AI加速具身智能落地，关注电机、传感器部件

一人形机器人行业深度报告

报告要点：

硬件具备对应商业化产品，算法迭代持续增强具身智能落地确定性

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，有望降低具身智能诞生的门槛。

国内侧重硬件更新，国外注重算法迭代，整体预计量产时间在2024-2025年

国内厂商：商用量产进度集中在近两年，成本集中控制在几十万元内，工业、生活端均存潜在应用场景，demo机更侧重运动性能、硬件性能的突破。从现有最新产品来看，国内厂商（除小米外）基本都推出了最新的人形机器人demo机。从商用化进度来看，目前优必选WalkerX、宇树H1、傅利叶GR-1已经开始出售交付，开普勒先行者计划将于2024年下半年进行量产出售，达因XR4预计进入消费者家庭的时间则预计在2025年。从远期售价看，国内厂商预计量产以后整机成本控制在几十万元以内，其中宇树预计零售价在几十万人民币以内，智元远征A1希望将成本控制在20万元以内，开普勒先行者预估对外售价为2-3万美元。从应用场景来看，目前国内厂商产品面对工业和消费端场景均存，其中优必选WalkerS、小鹏PX5、智元远征A1、开普勒先行者主要面对工业化场景，优必选WalkerX、小米CyberOne、达阔XR4更多偏生活场景，傅利叶GR-1在两种场景都具备应用机会。

国外厂商：量产时间集中在2025年及以后，应用场景主要在工业领域，产品进展侧重具身智能的流畅度、交互能力。从商业化进度来看，海外量产交付进度整体较不明朗，其中 Digit拟于2024 年交付第一批，2025年全面上市出售；特斯拉在2023Q4 业绩交流会表明Optimus 拟于2025年批量交付，Atas 在2024年进入汽车工厂之前均作为人形机器人研究平台存在，商用化进程较慢。从远期售价来看，Digit当前售价为25万美元，Optimus 远期拟在2万美元以下，拟执行危险、重复无聊的任务。从应用场景来看，国外人形机器人厂商目前主要以工业场景为主，其中Digit专注物流行业，Atlas、Optimus 目前在工厂制造场景训练较多，而SanctuaryAI公司的Phoenix除了工业场景以外，亦在医疗场景有所应用。

具身智能落地之后，我们该关注哪些部件量产投资机会

国内外人形机器人厂商批量交付乃至量产预期集中在2024-2025年，我们认为伴随AI的飞速发展，具身智能到来的时间可能提前。软件、算法是决定第一台符合消费者需求具身智能人形机器人落地的必要条件，而量产后硬件的规模化降本是人形机器人渗透率提升的关键。因此我们对目前人形机器人厂商的硬件应用进行梳理，寻找具身智能人形机器人量产后目前厂商共同核心零部件潜在的投资机会。

执行器共性集中在电机以及灵巧手方案。电机层面无框力矩电机需求广阔，建议关注步科股份。当前时点来看，灵巧手既是人形机器人参与精密活动的必备条件，也是现在大多数厂商的共同选择，其中空心杯电机具备结构紧凑、高精度、高能量密度等特点，能够适配机器人灵巧手，建议关注鸣志电器、江苏雷利。

感知层共性集中在视觉及传感，视觉以TOF法与多目视觉方案为主，部分厂商辅以激光雷达/超声波传感器；力感知方面，六维力传感器具备较大投资价值，建议关注柯力传感。

风险提示

研发进度不及预期、降本不及预期、全球宏观经济景气度不及预期、相关政策不及预期

过去一年市场行情

资料来源：Wind

报告作者

分析师龚斯闻

执业证书编号 S0020522110002

电话 021-51097188

邮箱 gongsiwen@gyzq.com.cn

分析师许元琨

执业证书编号 S0020523020002

电话 021-51097188

邮箱 xuyuankun @ gyzq.com.cn

联系人冯健然

电话 021-51097188

邮箱 fengjianran@gyzq.com.cn

附表：重点公司盈利预测

公司代码	公司名称	投资评级	昨收盘（元）	总市值（百万元）	EPS			PE
公司代码	公司名称	投资评级	昨收盘（元）	总市值（百万元）	2022A	2023E	2024E	2022A	2023E	2024E
300660	江苏雷利	买入	27.06	8578.52	0.82	1.10	1.33	33.48	24.85	20.53
002747	埃斯顿	买入	18.7	16260.24	0.19	0.29	0.49	100. 02	66. 65	39.32
603667	五洲新春	增持	18.4	6781.89	0.40	0.41	0.57	46.18	44.93	32.21

资料来源：Wind，国元证券研究所
注：股价采用20243月29日数据

1.硬件具备对应商业化产品，算法迭代持续增强具身智能落地确定性. .4
2.国内侧重硬件突破，国外注重算法迭代，整体预计量产时间在2024-2025年.....8
2.1国内厂商：demo机侧重硬件、运动性能展示，量产预期集中在近两.....8
2.2 国外厂商：demo 机侧重流畅度、交互能力，Tesla 商业进程预期较快...13
3.具身智能落地之后，我们该关注哪些部件量产投资机会. . 16
3.1 执行层：无框力矩电机确定性较强，灵巧手有望带动空心杯电机需求....16
3.2 感知层：视觉关注TOF与多目视觉方案，传感中六维力传感价值较高...19
4.风险提示... .. 22

