人形机器人行业深度报告

 核心结论

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%。

人形机器人硬件：关节成本占比高，重点关注减速器与丝杠环节。人形机器人的关节包括旋转关节和线性关节，成本占比约 58%。关节中除传感器与电机外，旋转/线性关节中的核心零部件分别为减速器和丝杠，两部分在机器人整机的成本占比约为 7.4%/6.4%，假设目前使用的减速器、丝杠数量与类型不变，预计到 2030 年全球市场空间分别为 1317/1164 亿元，CAGR 分别为 105%/108%。谐波减速器壁垒有加工工艺、齿形设计等，22 年谐波减速器国内市场国产化率44%，仍有进口替代空间，壁垒高竞争格局好。丝杠是线性关节的核心部件，目前主要依赖国外进口，壁垒主要为原材料、加工与制造能力等，进口替代空间大。

人形机器人动力：机器人动力源“无框力矩电机”，灵巧手的核心“空心杯电机”，国产替代值得期待。电机是机器人的动力核心，包括应用于大关节的无框力矩电机（成本占比 15%）和应用于手指的空心杯电机（成本占比 6%）。无框力矩电机预计到 30 年全球市场空间可达 2107 亿元，23-30 年 CAGR 约为 98%。空心杯电机是灵巧手的核心，预计到 30 年全球市场空间可达 923 亿元，23-30 年CAGR 为 97%。空心杯电机技术壁垒高，壁垒包括绕线技术等，目前国产化率较低，以鸣志电器为代表的国产厂商正在进行进口替代。

人形机器人感知：国产化率低+空间大，重点关注力传感器。机器人传感器主要包括视觉传感器和力传感器等，其中力传感器于人形机器人成本占比较大，约为30%。我们预计至 2030 年人形机器人力传感器市场空间可达 2681 亿元，23-30年 CAGR 可达 86%；除力传感器外，人形机器人视觉传感器/编码器市场空间至2030 年分别有望达 82/250 亿元；电子皮肤目前仍存在部分技术难关需要攻克，根据各类传感器商业化进度来看，力传感器值得重点关注。

投资建议：人形机器人市场空间广阔，机器人降本趋势下，各零部件国产替代空间大，建议关注壁垒高的零部件和整机环节。人形机器人执行器环节建议关注：拓普集团、三花智控；零部件建议关注：双环传动、五洲新春、柯力传感、鸣志电器、贝斯特、伟创电气、鼎智科技、绿的谐波；整机建议关注博实股份。

风险提示：人形机器人相关技术发展速度低于预期，人形机器人降本速度低于预期，地缘政治风险

行业评级超配

前次评级超配

评级变动维持

近一年行业走势

相对表现	1个月	3个月	12个月
电力设备	-7.52	-20.11	-30.74
沪深300	-3.67	-11.26	-2.57

分析师

杨敬梅 S0800518020002

021-38584220

yangjingmei@research.xbmail.com.cn

胡琎心 S0800521100001

18311033802

hujinxin@research.xbmail.com.cn

群内每日免费分享5份+最新资料

300T网盘资源+40万份行业报告

为您的创业、职场、商业、投资、亲子、网赚、艺术、健身、心理、个人成长 …… 全面赋能！

关注公众号获取更多资料

添加微信，备
注“入群”
立刻免费领取
200套知识地图+最新研报

致终身学习者社群

行业报告/思维导图/电子书/资讯情报

收钱文案、增长黑客、产品运营、品牌企划、营销战略、办公软件、会计财务、广告设计、摄影修图、视频剪辑、直播带货、电商运营、投资理财、汽车房产、餐饮烹饪、职场经验、演讲口才、风水命理、心理思维、恋爱情趣、美妆护肤、健身瘦身、格斗搏击、漫画手绘、声乐训练、自媒体打造、效率软件工具、游戏影音……

扫码先加好友，以备不时之需

内容目录

一、人形机器人蓄势待发，市场空间广阔.. ..8
1.1 人形机器人发展近半个世纪，科技赋能实现新突破. ..8
1.2 新型人形机器人百花齐放，中国市场蓄势待发...
1.2.1 波士顿动力/Atlas:运动控制领域翘楚.. ...9
1.2.2 Agility Robotics/Digit:为工作而生，主攻物流领域 .... ...10
1.2.3 优必选/Walker X:机器人+AI，服务性能优异........... ....... 11
1.2.4 小米/CyberOne & CyberDog 2:小米腿足式机器人新突破..... .... 11
1.2.5 傅利叶智能/Fourier GR-1:运动能力优秀，具备多场景应用潜力.. ...13
1.2.6 宇树科技：深耕机器人行业多年，发布首款人形机器人 H1.... .......13
1.2.7 纯米科技/ DaQiang ：智能家具企业进军机器人领域..... ......15
1.2.8 达闼科技/Cloud Ginger XR-1：基于智能柔性执行器构建的云端智能服务机器人
....16
1.2.9 小鹏汽车/PX5：具备世界顶级行走越障能力，未来有望在小鹏工厂应用..........17
1.2.10 特斯拉/Optimus:技术迭代迅速，引领全球人形机器人发展 .... ......18
1.2.10 三星电子/ Semicon：即将登台亮相，具有味觉和嗅觉.... ...20
1.3 预计人形机器人将首先进入工业、服务娱乐和军事等应用场景.. ...21
1.4 人形机器人主要性能可划分为运动控制能力、感知能力和人机交互三方面，发展前景
广阔 .... ...22
1.4.1 运动控制能力：已能满足基本行动，解决方案仍在迭代. ...22
1.4.2 感知能力：视觉感知初显成果，电子皮肤存在制约 ...... ....23
1.4.3 人机交互：构成机器人软实力，GPT 时代人机交互存在无限可能 . .....24
1.5 核心零部件有望国产替代，性价比提升带来机器人放量 ...... ....24
1.6 劳动人口逐年递减，人形机器人潜在市场空间巨大.... ...27
1.7 动作类人性、智能化程度、学习进化能力构成人形机器人整机的竞争核心力.... ...28
1.8 人工智能赋能人形机器人，机器人有望加速商业化.........
二、减速器：主要应用于机器人旋转关节与灵巧手，为核心零部件之一 .... ....31
2.1 减速器主要应用于机器人旋转关节与灵巧手，为核心零部件之一. ...31
2.2 谐波减速器：主要用于机器人旋转关节，体积小、精度高、传动比高. ......31
2.2.1 单人形机器人预计需要 14 个谐波减速器...... ....31
2.2.2 谐波减速器 30 年市场空间有望超 700 亿元.. ...32
2.2.3 海外厂商具有先发优势，国内厂商已逐步迎头赶上.. ..33
2.2.4 谐波减速器具备护城河，工艺、设计、轴承等均为产品壁垒 ...33
2.3 RV 减速器负载能力强，有望应用于机器人髋、腰腹等重负载位置. ...34
2.3.1RV 减速器目前主要用于工业机器人，产品负载能力强.......... .......34
2.3.2RV 减速器因其高负载的特性或在机器人髋关节使用....... .....35
2.3.3 目前主要由海外厂商占据市场，国内企业技术逐步突破.......... ........36
2.4 行星减速器主要应用于手指关节，至 30 年市场规模有望达 599 亿元 ............. .........36
2.4.1 行星减速器体积小，适用于人形机器人灵巧手 ...36
2.4.2 行星减速器市场空间有望达到约 600 亿元 ..................................................
建议关注：绿的谐波（688017.SH） ....................................... .....38
建议关注：双环传动（688017.SH） ...39
3.1 丝杠下游应用广泛，在人形机器人中主要用于线性关节 ... ...39
3.2 丝杠主要可分为 3 种，预计行星滚柱丝杠将为人形机器人线性关节首选. ......40
3.3 行星滚柱丝杠市场空间至 30 年有望破千亿.... ....42
3.4 行星滚柱丝杠国产化程度低，国内企业已逐步具备技术储备 ............ ..........42
3.5 行星滚柱丝杠的技术壁垒：原材料、加工工艺、试验与检测...... .....43
建议关注：鼎智科技（873593.BJ）....... ........44
建议关注：五洲新春（603667.SH）...... ......44
3.6 执行器分为旋转、线性执行器，预计共需使用 28 个.. ..45
建议关注：三花智控（002050.SZ） ...45
建议关注：拓普集团（601689.SH）. ....46
四、电机：机器人动力来源，空心杯电机进口替代潜力大 . ...46
4.1 电机在执行器及手部位置中使用，机器人主要使用无框力矩电机和空心杯电机 ........46
4.2 无框力矩电机：海外厂商市占率高，国内企业正寻求突破... ....47
4.2.1 无框力矩电机为伺服电机的一种，适用于人形机器人... ....47
4.2.2 单个人形机器人预计需使用 28 个无框力矩电机，市场空间有望达 2107 亿元 .49
4.3 空心杯电机：产品精度、响应度高，主要应用于灵巧手 ......... ........51
4.3.1 空心杯电机为灵巧手核心零部件，单机器人预计使用 12 个 ....... ......51
4.3.2 空心杯电机市场空间广阔，国产替代潜力大...... ....52
4.3.3 空心杯电机的竞争格局：长期被外资垄断，大量国产替代机遇 .........................53
4.3.4 空心杯电机的技术壁垒高，绕线等工艺为主要壁垒 ....53
建议关注：鸣志电器（603728.SH） .....54
建议关注：伟创电气（688698.SH）.
五、传感器：人形机器人需多种传感器，人机交互关键部件... ....55
5.1 传感器种类多样，是感知并转化外界信息的装置 ..........
5.1.1 传感器分类：外部传感器和内部传感器 ......56
5.1.2 人形机器人传感器的构成 ..........
5.1.3 力传感器占人形机器人总成本的 30%，为目前人形机器人传感器主要突破方向
......57
5.2 力传感器：机器人精细工作核心部件 .......................
5.2.1 力传感器为机器人精细工作核心部件，可分为一维至六维力传感器. ..58
5.2.3 力矩传感器竞争格局：多维力矩传感器技术壁垒较高，市场由外资主导....... ....59
5.2.4 力矩传感器市场空间：30 年可达 2681 亿元，7 年 CAGR 达 88%. ..60
建议关注：柯力传感（603662.SH） ...61
5.3 视觉传感器：增强机器人与外界交互能力，有多种技术路线. ..61
5.3.1 机器视觉概念及工作原理... ...61
5.3.2 人形机器人视觉传感器市场空间大，有望在 30 年达到 82 亿元. ...62
5.4 编码器：电机系统的前端测量元件，国产化程度偏低.. ..63
5.4.1 编码器是电机系统的前端测量元件，按检测原理可分为光编和磁编. ..63
5.4.2 单台机器人预计需要 54 个编码器，市场空间广阔. ..65
5.4.3 编码器主要以海外企业供应为主，CR3 超 40%.... ...65
5.5 电子皮肤：迈向人造皮肤的第一步，目前技术处于初期 ..66
5.5.1 电子皮肤为让机器人具备触觉的系统，未来机器人有望触摸物体并感知温度 ...66
5.5.2 机器人触觉传感技术的发展历程.. ..67
建议关注：博实股份（002698.SZ） ...70
六、风险提示.. ..71

图表目录

图 1：人形机器人发展历程. ..8
图 2：波士顿动力机器人迭代过程. ..10
图 3：Atlas 进行跳跃和后空翻.. ...10
图 4：Digit 膝盖可向后弯曲.. ....10
图 5：RoboFab 人形机器人工厂 ..10
图 6：优必选Walker X 零部件构成.. .. 11
图 7：CyberOne 零部件构成 .. ..12
图 8：小米自研 CyberGear 微电机... ....12
图 9：小米 AI 强化学习平台.. ..12
图 10：GR-1 进行快速行走. ...13
图 11：GR-1 应对冲击干扰. ..13
图 12：Unitree H1 自如应对外界干扰 . ...14
图 13：Unitree Go1 图示.. ....15
图 14：Unitree Go1 亮相杭州亚运会. ..15
图 15：“大强”图示.... ...15
图 16：机器人“云端大脑”赋予融合智能. ..16
图 17：Cloud Ginger 图示 ..... ...17
图 18：Cloud Ginger 2.0 灵巧手 . ..17
图 19：小鹏双足机器人 PX5 ..17
图 20：PX5 灵巧手.. ..18
图 21：Optimus 概念到原型机研发过程. ...18
图 22：Optimus 已能完成做瑜伽、拉伸等复杂工作 ..............................................................18
图 23：Optimus 的损害控制借鉴了汽车保护机制 ..... .....19
图 24：Optimus 手部有 6 个执行器和 11 个自由度 . ...19
图 25：28 个驱动器分布........
图 26：Optimus 所含 6 种关节执行器 . ........................................ .....19
图 27：Optimus 使用纯视觉和关节位置编码器进行精准定位 ... .............................. ......20
图 29：三星即将推出具有嗅觉和味觉的人形机器人... ...20
图 30：人形机器人主要应用场景....... ...................................................... .......22
图 31：Optimus 完成平稳行走 ..... ......23
......23
图 33：电子皮肤示意图 ...... ...24
图 34：人形机器人分零部件成本占比图 .......................................................................
图 35：人形机器人的关节结构示意图 ......... ......27
图 36：人形机器人智能 AI 系统主要层级 . ..29
图 37：Optimus 识别人类功能 ..... ...............................................................................
图 38：特斯拉 FSD Beta V12 自动驾驶识别图 . ...30
图 39：华为智能驾驶系统图.. ...30
图 40：特斯拉人形机器人发展过程图 ................................................ ....30
图 41：各减速器人形机器人应用位置及数量图.. ....31
图 42：谐波减速器示意图.... ....32
图 44：谐波减速器的柔轮和刚轮......
图 46：RV 减速器结构图...... ..........................................................35
图 48：2021 年 RV 减速器市占率国家划分情况. ...36
图 49：行星齿轮减速器示意图 .
图 51：丝杠下游主要应用场景 . ....40
图 52：梯形丝杠结构示意图.......
图 53：滚珠丝杠结构示意图..... ............................................................................ .......41
图 55：特斯拉 Optimus 示意图 . .....42
图 56：行星滚柱丝杠市场竞争格局（包含汽车等其他行业） ...............................................43
图 57：旋转执行器方案示意图 . .............................. .......45
图 58：线性执行器方案示意图 . .........45
图 59：Tesla 电驱执行器示意图 . ...47
图 61：伺服电机图示.... .....48
图 62：伺服电机分类... ...48
图 63：无框力矩电机只由定子和转子构成.......
图 64：科尔摩根 TBM2G 系列无框力矩电机转矩参数 . ............................................... .....50
图 65：步科股份 FMC05707 系列参数... .............................................. ......50
图 66：空心杯电机结构 .............
图 67：特斯拉 Optimus 手部关节.. ...51
图 68：2022 微特电机应用场景的市场份额占比 ....................................................................52
图 69：空心杯电机竞争格局...... ...53
图 70：三种空心杯电机线圈绕制模型和实物图 .............................................................. .......54
图 71：传感器的组成.....
图 72：2022 年中国传感器下游应用领域分布情况........................................................
图 73：机器人传感器分类........ ......56
图 74：机器人传感器构成示意图. ...57
图 75：力传感器实物图 ..............
图 76：一、三、六维传感器力矩示意图. ...59
图 77：六维力传感器实物图... ...59
图 78：国内多维力矩传感器厂商梯队示意图..... .................................................... ....59
图 79：全球机器视觉市场规模（亿元） ....62
图 80：中国机器视觉市场规模（亿元） .....62
图 82：2021 年中国机器视觉竞争格局..................................................................................63
图 83：编码器的组成.........
图 84：磁编码器结构示意图........ ...............................................
图 85：学旋转编码器透射型（左）及反射型（右）
图 86：2021 年磁编码器全球竞争格局.. ...66
图 87：触觉传感器模拟人类皮肤.......
图 88：智能机器人触觉传感技术历年专利申请量与国内外申请量分布...........................
图 89：触觉传感器技术发展路线图.. ....68
图 90：电子触觉皮肤传感器的转换机制.........
图 91：柔性传感器传感性能的关键问题概述.... ..................................................................70
表 1：目前主要人形机器人... .....9
表 2： CyberDog 2 技术参数 ......
表 3：Unitree 技术参数及售价.. ....14
表 5：主要人形机器人视觉解决方案 .... .23
表 6：主要人形机器人交互能力概览 .. ..24
表 7：人形机器人各部分成本拆分预测表. ..25
表 8：我国人形机器人市场空间预测表... ..27
表 9：全球人形机器人市场空间预测表. ..28
表 10：谐波减速器优点及应用部位..... ..32
表 11：应用于人形机器人的谐波减速器的市场空间预测表. .32
表 12：RV减速器优点及应用部位 .... ..35
表 13：RV减速器全球市场空间预测表.. .36
表 14：行星减速器优点及应用部位...... ...37
表 15：行星减速器市场空间预测表.. ..38
表 16：行星滚柱丝杠市场空间预测表 .. ...42
表 17：行星滚柱丝杠核心加工技术... ...43
表 18：各类电机情况比较表.... ...47
表 19：伺服电机与无框力矩电机的区别. ..49
表 20：无框力矩电机市场空间预测表 .. ..49
表 21：无框力矩电机主要公司情况... ..50
表 22：空杯电机市场空间预测表..... ...52
表 23：国外厂商的情况 .. ..53
表 24：不同类型传感器的价格、国产化情况.. ..58
表 25：不同类型六维力/力矩传感器原理、特点及代表企业. ...59
表 26：力传感器的市场空间预测表.... ...60
表 27：不同路线的优劣点对比.... ....61
表 28：2023-2030 年人形机器人视觉传感器的市场空间预测表 ...63
表 29：人形机器人编码器市场空间预测表.. ..65
表 30：触觉传感器原理优劣势对比...... ...69

、人形机器人蓄势待发，市场空间广阔

1.1 人形机器人发展近半个世纪，科技赋能实现新突破

人形机器人起步于 20 世纪 70 年代，技术持续迭代。人形机器人指具有人的形态和功能的机器人，其发展主要分四个阶段：1）初步行走阶段：以日本早稻田大学打造的 WABOT-1为代表；2）能力破冰阶段：以本田人形机器人等为代表的系统高度集成时代；3）技术突破阶段：以强复合运动能力为特征的，突出代表者为波士顿动力Atlas；4）产业化落地阶段：第四阶段是以特斯拉 Optimus 机器人为代表，该阶段尚处于发展前期。大体上看，人形机器人经历了由缓慢静态运动到连续动态运动再到高动态性能的迭代过程，朝着高度集成、感知环境、运动自如、精细操作、产业量化的方向迈进。

图 1：人形机器人发展历程

资料来源：中国机器人网，TRI科技智库，西部证券研发中心

科技赋能发展，人形机器人有望成为“具身智能”的理想载体。具身智能是指一种智能系统或机器能够通过感知和交互与环境进行实时互动的能力。随着全球高新技术尤其是 AI领域的整体快速突破，以 ChatGPT 为代表的大模型将进一步优化对人形机器人的控制技术，为人形机器人装上“大脑”，使其顺畅地与外界交互，并增加任务理解、拆分和逻辑推理等“决策”能力，由此人形机器人有望成为“具身智能”的理想形态。

1.2 新型人形机器人百花齐放，中国市场蓄势待发

人形机器人领域多点开花，中国市场蓄势待发。目前国外主要人形机器人包括 Atlas、Digit、Optimus 等，其中 Atlas 以较强的运动能力闻名；Digit 主攻物流服务领域，应用于工厂；Optimus 是特斯拉推出的人形机器人，于 2021 年推出概念机，是目前人形机器人最前沿的代表之一。中国对人形机器人的探索起步虽晚却发展迅速，优必选、小米已分别推出Walker X 和 CyberOne 机器人，其中 Walker X 已初步实现商业化。2023 年，傅利叶智能、宇树科技、纯米科技、小鹏等多家厂商推出人形机器人原机，商业化进程加快。

