人形機器人行業(yè)深度：具身智能邁向廣闊藍海市場

核心觀點人形機器人：從專用到通用，打開機器人市場空間。人形機器人打開機器人市場空間。人形機器人指具備人類的外形特征和行動能力的智能機器人。傳統(tǒng)機器人一般應(yīng)用于單一場景，通過特定數(shù)據(jù)庫進行訓(xùn)練，例如搬運、送餐、掃地機器人等；而人形機器人基于通用大模型，不限制固定應(yīng)用領(lǐng)域，運轉(zhuǎn)時可根據(jù)人的指令無縫生成相關(guān)代碼并指揮機器人行動。從專用到通用場景的升級，人形機器人有望打開機器人應(yīng)用場景，遠期市場空間大。行業(yè)市場空間廣闊。根據(jù)優(yōu)必選招股書，預(yù)期2026年全球人形機器人解決方案市場規(guī)模將達到80億美元。馬斯克認(rèn)為，人形機器人將會是今后特斯拉主要的長期價值來源。如果人形機器人和人的比例在2比1左右，則人們對機器人的需求量約100億至200億個，遠超電動車的數(shù)量。AI助力+商業(yè)巨頭入局，產(chǎn)業(yè)進展加速。人形機器人發(fā)展多年，為何近年發(fā)展加速？全球第一臺人形機器人于1973年誕生于日本，已發(fā)展多年，2022年以來行業(yè)迎來密集催化，行業(yè)進展加速。我們認(rèn)為主要原因有以下兩點：（1）通用大模型發(fā)展，人形機器人有望迎來技術(shù)奇點；（2）特斯拉憑借強大的軟件技術(shù)、供應(yīng)鏈能力有望帶動整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。人形機器人發(fā)展的難點：人形機器人有三大關(guān)鍵技術(shù)模塊：運動模塊、傳感模塊和人工智能模塊，是現(xiàn)有機器人技術(shù)的延伸。目前人形機器人的難點存在三個：（1）人形機器人工作場景復(fù)雜，需要更強大的通用型算法以保證動作執(zhí)行的成功率；（2）人形機器人應(yīng)用會帶來隱私和安全性問題，需完善行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；（3）成本控制以實現(xiàn)經(jīng)濟可行。關(guān)注上游核心零部件投資機會。人形機器人主要由關(guān)節(jié)、靈巧手、軀干、算法構(gòu)成。關(guān)節(jié)：采用減速機+電機的傳動方式，包括旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和線性關(guān)節(jié)；靈巧手：能實現(xiàn)細(xì)微操作。軀干：軀干包含傳感器、電池管理、和冷卻系統(tǒng)。算法：復(fù)用電動車全自動駕駛系統(tǒng)和感知計算單元，硬件包括芯片、攝像頭等。23核心觀點關(guān)注上游核心零部件增量機會。機器人核心零部件包括減速器、伺服、控制器等。根據(jù)ofweek數(shù)據(jù)，減速器、伺服、控制器占工業(yè)機器人成本的比例分別為35、20

、15。人形機器人關(guān)節(jié)和自由度更多，預(yù)計零部件占比更高。關(guān)注人形機器人發(fā)展為上游核心零部件帶來的增量機會。受益方向：諧波減速器、無框力矩電機、空心杯電機、行星滾珠絲杠、傳感器等。風(fēng)險提示：人形機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展不及預(yù)期的風(fēng)險；相關(guān)標(biāo)的業(yè)績不達預(yù)期的風(fēng)險；研報引用數(shù)據(jù)更新不及時的風(fēng)險等。4目錄CO

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關(guān)注上游核心零部件投資機會受益標(biāo)的人形機器人：從專用到通用，打開機器人市場空間1AI助力+商業(yè)巨頭入局，人形機器人產(chǎn)業(yè)進展加速234風(fēng)險提示55領(lǐng)先｜深度信目錄

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1人形機器人：從專用到通用，打開機器人市場空間6根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，機器人可分為工業(yè)、服務(wù)和特種機器人。（1）工業(yè)機器人：面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度機器人，在工業(yè)生產(chǎn)加工過程中通過自動控制來代替人類執(zhí)行某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長時間作業(yè)；（2）服務(wù)機器人：在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下為人類提供必要服務(wù)的多種高技術(shù)集成的先進機器人，其應(yīng)用范圍更加廣泛，可從事運輸、清洗、安保、監(jiān)護等工作；（3）特種機器人：替代人類從事高危環(huán)境和特殊工況的機器人，主要包括軍事應(yīng)用機器人、極限作業(yè)機器人和應(yīng)急救援機器人。人形機器人指外形類人的機器人，能勝任多種應(yīng)用場景。人形機器人指具備人類的外形特征和行動能力的智能機器人，可以采用雙腿行走的方式，通過手臂和身體的協(xié)調(diào)完成一些功能，以及通過語音和人類進行交互。從應(yīng)用看，人形機器人與服務(wù)機器人更加類似，但人形機器人通用性更強，能勝任多種場景。圖表1：機器人分類來源：中國電子工業(yè)協(xié)會，中泰證券研究所整理1.1、人形機器人：外形類人，技術(shù)集成度更高7機器人市場持續(xù)成長。根據(jù)中國電子學(xué)會數(shù)據(jù)，2012-2021年全球機器人市場規(guī)模由107億美元增長至429億美元，CAGR約16.7%，行業(yè)持續(xù)成長。2021年全球工業(yè)、服務(wù)、特種機器人市場規(guī)模分別為175億美元、172億美元、82億美元，占比分別為40.8%、40.1%、19.1%。2012-2021年，服務(wù)機器人占機器人市場規(guī)模的比例由12.1%提高至40.1%，表現(xiàn)出更好的成長性。圖表4：全球服務(wù)機器人市場規(guī)模來源：IFR，中國電子工業(yè)協(xié)會，中泰證券研究所圖表2：2021年全球機器人市場結(jié)構(gòu) 圖表3：全球工業(yè)機器人市場規(guī)模圖表5：全球特種機器人市場規(guī)模40.7940.0919.11工業(yè)機器人服務(wù)機器人特種機器人1.2、人形機器人打開應(yīng)用場景，遠期空間廣闊-20-1001020300501001502002502017 2018 2019 2020 20212022E2023E