图表目录

图1：人形机器人指数及Optimus主要发展历程图. 4
图2：特斯拉人形机器人性能不断迭代. .5
图3：特斯拉人形机器人不同执行器零部件构成情况 .5
图4：人形机器人硬件发展阶段. .6
图5：人形机器人AI发展阶段情况 .6
图6：Figure01架构流程图. .7
图7：英伟达Groot模型架构流程图， ..7
图8：连接大模型后人形机器人可以通过自然语言指令生成动作. ..7
图9：国内厂商主要产品以及应用场景梳理， ..8
图10：国内主要人形机器人公司发展历程. .12
图11：国外厂商主要产品以及应用场景梳理. .13
图12：国外主要人形机器人公司发展历程. 15
图13：无框力矩电机只有转子和定子2个部件.. 17
图14：步科FMC无框力矩电机.. 17
图15：Optimus 用灵巧手捏起鸡蛋.. 18
图16：无刷空心杯电机结构图， 18
图17：空心杯电机具备结构紧凑、高能量密度等特性 19
图18：空心杯电机适配机器人灵巧手应用场景. .19
图19：人形机器人各部位力传感器方案. .21
图20：一维、三维、六维力传感器对比. .21
图21：六维力传感器能用在协作机器人末端 .21
表1：各厂商demo机执行器部件性能对比 16
表2：无框电机具备占用空间小，单位体积扭矩高等优势. 17
表3：各厂商所用感知部件对比.. .19
表4：不同视觉方案对比.. 20

1.硬件具备对应商业化产品,算法迭代持续增强具身智能落地确定性

人形机器人未来有望替代复杂的人类运动，马斯克预计量产以后人形机器人产品将达到数百万台，单价在2万美元以下，打开对应市场想象空间。人形机器人指形状及尺寸与人体相似，能够模仿人类运动、表情、互动及动作的机器人。人形机器人作为一种相对较新的智能服务机器人，预期将在日常工作中与人类形成密切的关系。自2021年马斯克提出TeslaBot概念设计以来，市场持续发酵，其中2022年10月1日，马斯克预计量产以后人形机器人产品将达到数百万台，单价在2万美元以下，自此打开了对应市场的想象空间。

图1：人形机器人指数及Optimus主要发展历程图

资料来源：公司官网，Nasdaq，Insideevs，BBCnews，Electrek，Youtube，CNET官网，36氪，国元证券研究所

特斯拉人形机器人样机迭代速度极快，在应用场景和运动性能方面均展现出较大突破。特斯拉人形机器人自概念机亮相以来进展迅速，从2021年8月AIDay首次展示人形机器人概念开始，仅一年就推出OptimusGen-1概念机（2022年10月），且已具备基本运动能力，随后在2023年3月（运动能力、感知能力增强）、5月（运动控制能力显著提高）、9月（视觉和感知能力明显提升）均获得不同程度的进步；2023年12月，OptimusGen-2视频发布，二代在运动性能（更快的移速）、灵巧手的感知（二指捏鸡蛋）、轻量化（减重10kg）方面均有所突破。2024年1-2月，特斯拉发布视频，展示OptimusGen-2首次应对家居测试场景（叠衣服对应的toc场景)时的出色表现及更高水平的运动性能（有史以来最快步速以及更流畅的表现）。

图2：特斯拉人形机器人性能不断迭代

2021年8月AI Day，特斯拉公布人形机器人概念机Tesla Bot

2023年3月Investor Day,Optimus可自主行走，进行简单搬运、生产维修等动作运动能力增强、力度控制更加精确灵敏；环境感知和记忆能力提升

2023年9月特斯拉发布视频，Optimus可实现自主分类物品、做瑜伽等复杂任务视觉感知能力明显提升，算法与模型不断进步7

2024年1月特斯拉发布视频，Optimus可在测试人员监督下叠完衬衫并摆放整齐，手部动作更流畅，测试环境偏向生活场景

2022年10月AIDay,首款人形机器人原型机“擎天柱"（Optimus Gen-1）亮相，由员工扶登场，可实现直立行走、洒水等动作

2023年5月股东大会，展示Optimus全新型号，可执行复杂动作。运动控制与AI能力提升。

2023年12月特斯拉发布视频，Optimus-Gen2亮相，体重减轻，自由度增加，运动能力、平衡性、感知能力提升

2024年2月特斯拉发布Optimus工厂走路视频，速度约为0.6m/s（较12月份版本提升了30%以上，是有史以来最快的步态），前庭系统、足部轨迹、地面接触逻辑得到改善
资料来源：CNET，Youtube，Insideevs.，机器之心，国元证券研究所

特斯拉的入局带来鲶鱼效应，众多厂商快速迭代，硬件层面具备对应商业产品，当前痛点在于量产后的降本增效，软件和算法层面成为决定终端需求主要难点。自特斯拉入局后，各大厂商也纷纷推出demo机展示，从目前进度来看，人形机器人硬件方案对各核心零部件的要求基本定型，对应关节执行器、传感器等硬件均存在市场对应商业产品，主要痛点在于降本，后续有望通过大规模量产实现；而当前主要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、能表现出较强通用性的“具身智能”。

图3：特斯拉人形机器人不同执行器零部件构成情况

资料来源：特斯拉AIday，国元证券研究所

图4：人形机器人硬件发展阶段

资料来源：觅途咨询，国元证券研究所

图5：人形机器人AI发展阶段情况

资料来源：Gartner，觅途咨询，国元证券研究所

FigureAI与OpenAI合作表明大模型对具身智能具备催化作用。2024年3月9日，在 OpenAl宣布与 Figure 合作后13天，Figure 发布 Figure O1最新视频，主要在人机交互、任务拆解完成等方面有较好表现：1）视频中，Figure01能够详细描述周围环境；2）在面对“我能吃点东西吗”的含糊指令时，自主判断桌面上唯一的食物（苹果），并将其准确放入人类手心，并能用简短语言解释自己的行为；3）能根据目前的环境进行常识推理，并指导自身行为；4）视频原速播放，动作流畅，语音清晰自然，甚至模仿了人类说话时的迟疑等习惯。根据Figure 的工程师CoreyLynch 公布的架构图，OpenAI接收到的语言文本以及机器人观察到的图像同时被OpenAl模型接收，一方面可以与用户对话，另一方面可以给人形机器人本体提供行为选择。具身智能是人形机器人通用的必要条件，针对不同场景、不同任务均能表现出通用性和泛化性，Figure 此次demo 展示让我们意识到大语言模型对具身智能的催化。

