人形机器人-零帕网-第2页

产业驱动：特斯拉发布Optimus Gen2，传感器为最大边际变化特斯拉推出第二代Optimus，在减重、提速的同时，更加聚焦于控制及运动平衡的稳定性。传感器赋予机器人视、力、触等多种感知能力，对本体及外部环境感知均有助益，国内优必选、智元、宇树等机器人产品上亦搭载多款传感器。

尝试解答市场关心的问题：1）公司业绩是否能改善？2）丝杠业务能否实现突破？我们认为随着行业景气度修复以及公司新业务快速上量，公司利润率有望提升。丝杠产品与公司底盘零部件业务在工艺上具有同源性，公司有望在丝杠赛道脱颖而出。

人形机器人：“人工智能+高端制造”重要落地形式，全球AI浪潮中，中国厂商能够深度参与的领域• 人工智能、新能源车、消费电子、工业机器人等领域龙头厂商加持，预计2024年人形机器人行业或将进入小批量量产元年，产业化落地进度有望超预期。作为全球AI浪潮中，中国厂商能够深度参与的领域，国产厂商发展机遇大。• 市场空间：预计2030年中美制造业、家政业的人形机器人需求合计约203万台，市场空间约3185亿元。• 领先厂商：特斯拉 Optimus、Figure 01、波士顿动力 Atlas、优必选 Wal

基于对人形机器人发展阶段及核心竞争力的分析，我们认为人形机器人已经跨入了一个全新的软件定义加 AI 驱动的时代。软件不仅承载着人形机器人的基础操作系统和应用算法，而且通过不断迭代升级，为人形机器人赋予了超越传统机械设备的智能特性。软件和 AI 不仅开启了人形机器人在各行各业广泛应用的可能性，更定义了人形机器人的功能边界。

AI 赋能人形机器人，或开启产业化元年2023 年 12 月，特斯拉发布人形机器人 OptimusGen2，相较于前代行走速度提高 30%，重量减轻 10kg；2024 年 3 月，全球首个 OpenAI 大模型加持下的机器人 Figure01 发布，可实现与人类的对话和互动；AI 大模型的快速发展，推动人形机器人技术发展持续进步。AI 赋能人形机器人，行业产业化加快。国内来看，政策持续重磅支持，行业投融资金额亦呈上升趋势。据 Markets and Markets 预测，2023 年全球人形机

六维力传感器是维度最高的力传感器，已成为高性能人形机器人的标配。根据所测力的维数不同，力传感器可被分为一到六维力传感器；根据其测量原理不同，又可以分为光电式、应变式、电容式、压电式等类型。六维力传感器是维度最高的力传感器，能给出最为全面的力觉信息、提升传感精度，并非是多个低维力传感器可替代的。在人形机器人领域，六维力传感器可提升机器人手部操作的精细化与柔性化程度以及脚部行走的稳定性，主要安装手腕、脚踝等的末端部位，已成为高性能人形机器人的标配。

减速器：传动系统关键部件，下游应用丰富。减速器可以分为通用减速器、专用减速器以及精密减速器，其中通用减速器以中小规格为主，模块化、系列化、应用较为广泛；专用减速器一般以大型、特大型为主，需要根据不同的应用场景进行专业化定制；精密减速器质量轻、易控制功率较大，主要应用于机器人、数控机床等行业。

通用性是人形机器人商业化的关键, AI大模型赋能加速机器人产业化。大模型通过深度学习和强化学习，能够理解和执行复杂的任务。它们不仅能够处理视觉和语言信息，还能够理解物理世界的基本规律。这种强大的泛化能力，使得人形机器人能够在多种场景中执行任务，极大地提高了其通用性。大模型兼顾预训练和微调功能，是机器人的理想“大脑”。大模型(Foundation Models)能够实现在无标注的数据.上进行预训练，从而根据数据特征探索普适的规律，形成强大的泛化能力，后续仅需利用专用的小规模的标注数据对模型进行微调

“国产化降本+AI模型赋能”加速机器人产业化：经过4年（2019-2024年）的生产经验积累，特斯拉在国内已经形成了一套自上而下的成熟汽车供应体系。汽车供应链和人形机器人供应链的部分产品底层技术同源，未来特斯拉有望将汽车产业链复制至机器人端，实现国产化降本。OpenAI布局人形机器人有望产生鲶鱼效应，推动其他供应商对AI机器人的推进，进而提高人形机器人智能化程度和通用性，打开应用场景，加速人形机器人产业化进程。

IMU 是辅助人形机器人实现双足运动最为可行的解决方案。惯性传感器是人形机器人本体感觉传感器的重要组成部分，也是辅助人形机器人修正预定步行模式的重要方案，对于防止人形机器人跌倒以及产生动态稳定的步行运动有重要意义。相较于光学/机器视觉进行动作捕捉、被动外骨骼和手动引导等技术路线，惯性测量单元（IMU）能够有效规避障碍物遮挡问题和复杂运动的执行问题，是辅助人形机器人实现双足运动的解决方案中可行性最高的。

空心杯/无框力矩电机高度匹配人形机器人。机器人诸如行走、跑、弹跳等动作均由机器人关节电机驱动产生，机器人关节电机作为机器人的核心硬件直接决定机器人的重要性能。空心杯电机和无框力矩电机均具备结构紧凑，输出功率大的特点，对人形机器人匹配度较高。空心杯电机是采用了空心杯绕线技术的直流有刷或者直流无刷电机，对灵巧手契合度较高；无框力矩电机是一种无框架式的无刷永磁同步电机，适用于旋转关节和线性关节。

以特斯拉Optimus为例，单台人形机器人需要14个行星滚柱丝杠，单价约2,000元/个，单台价值量在2.8万元以上。横向对比机器人其他部件，行星滚柱丝杠占人形机器人价值量较高，其毛利率可达60%，盈利能力位居前列。

从各大厂商 demo 机目前进度来看，人形机器人硬件方案对各核心零部件的要求基本定型，主要硬件均存在市场对应商业产品，痛点在于降本，后续有望通过大规模量产实现；而当前难点则是对应算法以及软件层面仍未有理想表现，2023 年仍未出现真正意义上符合终端消费者需求、具备较强通用性的“具身智能”。软件及算法端，2024 年 3 月 9 日，Figure01的展示让我们意识到大语言模型对具身智能的催化作用显著，而且 TC 大会上英伟达推出的 Groot 项目系人形机器人学习提供的通用基础模型，有望降低具身

丝杠：精密传动部件，下游应用广泛。丝杠是一种可以使旋转运动变成直线运动的传动副零件，其优势在于高速运动下保证定位精准，丝杠对于精度以及强度要求都较高，原因在于丝杠不仅需要精确地确定工作台位置从而将旋转运动变为直线运动，还需要传导动力，在精度、强度、耐磨性等方面均提出较高要求，故而丝杠的加工工艺以及原材料都有较高要求。

人形机器人市场空间可期，预计到 2030 年全球销量将突破 100 万台。马斯克认为 Tesla 的 Optimus 人形机器人最终产量将达到数百万台，并计划以“可能不到 2 万美元”的价格出售这款机器人。根据 Precedence Research 的预测，2032年全球人形机器人市场规模将达到 286.6 亿美元，折合人民币超越 2000 亿元，2022-2032 年全球人形机器人市场规模复合增长率约为 33.3%；格物致胜预计2030 年全球人形机器人销量将达到 150 万台，2035 年

根据KBV Research数据，2022年全球人形机器人市场规模为14亿美元，而到2030 年该市场规模预计达到 396亿美元，CAGR高达51.86%。人形机器人作为具身智能的载体，近年来快速迭代进化，特斯拉创始人马斯克预计，远期人形机器人需求或达到100亿台。

执行器是人形机器人硬件系统的关键部件。近些年的研究和应用主要围绕结构设计、减速器、控制方式等方面。技术方案经历了从刚性到弹性，再到准直驱的发展，集成度、控制精度逐步提升，能量损耗逐步降低，对减速器传动比需求逐步减小。目前刚性执行器方案成熟度高、控制精度高，成为人形机器人执行器的主流技术方案。准直驱方案集成度高、能量效率高，在人形机器人、四足机器人等领域应用前景可观。

人形机器人板块行情复盘：催化不断，市场选股逻辑逐渐往高壁垒&预期差方向演化复盘2021年至今人形机器人板块，大致经历了四次上涨行情，细分来看四次行情主题各有不同：在人形机器人板块行情初始之时（22年7月），市场对各个细分赛道的壁垒认知还不充分，从价值量占比&确定性两个角度进行选股，率先反映的是执行器板块，其次则是电机、减速器；其次行业逐渐开始蔓延到灵巧手、传感器这两个壁垒较高的板块；23年下半年行情逐渐蔓延至设备（丝杠），市场选股逻辑逐渐往高壁垒&预期差方向演化。[Nea

减速器是由多个齿轮组成的常用传动零部件，其通过不同大小的齿轮的啮合传递动力，从而降低驱动设备的转速并提供更高的扭矩输出和承载能力。其作用包括减小转速、增大扭矩、减少运动机构惯量、锁止机构等。

电子皮肤为触觉实现的载体，具备仿生性的特征。电子皮肤可以简化为对触觉单元的阵列与集成，并采用了特殊的组织方式，可以探测多维力、震动、温度等信息，并呈现出柔弹性、灵敏性等特征。

人形机器人的总体架构主要包括感知层、决策层和执行层，感知层主要通过各类型传感器实时感知机器人的状态和环境信息，将信息流传递给决策层后，经过大模型及算法等处理分析后得出决策方案，进而由执行层的执行机构完成对应的动作。在硬件层面，特斯拉 Optimus 拥有 14 个线性执行器、14 个旋转执行器和两只灵巧手，其中线性执行器的配置为无框力矩电机+行星滚柱丝杠+力传感器+编码器+驱动器+球轴承+四点接触球轴承；旋转执行器的配置为无框力矩电机+谐波减速器+力矩传感器+双编码器+驱动器+交叉滚子轴承+角接

事件：机器人赛道火爆，产品迭代迅速，美股头部科技公司纷纷入局。2024年2月24日，英伟达宣布成立新的研究部门——“GEAR”，加码机器人赛道；2月29日，人形机器人初创公司Figure宣布，已从亚马逊创始人贝索斯、英伟达、OpenAI和微软等公司筹集了约6.75亿美元资金，使其公司估值达到26亿美元；3月13日，Figure最新发布了一段视频，展示了机器人Figure 01在OpenAI大模型的支持下，已能够与人类对话，理解并执行人类的指令和任务。当前美股机器人赛道火爆，人形机器人初创公司在一

机器人的轻量化主要是从材料和结构这两个方面来实现。但基于材料的方法，需采用新型材料，如镁、铝合金和碳纤维复材等，其成本高且加工难度大，同时材料轻量化也需和结构设计相互耦合。与其相比，基于结构优化的方法只需改变结构形状，其成本低且容易实现，因而结构轻量化就成了机器人轻量化设计的主要方法。

人形机器人量产，硬件本体是前置条件，更重要的是“AI 大脑”。从感知、执行、决策和认知四个功能来看，认知和决策功能是智能化的最高标准，其实现也难于感知和执行功能，均具备才能称为 L5 级（自适应型）。正是大语言模型技术的飞速发展，使得机器人能够自主感知环境、理解任务、动作编排等自主完成一套动作成为可能，智元机器人的 EI-Brain 框架为我们提供了一个很好的理解角度；同时，人形机器人也是“具身智能”的最好载体之一。

IMU（惯性测量单元）：姿态测量和惯导的核心传感器。IMU 是测量物体三轴角速率及加速度的装置，通常由两个及以上的加速度计和陀螺仪组成。IMU作为惯性定位技术的核心设备，经过误差补偿和惯性导航解算，最终输出载体相对初始位置的坐标变化量、速度等导航信息。IMU 按使用性能从低到高可分为消费级、工业级和军用级，不同级别的 IMU 在设计、制造和成本方面都有所差异，以满足不同领域对性能和可靠性的需求。IMU 下游应用广泛，涵盖从消费电子、汽车电子到工业与通信、医疗健康等各个领域。