表 1：目前主要人形机器人

	国外主要人形机器人			国内主要人形机器人
	Opt imus	Digit	Atlas	Four ier GR-1	Unitree H1	DaQiang	CyberOne	Walker X	Cloud Ginger	PX5
图示
公开时 2022
间		2020	2016	2023	2023	2023	2022	2021	2020	2023
开发公	特斯拉	Agility	波士顿动	傅利叶智能	宇树科技	纯米科技	小米	优必选	达阔科技	小鹏汽车
司		Robotics	力
身高	172cm	175 cm	150cm	165cm	170cm		177cm	130cm	160cm	150cm
体重自由度	73kg	<65kg	89kg	55kg	47kg		52kg	63kg	65kg
（个）	50		28	40	18		21	41	34
运动能力	2.24m/s	1.89m/s	2.5m/s	1.39m/s	1.5m/s		1.0m/s	0.83m/s

资料来源：各公司官网，西部证券研发中心

1.2.1 波士顿动力/Atlas:运动控制领域翘楚

20载机器人制造经验，运动控制领域翘楚。波士顿动力长期专注于制造具有先进机动性、灵活性和智能性的机器人。2004 年，波士顿动力开发出第一台在实验室以外行走的腿足式机器人BIGDOG，此后又开发了RHEX、SANDFLEA、LS3、WILDCAT、SPOT CLASSIC、HANDLE、Atlas多个机器人，在运动控制领域优势明显。

运动能力远超同行，成本高昂尚未实现商业化。Atlas 利用最先进的控制系统和硬件为机器人提供了力量和平衡，利用算法使涉及整个身体和环境的复杂动态相互作用以规划运动。目前Atlas 已经能做到后空翻、跳舞等高难度动作，在运动性能方面优势显著。Atlas采用液压驱动和定制电池，同时使用钛和铝 3D 打印部件的混合物，成本较高，因此仍然停留在实验室阶段，尚未实现商业化。

图 2：波士顿动力机器人迭代过程

资料来源：波士顿动力官网，西部证券研发中心

图 3：Atlas进行跳跃和后空翻

资料来源：波斯顿动力官网，西部证券研发中心

1.2.2 Agility Robotics/Digit:为工作而生，主攻物流领域

Digit 是 Agility Robotics 公司开发的多用途物流机器人，主要在仓库场景中使用。Digit一天能工作 16 个小时，拥有自动充电功能，其工作不需要复杂的改造或操作。同时，Digit的膝盖可以向后弯曲，上半身可以旋转，在拿取物品时更加稳定，这些特性使得 Digit 适宜在工作场景中辅助工人生产。目前，Digit可以为人类移动手提袋或包裹，下一步将开发卸载装车和送货功能。

Digit 有望进一步在物流领域渗透。2022 年 4 月，亚马逊投资 10 亿美元创立基金，以刺激供应链和物流创新，公司成为首批被纳入该基金的公司之一。23 年 9 月，公司宣布设立了全球首家人形机器人工厂 RoboFab用于制造Digit，占地 7万平方英尺，产能约每年10000 台。

图 4：Digit膝盖可向后弯曲

资料来源：Agility Robotics 官网，西部证券研发中心

图 5：RoboFab人形机器人工厂

资料来源：Agility Robotics 官网，西部证券研发中心

1.2.3 优必选/Walker X:机器人+AI，服务性能优异

优必选科技成立于 2012年 3月，业务重点是机器人的服务性能。优必选科技专注于人工智能及机器人核心技术的应用型研发、前瞻性研发与商业化落地，提供包括商业服务、智慧康养、公共卫生防疫在内的多行业解决方案，赋能新基建，推动各行各业服务智能化转型升级。目前已实现了机器人伺服驱动器的大规模量产。

Walker X是优必选于2021年推出的新一代大型仿人服务机器人，具有相对优秀的运动性能和交互能力。Walker X 采用自适应斜坡行走算法、摆动腿运动避障规划算法、质心高度自适应算法，可以实现在复杂地形上平稳快速行走，最大快速行走速度为3km/h，可在20°的斜坡上行走，全身可背 10kg 重物或双手负载 3kg 重物行走。Walker X 应用场景主要是家庭、商业和教育，交互能力优秀。基于深度学习的物体检测与识别算法、人脸识别算法和跨风格人脸数据生成技术，可在复杂环境中识别人脸、手势、物体等信息，准确地理解和感知外部环境，内置原生 28+机器人情绪体系，能够主动式交互与用户建立共情。

图 6：优必选Walker X零部件构成

资料来源：优必选官网，西部证券研发中心

1.2.4 小米/CyberOne & CyberDog 2:小米腿足式机器人新突破

CyberOne 是小米首个全尺寸仿生机器人。CyberOne 全身 21 个自由度，运动速度 1m/s，机械关节最大模组峰值扭矩 300Nm，峰值扭矩密度 96Nm/kg；采用自主研发的三维重建算法和 Mi Sense视觉空间系统模组，8米内深度信息精度可达 1%；采用音频算法，能够辨别85 种环境语义、45种人类语义情绪，“聪明地”感知人类情绪。

图 7：CyberOne 零部件构成

资料来源：小米官网，西部证券研发中心

CyberDog 2：AI 仿生的再进化。23 年 8 月小米发布 CyberDog 2，较上代机器狗进步较大。CyberDog 2 高度集成身型小巧，总重约 8.9Kg，较上一代减轻约 40%；内置 12 台小米自研 CyberGear 微电机，结合先进的运动控制算法，单个电机力矩精度比上一代提升 50%，峰值扭矩密度达到 37.85N.m/kg；采用小米 AI 强化学习平台，3 万只机器狗并行训练，能够做到滑滑板、摔倒后自动起身、跟随主人、自动避障、太空步等一系列动作。

图 8：小米自研 CyberGear 微电机

资料来源：小米官网，西部证券研发中心

图 9：小米 AI强化学习平台

资料来源：小米官网，西部证券研发中心

表 2： CyberDog 2 技术参数

技术参数
主要参数	重8.9Kg，较上一代减轻约 40%，高36.7cm，共12个自由度，跑动速度1.6m/s
伺服电机	共使用12个伺服电机，全部为两年自研的CyberGear微电机，该电机单个外售价格499元，重316 克，额定扭矩4N.m，最大扭矩 12N.m，扭矩密度37.85N·m/Kg，力矩控制精度±0.2N.m@<3N.m,
融合感知系统	±0.4N.m@<8N.m，±5%@≤12N.m，0-90%峰值扭矩响应时间 20ms 共19个传感器：RBG摄像头×1，AI交互摄像头×1，ToF传感器×4，深度摄像头×1，超声波传
	感器×1，TF30激光雷达×1，鱼眼摄像头×2，触摸传感器×1，MICx4，UWB传感器×2，IMUx1
处理器	采用算力为21TOPS的NX芯片，另配有运动控制处理器+语音交互处理器
能力	滑滑板，摔倒后自动起身，跟随主人，自动避障
AI训练	AI自主训练，三万只机器狗并行训练。小米CyberDog2 结构图纸开放，可视化编程，引擎代码全部开源，100+接口开放
价格	售价12999元

资料来源：小米官网，西部证券研发中心

1.2.5 傅利叶智能/Fourier GR-1:运动能力优秀，具备多场景应用潜力

运动能力优秀，具备多场景应用潜力。在 23 年 7 月 6 日举行的 2023 世界人工智能大会开幕式上，傅利叶智能发布了其最新研发的一款通用人形机器人 GR-1。全身由40 个FSA关节构成，最大模组峰值扭矩 300NM，可完成直腿行走、应对冲击等运动。GR-1采用了高度可扩展的设计，可实现更多的 AI 模型与算法验证，预期在工业、康复、居家、科研等多个场景中使用。

图 10：GR-1进行快速行走

资料来源：傅利叶智能官网，西部证券研发中心

图 11：GR-1应对冲击干扰

资料来源：傅利叶智能官网，西部证券研发中心

1.2.6 宇树科技：深耕机器人行业多年，发布首款人形机器人H1

宇树科技专注于消费级、行业级高性能足式机器人的研发。宇树科技是专注灵巧机械臂自主研发、生产及销售的世界知名机器人公司，全球最早公开零售高性能四足机器人和最早实现四足机器人行业落地，并且全球历年销量领先。宇树高度重视自主研发和科技创新，全自研电机、减速器、控制器、激光雷达等机器人关键核心零部件和高性能感知及运动控制算法，整合机器人全产业链，在足式机器人领域达到全球技术领先。目前累计申请国内专利150余项，授权专利100余项，是国家高新技术认证企业。

23年宇树发布首款人形机器人 Unitree H1。具有全球近似规格最高动力性能，采用先进的动力系统，在速度、力量、机动性和灵活性等方面具备最高水平，受干扰后能迅速恢复正常行走。Unitree H1 售价几十万人民币以内，已开放销售，预计 23Q4发货。

图 12：Unitree H1 自如应对外界干扰

资料来源：宇树科技官网，西部证券研发中心

表 3：Unitree 技术参数及售价

技术参数
关键尺寸 (1520+285)mm × 570mm × 220mm
大腿和小腿长度	400mm×2
手臂总长度	338mm × 2
单腿自由度	髋关节 ×3+ 膝关节 ×1+ 踝关节 ×1=5
单手臂自由度	4（可拓展）
整机重量	约47kg
	关节单元极限扭矩膝关节约360N.m，髋关节约220N.m，踝关节约45N.m，手臂节约75N.m
行走速度	大于1.5m/s (潜在运动能力 >5m/s)
电池	容量15Ah(0.864KWh)，最大电压67.2V
控制和感知算力	2× Intel Core i7-1265U(可选配拓展)
感知传感器配置	3D激光雷达＋深度相机
灵巧手	选配 (正在开发)
价格	定价几十万人民币，已开放销售，预计23Q4发货

资料来源：宇树科技官网，宇树科技官方微博，西部证券研发中心

机器狗亮相杭州亚运会，打破近似规格世界纪录。宇树科技 2021 年发布的 Unitree Go1是全球首款消费级伴随仿生四足机器人，重 12kg，自适应负载能力为 3\~5kg。Unitree Go1采用 SSS 超感知系统，实现超感知系统覆盖；其 ISS 智能伴随系统采用专利无线矢量定位及控制技术，使人机交互更加自然融洽。Go1 内置超级 AI算力，总计16核CPU+GPU（384Core，1.5TFLOPS）。目前 Unitree Go1 具有近似规格最高运动速度，约为 4.7m/s。23 年9 月，Unitree Go1亮相杭州亚运会，负责搬运铁饼、运送标枪等工作，这是世界首次使用机器狗在赛场运输铁饼。

图 13：Unitree Go1 图示

资料来源：宇树科技官网，西部证券研发中心

图 14：Unitree Go1 亮相杭州亚运会

资料来源：光明网，西部证券研发中心

1.2.7 纯米科技/ DaQiang ：智能家具企业进军机器人领域

纯米科技成立于 2013年，是一个依托互联网厨电，面向未来烹饪定制化时代的科技厨房生态体系。2014 年 4 月，纯米加入小米生态链，专注于互联网厨房家电与系统的研发与生产。2021 年，集团以 TOKIT 和 joyami 双品牌出海，布局全球市场，逐步建立起国内外协同的全球智能厨房的生态闭环。

纯米科技最新研发的人形机器人“大强”，全身包含35 个电机，并且使用齿轮组进行协同工作。机器人的动态步法使用的是纯米独立研发的玄武算法引擎。“大强”的手部关节由上百个零部件组成，十分灵活。目前，“大强”已经能做到和厨房机器人进行互动，可以实现AI智能识别。

图 15：“大强”图示

资料来源：纯米科技官网，西部证券研发中心

1.2.8达闼科技/Cloud Ginger XR-1：基于智能柔性执行器构建的云端智能服务机器人

专注服务型机器人，创新提出“云端机器人”架构。达闼成立于2015 年，是全球领先的云端机器人创造者、制造商和运营商。公司围绕“机器人服务于人、达闼服务机器人”的战略使命和“云端智能，连接未来”的美好愿景，旨在通过持续引领云端机器人前沿技术研究与产业化应用，让云端机器人走进千家万户。达闼具有行业领先的云端机器人全栈技术解决方案，创新性地提出 “云端机器人”（“云脑+安全网+机器人”）架构并成功实现云端机器人的商业化。截至 2022 年 12 月，达闼已经拥有超 1600+项专利申请，在云端机器人领域专利数全球第一。

图 16：机器人“云端大脑”赋予融合智能

资料来源：达闼科技官网，西部证券研发中心

20 年发布首款服务机器人 Cloud Ginger XR-1，已迭代至 2.0 版本。Cloud Ginger XR-1全身34 个智能柔性关节（自由度），遍布颈、肩、肘、腕、手、腰、膝、底盘。其自主研发的服务机器人核心零部件智能柔性执行器 SCA（Smart Compliant Actuator）是机器人核心的运动关节，集成了新型伺服电机、底层伺服驱动、高精度编码器、高精度减速器于一体，实现能歌善舞、智能抓取、自动平衡等功能。23 年达闼发布 Cloud Ginger 2.0 版本，智能柔性执行器进一步升级，同时灵巧手愈加灵活，目前 Cloud Ginger 2.0 灵巧手具有 7个自由度，能更从容完成抓取、操作工具等精细工作。

图 17：Cloud Ginger 图示

资料来源：达闼科技官网，西部证券研发中心

图 18：Cloud Ginger 2.0 灵巧手

资料来源：达闼科技官网，西部证券研发中心

1.2.9小鹏汽车/PX5：具备世界顶级行走越障能力，未来有望在小鹏工厂应用

小鹏人形机器人 PX5发布，未来将参与小鹏工厂工作。10月 24 日，1024 小鹏汽车科技日举行，小鹏汽车发布新一代自研双足机器人PX5，PX5 搭载了自研的高性能关节，可以使用双足平衡稳健的行走，具备世界顶级的行走及越障能力。未来小鹏 PX5 的首要目标是做到长距离行走保持不摔，在具备稳定的行走能力后，小鹏将增高机器人的身高（目前1.5 米）以实现更多类人功能，小鹏人形机器人将首先在其工厂内进行包括巡逻在内的试用，未来也将参与工厂生产与销售服务。

小鹏人形机器人手臂灵活度较高。灵巧手方面，小鹏灵巧手单手自由度为 11 个，双指夹持保持力 1kg，单手 430g，具备末端触觉。根据目前小鹏发布的视频，小鹏人形机器人的灵巧手已经可以作出例如拿杯子、笔、倒水、抽纸巾等细致的动作。机械臂方面，小鹏采用超轻量级仿人机械臂，自重仅为5kg；单机械臂具备7个自由度，重复定位精度0.05mm，单臂最大负载 3kg。

图 19：小鹏双足机器人 PX5

资料来源：1024 小鹏汽车科技日，西部证券研发中心

图 20：PX5 灵巧手

资料来源：1024 小鹏汽车科技日，西部证券研发中心

1.2.10特斯拉/Optimus:技术迭代迅速，引领全球人形机器人发展

从概念到原型机仅耗时一年，迭代迅速。Optimus的概念于2021特斯拉AI日首次被提出，22 年2 月形成了Optimus开发平台，并于2023 特斯拉AI日推出了第一代原型机，实际研发时间不到一年。原型机在特斯拉 2022AI日中展示了走路、打招呼等基本运动，但套上外壳后还不能自如走路。23 年 5 月的特斯拉股东大会上，Optimus 已经能完成抓取物品、操作螺丝刀等工作，走路动作更加流畅。23 年 9 月特斯拉官方推特发布的视频中，Optimus展现了精准的校对能力和学习能力，可以完全自主地对颜色分类；能够完成做瑜伽、拉伸等复杂运动，此外手部运动愈加灵活，可以自如拿取物品。

图 21：Optimus概念到原型机研发过程

资料来源：Tesla AI Day 2022，西部证券研发中心

图 22：Optimus 已能完成做瑜伽、拉伸等复杂工作

资料来源：Tesla 官方推特，西部证券研发中心

基于特斯拉汽车经验，具有先天优势。基于自动驾驶汽车设计经验，Optimus 的技术路线较为完整。基础结构设计方面，Optimus 在特斯拉汽车保护机制的基础上进行优化，可以保证机器人摔倒时不会损坏变速器；采用了与汽车相同的底层技术，使得行走控制更加容易。视觉导航系统方面，Optimus 采用了汽车同款神经网络，可以自主识别行驶区域，二者还共享了 FSD 芯片和DOJO超级计算机等感知技术。

设计符合人体工程学。特斯拉通过量化人体运动轨迹和力度来还原人体真实结构。以膝盖为例，特斯拉将人类的膝盖和其运动过程中所受的力线性化，Optimus 的膝关节使用了类似于平面四杆机构的设计，最终发力效果会更接近人类。Optimus 一只手上有 11 个自由度，可以满足拿取大小物体和基本运动的需要。

图 23：Optimus 的损害控制借鉴了汽车保护机制

资料来源：Tesla AI Day 2022，西部证券研发中心

图 24：Optimus 手部有 6 个执行器和 11 个自由度

资料来源：Tesla AI Day 2022，西部证券研发中心

硬件方面：自主研发 6 种关节驱动器，种类数量有所减少。Optimus 共有28 个执行器，包括 14 个旋转执行器和 14 个线性执行器，可归为 6 种，包括 3 种旋转执行器和线性执行器，皆为特斯拉自主研发，种类数量相较于其他人形机器人有所减少。极限测试下，关节驱动器可以抬起一架半吨重的钢琴。

图 25：28个驱动器分布

资料来源：Tesla AI Day 2022，西部证券研发中心

图 26：Optimus 所含 6 种关节执行器

资料来源：Tesla AI Day 2022，西部证券研发中心

软件方面：利用FSD芯片处理云数据。FSD 芯片是指特斯拉电动汽车内部用来运行人工智能推理的芯片，支撑了特斯拉汽车自动驾驶功能，是特斯拉汽车的核心部分。特斯拉采用FSD芯片分析20+人类常见活动反馈的云数据，找出各类数据的相同点进行共性研究，从而减少所需驱动器数量。

坚持End-to-End神经网络架构，执行能力增强。Optimus的神经网络完全基于端到端训练，输入视频，输出控制，并由此来控制各个部件和关节的移动。目前，Optimus 可以自主校对手臂和下肢，使用纯视觉和关节位置编码器进行精准定位，并采用输入视频进行AI 训练的方式进行学习，学习更高效快捷，目前 Optimus 已能自动进行颜色分类同时纠

正人为干扰。

图 27：Optimus使用纯视觉和关节位置编码器进行精准定位

资料来源：Tesla 官方推特，西部证券研发中心

图 28：Optimus可以自动进行颜色分类同时纠正人为干扰

资料来源：Tesla 官方推特，西部证券研发中心

1.2.10三星电子/ Semicon：即将登台亮相，具有味觉和嗅觉

三星电子是系统半导体行业的领军企业，同时推动AI（人工智能）和 5G 等领域的发展。公司在内存半导体、电视和智能手机领域具有全球领先地位。三星电子将于 10 月举行的2023年三星技术日上详细阐述其创建“Semicon人形机器人”的计划，该机器人拥有类似人类的感官能力，包括嗅觉和味觉。