英伟达推出的Groot项目有望降低具身智能诞生门槛，AI快速发展推动具身智能落地的确定性不断增强。GTC 大会上英伟达宣布推出人形机器人项目Gr0Ot，主要为人形机器人制造商提供AI平台，在GTC 中出现的合作厂商有 Boston Dynamics、Agility、1XTechnologies、FigureAl、SanctuaryAl、傅利叶、宇树、小鹏等多家人形机器人厂商。我们认为英伟达为人形机器人学习提供的通用基础模型，降低了具身智能诞生的门槛，并且伴随AI的加速发展，具身智能落地的确定性不断增强，且符合消费者需求的具身智能人形机器人有望加速落地。

图6：Figure01架构流程图

资料来源：FigureAI，国元证券研究所

图7：英伟达Groot模型架构流程图

资料来源：英伟达官网，国元证券研究所

图8：连接大模型后人形机器人可以通过自然语言指令生成动作

资料来源：英伟达官网，国元证券研究所

2.国内侧重硬件突破，国外注重算法迭代，整体预计量产时间在2024-2025年

2.1 国内厂商：demo 机侧重硬件、运动性能展示，量产预期集中在近两年

国内厂商总结：商用量产进度集中在近两年，成本集中控制在几十万元内，工业、生活端均存潜在应用场景，demo机更侧重运动性能、硬件性能的突破。从现有最新产品来看，国内厂商（除小米外）基本都推出了最新的人形机器人demo机。从商用化进度来看，目前优必选WalkerX、宇树H1、傅利叶GR-1已经开始出售交付，开普勒先行者计划将于2024年下半年进行量产出售，达阀XR4预计进入消费者家庭的时间则预计在2025年。从远期售价看，国内厂商预计量产以后整机成本控制在几十万元以内，其中宇树预计零售价在几十万人民币以内，优必选预计未来零售价格潜力在小几十万人民币区间，智元远征A1希望将成本控制在20万元以内，开普勒先行者预估对外售价为2-3万美元。从应用场景来看，目前国内厂商产品面对工业和消费端场景均存，其中优必选WalkerS、小鹏PX5、智元远征A1、开普勒先行者主要面对工业化场景，优必选WalkerX、小米CyberOne、达阔XR4更多偏生活场景，傅利叶GR-1在两种场景都具备潜在应用机会。

图9：国内厂商主要产品以及应用场景梳理

厂商	小米	宇树科技	傅利叶智能	智元机器人	开普勒	优必选
机器人名称	CyberOne	H1	Fourier GR-1	远征A1	开普勒先行者K1/S1/D1 5 255	Walker X
图例					关象行
国家	中国	中国	中国	中国	EE 动中国	中国
身高重量	177CM 52KG	180CM 47KG	165CM 55KG	175CM	178CM	130CM
		行走速度>5.4km/h（潜在运动能力		55KG 实现核心关节的自研-	85KG 肘关节执行器：自研行星滚柱丝杠执行器推拉控制；	63KG
步速：5km/h； PowerFlow关节电机，膝盖采腰部组合执行器：自研旋转最大行走速度：3km/h；时速：3.6km/h； >18km/h); 能力
	峰值扭矩密度96Nm/Kg	负载：伸展状态单臂1.5kg；关节最大扭矩360N.m	大模组峰值扭矩230NM	整机承重80KG，单臂最大负载5Kg	型执行器组合峰值扭矩 200N.m; 珠丝杠执行器推力8000N	负载：伸展状态单臂1.5kg；视觉/导航：定位精度10cm，导核心运动模组：自研行星滚航精度20cm，精定位精度1cm
自由度	21	单腿自由度：5；单手自由度：4(可拓展)	44（腿62；臂72；手62；头3；腰*3）	全身自由度49+ 自研灵巧手拥有12个主动自由度，5个被动自由度	40	41个自由度（腿62；臂72；手62；颈3)
发布时间售价/成本	2022年8月发布 /	2023年8月发布几十万人民币以内	2023年7月发布	2023年8月发布	2023年11月发布	2021年7月发布
商用化阶段	/	2023年下半年（已实现小批量量产和发货）	/ 2024年（预计将实现上千台人形机器人量产）	20万元以内 (整机成本)	2-3万美元	/ 已经进行出售
					2024年下半年 K1：教育科研、自动化生产
应用场景出行，睡眠休息	居家生活，工作办公，交通	/	接待引导、安防巡检、工业柔性智造，交互服务，教育家庭服务	机器人管家等	线、智能搬运等；展馆展厅，影视综艺，科研高 S1：复杂环境巡检、应急救校，服务，仓储物流，办公场景 D1：危险环境检测、安全隐
公司愿景连接人和万物	“服务人”，围绕人的工作生活，更好为人服务，紧密全球最高性价比	国内首台能跑的全尺寸通用人形机器人，	可以商业化量产的人形机器人	以智能机器创造无限生产力	患排查等高危环境作业未来可商业化量产的通用机在多种场景下提供智能化、有器人，工业化生产好帮手机温度的服务

资料来源：各公司官网、公众号，量子位，张江科投，机器之心，人形机器人视界，国元证券研究所

我们对国内厂商发展历程进行复盘以及对应产品进行分析：

V 优必选WalkerX：五年四代产品，商业化程度高，目标是在成本可控的平台上让机器人走进家庭服务，未来零售价格潜力在小几十万人民币价格区间内。优必选科技自2015年开始研发双足机器人Walker系列。最初的原型机于2016年出现，只有下半身，验证了步态行走、斜坡自适应等算法。2018年1月，发布第一代Walker机器人，实现了中国双足机器人行走能力的突破。2019年1月，发布第二代Walker机器人，增加了人机交互能力；2021年7月，发布第三代WalkerX，实现了更快更稳定的运动能力，更轻更安全的交互，同时Al能力提升，更聪明更亲和，2023年，公司研发工业版人形机器人WalkerS（已进入蔚来工厂实训）。公司创始人兼CEO周剑表示：“优必选的目标是在成本可控的平台上让机器人走进家庭服务。Walker目前的单位成本可控，未来的零售价格潜力会在一台普通家用中型轿车小几十万人民币价格区间内。”