减速器是在原动机和工作机之间起着匹配转速和传递扭矩作用的部件，绝大多数工作机负载大、转速低，不适宜用原动机直接驱动，需通过减速器来降低转速、增加扭矩，因此绝大多数的工作机均需要配用减速器。上游主要为齿轮、轴承、箱体等基础零件，上游供应链较为简单；下游行业应用较为广泛，包括工业机器人、精密机床、工程机械、冶金设备、矿山机械等多个行业，具备较强通用性。

灵巧手：人形机器人末端执行与感知的工具，是人形机器人未来硬件迭代空间最大的功能模块之一。灵巧手模仿人手的结构和功能，实现对物体的灵活抓取，满足多种工作需求。根据我们测算，目前单只人形机器人灵巧手成本约2.8万元，我们预计产业化成熟后，单只价值量有望降低到1.5万元，在人形机器人整机成本中占比约14%。我们预计2030年人形机器人灵巧手全球市场空间约568亿元，2023-2030年市场空间复合增速约35%。

传感器是人形机器人中核心的感知部件，可以类比做人的感觉器官。传感器由敏感元件、转换元件及转换电路构成，可以按照输入量、转换原理、输出信号等多种方式分类。目前常见的传感器主要有电阻应变式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、压阻式传感器、MEMS 传感器等。

人形机器人产业链催化不断。根据擎天柱首席工程师 Milan Kovac，目前擎天柱行走速度约为 0.6 米/秒，速度与此前相比提高了 30%。通过改进前庭系统、脚部轨迹，以及地面接触逻辑，并升级运动规划器，缩短整个机器人的环路延迟，擎天柱整体行走稳定性和自信程度都有所提升，转弯表现也十分优异。研究团队还为其添加了一些躯干和手臂的摇摆动作，使行走更加自然。此外，英伟达将成立 GEAR 研究小组，由高级科学家 Jim Fan 领衔，专注于通用具身智能体的研究。我们认为人形机器人是 AGI 具身智能的

公司是中国头部专业齿轮厂商，积极拓展减速器领域，近年来发展快速。公司 40+年专注机械传动核心部件的研制与销售，已成为中国头部的专业齿轮产品制造商和服务商之一。公司从摩托车齿轮起家，陆续进入乘用车、工程机械、商用车齿轮等多个领域。凭借齿轮行业多年技术与经验积累，公司积极布局高精密减速器领域，于 2020 年成立专门从事机器人 RV 减速器的子公司环动科技。

Optimus产业化加速推进，应用场景有望快速打开。2024年1月三花智控、拓普集团相继加码机器人项目投资，验证行业已初步具备由研发试验向量产阶段过渡的产业条件。我们预计2024年下半年Optimus有望实现零部件定点，2024年底或2025年初有望逐步进入小批量量产阶段。从下游应用来看，汽车制造是机器人应用的天然大市场，但对于车身内配、总装环节等精细而繁琐、连续柔性化作业的工作，工业机械臂具备明显的应用局限性，为人形机器人提供切入机会。1）从产业布局来看，特斯拉、小鹏、宝马、本田、丰田、比亚迪

人形机器人感知模块是运控与交互基础，遍布全身，未来成长空间广阔。人形机器人主流传感器包括，1）位觉传感器：使用量1颗IMU，用来测量机器人的运动及姿态信息，一个价格400-2000元，未来或取消；2）视觉传感器：国内深度相机+激光雷达，特斯拉为纯视觉方案，1个鱼目摄像头+2个普通摄像头；3）关节力控传感器：特斯拉每个线性关节在电机外分别放置1个一维压力传感器；每个旋转关节在减速器外分别放置1个一维力矩传感器，国内方案不一。4）手腕和脚踝传感器：每个手腕脚踝分别放1个六维力矩传感器（可选装），价格

精密丝杠的粗加工环节制作工艺路线较多，可选择车削、铣削和冷锻的加工方式。行星滚柱丝杠的制作包括对主丝杠、滚柱和螺母进行粗加工和精加工，制作工艺有 3 条技术路线，其中热处理环节基本一致，不同点在于粗加工环节。车削是较为传统的工艺，利用主轴的回转和刀具的移动来实现对多余材料的切割；铣削使用旋转的多刃刀具切割材料，生产效率更高；冷锻对材料进行冷挤压以达到成型目的，材料利用率较高。制作出的工件还需经过热处理和磨削环节。

关于人形机器人关节方案选型问题，业内存在诸多选型方案和争议。本篇报告从产品原理与需求现状出发，剖析了不同关节方案的选型依据及优劣势；并以特斯拉Optimus的选型为切入口，对人形机器人的产业化路径进行了推演和预判。

微特电机市场空间广阔，人形机器人浪潮来临。微特电机市场规模稳步增长，根据 Allied Market Research，2022 年全球微特电机市场规模为 359 亿美元，2030年预计达 561 亿美元。微特电机产品种类众多，应用场景多元。医疗器械及工业自动化等行业发展如火如荼，中高端领域有较强的国产化需求。Tesla Bot “Optimus”快速迭代，人形机器人产业化浪潮来临。人形机器人关节成本较高，零部件为量产的关键，能生产电机、减速器、行星滚柱丝杆等技术壁垒高、价值量高的零部件国内厂商

精密减速器是机器人转动关节的核心零部件。减速器是连接电机和负载的中间装置，用于降低电机的输出转速、提高输出扭矩。机器人领域所使用的减速器属于精密减速器，主要包括谐波减速器、RV 减速器、精密行星减速器。谐波减速器具有单级传动比大、体积小、质量小、运动精度高的优点，因此主要应用于机器人小臂、腕部、手部等部件；RV 减速器的优点是其传动比范围大，并具有更高的刚性和扭矩承载能力，因此主要应用于多关节机器人中机座、大臂、肩部等位置；精密行星减速器具有高刚性、高精度、高传动效率，因此主要与伺服电机、控制器

100多年前电能的发明利用开创了人类文明的新纪元，也引发了第二次产业革命，人类从此进入电气时代。时至今日，电气化依旧是全球工业化发展的前提条件，也是开启以德国工业4.0为代表的智能制造时代的重要基础。拖动电机与变频器技术构成先进的伺服系统，能够提供高精度的伺服和运动控制技术，并成功推动上世纪60年代以来工业机器人的蓬勃发展。

从性能及壁垒排序，滚柱丝杠>滚珠丝杠>梯形丝杠，滚柱及梯形将受益于人形机器人爆发。丝杠是一种常见的机械传动运动，用于将旋转运动转为直线运动，可分为梯形、滚珠、滚柱丝杠等。其中梯形丝杠是一种滑动运动，适用于慢速、精度要求不高等领域，主要为切销工艺，已经成熟广泛推广，价格低，特斯拉人形机器人中将使用4根左右/台；滚珠丝杠和滚柱丝杠其运动原理类似，均是滚动运动，且加工设备基本相同，工艺具备同源性，但滚柱丝杠综合性能更优，包括承载力大、寿命长、体积小、速度快等，其加工工艺难，市场需求远不及滚

国内线性执行器知名厂商。（1）公司 2022 年收入 3.18 亿元，同比+63.99%，归母净利润 1.01 亿元，同比+103.39%。主要因①公司下游医疗器械和工业自动化领域的设备需求不断上升。②公司毛利率稳步增长。（2）公司主要产品为线性执行器，2022 年线性执行器收入占比 61%，其核心零部件丝杆及螺母自制比例达 90%以上，导致线性执行器毛利率同比+4.3pct 至 64.93%。（3）2022 年公司线性执行器/混合式步进电机/音圈电机产能分别为63.55/10.5/1.1 万台

特斯拉机器人 Optimus 躯干共有 28 个关节，旋转关节和直线关节各 14 个。其中线性执行器配备反向式行星滚柱丝杠，将电机的旋转运动转换为直线运动。相比其他直线机构，丝杠在承载能力、位置可控性、抗冲击性等多方面具备优势，具备效率高，紧凑性好、耐用性强等特点。

特斯拉 Optimus 迭代迅速，各家人形机器人厂商纷纷推出自己的产品，从执行层到感知层，各家方案各具特色，我们选取几家重点公司产品进行对比。

传感器的工作原理是通过敏感元件及转换元件把特定的被测信号，按一定规律转换成某种“可用信号”并输出，以满足信息的传输、处理、记录和控制等要求，并可被分为压力、惯性、磁和光学等各种类。目前汽车电子、工业制造、网络通讯等为传感器主要应用下游，我们判断机器人有望成为传感器未来重要应用场景。

人形机器人主要包含四大核心技术模块：环境感知模块、智能AI芯片模块、运动控制模块、操作系统模块。其中环境感知模块主要由负责数据采集与环境认知的传感器构成。根据马斯克2024年1月16日发布的视频，Optimus已可在桌面上进行叠衣服操作，随着人形机器人目标应用场景从工业场景向家庭场景拓展，对人形机器人传感器体系提出更高要求：

本篇报告系统性地梳理了人形机器人关节技术中较为前沿的准直驱执行器技术。准直驱执行器是不依赖力/力矩传感器，仅依靠电流环开环力控，就可以感知机器人和外界的交互力的一种执行器。其低成本、高响应的特点有望在未来人形机器人执行器方案中占有一席之地。在人形机器人赛道的发展过程中，准直驱执行器及其核心零部件具备极大的发展潜力

丝杆作为传动核心部件，在机床、汽车和航空航天等多个领域都发挥重要作用，人形机器人产业化进程加速有望带来丝杠市场广阔增量，目前，丝杠从产品端到制造端，严重依赖进口，国产替代需求强烈，国内丝杠生产商和相关的丝杠设备供应商有望长期受益。丝杠类：推荐标的为五洲新春、恒立液压和长盛轴承，受益标的为北特科技、丰立智能、贝斯特和新坐标；丝杠设备类：受益标的为华辰装备、日发精机、秦川机床、浙海德曼（国内车床领先企业）和思进智能（国内冷成型装备头部企业）。

空心杯电机为转子无铁芯结构，表现为无涡流损耗和磁滞损耗，具有低摩擦和良好的散热性，实现了电机的高效率；采用无刷结构可以进一步提升寿命、减少噪音，是人形机器人电池供电型设备的理想选择。

人形机器人作为另一个颠覆性产品赛道，在满足社会发展需求的背景下迎来了巨大的发展机遇。预计到2035年，人形机器人市场将保持50%以上的高增速发展，全球需求总量将达到100~200亿台，为人形机器人开辟了巨大的市场空间。

Mobile ALOHA 机器人走红到来，AI 赋能加速人形通用机器人量产落地。“模仿学习+ACT 强化学习算法”让真人在机器人面前演示动作或操作机器人执行动作，机器人观察后，直接迁移到自己本体上完成任务，形成人形机器人的行为逻辑，可低成本训练灵巧机器手，助力 ALOHA 机械臂快速理解并精确模仿人类动作；多场景及新旧任务协同训练将助力机器人在静态ALOHA 数据集基础上，自主寻找不同任务的对应最优解，提高操作的精准性与灵敏性，为人形机器人运用在更多场景上创造可能；“关键技术自研+硬件外购”的开

传感器为人形机器人感知层核心零部件，人形机器人对传感器需求较大，成本占比较高，六维力矩传感器、电子皮肤、MEMS压力传感器、MEMS 惯性传感器厂商有望受益。六维力矩传感器：推荐标的为东华测试（专注结构力学性能测试，力传感器国内领先） ，受益标的为柯力传感；电子皮肤：受益标的为汉威科技；MEMS 压力传感器：受益标的为康斯特、敏芯股份；MEMS 惯性传感器：受益标的为华依科技。

