推进下，其他科技企业也有望快速跟进，人形机器人产业有望加速发展。技术迭代技术迭代+降本驱动降本驱动+政策支持，人形机器人市场空间巨大政策支持，人形机器人市场空间巨大。AI技术的迭代使得机器人智能化水平有望持续提升。对比现有机器人价

4、格，距离 2 万美金售价目标仍有大幅降价空间，类比电车行业，规模化生产后可实现明显降本，我们认为从环节上看，执行系统（线性关节与灵巧手）降本空间最大。叠加国家政策的大力支持下，人形机器人市场空间巨大。人形机器人驱动关键零部件市场人形机器人驱动关键零部件市场加速发展加速发展，进口替代任重道远，进口替代任重道远。电电机机：单体机器人所占价值量较大，其中无框力矩电机、空心杯电机需求较多。减速器减速器：谐波减速器国产化率提升较快，RV 减速器国产化率仍存在提升空间，行星减速器价值量相对较低。丝杠丝杠：技术壁垒相对较高，国产厂商加速布局。传感器传感器：六维力矩传感器高壁垒，电子皮肤有望成为触觉终极方案，

5、机器视觉下游应用广泛。液压弹簧液压弹簧：有望成为人形机器人“韧带”。风险提示风险提示：1）人形机器人技术研发进程不及预期；2）商业化应用场景不及预期；3）降本进程不及预期；4）产业政策落地不及预期。评级：评级：增持增持 上次评级：增持 细分行业评级 相关报告 机器人 人口结构与下游驱动，机器人产业高速成长 2023.05.25 机器人 政策大力推动，有望加速机器人产业落地 2023.03.15 机器人 机器人应用加速推广，科创板企业引领产业链发展 2023.03.13 行业深度研究行业深度研究 股票研究股票研究 证券研究报告证券研究报告 机器人机器人 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之

6、后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 2 of 36 目录目录 1.投资建议.5 2.迈向具身智能，特斯拉等先行者抢占先机.6 2.1.传统机器人逐渐发展成型，痛点在于不智能、通用性差.6 2.2.人形机器人为新型赛道，AI 赋能下迎来重大边际变化.7 2.3.产品迭代由来已久，看好特斯拉实现人形机器人梦想.9 3.产业趋势明确可期，长期市场空间广阔.14 3.1.行业渗透率提升的关键在于技术迭代与降本驱动.14 3.1.1.乘技术迭代之风，拥抱 AI 新时代.14 3.1.2.降本后经济性提升，驱动渗透率加速.15 3.1.3.利好政策密集频发，助力产业趋势演绎.17 3.2.远

7、期规划宏大，市场蓝海一片.18 4.Tesla Bot 风起，国产零部件起航.21 4.1.电机：需求量与价值量较大的环节.22 4.1.1.伺服电机：精度较高，常使用于闭环伺服系统.22 4.1.2.无框力矩电机：紧凑的无框架式永磁电机.23 4.1.3.空心杯电机：直流永磁的伺服控制电机.24 4.2.减速器：高精度的关节传动，顺应柔性化趋势.25 4.2.1.谐波减速器：国产厂商市占率提升明显.26 4.2.2.RV 减速器：国产替代仍存在空间.27 4.2.3.行星减速器：出口产品仍价值量较低.28 4.3.丝杠：技术壁垒高的核心传动部件.30 4.4.传感器：感知外界环境的关键部件.

8、32 4.4.1.力矩传感器：高壁垒六维力矩传感器，力控的最优解.32 4.4.2.电子皮肤：或为触觉终极方案.33 4.4.3.机器视觉：赋予机器人“看”的眼睛.33 4.5.其他零部件：性能优异.34 5.风险提示.35 5.1.人形机器人技术研发进程不及预期.35 5.2.商业化应用场景不及预期.35 5.3.降本进程不及预期.35 5.4.产业政策落地不及预期.35 3VuX2WQYmWwV6McM8OmOnNpNpMiNqQyQkPpPoM9PpOmMvPoPmPuOmMtR 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 3 of 36

9、图表目录图表目录 图 1：按应用领域，机器人可分为工业、服务和特种机器人.6 图 2：预计 23 年服务机器人全球市场份额领先.7 图 3：预计未来三年服务机器人中国市场增速较快.7 图 4：具身智能分为感知、想象、执行三模块.7 图 5：具身智能为人工智能终极形态.7 图 6：人形机器人分为感知、交互、运控三模块.8 图 7：通过 ChatGPT 可实现人机交互.8 图 8：特斯拉 FSD 神经网络模型具有大量参数.8 图 9：Occupancy Network 模型已应用于汽车.8 图 10：Optimus 复用 Occupancy Network 模型框架.9 图 11：特斯拉人形机器人

10、采用驱动器设计.9 图 12：机器人的灵巧手可进行收杯盘等复杂活动.9 图 13：特斯拉人形机核心设计参数较接近人类.13 图 14：人形机器人能够填补劳动力缺口.14 图 15：人口老龄化趋势加速.14 图 16：恐怖谷假说认为人形机器人更有受众.14 图 17：AI 具有丰富的应用场景.14 图 18：PaLM-E 机器人可执行多步骤、长跨度任务.15 图 19：DINOv2 可用于分割与深度估计.15 图 20：Optimus2.5 万美元将充分实现降本.16 图 21：预计 2030 年成本将下降至 2-3 万美元.16 图 22：特斯拉规模化生成后有望降本.16 图 23：电车行业规

11、模化带来的降本效应.16 图 24：执行系统在工业机器人中成本占比较大.17 图 25：线性关节和灵巧手的降本空间最大.17 图 26：人形机器人产业链上下游明确.19 图 27：特斯拉机器人全身共 40 个关节执行器.21 图 28：旋转和线性关节均包括电机和传感器等.22 图 29：每只灵巧手有 6 个驱动器（含空心杯）.22 图 30：电机根据不同的应用有不同的设计和驱动方式.22 图 31：伺服电机结构复杂.23 图 32：伺服电机性能优于步进电机.23 图 33：伺服电机市场规模持续增长.23 图 34：中国伺服电机行业集中度较高.23 图 35：无框力矩电机采用无框架结构.24 图

12、 36：无框电机应用于旋转关节.24 图 37：国内无框力矩电机主要厂商为步科股份、昊志机电等.24 图 38：无刷空心杯电机体积较小.25 图 39：空心杯电机在多领域得到广泛应用.25 图 40：全球空心杯电机市场规模稳步增长.25 图 41：空心杯电机形成三梯队竞争格局.25 图 42：全球谐波减速器产能约 300 多万台.26 图 43：全球 RV 减速器约 200 多万台.26 图 44：中国谐波减速器市场规模增速高于全球市场.27 图 45：以绿的谐波为代表的国产厂商市占提升明显.27 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 4

13、of 36 图 46：RV 减速器使用量小于谐波减速器.28 图 47：日本龙头在 RV 减速器市场占据主导地位.28 图 48：行星齿轮减速器出口产品价值量远小于海外.28 图 49：行星减速器头部企业以海外厂商为主.28 图 50：传统方案用执行器来充当关节.29 图 51：不同传动方式间的性能具有差异.29 图 52：滚珠丝杠在传动系统中已成熟应用.31 图 53：Optimus 以行星滚柱丝杠为可选解决方案.31 图 54：标准式行星滚柱丝杠运动简图.31 图 55：行星滚柱丝杠与滚珠丝杠存在差异.31 图 56：2021-2028 年全球滚珠丝杠市场 CAGR 5.2%.32 图 5

14、7：行星滚柱丝杠由海外厂商主导.32 图 58：人形机器人需要大量传感器.32 图 59：特斯拉人形机器人在多部位均配置了传感器.32 图 60：六维力矩传感器可测量 XYZ 三轴.33 图 61：力矩传感器的应用领域广泛.33 图 62：电子皮肤类似于生物皮肤.33 图 63：人类皮肤和仿生 Hygel 的超属性.33 图 64：FSD 算法利用传感器数据进行环境感知.34 图 65：国内外均有视觉传感领域优秀企业.34 图 66：液压弹簧结构复杂.34 图 67：预计在灵巧手手指处使用弹簧带来自由度.34 表 1：人形机器人行业重点公司盈利预测表.5 表 2：2000 年以前的典型人形机器

15、人.9 表 3：2000-2015 年的典型人形机器人.10 表 4：2015 年至今的典型人形机器人.11 表 5：目前最新开发的人形机器人进展及对比（1）.11 表 6：目前最新开发的人形机器人进展及对比（2）.12 表 7：执行系统及控制系统占据主要成本份额.17 表 8：利好政策密集频发支持机器人产业.18 表 9：已有部分玩家发布人形机器人产品.19 表 10：谐波、RV 和行星减速器在参数和应用方面不同.26 表 11：应用至机器人领域的传动方式有多种.29 表 12：丝杠可分为三种类型.30 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部

16、分 5 of 36 1.投资建议投资建议 人形机器人产业发展迅速，国产核心零部件厂商有望受益。总成总成：受益标的为拓普集团、三花智控、汇川技术。电机电机：推荐标的为鸣志电器、禾川科技，受益标的为江苏雷利、步科股份、雷赛智能。减速器减速器：推荐标的为国茂股份、丰立智能，受益标的为双环传动、中大力德、昊志机电。丝杠丝杠：推荐标的为恒立液压，受益标的为鼎智科技、贝斯特。传感器传感器：受益标的为柯力传感、八方股份、汉威科技、奥比中光-UW、凌云光。液压弹簧液压弹簧：受益标的为华纬科技。表表 1：人形机器人行业重点公司盈利预测表人形机器人行业重点公司盈利预测表 核心零核心零部件部件 代码代码 公司公司

17、收盘价收盘价 EPS PE 评级评级 2023/07/30 2023E 2024E 2025E 2023E 2024E 2025E 总成总成 601689.SH 拓普集团 71.57 2.15 2.99 4.02 33.33 23.95 17.80 -002050.SZ 三花智控 26.83 0.85 1.05 1.29 31.48 25.53 20.88 -300124.SZ 汇川技术 69.61 1.96 2.52 3.17 35.43 27.64 21.94 -电机电机 603728.SH 鸣志电器 60.00 1.04 1.48 1.96 57.56 40.66 30.64 增持 30

18、0660.SZ 江苏雷利 29.50 1.11 1.46 1.76 26.61 20.20 16.78 -688160.SH 步科股份 57.20 1.31 1.62 2.05 43.74 35.28 27.92 -688320.SH 禾川科技 35.71 1.20 1.63 2.10 29.80 21.97 16.98 增持 002979.SZ 雷赛智能 19.23 0.80 1.01 1.27 23.97 18.96 15.17 -减速器减速器 002472.SZ 双环传动 29.32 0.94 1.22 1.58 31.29 23.99 18.55 -002896.SZ 中大力德 30.