2024E市場規(guī)模（億美元） 年增長率10.05.00.030.025.020.015.0050100150201720182019202020212022E2023E

2024E市場規(guī)模（億美元） 年增長率0.010.020.030.040.050.0350300250200150100500201720182019202020212022E2023E

2024E市場規(guī)模（億美元） 年增長率8人形機器人是機器人從專用到通用場景的升級。傳統(tǒng)機器人一般為專用場景。傳統(tǒng)機器人的應(yīng)用一般集中于某一領(lǐng)域，例如協(xié)作機器人、搬運機器人、手術(shù)機器人、送餐機器人、掃地機器人、物流機器人等，一般提前預(yù)設(shè)指令和規(guī)則，機器人運作時時根據(jù)場景和預(yù)設(shè)規(guī)則執(zhí)行相應(yīng)動作。人形機器人是機器人行業(yè)從專用到通用場景的升級。人形機器人基于通用型算法，通過生成式AI，具備語義理解、人機交互、自主決策等能力，可適用于多個場景，因此人形機器人式機器人行業(yè)從專用到通用的一次重要升級。在特斯拉、優(yōu)必選等企業(yè)發(fā)布的視頻里，人形機器人開始出現(xiàn)在工廠，它們能夠探索環(huán)境，復(fù)刻人類工作，自主操控物品等等，讓人們看到了人形機器人在家庭陪伴、咨詢等領(lǐng)域以外的更多可能性。圖表6：部分專用場景機器人的市場規(guī)模和單價來源：優(yōu)必選招股說明書，中泰證券研究所1.2、人形機器人打開應(yīng)用場景，遠期空間廣闊市場規(guī)模（2022E，億元）2021-2026年預(yù)期復(fù)合增速（

）2022年售價區(qū)間（人民幣，千元）教育機器人2524.603-10物流及移動機器人12538.4050-800康養(yǎng)機器人2034.7030-200巡檢機器人10116.30100-800掃地及地面清潔機器人14520.300.6-6接待機器人530.308-60送餐機器人839.9015-6091.2、人形機器人打開應(yīng)用場景，遠期空間廣闊0204060801001200100200300400500202020212022 2023E2024E2025E2026E2027E人形機器人打開機器人應(yīng)用場景，遠期市場空間廣闊。人類生活場景復(fù)雜，與人體結(jié)構(gòu)相似度較高的人形機器人能夠在人類生活環(huán)境中自如運動，不需要為人形機器人特別改造環(huán)境。同時，人形機器人外形與人類相似，更容易在心理上為人所接受，除了讓人的生活方式變得更加便捷化和智能化之外，還能提供更加人性化的服務(wù)。人形機器人的通用性打開其應(yīng)用場景，遠期市場空間廣闊。根據(jù)優(yōu)必選招股書，預(yù)期2026年全球人形機器人解決方案市場規(guī)模將達到80億美元，占全球智能服務(wù)機器人解決方案市場規(guī)模的11.8%。根據(jù)艾瑞咨詢，2022年中國智能機器人市場規(guī)模為76億元，預(yù)計2027年市場規(guī)模將達到536億元，2022-2027年CAGR有望達到47.9%。馬斯克認(rèn)為，人形機器人將會是今后特斯拉主要的長期價值來源。如果人形機器人和人的比例在2比1左右，那么人們對機器人的需求量可能是100億至200億個，遠超電動車的數(shù)量。圖表7：中國智能機器人市場規(guī)模（特指結(jié)合AI的機器人，具體定義見備注）600 140中國智能機器人市場規(guī)模（億元） 同比增速（

）來源：艾瑞咨詢，中泰證券研究所注：智能機器人指結(jié)合AI算法、具備自主學(xué)習(xí)能力和環(huán)境特征適應(yīng)性的機器人產(chǎn)品，包含應(yīng)用于工業(yè)、物流、服務(wù)等行業(yè)的商用機器人，不含家用機器人。101.3、產(chǎn)業(yè)鏈:上游核心零部件，終端應(yīng)用場景多樣上游為核心零部件和軟件系統(tǒng)：核心零部件有減速器（減速器占比最大）、伺服電機、控制器、傳感器，對比傳統(tǒng)機器人還增加了體現(xiàn)算力水平的半導(dǎo)體芯片、用于人機交互的面板玻璃等。軟件部分包括機器視覺、人機交互、機器學(xué)習(xí)、系統(tǒng)控制等。機器人感知、決策、控制、交互能力的升級使得軟件系統(tǒng)與配套技術(shù)支持在產(chǎn)業(yè)鏈中占比加大。中游為本體制造：國內(nèi)產(chǎn)商包括優(yōu)必選、北京鋼鐵科技等；國外包括波士頓動力、美國敏捷機器人、日本豐田、本田、特斯拉等。終端應(yīng)用領(lǐng)域：目前還未有成熟的商業(yè)應(yīng)用，可能的應(yīng)用場景包括迎賓接待、展廳引導(dǎo)、高?？蒲小⑨t(yī)療協(xié)助、娛樂休閑、安防巡檢等。圖表8：人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈來源：TESLA，DS

Power，中泰證券研究所111.3、產(chǎn)業(yè)鏈:上游核心零部件，終端應(yīng)用場景多樣圖表9：機器人產(chǎn)業(yè)圖譜來源：艾瑞咨詢，中泰證券研究所12領(lǐng)先｜深度信目錄

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2AI助力+商業(yè)巨頭入局，產(chǎn)業(yè)進展加速13人形機器人發(fā)展歷程：誕生于1973年，持續(xù)發(fā)展進步，目前特斯拉、波士頓動力、小米、優(yōu)必選、OpenAI、華為等多家商業(yè)巨頭布局人形機器人產(chǎn)業(yè)。2.1、發(fā)展歷程：誕生多年，近年發(fā)展加速人形擬真度飛躍提升：英國企業(yè)Engineered