行星滚珠丝杠价值量占比高、技术壁垒高，是人形机器人核心零部件。行星滚柱丝杠将电机的旋转运动转化为关节的直线运动，具备高承载、高刚度、高精度、长寿命等优势，主要应用于人形机器人线性关节和灵巧手部位。根据我们对特斯拉Optimus的成本拆分，丝杠总成本占比11.6%，其中行星滚柱丝杠占比9.47%，仅次于电机的成本占比，是目前人形机器人关键的降本环节。滚柱丝杠的技术壁垒主要体现在：①材料端：行星滚柱丝杠采用的钢材特性差异大，特种合金调质钢成为高端市场材料端的技术壁垒；②加工端：行星滚柱丝杠体积小、制

特斯拉 Optimus 代表当前商业化人机产品的最快速度与先进技术，值得作为案例深入研究。短短两年半时间内 Optimus 共迭代 3 次，期间亦有产品新进展发布，当前工作能力、灵活程度、静态稳定性、智能水平已达到同行先进水平。在业务规划和招聘节奏上加紧步伐，可复用造车技术与供应链，商业化较快。

灵巧手是人形机器人“小脑”实现灵巧操作、人机交互的重要载体，向高集成度和智能化发展。灵巧手是一种高度灵活、复杂的末端执行器，在机器人与环境交互中起关键作用。灵巧手因其能够模仿人手的各种灵巧抓持和复杂操作能力，广泛应用于航空航天、医疗、智能制造等领域。

多个厂商加快人形机器人布局与研发，有望加速人形机器人的产业化发展。2022 年，特斯拉公布了人形机器人“擎天柱”原型机。根据当时的发布内容来看，“擎天柱”躯干包含 28 个关节执行器，主要分为旋转与线性两大类。“擎天柱”身体执行器有 6 种：3 种旋转执行器和 3 种线性执行器，共 28 个执行器，能够实现 28 个自由度。另外“擎天柱”单手也有 6 个执行器，11 个自由度。2023 年 12 月，特斯拉发布了第二代人形机器人产品 Optimus Gen2。Optimus Gen2 的行走速度

什么情况下要使用多维力传感器？力传感器是一种用于测量物体所受的力量的装置。它们广泛应用于各个领域，包括工业、医疗、体育等。按照感力元件，可以将力传感器大体分为应变式/压阻式、压电式/压容式、光电式等三类。目前，市场应用的六维力/力矩传感器多基于应变式测量。常规的一维力传感器用于力的方向和作用点都固定的情况下，三维力传感器则用于方向随机变化、力作用点不变的情况下。若力的方向、作用点都在变化，则需要使用六维力传感器。此外，如果力的作用点离传感器标定参考点的距离较远，且随机变化，测量精度要求较高，一般

什么情况下要使用多维力传感器？力传感器是一种用于测量物体所受的力量的装置。它们广泛应用于各个领域，包括工业、医疗、体育等。按照感力元件，可以将力传感器大体分为应变式/压阻式、压电式/压容式、光电式等三类。目前，市场应用的六维力/力矩传感器多基于应变式测量。常规的一维力传感器用于力的方向和作用点都固定的情况下，三维力传感器则用于方向随机变化、力作用点不变的情况下。若力的方向、作用点都在变化，则需要使用六维力传感器。此外，如果力的作用点离传感器标定参考点的距离较远，且随机变化，测量精度要求较高，一般

人形机器人行业加速发展，空间广阔。人形机器人产业已步入发展快车道，2022 年 10 月，特斯拉展示了 Optimus 机器人工程机，代表着人形机器人进入加速产业化阶段。近年来，随着人工智能技术的加速发展，人形机器人在“决策能力”上取得了快速的进步，人形机器人的智能化发展迅速。根据Stratistics MRC 的数据，2021 年全球人形机器人的市场规模为 15 亿美元，预计到 2028 年将达到 264 亿美元，2021-2028 年的 CAGR 达 50.5%。就下游应用场景来看，人形机器

机器人多指灵巧手是一种高度灵活、复杂的末端执行器，因其能够模仿人手的各种灵巧抓持和复杂操作能力，得到持续的研发投入和广泛关注。从应用领域来看，目前灵巧手实现成熟应用的领域主要有：航空航天、医疗假肢、工业及科研领域。

机器人“关节”，通过错齿运动实现低速高扭矩输出。谐波减速器由波发生器、柔轮和钢轮组成。按机械波数量分类，可分为单波/双波/三波传动，目前最常用的为双波传动，柔轮与钢轮的齿数差为 2，当波发生器转一圈后，柔轮才向转动的反方向后退两个齿。谐波减速器具有体积小、重量轻、传动比大、承载力高、传动精度高、传动效率高等优势，广泛应用于机器人、数控机床、光伏设备、医疗器械、半导体设备、航空航天等其他领域，其中机器人为最大的应用市场，在关节传动系统中起到降低输出转速、增大输出扭矩作用，帮助机器人提升抓取精度，提

玩家加速入场，国内产业链配套企业快速布局，有望推动人形机器人产业化提速，预计到 2030 年可形成千亿级市场。特斯拉于 2021 年 8 月的 AI 日首次提出人形机器人 Optimus 的概念，此后 Optimus 快速迭代，在特斯拉 2023 年 12 月的最新视频中，Optimus 已实现流畅行走、抓握鸡蛋等动作，性能不断提升。国内方面，优必选、傅利叶等公司部分人形机器人型号已经开始外售，同时新玩家不断加入。在特斯拉产业链的带动下，国内核心零部件企业积极布局，产业化加速到来，预计中性情况下

优必选：人形机器人领军企业，覆盖教育、物流、商用、工业、消费等市场公司以智能机器人为载体，人工智能技术为核心，面向 AI 教育、智慧物流、智慧康养、商业服务等多个行业，推出了“硬件+软件+服务+运营”的智能服务机器人解决方案，2022年公司教育机器人、物流机器人、其他行业定制机器人、消费级机器人及其他硬件设备的业务收入占比分别为 51.2%、26.1%、8.2%和13.1%。2022 年公司实现营业收入 10.08 亿元，同比增长 23%；归母净利润-9.75 亿元。

深耕机器人行业十余年，技术积累深厚，市场地位领先。公司成立于 2012 年，致力于智能服务机器人及解决方案的研发设计、生产及销售。公司持有逾 1,800 项全栈式技术注册专利，涵盖机器人及人工智能领域。截至 2022 年，公司收入规模在中国智能服务机器人及解决方案行业中排名前三，教育领域排名第一。

精密减速器是机器人核心零部件：减速器是连接动力源及执行机构的中间机构，起到匹配转速及传递转矩的作用。减速器主要分为一般传动减速器和精密减速器两类。一般传动减速器主要用于满足基础的动力传输需求，控制精度较低；而精密减速器则主要用于高精度、高稳定性的应用场景，如工业机器人等。工业机器人使用的精密减速器主要有谐波减速器、RV减速器和行星减速器三类，其能够影响机器人的定位精度及重复精度等，从而直接影响到机器人的整体性能。

人形机器人：行业0-1阶段，投资逻辑偏向事件催化型主题投资，核心关注人形机器人行业量产节奏。2022年9月，随着特斯拉AI DAY发布其人形机器人原型机，人形机器人板块事件催化明显股价大幅上涨，而后四季度开始回调。不同于2022年的纯主题投资，2023年以来，催着AI进步+政策催化+多方入局，行业发展加速，人形机器人进入真正的0-1节点，关注头部企业量产节奏。2023年11月工信部发布的《人形机器人创新发展指导意见》中指出到2025年培育2-3家有全球影响力的生态型企业，人形机器人实现批量生产。

2023年，特斯拉布局+AI赋能+政策支持，人形机器人指数表现较优。2024年，特斯拉将持续引领行业发展，国内外领先主机厂有望进入量产元年。

公司主营微特电机，产品包括线性执行器、混合式步进电机、直流电机、音圈电机四大类，主要应用于医疗器械及工业自动化板块。公司产品定位中高端，线性执行器为行业领先产品，呼吸机配套音圈电机打破国外垄断，与下游知名医疗器械及工业自动化头部企业建立稳定合作关系。公司业绩具备高成长性，2018-2022 年公司营收/归母净利润 CAGR 分别达 45%/58%。在人口老龄化、智能制造背景下，医疗器械、工业自动化行业将维持高景气，带动公司业绩持续高速增长。

人形机器人的“感知器官”：传感器。作为一种检测装置，传感器能够感知到被测量信息，并将感知到的信息，按一定规律转换成各种形式的信息（电信号）进行输出，使所感知的信息得以达成传输、处理、存储、显示、记录和控制等目的。

人形机器人提升传感器需求：在机器人核心零部件中，传感器作为机器人重要组成部分，是力控摆动、稳定控制的核心，可精准测量随机变化的力，价值量或仅次于关键模组。人形机器人对于传感器的需求增多，有望推动相关传感器行业扩容。柔顺控制为发展方向：从自动化到机器智能、人工智能迈进，需要将力/力矩的测量和引入控制系统，提高机器人对未知环境适应性和交互安全性，即柔顺控制；外力的感应可基于电流环、末端力传感器、关节力矩传感器、电子皮肤/柔性传感器。

人形机器人即将迎来快速发展阶段，传感器将在此过程中充分受益；其中力控、触觉、惯性三类传感器的成本较高，且国内外在高端产品的技术水平上仍存在较大差距。MEMS传感器由于其高集成性、小体积、规模化生产成本低等诸多优势，是应用于机器人传感器的上佳解决方案之一。

电机原理与结构：电机是电能与机械能之间的转换装置，主要由定子、转子及其他附件组成，凡是需要将电能转化为机械能或将机械能转化为电能的地方都必须用到电机。

存在确定性需求，人形机器人成长空间广阔。对人形机器人的需求持续存在，2023 年供给侧变革推动人形机器人关注度提升。需求端，由于劳动力减少（惰性+人口老龄化），人工成本持续提高，叠加国家安全因素，人形机器人具备持续增长的确定性需求。供给端，生成式 AI 使具身智能具备落地可能性，产业链配套体系日渐完善，推动人形机器人打开增长空间。

人形机器人是具身智能发展的理想最终形态，涉及的计算机应用技术范围更广更深。多模态大模型是提升机器人感知与交互的关键。视觉技术是机器人感知中最重要部分，品牌销售继续提升。机器人厂商多自研认知与决策算法，夯实核心竞争力。

人形机器人又称仿人机器人，灵感来源于人类的身体，集仿生学原理和机器电控原理于一体，涉及机器人本体结构、核心零部件、智能感知、驱动控制、支撑环境等主要模块。相比其他机器人，人形机器人高度更高、双足行走，需要保持相对平衡并适应不同行走环境，关节更多且受力复杂，对减速器负载和电机响应速度要求更高。

技术加持加速“大脑”发展。当前机器人的发展趋势已从自动化转向智能化，而 AI 技术是迈向通用智能人形机器人的关键技术之一。人形机器人各方面的技术储备已经达到行业快速发展的临界点，而近两年 AI 技术（大模型）的进步是关键的引爆点。

人形机器人当前又称仿人机器人或类人机器人，指具有人的形态和功能的机器人，具有拟人的肢体、运动与作业技能（形似），以及感知、学习和认知能力（神似）。人形机器人是机器人中设计最复杂、控制难度最高的类型，当前产品普遍存在速度慢、稳定性差等问题。机器人之所以设计成人形，主要出于通用性、适应性以及交互性等几方面。具身智能、AI 和人形机器人，三者之间既有区别又有着紧密联系，具身智能可能是 AI 的终极形态，而人形机器人则是实现具身智能的物理形态之一，具身智能又是人形机器人智力水平提升的重要技术。[Nead