19、85 0.65 0.99 1.24 47.11 31.30 24.81 -300503.SZ 昊志机电 15.76 -603915.SH 国茂股份 18.96 0.76 0.98 1.22 24.80 19.36 15.50 增持 301368.SZ 丰立智能 44.95 0.52 0.75 1.02 86.70 60.22 44.24 增持 丝杠丝杠 873593.BJ 鼎智科技 87.30 2.69 3.59 4.77 32.45 24.33 18.31 -601100.SH 恒立液压 69.00 1.97 2.37 2.83 35.03 29.11 24.38 增持 300580.SZ

20、贝斯特 22.18 0.83 1.05 1.30 26.84 21.06 17.07 -传感器传感器 603662.SH 柯力传感 27.46 1.22 1.50 1.86 22.51 18.34 14.79 -603489.SH 八方股份 61.61 3.42 4.30 5.33 18.04 14.34 11.55 -300007.SZ 汉威科技 16.64 1.15 1.12 1.49 14.41 14.83 11.20 -688322.SH 奥比中光-UW 33.85 -0.52 -0.16 0.21 -65.45 -213.30 157.59 -688400.SH 凌云光 26.32

21、0.59 0.78 0.97 44.32 33.57 27.13 -液压弹液压弹簧簧 001380.SZ 华纬科技 32.75 1.40 1.90 2.44 23.34 17.24 13.42 -数据来源：国泰君安证券研究 注：收盘价和 EPS 货币单位均为元。推荐公司 EPS 预测值来自国泰君安证券研究，受益公司 EPS 预测值来自 Wind 一致性预期。行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 6 of 36 2.迈向具身智能迈向具身智能，特斯拉等先行者抢占先机，特斯拉等先行者抢占先机 2.1.传统机器人逐渐发展成型，痛点在于不智能、通用性

22、差传统机器人逐渐发展成型，痛点在于不智能、通用性差 在人形机器人之前，传统机器人逐渐发展成型。在人形机器人之前，传统机器人逐渐发展成型。中国电子工业学会根据用途将机器人划分为工业机器人、服务机器人、特种机器人三类。其中，1）工业机器人是广泛用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能；2）服务机器人是除工业机器人以外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人的统称，根据细分应用场景又可分为家用服务机器人和专业服务机器人；3）特种机器人在军事、极限作业、应急救援等领域可以发挥巨大的作用。图图 1：按应用领域，机器人可分为工业、服务和特种

23、机器人：按应用领域，机器人可分为工业、服务和特种机器人 数据来源：中国电子信息产业研究院、中国电子学会，国泰君安证券研究 传统机器人与工业、服务业行业增速相关度较高，未来增速可观。传统机器人与工业、服务业行业增速相关度较高，未来增速可观。从整体趋势上看，传统机器人受制于 2019 年全球贸易摩擦升级、2022 年新冠疫情反复的影响，增速有所放缓，其余年份增速较好，后续增速未来可期。分类型来看：预计 2021 年全球机器人市场规模达到 335.8 亿美元（约合 2247 亿元人民币）。其中，工业机器人、服务机器人、特种机器人市场规模分别约为 144.9 亿美元、125.2 亿美元、65.7 亿美

24、元，占比分别为 43%、37%、20%。预计到 2023 年全球机器人市场规模将突破 477亿美元，服务机器人将成为增速最快的机器人细分类别。传统机器人行业发展的痛点在于不智能、不通用。传统机器人行业发展的痛点在于不智能、不通用。不智能主要体现在传统机器人不能像人一样感知和思考，痛点在于关键算法尚未突破；不通用体现在需求场景应用受限，“清洁机器人”、“物流机器人”、“军事机器人”等概念具有明确的功能属性。行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 7 of 36 图图 2：预计：预计 23 年服务机器人全球市场份额领先年服务机器人全球市场份额领先

25、 图图 3：预计未来三年服务机器人中国市场增速较快：预计未来三年服务机器人中国市场增速较快 数据来源：IFR、中国电子学会，国泰君安证券研究 数据来源：IFR、中国电子学会，国泰君安证券研究 2.2.人形机器人为新型赛道，人形机器人为新型赛道，AI 赋能下迎来重大边际变化赋能下迎来重大边际变化 人形机器人通常指模仿人类物理形态以及具体行为的智能机器人。人形机器人通常指模仿人类物理形态以及具体行为的智能机器人。人们可以对人形机器人进行指令控制，使其与人互动并执行需要像人一样灵巧而智能的任务。相比于传统机器人，人形机器人的核心突破在于人机交互，即能够听懂人的语言指令并进行分析推断以及决策执行。“具

26、身智能”的机器人是人工智能的终极形态。“具身智能”的机器人是人工智能的终极形态。英伟达CEO指出，人工智能的下一个浪潮是具身智能（Embodied AI）。具身智能指的就是能够感知并理解周边环境，通过自主学习完成任务的智能体。我们预计目前快速发展的自然语言大模型将会对“具身 AI”的研发有极大的推动作用，进而催化人形机器人应用落地。图图 4：具身智能分为感知、想象、执行三模块：具身智能分为感知、想象、执行三模块 图图 5：具身智能：具身智能为人工智能终极形态为人工智能终极形态 数据来源：卢策吾行为认知与具身智能 数据来源：基于形态的具身智能研究:历史回顾与前沿进展 人形机器人的核心突破需具备三

27、个因素。人形机器人的核心突破需具备三个因素。人形机器人具备以下三个因素，使其和传统机器人有本质区别：1）像人一样有大脑；2）像人一样有完整的躯干；3）大脑能对身上各部位各器官进行控制。三者分别对应：AI大模型（交互模块）、视觉传感及感应器等（感知模块）、电机执行器（运动控制模块）。AI 赋能集中在交互模块。赋能集中在交互模块。2023 年以来，ChatGPT 的问世被誉为人工智能的奇点时刻。在 AI 浪潮下，机器人人机交互的能力得到大幅提升。通过引入多模态输入，可以增强模型对于现实对象的理解，从而帮助其更好地处理具身推理任务。其中，微软团队于 2023 年 2 行业深度研究行业深度研究 请务必

28、阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 8 of 36 月发布Chat GPT for Robotics:Design Principles and Model Abilities，研究人员展示了多个 ChatGPT 解决机器人难题的案例。持续迭代的大模型将进一步提升人机交互能力，从而加速人形机器人的落地。图图 6：人形机器人分为感知、交互、运控三模块：人形机器人分为感知、交互、运控三模块 图图 7：通过：通过 ChatGPT可实现人机交互可实现人机交互 数据来源：国泰君安证券研究 数据来源：Chat GPT for Robotics:Design Principles a

29、nd Model Abilities 感知模块复用汽车感知模块复用汽车 FSD系统，视觉感知方案强大。系统，视觉感知方案强大。特斯拉人形机器人主要通过视觉传感的方式，不涉及激光雷达。其背后的系统算法与新能源车形成协同，具有技术一致性。具体而言，特斯拉车端打造 FSD 和 Dojo，人形机器人的视觉识别、场景构建等均采用 FSD相同的神经网络学习技术，利用深度学习、大数据分析、Dojo 训练、自动标记等算法，Dojo 的巨大算力可提供云端训练支持。其中，特斯拉改进的 Occupancy Network 模型，从运算效率到成本控制方面均优于激光雷达方案。图图 8：特斯拉：特斯拉 FSD 神经网络模

30、型具有大量参数神经网络模型具有大量参数 图图 9：Occupancy Network 模型已应用于汽车模型已应用于汽车 数据来源：特斯拉 AI DAY 数据来源：特斯拉 AI DAY 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 9 of 36 图图 10：Optimus 复用复用 Occupancy Network 模型框架模型框架 数据来源：特斯拉 AI DAY 运控模块采用电机驱动模式。运控模块采用电机驱动模式。特斯拉人形机器人主要采用电机驱动的传统方式，并结合利用微齿轮谐波减速器与丝杠。相比于液压驱动，电机驱动的优势在于精度高、精密控制与成

31、本低。此外，特斯拉尤为重视灵巧手环节。为了实现更为精密、复杂的动作，配置灵巧手是人形机器人的未来趋势。其核心在于大力矩以及对于力和位移的感知能力。而要实现这一点，则需借助深度强化学习，使得机器人从反复试验中学习迭代。这一过程可能需要上亿次的训练。图图 11：特斯拉人形机器人采用驱动器设计：特斯拉人形机器人采用驱动器设计 图图 12：机器人的灵巧手可进行收杯盘等复杂活动机器人的灵巧手可进行收杯盘等复杂活动 数据来源：特斯拉 AI DAY 数据来源：特斯拉 AI DAY 2.3.产品迭代由来已久，看好特斯拉实现人形机器人梦想产品迭代由来已久，看好特斯拉实现人形机器人梦想 回顾历史：人形机器人技术不

32、断迭代，产品推陈出新，大致可以划分为回顾历史：人形机器人技术不断迭代，产品推陈出新，大致可以划分为以下三个阶段：以下三个阶段：第一阶段：基本功能实现阶段（第一阶段：基本功能实现阶段（2000 年以前）。年以前）。人形机器人旨在模仿人类动作、融入人类生活。从 1973 年第一台人形机器人面世至今，人形机器人在模仿人类特征方面硕果累累。2000 年以前，人形机器人已实现行走、抓握等基本动作。表表 2：2000 年以前人形机器人年以前人形机器人发展较慢发展较慢 机器人图片机器人图片 机器人机器人开发公司开发公司 发布发布日期日期 主要内容主要内容 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条