□ WalkerX于2021年发布，身高1.3m，重量63kg，拥有41个自由度，最大行走速度为3km/h。WalkerX通过设计优化提高了稳定性和灵活性，增强了抓握能力和感知，采用了六自由度手掌，手臂的操作速度提速40%，手臂操作空间增大50%。在导航避障方面，WalkerX搭载了优必选自主研发的三维立体视觉定位系统，支持2.5D避障，同时通过Coarse-to-fine多层规划算法，实现自动规划全局最优路径。WalkerX可以同时检测出物体的类别和空间位姿，从而完成更加复杂的抓取动作。Walker机器人适用于展览、娱乐、教育、服务业、物流和办公环境。

小米CyberOne：2022年8月发布，构建未来科技生态，关注多种应用场景服务功能。公司2018年成立小米机器人实验室，2021年对外发布第一代四足机器人CyberDog，2022年8月正式对外发布人形机器人Cyber One。CyberOne 身高177cm，体重52kg，拥有21个关节自由度。最大模组峰值扭矩可达300N·m，配合双足控制算法，实现3.6km/h的行走速度和稳定的姿态平衡。感知方面，CyberOne搭载了视觉、听觉、触觉等多种传感器。深度相机和AI相机通过计算机视觉算法建立三维环境模型，实现视觉避障、目标识别与跟随。通过自然语言处理算法，可识别45种语义和85种环境音。

宇树科技UnitreeH1：2023年8月发布，国内第一台能跑的全尺寸通用人形机器人，自研自产核心零部件（伺服电机、减速器和控制器等），于2023下半年完成小批量量产和发货，零售价几十万人民币以内。创始人王兴兴于2016 年创立宇树科技，在全球高性能四足机器人领域，宇树实现了一系列重要里程碑：最早提出技术方案，最早将其商业化，并且多年来一直处于全球出货最多、销量领先的位置，全球出货量至少占60%以上。公司2023年8月发布全尺寸通用人形机器人UnitreeH1，H1高180cm，重47kg，拥有19个自由度。其核心零部件（伺服电机、减速器和控制器等）均为自研自产，包括大扭矩密度M107关节电机，峰值扭矩高达360N-m。H1是国内第一台能跑的全尺寸通用人形机器人，拥有稳定的步态和高度灵活的动作能力，能够在复杂地形和环境中自主行走和奔跑；公司在2023上半年研发成功并且在下半年完成了小批量量产和发货，

2024年1月美国拉斯维加斯“科技春晚”CES上，宇树H1作为全场唯一能现场自动运行的人形机器人备受瞩目。

傅利叶智能FourierGR-1:2023年7月发布，自研FSA高性能一体化执行器，目前已实现小批量交付，预计2024年量产上千台人形机器人。傅利叶智能2015年在上海正式成立，于2019年6月正式立项人形机器人项目；2023年7月，傅利叶智能发布了首款通用双足机器人产品GR-1,GR-1身高1.65m,重55kg，最多拥有高达54个自由度（灵巧手11*2个自由度），最大关节峰值扭矩达230N-m，步行速度可达5km/h，负重能力为50kg。它采用电驱动技术，内置32个自研 FSA 高性能一体化执行器，确保了高度的精确性和灵活性。GR-1具备快速行走、敏捷避障、稳健下坡、抗冲击干扰等运动功能，可应用于接待引导、安防巡检、工业制造、医疗康复、科研教育和家庭服务等场景。GR-1于2023年9月开始预售，据张江科投，截至2024年3月份傅利叶人形机器人目前已实现小批量交付，正加紧对其“大脑、小脑、肢体”等核心系统进一步研发攻关，预计今年将实现上千台人形机器人量产。

智元机器人远征A1：2023年8月发布，目前面向工业制造领域，未来希望将整机成本控制在20万元以内。智元机器人于2023年8月发布了其首款具身智能的通用人形机器人远征A1。该机器人身高175cm,重55kg，整机承重80kg,单臂最大负载量为5kg。它拥有49个自由度，关节电机峰值扭矩为350N·m，并采用水冷散热技术。远征A1腿部采用反关节设计，步速可达7km/h。它的灵巧手拥有12个主动自由度和5个被动自由度，并配有末端相机，可模拟触压感。在感知方面，远征A1配备了RGBD相机、激光雷达、IMU（惯性传感器）和麦克风阵列。远征A1主要面向工业制造领域，在发布会上展示了汽车制造总装线、分装线上进行装配、搬运与检测等精密操作。在工业落地后，“远征A1”才会考虑进军toC端，在包括照护、做饭、清洁等家庭场景落地。

小鹏PX5:2023年10月发布，“直腿”行走步态自然，超轻量级类人手臂驱控一体，计划优先用于小鹏的工厂和销售场景。2023年10月，小鹏发布首款人形机器人PX5，展示了越障行走、踢足球、骑平衡车等动作。PX5具备卓越的稳定性，能够适应多种复杂地形，并具有平衡能力；采用"直腿”、大跨步的行走方式，步态更自然。PX5配备超轻量级类人手臂，单手11自由度，双指保持力1kg，采用刚柔混合驱动，提供对不同形状物体的抓取包覆姿态，实现了驱控一体化。目前该项目仍处于早期，未来计划优先在小鹏的工厂和销售场景进行实地应用，并将智能汽车同源技术应用于智能机器人，将其与AI汽车深度链接。

开普勒先行者K1/S1/D1:2023年11月发布，自研行星滚柱丝杠执行器及旋转型执行器，三型号满足多元场景需求，计划于2024下半年实现人形机器人量产，预估对外售价为2-3万美元。开普勒于2023年11月发布了“先行者系列"通用人形机器人，包括K1、S1和D1三个型号。先行者系列身高178cm，重85kg,拥有12个自由度的智能灵巧手和40个关节自由度。具备复杂地形行走、智能规避障碍、手部灵活操控、强力负重搬运、手眼协同操作和智能交互沟通等功能。开普勒自主研发了行星滚柱丝杠执行器和旋转型执行器，前者集成了滚柱丝杠、驱动器、减速器和编码器，比普通电机定位更精准、爆发力更迅速，后者峰值扭矩达200N·m，高扭矩电机结合智能算法，提供强大动力驱动支持，持久输出，重复定位精度达到0.01度。先行者系列机器人还搭载了100TOPS高算力主板和自研星云系统，并通过视觉SLAM实现3D建模和视觉识别，感知周围环境。应用方面，先行者K1适用于教育科研、自动化生产线和智能搬运等场景；S1专为户外巡检设计，具备防水、防尘和防辐射能力，适用于复杂环境巡检、应急救援和户外安全作业；D1适用于危险环境检测和安全隐患排查等高危环境作业。