精密减速器是旋转传动的重要纽带，外资市占率较高。减速器是在原动机和工作机或执行机构之间起降低转速和增加扭矩的作用的元件，主要应用于机械传动系统中，广泛应用于冶金、航空、食品、机器等领域。1）谐波减速器：技术壁垒高，日本巨头企业哈默纳科一家独大，21 年全球市占率高达 82%，中国市占率高达 36%。2）RV 减速器：结构紧凑、传动比大，日本厂商纳博特斯克独占鳌头，20 年全球市占率高达 61%，21 年中国市占率高达 53%。3）精密行星减速器：结构复杂，制造安装难度较大。德日厂商处于领先地位，

人形机器人的核心价值在于通用+智能，将和工业机器人共同推动制造业智能化。工业机器人虽然技术成熟，但却无法解决泛化性的问题，不适应现 代制造业柔性生产的需要。我们认为人形机器人将作为工业机器人的补充，与 工业机器人共同推进制造业的智能化发展。“人形”只是表象，人形机器人 的核心价值在于通用+智能。未来的工厂中，工业机器人、人形机器人、人工 或将以7:2:1 的比例存在。

成本下降与功能升级：1）硬件端降本至可商业化水平：以往人形机器人高达上百万美元，特斯拉沿用其在车端的国产供应链后成本可降，预计量产后售价约2万美元。2）AI大模型+Dojo高算力+FSD强算法的软件赋能：ChatGPT可理解人类自然语言自动生成代码控制机器人执行任务；Dojo可将AI计算训练时间从数月缩短为一周，24年预计算力达100Exa-Flops；特斯拉人形机器人目前已打通FSD算法底层模块，可复用视觉感知等算法自动识别物体、记忆并规划路径。3）应用场景拓展至护理、餐饮、清洁、教育等多个领

人形机器人有望成为千亿美元级蓝海市场。随着人形机器人功能迈向多样化和普适化，产业分工日趋成熟，成本持续下探，人形机器人有望先在工商业普及，逐步拓展至家用、公共领域。根据测算分析，我们预计在中性假设下，2035 年全球人形机器人制造和家庭服务市场规模为 1103 亿美元，2025-2035年 CAGR 为 68.6%。

特斯拉Optimus快速迭代，远期需求或达到100亿台：在特斯拉2021年的首届AI Day活动中，马斯克亲自发布了新产品——Tesla Bot。在2022年的特斯拉AI Day活动中，已经可以自由行走的擎天柱Optimus在现场展示，并在展示文档中分享了大量技术细节。Optimus由40个执行器关节驱动，包括14个旋转执行器，14个线性执行器以及灵巧手上的12个执行器。在2023年度特斯拉官方发布的视频中，Optimus已经可以完成依靠视觉分选不同颜色的积木块，还可以做出多个单腿站立的瑜伽动作

未来：人形机器人奇点时刻，市场或超千亿。人工智能蓬勃发展，而机器人是人工智能进入现实物理世界的最佳载体。特斯拉、小米、小鹏等科技企业正加速入场。我们测算人形机器人 BOM 成本在 20 万左右，预估 2030 年人形机器人销量可达 216 万台，市场空间达 3500 亿元。对机器人相关公司及指数的复盘，从 2022/6/1 至 2023/11/27 总共经历了4 波涨幅，分别以特斯拉 AI DAY、人工智能、潜在 Tier 1 拓普集团交流、工信部印发指导文件为催化，机器人、减速器、传感器指数涨

深耕精密零部件和智能装备制造， 2019-2022 年归母净利润 CAGR 达 11%公司的传统主业为汽车涡轮增压器零部件，主要包括精密轴承件、叶轮、中间壳等，近年拓展至新能源车零部件领域，提供轻量化结构件、空压机零部件等，同时提前布局行星滚柱丝杠+导轨产能，打开工业母机+人形机器人第二成长曲线。公司业绩快速增长，2023 年前三季度公司实现营收 10.1 亿元，同比增长 27%，归母净利润 2.1 亿元，同比增长 37%。

人形机器人供给侧率先繁荣，一方面海外标杆企业推进产品迭代、商业化落地，2024年人形机器人或将在工厂批量应用；另一方面中国企业积极入局人形机器人产业，2023年发布产品陡增，我们积极预期未来潜在的重磅“玩家”的参与，或将带来新一轮产业发展热潮。产业积极探索商业化路径，我们认为智能制造或将成为人形机器人大规模应用的领域，长期视角下家庭服务是最具潜力的应用场景之一，2024年人形机器人或将迎来规模商业化元年。

公司是混合式（HB）步进电机龙头，2022 年营业收入 29.60 亿元，归母净利润 2.47 亿元，HB 步进电机产量约 1800万台，全球市场份额 10%以上，稳居前三，是最近十年内唯一改变HB 步进电机全球竞争格局的国内企业，打破了日企垄断。我们认为①主业控制电机：处于周期底部，伴随下游新兴市场的带动、公司产品品类的丰富、新产能的投放，将实现稳健增长。②人形机器人：享受先发优势，以空心杯电机为核心切入，横向拓展驱动器、直线运动产品、齿轮箱、减速机、编码器等多款核心零部件，有望充分受益于人形

机器人常用精密减速器包括谐波、RV、精密行星三种。工业机器人核心零部件主要包括减速器、伺服系统和控制器，从成本结构来看，减速器成本最高，占比 35%。精密减速器精度较高、使用寿命长，更加可靠稳定，包括谐波减速器、RV 减速器、行星减速器、摆线针轮行星减速器等，其中行星减速器结构简单，减速比和精度较低；谐波减速器结构简单，减速比高，传动精度和传动效率高，主要重在轻负载部位；RV 减速器结构复杂，和谐波减速器互为补充，主要用在重负载部位。

“设备采购”是人形机器人下阶段的核心指标。人形机器人正处于“研发到小批量生产”的关键阶段，过去的主题炒作模式正逐步失效。跟踪零部件厂商设备采购，是验证小批量试生产阶段何时到来，判断下一轮人形机器人行情的核心指标。本报告通过对生产工艺及设备的梳理，①梳理出设备环节中弹性较大的环节，②挖掘出有希望实现设备国产化的环节并跟踪相应公司进展。

1、人形机器人进入量产元年：工业机器人、新能源车供应链、自动驾驶、人工智能等加持，产业化进度有望超预期• 回顾2023年：人形机器人主题投资活跃，截至 2023/11/8，机器人指数涨26%，领衔机械设备行业增长。• 预计2024年：人形机器人或将进入小批量量产元年，产业化落地进度有望超预期。• 市场空间：预计2030年人形机器人需求量约177万台，全球市场空间有望达1692亿元，2023-2030年CAGR达25%。• 领先厂商：特斯拉 Optimus、波士顿动力 Atlas、优必选 Walk

旋转执行器作为机器人的基础组成单元，在机器人中起到重要作用，决定了机器人的灵活性、精度和最大负载能力。随着人形机器人的发展，旋转执行器单体使用量也随之增加，为旋转执行器行业带来新的增长机遇。在旋转执行器的技术路线上，主要存在高减速比和准直驱两大技术路线，我们认为高减速比方案更容易实现高扭矩，而准直驱方案在小负载关节上成本更具优势。从行业的分工角度看，我们判断在进入大规模量产阶段后，会出现专业的执行器生产厂商，这些厂商在效率和成本上更具优势。我们看好国内执行器制造相关企业在机器人产业链中发挥的重要

本篇报告系统性地梳理了人形机器人旋转执行器及其核心零部件，我们认为机器人旋转执行器及零部件在即将到来的人形机器人产业爆发中将充分受益，行业规模大幅扩增，国内厂商具备较强的成本优势与技术能力，给予行业“推荐”评级。

绿的谐波是国内谐波减速器龙头，创始团队自 2003 年开始研究谐波传动技术，产品性能达到国际先进水平，市占率为全球第二、国产第一。“P”齿形理论为基础的产品性能达到国际先进水平；自研新一代三次谐波技术减速器性能有显著提升，可应用至高端数控机床、半导体制造领域。公司研发费用率显著高于多数同行业公司。绿的谐波净利率维持在 30%-40%，远高于同行业公司，盈利能力领先。公司不断扩大产能，2027 年将达到 159 万台，成本有望进一步降低，市占率有望进一步提升。

特斯拉强势参与人形机器人开发，打造下一个比肩新能源汽车级别的新终端，特斯拉产业链及有潜在能力向机器人产业延伸的汽车零部件有望打开成长新空间。以特斯拉为代表的汽车厂商积极投入人形机器人产业，汽车零部件有望发挥研发、制造、资金等优势，借助汽车客户优势，切入机器人新赛道。人形机器人蓝海市场即将爆发，汽车零部件供应商向机器人业务延伸打造成长新曲线，其中执行总成、减速器、丝杠等环节弹性大，部分汽车零部件供应商原有业务与机器人关键部件有协同性，有望向机器人业务延展，推荐双环传动、拓普集团、精锻科技，受益标的

公司是国内谐波减速器龙头，产品打破国外垄断。公司成立于 2011 年，是一家专业从事精密传动装置研发、设计、生产和销售的高新技术企业，产品包括谐波减速器、机电一体化执行器及精密零部件。公司谐波减速器产品包括 LCS、LHS、N 系列和 Y 系列等多个系列类型，其中 Y 系列产品采用全新的结构和齿形设计，采用三次谐波技术取代了二次谐波技术，非常适合用于对传动精度要求极高、承载能力强、系统刚性好、输出振动小的应用场景使用。公司产品广泛应用于工业机器人、服务机器人、数控机床、航空航天、医疗器械、半导体

微特电机小巨人。成立于 2008 年，公司是以微特电机为主要构成的定制化精密运动控制解决方案提供商。公司多项产品在行业内具有较强竞争力，其中：公司线性执行器为行业领先产品，在迈瑞医疗、深圳新产业、美国 IDEXX、美国 Adaptas、韩国三星等企业产品中得到应用；呼吸机配套音圈电机打破国外垄断，已在迈瑞医疗呼吸机中批量应用。公司收入持续攀升，盈利能力表现出色。收入端，公司过去几年依靠对下游客户的持续开发，叠加自身在多项产品技术上的突破，收入规模从 2018 年的 0.72 亿元增长至 2022

国内蓝图开启，海内外利好有望共振。11 月 2 日，工信部印发《人形机器人创新发展指导意见》，明确人形机器人发展目标，2025 年实现整机批量生产，2027 年要形成安全可靠的产业链供应链体系。海外方面，特斯拉人形机器人进展迅速，在两年不到的时间内实现了快速迭代，完成了开发平台建造、Optimus 产品亮相以及电机扭矩控制、环境探测与记忆、双手复杂任务等能力的实现。马斯克预计 Optimus将大规模量产至“百万”量级，预计其单台成本或将低于 2 万美元。

AGI 起于大语言模型，终于具身智能。AGI（Artificial General Intelligence），即通用人工智能，也称强人工智能，指的是具备与人类同等甚至超越人类的智能，能表现出正常人类所具有的所有智能行为。AGI 技术实现突破，离不开LLM 大模型和多模态能力，在两者结合下，AI 具备了创造力。具身智能是迈向通用人工智能（AGI）的重要一步，国内外大厂及高等学府均开展了具身智能的相关研究，如微软、谷歌、斯坦福、达闼机器人、智元机器人等。

为什么需要力控？位置和速度控制可以认为是“硬约束”，即机器人只能在设定区间中运行，而转矩控制是“软约束”或“柔性控制”，机器人可以根据场景需求而不断调整作用力的大小，因此随着机器人应用场景的多样化，转矩控制的重要性愈发明显。目前针对机器人硬件层面的力反馈测量主要有三种方式，应变片式力矩传感器、电磁式力矩传感器和弹性体。三种方案的选择和执行器方案有着密不可分的关系，常规方案使用基于应变片原理的力矩传感器测量力反馈，SEA 带有刚度更低的弹性体，因此一般使用电磁式或应变片式测量，而本体驱动器则使用电