图 29：三星即将推出具有嗅觉和味觉的人形机器人

资料来源：三星官网，西部证券研发中心

表 4：各类人形机器人优劣势总结

	开发公司	优势
Atlas	波士顿动力	利用最先进的控制系统和硬件为机器人提供了力量和平衡，实采用液压驱动，能量效率不高，系统零件数量多，噪
		现高度多样化的运动。目前Atlas已经能做到后空翻、跳舞等声大，成本高昂，难以实现商业化
		高难度动作
Digit	Agility Robotics	拥有自动充电功能，不需要复杂的改造或操作；Digit的膝盖可作为工作机器人，存在由于技术故障而“过劳死”的
		以向后弯曲，上半身可以旋转，在拿取物品时更加稳定可能性，耐用性有待进一步优化
Walker X	优必选	可以自主操控冰箱、咖啡机、吸尘器等家电，还可以下象棋；功率密度较低，在同等功率下无法提供较高的扭矩
		此外具有优秀的人机交互能力，可以“听懂人类情绪”
CyberOne	小米	能够辨别85种环境语义、45种人类语义情绪，“聪明地”感勉强能够完成独立行走，运动性能低
CyberDog2	小米	知人类情绪
		高度仿生，搭配小米自研电机，可听懂简单指令，价格低机器运行精度有提升空间采用电驱动，电机本体扭矩密度相比液压执行机构要
Optimus	特斯拉	全身共有28个关节驱动器，种类数量相较于其他人形机器人低一个数量级，当电机扭矩不够时，通常需要搭配减
	有所减少。	速器
		全身由40个FSA关节构成，最大模组峰值扭矩300NM，可
Fourier GR-1	傅利叶智能	完成直腿行走、应对冲击等运动。GR-1采用了高度可扩展的
		设计，可实现更多的AI模型与算法验证
Unitree H1	宇树科技	拥有全球近似规格最高动力性能，是国内第一台能跑的全尺寸尚不存在较为成熟的人机交互解决方案
		通用人形机器人
DaQiang		机器人的动态步法使用的是纯米独立研发的玄武算法引擎。
	纯米科技
		“大强”的手部关节由上百个零部件组成，十分灵活。
Cloud Ginger		自主研发的服务机器人核心零部件智能柔性执行器SCA集成
	达阔科技器于一体，实现能歌善舞、智能抓取、自动平衡等功能。	了新型伺服电机、底层伺服驱动、高精度编码器、高精度减速采用底盘代替脚，类人程度不高

资料来源：各公司官网，宇树科技微博，西部证券研发中心

1.3 预计人形机器人将首先进入工业、服务娱乐和军事等应用场景

人形机器人应用场景主要包括工业、服务娱乐和特殊用途。人形机器人应用场景可分为工业生产型、服务娱乐型和特殊用途型。目前现有人形机器人中，Digit 主要用于物流领域，进行移动包裹、卸货等工作；优必选 Walker 系列的应用场景预期包括家庭服务、商业服务和教育服务；Atlas 由美国国防部国防高等研究计划署资助和监督，专为各种搜索及拯救任务而设计，军用特征较为明显。

产业仍处于早期阶段，应用场景尚待开发。人形机器人产业处于早期阶段，生产成本偏高，应用场景受限。人形机器人成本较高，Atlas 单台造价高达百万美元，宇树科技Unitree H1售价预计在几十万元以内，成本较高，人形机器人应用场景尚在开发阶段。根据目前已发布的特斯拉 Optimus 来看，预计将首先在特斯拉的工厂进行试用；小鹏 PX5 人形机器人预计也将首先在工厂进行试用，未来也将拓展到销售中心等场景进行使用。预计未来随着人形机器人技术的进步以及量产价格的下降，人形机器人将用于包括工厂、服务、军事等在内的多个场景。

图 30：人形机器人主要应用场景

资料来源：各公司官网，西部证券研发中心

1.4 人形机器人主要性能可划分为运动控制能力、感知能力和人机交互三方面，发展前景广阔

1.4.1 运动控制能力：已能满足基本行动，解决方案仍在迭代

除波士顿动力 Atlas，现有机器人大多仅能满足基本行动。Atlas 采用定制电池组和液压驱动，运动能力强，代价是开发生产成本较高，难以商业化。宇树科技Unitree H1具有全球近似规模最高动力性能，能够抵抗外界干扰，在速度、力量、机动性和灵活性等方面具备高水平。特斯拉Optimus近期突破较大，其最新视频资料展示出优秀的平衡能力，同时双手可类人灵活活动。

解决方案仍处于迭代过程中。以特斯拉 Optimus为例，其行走功能方案已迭代三次，行走速度加快，动作愈加流畅。目前 Optimus 能够完成平稳行走，完成拿取物品等手部工作，目标进一步提升手部动作复杂性，同时电机扭矩控制能力有所加强，可以在行走的同时不打碎脚下的鸡蛋。23 年 9 月特斯拉官网推特发布的视频中，Optimus 已能流畅完成做瑜伽、拉伸等动作。

图 31：Optimus 完成平稳行走

资料来源：2023 特斯拉股东大会，西部证券研发中心

图 32：特斯拉 Optimus电机扭矩控制升级

资料来源：2023 特斯拉股东大会，西部证券研发中心

1.4.2 感知能力：视觉感知初显成果，电子皮肤存在制约

人形机器人识别外部信息的方式包括视觉、听觉和触觉感知等，以视觉传感为主。目前主要人形机器人视觉感知路径各有特点。波士顿动力Altas 采用RGB 摄像头+TOF 深度传感+激光雷达方案，Walker X 依托 U-SLAM 视觉导航自主路径规划，Optimus 视觉导航方案移植自特斯拉汽车，采用基于摄像头的纯视觉方案。

表 5：主要人形机器人视觉解决方案

视觉感知解决方案
Atlas	RGB 摄像头+TOF深度传感+激光雷达
Walker X	多目视觉+三颗Autopilot摄像头作为感知系统+特斯拉+神经网络+FSD 全套计算机
CyberOne	Mi-Sense 深度视觉模组
Optimus	以多目视觉为主，使用三颗Autopilot摄像头作为感知系统，在采集信息后，通过神经网络处理和识别不同任务，依靠其胸腔内部搭载的 FSD 全套计算机完成

资料来源：各公司官网，TeslaAI Day，BF机器人，西部证券研发中心

电子皮肤是指使人形机器人产生触觉的系统，目前主要由触觉传感器组成，意在解决机器人触觉和温度感知的问题。机器人表面的触觉传感器通过微小感知原点实现触觉，可提高机器人动作的精确度。由于成本较高，电子皮肤主要用于灵巧手，暂时未在人形机器人全身使用，且仍在实验室阶段，未实现商业化。此外，尚不存在人形机器人温度感知的成熟解决方案。

图 33：电子皮肤示意图

资料来源：《电子皮肤触觉传感器研究进展与发展趋势》，西部证券研发中心

1.4.3 人机交互：构成机器人软实力，GPT时代人机交互存在无限可能

人机交互构成人形机器人的软实力。人机交互是指机器人能流畅地与人交流并理解人的意图。在家居领域，人形机器人还应有共情能力和情感识别能力，提供个性化、智能化服务，属于机器人的软实力。部分机器人在人机交互方面表现优异，优必选 Walker X 内置原生28+机器人情绪体系，小米“铁大”采用自主研发的三维重建算法和 Mi Sense 视觉空间系统，能够辨别 85种环境语义和45种人类语义情绪。

随着 GPT的更新迭代，人机交互有望飞速发展。OpenAI开发的ChatGPT拥有较强的人机对话能力，23 年3 月，OpenAI发布了ChatGPT-4，距离上次发布 3.5版本仅相隔半个月左右。将 GPT 等类似 AI 利用到人形机器人中，交互功能的发展空间将进一步被打开，升级情感表达、交互和认知方面的解决方案。

表 6：主要人形机器人交互能力概览

主要机器人	人机交互能力
Engineered Arts/Ameca	结合了AI与AB（Artificial Body）技术，底层系统是机器人操作系统Tritium 和工程
	艺术系统Mesmer，同时配备广泛的传感器，具有模块化机制和云智能，具有高标准
	的响应性与交互性。基于深度学习的物体检测与识别算法、人脸识别算法和跨风格人脸数据生成技术，可
优必选WalkerX	在复杂环境中识别人脸、手势、物体等信息，丰富准确的理解和感知外部环境
优必选WalkerX	利用自主研发的三维重建算法和MiSense视觉空间系统，能够辨别85种环境语义、
小米/CyberOne	45种人类语义情绪，“聪明地”感知人类情绪
小米/CyberOne	具身智能将人工智能技术与机器人实体相结合，让“大脑”有了可支配、可感知、可
傅利叶智能/FourierGR-1
傅利叶智能/FourierGR-1	交互、可行动的“身体”

资料来源：各公司官网，西部证券研发中心

1.5 核心零部件有望国产替代，性价比提升带来机器人放量

随着机器人产业渐渐实现大批量生产，预计量产后成本将显著下降。随着国内各公司进军人形机器人行业，核心部件国产替代加速，实现供应链优化、技术创新，在受相应政策的条件下，也能带来机器人硬件成本的下降，促进人形机器人放量。为了降低成本，特斯拉不断发挥产业链优势，核心部件国产替代加速，马斯克预计特斯拉 Optimus 售价有望低于2 万美元/台。目前机器人产业尚未实现大批量生产，根据我们对各零部件降本节奏的粗略判断，当出货量达到百万台时，成本预期下降 60%左右，规模效应显著，总成本有望降至21 万元，硬件成本可降本空间大。

表 7：人形机器人各部分成本拆分预测表

单位：万元		样机阶段				终局状态
	部件	数量	单价	总价	占比	单价	降价空间	总价	占比
感知系统	Autopilot 摄像头	8	0.03	0.24	0.44%	0.01	70.00%	0.07	0.30%
	毫米波雷达	1	0.04	0.04	0.07%	0.01	70.00%	0.01	0.00%
	其他传感器	-	-	1.50	2.75%		70.00%	0.45	1.60%
	合计			1.78	3.26%			0.53	2.54%
控制系统	控制器			1.00	1.83%		60.00%	40.00%	1.40%
	其他控制系统零部件			1.50	2.75%		60.00%	60.00%	2.10%
	合计			2.50	4.58%		150.00%	100.00%	4.76%
电池旋转关节	动力电池组	1	0.25	0.25	0.46%	0.20	20.00%	0.20	0.95%
	无框力矩电机	14	0.30	4.20	7.69%	0.18	40.00%	2.52	8.80%
	交叉滚子轴承	14	0.04	0.56	1.03%	0.02	60.00%	0.22	0.80%
	角接触球轴承	28	0.01	0.28	0.51%	0.00	60.00%	0.11	0.40%
	谐波减速器	14	0.16	2.24	4.10%	0.10	40.00%	1.34	4.70%
	力矩传感器	10	0.50	5.00	9.16%	0.15	70.00%	1.50	4.20%
	六维力传感器	4	2.50	10.00	18.32%	0.75	70.00%	3.00	10.40%
	编码器	28	0.02	0.42	0.77%	0.01	60.00%	0.17	11.70%
	机械离合器	14	0.01	0.14	0.26%	0.00	60.00%	0.06	0.20%
线性关节	合计			22.84	41.83%			8.92	42.52%
	无框力矩电机	14	0.30	4.20	7.69%	0.18	40.00%	2.52	8.80%
	倒置滚柱丝杠	14	0.25	3.50	6.41%	0.13	50.00%	1.75	6.10%
	深沟球轴承	14	0.01	0.14	0.26%	0.00	60.00%	0.06	0.20%
	四点接触球轴承	14	0.01	0.14	0.26%	0.00	60.00%	0.06	0.10%
	力传感器	14	0.05	0.70	1.28%	0.02	70.00%	0.21	0.70%
	编码器	14	0.02	0.21	0.38%	0.00	70.00%	0.06	0.90%
合计				8.89	16.28%			4.66	22.18%
灵巧手	空心杯电机	12	0.25	3.00	5.49%	0.13	50.00%	1.50	5.20%
	精密行星齿轮箱	12	0.15	1.80	3.30%	0.06	60.00%	0.72	2.50%
	伺服推杆	12	0.10	1.20	2.20%	0.02	80.00%	0.24	0.80%
	力传感器	12	0.05	0.60	1.10%	0.02	70.00%	0.18	1.90%
	编码器	12	0.02	0.18	0.33%	0.00	70.00%	0.05	0.80%
	合计			6.78	12.42%			2.69	12.84%
	结构件	1	8.00	8.00	14.65%	1.20	85.00%	1.20	5.72%
结构件硬件成本				51.04	93.48%
								19.21	91.52%
FSD		1	3.56	3.56	6.52%	1.78	50.00%	1.78	8.48%

单位：万元	样机阶段		终局状态
软件成本	3.56 6.52%		1.78 8.48%
总成本	54.60	20.99

资料来源：OFweek，Tesla AI Day，西部证券研发中心

机器人硬件成本目前较高，零部件国产替代重点关注。根据我们对人形机器人各零部件价格的粗略估算，目前人形机器人总成本约为 55 万元，硬件方面分机器人关节部位来看包括旋转关节、线性关节、灵巧手和结构件等，其中成本最高的为旋转关节（22.84 万元），总成本占比达 41.83%，其次分别为线性关节、结构件、灵巧手，成本占比分别为16%/15%/12%。分细分零部件来看，其中占比较高的零部件包括传感器/电机/减速器/丝杠/轴承等，成本占比分别为 34%/21%/7%/6%/2%。软件成本主要为包括 FSD 等，目前粗略估算单台机器人软件成本价格约为 3-4 万元，成本占比6%。

图 34：人形机器人分零部件成本占比图

资料来源：OFweek，Tesla AI Day，西部证券研发中心

关节作为人形机器人运动的核心部件占总成本约 60%。关节的运作需要谐波减速器、滚柱丝杠、无框力矩电机等核心零部件的参与，占总成本比例分别为 3.5%、5.5%、13.2%。以特斯拉的 Optimus 为例，人形机器人从上到下包含 28 个关节，分布情况为肩关节 6 个，肘关节 4 个，腕关节 4 个，腰关节 2 个，髋关节 4 个，大腿关节 4 个，小腿关节有 4 个。这 28 个关节又可以分为旋转关节（14 个）和线性关节（14 个）。其中旋转关节由电机、谐波减速器、力矩传感器、位置传感器、交叉滚子轴承和向心止推滚珠轴承组成；线性关节由电机、行星滚柱丝杠、力矩传感器、位置传感器组成。由此，我们可以对人形机器人关节的核心零部件进行拆分。

图 35：人形机器人的关节结构示意图

资料来源：OFweek，Tesla AI Day，西部证券研发中心

1.6 劳动人口逐年递减，人形机器人潜在市场空间巨大

人形机器人市场空间广阔，预计 23-30年新增市场空间CAGR 达 83%。国内来看，由于各厂商人形机器人技术路线存在差异，使用的各零部件的价格、数量同样存在差异，我们假设 23 年平均单台人形机器人价值量 70 万元。虽人形机器人目前较贵，销售暂未放量，但考虑到机器人在农业、制造业和其他行业存在一定量试用，预计 23 年人形机器人新增市场空间约为 46 亿元。综合考虑到机器人降价等因素，至 2030 年国内人形机器人新增市场空间有望达到5035亿元，23-30 年新增市场空间CAGR 约为 96%；全球人形机器人30 年新增市场空间约为 10163 亿元，23-30 年新增市场空间 CAGR 约为 83%。

表 8：我国人形机器人市场空间预测表

	2023E	2024E	2025E	2026E	2027E	2028E	2029E	2030E
我国劳动人口 (亿人)	8.6	8.5	8.3	8.1	8.0	7.8	7.6	7.5
YoY	-2%	-2%	-2%	-2%	-2%	-2%	-2%	-2%
农业劳动人口 (亿人)	1.8	1.7	1.7	1.7	1.6	1.6	1.6	1.5
渗透率	0.0%	0.0%	0.0%	0.0%	0.0%	0.0%	0.0%	0.0%
制造业劳动人口（亿人)	1.6	1.5	1.5	1.5	1.4	1.4	1.4	1.3
渗透率	0.0%	0.0%	0.0%	0.1%	0.1%	0.4%	0.9%	2.0%
其他行业劳动人口(亿人)	5.3	5.2	5.1	5.0	4.9	4.8	4.7	4.6
渗透率	0.00%	0.00%	0.00%	0.00%	0.00%	0.00%	0.00%	0.00%
人形机器人需求量(万台)	1	2	4	9	21	50	122	273
人形机器人当年销量 (万台)	1	1	2	4	12	30	72	150
人形机器人单价 (万元)	70	63	57	51	46	41	37	33
机器人单价下降幅度 (%)		10%	10%	10%	10%	10%	10%	10%
人形机器人新增市场空间 (亿元)	46.04	69.85	121.83	212.98	557.17	1219.42	2675.67	5034.78
YoY		51.71%	74.41%	74.83%	161.60%	118.86%	119.42%	88.17%

资料来源：人社部，国家统计局，西部证券研发中心

表 9：全球人形机器人市场空间预测表

	2023E	2024E	2025E	2026E	2027E	2028E	2029E	2030E
全球劳动人口 (亿人)	34.0	33.5	33.0	32.5	32.0	31.5	31.0	30.6
YoY	-2%	-2%	-2%	-2%	-2%	-2%	-2%	-2%
农业劳动人口（亿人)	6.8	6.7	6.6	6.5	6.4	6.3	6.2	6.1
渗透率	0.0%	0.0%	0.0%	0.0%	0.0%	0.0%	0.0%	0.0%
制造业劳动人口 (亿人)	5.1	5.0	4.9	4.9	4.8	4.7	4.7	4.6
渗透率	0.0%	0.0%	0.0%	0.1%	0.1%	0.4%	0.9%	2.0%
其他行业劳动人口 (亿人)	22.1	21.8	21.4	21.1	20.8	20.5	20.2	19.9
渗透率	0.00%	0.00%	0.00%	0.00%	0.00%	0.00%	0.00%	0.00%
人形机器人需求量 (万台)	4	8	15	29	69	169	413	926
人形机器人当年销量 (万台)	2	4	7	14	41	100	244	513
人形机器人单价(万元）	70	56	45	36	30	26	22	20
机器人单价下降幅度 (%)	10%	20%	20%	20%	15%	15%	15%	10%
人形机器人新增市场空间 (亿元)	148.52	205.62	320.11	499.71	1239.88	2576.99	5369.74	10163.16
YoY		38.45%	55.68%	56.11%	148.12%	107.84%	108.37%	89.27%

资料来源：世界银行，西部证券研发中心

1.7 动作类人性、智能化程度、学习进化能力构成人形机器人整机的竞争核心力

动作类人性：当人形机器人被应用于医疗、军事等复杂场景时，其动作类人性决定完成任务的可靠程度和精确度。人形机器人的动作类人性有精确度、行动力、持久性和灵活性四个维度，分别取决于机器人的控制系统、驱动系统、电源系统和机械结构，主要核心零部件包括芯片、传感器、减速器、伺服电机、控制器、丝杠等。

智能化程度：取决于智能 AI 系统，主要体现为人形机器人认识、理解环境和与人交互的能力。高智能化人形机器人将在基本功能的基础上为家庭、商业等场景提供多元化、个性化服务或满足娱乐需求，养老院等服务型场所还要求人形机器人具备情感共识功能。在未来，人形机器人的智能化程度可能会影响其定价。

学习进化能力：在满足生产、服务需求的基础上，人形机器人需要具备不断学习和进化的能力以探索和记忆所在环境。学习能力涉及神经网络、机器学习、大模型等多种技术，难度较大，未来发展空间无限。基于汽车的FSD 系统，Optimus 在特斯拉2023年股东大会上初步展现出学习能力和强大的数据处理功能，并在 23 年 9 月发布的官方视频中展示了较强的执行力，有望引领人形机器人学习能力发展。

图 36：人形机器人智能 AI系统主要层级

资料来源：智东西，西部证券研发中心

图 37：Optimus 识别人类功能

资料来源：特斯拉 2023 股东大会，西部证券研发中心

1.8 人工智能赋能人形机器人，机器人有望加速商业化

特斯拉 FSD V12使用 AI 进行系统训练，有望加速人形机器人商业化。随着AI的高速发展，人形机器人算法也开始运用 AI 进行训练，这使得人形机器人能够结合最新技术完成智能化任务，进行人机交互和环境理解等深度学习。8 月 26 日，马斯克直播演示特斯拉FSD V12，FSD V12采用 8个摄像头和 1台计算机，去除了其他所有的传感器，做到了仅通过摄像头进行识别，并且通过AI进行处理运算。