达阔“七仙女”XR4:2023年8月发布，60+个柔性关节，主要面对C端场景，希冀2025年走进千家万户。达阔科技先后推出了Ginger1、Ginger2和XR4三款人形机器人。Ginger1于2019 年推出，拥有34个自由度的柔性关节，搭载多个传感器，可实现智能抓取、自主行走、自动避障和自动平衡，主要应用于迎宾导览、商业促销、教育科研、养老陪护等领域。Ginger2于2022年推出，身高158cm，重62kg，41个柔性关节，灵巧手7个自由度，抓取能力为5kg，主要应用于康养陪护、教育科研、直播卖货等更广泛场景。2023年8月，达闳在北京亦创国际会展中心首次推出XR4，身高165cm，重65kg，全身大量采用轻质高强度的碳纤维复合材料，拥有60多个智能柔性关节，采用并联驱动结构和高扭矩密度电机，单腿峰值扭矩高达600N·m，灵敏度和动态性更高。XR4通过多模态大模型RobotGPT赋能，具备多模态融合感知、认知、决策和行为生成能力，从而实现高性能的具身智能。此外，它还基于数字孪生的深度强化学习完成自主智能训练，可以生成机器人多种步态和动作。达阔的初心是，到2025年，七仙女（XR4）能够走进千家万户，为人类提供智能化服务，实现“机器保姆”的梦想。

图10：国内主要人形机器人公司发展历程

资料来源：各公司官网、公众号，科技行者，中国证券网，张江科投，小鹏资讯，中国机器人网，高工移动机器人，国元证券研究所

2.2 国外厂商：demo 机侧重流畅度、交互能力，Tesla 商业进程预期较快

国外厂商总结:量产时间集中在2025年及以后，应用场景主要在工业领域，产品进展侧重具身智能的流畅度、交互能力。从商业化进度来看，海外量产交付进度整体较不明朗，其中Digit拟于2024年交付第一批,2025年全面上市出售；特斯拉在2023Q4业绩交流会表明Optimus 拟于2025年批量交付，Atlas 在2024年进入汽车工厂之前均作为人形机器人研究平台存在，商用化进程较慢。从远期售价来看，Digit售价为25万美元/套，而Optimus 拟在2万美元以下，拟通过量产为人类执行危险、重复无聊的任务。从应用场景来看，国外人形机器人厂商目前主要以工业场景为主，其中 Digit专注物流行业,Atlas、Optimus 目前在工厂制造场景训练较多，而 SanctuaryAI公司的Phoenix除了工业场景以外，亦在医疗场景有所应用。

图11：国外厂商主要产品以及应用场景梳理

厂商	Boston Dynamics	TESLA	AgilityRobotics	SanctuaryAl	FigureAI
机器人名称	ATLAS	OptimusGen 2	DIGIT	Phoenix		Figure01
图例			公

国家身高	美国	美国约172cm		美国	加拿大	美国
重量	150Cm	63KG		175CM 65KG	170cm 70KG	约168Cm
	89KG 最大行走速度：9km/h					60KG
力跳等动作，并跳过木箱、木板行走。等障碍物	运动及负载能可轻松完成慢跑、空翻、三级仿生手指非常灵活，能够自然负载：16kg				最大行走速度：5km/h; 最大行走速度：1.2m/s; 最大负载：25kg 最大负载：20kg
自由度		躯干：28个基础自由度颈部：2个自由度	/			41个自由度（手臂7*2；腰3：
发布时间	2013年发布初代机并不断改进	灵巧手：11个自由度 2022年首次展示原型机 2023年12月发布最新版本	2019年2月推出初代Digit		腿62：手62）
售价/成本	最新视频发布于2023年1月	optimusgen2视频预计不到2万美元/台 (售价)	最新版本于2023年3月发布 25万美元/套(售价)	2023年5月发布		2023年3月发布
	未商业化		2024年交付第一批，2025年全	未市售		/ 2024年将在真实仓库环境中搭
商用化阶段	/	2025年部分批量交付	面上市	/		建由50台机器人组成的试点
应用场景	工厂制造、建筑工地、家居	工厂制造、家居	物流		物流、家居、医疗等多种场景	工厂制造、物流、家居
公司愿景探索人形机器人的运动潜力		务	能够执行危险、重复无聊的任能够执行危险、重复或肮脏的任务	通用机器人	人	可商业化的自主人形通用机器

资料来源：各公司官网、公众号，Tesla，YouTube，Newatlas，哗哩哗哩，CNET，IEEE，Popsci，RobotReport，腾讯网，新浪财经，AGV网，国元证券研究所

我们对国外厂商发展历程进行复盘以及对应产品进行分析：

波士顿动力一AtlaS：自2013年推出后持续更新，实现动静态环境自主避障，探索人形机器人运动潜力，主要作为人形机器人研究平台，商业化进程缓慢。2013年7月，波士顿动力发布初代人形机器人Atlas，电源与网络连接需要系绳，非常耗电，且需要人工提前输入程序。2015年DARPA比赛中，Atlas 加入锂离子电池组，实现无绳行走。2016年1月，波士顿动力发布新视频，Atlas 能够完成移动家具、清理地板等家务工作，但执行任务仍非自主，且操作速度较慢；

2月，波士顿动力发布新版本AtlaS。2016-2021年，波士顿持续发布新视频，视频中Atlas逐渐掌握后空翻、跑酷、树丛慢跑、跳舞等高难度动作。2023年，Atlas 实现与非静态环境交互，能够自主判断物体重量并调整自身平衡。与跑酷阶段处理的静态障碍相比，它迈出了重要一步。2024年2月，Atlas 进入汽车制造场景工作，涉足商业化领域，此前Atlas一直是一个人形机器人研究平台而非商业化产品。最新版Atlas 使用液压驱动，能够在室外工作，最大优势是平衡性大大改善。最新版Atlas身高150cm，重89kg，全身共有28个自由度。