公司深耕称重领域物联网研发与应用，连续 14 年在国内称重传感器市场市占率第一。公司产品广泛应用于交通、冶金、港口、化工、建筑机械、工程机械等下游行业，贸易合作遍布 100 多个国家和地区。

工信部发布《人形机器人创新发展指导意见》，重视人形机器人产业地位：继深圳、北京、上海在智能化、机器人相关发展行动方案中提及人形机器人后，工信部专门印发《人形机器人创新发展指导意见》，定位人形机器人是“有望成为继计算机、智能手机、新能源汽车后的颠覆性产品”。提升重视程度：科技竞争的新高地。文件细节丰富，充分考虑到产品技术（软件+硬件）、应用生态、产业支撑多个方面，专门设置关键技术攻关、重点产品和部组件攻关、拓展场景应用等3个专栏，确保各项任务落到实处，预计将对产业链上下游的发展起到实际的推动作用。

2023 年是人形机器人产业化的破晓时刻。特斯拉 Optimus 从概念到样机落地仅两年时间。2023 年是人形机器人产业化进程中的重要时间节点，从软件和硬件上来看，当前时点刚好是各项技术大突破的交汇点，无论是精密控制零部件方案的迭代升级，还是 GPT 大模型的不断进步，都让人形机器人产业化的“破晓时刻”更近了一步。

AI 赋能，人形机器人发展提速，拉动金属材料需求。人形机器人具有类人的外貌，一定程度上可替代多种传统机器人，但也需要更加复杂的驱动、传感、控制、交互系统。早期人形机器人造价昂贵，不具备智能，应用场景有限，难以大规模商业化量产。快速发展的 AI 或可成为人形机器人的大脑，同时近年新发布人形机器人的成本普遍有所下降。一旦人形机器人克服成本高和不智能两大缺点，下游应用空间或将被打开，人形机器人市场空间将迎来快速增长。根据Stratistics Market Research Consulting 的数

人形机器人诞生已有 30 余年，当前机器人处于高动态运动发展阶段，由技术验证期向初步商业化过渡，在广泛场景探索商业化可能性。2023 年产业在技术侧和供给侧出现显著边际改善：技术上以 AI、大模型为代表的软件技术取得重大突破，或带领行业突破产品力天花板；供给上，2023 年特斯拉已完成从概念机到可完成复杂动作实体的进化，提出售价 2 万美元的目标；1X 科技的 EVE 产品在安保场景顺利商业化着陆。

人形机器人“性能提升+成本下降”势在必行，市场空间广阔。“性能提升+成本下降”是人形机器人发展的核心，随着 AI 技术发展，传感技术升级，人形机器人有望成为“具身智能”的理想载体；随着特斯拉不断发挥产业链优势，核心部件国产替代加速，机器人成本有望大幅下降，马斯克预计特斯拉 Optimus 售价有望低于 2 万美元/台。人形机器人市场空间广阔，预计至 2030 年全球人形机器人新增市场空间约为 10163 亿元，23-30 年新增市场空间 CAGR 约为 83%。

首台双足机器人诞生于1969年，至今已有五十余年发展历史。从产业角度来看，海内外已涌现出一批以特斯拉、优必选为代表的人形机器人主机厂，并在视觉识别、语言模型、电驱伺服等多项软硬件技术上取得突破。目前人形机器人已经能初步应用于教育、医疗、工业等行业，未来有望覆盖几乎所有涉及人类作业的下游场景。

丝杠是核心传动部件，壁垒高国产替代空间广阔。丝杠是机械设备中将回转运动、直线运动相互转换的传动元件，主要应用于传动和控制系统中，广泛应用于数控机床、制造设备、机器人、精密仪器等领域。丝杠的高壁垒主要是体现在加工工艺、生产设备、原材料方面。1）滚珠丝杠：2022 年中国大陆滚珠丝杠市场高端国产化率仅占 5%，中端国产化率为 30%，国产替代空间广阔。根据 Verified MarketResearch 预测，2030 年全球滚珠丝杠市场将达约 28.13 亿美元。2）行星滚柱丝杠：与滚珠丝杠相比，

空心杯电机技术壁垒一是空心杯线圈绕组的设计和加工，二是绕线设备。鸣志电器产品达到了国际先进水平，且具有明显的价格优势，有望国产替代，且人形机器人会促使国内生产商加大研发投入，加快替代速度。目前空心杯电机主要被国外生产商所占据，国内生产商总体所占份额约为15%，预计到2028年将提升到40%。

空心杯电机结构紧凑、效率高，广泛应用于航空航天、工业自动化等高精尖领域和电动工具等民用领域。2021年全球空心杯电机市场规模约6.75亿美元，市场规模受限于较高的应用成本。空心杯电机契合人形机器人机械手需求，根据测算，当特斯拉人形机器人产量达到500万台时，空心杯电机市场扩容216亿元。瑞士MAXON、德国FAULHABER等外资龙头占据绝大部分市场份额，在技术积累、应用领域、定制服务及全球化布局等方面具有优势。以鸣志电器、鼎智科技等为代表的内资厂商持续加大研发投入，实现产品—设备—零部件国产替

国产替代+复苏共振，数字化生态构建护城河。1）2023 年工业自动化市场处于筑底期，2023 上半年自动化整体市场规模 1519 亿元，同比下降 2.4%。工控下游部分传统行业呈现复苏迹象+高端制造业国产替代持续，新一轮库存周期渐近；2）国内工控产品性能+零部件自制能力逐步提升，部分工控企业已具备流程自动化行业尤其是高端行业国产替代的能力。从下游行业分布来看，国内工控企业下游分布差异较大，深耕不同细分赛道，能力领域差异大，有望加速国产替代；3）企业数字化持续，制造业数字化转型未来可期，龙头工控企

丝杠为常用的精密滚动部件，广泛应用于机床、机器人、汽车等领域。丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想产品，广泛应用于数控机床、机器人、汽车等各种机械设备。按照摩擦特性，丝杠可划分为滑动丝杠、滚动丝杠和静压丝杠；其中滚动丝杠包括滚珠丝杠（最常用）和行星滚柱丝杠（特斯拉人形机器人应用其为传动部件）两类。

IMU（惯性测量单元）通过测量物体加速度和角速度的变化来推算出物体在三维空间中的位置和姿态。目前高精度MEMS IMU民用市场，主要应用场景包括高精度自动驾驶以及人形机器人。自动驾驶达到L3级以及以上，所需要IMU精度需要达到1°/h以内，目前较高精度的MEMS IMU芯片全部依赖于海外进口；人形机器人达到特斯拉Optimus的精度，需要通过增加高精度MEMS IMU数量来达到身体稳定、姿态控制以及头不稳定补偿的效果，因此高性能MEMS IMU芯片国产自主可控的机遇需要提前布局。[NeadPay

系统梳理海外五家头部人形机器人公司特斯拉、波士顿动力、1XTechnologies、Apptronik、Agility 发展历史&技术亮点&未来落地展望，以此探索全人形机器人行业未来的发展路径。 市场普遍只看到 AI 2.0 对于人形机器人的赋能，而我们在总结海外公司发展历程时发现，人形机器人同样将赋能 AI，成为“具身智能”的最佳载体：例如根据财联社，OpenAI 今年投资 1X，有望将 GPT-4 及更先进的多模态模型植入人形机器人NEO，不仅带来机器人的智能涌现，

人形机器人为什么会存在反直觉的现象？目前人形机器人玩家中，处于领先地位的多为科技企业；而传统的工业机器人厂商鲜有声响。工业机器人更偏向于“机器”，是高端制造行业；而人形机器人拥有了基础的“人”的能力，是科技行业。从本质上看，尽管目前人形机器人模仿了人的外形，但依然属于机器人的范畴；除了感知层的传感器外，主要硬件部分中仍然继承了工业机器人的核心架构。只有在人形机器人整合感知系统、驱动系统、末端执行系统、能源供应系统、计算系统及软件这五大系统后，叠加人工智能方面的突破，才能表现出的“人”的特质；传感

人形机器人作为 AI 原生应用最佳载体，场景的通用性、技术的完备性、成本的可控性相互促进，商业化进程有望加速，万亿市场增长“奇点”已至。 原生应用为新技术最佳投资方向，具身智能有望成为人工智能终极形态。 软件决定了人形机器人应用发展上限，硬件则决定下限，特斯拉 Optimus 硬软件实力突出，场景通用有望反哺成本下降曲线。考虑落地可行性，九大场景，人形机器人催生万亿蓝海应用市场。

公司积极推进原材料自制获得更高毛利。公司在成本控制上同时发力上游生产和终端销售环节，推进原材料自制、寻找对终端售价变动敏感性较低的客户。自制策略效果显著，公司利润率持续领跑同行。

实现任务级交互将成为解决人形机器人通用化难题的关键。当前人形机器人行业面临着高需求、低渗透率、商业化落地难的发展瓶颈，其核心原因在于机器人通用化水平不达预期。按照机器人控制层级的划分，通用化能力的提升需要机器人能够拥有高层级的自主规划能力。因此，如何让人形机器人独立完成高层级规划，实现任务级交互，将成为决定人形机器人能否实现商业化落地的关键。

人口老龄化叠加用工成本增加，倒逼制造业和服务业中用机器人取代人工。人形机器人一般与人类有着类似的身体结构和运动方式，更能适应于各类现实生活场景，因此能从专用转向通用，增大规模效应降低成本，是实现具身智能的最佳物理形态之一。

滚动功能部件应用场景广泛，数控机床为第一大下游：目前国内数控机床、机器人与生产线、航空航天与军工为三大应用场景，2021年机床在采购滚动功能部件行业中占比54.3%，推动滚动功能部件需求扩张，2022年对应市场空间为27.41亿美元。同时，人形机器人进入快速迭代升级进展期，由于其大多采用反向式行星滚柱丝杠，丝杠部件或将从中受益，市场空间有望大幅提升。

减速器/传动机构是人形机器人关节的核心零部件之一。关于关节里的减速器/传动机构，目前市场更多地从自下而上的角度对比分析不同减速器/传统机构的产品性能、竞争格局，但我们自上而下地从人形机器人整体的设计要求、不同关节的设计目标、减速器/传动机构的选择逻辑进行分析。我们认为人形机器人关节的设计是重量、惯性、负载、顺应性和经济性之间的权衡，旋转关节机械设计更简单，综合性能优异，在人形机器人关节广泛使用，其中谐波减速体积小，质量轻，应用最为广泛；线性关节可通过结构形成闭合运动链，增加结构刚度，提高机器人质

人形机器人到达发展奇点：全球又进入新一轮科技涌现期，AI助力下海外人形机器人研发不断迭代更新，同时国内人形机器人产业也迅速发展，小米、优必选、达闼、追觅、宇数、智元、伊艾克斯、博实股份（排名不分先后）等多家优秀人形机器人公司开始不断涌现。运控算法迭代，机器人走好第一步：谷歌deep mind团队推出RT-2，李飞飞团队开发具身智能等系列运控算法推陈出新，大模型、深度学习等前沿内容逐步深入机器人运控算法。多模态大模型主力下，人形机器人产业化进程有望加速。硬件设计方案与选择呈现多元化趋势：电机、减速

芯动联科是国内高性能 MEMS 惯性传感器领军企业，核心人员技术实力强，产品性能比肩国际龙头。芯动联科成立于 2012 年，公司采取 Fabless 经营模式，多年来专注于高性能硅基 MEMS 惯性传感器的研发、测试与销售，是国内为数不多能够实现高性能 MEMS 陀螺仪稳定规模量产的公司。公司核心产品为MEMS 陀螺仪与 MEMS 加速度计，产品主要应用于高端工业、无人系统与高可靠领域，核心性能指标比肩国际先进厂商主要产品。公司注重研发投入，核心技术人员实力强劲，2020-2022 年研发费用率