问界新 M7 可不依赖高精地图进行智能驾驶，使用 AI 训练智能驾驶为行业趋势。9 月 12日华为问界新 M7 发布，问界新M7搭载HUAWEI ADS 2.0 高阶智能驾驶系统，实现了不依赖于高精地图的高速、城区高阶智能驾驶。问界新 M7 整车拥有 27 个感知硬件，由 1个激光雷达+3 个毫米波雷达+11 颗视摄像头+12 个超声波雷达组成，搭配华为自研 AI 算法，实现对动/静态目标感知。继特斯拉FSD V12 后，华为ADS 2.0也逐步摆脱了对地图的依赖，转而对系统的驾驶能力进行训练。

特斯拉 Optimus采用与 FSDV12相似的算法训练方式，人形机器人商业化有望加速。近日，特斯拉在推特上发布了 Optimus 机器人最新的展示录像。根据视频，目前 Optimus机器人已经具备了用手将不同颜色物体进行移动分类的能力，在有干扰的情况下机器人也能继续工作并自主进行对工作内容的修正。除此之外，Optimus 还展现了其运动能力，进行了单脚支撑的瑜伽伸展和合十礼动作。根据 Optimus 推特披露的信息，特斯拉 Optimus算法训练方式预计与FSD V12 相似，神经网络的训练是完全端对端的，视频输入，控制输出，这意味着 Optimus可以通过输入视频等材料进行自主学习的方式进一步进化。在本次视频展现的分类任务中，Optimus 的工作已经十分自然，完成了包括将侧翻物体用单手捡起后扶正等精细化任务，在进行更多训练后，特斯拉 Optimus 有望在多工作场景进行应用。

图 38：特斯拉 FSD Beta V12 自动驾驶识别图

资料来源：Teslarati 官网，西部证券研发中心

图 39：华为智能驾驶系统图

资料来源：AITO 官网，西部证券研发中心

人形机器人新产品、新技术发布不断利好催化板块发展。根据中国机器人网的信息，三星电子将于 10 月举行的 2023 年三星技术日上公布其系统半导体愿景。三星电子准备详细阐述其创建“Semicon人形机器人”的计划，即拥有类似人类的感官能力，包括嗅觉和味觉，三星的新产品机器人相比于现阶段市场的机器人产品将具有更多的功能集合，拓宽其未来可能的实用场景。在特斯拉 2023 年二季度业绩说明会上，马斯克表示，特斯拉已经生产 10 台人形机器人，预计在 11 月进行行走测试，24 年在特斯拉自己的工厂进行实用性测试。随着未来更多人形机器人产品及技术的发布，人形机器人产品实用性有望不断增强，技术提升也将带来成本方面逐年下降，不断利好催化人形机器人商业化，板块投资机会值得重点关注。

图 40：特斯拉人形机器人发展过程图

资料来源：Tesla AI Day 2022，西部证券研发中心

二、减速器：主要应用于机器人旋转关节与灵巧手，为核心零部件之一

2.1 减速器主要应用于机器人旋转关节与灵巧手，为核心零部件之一

人形机器人广泛采用三种主要类型的减速器，包括谐波减速器、RV 减速器和行星齿轮减速器。这三种减速器具有不同的特点和适用部位。谐波减速器的应用方面，谐波减速器具有小巧的体积、高传动比和高精密度的特点，因此特别适用于人形机器人的肩关节和腕关节等需要精确控制的部位。RV减速器的应用方面，RV减速器则特点在于其相对较大的体积、强大的负载承受能力和高刚度。这使得它非常适合用于人形机器人的髋关节、腰部和腹部等承受大负载的关节部位。行星齿轮减速器的应用方面，行星齿轮减速器通常体积较小，因此在人形机器人的手指和其他末端关节部位可以替代谐波减速器，提供紧凑的解决方案。这三种减速器各自具有独特的特点，能够满足人形机器人不同关节的需求，从而实现精确控制、高负载承受和紧凑设计等多重要求。

图 41：各减速器人形机器人应用位置及数量图

资料来源：特斯拉 AI DAY 2022，研发中心

2.2 谐波减速器：主要用于机器人旋转关节，体积小、精度高、传动比高

2.2.1单人形机器人预计需要14个谐波减速器

谐波减速器主要应用于旋转关节，单机器人预计需要 14 个。谐波减速器是由柔轮、刚轮和波发生器三个关键组件构成的，它利用谐波振动原理将输入轴的旋转运动转化为输出轴的减速运动。具体来说，当输入轴旋转时，柔性齿轮发生弹性变形，产生谐波振动，这一振动通过柔性齿轮传递到输出轴，从而实现减速效果。谐波减速器的显著优势包括能够在有限的空间内传递运动、高精度、小型化、低转动惯量等。与一般减速器比较，在输出力矩相同时，谐波减速器的体积可减少 2/3，重量可减轻1/2，这使其在机器人小臂、腕部、手部等部件具有较强优势。预计谐波减速器在人形机器人中应用于旋转关节，使用数量为14 个。然而，谐波减速器也存在缺点，主要是由于柔轮在工作中会发生椭圆形变化，容易导致材料疲劳破坏，并产生一定的传动误差。

表 10：谐波减速器优点及应用部位

特点	应用部位
优点：
	(1)传动速比大，它不仅可用于减速，也
	可用于增速的场合
谐波减速器	(2)承载能力高，传动精度高，传动效率
	高人形机器人旋转关节
	(3)体积小、重量轻
	(4)可向密闭空间传递运动
	缺点：
	(1)材料易疲劳损坏

资料来源：中研谐波减速器，西部证券研发中心

图 42：谐波减速器示意图

资料来源：《谐波减速器柔轮疲劳特性分析及啮合刚度研究》，西部证券研发中心

2.2.2谐波减速器30年市场空间有望超700亿元

谐波减速器市场空间广阔，2030 年市场空间有望达 718 亿元。未来，谐波减速器主要应用于机器人的旋转关节，单台机器人需要约 14 个谐波减速器，目前谐波减速器单价约为1600元，假设 23 年全球机器人销量实现 2万台，则对应2023年谐波减速器市场空间约为 5 亿元。随着谐波减速器制造商实现规模化生产，谐波减速器的生产成本将逐渐降低，价格也将下降。以价格每年下降 7%\~8%进行测算，预计到 2030 年，应用于人形机器人的谐波减速器价格有望下降至单个价格 1000 元左右，全球市场规模达到约 718 亿元，2023-2030 年的年复合增长率预计为 103%。

表 11：应用于人形机器人的谐波减速器的市场空间预测表

	2023E	2024E	2025E	2026E	2027E	2028E	2029E	2030E
人形机器人销量 (万台)	2	4	7	14	41	100	244	513
每个人形机器人所用的谐波减速器数量	14	14	14	14	14	14	14	14
单价 (万元）	0.16	0.15	0.14	0.13	0.12	0.11	0.1	0.1
谐波减速器的市场空间 (亿元)	5	8	14	25	68	153	342	718
YOY		62.25%	81.62%	81.19%	169.45%	124.14%	122.86%	110.30%

资料来源：世界银行，西部证券研发中心

2.2.3海外厂商具有先发优势，国内厂商已逐步迎头赶上

国内谐波减速器市场份额不断提升。根据华经情报网的数据，2022 年哈默纳科、绿的谐波、来福、新宝、同川、大族谐波等品牌在国内市场的份额分别为 38%、26%、8%、7%、6%、4%。其中，主要国产品牌（绿的、来福、同川、大族）合计份额达到44%，较 2021年和2020 年份额占比不断提升，进口替代趋势明显，国内品牌具备显著的进口替代潜力。国内谐波减速器制造商有 30 多家，其中一些实力较强的包括绿的谐波、来福谐波、大族传动等，近年来在技术与产能等方面发展速度快，国内厂商有望进一步占据谐波减速器市场份额。

图 43：2022年国内谐波减速器市场竞争格局

资料来源：华经情报网，西部证券研发中心

2.2.4谐波减速器具备护城河，工艺、设计、轴承等均为产品壁垒

谐波减速器的技术壁垒高，在材料、加工工艺、设计等方面有较强护城河。国内厂家通过自主创新打破护城河，比如，绿的谐波设计出独特的齿轮啮合齿形，可以在大幅度提高使用寿命的前提下，提高谐波减速器的输出和扭矩承受能力。

壁垒一：材料和加工工艺。柔轮和刚轮是谐波减速器传动减速的核心部件，其中柔轮由于特殊的运动模式，容易发生疲劳断裂，因此对材料要求更严苛，其原材料、齿轮齿形设计以及热处理工艺都会对其性能产生影响。国内厂商需要从材料选用，提纯工艺上入手不断缩小与国外差距。

壁垒二：设计。齿形设计决定谐波减速器啮合效果、传动平稳性和工作寿命。国外厂商的先发优势明显，以日本哈默纳科为代表的海外厂商在谐波减速器齿形设计和传动结构方面申请大量专利导致后进入的厂商在齿形设计方面必须绕开专利，自行研发齿形和传动结构的难度大。国内绿的谐波自研P 型齿率先破局，通过降低齿高，增大齿宽降低轮齿的断裂风险。来福谐波自研δ齿形在原产品上提高寿命超过 30%，转矩容量提升超过 30%。

壁垒三：轴承。谐波减速器上所需的轴承结构更为复杂，国外常采用交叉滚子轴承，相比传统滚珠轴承，交叉滚子轴承优势明显，可满足谐波减速器结构紧凑和高精度的要求，可起到有效支撑及减少摩擦的作用，同时承受多方向负荷，是更优的替代方案。国外的交叉滚子轴承虽然性能优良，可靠性高，但存在价格昂贵，交货周期长，售后服务滞后等缺陷，而目前国内轴承行业大多数企业在研发资金投入，人才开发，制造等方面处于低水平，存在产品内在质量不稳定的问题，影响轴承的精度、寿命和可靠性。

图 44：谐波减速器的柔轮和刚轮

资料来源：沐风机械网，西部证券研发中心

图 45：绿的谐波 P型齿与哈默纳科 IH型齿对比

资料来源：绿的谐波公司公告，西部证券研发中心

2.3 RV减速器负载能力强，有望应用于机器人髋、腰腹等重负载位置

2.3.1RV减速器目前主要用于工业机器人，产品负载能力强

RV 减速器是一种基于摆线针轮行星传动的精密减速器，主要用于工业机器人领域。它采用行星架做输出轴，以固定的针齿壳进行传动。其传动方式为：电机通过联轴器与输入轴相连，将电机输入的转速传递到行星齿轮机构，实现一级减速。随后，曲柄轴引导 RV 齿轮进行偏心转动，每转一周，RV 齿轮沿相反方向旋转一个齿，然后通过输出轴输出，以实现大幅减速。

相较于传统的摆线针轮行星传动，RV 减速器具有众多独特的优点。首先，它采用了双级传动结构，使其传动比范围更广，传动效率更高。其次，RV 减速器的低速级摆线轮结构具有180°对称分布，可使摆线轮均匀承受力，增加了传动平稳性和承载能力。最后，它采用两端支撑的输出结构，提升了刚性和抗过载冲击性能，同时优化了传动精度和误差。

图 46：RV减速器结构图

资料来源：XFOYO 兴丰元技术支持官网，西部证券研发中心

在人形机器中，一般将 RV 减速器放置在髋、腰腹等重负载的位置。RV 减速器是一种高性能的减速装置，具有紧凑的结构、高传动精度和高扭矩输出等特点。相比于谐波减速器，RV 减速机具有更高的疲劳强度、刚度和寿命，不像谐波传动那样随着使用时间增长，运动精度会显著降低，其缺点是重量重，外形尺寸较大。因此，在人形机器人中主要应用于大负载关节。

表 12：RV减速器优点及应用部位

	特点应用部位
优点：	（1）传动比范围大，负载能力强
(2）扭转刚度大，在额定转矩下，弹性回差
小
(3）若设计合理，制造装配精度保证，就可
RV减速器获得高精度和小间隙回差	髋、腰腹等重负载的位置

	（4）传动效率高
缺点：	(5）传递同样转矩与功率时的体积小

（1）尺寸大、价格昂贵

资料来源：《RV减速器滚针轴承的摩擦学分析》，西部证券研发中心

2.3.2RV减速器因其高负载的特性或在机器人髋关节使用

预计 30 年 RV 减速器全球市场空间可达 333 亿元。根据我们判断，RV 减速器高扭矩的特性与机器人髋关节相适配，1 台人形机器人有望使用2 个RV 减速器于髋关节替代谐波减速器。目前 RV 减速器单价约为 5000 元，单台机器人的 RV 减速器价值达到 1 万元。未来随着国产化及技术的成熟，RV减速器单价有望逐步下滑，预计2030 年RV 减速器市场空间达 333 亿元，23-30 年 CAGR 达 108%。

表 13：RV减速器全球市场空间预测表

	2023E	2024E	2025E	2026E	2027E	2028E	2029E	2030E
人形机器人销量 (万台)	2	4	7	14	41	100	244	513
RV减速器
每个人形机器人所用的RV减速器数量 2		2	2	2	2	2	2	2
单价 (万元)	0.5	0.47	0.44	0.42	0.39	0.37	0.34	0.32
RV减速器的市场空间(亿元）	2	3	6	12	32	73	168	333
YOY		62.68%	82.92%	83.42%	174.39%	129.85%	130.44%	97.68%

资料来源：世界银行，西部证券研发中心

2.3.3目前主要由海外厂商占据市场，国内企业技术逐步突破

目前 RV 减速器市场主要由海外厂商占据，国内厂商技术提升有望形成国产替代。根据GGII的数据，2021 年我国机器人用 RV 减速器市场中，CR3分别为纳博特斯克、双环传动和日本住友，三家市占率分别为 52%/15%/5%。随着全球机器人销量的增长，对 RV 减速器的需求也在逐步提升。双环传动等国产企业技术正逐步实现突破，23H1 双环传动子公司环动科技的机器人RV 减速机业务产销量同比、环比均有显著增长，市场占有率进一步提升，未来国产减速器制造商有望逐渐扩大市场份额，实现国产替代。

图 47：2021年 RV减速器市占率情况

资料来源：GGII,西部证券研发中心

图 48：2021年 RV减速器市占率国家划分情况

资料来源：GGII,西部证券研发中心

2.4行星减速器主要应用于手指关节，至30年市场规模有望达599亿元

2.4.1行星减速器体积小，适用于人形机器人灵巧手

行星减速器的工作原理基于行星齿轮的运动，其主要功能是提供高效和准确的转速以及扭矩输出，以控制机器人的动作。当太阳轮在伺服电机的驱动下旋转时，太阳轮和行星轮之间的啮合使得行星轮自行旋转。同时，由于行星轮的一侧与减速器壳体内的环形内齿圈相互啮合，行星轮在自旋的同时也在环形内齿圈上进行“公转”运动，这一过程形成了绕太

阳轮旋转的动作。

图 49：行星齿轮减速器示意图

资料来源：中大力德官网，西部证券研发中心

行星减速器凭借其高精度、长寿命和紧凑体积的特点，适用于人形机器人的手指等末端关节。在运行过程中，每个行星减速器通常包含 3个行星轮绕太阳轮旋转，因此体积小且重量较轻。这使得行星减速器在启动时更加平稳，同时具备高精度的特性，预计行星减速器将应用于机器人的手部关节。

表 14：行星减速器优点及应用部位

优点		应用部位
行星减速器	（1）结构简单，安装方便
	(2）精密行星减速器体积小、重量轻、外形
	轻盈	手指等末端关节
	(3）行星减速机能将动轮传动传递到有限空
	间的优势，是其他现有传动装置所不能比拟的

资料来源：广东川铭精工，西部证券研发中心

2.4.2行星减速器市场空间有望达到约600亿元

行星减速器市场前景广阔，预计在未来 30年内市场规模可达599亿元。行星减速器主要应用于机器人的手部关节位置，每台机器人需要约 12 个，目前行星减速器单价约为 1500元，对应 23 年单台机器人的行星减速器价值约为 1.8 万元，市场规模约 4 亿元。考虑到未来机器人零部件降本等因素，预计 2030 年行星减速器市场规模将达到 599 亿元，23-30年 CAGR 为 105%。

表 15：行星减速器市场空间预测表

	2023E	2024E	2025E	2026E	2027E	2028E	2029E	2030E
人形机器人销量 (万台)	2	4	7	14	41	100	244	513
行星减速器
每个人形机器人所用的行星减速器数量12		12	12	12	12	12	12	12
单价 (万元) 行星减速器的市场空间 (亿元)	0.15	0.14 6	0.13	0.12	0.12	0.11	0.10	0.10
	4		11	21	57	131	303	599
YOY		62.68%	82.92%	83.42%	174.39%	129.85%	130.44%	97.68%

资料来源：世界银行，西部证券研发中心

行星减速器市场份额相对分散。全球范围内，德国、日本等国家的精密行星减速器产品在材料、设计水平、质量控制、精度、可靠性和使用寿命等方面处于行业领先地位。目前海外企业在行星减速器领域市占率高，根据 QYresearch 的数据，2022 年全球行星减速机头部厂商主要包括赛威传动、纽卡特、威腾斯坦、精锐科技、纽氏达特等，市场份额分别为 12.18%/11.73%/11.61%/10.23%/6.99%。国内厂商具备突围机会，其中中大力德深耕减速器行业，具备行星减速器多年技术储备。目前已围绕工业自动化和工业机器人，形成了减速器+电机+驱动一体化的产品架构，推出了“精密行星减速器+伺服电机+驱动”一体机，国产替代正当时。

图 50： 2022年行星减速器全球市场份额占比

资料来源：QYresearch，西部证券研发中心

建议关注：绿的谐波（688017.SH）

国内谐波减速器龙头企业，人形机器人需求释放有望打开公司业绩成长空间。绿的谐波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及精密零部件、机电一体化执行器、微型电液伺服装置、智能自动化装备等，广泛应用于工业机器人、服务机器人、数控机床、医疗器械、半导体生产设备、新能源装备等高端制造领域。2022 年，公司主营产品谐波减速器及金属部件、机电一体化产品、智能自动化设备营收占比分别为 93.43%/5.76%/0.03%。2023Q1-Q3 公司实现营收 2.54 亿元，同比-26.26%，实现归母净利润 0.72 亿元，同比-43.36%。

不断推进产品技术研发，下游客户认可度高。公司在国内率先实现了谐波减速器的工业化生产和规模化应用，打破了国际品牌在国内机器人谐波减速器领域的垄断。公司通过自主创新、自主研发，发展完善了新一代谐波啮合“P 齿形”设计理论体系、新一代三次谐波技术、机电耦合技术、轴承优化、独特材料改性技术、齿廓修形优化技术、协同高效润滑技术及超精密制造加工工艺等核心技术，进一步提升公司产品的核心竞争力，加速国产替代进程。公司核心客户已覆盖新松机器人、埃斯顿、新时达、优必选等主流自主品牌厂商以及 UniversalRobots、Kollmorgen、VarianMedicalSystem 等国外知名品牌及制造商。

公司具备产能优势，有望快速响应未来谐波减速器需求的增长。截至 21 年底，公司产能达到了年产 30万台谐波减速器。公司在 23 年6 月申报的募投项目拟建设包括新一代精密谐波减速器和机电一体化产品在内的精密传动装置自动化生产线，将新增新一代谐波减速器 100万台，机电一体化产品20万台的年产能。随着以人形机器人为代表的移动机器人行业快速发展，其对谐波减速器的需求将会实现数量级的增长，公司有望凭借其在谐波减速器领域产能优势和技术优势，迅速扩大相关产品的产量和销量。