33、款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 10 of 36 名称名称 Wabot-1 早稻田大学加藤一郎 1973 世界第一个人形机器人；世界第一个人形机器人；Wabot-1 可以行走甚至使用带有触觉传感器的手臂抓握并移动物体。WL-10RD 早稻田大学 1984 WL-10RD 具有踝关节和髋关节，可以很好地掌握平衡；这使机器人行走成为现实。这使机器人行走成为现实。P2 机器人 本田技研 1996 P2 机器人身高 6 英尺、体重 460 磅、靠电池供电；第一个自动调节的、可行走的人形机器人。第一个自动调节的、可行走的人形机器人。ASIMO系列机器人 本田 1997 最早成功模仿人类动作的机器

34、人之一；最早成功模仿人类动作的机器人之一；ASIMO(2014)具备奔跑、上下楼、生物特征识别能力。资料来源：哈尔滨工业大学学报，国泰君安证券研究 第二阶段：基本功能完善阶段（第二阶段：基本功能完善阶段（2000 年年-2015 年）。年）。在此期间人形机的基本功能得到完善，实现了跑步、人机交互、简单的与人沟通、协助人类完成体力劳动及科研工作。表表 3：2000-2015 年人形机器人年人形机器人功能逐步完善功能逐步完善 机器人图片机器人图片 机器人名称机器人名称 开发公司开发公司 发布发布日期日期 主要内容主要内容 “HRP”系列 日本工业技术研究院 2003 HRP-4C 能说话，可行走且

35、具有丰富的表情；HRP-5P 身体能力足够代替人类完成重体力作业。“HRP”系列 法国Aldebaran Robotics 2008 在学术领域世界范围内广泛应用；在学术领域世界范围内广泛应用；超过 5000 个 NAO 已经被全球 50 个国家的 550 间顶尖高校和实验室购买作为研究工具。iCub 意大利科学及技术研究院 2010 用来支持人工智能研究支持人工智能研究的机器人；iCub 是开发的人形机器人，是研究类人机器人、大脑和认知科学的开源平台，被全球被全球 30 多个顶尖机器人实验室多个顶尖机器人实验室采用。采用。行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正

36、文之后的免责条款部分 11 of 36 Pepper 法国Aldebaran Robotics 2015 主要定位为与人类的交互。主要定位为与人类的交互。它可以根据人类的表情、声音等判断人类的心情，从而根据不同的心情，选择不同的谈话内容。资料来源：哈尔滨工业大学学报，国泰君安证券研究 第三阶段：第三阶段：下游应用探索阶段下游应用探索阶段（2015 年至今）年至今）。根据 2015 年至今人形机器人的应用市场，目前人形机器人主要应用于协助科学研究、个人护理、教育、社交等领域，部分机型已实现商业化。我们认为当前国内外人形机器人的发展已经取得一定突破，然而成本高昂、缺乏实用性和商业化应用似乎成为了人

37、形机器人发展的重要阻碍。表表 4：2015 年至今人形机器人年至今人形机器人加速发展加速发展 机器人图片机器人图片 机器人名称机器人名称 开发公司开发公司 发布发布日期日期 主要内容主要内容 遥操作人形机器人 T-HR3 丰田 2017 在人类远程遥操作下可以实现从护理、搬在人类远程遥操作下可以实现从护理、搬运、环境探索甚至外层空间考察等一些列运、环境探索甚至外层空间考察等一些列任务。任务。在保证人类安全的前提下充分利用了机器人的精度的强度。Sophia 中国香港的汉森机器人技术公司 2016 首个获得公民身份的机器人；首个获得公民身份的机器人；通过采集身边人类表情来模拟交流，甚至可以理解人类

38、表达；具备社交属性的陪伴具备社交属性的陪伴型机器人型机器人成为人形机器人的新应用领域。便携式人形机悟空 优必选 2018 悟空机器人支持语音互动、人脸识别、物体识别、智能拍照等功能，具备人机交互能力。可应用于家庭、社交、教育、办公家庭、社交、教育、办公等多个场景。Walker 系列机器人 优必选 2018 实现了机器人稳定静态行走和动态行走，以及地面的全向运动、斜坡行走等步态算法；探索了不平整地面行走不平整地面行走等算法研发。资料来源：哈尔滨工业大学学报，国泰君安证券研究 未来趋势未来趋势 1：从目前开发的人形机器人进展及对比中我们不难发现，在未来发展趋势上，人形机器人一致以外形向人类细部特征

39、靠拢，功能具备真实人类运动、灵活、环境判断能力为主。表表 5：目前：目前已已开发的人形机器人开发的人形机器人种类多样种类多样（1）机器人图片机器人图片 名称名称 Asimo Valkyrie Toro WALK-MAN Atlas-Unplugged Atlas Hydra 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 12 of 36 高度高度(cm)130 187 174 191 188 150 185 重量重量(kg)48 129 76.4 132 182 75 135 驱动方式驱动方式 电动谐波传动 SEA 驱动 电动谐波传动 SEA 驱动

40、 液压伺服阀 液压伺服阀 EHA(静液压)驱动器个数驱动器个数 57 44 39 29 30 28 41 传感器传感器 EHA(静液压)位置、力、扭矩、IMU(7)、F/T(2)、多图像 位置、扭矩、IMU(2)、RGB&D 位置、扭矩、IMU(2)、F/T(4)、激光雷达、双目视觉 位置、力、激光雷达、双目视觉 位置、力、激光雷达、双目视觉 位置、力、IMU、F/T(2)、激光雷达、双目视觉 开发年份开发年份 2011 2013 2014 2015 2015 2016 2016 预计售价预计售价 250 万美元 200 万美元 N/A N/A 200 万美元 N/A N/A 开发公司开发公司

41、 本田 NASA DLR UniPi Boston Dynamic Boston Dynamic 资料来源：Robotics News&Articles、Current Robotics Reports，国泰君安证券研究 注：IMU 为惯性传感器、SEA 为弹性串联驱动器、F/T 传感器为用于测量六个自由度的压力和扭矩（Fx,Fy,Fz,Tx,Ty,Tz）的整体式传感器 未来趋势未来趋势 2：人形机器人成本及售价呈下降趋势。人形机器人成本及售价呈下降趋势。伴随人形机器人技术的发展，为迎合市场应用及商业化的需求，售价也从数百美元降至数万欧元，主要原因在于核心零部件成本降低。表表 6：目前：目前已

42、已开发的人形机器人开发的人形机器人种类多样种类多样（2）机器人图片机器人图片 名称名称 Kengoro NimbRo-OP2(X)TALOS HRP-5P nao Digit Walker X 高度高度(cm)(cm)167 135 175 183 57 155 130 重量重量(kg)(kg)55.9 19 95 101 5.48 42.2 63 驱动方式驱动方式 肌腱驱动 电动直流伺服电机 电动谐波传动 电动谐波传动 电动直流伺服电机 电动摆线 电动谐波传动 驱动器个数驱动器个数 106 34 32 37 41 16 41 开发年份开发年份 2016 2017 2017 2018 2018

43、 2019 2021 预计售价预计售价 N/A 2.5 万欧元 90 万欧元 N/A 1 万欧元 25 万美元 N/A 开发公司开发公司 东京大学 ROBOTICS PAL Robotics 本田 Aldebaran Robotics Agility Robotics 优必选 资料来源：Robotics News&Articles、Current Robotics Reports，国泰君安证券研究 注：IMU 为惯性传感器、SEA 为弹性串联驱动器、F/T 传感器为用于测量六个自由度的压力和扭矩（Fx,Fy,Fz,Tx,Ty,Tz）的整体式传感器、NimbRo-OP2(X)为尼龙材质，成本较低

44、 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 13 of 36 重磅玩家入局，看好特斯拉人形机器人梦想。重磅玩家入局，看好特斯拉人形机器人梦想。特斯拉于 2023 年 5 月 17日视频展示的机器人进展超预期，以及 100 亿台的远期目标超预期（此前为 100 万台）。我们看好特斯拉做成人形机器人的原因有三：1）技术和供应链可复用和迁移。）技术和供应链可复用和迁移。其中，未来人形机器人的视觉识别、场景构建等都采用了和汽车 FSD 相同的神经网络学习技术；人形机器人零部件价值量占比高，可共用其成熟的汽车供应链；2）降本效应可期。）降本效应可期。特斯

45、拉规模化降本能力已在车端得到验证，据测算特斯拉汽车销量达 37 万辆时开始盈利，同时从 2017-2021 年，单车固定成本、可变成本等持续下降，规模效应显著。从决心上看，ASIMO 单台成本为 250 万美元，而特斯拉人形机器人直接将目标价格控制在 2 万美元。3）迭代速度与进展可期。）迭代速度与进展可期。2021 年特斯拉首次公布人形机器人项目计划Tesla Bot（也称为 Optimus）；时隔一年，特斯拉便在 2022 AI DAY 上展示了最新一代原型机，此次展示的机器人已经具备行走、搬运、识别物品、浇花等基本能力；而在 2023 年 5 月，Optimus 人形机器人已经可以到处走

46、动、进行拧螺丝、单腿原地跳跃、灵活抓取等精细化工作。我们认为，特斯拉等重磅玩家的入局，使得人形机器人赛道从昙花一现我们认为，特斯拉等重磅玩家的入局，使得人形机器人赛道从昙花一现逐渐变成产业趋势。逐渐变成产业趋势。在特斯拉的稳步推进下，其他科技企业也将快速跟进，人形机器人产业有望加速发展。图图 13：特斯拉人形机核心设计参数较接近人类：特斯拉人形机核心设计参数较接近人类 数据来源：Current Robotics Reports，国泰君安证券研究 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 14 of 36 3.产业趋势明确可期，长期产业趋势明确可

47、期，长期市场空间广阔市场空间广阔 3.1.行业渗透率提升的关键在于技术迭代与降本驱动行业渗透率提升的关键在于技术迭代与降本驱动 3.1.1.乘技术迭代之风，拥抱乘技术迭代之风，拥抱 AI 新时代新时代 人形机器人的迭代顺应了人口老龄化与劳动力成本激增的需要人形机器人的迭代顺应了人口老龄化与劳动力成本激增的需要。我们认为：人口老龄化给社会生产带来的弊端之一在于劳动力成本的上升以及全要素生产率的下降。从生产资料角度出发的解决方案便在于，以 AI 人工智能为抓手，通过新科技革命带动生产效率提升。在此背景下，人形机器人发展的内在逻辑在于对劳动力的适量替代。人形机器人有助于解决制造业劳动力短缺与老龄人口