丝杠是传动领域的核心部件。丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品，在机器人、汽车、机床等领域有所应用。丝杠按其摩擦特性可分为三类：滑动丝杠、滚动丝杠及静压丝杠。滚动丝杠的精度和传动效率较高，但其制造工艺较为复杂。

丝杠作为最常用的机械传动元件之一，广泛应用于机床、工业自动化等多个领域：丝杠是将回转运动转为直线运动或将直线运动转化为回转运动的理想产品，常见丝杠产品包括滑动丝杠、滚珠丝杠、行星滚柱丝杠等，导程精度依次增加。滚珠丝杠具备高精度、可逆性及高效率特点，广泛应用于机床、专用设备领域、工业自动化等多个领域。

丝杠是一种机械传动元件，通常用于将旋转运动转换为线性运动，主要由丝杠和螺母两部分组成。目前市场主流产品包括滚珠丝杠、梯形丝杠与行星滚柱丝杠。直线导轨要由导轨和导向块两部分组成，导向块通过在导轨上滑动实现对工件的定位和运动控制。丝杠与直线导轨广泛应用于数控机床、自动化生产线、医疗器械、机器人、半导体等高精密机械等领域。特斯拉 Optimus 的旋转关节选取谐波减速器的方案，而直线关节选取行星滚柱丝杠+梯形丝杠的方案；其中 14 个线性关节中有 10 个关节选取行星滚柱丝杠方案，4 个选取梯形丝杠方

在我们的研究框架中，AGI、混合虚拟现实、元宇宙均描述的是未来成型的生态。AGI/虚拟现实的真正实现，首先依托于智能科技视角下的两条技术路径——混合平台、重构时空，人形机器人即混合平台的一种工程方案。智能科技视角下，chatGPT 是生产力范畴、MR 眼镜与人形机器人是不同的计算平台/新空间，我们预计其中 MR 眼镜将于 2024 年进入 C 端，人形机器人预计将于2026 年进入家庭 C 端。 国内外市场对人形机器人产业进程的分歧巨大（落脚于能否2026 年进家庭 C 端），源于硬件

人形机器人开启人工智能应用大未来，未来十年产业大趋势确立：人形机器人的通用性打破工业及服务机器人的限制，近2年国内外资本大举进入，未来20年产业大趋势确立。特斯拉机器人兼具性能与性价比，目标定价2万美金，且进度引领全球，目前处于B样阶段，24年底有望开始小批量，率先与工厂应用，商业化路径将从细分领域突破到通用型，从tob向toc转变，28-30开始大规模放量。我们预测全球25年人形机器人初步商业化，销量2-3万台，30年新增需求100万台，2035年销量有望突破1000万台。

人形机器人：劳动力替代空间广阔。机器人的发展跟随制造业自动化程度不断提升，从最早的单任务起重机式臂到机器人，再到能够与人直接交互的协作机器人，再发展到与人工智能结合的人形机器人。特斯拉人形机器人突破40个关节，有望达到人类的灵活水平，人形机器人不断迭代，产业化加速。受全球劳动力缺口持续扩大影响，人形机器人替代带动巨大市场需求，假设按照2030年105万台空间的计算（替代美国210万劳动力缺口的50%），市场规模达210亿美元。人形机器人商业化的解决方案以电机为主，主要是电机控制精度更高、应用更为

技术进步+巨头入局+政策激励加速 2023 年人形机器人产业发展。2023 年RT-2、Voxposer 等大模型超预期发展，具身智能迎来曙光。特斯拉宣布其人形机器人擎天柱 2024 年有望率先在内部工厂投入使用，微软、谷歌、三星等科技公司也纷纷入局，有望加快整个产业链技术升级。北京 2023 年 6月发布政策，目标 2025 年实现百台人形机器人原型机生产，实现 3-4 个场景应用，上海、深圳同样发布政策加紧布局人形机器人，加快其产业化进程。随着科技龙头入局、大模型等 AI 技术加速、相关政策

空心杯电机采用无铁芯转子，性能远超传统电机。空心杯电机是一种采用无铁芯转子的直流永磁伺服控制电机，空心杯电机通常尺寸较小，直径不超过 40mm，也可归类为微型电机。根据换向方式的不同，空心杯电机可分为有刷空心杯电机（空心杯电机 Coreless Motor）和无刷空心杯电机（无齿槽电机 Slotless Motor）。空心杯电机响应速度快，具有良好的控制特性和伺服性能。

专注齿轮数十年，稳扎稳打再腾飞。公司起家于齿轮制造，40 余年深耕，齿轮由传统燃油车齿轮延伸至中高端自动变速器、新能源车、商用车、工程机械、摩托车、电动工具领域，形成齿轮平台型企业，同时业务拓展至机器人领域的 RV 减速器和谐波减速器。

人形机器人风起，潜在市场空间广阔。人形机器人是指具有与人类类似的身体结构和运动方式的智能机器人。人形机器人既需要极强的运动控制能力，也需要具备非常强的感知计算能力。人形机器人能适应各类现实生活场景，使得机器人能从专用转向通用，增大规模效应降低成本。人形机器人也被视为是实现具身智能的最佳物理形态之一。全球玩家正加速布局人形机器人赛道，下游应用场景有望打开，潜在市场空间十分广阔。特斯拉入局，加速人形机器人产业化落地。虽然此前技术水平和制造成本等问题使得人形机器人发展较慢，但特斯拉的入局，将加速人形机

AI助力人形机器人，人形机器人潜在市场广阔，2035年或可达千亿美元。随着全球数字化进程发展，机器人产业正迎来重要机遇期。高盛预测在最理想的情景下（产品设计、用例、技术、可负担性和公共接受度等障碍被克服），2035年人形机器人市场或将达到1540亿美元。Markets and Markets预测人形机器人市场规模将从2023年的18亿美元增长到2028年的138亿美元，其复合年增长率可达50.2%。➢ 人形机器人发展驱动力：1.劳动力短缺问题进一步凸显，人形机器人将来或可成为缓解劳动力短缺问题的

AI 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。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。[Nea

为什么机器人灵巧手要用空心杯电机？灵巧手空间狭小，需要配备小型化且控制精度高的电机。空心杯电机属于特殊的伺服电机，采用无铁芯转子结构，消除了由于铁芯形成涡流而造成的电能损耗，具有体积小、控制精度高、寿命长、转速快、能效高、能量密度大等优势，完美契合了灵巧手对驱动电机的轻量化和高精度要求。

人形机器人商业化持续推进。人形机器人发展到高动态阶段为未来多样化应用场景落地创造了丰富的想象空间，多家企业已就实际应用场景开展了商业化初试，其中1X technologies的机器人EVE和Agility Robotics的机器人Digit取得了不错的成绩，通过复盘他们的发展情况，我们认为人形机器人成功实现商业化需要从以下几点考量：（1）找到降本路径实现规模化，提升机器人应用经济性；（2）提升智能化水平；（3）功能设计与实用场景匹配助力应用，比如EVE、Digit。多维度赋能，人形机器人发展有望

人形机器人已经进入到以具备感知能力和认知能力为主要特征的高动态运动发展阶段。2022 年，特斯拉宣布将推出的人形机器人 Optimus，引起资本市场和产业界的广泛关注。人形机器人的核心零部件包括减速机构、滚柱丝杠、无框力矩电机、空心杯电机、各类传感器等，相关环节有望随人形机器人产业的发展受益。

历史：行业百花齐放，工业类崭露锋芒。自 1968 年通用电气试制第一台双足机器人以来，人形机器人产业已经历了三个主要发展阶段，包括萌芽阶段（1960-1990）、发展阶段（1990-2010）以及“百花齐放”阶段（2010至今），行业技术日趋成熟。而以工业场景为主要用途的人形机器人产品持续迭代，涌现出以波士顿动力的 Atlas、特斯拉的 Optimus、Agility Robotics 的 Digit 为代表的优秀产品，家庭&商用场景中也出现以Engineered Arts 的 Amec

人形机器人商业化爆发的前提：核心要解决通用性和成本的问题，而通用性的实现对技术提出了极高的要求，技术上要实现“类人功能”，软件方面需提供“大脑”的思考能力和“小脑”的运控协调能力，硬件方面需提供可实现相应动作的载体，难点在于如何做到更聪明、更效率、更灵活，可贴切满足人类需求进而实现商业化落地，当前基础要素已备且在迎来加速的拐点。特斯拉入局，加速软硬件迭代：过去100年以来国内外多家企业已推出可实现基础动作和交互的人形机器人，而特斯拉从2021年8月公布人形机器人项目到2022年9月展示原型机，再

“具身智能”通用人型机器人，特斯拉的长期价值来源。特斯拉正在开发可以实现“具身智能”的人形机器人Optimus。目前已能直立行走、抓取物体和工具。机器人将复用FSD视觉感知算法和Dojo超算，AI训练速度极大提升，同时有望引导电车供应链直接迁移。特斯拉认为Optimus将颠覆机器人行业，影响到教育、医疗、酒店、公共设施、住宅、零售等领域，未来预计需求达百亿台以上。市场空间巨大，产业链上游链条长应用广泛。通用人形机器人的灵活性和环境适应能力高，不需要特别改造环境，且使用寿命和残值比其他机器人更高。

人形机器人问世多年，特斯拉+ChatGPT 有望引爆。人形机器人是通过模仿人类的形态和行为设计制造出的机器人，目标辅助人类从而解放更多的生产力，从 1939 年电机械控制的 Elektro 至今已发展了 84 年。软件方面，ChatGPT 等大语言模型在历史上首次使得 AI 可以理解并帮助人类，即拓宽人形机器人可应用的开发领域，硬件方面，特斯拉等科技公司的入局使得规模化效应带来的降本可期，人形机器人有望在广阔的消费市场迎来自己的 iPhone 时刻。“感知-控制-执行”实现指令到执行，ZMP 模

人形机器人产业化加速，或将成为下一个万亿市场：人形机器人发展历程可以追溯到 20 世纪初，1969 年日本早稻田大学加藤一郎实验室率先解决了机器人双足行走问题，研发出第一台以双脚走路的仿人机器人。近年来，波士顿动力、敏捷机器人、特斯拉等陆续推出人形机器人产品，人形机器人或将从实验室走出，进入新的发展时期。长期来看，人形机器人销量预计不低于现有汽车行业水平，甚至能到达与人口 1:1 的水准，根据世界汽车工业协会（OICA）最新数据显示，2022 年全球汽车销量约为 8163 万辆，按照人形机器人单

丝杠导轨：精密机械中最常用传动部件：滚珠丝杠是将旋转运动转换成线性运动的理想传动装置，主要由丝杠轴、螺母、滚珠以及循环部件组成；导轨副实现支撑和机械导向作用，主要由导轨和滑座组成。滚珠丝杠搭配导轨，是精密机械中最常用的传动部件。从市场空间来看，根据我们测算，2021 年国内滚珠丝杠&导轨市场空间约 128 亿元。从下游来看，机床、机器人自动化&汽车为丝杠导轨最主要应用下游，其中机床为丝杠导轨最大应用下游，且对精度要求最高。直线导轨凭借其较高的精度和稳定性，在机器人&自动化

线性执行器参考人体膝关节结构，通过四个连杆+四个枢纽进行机械模拟，即可实现较好的动能转换；特斯拉optimus通过手臂、腿上的线性执行器，对图示关节进行操控，模拟人类四肢运动。线性执行器：电机+行星滚柱丝杠+轴承+传感器，相关部位对力矩的要求较高，关键零部件为丝杠

研究背景：自特斯拉宣布人形机器人项目以来，基于对“机器替人”等产业逻辑的高度认可，市场对人形机器人相关产业链的发展高度关注。在此背景下，本篇报告聚焦机器人成本占比最高的精密减速器环节，结合特斯拉人形机器人的产品定位和各类精密减速器的结构特点以及当前的行业发展状况，分析未来行业发展路径和潜在的投资机会。（1）精密减速器是机器人成本占比最高的核心零部件，目前主流类型为精密行星、RV 和谐波减速器，三者各有优缺点，适用于不同场景。特斯拉人形机器人对零部件小型化、轻量化要求高，谐波和 RV 减速器是最为