AgilityRobotics一Digit：2019年推出首代，多次迭代后，专为仓储物流场景打造，售价25万美元/套，预计将于2024年交付第一批，并且于2025年全面上市销售。AgilityRobotics 成立于2015年。2019 年2月，Agility Robotics发布初代Digit机器人，在Cassie 机器人设计的的基础上增加了上躯干、手臂、传感器和额外的计算能力。10月，发布新版本DigitV2，噪声更小，视频中两台机器人协作完成拾取和放置箱子，实现完全自主。2023年3月，发布Digit V4版本，增加了用于人机交互的头部和机械手。2023年9月，AgilityRobotics打造的世界第一家人形机器人工厂RobotFab 接近完工，并预计于年内投产。最新版Digit机器人身高175cm，重65kg，最大运动速度可达1.5m/s，最大负重16kg，售价25万美元/套，Digit机器人预计将于2024年交付第一批，并且于2025年全面上市销售。Digit作为AgilityRobotics 精心打造的物流机器人，用途多样，可以执行多种任务并适应不同的工作流程，身形非常适合在仓库内工作，便于部署在现有仓库或基础设施中而无需改造。目前，Digit已经能在非平坦的地面上行走、抓取和运送塑料手提袋、整理包装箱等，在提高仓库效率方面潜力巨大。

SanctuaryAI一Phoenix：2023年发布，配备世界顶尖灵巧手，配备智能控制平台Carbon。Sanctuary Al成立于2018 年。2023年5月发布 Phoenix 机器人，目标是“世界上第一个人形智能通用机器人”。Phoenix机器人高170cm，重70kg，最大负重25kg，虽然设计了双腿但是在轮式平台上滚动，最高速度可达1.4m/s。目前虽然有自主工作能力，但主要由人类远程操控。全身自由度20个，配有世界领先水平的灵巧手，兼顾速度、精度和力度，可与人类的手部灵活性和精细操作相媲美，并具有模仿触觉的专有触觉技术。此外，Phoenix配备智能控制平台Carbon，该平台不仅包含了试点学习和强化内容，还加入了大型语言模型人工智能，集成现代AI 技术，将自然语言转化为现实世界中的行动，未来有望像ChatGPT一样进行对话并接受自然语言的指令。2023年，Phoenix入选《时代》杂志2023年度最佳发明名单，成为榜单上唯一的人形通用机器人。

Figure一Figure01：2023年2月发布初代机，OpenAl大模型加持下体现具身智能属性。Figure是一家成立于2022年的新兴公司，2023年2月，推出人形机器人Flgure01，demo 机已完成行走任务。2024年2月，Figure 表示正在与ChatGPT制造商OpenAI合作，“为人形机器人开发下一代AI模型”。此外,Figure 还表示，它还将使用Microsoft的Azure云服务进行Al基础设施，训练和存储。3月，Figure 发布 Figure01新视频，Figure01在OpenAl 大模型支持下，展示出较高的具身智能水平：1）视频中，Figure01能够详细描述周围环境；2）在面对“我能吃点东西吗”的含糊指令时，自主判断桌面上唯一的食物(苹果），并将其准确放入人类手心，并能用简短语言解释自己的的行为；3)能根据目前的环境进行常识推理，并指导自身行为；4）视频原速播放，动作流畅，语音清晰自然，甚至模仿了人类说话时的迟疑等习惯。这一事件具有重大意义，表明语言大模型对具身智能的催化作用。

图12：国外主要人形机器人公司发展历程

资料来源：各公司官网、微信公众号，techspot，newatlas，Youtube，Newatlas，popsci，CNBC，IEEE，国家邮政局，FastCompany，36氪，腾讯网采访，机器人技术与应用，国元证券研究所

3.具身智能落地之后，我们该关注哪些部件量产投资机会

从国内外人形机器人厂商进度来看，批量交付乃至量产预期集中在2024-2025年，我们认为伴随AI的飞速发展，具身智能到来的时间可能提前。软件、算法是决定第一台符合消费者需求具身智能落地的必要条件，而量产后硬件的规模化降本是人形机器人渗透率提升的关键。因此我们对目前人形机器人厂商的硬件应用进行梳理，寻找具身智能量产后将会带来目前厂商潜在共同核心零部件带来的投资机会。

3.1执行层：无框力矩电机确定性较强，灵巧手有望带动空心杯电机需求

对比国内外厂商执行器主要零部件，共性集中在电机以及灵巧手方案。电机层面，国内外人形机器人对电机的峰值扭矩要求在180N.m 以上，其中国内厂商集中要求在200N.m及以上，对应无框力矩电机（结构紧凑、大扭矩）需求广阔，建议关注步科股份。手部部件来看，从当前时点来看，灵巧手既是人形机器人参与精密活动的必备条件，也是现在绝大多数厂商的共同选择，而空心杯电机具备结构紧凑、高精度、高能量密度等特点，能够适配机器人灵巧手，建议关注鸣志电器、江苏雷利。

表1：各厂商demo机执行器部件性能对比

开普勒	优必选	小米	宇树	傅利叶GR-1	智元	达阔	TESLA
先行者系列（K1/S1/D1)	Walker X	CyberOne	H1	Fourier GR-1	远征A1	XR4	Optimus
Unitree M107关节电机
自选旋转执行		最大模组峰值	膝关节约360N.m	自研高性能 FSA 执行器	PowFlow关节电机，准直驱	单推峰值扭	20N. m
关节一电机		器-高扭矩电机转矩：4.5N.m-扭矩：300N.m	髋关节约 220N.m	（集成电机、驱动器、	关节方案		110N.m
峰值扭矩达到	200N. m	峰值扭矩密	踝关节约45N.m	减速器及编码器)	峰值扭矩>	矩 600N.m	180N. m
200N. m		度：96Nm/kg	手臂节约75N.m	最大关节扭矩：230N.m	350N.m
峰值扭矩密度189N.m/Kg
12自由度，高度精准、强大灵巧手力量、智能控	6自由度手掌	非灵巧手	选配 (正在开发)	11自由度	12主动自由度+5被动自由度		11自由度