Arts公開了史上“最有人情味的”互動機器人Ameca，Ameca可以與人類交流哲學(xué)問題，圖表10：人形機器人發(fā)展歷程全球第一臺數(shù)控人形：日本早稻田大學(xué)研發(fā)的WABOT-1，能用雙腿緩慢移動，用手抓握，并且能用日語進行簡單交流,震驚了全世界。來源：各公司官網(wǎng)、極客公園、搜狐等，中泰證券研究所19732000200820132022201820212023人形運動能力重大進步：本田創(chuàng)造出ASIMO初代機。歷經(jīng)數(shù)次迭代，ASIMO掌握了雙足奔跑、搬運托盤、攙扶老人、上下樓梯等功能。

人形成功商業(yè)落地：法國公司Aldebaran（后被軟銀收購）研發(fā)的小型教學(xué)陪伴用人形NAO實現(xiàn)商業(yè)落地。由于NAO可在多平臺編程的便利性，被在如北京、紐約大學(xué)等一流學(xué)府內(nèi)廣泛使用。人形動作能力邁入新紀(jì)元：由波士頓動力研發(fā)，初始設(shè)定用于救災(zāi)任務(wù)的Atlas初代機首次公開發(fā)布。歷經(jīng)多次迭代，現(xiàn)在最新版的Atlas已經(jīng)能不依賴預(yù)編程，主動識別周遭環(huán)境進行自主決策，并完成如跳躍，空翻等多種高難度“跑酷”動作。中國第一臺商業(yè)用人形：中國企業(yè)優(yōu)必選自主研發(fā)，定位為家庭服務(wù)用的人形機器人Walker一代，在CES（美國消費電子展）首次亮相。標(biāo)志著國內(nèi)商業(yè)化人形機器人的重大也能模仿人類表情傳達微妙情緒，

進步。她的誕生標(biāo)志著人機互動性飛躍式的提升。商業(yè)大佬正式入局：馬斯克在特斯拉AI日上展示了其為替代人工而設(shè)計的Optimus原型機。特斯拉的加入引發(fā)了全世界對于人形機器人行業(yè)的關(guān)注。AI與云端技術(shù)提供無限可能：OpenAI開發(fā)的AI交流工具ChatGPT大火，其極高的交互能力為人形機器人的應(yīng)用發(fā)展打開了廣闊空間。14人形機器人產(chǎn)品梳理。除特斯拉Optimus外，歷史上較有名的人形機器人產(chǎn)品包括波動頓動力的Atlas、優(yōu)必選的walker等。人形機器人產(chǎn)品分為兩類。一類是側(cè)重于運動控制的機器人，例如波士頓動力的Atlas，另一類為側(cè)重于人機交互的機器人，例如索菲亞機器人。2.1、發(fā)展歷程：誕生多年，近年發(fā)展加速圖表11：人形機器人部分產(chǎn)品梳理來源：各公司官網(wǎng)，中泰證券研究所整理15行業(yè)催化事件密集，產(chǎn)業(yè)進展加速。特斯拉、小米、英偉達、華為等巨頭紛紛看好或布局人形機器人產(chǎn)業(yè)，行業(yè)進展加速。2.1、發(fā)展歷程：誕生多年，近年發(fā)展加速圖表12：人形機器人行業(yè)重要事件梳理時間事件2022年6月黃奇帆:

今后二三十年，能夠形成萬億美元級別市場的“五大件”目前已經(jīng)初現(xiàn)雛形。一是新能源汽車，二是家用機器人，三是頭戴式AR/VR眼鏡或頭盔，四是柔性顯示，五是3D打印設(shè)備。2022年8月1日小米展示了全尺寸人形仿生機器人CyberOne，又名“鐵大。2022年9月30日特斯拉人工智能日推出“擎天柱”原型機2023年1月19日工信部等十七部門印發(fā)《“機器人+”應(yīng)用行動實施方案》，提出到2025年，制造業(yè)機器人密度較2020年實現(xiàn)翻番。2023年5月17日英偉達創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官黃仁勛在ITP

World

2023半導(dǎo)體大會上，強調(diào)了英偉達加速計算和AI解決方案在芯片制造中的潛力，他認(rèn)為“芯片制造是英偉達加速和I計算的理想應(yīng)用”。展望未來，黃仁勛表示人工智能下一個浪潮將是"縣身智能"，他也公布了Nvidia

VIMA，這是一個多模態(tài)縣身人工智能系統(tǒng)，能夠在視覺文本提示的指導(dǎo)下執(zhí)行復(fù)雜的任務(wù)。2023年3月OpenAI領(lǐng)投挪威機器人公司1X，1X原名為Halodi

Robotics，成立于2014年，生產(chǎn)能夠模仿人類動作和行為的機器人。1X稱其宗旨是創(chuàng)造具有實際應(yīng)用價值的機器人，以增加全球勞動力。2023年5月16日在特斯拉舉行的2023股東大會上馬斯克表示，特斯拉正在開發(fā)的人形機器人“警天柱”(0ptims)未來將能夠在斯拉的高級輔助駕駛系統(tǒng)軟件和計算機上運行。他相信，特斯拉大部分的長期價值最終將來自O(shè)ptimus。在馬斯克看來，未來人們對人形機器人的需求量會非常大，人形機器人將會是今后特斯拉主要的長期價值來源?！叭绻谌诵螜C器人和人的比例是2比1左右，那么人們對機器人的需求量可能是100億乃至200億個，會遠超電動車的數(shù)量?！瘪R斯克指出。2023年6月華為全資成立東莞極目機器有限公司，注冊資本8.7億元，經(jīng)營范圍包含電子院卡緊制造、工程和技術(shù)研究金額試驗發(fā)展等。2023年7月“傅利葉智能通用機器人戰(zhàn)略發(fā)布會”將在上海舉行。屆時，該公司最新研發(fā)成果一一通用人形機器人GR-1將首次與公眾見面，此外，傅利葉智能還將分享在通用機器人領(lǐng)域的未來發(fā)展愿景。來源：科創(chuàng)板日報、華爾街見聞等，中泰證券研究所16AI發(fā)展為人形機器人奠定技術(shù)基礎(chǔ)。人形機器人需要通用型算法。傳統(tǒng)機器人應(yīng)用于特定領(lǐng)域，專門針對某個應(yīng)用場景開發(fā)算法。人形機器人在應(yīng)用場景上具備通用性，通用型算法沒有限制固定領(lǐng)域，需要對更大的數(shù)據(jù)集建模，并且需要對語言和指令有更強大的理解力。在實際運轉(zhuǎn)過程中，機器人需要針對人的指令無縫生成相關(guān)代碼，再利用代碼指揮機器人行動。通用大模型發(fā)展，人形機器人產(chǎn)業(yè)進展加速。ChatGPT引爆新一輪人工智能熱潮，其能勝任高情商對話、生成代碼、構(gòu)思劇本和小說等多個場景，