建议关注：双环传动（688017.SH）

深耕机械传动齿轮制造领域，业绩持续增长。公司专注于齿轮传动产品制造，目前的主要产品为乘用车齿轮、商用车齿轮、工程机械齿轮、减速器及其他产品。2023H1 公司乘用车齿轮、钢材销售、商用车齿轮、工程机械齿轮、民生齿轮、电动工具齿轮、摩托车齿轮产品的营收分别占比 49.87%/13.10%/12.01%/9.36%/4.18%/1.76%/1.16%。2023Q1-Q3公司实现营业收入 58.72亿元，同比 21.69%；实现归母净利润 5.89亿元，同比+43.94%。

把握汽车行业转型趋势，步入高精密齿轮制造领域一梯队。汽车产业电动化趋势明显，在新能源汽车电驱动系统中，减速器齿轮与电机轴往往供给“三合一”电驱动厂商和供给车企的电驱动工厂，由于电驱动系统对齿轮的设计要求较传统燃油车更高，行业技术门槛提高。公司凭借在高精密齿轮批量化制造的能力取得先机，与国内外著名的新能源车企与电驱动厂商形成深度合作，目前已进入高精密齿轮制造领域国际市场的第一梯队，在乘用车领域拥有众多新能源汽车产业链的标杆客户。

环动科技：RV 减速机市占率提升，谐波减速器实现稳定供货。公司的控股子公司环动科技在机器人精密减速机业务持续发力，机器人 RV减速机业务产销量同比、环比均有显著增长，市场占有率进一步提升。环动科技谐波减速器业务已实现多型号稳定供货，产能得以释放并快速提升。此外，为不断丰富产品类型，环动科技在原有的谐波产品基础上开发出 3大衍生新型号谐波减速器。随着环动科技减速器产能进一步扩建，公司有望在人形机器人业务领域健康稳健发展。

三、丝杠：线性关节关键零部件，可转化线性、旋转运动

3.1丝杠下游应用广泛，在人形机器人中主要用于线性关节

丝杠是线性关节的关键零部件，广泛应用于各种工业设备和精密仪器，包括机床、机器人、注塑机等。从空间来看，滚珠丝杠在新能源汽车转向机构、电助力转向系统、电子驻车系统、刹车系统，在人形机器人的关节部分等方面都有广泛应用。主要用于将旋转运动转化为直线运动，也可以将线性运动转变成旋转运动。当滚珠丝杠作为主动体时，螺母就会随丝杠的转动角度按照对应规格的导程转化成直线运动，被动工件可以通过螺母座和螺母连接，从而实现对应的直线运动。广泛应用于机床、机器人、制造设备、精密仪器等各个领域。

图 51：丝杠下游主要应用场景

资料来源：沐风机械，西部证券研发中心

3.2丝杠主要可分为3种，预计行星滚柱丝杠将为人形机器人线性关节首选

丝杠主要可以分为梯形螺纹丝杠、滚珠丝杠和行星滚柱丝杠 3种。

梯形丝杠：依靠丝母与丝杠之间的油膜产生相对滑动工作，滑动摩擦从而完成直线运动。
梯形丝杠的结构简单，主要是由螺杆和螺母组成，安装简单方便，但精度较低。

滚珠丝杠：由丝杠、滚珠、螺母、循环器、密封圈和油孔组成，而其中螺母又是由钢球、预压片、反向器、防尘器等组成。滚珠丝杠的特点包括摩擦损失小、传动效率高；精度高；高速进给和微进给可能；轴向刚度高；不能自锁、具有传动的可逆性。滚珠丝杠的运转是靠螺帽内的钢珠做滚动运动，比传统滑动丝杠有更高的效率，所需的扭距只需有传统滑动丝杠的 1/3以下，可轻易地将直线运动转变为回转运动，适合用于节省驱动电机功率。

行星滚柱丝杠：主要由丝杠、螺母、滚柱、内齿圈及保持架等部分组成，行星滚柱丝杠在主螺纹丝杠的周围，行星布置安装了 6-8个螺纹滚柱小丝杠，依靠多个滚柱与丝杠、螺母之间的螺纹啮合传动来将伺服电机的旋转运动转化为直线运动。相比于滚珠丝杠，行星滚柱丝杠具备高承载、耐冲击、体积小、高速度、噪音低、高精度、长寿命、易安装维护以及环境适应强的优势。特斯拉人形机器人 Optimus主要运用倒置行星滚柱丝杠，未来滚柱丝杠有望成为主要用于机器人直线关节的丝杠结构。

图 52：梯形丝杠结构示意图

资料来源：中国机器人网，西部证券研发中心

图 53：滚珠丝杠结构示意图

资料来源：凯诺精工机械，西部证券研发中心

图 54：行星滚柱丝杠结构示意图

资料来源：TYT 天誉科技官网，西部证券研发中心

倒置行星滚柱丝杠在特斯拉人形机器人 Optimus 中得到广泛应用。行星滚柱丝杠根据不同的分类，可以分为标准型、反向型、循环型、轴承环型、差动型等，被广泛应用于医疗、航空航天、机器人等领域。特斯拉的人形机器人 Optimus广泛采用倒置行星滚柱丝杠，它能将螺母作为电机转子，实现电机与直线传动机构的融合设计，在要求空间紧凑的机电伺服系统中应用越来越广泛。

图 55：特斯拉 Optimus 示意图

资料来源：特斯拉 AI day 2022，西部证券研发中心

3.3行星滚柱丝杠市场空间至30年有望破千亿

人形机器人下游需求驱动市场空间扩大，30 年有望突破千亿级别。随着未来人形机器人人的不断放量，应用与直线关节的行星滚珠丝杠的市场潜力有望进一步增长。目前行星滚柱丝杠单价约为2500元左右，假设在国产替代趋势下倒置滚柱丝杠每年实现降本6%\~8%，预计到 2030 年行星滚柱丝杠的价格有望下降至每个 1600 元，全球人形机器人行星滚柱丝杠市场规模达到 1164 亿元，2023-2030 年市场空间 CAGR 预计为 108%。国产替代的前景广阔。

表 16：行星滚柱丝杠市场空间预测表

	2023E	2024E	2025E	2026E	2027E	2028E	2029E	2030E
人形机器人销量 (万台)	2	4	7	14	41	100	244	513
	行星滚柱丝杠
使用量	14	14	14	14	14	14	14	14
单价 (万元)	0.25	0.24	0.22	0.21	0.20	0.18	0.17	0.16
滚柱丝杠市场空间 (亿元)	7	12	22	41	111	256	589	1164
YOY		62.68%	82.92%	83.42%	174.39%	129.85%	130.44%	97.68%

资料来源：世界银行，西部证券研发中心

3.4行星滚柱丝杠国产化程度低，国内企业已逐步具备技术储备

行星滚柱丝杠以国外产能为主，国产化程度较低。目前，行星滚柱丝杠产能主要集中于欧洲、美国等，国内企业起步较晚，出货规模较小，国内市场主要依靠海外进口。2022年，国内行星滚柱丝杠厂商市场份额占比为 19%（包含汽车等其他行业），国外龙头制造商Rollvis、GSA 和 SKF 的市场份额占比分别为 26%、26%、14%。丝杠环节市场空间大，上市公司中鼎智科技目前已具备丝杠技术储备，国产替代值得期待。

图 56：行星滚柱丝杠市场竞争格局（包含汽车等其他行业）

资料来源：《E 公司滚柱丝杠产品营销策略研究》，西部证券研发中心

3.5 行星滚柱丝杠的技术壁垒：原材料、加工工艺、试验与检测

壁垒一：原材料。原材料的性能直接影响行星滚柱丝杠的性能。国外厂商多以合金结构调质钢为主，并注重预处理对钢材性能的加成。比如，Ewellix 的丝杠轴主要采用经过预处理的50CrMo4材料，因为预处理过后的合金钢材具备更优良的抗冲击特性和抗疲劳能力。而国内厂商主要采用马氏体不锈钢，虽然强度和耐磨性达到要求，但韧性和耐蚀性存在不足。

壁垒二：加工工艺。滚柱丝杠的核心在于传动精度，除了对原材料的要求，加工工艺也是影响精度的重要因素。国外厂商多以磨削与滚轧成形为主，成品精度最高能够达到 P1 级，国内厂商则以切削或非精密磨削为主，存在能耗大、污染大、不能满足精密制造需求等问题。目前国外龙头厂商比如 SKF 和 Rollvis 的产品精度基本在 G1-G5 范围内，而国内厂商只有较少能做到较高精度。

表 17：行星滚柱丝杠核心加工技术

核心技术需注意问题
结构设计与制造相结合	设计时要同时考虑螺纹与齿的加工，丝杠直径较小时，滚柱齿的齿数、模数均较小，设计要考虑根切变位和保证丝杠巾心线与齿轮中心线重合等问题。采用何种轮齿加工方法至关重要，一般采用插齿方法，滚齿会损伤到部分承载段螺纹，降低系统承载能力。
滚柱螺纹与轮齿相位匹配	行星滚柱丝杠装配难度较大，困难在于确保滚柱螺纹与齿轮齿对齐，同时允许顺序安装多个滚柱。两种解决相位匹配问题的方法：（1)牺牲承载能力和传动效率来增大螺纹间隙；（2）调整轴向安装位置，适合小螺距，但大螺距时可能会导致滚柱齿与内齿圈脱离啮合。
力学分析体系	目前关于行星滚柱丝杠的各种分析主要局限于效率、寿命和承载能力，没有建立完整的刚度、强度分析体系。
摩擦、润滑和热问加题	工行星滚柱丝杠时，因其依赖滚动摩擦传递动力，需注意摩擦与磨损。适当润滑、精确加工和保持清洁环境对于提高丝杠的可靠性和使用寿命至关重要。
作为部件设计时的匹配问题	行星滚柱丝杠通常作为电动机执行器的执行部件，而电动机执行器广泛应用于各行各业，尤其近年来开始应用于航空、航天领域，这对电动机执行器的诸如重量、润滑等要求更高，因此行星滚柱丝杠的设计如何与电动机执行器系统相匹配至关重要。必须在保证力学性能的同时兼顾行业应用要求。
材料和热处理	为了满足行星滚柱丝杠传动的工作性能和精度要求，以获得最长工作寿命和最高承载能力，螺纹滚道必须具有一定硬度，一般为HRC58~62，滚柱结构尺寸小，而且螺纹牙主要承载，其硬度一般为HRC62~64。对于高温工作环境或采用不锈钢材料加工的PRS,螺纹滚道表面硬度HRC<58为宜。

资料来源：智研咨询，观研报告网，西部证券研发中心

建议关注：鼎智科技（873593.BJ）

国内微特电机龙头企业，丝杠、电机有望齐发力。鼎智科技是一家定制化精密运动控制解决方案提供商，主要从事线性执行器、混合式步进电机、直流电机、音圈电机及其组件等产品的设计、研发、生产和销售。2022 年公司主营产品线性执行器，混合式步进电机，直流电机营收占比分别为 60.26%/20.56%/14.46%。2023Q1-Q3 公司实现营收 2.38 亿元，同比-7.51%，实现归母净利润 0.67 亿元，同比-20.38%。

公司的电机产品行业领先，在医疗器械及工业自动化领域得到广泛应用。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，公司的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。2023年5 月，公司推出DSM系列简易模组，采用高精度丝杆步进电机+H级及以上滑轨的形式，在维持较高精度和承载能力的情况下，最大程度精简结构，实现机械小型化。

随着人形机器人的国产供应链机遇出现，公司的丝杆、螺母等产品有望在人形机器人上实现大规模应用。公司深耕精密运动控制系列产品的研究和创新，实现了丝杆、螺母等核心零部件的自主可控，并具备批量生产能力。在丝杆方面，公司独立设计 T 型丝杆的牙形及滚压轮，采用先进滚压设备和生产工艺，丝杆精度、光洁度及传动效率等性能优异。在螺母方面，公司采用自主研发的材料配方，自主研发设计的模芯牙形及独特的脱模装置，与丝杆配合使用背隙可达 0.01mm 以内，传动寿命可达 500 万次（150mm 行程往返）以上，具有优秀的传动精度、传动效率及寿命。未来，公司的丝杠、螺母等产品有望在人形机器人领域发挥其国产替代的技术、价格、产能优势，提升公司的核心竞争力。

建议关注：五洲新春（603667.SH）

公司是一家以轴承产业为核心，涉足汽车配件和设备制造等领域的集团化企业。公司是中国轴承产业链经营领先者，主要生产精密汽车轴承、精密数控机床轴承、高速精密纺机轴承、轴连轴承和电机轴承等。2022 年公司主营业务轴承套圈、热管理系统零部件、汽车零部件营收占比分别为 58.9%/26.18%/12.28%。2023Q1-Q3 公司实现营收 25.17 亿元，同比+0.19%，实现归母净利润 1.23 亿元，同比-13.52%。

成品轴承营收稳步增长，汽车零配件工艺不断提升。23H1 公司成品轴承实现营收 5.60 亿元，同比+11.96%，成品轴承销售保持稳健。公司轴承产品主要出口美国、日本、韩国、巴西等国家，轴承套圈稳定供应于世界排名前五位的轴承制造商 SKF、Schaeffler、NSK、NTN、JTEKT 等跨国集团。公司凭借锻造、机加工、热处理等基础工艺能力成功开发新能源汽车驱动电机主轴，2022 年已经向客户送样成功并取得实单。公司通过技术积累，并利用公司冷成形制管、精加工等基础工艺及公司自行研发设计的探伤设备，在国内独家研发成功并规模化生产汽车安全气囊气体发生器部件，成功实现进口替代。23H1 安全气囊气体发生器部件营收 0.69 亿元，同比+49.82%。

人形机器人行业强势崛起，打开公司新增长空间。早在 2015 年，公司就有机器人减速器相关轴承技术储备，人形机器人减速器轴承用量大，公司有望批量供应机器人减速器轴承。除此之外，在新能源车行业高速发展的背景下，公司成功研发多个滚珠丝杠相关产品，滚珠丝杠为人形机器人线性关节关键零部件之一，公司技术储备充足，有望受益于人形机器人行业高速发展。

3.6 执行器分为旋转、线性执行器，预计共需使用28个

执行器由多个细分零部件组成，分为旋转、线性执行器两类。机器人执行机构是机器人赖以完成工作任务的实体，通常由一系列连杆、关节或其他形式的运动副组成。执行器决定了机器人的负载和精度，具有价值量占比高、复用性强等优点。执行器根据运动形式分为旋转执行器和线性执行器。不同执行器提供不同类型的力量，线性执行器提供不同的行进和后退速度，其力量支持方式以线性方式为主，而旋转执行器在任何方向上提供相同的旋转速度，针对扭矩和旋转速度进行支持。执行器类型的选用取决于厂商的不同需求方式。

以特斯拉 Optimus为例，其旋转执行器的方案采用电机、谐波减速器、双编码器（位置传感器）、扭矩传感器和轴承五部分组成，特斯拉 Optimus 身体关节共有 14 个旋转执行器，分别在肩部（6个）、小臂（2 个）、腰部（2个）、髋部（4个）。其线性执行器方案采用电机、行星滚柱丝杠、编码器（位置传感器）、力传感器、轴承五部分组成，Optimus 身体关节共有 14 个线性执行器，分别在大臂（2 个）、小臂（4 个）、大腿（4 个）、小腿（4个）。

图 57：旋转执行器方案示意图

资料来源：特斯拉 AIDAY，西部证券研发中心

图 58：线性执行器方案示意图

资料来源：特斯拉 AIDAY，西部证券研发中心

建议关注：三花智控（002050.SZ）

汽零业务稳步增长，切入人形机器人有望带来新增量。公司深耕制冷空调零部件业务，近年来公司业务切入至汽车热管理、储能热管理、人形机器人等行业，有望持续为公司带来业绩新增量。2023H1公司制冷业务单元与汽零业务单元分别实现营收77.06/48.03 亿元，分别占比 61.51%/38.49%。2023Q1-Q3 公司实现营收 189.76 亿元，同比+21.65%，实现归母净利润 21.60 亿元，同比+32.68%。

制冷、汽零业务持续发展，各项业务朝向全球化推进。公司制冷零部件业务稳健增长，23H1营收同比增加 10.70%，毛利率同比增加 2.2pct。公司持续推进海外产能布局，越南、墨西哥、泰国等地都有工厂布局。公司汽零业务持续高增，23H1营收同比增加50.78%，毛利率同比增加 0.37pct。新能源汽车行业发展速度快，长期来看市场空间仍然广阔。公司目前已经在中国、北美、欧洲具备工厂中心，有望在全球汽车电动化和智能化的浪潮中实现高速增长。

公司切入仿生机器人领域，机电执行器产品有望带来增量优势。公司积极布局机器人产业，全面配合客户开展仿生机器人核心部件——机电执行器产品的研发、试制、调整并最终实现量产落地，并积极筹划该产品的海外生产布局。6 月，公司公告拟发行 GDR 募资不超过 50 亿元，用于墨西哥、波兰等全球范围内的热管理、机器人机电执行器产能布局，有望在未来人形机器人逐步放量的趋势下为公司贡献利润弹性。

建议关注：拓普集团（601689.SH）

公司主营业务为汽车零部件的研发、生产及销售。主要产品包括汽车 NVH 减震系统、内外饰系统、轻量化车身、智能座舱部件、热管理系统、底盘系统、空气悬架系统、智能驾驶系统共八大业务板块。近年来，公司先后进入通用汽车、克莱斯勒、奥迪、宝马等知名汽车制造商的全球研发体系及零部件采购体系，成为国际化的汽车 NVH 零部件系统集成供应商。2023Q1-Q3 公司实现营收 141.52 亿元，同比+27.45%，实现归母净利润 15.97亿元，同比+32.13%。

积极布局新能源汽车产业，营收和利润实现快速增长。公司与战略客户推行 Tier0.5 级合作模式，增加单车配套产品种类和数量，提升配套金额。在国内，公司与华为、金康、比亚迪、吉利新能源、理想、蔚来、小鹏等新能源车企的合作进展迅速，在国外，公司与美国的创新车企 RIVIAN、LUCID，科技企业以及 FORD、GM、FCA 等传统车企均在新能源汽车领域展开全面合作。公司 22 年度新订单快速增长，为满足订单增长需求公司实施相应的扩产策略。公司在杭州湾四、五、六、七期及重庆工厂约 1400 亩工厂在加快建设，在波兰的工厂已经投产，墨西哥首期 220 亩工厂也在加快建设进度，未来有望建设千亩智能制造产业园。

机器人运动执行器领域具备先发优势，打造新业绩增长点。公司凭借多年研发智能刹车系统的技术布局，在机械、减速机构、电机、电控、软件等领域形成了深厚的技术积淀，并横向拓展至机器人执行器等业务，未来有望获得较大市场份额。目前，公司研发的机器人直线执行器和旋转执行器，已经多次向客户送样，获得客户认可及好评，该项目预计在24Q1 进入量产爬坡阶段。公司拆分设立机器人事业部并进行独立管理，为该业务发展提供战略保障。公司抓住机器人产业快速发展的机遇，聚焦并不断拓展机器人产业链关键产品和核心技术，实现智能汽车部件业务与机器人部件业务的协同发展，未来有望打造新业绩增长点。

四、电机：机器人动力来源，空心杯电机进口替代潜力大

4.1电机在执行器及手部位置中使用，机器人主要使用无框力矩电机和空心杯电机

电机是人形机器人关节驱动的核心零部件，包括应用于大关节的无框力矩电机（28 个）和应用于手指的空心杯电机（12个）。波士顿动力机器人主要采用液压驱动，主要原理是利用液压油的压力来驱动机械设备，具备动力特别大、调速范围大、装置体积小、响应速度高等优点，然而，缺点也而很明显，即能量损失较大，对油温变化敏感、油泄露可能会影响传动的准确性。相较于液压驱动，电机驱动具备成熟可靠、响应速度高、能量转化效率高等优势，能够避免漏液等安全问题，对使用环境要求相对低，应用场景更加广泛。