丝杠是各类装备部件中常用的传动装置。丝杠是工程机械和精密机械上最常使用的传动部件，主要由丝杆与螺母构成，其主要功能为将旋转运动转化成线性运动，或将扭矩转换成轴向反复作用力。目前常见丝杠主要可分为三角螺纹丝杠、梯形螺纹丝杠、滚珠丝杠及行星滚柱丝杠，精密性及加工难度逐步递升。滚珠丝杠优势显著下游应用广泛，市场空间广阔。滚珠丝杠由于其高传动效率、高精度、长寿命等特点目前在各类机械装备中广泛应用，下游应用领域包括机床、航空航天、3C 自动化、机器人等，其中机床为我国主要应用领域。我们测算 2022 年机

丝杠导轨：精密机械中最常用传动部件：滚珠丝杠是将旋转运动转换成线性运动的理想传动装置，主要由丝杠轴、螺母、滚珠以及循环部件组成；导轨副实现支撑和机械导向作用，主要由导轨和滑座组成。滚珠丝杠搭配导轨，是精密机械中最常用的传动部件。从市场空间来看，根据我们测算，2021 年国内滚珠丝杠&导轨市场空间约 128 亿元。从下游来看，机床、机器人自动化&汽车为丝杠导轨最主要应用下游，其中机床为丝杠导轨最大应用下游，且对精度要求最高。直线导轨凭借其较高的精度和稳定性，在机器人&自动化

AI 赋能机器人，具身智能发展正当时。具身智能是 AI 进入物理世界进行交互的载体。机器人与人工智能的交集，被称为智能机器人，智能机器人可以与外界交互，根据自身对外界的感知，决定完成任务的方式，并且可以在失败中不断学习进步，相较于非智能机器人的“机器”属性，智能机器人更像是“人”。近年来随着硬件和软件算力的不断提升，各大公司相继推出 AI大模型算法，包括 Open AI 的 GPT-4、谷歌的 RT-1、PaLM-E 等，有望解决机器人的通用性问题，具身智能迎来快速发展。特斯拉 Optimus软

人形机器人是AI最有前景的落地方向之一，未来不仅能将人类从低级和高危行业中解放出来，提升人类生产力水平和工作效率，还可以在工业、商业、家庭、外太空探索等领域具有广阔应用场景。预计当人形机器人产业迭代成熟之后，所对应的年度市场规模会有数万亿元。特斯拉人形机器人借鉴电动车的生产管理经验，有望推动产业链成本下降，进而带动机器人需求爆发，预计未来零部件供应商的单价和利润率预虽然会呈现下行趋势，但是可以以价换量实现市场空间的极大增长。

人形机器人的各类电机，凝结了设计方案的巧思。电机是定制化的机械件，机器人每一个关节的电机选型需要充分考虑关节的类型和驱动模式。人形机器人具有结构紧凑、关节扭矩大的特点，和协作机器人相似，因此身体关节选用了无框力矩电机，沿用了协作机器人的供应体系；而手部电机要求体积小、精度高，选用了空心杯电机，这也标志着空心杯的应用领域从过去的高端工业、航空航天等拓展到机器人领域。机器人电机市场“小而精”，人形机器人为其市场空间注入想象力。22年全球机器人电机市场规模 11 亿美元，占整体电机市场的比例不到1%；

人形机器人产业发展仍处于 0-1 阶段，当前行业投资逻辑偏向事件驱动型的主题投资，但可落地服务场景的人形机器人成长空间非常广阔，值得长期关注。本文将围绕以下热点问题作出讨论：①当前节点人形机器人产业有哪些变化？②如何判断其市场空间？③我国在 Tesla 人形机器人产业链中哪些环节具体受益？④各环节供应格局及壁垒如何？⑤市场化如何展望？我们认为 AI 赋能及多方入局情形下人形机器人产业发展明显加速，商业化节奏值得期待，我国制造企业凭借成本优势有望在人形机器人硬件端获益。本文亮点在于，我们对 Tes

1、具身智能浪潮推进，人形机器人是迈向具身智能道路上的一大步，特斯拉入局产业化加速• 具身智能可能将是AI的终极形态，人形机器人是实现具身智能的最佳形态之一 。特斯拉Optimus采用纯电机驱动，身体部分28个自由度，每只手6个自由度，配备2.3kWh、52V电池包，截至2023年5月的视频，已在车间灵活行走、抓取物体。2、控制与执行系统：核心部件价值量占比约62%，关注行星滚柱丝杠、无框力矩电机、空心杯电机、谐波减速器等• 伺服控制系统：驱动系统+电机+检测反馈元件。空心杯电机用于手部，价值量

一、产业端看好人形机器人商业化，投资端看好核心零部件随着特斯拉人型机器人产业化推进、ChatGPT等AI技术加速，人工交互及人工智能成为一大趋势，人形机器人作为“具身智能”最理想载体，站在多重产业共振的交汇点，有望引领未来产业变革。特斯拉作为目前人形机器人技术领先厂商，基于FSD自动驾驶技术可迁移性、具备工厂应用场景的特点，解决了此前人型机器人产业化的两大痛点，产业端看好Tesla Bot突出重围。为了实现人形机器人2万美金/台的平价目标，产业化过程中离不开国产硬件供应链的支持，沿着产业链降本主

人形机器人：从专用到通用，打开机器人市场空间。 • 人形机器人打开机器人市场空间。人形机器人指具备人类的外形特征和行动能力的智能机器人。传统机器人一般应用于单一场景，通过特定数据库进行训练，例如搬运、送餐、扫地机器人等；而人形机器人基于通用大模型，不限制固定应用领域，运转时可根据人的指令无缝生成相关代码并指挥机器人行动。从专用到通用场景的升级，人形机器人有望打开机器人应用场景，远期市场空间大。• 行业市场空间广阔。根据优必选招股书，预期2026年全球人形机器人解决方案市场规模将达到80

劳动力人口下降、人口老龄化、人力成本上升推动机器换人，“人形”天花板远高于非人形。中国劳动力人口数量持续下滑，美、德、日等多国具有同样趋势，人力成本持续上升，中国已不再是人力低成本国家，机器替代人是一大趋势。“人形”原因主要有：1）“人形”是最适合人类社会所有场景的形态，无需改变场景来适应机器。2）恐怖谷理论下，“人形”的好感度上限远高于非人形。3）“人形”的肢体语言最符合人类认知惯性。ChatGPT 本质是文字接龙，RobotGPT 可看作是文字/语言/各类传感器接收的信号-动作接龙，拐点或是

传统机器人是千亿规模成熟赛道，分为工业和服务机器人，工业/服务机器人均为千亿级别市场，近些年全球增速约为10%/20%。人形机器人属于新兴赛道，参与者多为科技、互联网企业，由于技术难度较大+成本较高，迟迟未落地量产，产业尚处于探索状态，近期，我们认为行业发生了明显的变化，人形机器人有望实现0到1的突破，即供给侧-出现明显变化+技术侧-人工智能技术取得重大进展。供给侧-TSL：1）迭代和进化速度惊人：特斯拉人形机器人项目正式公开后刚满一年的成果令人满意，因为它可以复用特斯拉汽车同款的FSD和Doj

风起人形机器人，多方势力入局，商业化渐进。传统机器人可以分为工业机器人、服务机器人和特种机器人三类。相比其他机器人，工业机器人发展较为成熟，复盘工业机器人的发展历程，我们认为场景适用性+成本是影响机器人渗透率的重要因素。人形机器人处于产业链早期阶段，潜在应用场景广阔，我们预计早期应用场景可包括家务领域、安保领域和填补空缺劳动力等，潜在市场规模超过万亿人民币。目前制约人形机器人发展的因素主要是运动系统和成本，随着车企、互联网企业、机器人企业等企业入局，人形机器人运控系统有望逐步提升，成本有望逐步下

人形机器人产品持续进步，市场空间星辰大海。21 年 8 月特斯拉首次公开 Optimus 机器人计划，至 23 年 5 月发布会展示，多个人形机器人已可以同步或单独执行任务，其身体和视觉能力同步提升。预计未来人形机器人将凭借其性能优势在工业、生活等各领域高速渗透。根据我们测算，人形机器人潜在市场空间达上百亿美元。供应链逐渐浮出水面，看好一体化关节投资价值。一体化关节约占整体成本的 50%，共有 40 个执行器。身体部分包括直线、旋转执行器共计 28 个，其中旋转执行器采用无框力矩电机+谐波减速器

◆ 特斯拉人形机器人持续进化，有望拨开产业迷雾、引领全新开发热潮✓ 机器人产业已历经三代发展历程，应用于广泛场景，但工具属性重、智能化不足。2022年全球机器人市场规模突破500亿美元，自动化及智能化大势下，机器人产品性能、丰富度提高，并渗透多元场景，市场规模将保持增长态势。但现阶段机器人的智能化属性仍不足，实现解放人类生产力的目标尚需时日。✓ 人形机器人开发道路前赴后继，特斯拉Optimus基于电动车积淀，或推动产业提速发展。全球首个人形机器人问世至今已有近50年，尚未规模产业化的主要原因在于

机器人发展经历了实验室技术积累阶段，工业机器人先行，目前正逐步走向具身智能时代。特斯拉人形机器人Optimus作为标志性产品，在2023年5月发布会上展示了精准的控制、感知能力，获得广泛关注。行业内代表性机器人产品还包括波士顿动力Atlas，国内的小米CyberOne，优必选WalkerX等，人形机器人智能化水平明显提升，商业化落地有望加速。特斯拉马斯克乐观预计，未来人形机器人的需求，可能会远远超过汽车的需求。人形机器人商业化应用面临两大主要难题，一是产品功能简单，智能化水平不足；二是成本高昂，

人形机器人拥有极高表达能力，有望成为 AI 的终极载体。一方面，在使用自然语言处理技术之后，人形机器人能够更好地理解和处理人类语言，根据不同的用户偏好提供个性化的表达方式，应对不同的语言场景和需求。另一方面，人形机器人作为具象的实体，能够丰富 AI 和人类的交互方式，除了语音交互，还可以考虑表情、手势等表达方式。当前的表情系统二次开发需要通过编程软件实现，未来自然语言编程有望让普通用户参与开发，更轻松地与机器人互动。多模态训练模型进步，有望提高机器人训练准确性。当前 GPT-4 已是大型多模态，

ChatGPT是2022年11月30日OpenAI推出的一款对话式AI模型，是其GPT系列新作，功能更全面&更类人，潜在应用空间更为广泛。技术上，ChatGPT的上线意味：语言类AI底层技术NLP进步显著，同时启示AI其他领域应用更高效率的Transformer和产出更类人的RLHF算法。应用上，GPT的升级推动AIGC的发展，AIGC渗透率有望在2025年提升至10%，市场规模或将于2030年逾万亿。

人形机器人提升硬件需求。近年来，受益于国家经济快速发展，制造业水平持续上升，我国自动化和智能制造的需求不断提高，2021 年我国工业机器人产量同比增长44.9%， 2020 年中国服务机器人市场规模达同比增长 37.4％。机器人核心零部件（减速机、伺服电机、控制器）在功能和成本上都占有重要地位，近年来国产减速机实现较大突破，伺服电机国产化率逐步提升。相比于传统工业机器人，人形机器人具有更多自由度/关节，核心零部件的数量将成倍增长。由于服务机器人/人形机器人具有更强的交互能力，其应用场景将持续拓宽