將人機對話推向新的高度。ChatGPT

代表了人工智能通用大模型的最新進展，顯示了大模型的影響力。大模型是指容量較大、用于深度學(xué)習(xí)任務(wù)的模型，通常具有海量的參數(shù)和復(fù)雜的架構(gòu)，具有涌現(xiàn)性、擴展性、復(fù)合性的特征）大算力、大數(shù)據(jù)、大網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等技術(shù)特點，具有更豐富的通用知識、更強的學(xué)習(xí)與推理能力，可更好地降低人工智能應(yīng)用成本、縮短研發(fā)周期、提升識別準(zhǔn)確率。通用型AI發(fā)展，人形機器人產(chǎn)業(yè)進展有望加速。圖表13：全球AIGC行業(yè)發(fā)展歷程來源：艾媒咨詢，中泰證券研究所圖表14：ChatGPT依托于LLM（大型語言模型）來源：《ChatGPT的運行模式、關(guān)鍵技術(shù)及未來圖景》，中泰證券研究所2.2、行業(yè)為何近年發(fā)展加速？17憑借強大的軟件和硬件優(yōu)勢，特斯拉有望帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展軟件層面：特斯拉具備強大的自動駕駛技術(shù)；通過汽車自動駕駛技術(shù)的遷移快速掌握人形機器人自主導(dǎo)航定位功能；通過車禍安全模擬技術(shù)的遷移，保證機器人碰撞損壞在可控范圍內(nèi)。硬件層面：特斯拉在電動汽車領(lǐng)域具備強大的供應(yīng)鏈，有望和人形機器人供應(yīng)鏈實現(xiàn)協(xié)同，通過供應(yīng)鏈協(xié)同有望實現(xiàn)快速將本效果。應(yīng)用場景：特斯拉人形機器人率先在自己的工廠中使用，有望快速積累know-how，實現(xiàn)人形機器人產(chǎn)品力快速提升。馬斯克認(rèn)為，人形機器人將會是今后特斯拉主要的長期價值來源。如果人形機器人和人的比例在2比1左右，那么人們對機器人的需求量可能是100億至200億個，遠超電動車的數(shù)量。圖表16：Optimus視覺導(dǎo)航系統(tǒng)采用汽車同款神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來源：智東西，中泰證券研究所圖表15：特斯拉

Optimus

示意圖來源：智東西，中泰證券研究所注：（左圖概念機，中間原型機，右圖最新版本）2.2、行業(yè)為何近年發(fā)展加速？18特斯拉人形機器人產(chǎn)品力快速提升。2021年8月馬斯克于首屆“人工智能日”公開展示特斯拉人形機器人概念機

Tesla

Bot。2022年9月30日，特斯拉在第二屆“人工智能日”發(fā)布最新版本的

Optimus人形機器人：可實現(xiàn)行走、揮手、搖擺等動作，現(xiàn)場還通過視頻展示了其在汽車工廠搬運、給植物澆水、移動金屬零件的視頻。據(jù)馬斯克預(yù)計，Optimus將于3-5年內(nèi)實現(xiàn)量產(chǎn)上市，其最終數(shù)量將會達到百萬級，而成本將降至2萬美元。2023年5月17日，特斯拉投資者日展示Optimus最新進展，外觀有改善，除了澆花、搬運東西外，還掌握了抓取小物品的能力。圖表17：概念機Tesla