48、护理等问题。人形机器人有助于解决制造业劳动力短缺与老龄人口护理等问题。根据高盛测算数据，如果人形机器人每天工作量达到 8 小时，那么到 2030 年将填补美国制造业劳动力短缺的缺口；如果人形机器人每天工作量达到8 小时，那么到 2035 年将填补全球老年人护理短缺的缺口。因此，我们推断：人形机器人或将在欧美等高人力成本国家率先渗透。图图 14：人形机器人能够填补劳动力缺口人形机器人能够填补劳动力缺口 图图 15：人口老龄化趋势加速：人口老龄化趋势加速 数据来源：Goldman Sachs Global Investment Research 数据来源：国家统计局，国泰君安证券研究 人形机器人为

49、搭载人形机器人为搭载 AI 的绝佳载体。的绝佳载体。在硬件端，人形机器人搭载 AI 能够丰富 AI 的表达方式。根据恐怖谷假说，中等偏上程度的仿真是最受欢迎的（即 70%-90%的相似度）。因此，具有适度仿真的人形机器人拥有丰富的表情和实体动作，将更受人们欢迎。图图 16：恐怖谷假说认为人形机器人更有受众恐怖谷假说认为人形机器人更有受众 图图 17：AI 具有丰富的应用场景具有丰富的应用场景 数据来源：Gao Hua Securities Research 数据来源：英伟达 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 15 of 36 技术方案的

50、迭代有助于人形机器人智能化水平的提升。技术方案的迭代有助于人形机器人智能化水平的提升。在软件端，谷歌发布 5620 亿参数的多模态视觉语言模型 PaLM-E，其将 PaLM-540B 语言模型与 ViT-22B 视觉模型的结合，可以将听觉、视觉等多模态信息糅合到一起对机器人进行训练；微软基于 NLP 大模型快速迭代，能够大幅提高机器人训练准确度和速度；Meta 发布 SAM 模型（Segment Anything Model）和 DINOv2 视觉大模型，前者可对照片或视频一键分割，后者可胜任图像特征提取工作，从而助力机器人在环境感知方面的能力提升。我们认为，AI 技术的迭代使得机器人智能化水

51、平有望持续提升，并构成人形机器人在 C 端应用的基础。图图 18：PaLM-E机器人可执行多步骤、长跨度任务机器人可执行多步骤、长跨度任务 图图 19：DINOv2 可用于分割与深度估计可用于分割与深度估计 数据来源：GitHub PaLM-E 数据来源：Meta 官网 3.1.2.降本后经济性提升，驱动渗透率加速降本后经济性提升，驱动渗透率加速 对比现有机器人价格，阻碍渗透率提升的因素在于成本过高。对比现有机器人价格，阻碍渗透率提升的因素在于成本过高。历史上人形机的成本居高不下：ASIMO 机器人一台造价在 300-400 万美金之间，且只租不卖，而租用 ASIMO 一天需花费约 200 万

52、日元(约合 12 万人民币)；波士顿动力的 Atlas 则算不上商业化产品，仅有 MIT 和港中文等高校有公布拿到了 Atlas 产品；波士顿动力旗下四足机器人在美国售价为7.45 万美元，而一般仿人机器人比四足机器人的复杂度要高得多。因此，要想让人形机器人负担得起并实现商业化落地，单位成本必须大幅下降。距离距离 2万美金售价目标仍有大幅降价空间。万美金售价目标仍有大幅降价空间。马斯克表示，未来目标是将人形机器人的成本降至 2-3 万美元（约合 14-21 万元）。据优必选，根据量产规模不同，人形机器人降本进程大致分为 3 个阶段：1）千台小批量生产，降本 20%-30%至约 10 万美元；2

53、）万台量产级别，降本 50%至 5万美元；3）百万台大规模量产，降本 70%-80%至 2-3 万美元。行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 16 of 36 图图 20：Optimus2.5 万美元将充分实现降本万美元将充分实现降本 图图 21：预计：预计 2030 年成本将下降至年成本将下降至 2-3 万美元万美元 人形机产品人形机产品 定价定价 ASIMO 机器人机器人 造价为造价为 300-400 万美金，租金万美金，租金200 万万日元日元(约合约合 12 万人民币万人民币)/天。天。波士顿动力旗下的波士顿动力旗下的四足机器人四足

54、机器人 售价售价 7.45 万美元万美元 波士顿动力的波士顿动力的Atlas 没有实现商业化没有实现商业化 T esla Bot-Optimus 价格预计定在价格预计定在 2.5 万美元万美元 数据来源：机器之心、基智地，国泰君安证券研究 数据来源：优必选，国泰君安证券研究 类比电车行业，规模化生产后可实现明显降本。类比电车行业，规模化生产后可实现明显降本。我们认为：降本工作主要通过技术方案改进、复用电车平台减少投入以及量产带来的规模效应等途径实现。依托优秀的供应链能力，特斯拉在电车降本方面便已表现出强劲的实力。2018 年当特斯拉电动车小幅放量，销量达到 24.5 万辆时，Model3 实现

55、整车降本 30%；2022 年当特斯拉电动车渗透率进一步加速，销量达到 131.4 万辆时，规模效应更加凸显，下一代汽车平台实现降本 50%。我们认为，人形机器人的发展历程可参考特斯拉电动车，两者可能具有相似之处，在规模化生产后可实现明显降本。图图 22：特斯拉规模化生成后有望降本特斯拉规模化生成后有望降本 图图 23：电车行业规模化带来的降本效应：电车行业规模化带来的降本效应 数据来源：特斯拉 数据来源：盖世汽车，国泰君安证券研究 从环节上看，执行系统（线性关节与灵巧手）降本空间最大。从环节上看，执行系统（线性关节与灵巧手）降本空间最大。相较于工业机器人，特斯拉机器人结构更为复杂，活动关节更

56、多，自由度更高，核心零部件占比份额更多。根据我们测算，人形机器人约 35%成本来自执行机构、10%来自感知机构、30%来自控制系统，剩余来自动力系统、热管理、结构件等。参考汽车，在量产成熟后特斯拉机器人业务毛利率保持在 30%左右。在单台特斯拉机器人售价 17-20 万元情况下，量产制造成本在 12-14 万元左右。根据成本拆分，执行机构成本在 4.204.9 万元。对标目前市场价，执行系统降本幅度和空间较大。行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 17 of 36 图图 24：执：执行系统在工业机器人中成本占比较大行系统在工业机器人中成本占

57、比较大 图图 25：线性关节和灵巧手的降本空间最大：线性关节和灵巧手的降本空间最大 数据来源：Ofweek 机器人网，国泰君安证券研究 数据来源：特斯拉，国泰君安证券研究 表表 7：执行系统及控制系统占据主要成本份额：执行系统及控制系统占据主要成本份额 特斯拉各环节特斯拉各环节 成本成本占比占比 成本拆分（万元）成本拆分（万元）预测成本预测成本 总成本总成本 100%100%1212 1414 1515 执行系统执行系统 35%35%4.24.2 4.94.9 5.255.25 旋转关节 17%2.04 2.38 2.55 伺服电机 6%0.72 0.84 0.9 谐波减速器 8%0.96 1

58、.12 1.2 轴承 2%0.24 0.28 0.3 液压弹簧 1%0.12 0.14 0.15 线性关节 12%1.44 1.68 1.8 伺服电机 6%0.72 0.84 0.9 行星滚柱丝杠 5%0.6 0.7 0.75 液压弹簧 1%0.12 0.14 0.15 灵巧手 6%0.72 0.84 0.9 空心杯电机 4%0.48 0.56 0.6 精密行星齿轮箱 2%0.24 0.28 0.3 感知系统感知系统 10%10%1.2 1.2 1.4 1.4 1.5 1.5 力矩/位置/视觉/触觉传感器、激光/毫米波雷达 控制系统控制系统 30%30%3.6 3.6 4.2 4.2 4.5

59、4.5 主控芯片、MCU 动力系统动力系统 10%10%1.2 1.2 1.4 1.4 1.5 1.5 电池 热管理系统热管理系统 5%5%0.6 0.6 0.7 0.7 0.8 0.8 力矩/位置/视觉/触觉传感器、激光/毫米波雷达 本体结构件本体结构件 10%10%1.2 1.2 1.4 1.4 1.5 1.5 机体骨架、面罩玻璃 数据来源：特斯拉，国泰君安证券研究 3.1.3.利好政策密集频发，助力产业趋势演绎利好政策密集频发，助力产业趋势演绎 利好政策赋能，提供大幅增长空间。利好政策赋能，提供大幅增长空间。2023 年以来，国家先后出台多项政策，聚焦技术创新、具体应用，鼓励帮扶机器人产

60、业发展，助力中国机器人产业从“做大”到“做强”。在国家层面，工信部等十七部门提出 “机 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 18 of 36 器人+”应用行动实施方案，计划制造业机器人密度较 2020 年实现翻番；在地方层面，北京和深圳市政府相继出台政策，加速人形机器人产品研制和推广，开展通用型具身智能机器人的研发和应用，推动整机产品在不同典型场景的推广应用。表表 8：利好政策密集频发支持机器人产业：利好政策密集频发支持机器人产业 时间时间 文件文件/会议会议 主体主体 基本内容基本内容 2023.01“机器人+”应用行动实施方案 工信部

61、等十七部门 到 2025 年，制造业机器人密度较 2020 年实现翻番，服务机器人、特种机器人行业应用深度和广度显著提升，机器人促进经济社会高质量发展的能力明显增强。提出聚焦十大应用重点领域，突破 100 种以上机器人创新应用技术及解决方案，推广 200 个以上具有较高技术水平、创新应用模式和显著应用成效的机器人典型应用场景，打造一批“机器人+”应用标杆企业，建设一批应用体验中心和试验验证中心。2023.4.20 北京市机器人产业创新发展行动方案（2023-2025 年）（征求意见稿）北京市经济和信息化局 将构建人形机器人与医疗健康、特种、协作、仓储物流机器人的“1+4”产品体系；计划将组建北

62、京市人形机器人产业创新中心，通过整合创新资源，建设人形机器人研制基础条件，解决产业共性急需，加速人形机器人产品研制和推广；成立人形机器人产业开放联盟，到 2025年，建成人形机器人通用行为控制大模型服务开发平台、共性技术服务平台，形成较为完善的超算环境及软件生态，完成百台套级人形机器人原型机的小批量制造，整机产品在 3-4 个典型场景开展示范应用。2023.5.31 深圳市加快推动人工智能高质量发展高水平应用行动方案（20232024 年）中共深圳市委办公厅 聚焦通用大模型、智能算力芯片、智能传感器、智能机器人、智能网联汽车等领域；开展通用型具身智能机器人的研发和应用。实施核心技术攻关载体扶持