资料来源：各公司官网，TeSla，国元证券研究所

无框力矩电机能够给予机械设计工程师更灵活的结构设计权限以及更大的扭矩，适配于机器人关节。机器人关节需要高度集成的解决方案，其中就包括结构紧凑的电机；不同于传统的伺服电机，无框力矩电机没有机壳，只有定子和转子2个部件，相较于有框电机，无框电机配置灵活，安装方便，着眼于目前驱动系统的高度集成化趋势，可以说无框电机更贴合工程师的目标期望；工程师无需像传统设计那样考虑电机接口，只需要在系统设计中给予电机相当小的空间位置预留即可，可以最大限度的缩小驱动系统中动力输出单元的空间占用，以此来达到更高的系统集成。

图13：无框力矩电机只有转子和定子2个部件

资料来源：研一机械，国元证券研究所
资料来源：步科股份官网，国元证券研究所

图14：步科FMC无框力矩电机

表2：无框电机具备占用空间小，单位体积扭矩高等优势

优势	无框电机优势
提升机器性能	直接耦合 (无背隙)
	更高的系统带宽
	提高机器效率
结构更紧凑	机器占用空间更小
结构更紧凑	单位体积扭矩最高
减少维护	更少的机械部件
减少维护	无易磨损或需维护的组件

资料来源：科尔摩根官网，国元证券研究所

灵巧手既是人形机器人参与精密活动的必备条件，也是现在绝大多数厂商的共同选择。手是人类的核心器官，是上肢的依托，不仅能完成许多基础动作，而且还能从事与日常生活密切联系的各种精细活动。人形机器人也对应具备灵巧手部件，国内开普勒、优必选、傅利叶智元等厂商demo机均具备多自由度灵巧手，特斯拉Optimus 在演示时用灵巧手抓捏起鸡蛋环境也表明其后续参与精密场景工作的潜力。站在当前时点，我们认为灵巧手既是后续人形机器人参与精密活动的必备条件，也是现在绝大多数厂商的共同选择。

图15：Optimus 用灵巧手捏起鸡蛋

资料来源：Tesla，国元证券研究所

空心杯具备结构紧凑、高精度、高能量密度等特点，适配机器人灵巧手。空心杯电动机（又称无铁芯电机、无齿槽电机）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。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。同时其重量和转动惯量大幅降低，从而减少了转子自身的机械能损耗。由于转子的结构变化而使电动机的运转特性得到了改善，不但具有突出的节能特点，更为重要的是具备了铁芯电动机所无法达到的控制和拖动特性。空心杯电动机属于直流永磁的伺服、控制电动机，也可以将其归类为微特电机。空心杯电动机具有灵敏方便的控制特性和稳定的运行特性，技术优势明显。

图16：无刷空心杯电机结构图

资料来源：鸣志电器，国元证券研究所

图17：空心杯电机具备结构紧凑、高能量密度等特性

资料来源：香磁磁业，国元证券研究所

图18：空心杯电机适配机器人灵巧手应用场景

资料来源：鸣志电器，国元证券研究所

3.2 感知层：视觉关注TOF与多目视觉方案，传感中六维力传感价值较高

对比国内外厂商感知层主要零部件，共性集中在视觉以及感知方面，其中视觉方面，TOF与多目视觉方案为主，部分厂商辅以激光雷达/超声波传感器；力感知方面，六维力传感器具备较大投资价值，建议关注柯力传感。

表3：各厂商所用感知部件对比

	开普勒	优必选	小米	宇树	傅利叶GR-1	智元	TESLA
	开普勒先行者系列 (K1/S1/D1)	Walker X	CyberOne	H1 3D激光雷达（LIVOX-	Fourier GR-1	远征A1	Optimus
视觉	RGBD 摄像头+鱼眼摄RGBD 摄像头+超声波像头	传感器*4	Mi Sense自研空间视觉模组 AI交互相机	MID360）+深度相机（InteIReaISense D435i)	深度相机 Intel@ RealSense TM ；可拓展激光雷达	RGBD 摄像头 +激光雷达
听觉	麦克风+智能语音大模型		双麦克风识音系统		环形麦克风识音系统麦克风阵列
感知	拉压力传感器、速度六维力/力矩传感器*4 传感器、姿态传感器+高精度惯导传感器				IMU；可拓展六维力传 IMU 六维力传感器

资料来源：各公司官网，国元证券研究所

视觉方面：TOF与多目视觉方案为主，部分厂商辅以激光雷达/超声波传感器。目前的视觉方案主要分为TOF、双目、结构光三种，目前国内外人形机器人厂商主流选择 TOF与多目视觉法为主，部分厂商会在选用RGBD摄像头的同时辅以激光雷达/超声波传感器进行辅助。

表4：不同视觉方案对比

算法方案	飞行时间法 TOF	双目视觉 Stereo Camera	结构光 Structured Light
测量方式	主动式	被动式	主动式
工作原理	根据红外光、激光的飞行时间(相位差异)直接测量距离 1、检测距离远。在激光能量够的情况下可	双相机，基于视差原理进行RGB 图像特征点匹配，三角测量法	主动投射已知编码图案，提升特征匹配的效果，三角测量法
优点	达几十米。 1、方案成熟，相机基线可以做的比较小，方便小型化。 2、受环境光干扰比较小，适用于动态场景。 1、硬件要求低，成本也低。普通CMOS 相机2、资源消耗较低，单帧IR图就可计算出深度图，功耗 3、TOF的深度计算精度不随距离改变而变即可。但比较消耗计算资源。低。化，基本能稳定在cm级，这对于一些大范 2、室内外都适用。只要光线合适，不能太昏3、主动光源，夜晚也可使用。围运动的应用场合非常有意义。暗。 4、在一定范围内精度高，分辨率高，分辨率可达 4、不像双目相机、结构光需要经过算法处 1280x1024，帧率可达60FPS。理才能输出三维数据，TOF可以直接输出被测物体三维数据
资源消耗大。积分，运算量大。缺点 3、边缘精度低。 VGA。	1、对环境光照非常敏感。光线变化导致图像偏差大，进而会导致匹配失败或精度低。 1、对设备要求高，特别是时间测量模块， 2、不适用单调缺乏纹理的场景。双目视觉根据视觉特征进行图像匹配，没有特征会导 2、该方案在检测相位偏移时需要多次采样致匹配失败。 1、容易受环境光干扰，室外、强光下体验差。 3、计算复杂度高。该方法是纯视觉的方法， 2、随检测距离增加，精度会变差。用到复杂的相关性算法，对算法要求高，计 4、限于资源消耗和滤波，帧率和分辨率都算量较大。没办法做到较高。目前消费类最大也就 4、基线限制了测量范围。测量范围和基线（两个摄像头间距）成正比，导致无法小型化。