Bot與Optimus對比來源：特斯拉AI

Day，中泰證券研究所指標(biāo)概念機Optimus身高（cm）172173體重（kg）56.773時速（km/h）8行走緩慢載重（kg）209執(zhí)行器（個）40282.2、行業(yè)為何近年發(fā)展加速？19人形機器人關(guān)鍵技術(shù)模塊有三個：運動模塊、傳感模塊和人工智能模塊。對于傳統(tǒng)機器人，其技術(shù)往往側(cè)重于其中一個，例如工業(yè)機器人側(cè)重于運動控制技術(shù)、掃地/送餐機器人側(cè)重于導(dǎo)航技術(shù)。而人形機器人技術(shù)的集成度更高，是現(xiàn)有應(yīng)用的延伸和演變。運動模塊（肌肉骨骼）：電機、伺服、減速器等動力和傳動裝置使機器人具備運動能力，其作用類似于人類的肌肉和骨骼；傳感模塊（神經(jīng)/知覺）：包括各種傳感器（觸摸/力反饋/加速度/視覺/語音傳感器）、3D/深度攝像頭、激光雷達等，傳感模塊的作用是收集內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)，供機器人進行任務(wù)處理分析，其作用類似于人類的神經(jīng)系統(tǒng)；人工智能（大腦）：主要為軟件，包括導(dǎo)航技術(shù)（解決運動路線和避障問題）、智能決策（語意理解并對人類的命令進行回應(yīng)）等，其作用類似于人類的大腦。圖表18：人形機器人是現(xiàn)有技術(shù)的演變和延伸來源：艾瑞咨詢，中泰證券研究所整理2.3、人形機器人技術(shù)梳理及其難點20運動模塊：控制位置、姿態(tài)、軌跡、操作順序和動作時間。（1）底層控制：以機械部分、驅(qū)動器、傳感器等為核心的運動和機器人姿態(tài)控制；（2）上層控制：涵蓋運動分析、配套軟件控制等。機器人運動模塊主要包含三方面：運動控制、軌跡控制、力控制。其中運動控制主要通過伺服或電機驅(qū)動人形機器人行走或操作；軌跡控制的作用是保證末端執(zhí)行器實現(xiàn)良好作業(yè)；力控制主要控制機器人與外界環(huán)境接觸的動作。圖表19：人形機器人運動模塊技術(shù)來源：艾瑞咨詢，中泰證券研究所2.3、人形機器人技術(shù)梳理及其難點運動控制伺服/電機控制位置控制速度控制姿態(tài)控制動作執(zhí)行精密點位控制等軌跡控制計算預(yù)期運動路徑實時計算運動位移、速度、加速度、生成運動規(guī)劃確保末端執(zhí)行器實現(xiàn)良好作業(yè)力控制機器人與外界環(huán)境接觸時的控制21感知模塊是機器人感知內(nèi)外部環(huán)境的基礎(chǔ)。傳感器是機器人具有類人直覺與反應(yīng)能力的基礎(chǔ)，起到內(nèi)部反饋控制，感知并于外部環(huán)境產(chǎn)生交互的作用。根據(jù)檢測對象，傳感器可分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器，內(nèi)部傳感器用于測量智能機器人自身狀態(tài)，外部傳感器用于測量與機器人作業(yè)相關(guān)的外部因素。根據(jù)檢測要素，傳感器可分為力覺傳感器、拉壓力傳感器、攝像頭、激光雷達等。多傳感器融合是發(fā)展方向。為了獲取完整可靠的信息，通常采用多傳感器融合來提高機器人識別的準(zhǔn)確度。在機器人系統(tǒng)上配置不同功能的傳感器，可構(gòu)建融合視覺、聽覺、觸覺等感知能力的綜合系統(tǒng)，便于人形機器人在執(zhí)行工作中精準(zhǔn)獲取內(nèi)外部信息。圖表20：機器人感知外界的過程來源：艾瑞咨詢，中泰證券研究所2.3、人形機器人技術(shù)梳理及其難點目標(biāo)物體特征智能機器人機器人功能裝置信息處理裝置轉(zhuǎn)換電信號位置傳感器陀螺儀速度、加速度傳感器傾斜角、方位傳感器外部傳感器視覺傳感器觸覺傳感器力覺傳感器接近覺傳感器語音合成傳感器內(nèi)部傳感器處理控制信號執(zhí)行導(dǎo)覽焊接搬運分揀除草手術(shù)測溫碼垛涂膠消毒配送巡檢22人工智能：包括自主導(dǎo)航、決策、人機交互等。自主導(dǎo)航：解決的是“在哪里、去哪里、怎么去”的問題。自主導(dǎo)航包括定位、構(gòu)建地圖、路徑規(guī)劃、避障等技術(shù)，根據(jù)采用傳感器的不同，可分為激光導(dǎo)航、視覺導(dǎo)航等，其中激光導(dǎo)航使用激光雷達，而視覺導(dǎo)航采用攝像頭作為傳感器。智能決策：通過語義理解，理解人類命令并執(zhí)行相應(yīng)動作。機器人需要對人類指令進行理解，并且通過AIGC生成需要執(zhí)行的任務(wù)，之后進行動作執(zhí)行。圖表21：人形機器人人工智能技術(shù)來源：艾瑞咨詢，中泰證券研究所整理2.3、人形機器人技術(shù)梳理及其難點自主導(dǎo)航技術(shù)智能決策/

人機交互實時定位確定機器人在環(huán)境中的位置構(gòu)建環(huán)境地圖尋找最優(yōu)路徑避障環(huán)境地圖信息包括場所的形狀、長寬度，障礙物的大小、分布等按照一定規(guī)則尋找最優(yōu)路徑避開行人、椅子等障礙物通用大模型在預(yù)訓(xùn)練后可以對所有已掌握的知識進行輸出；機器人需要具備強大的語義理解，針對人的指令生成相關(guān)代碼，再利用代碼指揮機器人行動23人形機器人目前存在哪些難點？算法。人形機器人基于通用性算法，通用型AI沒有限制固定應(yīng)用領(lǐng)域的，其在預(yù)訓(xùn)練完成過后可以對所有已掌握的知識進行輸出。在家庭等C端場景，對人形機器人的需求十分零散，例如拿一個蘋果，要求機器人在任何家庭里都能拿到這個蘋果，而每個家庭的環(huán)境是不一樣的，蘋果的大小顏色也有差別，這就需要人形機器人在視覺、語音層面要有更強大的通用性算法。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。人形機器人的應(yīng)用會帶來隱私和安全問題，例如家庭場景下搜集信息的處理、養(yǎng)老或看護時的安全性問題等。行業(yè)需要更加統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。成本控制。人形機器人的終極目的是機器換人，只有機器人具備經(jīng)濟性才能大范圍應(yīng)用。人形機器人需要通過設(shè)計優(yōu)化、供應(yīng)鏈整合、規(guī)模效應(yīng)等進一步降低成本。根據(jù)高盛評估，人形機器人的工廠應(yīng)用在2025E-2028E經(jīng)濟可行，消費場景應(yīng)用在2030E-2035E經(jīng)濟可行（指投資回收期達到2年）。圖表22：人形機器人經(jīng)濟性評估來源：高盛，中泰證券研究所注：假設(shè)人形機器人的效率與人類工人大致相同。2.3、人形機器人技術(shù)梳理及其難點24領(lǐng)先｜深度信目錄

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3關(guān)注上游核心零部件投資機會25人形機器人零部件價值量占比預(yù)計超過50%：機器人核心零部件包括減速器、伺服、控制器等。根據(jù)ofweek數(shù)據(jù)，減速器、伺服、控制器占工業(yè)機器人成本的比例分別為35%、20%、15%。人形機器人關(guān)節(jié)和自由度更多。以特斯拉機器人為例，共有6類關(guān)節(jié)，搭載28個執(zhí)行器，并且在靈巧手等部位配備大量傳感器。考慮到人形機器人關(guān)節(jié)和自由度更多，預(yù)計零部件占比更高。3.1、硬件拆解：由四大結(jié)構(gòu)組成，零部件成本占比高來源：ofweek，中泰證券研究所圖表23：工業(yè)機器人成本占比 圖表24：特斯拉人形機器人包括28個執(zhí)行器來源：Tesla