图 59：Tesla电驱执行器示意图

资料来源：Tesla AI Day，西部证券研发中心

图 60：Moog 液压执行器示意图

资料来源：Moog，西部证券研发中心

无框力矩电机是一种以输出扭矩为主要性能参数的无框式永磁电机，由内部的转子和外部的定子构成，不含传统电机的轴、轴承、外壳或端盖等附件。其基本操作原理与传统的永磁电机相似，由电驱动器供电，控制 U/V/W 三相电以形成电磁场，从而使永磁体的转子在磁场作用下旋转。目前，无框力矩电机主要用于协作机器人领域，在市场份额方面，国内企业凭借国产产业链成本优势已经取得了突破性进展。

空心杯电机是一种无铁芯转子的直流伺服电机，其线圈无内部支撑结构，是由导线绕制而成。空心杯电机可以分为有刷和无刷两种类型，其中有刷和无刷的空心杯电机都广泛应用于机器人领域。相比普通电机，空心杯电机具有体积小、高效、响应迅速、运行稳定等优势，能够实现快速响应，非常适合人形机器人灵巧手的需求。由于国内企业在这一领域的起步较晚，因此目前存在技术差距，但未来潜力巨大，鸣志电器、鼎智科技等公司已经具备了量产的能力。

表 18：各类电机情况比较表

人形机器人电机	主要优势	国产化情况	技术壁垒
			在磁路和工艺设计方
	效率高：直接耦合（无背隙)，更高的系统带宽；	国外 Kollmorgen，Moog，Maxon Motor，等企业在市面有一定的技术壁
	无框力矩电机空间占用小：结构更紧凑，单位体积扭矩更高;	场占据优势地位，国产厂商如步科股份有望借助国产产垒：需低压供电，驱
	减少维护：更少的机械部件，不易磨损	业链成本优势，在市场份额上取得突破。	动性电路设计和电路转换要求高
	能量转化率高：最大效率一般走70%以上，部分产品可达海外厂商如瑞士的 MAXON、德国 Faulhaber 等企业

空心杯电机	90%;	深耕行业多年，行业地位较高，国内企业相较海外厂商技术壁垒高，核心难
	起动、制动迅速，响应快：时间通常小于28毫秒，部分可仍存在一定的技术和投入成本差距，目前国内鸣志电器、点在于绕线，我国工
	达10毫秒内; 波动小，运行可靠：其转速波动能控制在2%内	鼎智科技、拓邦股份均具备量产能力，未来潜在发展空艺累积较为薄弱间大。

资料来源：Tesla AI Day，电机及控制，步科股份答投资者问，西部证券研发中心

4.2无框力矩电机：海外厂商市占率高，国内企业正寻求突破

4.2.1无框力矩电机为伺服电机的一种，适用于人形机器人

伺服电机是在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，分为直流和交流两种。伺服系统是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统，伺服系统使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。它的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制非常灵活方便。伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。伺服电机分为直流和交流伺服电动机两大类，直流伺服电机分为有刷和无刷电机。

图 61：伺服电机图示

资料来源：KOLLMORGEN 官网，西部证券研发中心

图 62：伺服电机分类

资料来源：百度百科，西部证券研发中心

无框力矩电机一种是特殊的伺服电机，因具有低转速、大扭矩、响应快等优点而被应用至机器人关节处。无框力矩电机可被看成是极对数很多的传统伺服电机，以扭矩控制方向，采用开环控制的方式，具有低转速、大扭矩、过载能力强、响应快、特性线性度好等优点。无框力矩电机具有软的机械特性，可以堵转；当负载转矩增大时能自动降低转速，同时加大输出转矩；当负载转矩为一定值时改变电机端电压便可调速。无框力矩电机舍去了机壳，只有转子和定子，通过利用机身轴承支撑转子。人形机器人在快跑、弹跳时，需要电机具有瞬时爆发式功率输出能力，因此关节电机需具备高过载能力、高动态响应能力，对电机总体要求为质量轻、体积小、扭矩大。而无框力矩电机独特的设计与优点使其在机器人关节上得到广泛应用。

图 63：无框力矩电机只由定子和转子构成

资料来源：《工业机器人关节伺服负载抗扰策略研究》，西部证券研发中心

表 19：伺服电机与无框力矩电机的区别

伺服电机
性能	可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转 -种极数较多的特种电机，可以在电动机低速甚至堵转(即转子无法转动)
	速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反时仍能持续运转，不会造成电动机的损坏。而在这种工作模式下，电动机应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线
	可以提供稳定的力矩给负载。
	性度高、始动电压等特性。使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)力矩电动机允许长期低速运转(甚至堵住不动)，它的发热很严重，通常采
原理	的任意变化的自动控制系统。伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这用外加鼓风机强迫风冷。使用力矩电动机时应注意检查鼓风机的运行情况
	样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，是否良好，其周围应有良好的通风环境，不允许有干燥易燃物。易燃粉尘
	从而实现位移。或挥发性可燃油类等靠近。

资料来源：小谷动力科技官网，西部证券研发中心

4.2.2 单个人形机器人预计需使用28个无框力矩电机，市场空间有望达2107亿元

单台人形机器人预计需要 28 个无框力矩电机。在人形机器人的旋转关节及直线关节中，无框力矩电机均需要使用，对应单个人形机器人用量为 28 个。假设单个无框力矩电机价值量为 3000 元，则对应目前人形机器人编码器市场空间约为 18 亿元。考虑到国产替代持续带来的降本，预计至30 年人形机器人编码器市场空间约为 2107亿元，23-30 年人形机器人编码器市场空间CAGR 约为 98%。

表 20：无框力矩电机市场空间预测表

2023E	2024E	2025E	2026E	2027E	2028E	2029E	2030E
人形机器人销量 2	4	7	14	41	100	244	513
（万台）每个人形机器人
所用无框力矩电28 机数量	28	28	28	28	28	28	28
单价（万元） 0.3	0.28	0.25	0.22	0.20	0.18	0.16	0.15
无框力矩电机的 18	28	50	87	229	505	1113	2107
市场空间 (亿元)
YOY	59.22%	75.14%	75.62%	162.72%	120.07%	120.63%	89.27%

资料来源：世界银行，西部证券研发中心

无框力矩电机在转矩密度方面存在技术壁垒。电机转矩密度是指电机在单位体积内所能产生的转矩大小，是电机性能的重要指标之一。电机转矩密度越大，说明电机在相同体积下所能产生的转矩越大，具有更高的功率密度和更高的效率。电机转矩密度的大小与电机的设计、制造工艺、材料等因素密切相关，目前存在较大的技术壁垒。选取体积相似的科尔摩根 TBM2G 60 系列与步科股份 FMC05707 系列进行对比，TBM2G 60 额定转矩在0.48Nm\~0.96Nm 之间，而 FMC05707 额定转矩为 0.32Nm，存在一定差距。

图 64：科尔摩根 TBM2G系列无框力矩电机转矩参数

资料来源：科尔摩根官网，西部证券研发中心

图 65：步科股份 FMC05707 系列参数

资料来源：步科股份官网，西部证券研发中心

无框力矩电机长期依赖国外厂商，国产化进程正在推进。科尔摩根是国际无框力矩电机龙头企业，产品性能处于第一梯队，广泛应用于机器人、AGV、机床、医疗设备、印刷和包装等领域，Aerotech、Parker 和 TQ Robodrive 也为该领域国际主要厂商。国内步科股份、昊志机电等公司近年来发展迅猛，此外绿的谐波也具备无框力矩电机的机电一体化能力。国内无框力矩电机发展迅速，但性能方面较国外产品仍有差距。

表 21：无框力矩电机主要公司情况

公司	基本情况	无框力矩电机应用领域
科尔摩根 (美国)	全球领先的运动控制系统和配件供应商，提供高性能的电机、驱动器、直线执行器、AGV控制解决机器人、AGV、机床、医疗设备、印刷和包装等领方案和自动化平台，拥有超过百万款标准和定制产域品
Aerotech（美国）	运动控制器供应商，为用户设计和制造最高性能的运动控制和定位系统	用户覆盖世界各地的工厂、政府、科学和研究机构行业包括医疗设备和生命科学、半导体和平板显示、汽车、电子制造和测试、装配等
Parker（美国）	全球一流的运动控制制造公司，元件和系统超过 1400 条生产线，在运动控制方面分布于1000多个工业和航空领域，是唯一一家提供液压、气动和机电一体化运动控制方案的制造商	未说明
步科股份(中国）	专注于工业自动化设备控制核心部件与工业物联网/互联网软硬件的研发、生产、销售以及相关技术服务，并为客户提供设备自动化控制、数字化工厂以及工业互联网解决方案	协作机器人、仓储物流
昊志机电(中国)	专业从事高精密电主轴及其零配件的研发设计、销售与维修服务的环保型高新技术型企业，公司立足于主轴，稳步向转台、直线电机、机器人减速器等数控机床和工业机器人其他核心功能部件拓展。	按摩机器人

资料来源：前瞻产业研究院，西部证券研发中心

4.3空心杯电机：产品精度、响应度高，主要应用于灵巧手

4.3.1空心杯电机为灵巧手核心零部件，单机器人预计使用12个

空心杯电机是构成五指灵巧手的核心零部件，性能优于传统电机，使用数量为 12 个。空心杯电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，在结构上突破了传统电机的转子结构模式，采用无铁芯转子，彻底消除了由于铁芯形成涡流而造成的电能损耗，效率比普通微型直流电机高，它的线圈就是转子，转动惯量小，易于控制，具有响应速度快、稳定性强、能量转换效率高、体积小等优点。

空心杯电机的结构是：空心杯电机主要由后盖、接线端子、电刷端盖、电刷、换向器、杯型绕组（转子）、转轴、垫圈、滑动轴承、外壳、磁铁（定子）、法兰、定位环组成。

图 66：空心杯电机结构

资料来源：Tesla AI Day，西部证券研发中心

图 67：特斯拉 Optimus 手部关节

资料来源：Tesla AI Day，西部证券研发中心

空心杯电机作为微特电机的一种，在高精度、高速响应、紧凑高效场得到广泛应用。据华经产业研究院 2023 年发布的报告，从微特电机的下游看信息处理、家用电气和武器、航空等领域占据主要市场份额，占比分别为 29%、26%、20%，其余领域包括汽车电器设备、视像处理、工业控制领域占比共为 25%。

图 68：2022 微特电机应用场景的市场份额占比

资料来源：华经产业研究院，西部证券研发中心

4.3.2空心杯电机市场空间广阔，国产替代潜力大

人形机器人灵巧手共需使用 12 个空心杯电机，至 30 年市场空间有望达 923 亿元。以特斯拉Optimus为例，在身体机械部分有 28 个关节（14 个旋转执行器+14个线性执行器），2 个灵巧手共有 12 个关节。每一个旋转关节和线性关节都需要一个无框电机，每一个灵巧手的关节都需要一个空心杯电机。随着人形机器人的大规模生产和销售，空心杯电机的市场空间有望进一步增长。目前来看空心杯电机单价约为 2500 元，结合全球人形机器人销售量来看，预计当前空心杯电机市场空间约为6亿元。在人形机器人零部件国产化趋势下预计空心杯电机降本空间大，假设空心杯电机售价每年以 6%\~8%进行下降，预计到2030 年空心杯电机的价格将下降至 1500 元/套，市场空间将突破 923 亿元，2023-2030年全球空心杯电机市场空间 CAGR为97%，国产替代空间大。

表 22：空杯电机市场空间预测表

	2023E	2024E	2025E	2026E	2027E	2028E	2029E	2030E
人形机器人销量 (万台)	2	4	7	14	41	100	244	513
每个人形机器人所用空心杯电机数量 12		12	12	12	12	12	12	12
单价 (万元）	0.25	0.23	0.21	0.2	0.18	0.17	0.16	0.15
空心杯电机的市场空间 (亿元)	6	10	18	33	88	203	468	923
YOY		59.22%	77.67%	85.84%	162.72%	130.93%	130.72%	97.15%

资料来源：世界银行，西部证券研发中心

4.3.3空心杯电机的竞争格局：长期被外资垄断，大量国产替代机遇

空心杯电机由于长期以来被外资主导，国内存在大量的国产替代机遇。应用于人形机器人的空心杯电机市场潜力逐年扩大，国产替代具备持续扩张潜力。空心杯电机市场集中度高，据QY Research数据，2022年全球空心杯电机CR5为67%，前五名企业包括Faulhaber、Portescap、Allied Motion Technologies、Maxon Motor 及 Nidec Copal Corporation。海外头部企业历史积淀悠久，技术积累深厚，营收规模处于前列。我国的主要空心杯电机制造商包括鸣志电器、江苏雷利等，由于发展起步较晚，在规模、技术积累方面与海外相比有一定差距。随着国内制造商的技术水平不断提高，空心杯电机国产替代潜力大。

图 69：空心杯电机竞争格局

资料来源：各公司官网，西部证券研发中心

表 23：国外厂商的情况

主要经营业务空心杯电机进展
瑞士Maxon	公司成立于1961年，致力于研发并生产性能强大的电动驱动器。	公司产品包含有刷DC电机、无刷DC电机等。电机的“心脏”是享有全球专利的空芯杯转子。这项最先进的技术带给驱动器的优势是紧凑的结构、高性能和低惯性。由于惯量较小，DC电机可达到很高的加速度。
德国Faulhaber	公司成立于1947年，目前在各种设计领域拥有先进的小型和微型电机技术。	公司生产的微型电动机应用于家用电器领域、汽车的发展、医疗服务设备和保健器材领域和各种工程机械生产设备、机器人、武器装备研究领域等其他相关领域，具备小型化，低噪声，运行平稳，可靠性强的特点。

资料来源：各公司官网，西部证券研发中心

4.3.4空心杯电机的技术壁垒高，绕线等工艺为主要壁垒

壁垒一：线圈设计。空心杯电机的核心技术是线圈的绕制技术，国外厂商具备绕线技术和绕线设备研发优势，国内厂商在相关技术和设备的成本投入尚处于起步阶段，短时间内很难打破护城河。绕线方法可以分为直绕式、斜绕式和马鞍式，国际空心杯电机生产商主要采用斜绕式和马鞍式，比如，德国 Faulhaber 采用斜绕式，瑞士 Maxon 电机采用马鞍式。

相较于斜绕式，马鞍式具备节约材料和功率更小的优点。

壁垒二：绕卷式工艺复杂。绕卷式工艺步骤繁多，人工参与率较高，且难以满足较小尺寸的空心杯线圈绕制。《绕卷式空心杯电枢制作工艺及其设备》指出，1台绕线机需要配备4名操作工人，能达到 3 万台空心杯的年产。这种绕卷式工艺比较适合生产直径在 20-30mm的空心杯，不能绕制抽头间距小于 7mm的小尺寸线圈。

壁垒三：设备要求高和绕线机操作困难。绕线机的组成结构包括机架、主轴结构、排线结构、张力控制结构和模具等。一般导线的直径在 0.02\~0.25mm，需要配置具有很高精度的PLC、伺服以及传动器等设备，在导线给进过程中，如果张力过大，导线容易被拉扯导致电阻增大，如果张力过小，容易使得排线疏松，绕线的质量下降。因此，如何控制合适的张力是绕线机的操作难点。

图 70：三种空心杯电机线圈绕制模型和实物图

（a）直绕形

（b）马鞍形

（c）斜绕形
资料来源：《永磁无刷空心杯电机及控制器研究》，西部证券研发中心

建议关注：鸣志电器（603728.SH）

深耕电气机械和器材制造业，运行总体趋好。公司专注于运动控制、智能LED照明控制和工业设备管理的关键部件制造，目前已挤身为世界主要制造商。2023Q1-Q3 公司实现营业收入 19.16 亿元，同比-9.80%；实现归母净利润 0.84 亿元，同比-47.53%。

在控制电机领域具有规模效应，驱动系统业务实现协同发展。公司电机技术水平位于行业前列，其中直流无刷电机、交流伺服电机、空心杯电机技术在全球位居第一阵营，公司混合式步进电机的市场份额稳居全球前三。驱动系统领域，自公司收购美国 AMP 后，实现了技术协同和渠道协同，有效整合资源、降低研发成本的同时，扩张了分销渠道，为公司长足发展打下坚实基础。

公司空心杯电机产品分支，有望切入特斯拉人形机器人产业链。特斯拉机器人手部结构大致可拆解为“空心杯电机+丝杠+传感器”，每个人形机器人所用空心杯电机数量 12个，我们预计 2030 年空心杯电机的市场空间有望达到 923 亿，23-30 年的 CAGR 达 97%。公司目前已突破了空心杯电机绕线工艺的核心壁垒，且具备一定价格优势，具备国产替代潜力。

建议关注：伟创电气（688698.SH）

专注电气传动和工控领域，主营业务市占率提升。公司是国内工控行业重要的供应商之一，主营业务为变频器、伺服及控制系统等产品的研发、生产及销售，在低压变频器和伺服系统的市场占有率呈增长趋势。2023Q1-Q3 公司实现营业收入 9.45 亿元，同比+42.05%；实现归母净利润 1.57亿元，同比+36.90%。2022年公司行业专机、通用变频器、伺服系统及运动控制器产品的营收分别占比 34.86%/34.30%/26.25%。

工控产品线全领域覆盖，伺服系统业绩保持高增长。公司传统赛道发展稳定，控制系统产品线涵盖了逻辑控制、定位控制、运动控制，包含脉冲式控制、中速总线CANOpen 主从站、高速工业以太网 EtherCAT 主从站以及 PROFINET 总线，控制层、驱动层、执行层的产品系列完备。伺服系统产品作为公司成长型业务，近年来表现出色。

积极布局机器人领域，有望进入机器人产业链。公司在立足于原有优势业务的基础上加强了机器人的研发投入。2022 年，公司成立了机器人行业部，目前以机器人大配套为主，提供低压伺服、空心杯电机、特种无框力矩电机等核心部件，其中空心杯电动机为公司自主研发，目前在开发验证阶段，未来有望切入机器人产业链。

五、传感器：人形机器人需多种传感器，人机交互关键部件

5.1传感器种类多样，是感知并转化外界信息的装置

传感器是一种检测装置，能够感受到被测量的信息，并将感受到的信息按照一定规律转换成电信号等其他形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

传感器通常由敏感元件、转换元件及基本转换电路组成。敏感元件是能够灵敏地感受被测景并按确定关系做出响应的元件；转换元件是将敏感元件所感受的被测量转换成电路参数（如电阻、电感和电容）或电量（如电压、电流）的元件；基本转换电路是将转换元件的输出转换成便于传输和处理电量的电路。

图 71：传感器的组成

资料来源：虹科传感器事业部，西部证券研发中心

传感器下游应用行业广泛，龙头具备规模效应。传感器下游行业分支多，覆盖汽车电子、工业制造、网络通信、消费电子、医疗电子等多领域，差异性较强，各传感器国际龙头企业需扩大规模，以发挥达到规模效应后的成本摊薄作用。

图 72：2022年中国传感器下游应用领域分布情况

资料来源：中商产业研究院，西部证券研究中心

5.1.1传感器分类：外部传感器和内部传感器

机器人传感器根据检测对象不同分为外部传感器和内部传感器。内部传感器用来感受机器人自身状态，比如位置、速度、加速度、力觉传感器等；外部传感器用来检测机器人所处环境以及状况，比如接近觉、听觉、嗅觉、视觉、触觉传感器等。

图 73：机器人传感器分类

资料来源：同心制造网，西部证券研发中心

5.1.2人形机器人传感器的构成

机器人头部主要为视觉传感器、语音传感器、单点式测温传感器。夜间巡检安防机器人头部还会配有红外成像传感器。机器人身体周边主要为接近觉传感器，包括 TOF 激光测距离、超声波雷达，主要用于避障感知、视觉之外补盲。机身表面主要为碰撞传感器，包括关联开关、压力薄膜，其中压力薄膜覆盖于机身表面直接感知碰撞。机器人内部主要为温度、湿度、压力、惯性、位置、速度、加速度等传感器。