63、计划，支持科研机构与企业共建 5 家以上人工智能联合实验室，加快组建广东省人形机器人制造业创新中心。2023.05 国常会 国务院 审议通过关于加快发展先进制造业集群的意见。会议强调，要把发展先进制造业集群摆到更加突出位置，要统筹推进传统产业改造升级和新兴产业培育壮大，促进技术创新和转化应用，推动高端化、智能化、绿色化转型。2023.6.15 上海市推动制造业高质量发展三年行动计划（2023-2025 年）上海市人民政府办公厅 主要目标：到 2025 年，工业机器人使用密度力争达 360台/万人；重点任务：瞄准人工智能技术前沿，构建通用大模型，面向垂直领域发展产业生态，建设国际算法创新基地，加

64、快人形机器人创新发展。数据来源：工信部、北京市经济和信息化局、中共深圳市委办公厅、国务院、上海市人民政府办公厅，国泰君安证券研究 3.2.远期规划宏大，市场蓝海一片远期规划宏大，市场蓝海一片 人形机器人市场空间巨大。人形机器人市场空间巨大。马斯克在 23 年股东大会上花费大量篇幅阐述机器人，不仅展望和遐想了远期空间：未来人形机器人市场需求将达到 100 亿台，对应每人 1-2 台的比例；甚至认为特斯拉长期价值是人形 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 19 of 36 机器人给的，由此可见未来人形机器人市场空间广阔。人形机器人产业链分为上

65、游零部件、中游本体制造和下游应用。人形机器人产业链分为上游零部件、中游本体制造和下游应用。人形机器人产业链主要包括核心零部件、系统集成、整机制造等部分，其中上游核心零部件包括控制系统、伺服驱动系统、机器视觉传感器、关节减速器、芯片等。中游主要为整机本体制造环节，下游应用有家庭服务、公共服务、医疗护理等。从模块来看，产业链主要包含软件端（环境感知模块、智能 AI 芯片模块、操作系统模块）和硬件端（运动控制模块）。图图 26：人形机器人产业链上下游明确：人形机器人产业链上下游明确 数据来源：国泰君安证券研究 已有部分玩家在人形机器人产品方面取得重大进展。已有部分玩家在人形机器人产品方面取得重大进展

66、。行业内代表性人形机器人产品包括特斯拉的 Optimus、波士顿动力的 Altas。后者采用液压驱动的方案，从而促成了优异的运动性能、更好的承压能力；前者采用电机驱动的方案，从而促成了更低的生产和运维成本，更利于商业化的落地。国内代表性产品还有小米的 CyberOne、优必选的 WalkerX。其中，精准的运动控制技术能力是产品的核心竞争力之一。2023 年 6 月 14日，腾讯通过将前沿的预训练 AI 模型和强化学习技术应用至机器人控制领域，从而让机器狗 Max 的灵活性和自主决策能力得到大幅提升。表表 9：已有部分玩家发布人形机器人产品：已有部分玩家发布人形机器人产品 人形机器人人形机器人

67、 驱动驱动 传感器传感器 成本成本 主要应用情境主要应用情境 特点特点 波士顿动力Altas 液压驱动 景深计算和激光雷达 200 万美元 军用军事 可进行高负载、高强度、高复杂运动 特斯拉 Optimus 电机驱动 机器视觉，FSD 目标价 2-2.5 万美元 工厂、家庭服务 稳定可控且能以较低成本实现 人形机器人人形机器人 进展进展 小米 CyberOne 22 年 8 月发布，依靠自研 Mi-Sense 深度视觉模组，结合 AI 交互算法，CyberOne 不仅拥有完整的三维空间感知能力，更能够实现人物身份识别、手势识别、表情识别。优必选 WalkerX 21 年 7 月发布，可以完成端

68、茶、倒水、递物、浇花、擦桌子等家庭服务，还能自主操控冰箱、吸尘器等家电；41 个关节，采用一体化驱动单元。行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 20 of 36 腾讯 Robotics X 23 年 6 月 14 日，通过将前沿的预训练 AI 模型和强化学习技术应用到机器人控制领域，让腾讯机器狗 Max 的灵活性和自主决策能力得到大幅提升 数据来源：腾讯 Robotics X 实验室、特斯拉，国泰君安证券研究 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 21 of 36 4.Tesla Bot

69、 风起，国产零部件起航风起，国产零部件起航 关节采用仿生学关节设计，关节采用仿生学关节设计，6 类执行器复用实现身体类执行器复用实现身体 28 个自由度（个自由度（28个执行器）个执行器）+手部手部 22 个自由度（个自由度（12 个执行器）。个执行器）。执行器分为身体上及手上的关键模组。以特斯拉 Optimus 为例，在身体上有 3 类旋转和 3 类直线执行器，旋转和线性（直线）执行器各 14 个；灵巧手单手 11 个自由度和 6 个执行器，包括 6 个主动自由度（大拇指 2 个，其余均 1 个）和 5 个被动自由度。图图 27：特斯拉机器人全身共：特斯拉机器人全身共 40 个关节执行器个关

70、节执行器 数据来源：特斯拉 AI DAY，国泰君安证券研究 关节执行器（又称关节模组）可分为三类：关节执行器（又称关节模组）可分为三类：1）旋转执行器：）旋转执行器：主要分布于关节连接处，例如肩膀、手肘、手腕、腰部、胯部、膝盖等。执行器一般称为旋转执行器或者环形执行器，由无框力矩电机、谐波减速器、力矩传感器、编码器、交叉滚子轴承和向心止推滚珠轴承构成。2）线性执行器：）线性执行器：又叫直线执行器，用在手臂、大腿等地方。线性执行器是由无框力矩电机、滚珠/行星滚珠丝杠、力矩传感器、编码器等构成。核心是把旋转执行器中的谐波减速器换成了丝杠（包括滑动和行星滚珠丝杠）。3）手部结构：）手部结构：每个手有

71、 6 个驱动器，由空心杯电机、微型齿轮、驱动电路、信号电路、传感器以及编码器构成（2 个绝对值编码器、2 个温度传感器、1 个力传感器）。在机电一体化关节设计中：在机电一体化关节设计中：电机为驱动装置，减速器作为增加电机功率的装置与电机一同使用（提升转矩），编码器指示电机旋转轴的位置/角度，传动装置传递执行器和减速器产生的动力（不同部位的传动方案有差异）。行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 22 of 36 图图 28：旋转和线性关节均包括电机和传感器等旋转和线性关节均包括电机和传感器等 图图 29：每只灵巧手有：每只灵巧手有 6 个驱动

72、器（含空心杯）个驱动器（含空心杯）数据来源：特斯拉 数据来源：特斯拉 4.1.电机：需求量与价值量较大的环节电机：需求量与价值量较大的环节 电机是将电能转换为机械能的机电装置，分类方式众多。电机是将电能转换为机械能的机电装置，分类方式众多。电机有控制电机与非控制电机之分，作为系统执行部件，控制电机更侧重扭矩、转速、位置输出特性。在控制电机中，根据控制方法与用途的不同，可分为步进电机、伺服电机、力矩电机（也叫直驱电机）等。伺服电机和步进电机是控制电机分类下的主流产品。图图 30：电机根据不同的应用有不同的设计和驱动方式：电机根据不同的应用有不同的设计和驱动方式 数据来源：鸣志电器公司公告，国泰君

73、安证券研究 4.1.1.伺服电机：精度较高，常使用于闭环伺服系统伺服电机：精度较高，常使用于闭环伺服系统 伺服电机可以控制速度，位置精度非常准确。伺服电机可以控制速度，位置精度非常准确。内部的转子是永磁铁，驱动器形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度，伺服电机的精度决定于编码器的精度。伺服电机在控制精度、过载能力、速度响应等方面均优于步进电机伺服电机在控制精度、过载能力、速度响应等方面均优于步进电机，更适用于通用自动化和机器人领域。在数字控制的发展趋势下，运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电

74、机作为执行电动机。行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 23 of 36 图图 31：伺服电机结构复杂伺服电机结构复杂 图图 32：伺服电机性能优于步进电机：伺服电机性能优于步进电机 数据来源：鸣志电器官网 数据来源：鸣志电器官网，国泰君安证券研究 伺服电机市场规模持续增长。伺服电机市场规模持续增长。近年来，中国伺服电机产业市场规模呈现持续增长态势，受益于下游产业工业机器人、电子制造设备等新兴产业市场增容的需求，将继续保持较快的增长速度。我国伺服电机市场规模从 2017 年的 116 亿元增长到 2021 年约 169 亿元。经 MIR 估

75、算，2023年我国伺服电机市场规模将增长至 197 亿元。伺服系统是能精确控制执行机构的自动控制系统。伺服系统是能精确控制执行机构的自动控制系统。主要由伺服驱动器、伺服电机和编码器组成。使伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出量，随着输入量的任意变化而变化的自动控制系统，是工业自动化的关键零部件，是实现精准定位、精准运动的必要途径。图图 33：伺服电机市场规模持续增长伺服电机市场规模持续增长 图图 34：中国伺服电机行业集中度较高：中国伺服电机行业集中度较高 数据来源：MIR DATABANK，国泰君安证券研究 数据来源：工控网，国泰君安证券研究 4.1.2.无框力矩电机：紧凑的无框架式永磁

76、电机无框力矩电机：紧凑的无框架式永磁电机 无框力矩电机，是一种以输出扭矩为衡量指标的无框架式永磁电机。无框力矩电机，是一种以输出扭矩为衡量指标的无框架式永磁电机。无框电机不同于传统的永磁电机，它只有转子和定子 2 个部件，因而不再受制于电机壳体外框的束缚，利用机器的自身轴承支撑转子，将电机无缝内置于机器设计中。特点是效率高、安装便捷，同等扭矩尺寸更小、更轻量，能满足协作机器人、人形机器人小型化、轻量化的要求。由于人形机要求紧凑的尺寸，同时要求实现高功率和高转矩，因此无框电机应用于机器人驱动器是必然。行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 24