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Day，中泰證券研究所3520151515減速器伺服電機控制器本體其他26參照Optimus，人形機器人主要由關(guān)節(jié)、靈巧手、軀干、算法構(gòu)成。關(guān)節(jié)：采用減速機+電機的傳動方式，包括旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和線性關(guān)節(jié)；Optimus共28個執(zhí)行器，其中線性執(zhí)行器14個、旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器14個。靈巧手：拇指為雙電機，其他手指個采用一個電機驅(qū)動，可實現(xiàn)11個自由度。軀干：軀干包含傳感器、電池管理、和冷卻系統(tǒng)。算法（大腦）：復(fù)用電動車全自動駕駛系統(tǒng)和感知計算單元，硬件包括芯片、攝像頭等。3.1、硬件拆解：由四大結(jié)構(gòu)組成，零部件成本占比高圖表25：人形機器人結(jié)構(gòu)拆解來源：Tesla

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day，中泰證券研究所整理27旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器：由諧波減速器、交叉滾子軸承、絕對值編碼器、無框電機、力矩傳感器等組成。Optimus的旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器共14個：兩個肩部共6個、肘部2個、腰部2個、髖部4個；線性執(zhí)行器：由行星滾柱絲杠、無框電機、力矩傳感器、絕對值編碼器、深溝球軸承等組成。Optimus的線性執(zhí)行器共14個：肘部2個、腕部4個、腿部8個；靈巧手：主要由空心杯電機、絲杠、行星精密齒輪箱、力矩傳感器、絕對值編碼器組成。靈巧手共2個，每個靈巧手由6個電機驅(qū)動。3.1、硬件拆解：由四大結(jié)構(gòu)組成，零部件成本占比高28減速器具有匹配轉(zhuǎn)速和增加扭矩的作用。減速器是連接動力源和執(zhí)行機構(gòu)的中間機構(gòu)，機器人通過減速器將轉(zhuǎn)速降到各關(guān)節(jié)所需速度并增加扭矩，以滿足對動力輸出的要求。優(yōu)質(zhì)的減速器能夠提供穩(wěn)定的傳動和高精度的定位，從而保證機器人的運動穩(wěn)定性和精度。諧波減速器在人形機器人中應(yīng)用廣泛。諧波減速器體積小、精度高、傳動比高、傳動平穩(wěn)、可以向密閉空間傳遞運動等多個優(yōu)點，但諧波減速器的剛度不高，在負(fù)載較大的情況下容易出現(xiàn)跳齒、脫齒現(xiàn)象，一般只能用于中輕型器械中。在工業(yè)機器人中諧波減速器主要用于小臂、腕部、手部等輕負(fù)載部位，人形機器人的負(fù)載較輕，因此諧波減速器的應(yīng)用更加廣泛。3.2、諧波減速器：需求大幅增長，國產(chǎn)替代推進來源：綠的諧波招股說明書，中泰證券研究所

諧波減速器技術(shù)特點通過柔輪的彈性變形傳遞運動，主要由柔輪、剛輪、波發(fā)生器三個核心零部件組成。與RV及其他精密減速器相比，諧波減速器使用的材料體積及重量大幅度下降。產(chǎn)品性能體積小、傳動比高、精密度高應(yīng)用場景主要應(yīng)用于機器人小臂、腕部或手部。價格區(qū)間1,000-5,000元人民幣/臺主要企業(yè)HD

（

日本）、蘇州綠的（

中國）、新寶（

日本）、來福諧波（中國）、大族精密（中國）北京諧波（中國）、宏遠皓軒（中國）、中技克美（中國)、鈞興（中國)、裕智精密（中國）

優(yōu)缺點優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕傳動比范圍大承載能力大運動精度高運動平穩(wěn)，無沖擊，噪聲小齒側(cè)間隙能夠調(diào)整傳動效率高同軸性好可向密閉空間傳遞運動缺點剛度不高，一般用于中輕型器械加工難度大獲得的傳動比固定圖表26：諧波減速器介紹 圖表27：諧波減速器優(yōu)缺點來源：《諧波減速器柔輪疲勞特性分析及嚙合剛度研究》，中泰證券研究所29諧波減速器結(jié)構(gòu)：諧波減速器主要由帶有內(nèi)齒圈的剛性齒輪（剛輪）、帶有外齒圈的柔性齒輪（柔輪）、波發(fā)生器三個基本構(gòu)件組成。諧波減速器工作原理：當(dāng)波發(fā)生器裝入柔輪內(nèi)圈時，迫使柔輪產(chǎn)生彈性變形而呈橢圓狀，長軸處柔輪齒輪插入剛輪的輪齒槽內(nèi)，成為完全嚙合狀態(tài)；而其短軸處柔輪與剛輪完全不接觸，處于脫開狀態(tài)，當(dāng)波發(fā)生器連續(xù)轉(zhuǎn)動時，迫使柔輪不斷產(chǎn)生變形并產(chǎn)生了錯齒運動，從而實現(xiàn)波發(fā)生器與柔輪的運動傳遞。。圖表28：諧波減速器基本結(jié)構(gòu)來源：綠的諧波招股說明書，中泰證券研究所圖表29：諧波減速器運行示意圖來源：綠的諧波招股說明書，中泰證券研究所3.2、諧波減速器：需求大幅增長，國產(chǎn)替代推進30諧波減速器市場規(guī)模。2021年全球機器人諧波減速器市場規(guī)模23億元，預(yù)計到2025年市場規(guī)模將達到48.9億元。諧波減速器國產(chǎn)化持續(xù)推進。哈默納科是諧波減速器行業(yè)龍頭，近年來中國廠商已完成諧波減速器的技術(shù)攻克，在該領(lǐng)域市場上已占有一席之地。綠的諧波已率先打破國際企業(yè)在中國市場上的壟斷，隨著中國企業(yè)技術(shù)的持續(xù)進步和下游需求持續(xù)拓寬，預(yù)計未來減速器國產(chǎn)化率將得到大幅提升。來源：華經(jīng)情報網(wǎng)，中泰證券研究所圖表31：2021全球工業(yè)機器人用諧波減速器市場份額3.2、諧波減速器：需求大幅增長，國產(chǎn)替代推進來源：華經(jīng)情報網(wǎng)，中泰證券研究所117哈默納科綠的諧波其他品牌820 -30%圖表30：全球機器人諧波減速器市場規(guī)模（億元）60 30%50 20%40 10%30 0%20 -10%10 -20%20172018201920202021