不同的机器人驱动方式使用不同的传感器。液压驱动机器人会增加液路控制传感器，电压驱动则无需。机器人位控主要为直线位传感器，用于直线关节。机器人力控分为足底力控、关节力控、手部力控。其中足底力控主要为六维力传感器；关节力控主要为扭矩传感器（旋转关节）、一维力传感器（直线关节）；手部力控主要为推拉力传感器、压力薄膜（触觉传感器）；手腕处主要为六维力传感器。

图 74：机器人传感器构成示意图

资料来源：Yole《2016 Sensors for Drones & Robots》，西部证券研发中心

5.1.3力传感器占人形机器人总成本的30%，为目前人形机器人传感器主要突破方向

特斯拉 Optimus的传感器配备以力传感器为主。参照特斯拉Optimus人形机器人，其视觉感知系统主要基于特斯拉 FSD 的计算机模组和方案，面部配备8 个汽车同款Autopilot摄像头，取代机器人头部常用的视觉传感器；运动部分，主要在脖子、手、腿以及躯干等部分搭载了40 个机电传动器，使全身能够产生200个以上不同角度的动作，以使机器人的动作接近人类灵活水平。

力传感器占人形机器人总成本的 30%。从最优方案看，一个机器人需要 4 个六维力传感器，国产六维力传感器价格在 25000 元左右，总花费10万元左右。关节方面，一台人形机器人需要约10 个旋转关节力控扭矩传感器，目前国产价格在 4000-5000元，总成本大约 5 万元。预计一维力传感器将在人形机器人手部以及直线关节使用，总共将使用约 26个，三类力传感器成本占机器人总成本的30%。

表 24：不同类型传感器的价格、国产化情况

类别		单价	单个机器人使用数量	使用位置
视觉传感器	双目视觉传感器	2500-3000元（国外）	约2个	头部、手掌
	双目视觉传感器	1000-2000元（国内）	约2个	头部、手掌
	一维力传感器	400-500元（国内）	26个	直线关节、手部
1000元（国外）	一维力传感器
力觉传感器	力控扭矩传感器	4000-5000元（国内）	10个	旋转关节
	力控扭矩传感器	50000元（国外）
	六维力传感器	25000元（国内）	4个	脚踝、手腕
	六维力传感器	100000元（国外）

资料来源：特斯拉 AI day，西部证券研发中心

5.2力传感器：机器人精细工作核心部件

5.2.1力传感器为机器人精细工作核心部件，可分为一维至六维力传感器

力矩传感器是将力的量值转换为相关电信号的器件，也叫扭矩传感器，可以检测张力、拉力、压力、重量、扭矩、内应力和应变等力学量。在动力设备、工程机械、各类工作母机和工业自动化系统中，力矩传感器已成为不可缺少的核心部件。

图 75：力传感器实物图

资料来源：传感器专家网，西部证券研发中心

按照测量维度，力矩传感器可以分为一至六维力传感器。测量维度的数量与技术难度正相关，目前市面上，一、三、六维力矩较为常见。

一维力传感器：如果力的方向和作用点是固定的，此时可以选择用一维力传感器进行测量。一维力传感器的标定坐标轴为 OZ 轴，如果被测量力 F 的方向能完全与 0Z 轴重合，那么此时用一维力传感器就能完成测量任务。

三维力传感器：如果力的方向随机变化，但力的作用点保持不变，并且与传感器的标定参考点重合，那么应该用三维力传感器。力 F 的作用点 P 始终与传感器的标定参考点 O 保持重合，力F的方向在三维空间中随机变化，这种情况下用三维力传感就能完成测量任务，它可以同时测量 Fx、Fy、Fz这三个 F的分力。

六维力传感器：如果力的方向和作用点都在三维空间内随机变化，此时应该选择用六维力传感器进行测量。空间中任意方向的力F，其作用点P不与传感器标定参考点重合且随机变化，这种情况下就需要选用六维力传感器来完成测量任务，同时测量Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz 六个分量。

图 76：一、三、六维传感器力矩示意图

资料来源：坤维科技，西部证券研发中心

图 77：六维力传感器实物图

资料来源：Optoforce，西部证券研发中心

5.2.3力矩传感器竞争格局：多维力矩传感器技术壁垒较高，市场由外资主导

多维力矩传感器的技术壁垒较高，市场由外资主导。多维力矩传感器除需解决对所测力分量敏感的单调性和统一性难题外，还需解决结构加工工艺偏差、算法解耦和电路实现等问题。欧美、日韩企业起步早，在上述多维力矩传感器难题中率先取得突破进展，国际市场的主要玩家有 Robotous、Sintokogio、WACOH-TECH、ATI、OnRobot、SCHUNK 等品牌。

国内市场第一梯队厂商下游侧重有所不同。根据 GGII 统计，按照 2022 年国内协作机器人领域用六维力矩传感器出货量口径划分，ATI、宇立仪器、坤维科技、鑫精诚位于第一梯队，其中ATI凭借先发优势，其应用领域较为广泛；宇立仪器主要应用于工业机器人力控打磨和汽车碰撞测试等领域；坤维科技以航天级技术主攻协作、服务、人形机器人市场，同时拓展医疗和运动健康领域；鑫精诚凭借成本可控优势聚焦于 3C行业。

表 25：不同类型六维力/力矩传感器原理、特点及代表企业

传感元件类型	原理及特点代表企业
应变片式	通常采用的是硅应变片或金属箔，本质是材料ATI、宇立仪器、坤维科技、鑫精诚传感器、海伯森、神源生智能、Sintokogio、Bota Systems
	本身发生形变进而转化为阻值变化 AG、SCHUNK、ME-Meβsysteme GmbH、埃力智能
光学式	通过光纤、光栅反映形变，再转化成力 OnRobot
电容是通过极距的变化导致电压变化，压电则压电/电容式	Robotiq、Robotous、WACOH-TECH、Kistler

资料来源：GGII，西部证券研发中心

图 78：国内多维力矩传感器厂商梯队示意图

资料来源：GGII，西部证券研发中心

5.2.4力矩传感器市场空间：30年可达2681亿元，7年CAGR达88%

根据人形机器人工作原理，我们预计每台人形机器人需要26个一维力传感器、10个旋转关节力矩传感器和 4个六维力传感器。

末端执行机构（手腕、脚踝）需应用六维力矩传感器：人形机器人的手部力控和脚部力控在执行过程中力臂在几十到几百毫米之间，力臂较大并随机变化，加之需精确处理的要求，一维、三维力传感器难以满足其工况，我们预计六维力传感器在机器人中共需要使用4 个。

旋转关节使用力矩传感器，直线关节使用一维力传感器，灵巧手使用一维力传感器：特斯拉人形机器人旋转执行机构类似协作机器人关节，而线性执行机构也通过滚柱丝杠完成直线运动，整体对于力的感知相对简单，我们预计力矩传感器需在旋转关节使用 10 个，一维力传感器需要在直线关节部分使用 14个，在灵巧手部位还将使用 12个一维力传感器。

传感器市场空间巨大，预计在 2023 年到 2030 年的年复合增长率（CAGR）可达 86%。按照单个一维力传感器、旋转关节力矩传感器、六维力传感器的价格分别为500/5000/25000 元粗略估算，预计 2023 年三类传感器市场空间分别约为2.76/10.61/21.22 亿元，传感器的总市场空间约为 34.58 亿元。随着人形机器人销量的提升以及各类传感器国产化所带来的成本下降，到 2030 年，传感器市场总体市场空间有望达到2681 亿元，2023-2030 年人形机器人力传感器市场空间CAGR为86%。

表 26：力传感器的市场空间预测表

	2023E	2024E	2025E	2026E	2027E	2028E	2029E	2030E
人形机器人销量 (万台)	2	4	7	14	41	100	244	513
一个人形机器人需要一维力传感器数量（个）	26	26	26	26	26	26	26	26
一维力传感器单价 (元/个)	500	425	361	307	261	222	189	160
一维力传感器利润空间 (亿元) 一个人形机器人需要力控扭矩传感器数	2.76	4.06	6.71	11.13	27.62	57.40	119.61	213.81
量（个)	10	10	10	10	10	10	10	10
旋转关节力控扭矩传感器单价（元/个）5000		4250	3613	3071	2610	2219	1886	1603
旋转关节力控扭矩传感器利润空间（亿元）	10.61	15.61	25.81	42.81	106.23	220.79	460.06	822.36
一个人形机器人需要六维力传感器数量 4		4	4	4	4	4	4	4
（个）
六维力传感器单价 (元/个)	25000	21250	18063	15353	13050	11093	9429	8014
六维力传感器利润空间 (亿元)	21.22	31.21	51.62	85.63	212.46	441.57	920.11	1644.73
合计 (亿元)	34.58	50.87	84.15	139.57	346.30	719.76	1499.79	2680.90

资料来源：YOLE，赛迪顾问，西部证券研发中心

建议关注：柯力传感（603662.SH）

深耕应变式传感器，业绩大幅增长。公司主营业务为研制、生产和销售应变式传感器、仪表等元器件，多年来在国内称重传感器市场市占率位列前茅，是国内传感器龙头企业。随着特斯拉等厂商陆续发布人形机器人，公司有望切入人形机器人力传感器，对机器人行业进行各项产品批量供应，增厚公司业绩。2022 年传感器/仪表/系统集成产品/干粉砂浆营业收入分别占比 52.28%/9.63%/19.84%/2.72%。2023Q1-Q3 公司实现营业收入为 8.06亿元，同比+0.45%；实现归母净利润 2.14亿元，同比+8.72%。

持续进行战略投资，目标多物理量传感器融合。公司锚定传感器平台、传感器、物联网设备三大板块，以深圳和长三角地区为主，加快投资布局步伐。先后在深圳、成都、江苏等地投资了具备电量传感器、工业安全光栅、光幕、中餐自动化产线、新能源负极材料等产品生产能力的公司，除此之外公司重点跟进和储备了一批光电传感器、温湿度传感器、高端力学传感器，加快从单一物理量传感器企业向多物理量传感器融合的平台型企业的转型发展。

5.3视觉传感器：增强机器人与外界交互能力，有多种技术路线

5.3.1机器视觉概念及工作原理

机器视觉是人工智能领域中重要的分支技术，其底层逻辑在于为机器植入“人眼与大脑”，使机器可代替人工来对被检测物品做测量与判断。

机器视觉工作原理主要为通过包括工业相机与工业镜头的机器视觉产品捕捉被检测物品的图像，并将其信息转换为图像信号，随后将传送至图像处理系统的亮度、颜色以及尺寸等信息转化为数字信号，机器视觉系统最后将此类信号进行计算以抽取目标特征并利用其运算结果控制现场设备。

目前机器视觉感知的路线包括主动式的结构光法、TOF 技术、雷达技术等和被动式的单目/双目/多目视觉法、区域/特征视觉法、机器学习法等。

表 27：不同路线的优劣点对比

方式	原理	优点	缺点
结构光	编码结构光	①在一定时间内精度较高	①容易受环境光干扰，室外体验差
主动	编码结构光	②对物体本身的颜色和纹理稳健②随检测距离增加，精度会变差
TOF飞行时间法	反射光时间差	①检测距离远	①整体价格昂贵
	反射光时间差	②受环境光干扰比较小	②分辨率低
三角测距法	几何三角相似性	①成本较低	①远距离误差大
单目视觉被动	单目视觉	②近距离精度高	②计算量相对较大 ①单张图片对应无数真实物理场景，
		①算法成熟、计算量较小	重建不确定性大
		②成本较低，易部署	②精度和算法稳定性较差
双目/多目视觉	多目视觉几何	①成本较低
双目/多目视觉	多目视觉几何	②理论上可精确恢复深度信息	①计算量大，实时性差
		③多摄像头可以提高重建精度	②环境干扰导致精度难保证

资料来源：《2022年中国机器视觉产业发展白皮书》，西部证券研发中心

5.3.2人形机器人视觉传感器市场空间大，有望在30年达到82亿元

中国机器视觉行业相对于国际机器视觉市场发展较晚，全球机器视觉市场以美国（康耐视）、日本（基恩士）为代表的国家占据全球超 50%的市场份额。但在中国传统制造业自动化与数字化转型升级的驱动以及技术不断更新迭代的背景下，中国本土厂商占据的市场份额持续提升。以海康威视、大恒科技、天准科技为代表的中国本土机器视觉厂商已在核心零部件技术与独立软件算法等方面进行大力投入，其整体的品牌竞争力有望持续提升。

在中国劳动力成本持续提升、传统制造业对产业效率与产品检测精准度的需求提升、机器视觉技术可替代人工完成高效率与高精度等背景下，中国机器视觉相关产品需求量将随之增长。GGII 数据显示，从全球市场来看，2021 年全球机器视觉市场规模约为 804 亿元，同比 2020 年增长 12.15%，预计至 2025 年该市场规模将超过 1200 亿元，2021 年至 2025年复合增长率约为11%；从中国市场来看，2021年中国机器视觉市场规模 138.16 亿元(该数据未包含自动化集成设备规模)，同比增长 46.79%，预计至 2025 年我国机器视觉市场规模将达到 349 亿元，2021 年至 2025年复合增长率约为26%。

图 79：全球机器视觉市场规模（亿元）

资料来源：GGII，西部证券研发中心

图 80：中国机器视觉市场规模（亿元）

资料来源：GGII，西部证券研发中心

精确到人形机器人视觉传感器市场空间来看，预计每台人形机器人有望使用2 个左右视觉传感器，以单个视觉传感器价值量 2000 元测算，目前人形机器人视觉传感器市场空间为0.85 亿元左右，随着人形机器人量产以及视觉传感器的进一步降本，预计至30 年全球人形机器人视觉传感器市场空间为 82亿元。

表 28：2023-2030 年人形机器人视觉传感器的市场空间预测表

	2023E	2024E	2025E	2026E	2027E	2028E	2029E	2030E
人形机器人销量(万台)	2	4	7	14	41	100	244	513
一个人形机器人需要视觉传感器数量（个)	2	2	2	2	2	2	2	2
双目视觉传感器单价（元/ 个）	2000	2000	1800	1530	1301	1105	940	799
双目视觉传感器市场空间（亿元）	0.85	1.47	2.57	4.27	10.59	22.00	45.85	81.95

资料来源：《2022年中国机器视觉产业发展白皮书》，西部证券研发中心

5.3.3欧美等发达国家机器视觉行业起步早，国内有望进一步提升国产化率

欧美等发达国家的机器视觉行业起步早，历史积累丰厚，在技术突破和市场占有方面具有领先优势。2021 年全球市场占有率前五名为基恩士、康耐视、巴勒斯、天准科技和奥普特，市占率分别是 55%/9%/2%/2%/1%，合计 69%，市场集中度较高，基恩士处于主导地位。

中国机器视觉产业有望进一步提升国产化率。中国机器视觉行业起步较晚，且前期发展阶段中以代理模式为主，但从 2004 年起，国内本土机器视觉厂商开始聚焦于自主核心技术承载的机器视觉软硬件器件的研发，并于多个应用领域取得关键性突破。随着中国本土机器视觉企业在数量以及软硬件研发实力的提升，同时凭借其提供定制化服务与性价比较高的优势，天准科技、奥普特两家本土企业进步较快。除此之外，根据 GGII 数据奥比中光在中国服务机器人 3D视觉传感器领域市占率超过70%，位列行业第一，领跑全球 3D 视觉感知市场，中国机器视觉产业国产化率有望进一步提升。

图 81：2021 年全球机器视觉竞争格局

资料来源：华经产业研究院，西部证券研发中心

图 82：2021 年中国机器视觉竞争格局

资料来源：华经产业研究院，西部证券研发中心

5.4编码器：电机系统的前端测量元件，国产化程度偏低

5.4.1编码器是电机系统的前端测量元件，按检测原理可分为光编和磁编

编码器是电机系统的前端测量元件。编码器是将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备，归属于角位传感器。电机运行过程中，实时监测电流、转

速、转轴的圆周方向相对位置等参数，确定电机本体及被拖动设备状态，进一步地实时控制电机和设备的运行状况，从而实现伺服、调速等许多特定功能。编码器是伺服电机的前端测量元件，因此随着伺服控制性能的提高，对编码器精度要求亦会同步提高。

图 83：编码器的组成

资料来源：EEPW,西部证券研发中心

根据检测原理，编码器可分为磁编码器和光编码器。

 其中磁编码器利用磁性原理来实现测量，通常包括一个磁性标尺和一个传感器头部分。当标尺相对于传感器头部分移动时，磁编码器能够检测到磁场的变化，并以数字信号的形式输出相关的位置或角度信息。磁编码器的作用是检测磁场变化，在灰尘、油、水等环境中具有较强的耐受性，适用于灰尘多、油多、水多等严苛环境下的应用场景。除此之外，使用旋转角度传感器 IC 和永磁体可以组装出简单的、能输出绝对角度的编码器，适用于要求小型轻量、高可靠性的应用中。例如，使用小直径电机的加工机械、对使用寿命要求高的工厂自动化（FA）设备等。

 光编码器基于光学原理进行测量。它通常包括一个光源、一个透明标尺或光栅，以及一个接收器或传感器头。工作原理涉及通过光源照射到标尺或光栅上，然后测量通过光栅或标尺的反射或透射光的特征，以确定物体的位置或角度。光编码器可以提供非常高的分辨率和测量精度，因此在需要高精度位置或角度控制的应用中非常常见，例如数控机床、半导体制造、机器人技术等领域。

一般而言，要求高精度、高分辨率的应用，使用光学编码器；追求环境耐受性强、小型轻量、高可靠性的应用，使用磁编码器。最新的磁编码器提高了精度和分辨率，而且可以实现离轴检测，因此，光学编码器的市场上也逐渐出现了磁编码器的应用。

图 84：磁编码器结构示意图

资料来源：AKM 官网，西部证券研发中心

图 85：学旋转编码器透射型（左）及反射型（右）

资料来源：AKM 官网，西部证券研发中心

5.4.2单台机器人预计需要54个编码器，市场空间广阔

单台人形机器人预计需要54个编码器，预计至 30年人形机器人编码器市场空间约为 250亿元。编码器广泛应用于人形机器人的关节和灵巧手中，其中每个旋转关节包含2 个编码器，对应共需 28 个编码器；每个线性关节和灵巧手皆需 1 个编码器，分别对应需要 14和 12个编码器，合计预计单个人形机器人需要使用约 54个编码器。假设各个关节使用的编码器价格均为 150 元，则对应目前人形机器人编码器市场空间约为2 亿元。考虑到国产替代持续推进，编码器价格有望同比下滑，预计至 30 年人形机器人编码器市场空间约为250亿元，23-30 年人形机器人编码器市场空间CAGR 约为 100%。

表 29：人形机器人编码器市场空间预测表

	2023E	2024E	2025E	2026E	2027E	2028E	2029E	2030E
人形机器人销量 (万台)	2	4	7	14	41	100	244	513
单台人形机器人所需编码器数量（个）54		54	54	54	54	54	54	54
编码器销售量 (万个)	115	198	386	753	2198	5374	13174	27705
编码器单价（元）	150	140	130	121	112	104	97	90
人形机器人编码器市场空间 (亿元)	2	3	5	9	25	56	128	250
YoY		47.89%	70.01%	70.42%	155.01%	113.34%	113.89%	83.42%

资料来源：世界银行，西部证券研发中心

5.4.3编码器主要以海外企业供应为主，CR3超40%

编码器壁垒较高，国外厂商占据主要市场。由于编码器对于精度的要求较高，因此其同样具备较高的技术壁垒，在成本、机械安装与校准、使用环境等方面都具备一定壁垒，以磁编码器为例，目前国外厂商依然占据了绝大部分的市场份额。根据 Yole数据，2021 年全球磁传感器主要厂家包括 Allegro、英飞凌、AKM 等，前三大厂家市场份额分别约为16%/15%/10%，CR3超 40%。国内来看，主要厂商包括纳芯微、宁波时代电气、比亚迪半导体等，未来随着我国编码器行业相关推进政策不断出台，叠加各厂商技术持续积累，编码器环节值得持续关注。