77、 of 36 图图 35：无框力矩电机采用无框架无框力矩电机采用无框架结构结构 图图 36：无框电机应用于旋转关节：无框电机应用于旋转关节 数据来源：研一机械 数据来源：科尔摩根 无框力矩电机的核心优势是输出力矩大、结构紧凑，散热性好。无框力矩电机的核心优势是输出力矩大、结构紧凑，散热性好。1949年由美国 Inland 电机公司（1960 年和科尔摩根光学公司合并为科尔摩根公司）发明，用于早期导弹和空间飞行器的惯性制导系统上的传动万向节。现在，无框电机的典型应用包括机器人和机器人关节、武器站、传感器的万向节、瞄准系统、无人机推进与导航、工厂自动化设备等。无框力矩电机主要玩家有科尔摩根、步科股

78、份等。无框力矩电机主要玩家有科尔摩根、步科股份等。海外厂商科尔摩根、Maxon、日本电产、Moog 电机位列全球无框电机市场第一梯队，国内供应商包括步科股份、昊志机电。其中，步科股份在磁路设计等方面壁垒很高，已经形成了完备的产品线，且通过集成商配套了国内人形机厂商。图图 37：国内无框力矩电机主要厂商为步科股份、昊志机电等：国内无框力矩电机主要厂商为步科股份、昊志机电等 数据来源：国泰君安证券研究 4.1.3.空心杯电机：直流永磁的伺服控制电机空心杯电机：直流永磁的伺服控制电机 空心杯电机本质是直流永磁的伺服控制电机。空心杯电机本质是直流永磁的伺服控制电机。其特点在于节能、体积小、灵敏度高、便

79、于控制。在结构上突破了传统电机的转子结构形式，采用的是无铁芯转子，也叫空心杯型转子。这种新颖的转子结构彻底消除了由于铁芯形成涡流而造成的电能损耗，具有非常高的传动效率。目前空心杯电机主要用于医疗、机器人、光学、工程、自动化等行业。目前空心杯电机主要用于医疗、机器人、光学、工程、自动化等行业。相比于传统电机，空心杯电机能在更短时间内响应驱动器指令，并能得 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 25 of 36 到更高加速度，但对生产工艺要求更高，因而在高精度、高速响应等场景得到了广泛应用。图图 38：无刷空心杯电机体积较小无刷空心杯电机体积较

80、小 图图 39：空心杯电机在多领域得到广泛应用：空心杯电机在多领域得到广泛应用 数据来源：鸣志电器 数据来源：鸣志电器 空心杯电机为蓝海市场，全球空间广阔。空心杯电机为蓝海市场，全球空间广阔。根据 NTCysd 数据，全球空心杯市场规模从 2020 年的 44 亿增长至 2022 年的 52 亿元，到 2028 年将达 84 亿元，人形机器人的快速发展可能会大幅提升空心杯电机的市场规模。此外，受益于较高的工艺壁垒，空心杯电机为蓝海市场。无刷空心杯电机生产的关键技术在线型设计和线圈绕制，在动态过程中的排线以及张力控制是核心难点。国外知名厂商 Faulhaber 和 maxon 均采用斜绕组电枢杯

81、，采用自动化设备一次性绕制成型，具有较高的工艺要求（海外绕线工艺处于保密状态）。大部分份额被外资厂商垄断，壁垒较高。大部分份额被外资厂商垄断，壁垒较高。Maxon（瑞士）、Faulhaber（德国）等国际知名厂商均已大量申请相关的专利技术。国内主要电机厂商如鸣志电器、鼎智科技（江苏雷利）等主要占据中低端市场，产量规模较大，但高端市场份额仍然较低。跟海外公司相比，国内公司产品差距主要在材料选用、本体设计、机电控制等；鸣志电器的优势在于价格低、服务好、交货周期更短。图图 40：全球空全球空心杯电机市场规模稳步增长心杯电机市场规模稳步增长 图图 41：空心杯电机形成三梯队竞争格局：空心杯电机形成三梯

82、队竞争格局 数据来源：NTCysd，国泰君安证券研究 数据来源：GII global information，国泰君安证券研究 4.2.减速器：高精度的关节传动，顺应柔性化趋势减速器：高精度的关节传动，顺应柔性化趋势 减速器的主要原理为通过机械传动装置实现对原动机的减速和增矩减速器的主要原理为通过机械传动装置实现对原动机的减速和增矩。从分类来看，减速器可分为谐波减速器、RV 减速器与行星减速器。在人形 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 26 of 36 机器人的演化历程中：1）第一代产品采用 RV 和谐波减速器，且有用量的演绎之争；2）

83、2022 年 10 月特斯拉公布旋转关节方案后，两者不再演绎，考虑精度和体积重量因素，使用 RV 减速器的可能性比较低；3）谐波减速器扭矩小、刚性有限，在髋关节等不一定满足需求；以及行星减速器具有成本低、耐久性好、制造难度小等优势，因而被纳入备选方案。为了实现量产及批量出货，后续方案仍有变更调整的可能。表表 10：谐波、：谐波、RV 和行星减速器在参数和应用方面不同和行星减速器在参数和应用方面不同 行星减速器行星减速器 谐波减速器谐波减速器 RV 减速器减速器 传动精度 一般 高 较高 整机体积 小 较小 大 特点 成本低、耐久好、制造难度小但精度不够 传动比高、精密度高 大体积、高负载和高刚

84、度 应用场景 起重、挖掘、运输 机器人小臂、腕部、手部 多关节机器人中机座、大臂、肩部等重负载 价格区间 300-500 元/台 1000-5000 元/台 5000-8000 元/台 代表企业 赛威传动、纽卡特 哈默纳科、绿的谐波 纳博特斯克、双环传动 结构示意图 数据来源：绿的谐波招股书、OFWeek 机器人网，国泰君安证券研究 海内外厂商各有所长，交付和产能问题系市场因素。海内外厂商各有所长，交付和产能问题系市场因素。对于国外厂商而言，优势在于品牌和性能；对于国内厂商而言，性能对应国外厂商的 80%左右，但在价格、交期方面明显更优。目前，行业发展的痛点在于大规模交付能力。随着应用情境的增

85、加以及人形机器人订单的激增，产能建设也将得到相应地提升。图图 42：全球谐波减速器产能约全球谐波减速器产能约 300 多万台多万台 图图 43：全球：全球 RV 减速器约减速器约 200 多万台多万台 数据来源：中国海关、智研咨询，国泰君安证券研究 数据来源：QYResearch，国泰君安证券研究 4.2.1.谐波减速器：国产厂商市占率提升明显谐波减速器：国产厂商市占率提升明显 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 27 of 36 谐波减速器：谐波减速器：通过柔轮的弹性变形传递运动，主要由柔轮、刚轮、波发生器三个核心零部件组成。与其他精密

86、减速器相比，谐波减速器使用的材料、体积及重量大幅度下降。工作原理是：当输入转速大于输出转速时，圆盘会因惯性而继续运转。此时曲柄通过齿轮将动能传递给圆盘并改变其运动方向。由于齿轮的齿形不同，从而实现减速的目的。规模化生产的实现与下游工业机器人的发展驱动市场规模持续扩大。规模化生产的实现与下游工业机器人的发展驱动市场规模持续扩大。谐波减速器行业受益于政策与下游行业驱动，预计全球市场规模从 2017 年的 23 亿元增长至 2022 年的 29 亿元，2025 年将达到 48.9 亿元，22E-25E的 CAGR 将达到 19.02%。分市场看，中国市场随着工业机器人的放量与国产替代趋势加速，行业增

87、速高于全球市场，22E-25E 的 CAGR 将达到 23.57%。日本厂商占据市场主导地位，国产替代正在进行。日本厂商占据市场主导地位，国产替代正在进行。根据GGII数据，2018年国产减速器出货量市场份额不足 30%，剩余市场份额则由外资品牌占据。根据华经产业研究院数据，2021 年日本著名精密减速机厂商哈默纳科市占率为 35.50%，紧随其后的是国内龙头绿的谐波，市占率达到了24.70%，相比 2020 年提升了 3.67pct。图图 44：中国谐波减速器市场规模增速高于全球市场中国谐波减速器市场规模增速高于全球市场 图图 45：以绿的谐波为代表的国产厂商市占提升明显以绿的谐波为代表的国

88、产厂商市占提升明显 数据来源：华经产业研究院，国泰君安证券研究 数据来源：华经产业研究院，国泰君安证券研究 4.2.2.RV 减速器：国产替代仍存在空间减速器：国产替代仍存在空间 RV 减速器：减速器：由行星齿轮减速器的前级和摆线针轮减速器的后级组成；其刚性好、抗冲击能力强、传动平稳、精度高，适合中、重载荷的应用，但 RV 减速器需要传递很大的扭矩，承受很大的过载冲击，保证预期的工作寿命，因而在设计上使用了相对复杂的过定位结构。RV 减速器市场规模增长态势较好。减速器市场规模增长态势较好。从行业需求来看，RV减速器的需求可分为新增工业机器人需求与存量减速器更换需求。根据 GGII 数据，202

89、2 年中国工业机器人 RV 减速器与谐波减速器使用量分别为 45.94 万台与 63.96 万台，RV 减速器使用数量整体小于谐波减速器。根据 IFR 预测，2025 年 RV 减速器中国市场规模有望达到 60.2 亿元，全球市场规模将达到 99.3 亿元。竞争格局上看，日本厂商纳博特斯克具有绝对竞争格局上看，日本厂商纳博特斯克具有绝对领先地位。领先地位。全球超过 60%的减速器市场份额被日本厂商占据，根据 2021 年数据，日本龙头企业纳 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 28 of 36 博特斯克一家独大，市占率 52%。国内厂商市

90、占率较低，主要参与者有双环传动、中大力德和秦川机床，2021 年市占率分别为 15%、4%、3%。图图 46：RV 减速器使用量小于谐波减速器减速器使用量小于谐波减速器 图图 47：日本龙头在：日本龙头在 RV 减速器市场占据主导地位减速器市场占据主导地位 数据来源：GGII、IFR、观研天下，国泰君安证券研究 注：19-22 年为 GGII 统计的使用量数据，23E-25E 为 IFR预计需求量和市场规模情况。数据来源：GGII，国泰君安证券研究 4.2.3.行星减速器：出口产品仍价值量较低行星减速器：出口产品仍价值量较低 行星减速器：行星减速器：由行星轮、太阳轮、内齿圈三部分组成，结构简单