2022E2023E2024E2025E市場規(guī)模（億元）同比（%）31諧波減速器主要企業(yè)：海外主要企業(yè)包括哈默納科、日本新寶，國內(nèi)主要企業(yè)有綠的諧波、中技克美、漢宇集團、雙環(huán)傳動、國茂股份等。圖表32：諧波減速器主要企業(yè)來源：各公司公告，華經(jīng)情報網(wǎng)，中泰證券研究所企業(yè)名稱基本情況哈默納科（日本）成立于1970年，總部位于日本東京，是日本東京證券交易所上市公司（6324.T），主要從事諧波減速器、機電一體化產(chǎn)品、精密行星減速器等的生產(chǎn)和銷售，是整體運動控制的領(lǐng)軍企業(yè)，其生產(chǎn)的諧波減速器被廣泛應(yīng)用于各種傳動系統(tǒng)中，在全球工業(yè)機器人領(lǐng)域中有著較高的市場占有率。日本新寶（日本）成立于1952年，總部位于日本京都，是日本電產(chǎn)公司（6549.T）旗下子公司，主要從事精密減速機、變速機的開發(fā)、生產(chǎn)和銷售。綠的諧波（中國）成立于2011年，位于江蘇蘇州，在國內(nèi)率先實現(xiàn)諧波減速器的工業(yè)化生產(chǎn)和規(guī)?；瘧?yīng)用，打破了國際品牌在國內(nèi)機器人諧波減速器領(lǐng)域的壟斷。中技克美（中國）成立于1994年，注冊資本4,000萬元，位于北京市，在

2017年于全國中小企業(yè)股份轉(zhuǎn)讓系統(tǒng)掛牌（871601.OC），主營業(yè)務(wù)包括諧波傳動產(chǎn)品、諧波傳動機電產(chǎn)品的制造和研發(fā)。漢宇集團（中國）成立于2002年，以售賣家用電器通用排水泵為主，控股子公司同川精密做諧波減速器。雙環(huán)傳動成立于1980年，專注于機械傳動齒輪行業(yè)，拓展了RV減速器和諧波減速器。國茂股份國產(chǎn)通用減速機龍頭，拓展機器人諧波減速器。來福諧波公司從事高精密諧波減速器的研發(fā)，產(chǎn)品批量運用在工業(yè)機器人、服務(wù)機器人、醫(yī)療器械、高精密自動化設(shè)備等領(lǐng)域。昊志機電（中國）成立于2006年，是一家專業(yè)從事高速精密電主軸及其零配件的研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、銷售與配套維修服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)。主要產(chǎn)品有各類主軸、轉(zhuǎn)臺、減速器、關(guān)節(jié)模組、末端執(zhí)行機構(gòu)直線電機、運動控制器、伺服電機和伺服驅(qū)動等。以售賣主軸為主，減速器占比較少3.2、諧波減速器：需求大幅增長，國產(chǎn)替代推進32定義：空心杯電動機屬于直流永磁的伺服、控制電動機，也可以將其歸類為微特電機。在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式，采用的是無鐵芯轉(zhuǎn)子，也叫空心杯型轉(zhuǎn)子。空心杯電機結(jié)構(gòu)和分類：空心杯電機主要由后蓋、接線端子、電刷端蓋、電刷、換向器、杯形繞組（轉(zhuǎn)子）、轉(zhuǎn)軸、墊圈、滑動軸承、外殼、磁鐵（定子）、法蘭、定位環(huán)組成。定子由永磁體、殼體、法蘭組成。外殼提供了恒定的磁場，使電機無鐵損耗?？招谋姍C包括有刷和無刷兩種，有刷空心杯電機轉(zhuǎn)子無鐵芯，無刷空心杯電機定子無鐵芯。3.3、空心杯電機：用于手部關(guān)節(jié)，國內(nèi)多個企業(yè)布局圖表33：空心杯電機結(jié)構(gòu)來源：電機及控制，中泰證券研究所圖表34：空心杯電機外觀來源：企訊網(wǎng)，中泰證券研究所33空心杯電機的主要優(yōu)點：啟動轉(zhuǎn)矩低、轉(zhuǎn)子與定子間無徑向作用力、速度曲線平滑，噪音小、峰值轉(zhuǎn)矩高、散熱效果好等?？招谋姍C應(yīng)用于人形機器人手部關(guān)節(jié)。人形機器人手指關(guān)節(jié)自由度提升，考慮到人形機器人的仿真性，其手指關(guān)節(jié)處需要配備體積小且能輸出較大力的電機，空心杯電機具備較強契合度。圖表35：空心杯電機特點來源：電機及控制，中泰證券研究所特點詳解節(jié)能特性能量轉(zhuǎn)換效率很高，其最大效率一般在70

以上，部分產(chǎn)品可達到90

以上（鐵芯電動機一般在70

）。控制特性起動、制動迅速，響應(yīng)極快，機械時間常數(shù)小于28毫秒，部分產(chǎn)品可以達到10毫秒以內(nèi)（鐵芯電動機一般在100毫秒以上）；在推薦運行區(qū)域內(nèi)的高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，可以方便地對轉(zhuǎn)速進行靈敏的調(diào)節(jié)。拖動特性運行穩(wěn)定性十分可靠，轉(zhuǎn)速的波動很小，作為微型電動機其轉(zhuǎn)速波動能夠容易的控制在2

