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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）。