91、且传动效率高，利用行星齿轮的速度转换器，将电机（马达）的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩。行星减速器已实现大量出口但单台价值量较低。行星减速器已实现大量出口但单台价值量较低。根据智研咨询数据，2021 年中国进口和出口行星齿轮减速器金额分别达到 3.7、3.8 亿美元，但从单台均价上看，进出口均价分别为 503.52、16.24 美元/台，出口产品价值量较低。根据 QYResearch 预测，2022 年全球行星减速器市场规模为 9.55 亿美元，2029 年市场规模有望达到 13.48 亿美元，2023-2029期间年复合增长率（CAGR）为 5.02%。行星减速器市场较为集中，头部

92、企业市占率差距不大。行星减速器市场较为集中，头部企业市占率差距不大。根据QYResearch数据，2022 年全球前五大行星减速器厂商分别为赛威传动、纽卡特、威腾斯坦、精锐科技和纽氏达特，CR5 为 52.74%。国内本土企业有纽氏达特、中大力德、新时达、国贸股份等。行业国产化进度较好，产品性价比较高。图图 48：行星齿轮减速器出口产品价值量远小于海外：行星齿轮减速器出口产品价值量远小于海外 图图 49：行星减速器头部企业以海外厂商为主：行星减速器头部企业以海外厂商为主 数据来源：中国海关、智研咨询，国泰君安证券研究 数据来源：QYResearch，国泰君安证券研究 行业深度研究行业深度研究

93、请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 29 of 36 传统谐波减速器方案传统谐波减速器方案 VS新近行星减速器方案。新近行星减速器方案。Zhu,Taoyuanmin发布重磅论文 Design of a Highly Dynamic Humanoid Robot,其导师 Dennis Hong为 UCLA 机器人实验室 RoMela 的创办者。根据论文内容：传统方案为谐波减速器+力矩传感器，劣势在于只能实现相对缓慢和静止的运动。作者希望从准静态且缓慢移动的设计转向更接近人类行走和跑步的方式，并提出了气隙电机+行星减速器+连杆结构的方案。其优点在于不容易因冲击负载而损

94、坏，更适合下半身关节。不同于将执行器定位在关节上，新近方案采用连杆来移动执行器的近端并将运动向下传递至实际关节。在此情况下，行星减速器或构成替代备选方案，且有低成本优势。在此情况下，行星减速器或构成替代备选方案，且有低成本优势。以行星减速器 300 元/个、谐波减速器 1000 元/个进行测算，两者价差为 2800元/个机器人，对降本大有裨益。图图 50：传统方案用执行器来充当关节：传统方案用执行器来充当关节 图图 51：不同传动方式间的性能具有差异：不同传动方式间的性能具有差异 数据来源：川崎机器人 数据来源：Design of a Highly Dynamic Humanoid Robot

95、 表表 11：应用至机器人领域的传动方式有多种：应用至机器人领域的传动方式有多种 传动方式传动方式 特点特点 传动距离传动距离 示意图示意图 齿轮传动 齿轮可用来传递力、增加或减缓速度、改变转动方向，传动效率高 近 链传动 在两个或多个链轮之间用链作为传动元件，产生摩擦力较大，传动效率相对低 远 滑轮、带传动 运行平稳、无噪音，不能精确地传动 远 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 30 of 36 蜗轮蜗杆 通常用于大比例减速和增加力矩的场合，结构紧凑，能得到很大单级传动比 近 连杆传动 牺牲运动范围，采用滚子轴承作为杆端，尽量减少传输

96、损失 丝杠传动 很大传动比，精度高，可靠性高，但很昂贵 远 数据来源：控制工程网、CSDN，国泰君安证券研究 4.3.丝杠：技术壁垒高的核心传动部件丝杠：技术壁垒高的核心传动部件 丝杠，可分为滑动丝杠、滚珠丝杠和行星滚柱丝杠。丝杠，可分为滑动丝杠、滚珠丝杠和行星滚柱丝杠。1）滑动丝杠：）滑动丝杠：结构简单但精度较差、属于滑动摩擦，造成容量损耗。传动效率在 25%40%。主要用于电梯、汽车等领域。2）滚珠丝杠：）滚珠丝杠：属于滚动摩擦，效率较高、精度较高、高速、价格高，传动效率 90%-99%。3）行星滚柱丝杠：）行星滚柱丝杠：由主丝杠、滚柱、螺母、齿圈、法兰盘等组成，可实现直线运动与旋转运动相

97、互转换，具有高负载、高精度、高可靠性等特点，传动效率 75%80%。主要壁垒在于设计专利与工艺 know-how，广泛应用于机床、工业机器人和航天航空等领域。表表 12：丝杠可分为三种类型：丝杠可分为三种类型 滑动丝滑动丝杠（人形机）杠（人形机）滚珠丝杠滚珠丝杠 行星滚柱丝杠（人形机）行星滚柱丝杠（人形机）数据来源：机械工程文萃 滚珠丝杠在自动化系统中的主要作用是控制各种部件的运动状态。滚珠丝杠在自动化系统中的主要作用是控制各种部件的运动状态。例如，在制造业中，自动化系统可以将原材料和成品在生产线上进行输送和转移。滚珠丝杠可以使这些部件的运动快速、精确，从而提高生产效率和质量。滚珠丝杠在机器人

98、应用方面的主要功能是控制机器人的运动状态。滚珠丝杠在机器人应用方面的主要功能是控制机器人的运动状态。机器人关节需要进行精确的角度调节和定位，高精度滚珠丝杠能够提供高精度和高重复性的运动控制，保证机器人的动作精度和稳定性。例如，直径仅为 3.5 毫米的滚珠丝杠，可以推动高达 500 磅的负载并执行微米和 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 31 of 36 亚微米范围内的运动，以更好地模拟人体关节和手指。图图 52：滚珠丝杠在传动系统中已成熟应用：滚珠丝杠在传动系统中已成熟应用 图图 53：Optimus 以行星滚柱丝杠为可选解决方案以行星

99、滚柱丝杠为可选解决方案 数据来源：汽车智能控制技术 数据来源：特斯拉 目前在人形机中，我们认为线性关节目前在人形机中，我们认为线性关节=力矩电机力矩电机+滚珠丝杠较为主流，后滚珠丝杠较为主流，后续关注滚珠丝杠在价格与性能上的突破催化。续关注滚珠丝杠在价格与性能上的突破催化。行星滚柱丝杠性能极强但加工难度超行星滚柱丝杠性能极强但加工难度超预期，运用于机器人下肢（大小腿）。预期，运用于机器人下肢（大小腿）。行星滚柱丝杠在工作时，丝杠作为动力输入端，只绕自身轴线转动，螺母通常与负载连接，只沿自身轴线移动，滚柱在螺母和丝杠之间做行星运动，并且与螺母相对轴向位移为零，与螺母一起沿轴向移动。在周围行星布置

100、了 6-12 个螺纹滚柱，有利于达到较高的导程精度，具有高承载、高速旋转、高效、高精度等特点。与滚珠丝杠相比，行星滚柱丝杠在承载能力、传动效率、寿命方面具有显著优势。但由于行星滚柱丝杠加工难度大、加工成本较高等因素，导致其市场应用规模远小于滚珠。图图 54：标准式行星滚柱丝杠运动简图：标准式行星滚柱丝杠运动简图 图图 55：行星滚柱丝杠与滚珠丝杠存在差异行星滚柱丝杠与滚珠丝杠存在差异 滚动体滚动体 承载力承载力 寿命寿命 行星滚柱丝杠副 螺纹小滚柱 3N 15N 滚珠丝杠副 滚珠 N N 机械刚性机械刚性 抗冲击抗冲击 纯滚动比率纯滚动比率 行星滚柱丝杠副 很高 很高 很高 滚珠丝杠副 高 中

101、等 较高 旋转速度旋转速度 加速度加速度 滚动体离心力滚动体离心力 行星滚柱丝杠副 2N 3N 行星机构阻止 滚珠丝杠副 N N 会产生较大离心力 数据来源：行星滚柱丝杠运动原理及有限元分析 数据来源：南通敏实机械、汉江机床，国泰君安证券研究 全球滚珠丝杠市场规模稳步增长。全球滚珠丝杠市场规模稳步增长。根据 Extrapolate 统计数据，全球滚珠丝杠市场预计将从 2021 年的 16.49 亿美元增长到 2028 年的 24.69 亿美元，预测期内 CAGR 为 5.20%。其中，工业自动化的日益普及是推动全球滚珠丝杠市场稳步发展的主要驱动力，随着工业机器人的使用日益增加，滚珠丝杠市场有望

102、进一步扩张。海外厂商占据全球主要份额，国产替代大有可为。海外厂商占据全球主要份额，国产替代大有可为。根据华经产业研究院统计，全球滚珠丝杠 CR5 市占率达到约 46%。而行星滚柱丝杠技术壁垒 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 32 of 36 更高，难度更大，国内企业尚不具备大规模量产能力，和海外厂商存在较大差距。图图 56：2021-2028年全球滚珠丝杠市场年全球滚珠丝杠市场 CAGR 5.2%图图 57：行星滚柱丝杠由海外厂商主导行星滚柱丝杠由海外厂商主导 数据来源：Extrapolate，国泰君安证券研究 数据来源：华经产业研究

103、院，国泰君安证券研究 4.4.传感器：感知外界环境的关键部件传感器：感知外界环境的关键部件 4.4.1.力矩传感器：高壁垒六维力矩传感器，力控的最优解力矩传感器：高壁垒六维力矩传感器，力控的最优解 传感器可感知外界信息并进行转化传感器可感知外界信息并进行转化,使之以可利用的信号形式存在。使之以可利用的信号形式存在。根据检测对象的不同，机器人传感器可分为内部传感器和外部传感器。前者用来感知机器人自身的状态（如位置、速度等），后者用以感知机器人周边的环境（包括通过视觉、嗅觉、听觉、力觉、温度等进行感知）。图图 58：人形机器人需要大量传感器：人形机器人需要大量传感器 图图 59：特斯拉人形机器人在