以內(nèi)3.3、空心杯電機：用于手部關(guān)節(jié)，國內(nèi)多個企業(yè)布局34海外品牌占據(jù)高端市場，國內(nèi)產(chǎn)品性價比優(yōu)勢明顯?？招谋姍C作為電機的新的發(fā)展方向，國外廠商也紛紛加強產(chǎn)品布局，如Maxon（瑞士）、Faulhaber（德國）等著名微電機廠商都已經(jīng)大量申請空心杯電機相關(guān)的專利技術(shù)。目前，國內(nèi)企業(yè)不斷加速國產(chǎn)替代，主要布局企業(yè)有鳴志電器、鼎智科技、偉創(chuàng)電氣等。來源：Maigoo，中泰證券研究所圖表36：空心杯電機主要企業(yè)圖表37：特斯拉Optimus手部關(guān)節(jié)來源：Tesla

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Day，中泰證券研究所3.3、空心杯電機：用于手部關(guān)節(jié)，國內(nèi)多個企業(yè)布局35定義：滾珠絲杠的作用是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，或者將直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動。因此滾珠絲杠既是傳動原件，也是直線運動與旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)化元件。滾珠絲桿結(jié)構(gòu)：滾珠絲桿是由絲桿軸和螺母組成，而其中螺母又是由鋼球、預(yù)壓片、反向器、防塵器等組成。3.4、滾珠絲杠：應(yīng)用于直線關(guān)節(jié)，國內(nèi)企業(yè)處于布局早期圖表38：滾珠絲桿外觀來源：江蘇麥哲隆，中泰證券研究所圖表39：滾珠絲桿結(jié)構(gòu)組成來源：沐風(fēng)機械，中泰證券研究所36來源：沐風(fēng)機械，中泰證券研究所下游應(yīng)用：滾珠絲杠廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器，下游包括機床、機器人、注塑機等。滾珠絲杠分類：滾珠絲桿包括自潤式滾珠絲杠、靜音式滾珠絲杠、高速化滾珠絲杠以及重負(fù)荷型滾珠絲杠等，而從循環(huán)方式看，滾珠絲桿包括內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種，其中內(nèi)循環(huán)是指滾珠在循環(huán)過程中始終與絲杠保持接觸，外循環(huán)是指滾珠在循環(huán)過程中有時與絲杠脫離接觸。滾珠絲杠應(yīng)用于人形機器人直線關(guān)節(jié)。滾珠絲杠具有摩擦損失小、傳動效率高、精度高、高速給進和微進給可能、軸向剛度高、不能自鎖、具有傳動的可逆性等優(yōu)點，用于人形機器人的直線關(guān)節(jié)。圖表40：滾珠絲桿特點滾珠絲桿特點摩擦損失小、傳動效率高由于滾珠絲杠的絲杠軸與絲杠螺母之間有很多滾珠在做滾動運動，所以能得到較高的運動效率.與過去的滑動絲杠相比驅(qū)動力矩達到1

/3以下，即達到同樣運動結(jié)果所需的動力為使用滑動絲杠的1/3.在省電方面很有幫助。精度高滾珠絲杠一般是用世界最高水平的機械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面，對溫度、濕度進行了嚴(yán)格的控制，由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。高速給進和微進給可能滾珠絲杠由于是利用滾珠運動，所以啟動力矩極小，不會出現(xiàn)滑動運動那樣的爬行，能保證實現(xiàn)精確的微進給。軸向剛度高滾珠絲杠可以加與預(yù)壓，由于預(yù)壓力可使軸向間隙達到負(fù)值，進而得到較高的剛性（滾珠絲杠內(nèi)通過給滾珠加予壓力，在實際用于機械裝置等時，由于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增強）。不能自鎖、具有傳動的可逆性防止逆轉(zhuǎn)滾動螺旋傳動逆轉(zhuǎn)率高，不能自鎖.為了使螺旋副受力后不逆轉(zhuǎn)，

應(yīng)考慮設(shè)置防逆轉(zhuǎn)裝置，如采用制動電機、步進電機，在傳動系統(tǒng)中設(shè)有能夠自鎖的機構(gòu)（如蝸桿傳動）；在螺母、絲杠或傳動系統(tǒng)中裝設(shè)單向離合器、雙向離合器、制動器等.選用離合器時，必須注意其可靠性.防止螺母脫出在滾動螺旋傳動中，特別是垂直傳動，容易發(fā)生螺母脫出造成事故，設(shè)計時必須考慮防止緣母脫出的安全裝置3.4、滾珠絲杠：應(yīng)用于直線關(guān)節(jié)，國內(nèi)企業(yè)處于布局早期37市場規(guī)模：2020年全球滾珠絲杠市場規(guī)模為16.5億美元，國內(nèi)滾珠絲桿市場規(guī)模為23.6億元人民幣。市場競爭格局：目前全球主要的滾珠絲桿廠商有NSK、THK、SKF等，CR5市占率約46%，其中主要來自歐洲和日本。國內(nèi)主要布局企業(yè)為鼎智科技、秦川機床、恒力液壓等。來源：智研咨詢，中泰證券研究所圖表41：全球滾珠絲杠市場規(guī)模 圖表42：中國滾珠絲杠市場規(guī)模18161412108642020142015201920202016 2017 2018市場規(guī)模（億美元）051015202520142015201920202016 2017 2018滾珠絲杠市場規(guī)模：億元來源：智研咨詢，中泰證券研究所3.4、滾珠絲杠：應(yīng)用于直線關(guān)節(jié)，國內(nèi)企業(yè)處于布局早期38傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。傳感器種類多樣。按照外界輸入的信號變換為電信號采用的效應(yīng)，可將傳感器分為物理量傳感器、化學(xué)量傳感器和生物型傳感器三大類，按照“工作原理+應(yīng)用領(lǐng)域”的分類依據(jù)具體展開，可分為壓力傳感器、慣性傳感器、磁傳感器、光學(xué)傳感器等。3.5、傳感