波士顿动力机器人 Atlas 展现接近人类的运动性能，为未来商用人形机器人树立标杆。对标 Atlas 的算法、感知和动力系统，我们认为电驱未来完全有望实现 Atlas电液驱动的运动表现，并且其成本优势可驱动产品打开消费市场。我们认为在未来 3~5 年内，随着伺服电机、精密减速器的迭代，AI 算法及环境感知技术的升级，人形机器人有望满足消费端市场需求，迎来行业爆发。建议重点关注运动控制系统核心零部件的谐波减速器、RV 减速器，以及环境感知模块的激光雷达，围绕细分赛道寻找优质投资标的。MPC 为 A

❑ 人形机器人风起，小米、特斯拉相继推出人形机器人人形机器人风起，近期小米、特斯拉相继推出人形机器人原型机。小米CyberOne 于 2022 年 8 月小米发布会推出，是业内第一款真正意义上的全尺寸人形仿生机器人。特斯拉人形机器人 Optimus 于 2022 年特斯拉 AI Day 中首次亮相，成为第一个完全依靠 AI 算法、自身电池电控和高集成电驱执行器驱动的人形机器人。❑ 未来人形机器人有望胜任各类服务场景，提升工厂生产力水平人形机器人具有与人类相似的躯干结构与运动能力，相较于传统机器人

北京时间 10 月 1 日（北美时间 9 月 30 日），特斯拉在 AI Day 2022 发布会如期展示了 Optimus 人形机器人工程机，以及人形机器人的详细参数与开发过程，在会场展示行走能力，并在播放视频中完成提起水壶行走浇花，工厂内搬运物品等动作。我们认为 Optimus样机发布，验证特斯拉人形机器人研发流程稳步推进，基本符合预期。本场发布会重点关注执行器类型，谐波减速器、永磁力矩电机、直线执行器的选用将对相关产业链带来利好。特斯拉 Optimus 后续市场化过程中我们主要关注：1）人

根据传动原理可将减速器分为一般齿比减速和少齿差减速。我们从减速器底层设计结构和传动原理出发，将减速器分为一般齿比减速和少齿差减速，一般齿比减速器依靠输入轴小齿轮和输出轴大齿轮的齿差啮合形成减速，传动比一般为其齿数比；少齿差减速一般通过两轮的齿数差通常为 1~4，依靠特殊的传动结构或传动级数，达到较高传动比，主要包括谐波减速器、RV 减速器、行星减速器等。少齿差减速器结构更紧凑，传动精度更高。从机器人关节驱动单元和关节设计角度出发，行星减速器、谐波减速器和RV 减速器有望先行。通过分析当下仿人机器

当前，数字经济发展速度之快、辐射范围之广、影响程度之深前所未有，为世界经济发展增添新动能、注入新活力。习近平总书记提出，发展数字经济是把握新一轮科技革命和产业变革新机遇的战略选择。机器人作为数字经济时代最具标志性的工具，正在深刻改变着人类的生产和生活方式，“机器人化”的智能工具已无处不在，千姿百态的机器人为我们构筑了人机共融的精彩世界，绘就了数字化生产生活的全新图景。机器人在促进科技创新、推动产业升级、保障国家安全、守护人民健康等方面发挥着愈加重要的作用，已成为衡量一个国家创新能力和产业竞争力的

2022 年 8 月 12 日小米发布人形机器人 CyberOne，产品亮点突出同时存在很大优化空间，距离商业化应用距离较远。国内人形机器人产业处于初级阶段，但随着自动驾驶技术的持续迭代和科技生态巨头纷纷布局，人形机器人产业化进程有望加速，我们建议重点关注四类相关标的：产业链核心零部件优势厂商、机器视觉赛道龙头公司、人工智能赛道核心标的、系统集成及整机优质企业。❑ 小米发布 CyberOne，全尺寸人形机器人商业化已在路上1）小米发布 CyberOne，产品亮点突出未来可期；2）人形机器人形成三

下一代智能终端前景广阔，未来 10 年全球市场空间约 14 万亿元。特斯拉作为全球领先科技企业，其芯片、算法等技术积淀可在人形机器人中高度复用。借鉴波士顿动力、日本本田等已有的人形机器人，预计公司在双臂双足的协同技术仍缺乏沉淀，具备一定挑战。“机器换人”是产业增长的核心驱动力，到 2030 年，全球约有 4 亿个工作岗位将被自动化机器人取代，按20%渗透率测算全球人形机器人市场空间 12-16 万亿元。根据 IFR 和中国电子学会的数据，按 23-30 年 CAGR 30%测算到 2030 年，

特斯拉“Optimus”即将横空出世，开启人形机器人纪元。马斯克将于2022年9月30日发布人形机器人Optimus样机，电动车“掌门人”高调入局人形机器人究竟是“博眼球”，抑或“真功夫”？我们着重探究Optimus落地推广的两大关键问题：1）产品“从0到1”：人形机器人主要有人机交互、环境感知、运动控制这三大核心技术。特斯拉智能汽车≈自动驾驶+轮式机器人——电动车自动驾驶赋能Optimus人机交互、环境感知相关技术，背后是传感器方案、FSD芯片及核心算法平台等；但从“轮式机器人”到高达40个自

电机技术日趋成熟，伺服电机在众多种类产品中脱颖而出。电机一般指的是电动机，也称马达，其作用是将电能转化为机械能，产生驱动力矩，作为用电器和机械设备的动力源。电机的种类繁多，按用途可分为动力电机和控制电机两大类，而控制电机又可分为步进电机、伺服电机、力矩电机等。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机作为执行电动机，而由于伺服电机在控制精度、过载能力、速度响应等许多性能方面表现优异，被广泛应用于工业自动化、机器人等领域。对于人形机器人而言，单台人型机器人电机用量

➢ 机器人市场：整体供给紧张，板块回暖势头初显。目前国内机器人供需关系较为紧张，国内工业机器人产业链纷纷涨价，反映出工业机器人处于供不应求状态。进入2022年，我国工业机器人行业仍然呈现良好的增长韧性。Q1国内机器人市场规模同比增长21.4%，而后由于疫情原因，Q2的产量同比下降13.0%。但在二季度末尾，机器人产量已经开始回升势头，2022年6月已经恢复了同比正向增长的趋势，我们预计到Q3景气度有望重新回升。➢ 特斯拉Bot引发热潮，行业技术变革蓄势待发。在2022年Cyber Rodeo活动

行业概况：机器人行业处于快速成长期，中国有望引领全球行业发展。 ➢ 2021年，全球/中国机器人行业规模为336/124亿美元，5年CAGR为10.6%/18.3%。中国市场占全球37%。中国在市场规模、产业链、产业环境等方面具备全球竞争优势。在无人机、扫地机器人、配送机器人、巡检机器人、AMR等领域，中国已培育出全球领先企业。  需求变化：替代人工/辅助人工/新领域，疫情催化行业发展。 ➢ 机器人的需求来源，可以分为替代人工、辅助人工、创造新领域三大类。 ➢ 疫

精密减速器是赋能机器人的核心零部件精密减速器被誉为“工业机器人的心脏”。日企哈默纳科、纳博特斯克独占鳌头，中国机器人本体厂商进口核心零部件成本高企。2016-2018 年机器人行业景气上行、精密减速器供给紧缺，行业迎来国产化窗口期，以绿的谐波为代表的国内厂商率先取得突破性进展，打破了日本寡头垄断的局面。本篇报告通过对机器人用精密减速器的组成架构、传动原理进行拆解与分析，复盘日本机械传动龙头企业成功经验，解释了当前国产谐波、RV 减速器与日本高端产品的差距所在，并从技术路径、工艺积累、生态建设等维

减速机定义机器人的“自由度”。减速机相当于机器人的“关节”，用于降低转速、增加扭矩，从而让机器人平滑、精确地完成动作。通常来说，减速机数量越多，关节越多，机器人的行动越灵活。工业领域最常见的多关节机器人通常使用 6 个减速机，人形机器人的腿、臂、腰、颈合计使用 15-40 个，使用量随着肢体数量和复杂度的提高而提高。在产品形态上，工业机器人减速器以 RV 减速器和谐波减速器为主，分别适用于重载、轻载领域。卡位高成长性、高景气、高壁垒优质赛道。①高成长：机器换人大势所趋。工业机器人是精密减速器最主

2022年6月23日下午，马斯克在接受采访时称“人形机器人‘Tesla Bot-Optimus（擎天柱）’将在9月30日的特斯拉AI日活动上面世”，并最早将于2023年投入生产,意在代替部分危险、重复性劳动以及填补劳动力缺口。马斯克表示，在未来人形机器人“擎天柱”业务条线比特斯拉汽车更重要、更值钱。6月23日以来，机器人指数取得18%超额收益。我们在7月10日发布报告《人形机器人即将推出，产业链未来可期——新兴产业研究系列专题》，截至2022年7月28日机器人指数上涨超过10%，取得13%的超额

特斯拉高调宣布人形机器人，引领产业链技术想象。马斯克将公众的目光引向了 9 月份即将发布的人形机器人。特斯拉的原型机，拥有 40个自由度，试图接近人类的灵活水平。在计算芯片（使用 FSD 芯片）、传感器（使用特斯拉 Autopilot 摄像头）、感知算法以及云端训练上，都将与特斯拉的自动驾驶汽车同源，有助于机器人实现技术进步。⚫ 复盘人形机器人发展史，商业化关键在于场景垂直性和运动自主性。已经成型的人形机器人产品中，能够产业化的机型仍然屈指可数。对比本田 Asimo 和波士顿动力产品，我们认为商

➢ 马斯克宣布将于近期发布人形机器人原型机，一石激起千层浪。关于人形机器人是否必要、有何价值、应用场景、放量节奏、技术方案的讨论此起彼伏。本文力图提出我们的思考和测算。 ➢ 人形是机器人的最大公约数。工业机器人推出已半个世纪，但到 2019 年全球人均保有量仅 3.63 台/万人，仍是汽车、家电、3C 等标准化制造行业的“独享”。初级的智能水平、难以迁移的应用环境是制约产业规模的瓶颈。服务机器人曾点燃曙光，但其过于细分的应用场景仍不能摆脱工业机器人曾经的窄路。人形机器人以其亲和力、易接

◼ 特斯拉拉开人形机器人产业化序幕，千亿级市场未来可期2021 年 8 月，特斯拉 CEO 马斯克于“人工智能日”首次公开展示人形机器人 Tesla Bot。2022 年 6 月，马斯克再次于推特称，将于 2022 年 9 月 30 日公布人形机器人原型机。考虑到特斯拉强大的产业化能力与市场影响力，我们认为其有望拉开人形机器人产业化序幕。而深层次来看，我们认为短期内实现产业化仍有许多困难需要克服，例如缺乏拥有刚需的应用场景；售价高昂，性价比较低；实际应用场景中技术仍不够完善等等。尽管存在诸多问题

特斯拉高调入局人形机器人，产业链为之振奋。2022年6月，马斯克宣布将于9月30日发布特斯拉人形机器人原型机，市场为之振奋。特斯拉具备感知和决策层的技术积淀，拥有工程整合能力，且具备强劲市场号召力。本次入局，有望推动人形机器人加速落地，助推产业链发展。人形机器人核心难点在于运动控制和人工智能，全球参与者有数十年研发经验。人形机器人是具有与人类似的身体结构和运动方式（双足行走、双手协作等）的智能机器人。人形机器人技术难度极高，是机械设计、运动控制、人工智能等领域高精尖技术的综合体现。全球参与者已经

新纪元开启，特斯拉人形机器人有望引领万亿级蓝海市场。人形机器人更被誉为机器人皇冠上的明珠。在所有机器人的研发中，人形机器人的挑战难度是业界公认最高的。近日，特斯拉首席执行官马斯克在推特上称，特斯拉可能在几个月内推出能够运转的人形机器人原型，他为此将这家电动汽车制造商的第二个人工智能日推迟到 9 月 30 日。Tesla Bot 可能是 2022 年最重要的产品开发项目，第一版有望在 2023 年投入生产，其将用来填补劳动力缺口。从公布的参数看，Optimus 身高 1.72m，重量 57kg，负