图 86：2021年磁编码器全球竞争格局

资料来源：Yole，华经产业研究院，西部证券研发中心

5.5电子皮肤：迈向人造皮肤的第一步，目前技术处于初期

5.5.1电子皮肤为让机器人具备触觉的系统，未来机器人有望触摸物体并感知温度

电子皮肤（柔性触觉传感器）：一种可以让机器人产生触觉的系统，其结构简单，可被加工成各种形状，能像衣服一样附着在设备表面，能够让机器人感知到物体的地点和方位以及硬度等信息。电子皮肤要解决触觉和温度感知问题，不过目前尚处于初级研发阶段。

不考虑温度的情况下，电子皮肤可以简单理解为触觉传感器。触觉传感器是测量信息从与它的环境的物理相互作用而产生的装置。触觉传感器通常在皮肤接触的生物学意义上建模，该能力能够检测到由机械刺激，温度和疼痛引起的刺激（尽管在人工触觉传感器中疼痛传感并不常见）。

触觉传感器通常由压力传感器及应变传感器为主组成。为了确保与非平整、粗糙和动态的皮肤表面的牢固贴合接触而又不妨碍日常活动，柔性触觉传感器应具有低模量、高拉伸性及良好的耐磨性，此外柔性触觉传感器还应具有高灵敏度、轻便、低成本和低功耗的特点。为了实现这些功能，具有更大的表面积和出色的材料特性以及与低成本制造工艺兼容的纳米材料被广泛用于开发柔性触觉传感器。

图 87：触觉传感器模拟人类皮肤

资料来源：化学通讯，西部证券研发中心

5.5.2机器人触觉传感技术的发展历程

最早的机器人触觉传感技术出现自 1974年，由日立提出的，通过手臂上安装的触觉装置来感测工件的姿态的自动焊接机器人。受限于触觉传感器技术的发展，直到 2010 年，触觉传感技术才进入了急速增长阶段，伴随着智能机器人的广泛应用和精密加工技术的快速发展，各国各类企业开始在该领域开展研发并着手进行专利布局。

中国的智能机器人触觉传感技术专利申请相比于全球起步较晚，第一件专利申请出现在80 年代，这主要是由于国内申请人技术起步较晚，并且早期国内机器人市场较小，国外申请人对中国市场不够重视。2005 年之后，国内申请人的专利申请量开始快速增长，而在 2014年之后，国内申请人专利的申请量占据了绝对数量优势。

触觉传感器的发展经历了单一触觉传感器、综合触觉传感器、柔性触觉传感器、触觉反馈再现以及情感交流等多次更新迭代。目前用在智能机器人上的触觉传感方法以及触觉传感装置，能够将外部压力信号转换为数字信号；计算外部压力信号持续的时间值，计算出数字信号变化率；将数字信号变化率与预设的变化阈值进行比较，从而确定外部压力信号的类型；确定压力产生位置，生成与压力产生位置及外部压力信号的类型相对应的情绪表达控制信号，从而触发相应的情绪表达。使智能机器人具有根据受力部位和受力大小表达不同情绪的能力，使智能机器人更加拟人化。

图 88：智能机器人触觉传感技术历年专利申请量与国内外申请量分布

资料来源：《智能机器人触觉传感专利技术综述》，西部证券研发中心

图 89：触觉传感器技术发展路线图

资料来源：《智能机器人触觉传感专利技术综述》，西部证券研发中心

5.5.3触觉传感器的分类

触觉传感器的原理分为压电式、压阻式、离电式和摩擦起电式四种，最成熟的是压阻式的。压阻式通过微小的形变电阻组成压力分布，主要用于机器人的手，感知手上的触觉。手部触控技术进展方面腾讯较为优越。

23 年4 月腾讯公布机器人技术新进展：已能实现花式调酒。腾讯Robotics X实验室展示的机器人结合视触觉融合的手内物体姿态估计与基于机械臂末端力传感信号的力位混合控制，实现了酒瓶与摇酒器高速旋转倒酒、大小摇酒器相扣摇酒等双手协同动作、以及“抛接”等高难度的动作。

图 90：电子触觉皮肤传感器的转换机制

资料来源：化学通讯，西部证券研发中心

表 30：触觉传感器原理优劣势对比

	原理	使用场景	优点	缺点
压电式传感器	基于压电效应，针对特定的介电材料，采用外	可用于声音检测识别、运动监测、健	灵敏度高、动态特性好、测	无法检测静压、电路
	力在特定方向上改变材料的形状，可以引起材料内部产生极化形成不同的极距，出现与材料	康监测、压力分布检测等领域，但不	试频率宽	复杂、不适用于纳米
	表面相反的电荷。	适用于静态压力测量场景。		量级
压阻式传感器	基于欧姆定律，电压不变、电流随着电阻的变
	化而变化。电流的这种变化是线性的，也意味用于可穿戴设备、人机交互等领域		工艺简单、成本低、灵敏度	容易受环境因素影响
	着其刺激-响应具有很好的反馈特性。		高
离电式传感器	温度、离子浓度、刺激频率、电势差和电极接可用于运动监测、心跳监测、气体流		响应时间短、迟滞性小、变	负载能力差，易受电
离电式传感器	触面积等随刺激引起的响应而变化量监测		形能力优越、能够对环境中	磁干扰
			更多的因素进行反应
	静电电荷的转移，灵敏度受材料特性、湿度和可用于运动监测、心跳监测、压力分
摩擦起电式传感器			灵敏度高、可自供能	无法检测静压
摩擦起电式传感器	表面粗糙程度影响较大	布监测等领域

资料来源：《机器人触觉传感器发展概述》，西部证券研发中心

5.5.4 电子皮肤壁垒高，仍有众多难点需要攻克

电子皮肤壁垒高，技术提升空间大。目前电子皮肤的研发仍处于实验室阶段，在稳定性、灵敏性、可变形性、分辨待测物质能力等众多难点仍需攻克，且界面匹配问题和商业化问题也亟待解决。相关问题包括但不限于：电子皮肤的稳定性易受到干扰。由于制备时所采用的有机高分子材料易老化、性能易受环境影响、生物污染与受体失活可能导致传感器长时间性能下降等原因，导致电子皮肤的稳定性欠佳。多种物理、化学作用影响了电子皮肤的选择性。现实生活中，多种化学物及力学外力共同作用于敏感材料，导致其响应模糊不清，难以实现对目标信号的实时监控，进而影响其选择性（传感器从潜在干扰物中分辨出待测物质的能力）。高灵敏性是生物传感技术实现对有临床应用价值的低浓度标志物快速检测的核心问题，柔性传感系统面临着灵敏度与感测范围难以兼顾、非线性等困境，特别是对压力传感系统更是如此。目前电子皮肤环节仍有众多问题未被解决，未来随技术水平提升各问题有望被逐个击破。

图 91：柔性传感器传感性能的关键问题概述

资料来源：《Technology Roadmap for Flexible Sensors》，西部证券研发中心

建议关注：博实股份（002698.SZ）

深耕于智能装备领域，主营业务营收稳健增长。公司长期耕耘在智能装备领域，围绕智能装备进行点线面业务拓展，致力成为全球领先的智能工厂整体解决方案提供商。公司主营业务有智能制造装备、根植于智能制造装备的工业服务和环保工艺与装备，23H1 分别实现营收 9.97/3.26/0.66 亿元，整体营收占比分别为 71.78%/23.49%/4.73%。23Q1-Q3 公司实现营业收入 19.82 亿元，同比增长 14.79%；实现归母净利润 4.35 亿元，同比增长1.62%。公司核心业务智能制造装备及工业服务业务保持稳健增长，环保工艺与装备增收增利，对公司整体业绩构成有效补充。

联手哈工大，深度合作布局人形机器人。据 8 月18 日公司与哈工大签订《战略合作框架协议》，公司拟投资研发经费 1 亿元，与哈工大在研发、产业化、技术团队等方面深度合作研发人形机器人关键技术及原理样机。研发计划首代 1-2 种样机，计划约有 60 个自由度，基于原理样机，未来将结合具体应用场景不断迭代，形成智能自主决策通用人形机器人。对于其中技术成熟、市场价值大的部组件将适时考虑提前产业化，公司享有相关知识产权的优先使用权和产业转化权。哈工大在仿生机器人、灵巧手等研发实力雄厚，与公司强强联合，人形机器人方面有望成为公司新增长点。

六、风险提示

1、人形机器人相关技术发展速度低于预期

若人形机器人各零部件或算法等相关技术发展速度低于预期，导致人形机器人无法实现其目标功能，则对产业链相关企业造成较大影响。

2、人形机器人降本速度低于预期

若人形机器人各零部件环节无法符合预期实现降本，人形机器人将无法实现商业化，无法实现有效出货将对产业链相关企业造成较大影响。

3、地缘政治风险

目前特斯拉 Optimus普遍被认为是人形机器人商业化最前沿产品，若因地缘政治导致国内人形机器人零部件相关企业无法进入特斯拉产业链形成国产替代，将对相关企业造成较大影响。

西部证券—投资评级说明

行业评级	超配：	行业预期未来6-12个月内的涨幅超过市场基准指数10%以上
	中配：	行业预期未来6-12个月内的波动幅度介于市场基准指数-10%到10%之间
	低配：	行业预期未来6-12个月内的跌幅超过市场基准指数10%以上
	买入：
公司评级		公司未来6-12个月的投资收益率领先市场基准指数20%以上
	增持：中性：	公司未来6-12个月的投资收益率领先市场基准指数5%到20%之间
		公司未来6-12个月的投资收益率与市场基准指数变动幅度相差-5%到5%
		卖出：公司未来6-12个月的投资收益率落后市场基准指数大于5%

报告中所涉及的投资评级采用相对评级体系，基于报告发布日后 6-12 个月内公司股价（或行业指数）相对同期当地市场基准指数的市场表现预期。其中，A股市场以沪深 300指数为基准；香港市场以恒生指数为基准；美国市场以标普 500指数为基准。

分析师声明

本人具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格并注册为证券分析师，以勤勉的职业态度、专业审慎的研究方法，使用合法合规的信息，独立、客观地出具本报告。本报告清晰准确地反映了本人的研究观点。本人不曾因，不因，也将不会因本报告中的具体推荐意见或观点而直接或间接收到任何形式的补偿。

联系地址

联系地址：上海市浦东新区耀体路 276 号 12 层

北京市西城区丰盛胡同 28号太平洋保险大厦 513室

深圳市福田区深南大道 6008号深圳特区报业大厦 10C

联系电话： 021-38584209

免责声明

本报告由西部证券股份有限公司（已具备中国证监会批复的证券投资咨询业务资格）制作。本报告仅供西部证券股份有限公司（以下简称“本公司”）机构客户使用。本报告在未经本公司公开披露或者同意披露前，系本公司机密材料，如非收件人（或收到的电子邮件含错误信息），请立即通知发件人，及时删除该邮件及所附报告并予以保密。发送本报告的电子邮件可能含有保密信息、版权专有信息或私人信息，未经授权者请勿针对邮件内容进行任何更改或以任何方式传播、复制、转发或以其他任何形式使用，发件人保留与该邮件相关的一切权利。同时本公司无法保证互联网传送本报告的及时、安全、无遗漏、无错误或无病毒，敬请谅解。

本报告基于已公开的信息编制，但本公司对该等信息的真实性、准确性及完整性不作任何保证。本报告所载的意见、评估及预测仅为本报告出具日的观点和判断，该等意见、评估及预测在出具日外无需通知即可随时更改。在不同时期，本公司可能会发出与本报告所载意见、评估及预测不一致的研究报告。同时，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。本公司不保证本报告所含信息保持在最新状态。对于本公司其他专业人士（包括但不限于销售人员、交易人员）根据不同假设、研究方法、即时动态信息及市场表现，发表的与本报告不一致的分析评论或交易观点，本公司没有义务向本报告所有接收者进行更新。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。

本公司力求报告内容客观、公正，但本报告所载的观点、结论和建议仅供投资者参考之用，并非作为购买或出售证券或其他投资标的的邀请或保证。客户不应以本报告取代其独立判断或根据本报告做出决策。该等观点、建议并未考虑到获取本报告人员的具体投资目的、财务状况以及特定需求，在任何时候均不构成对客户私人投资建议。投资者应当充分考虑自身特定状况，并完整理解和使用本报告内容，不应视本报告为做出投资决策的唯一因素，必要时应就法律、商业、财务、税收等方面咨询专业财务顾问的意见。本公司以往相关研究报告预测与分析的准确，不预示与担保本报告及本公司今后相关研究报告的表现。对依据或者使用本报告及本公司其他相关研究报告所造成的一切后果，本公司及作者不承担任何法律责任。

在法律许可的情况下，本公司可能与本报告中提及公司正在建立或争取建立业务关系或服务关系。因此，投资者应当考虑到本公司及/或其相关人员可能存在影响本报告观点客观性的潜在利益冲突。对于本报告可能附带的其它网站地址或超级链接，本公司不对其内容负责，链接内容不构成本报告的任何部分，仅为方便客户查阅所用，浏览这些网站可能产生的费用和风险由使用者自行承担。

本公司关于本报告的提示（包括但不限于本公司工作人员通过电话、短信、邮件、微信、微博、博客、QQ、视频网站、百度官方贴吧、论坛、BBS）仅为研究观点的简要沟通，投资者对本报告的参考使用须以本报告的完整版本为准。

本报告版权仅为本公司所有。未经本公司书面许可，任何机构或个人不得以翻版、复制、发表、引用或再次分发他人等任何形式侵犯本公司版权。如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“西部证券研究发展中心”，且不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删节和修改。如未经西部证券授权，私自转载或者转发本报告，所引起的一切后果及法律责任由私自转载或转发者承担。本公司保留追究相关责任的权力。所有本报告中使用的商标、服务标记及标记均为本公司的商标、服务标记及标记。

本公司具有中国证监会核准的“证券投资咨询”业务资格，经营许可证编号为：91610000719782242D。

群内每日免费分享5份+最新资料

300T网盘资源+40万份行业报告

为您的创业、职场、商业、投资、亲子、网赚、艺术、健身、心理、个人成长 …… 全面赋能！

关注公众号获取更多资料

添加微信，备
注“入群”
立刻免费领取
200套知识地图+最新研报

致终身学习者社群

行业报告/思维导图/电子书/资讯情报

人形机器人行业深度报告

 核心结论

行业评级 超配

近一年行业走势

分析师

相关研究

群内每日免费分享5份+最新资料

300T网盘资源+40万份行业报告

致终身学习者社群

扫码先加好友，以备不时之需

内容目录

图表目录

、人形机器人蓄势待发，市场空间广阔

1.1 人形机器人发展近半个世纪，科技赋能实现新突破

1.2 新型人形机器人百花齐放，中国市场蓄势待发

1.2.1 波士顿动力/Atlas:运动控制领域翘楚

1.2.2 Agility Robotics/Digit:为工作而生，主攻物流领域

1.2.3 优必选/Walker X:机器人+AI，服务性能优异

1.2.4 小米/CyberOne & CyberDog 2:小米腿足式机器人新突破

1.2.5 傅利叶智能/Fourier GR-1:运动能力优秀，具备多场景应用潜力

1.2.6 宇树科技：深耕机器人行业多年，发布首款人形机器人H1

1.2.7 纯米科技/ DaQiang ：智能家具企业进军机器人领域

1.2.8达闼科技/Cloud Ginger XR-1：基于智能柔性执行器构建的云端智能服务机器人

1.2.9小鹏汽车/PX5：具备世界顶级行走越障能力，未来有望在小鹏工厂应用

1.2.10特斯拉/Optimus:技术迭代迅速，引领全球人形机器人发展

1.2.10三星电子/ Semicon：即将登台亮相，具有味觉和嗅觉

1.3 预计人形机器人将首先进入工业、服务娱乐和军事等应用场景

1.4 人形机器人主要性能可划分为运动控制能力、感知能力和人机交互三方面，发展前景广阔

1.4.1 运动控制能力：已能满足基本行动，解决方案仍在迭代

1.4.2 感知能力：视觉感知初显成果，电子皮肤存在制约

1.4.3 人机交互：构成机器人软实力，GPT时代人机交互存在无限可能

1.5 核心零部件有望国产替代，性价比提升带来机器人放量

1.6 劳动人口逐年递减，人形机器人潜在市场空间巨大

1.7 动作类人性、智能化程度、学习进化能力构成人形机器人整机的竞争核心力

1.8 人工智能赋能人形机器人，机器人有望加速商业化

二、减速器：主要应用于机器人旋转关节与灵巧手，为核心零部件之一

2.1 减速器主要应用于机器人旋转关节与灵巧手，为核心零部件之一

2.2 谐波减速器：主要用于机器人旋转关节，体积小、精度高、传动比高

2.2.1单人形机器人预计需要14个谐波减速器

2.2.2谐波减速器30年市场空间有望超700亿元

2.2.3海外厂商具有先发优势，国内厂商已逐步迎头赶上

2.2.4谐波减速器具备护城河，工艺、设计、轴承等均为产品壁垒

2.3 RV减速器负载能力强，有望应用于机器人髋、腰腹等重负载位置

2.3.1RV减速器目前主要用于工业机器人，产品负载能力强

2.3.2RV减速器因其高负载的特性或在机器人髋关节使用

2.3.3目前主要由海外厂商占据市场，国内企业技术逐步突破

2.4行星减速器主要应用于手指关节，至30年市场规模有望达599亿元

2.4.1行星减速器体积小，适用于人形机器人灵巧手

2.4.2行星减速器市场空间有望达到约600亿元

建议关注：绿的谐波（688017.SH）

三、丝杠：线性关节关键零部件，可转化线性、旋转运动

3.1丝杠下游应用广泛，在人形机器人中主要用于线性关节

3.2丝杠主要可分为3种，预计行星滚柱丝杠将为人形机器人线性关节首选

3.3行星滚柱丝杠市场空间至30年有望破千亿

3.4行星滚柱丝杠国产化程度低，国内企业已逐步具备技术储备

3.5 行星滚柱丝杠的技术壁垒：原材料、加工工艺、试验与检测

3.6 执行器分为旋转、线性执行器，预计共需使用28个

建议关注：三花智控（002050.SZ）

建议关注：拓普集团（601689.SH）

四、电机：机器人动力来源，空心杯电机进口替代潜力大

4.1电机在执行器及手部位置中使用，机器人主要使用无框力矩电机和空心杯电机

4.2无框力矩电机：海外厂商市占率高，国内企业正寻求突破

4.2.1无框力矩电机为伺服电机的一种，适用于人形机器人

4.2.2 单个人形机器人预计需使用28个无框力矩电机，市场空间有望达2107亿元

4.3空心杯电机：产品精度、响应度高，主要应用于灵巧手

4.3.1空心杯电机为灵巧手核心零部件，单机器人预计使用12个

4.3.2空心杯电机市场空间广阔，国产替代潜力大

4.3.3空心杯电机的竞争格局：长期被外资垄断，大量国产替代机遇

4.3.4空心杯电机的技术壁垒高，绕线等工艺为主要壁垒

建议关注：鸣志电器（603728.SH）

建议关注：伟创电气（688698.SH）

五、传感器：人形机器人需多种传感器，人机交互关键部件

5.1传感器种类多样，是感知并转化外界信息的装置

5.1.1传感器分类：外部传感器和内部传感器

5.1.2人形机器人传感器的构成

5.1.3力传感器占人形机器人总成本的30%，为目前人形机器人传感器主要突破方向

5.2力传感器：机器人精细工作核心部件

5.2.1力传感器为机器人精细工作核心部件，可分为一维至六维力传感器

5.2.3力矩传感器竞争格局：多维力矩传感器技术壁垒较高，市场由外资主导

5.2.4力矩传感器市场空间：30年可达2681亿元，7年CAGR达88%

行业评级超配

人形机器人行业深度报告：人形机器人星火燎原，各零部件国产替代前景广阔-20231103-西部证券-72页