104、多部位均配置了传感器特斯拉人形机器人在多部位均配置了传感器 数据来源：奥迪威传感科技 数据来源：特斯拉 力传感器是将力的量值转换为相关电信号的器件。力传感器是将力的量值转换为相关电信号的器件。六维力和力矩传感器是指一种能够在笛卡尔坐标系中同时测量力和力矩并且可以各三个分量的转换成为电信号的器件，其广泛应用于电子行业、汽车工业、机器人、飞行器以及仿生等领域。其优势在于具有 XYZ 三轴，装在手腕处并通过牵线的方式感知手指产生的径向力和法向力。其缺点在于体积大、价格高。六维力矩传感器壁垒高。六维力矩传感器壁垒高。衡量六维力传感器性能的主要指标有，量程、精度、抗过载能力、数据输出频率、非线性度、蠕变

105、、迟滞、零漂、温漂、轴间串扰等。由于涉及的生产工艺复杂，加上非线性力学特征明显，行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 33 of 36 对于产品的研发设计提出了较高的要求，壁垒较高，在国内处于卡脖子环节。主要玩家有：1）国内：宇立仪器（做得最好）、昊志机电（上市稀缺标的）、柯力传感（布局高端力矩传感）；2）国外：ADI、ST。图图 60：六维力矩传感器可测量：六维力矩传感器可测量 XYZ三轴三轴 图图 61：力矩传感器的应用领域广泛：力矩传感器的应用领域广泛 数据来源：leaderobot 公众号 数据来源：leaderobot 公众号 4

106、.4.2.电子皮肤：或为触觉终极方案电子皮肤：或为触觉终极方案 电子皮肤是目前最具潜力的触觉传感器，有望成为机器人触觉终极方案。电子皮肤是目前最具潜力的触觉传感器，有望成为机器人触觉终极方案。触觉皮肤使得机器人能够感知自己的身体何时、何地以及如何交互地接触其他事物。机器人若要模拟人体的触觉，以及实现人体皮肤对温度、湿度等外界物理量的感知，则电子皮肤可能是最佳路径之一。想要复刻天然皮肤的功能，电子皮肤需要集成各类传感器和集成电路，并使用柔性的材料制作，壁垒极高。图图 62：电子皮肤类似于生物皮肤：电子皮肤类似于生物皮肤 图图 63：人类皮肤和仿生人类皮肤和仿生 Hygel 的超属性的超属性 数据

107、来源：生物世界 数据来源：Water-Modulated Biomimetic Hyper-Attribute-Gel Electronic Skin for Robotics and Skin-Attachable Wearables 4.4.3.机器视觉：赋予机器人“看”的眼睛机器视觉：赋予机器人“看”的眼睛 激光雷达与纯视觉方案的演绎。激光雷达与纯视觉方案的演绎。自动驾驶具有视觉主导和激光雷达主导两种主流技术路径。特斯拉推出的擎天柱沿用了纯视觉方案，其测距算法的关键在于用摄像头的数据生成类激光雷达的点云数据。特斯拉人形机器人的芯片基于自身 FSD 基础，唯一需要采购的是 3D 结构光相机

108、；其中，国外机器人多采用英特尔，而国内多采用奥比中光的双目结构光。行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 34 of 36 Optimus已与已与 FSD算法打通，机器人在行走时可实现环境感知与记忆。算法打通，机器人在行走时可实现环境感知与记忆。特斯拉已经打通了 FSD 和机器人的底层模块，实现了一定程度的算法复用。FSD 算法利用传感器数据进行环境感知，这些传感器也可以帮助机器人感知周围环境，识别物体、人和障碍物等。国内优秀企业已具备全球竞争力，具备整套视觉传感方案提供商国内优秀企业已具备全球竞争力，具备整套视觉传感方案提供商。我国的传感器

109、起步相对较晚，在高端传感器方面的发展落后于欧美日韩等发达国家，但目前已出现海康威视、凌云光、大恒图像、奥比中光等龙头。从业务上看，国内视觉传感领域的优秀企业多能提供从硬件到算法的整套视觉传感解决方案。图图 64：FSD 算法利用传感器数据进行环境感知算法利用传感器数据进行环境感知 图图 65：国内外均有视觉传感领域优秀企业：国内外均有视觉传感领域优秀企业 数据来源：特斯拉 数据来源：各公司官网，国泰君安证券研究 4.5.其他零部件：性能优异其他零部件：性能优异 液压弹簧是人形机器人的韧带液压弹簧是人形机器人的韧带。液压弹簧主要装在平衡缸上，用于重负载关节实现物理储能，减少对电机和减速器的扭矩压

110、力。用量：膝关节、大臂、胸腹等力量较大的部位，单个人形机器人用量 6-10 个弹簧；目前价值量约 1000 元左右/个。考虑后续量产降价，我们判断整体价值量可能在 3000 左右。当下特斯拉机器人在试验阶段，弹簧仍为欧美供应商。华纬科技已切入 ABB 机器人上海工厂，目前正在洽谈，在量产阶段依旧具有国产导入机会。图图 66：液压弹簧结构复杂：液压弹簧结构复杂 图图 67：预计在灵巧手：预计在灵巧手手指处使用弹簧带来自由度手指处使用弹簧带来自由度 数据来源：电力论坛 数据来源：特斯拉 行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 35 of 36 5

111、.风险提示风险提示 5.1.人形机器人技术研发进程不及预期人形机器人技术研发进程不及预期 特斯拉人形机器人仍在研发过程中，若未能在技术难点上研发成功，可能导致无法将技术成果成功转化为成熟的产品投入市场，或新产品投入后在综合性能、可靠性、稳定性等技术指标方面不及预期。5.2.商业化应用场景不及预期商业化应用场景不及预期 目前人形机器人商业化应用场景相对较少，主要集中于教育、展示等少部分场景，若特斯拉人形机器人推出后，不能满足在工业、物流、家庭服务、办公等应用场景的需求，商业化应用场景拓展可能不及预期。5.3.降本进程不及预期降本进程不及预期 人形机器人核心零部件主要为减速器、电机、丝杠、传感器等

112、，目前成本造价仍相对较高，若未来人形机器人降低成本进程不及预期，可能影响人形机器人规模化生产进度。5.4.产业政策落地不及预期产业政策落地不及预期 国家先后出台多项产业政策，聚焦技术创新、具体应用，鼓励帮扶机器人产业发展，助力机器人产业做大做强，若产业政策落地进度不及预期，可能影响国内机器人产业发展。行业深度研究行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分请务必阅读正文之后的免责条款部分 36 of 36 本公司具有中国证监会核准的证券投资咨询业务资格本公司具有中国证监会核准的证券投资咨询业务资格 分析师声明分析师声明 作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力，保

113、证报告所采用的数据均来自合规渠道，分析逻辑基于作者的职业理解，本报告清晰准确地反映了作者的研究观点，力求独立、客观和公正，结论不受任何第三方的授意或影响，特此声明。免责声明免责声明 本报告仅供国泰君安证券股份有限公司（以下简称“本公司”）的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为本公司的当然客户。本报告仅在相关法律许可的情况下发放，并仅为提供信息而发放，概不构成任何广告。本报告的信息来源于已公开的资料，本公司对该等信息的准确性、完整性或可靠性不作任何保证。本报告所载的资料、意见及推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断，本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及投资收入可升可跌。过往表现不应

114、作为日后的表现依据。在不同时期，本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告。本公司不保证本报告所含信息保持在最新状态。同时，本公司对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改，投资者应当自行关注相应的更新或修改。本报告中所指的投资及服务可能不适合个别客户，不构成客户私人咨询建议。在任何情况下，本报告中的信息或所表述的意见均不构成对任何人的投资建议。在任何情况下，本公司、本公司员工或者关联机构不承诺投资者一定获利，不与投资者分享投资收益，也不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任。投资者务必注意，其据此做出的任何投资决策与本公司、本公司员工或者关联机构无关。本公司

115、利用信息隔离墙控制内部一个或多个领域、部门或关联机构之间的信息流动。因此，投资者应注意，在法律许可的情况下，本公司及其所属关联机构可能会持有报告中提到的公司所发行的证券或期权并进行证券或期权交易，也可能为这些公司提供或者争取提供投资银行、财务顾问或者金融产品等相关服务。在法律许可的情况下，本公司的员工可能担任本报告所提到的公司的董事。市场有风险，投资需谨慎。投资者不应将本报告作为作出投资决策的唯一参考因素，亦不应认为本报告可以取代自己的判断。在决定投资前，如有需要，投资者务必向专业人士咨询并谨慎决策。本报告版权仅为本公司所有，未经书面许可，任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表或引用。如

116、征得本公司同意进行引用、刊发的，需在允许的范围内使用，并注明出处为“国泰君安证券研究”，且不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删节和修改。若本公司以外的其他机构（以下简称“该机构”）发送本报告，则由该机构独自为此发送行为负责。通过此途径获得本报告的投资者应自行联系该机构以要求获悉更详细信息或进而交易本报告中提及的证券。本报告不构成本公司向该机构之客户提供的投资建议，本公司、本公司员工或者关联机构亦不为该机构之客户因使用本报告或报告所载内容引起的任何损失承担任何责任。评级说明评级说明 评级评级 说明说明 1.1.投资建议的比较标准投资建议的比较标准 投资评级分为股票评级和行业评级。以报告发布后的

117、12个月内的市场表现为比较标准，报告发布日后的 12 个月内的公司股价（或行业指数）的涨跌幅相对同期的沪深 300 指数涨跌幅为基准。股票投资评级股票投资评级 增持 相对沪深 300 指数涨幅 15%以上 谨慎增持 相对沪深 300 指数涨幅介于 5%15%之间 中性 相对沪深 300 指数涨幅介于-5%5%减持 相对沪深 300 指数下跌 5%以上 2.2.投资建议的评级标准投资建议的评级标准 报告发布日后的 12 个月内的公司股价（或行业指数）的涨跌幅相对同期的沪深300指数的涨跌幅。行业投资评级行业投资评级 增持 明显强于沪深 300 指数 中性 基本与沪深 300 指数持平 减持 明显弱于沪深 300 指数 国泰君安证券研究所国泰君安证券研究所 上海上海 深圳深圳 北京北京 地址 上海市静安区新闸路 669 号博华广场 20 层 深圳市福田区益田路 6003 号荣超商务中心 B 栋 27 层 北京市西城区金融大街甲 9 号 金融街中心南楼 18 层 邮编 200041 518026 100032 电话（021）38676666（0755）23976888（010）83939888 E-mail：