资料来源：AIoT工业检测，CSDN，国元证券研究所

力感知：六维传感器主要用于人形机器人的手腕和脚踝等关键部位，具备较高价值量。通过六维力传感器，机器人可以感知自身的重量和外界的交互，从而实现更加灵活、自然的运动。双足机器人在行走时，需要根据脚掌的接触情况调整姿态，因此需通过六维力传感器来测量脚踝处的力和力矩，并将数据传输给控制器进行分析和处理。六维力传感器安装在人形机器人的手腕上，使机械手能够执行精细的操作，如抓取、装配、缝纫等机器人各部位根据实际需求有不同的力传感器解决方案，如主体的力控方案需考虑使用场景和成本，腕部的力控需根据机器人的工作性能要求来确定。

图19：人形机器人各部位力传感器方案

资料来源：头豹研究院，国元证券研究所

图20：一维、三维、六维力传感器对比

资料来源：坤维科技，国元证券研究所

图21：六维力传感器能用在协作机器人末端

资料来源：坤维科技，国元证券研究所

4.风险提示

（1）研发进度不及预期

人形机器人目前还处于起步阶段，技术路线等尚未明确，研发进程中不确定性因素较多，发展进度可能不及市场预期。

(2）降本不及预期

人形机器人依赖于多种原材料，包括各种核心零部件、定制机加工件及研发过程中所需芯片等，由于机器人产业在未来几年预计有较大的成长，供应商产能可能无法匹配行业的需求，原材料价格可能有所提升，人形机器人降本可能不及市场预期。

(3）全球宏观经济景气度不及预期

人形机器人需求弹性较大，宏观经济周期性波动可能会对所属行业公司业绩产生影响。如果全球宏观经济增长大幅放缓，或行业景气度下滑，下游厂商需求可能延缓或减少。

（4）相关政策不及预期

各国汇率政策、税收政策等政策变动人可能对行业内公司的经营业绩和现金流造成不利影响。人形机器人所配备的人工智能系统开发可能受到政策监管限制，不及市场预期。

投资评级说明：

（1）公司评级定义	（2）行业评级定义
买入	预计未来6个月内，股价涨跌幅优于上证指数20%以上	推荐预计未来6个月内，行业指数表现优于市场指数10%以上
增持	预计未来6个月内，股价涨跌幅优于上证指数5-20%之间	预计未来6个月内，行业指数表现介于市场指数±10%之间
持有预计未来6个月内，股价涨跌幅介于上证指数±5%之间	回避	预计未来6个月内，行业指数表现劣于市场指数10%以上
卖出预计未来6个月内，股价涨跌幅劣于上证指数5%以上

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，以勤勉的职业态度，独立、客观地出具本报告。本人承诺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操守和专业能力，本报告清晰准确地反映了本人的研究观点并通过合理判断得出结论，结论不受任何第三方的授意、影响。

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本报告由国元证券股份有限公司（以下简称“本公司”）在中华人民共和国内地（香港、澳门、台湾除外）发布，仅供本公司的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户。若国元证券以外的金融机构或任何第三方机构发送本报告，则由该金融机构或第三方机构独自为此发送行为负责。本报告不构成国元证券向发送本报告的金融机构或第三方机构之客户提供的投资建议，国元证券及其员工亦不为上述金融机构或第三方机构之客户因使用本报告或报告载述的内容引起的直接或连带损失承担任何责任。本报告是基于本公司认为可靠的已公开信息，但本公司不保证该等信息的准确性或完整性。本报告所载的信息、资料、分析工具、意见及推测只提供给客户作参考之用，并非作为或被视为出售或购买证券或其他投资标的的投资建议或要约邀请。本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及投资收入可能会波动。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。本公司建议客户应考虑本报告的任何意见或建议是否符合其特定状况，以及（若有必要）咨询独立投资顾问。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本报告中所提到的公司所发行的证券头寸并进行交易，还可能为这些公司提供或争取投资银行业务服务或其他服务。

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AI加速具身智能落地，关注电机、传感器部件

一人形机器人行业深度报告

报告要点：

硬件具备对应商业化产品，算法迭代持续增强具身智能落地确定性

国内侧重硬件更新，国外注重算法迭代，整体预计量产时间在2024-2025年

具身智能落地之后，我们该关注哪些部件量产投资机会

风险提示

过去一年市场行情

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目 录

图表目录

1.硬件具备对应商业化产品,算法迭代持续增强具身智能落地确定性

2.国内侧重硬件突破，国外注重算法迭代，整体预计量产时间在2024-2025年

2.2 国外厂商：demo 机侧重流畅度、交互能力，Tesla 商业进程预期较快

3.具身智能落地之后，我们该关注哪些部件量产投资机会

3.1执行层：无框力矩电机确定性较强，灵巧手有望带动空心杯电机需求

3.2 感知层：视觉关注TOF与多目视觉方案，传感中六维力传感价值较高

4.风险提示

（1）研发进度不及预期

(2）降本不及预期

(3）全球宏观经济景气度不及预期

（4）相关政策不及预期

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人形机器人行业深度报告：AI加速具身智能落地，关注电机、传感器部件-国元证券 听光Vic

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