證券研究報告請務必閱讀正文之后第28頁起的免責條款和聲明中信證券CITICSECURITIES中信證券研究部袁健聰人形機器人通用單元，專業(yè)執(zhí)行器制造商首次登場核心觀點旋轉執(zhí)行器作為機器人的基礎組成單元，在機器人中起到重要作用，決定了機器人的靈活性、精度和最大負載能力。隨著人形機器人的發(fā)展，旋轉執(zhí)行器單體使用量也隨之增加，為旋轉執(zhí)行器行業(yè)帶來新的增長機遇。在旋轉執(zhí)行器的技術路線上，主要存在高減速比和準直驅兩大技術路線，我們認為高減速比方案更容易實現高扭矩，而準直驅方案在小負載關節(jié)上成本更具優(yōu)勢。從行業(yè)的分工角度看，我們判斷在進入大規(guī)模量產階段后，會出現專業(yè)的執(zhí)行器生產廠商，這些廠商在效率和成本上更具優(yōu)勢。我們看好國內執(zhí)行器制造相關企業(yè)在新能源汽車行業(yè)首席分析師李景濤汽車及零部件行業(yè)聯(lián)席首席分析師李鷂新能源汽車分析師黃耀庭新能源汽車分析師機器人產業(yè)鏈中發(fā)揮的重要作用。▍旋轉執(zhí)行器：電氣化架構下機器人基礎組成單元，隨著人形機器人發(fā)展迎來新的增長機遇。電氣驅動架構具備控制精度高、響應速度快、結構緊湊等優(yōu)點，因此適用于協(xié)作機器人以及各類仿生機器人中。旋轉執(zhí)行器是電氣化架構下機器人的基礎組成單元，廣泛應用于各類機器人。旋轉執(zhí)行器為機器人提供自由度，用途復雜度越高所需旋轉執(zhí)行器數目越多，并且旋轉執(zhí)行器還對機器人的負載和精度起到重要作用。工業(yè)機器人市場需求相對成熟，行業(yè)處于穩(wěn)定增長期。人形機器人對旋轉執(zhí)行器的單體需求更大，我們預計旋轉執(zhí)行器有望從2024年開始顯著拉動旋轉執(zhí)行器市場空間，旋轉執(zhí)行器需求的年化復合增速預計將從2018-2023年間的7%提升到2023-2025年間的30%以上。▍高減速比與準直驅，人形機器人旋轉執(zhí)行器的兩條主流技術路線。人形機器人的旋轉執(zhí)行器處于高扭矩、低轉速的工作環(huán)境，旋轉執(zhí)行器中電機和減速器的選擇存在多條技術路線，高減速比和準直驅方案是當前兩條主流路線。高減速比方案采用高轉速、低扭矩電機搭配高傳動比減速器，準直驅方案采用高扭矩電機+低減速比行星減速器。從國內外發(fā)布的人形機器人來看，各家人形機器人旋轉執(zhí)行器方案各不相同，高減速比和準直驅方案各有優(yōu)劣。根據我們對各家機器人性能與執(zhí)行器方案的復盤以及工作原理上的分析，我們判斷人形機器人髖部、膝部、踝部為機器人的大負載關節(jié)，肩部、肘部、腕部為機器人的小負載場景。高減速比方案容易實現更大扭矩，諧波減速器減速比一般為50-300，相較行星減速器單級10以內的減速比更容易實現更高扭矩，而準直驅方案的減速器成本更低，并且可以用電流環(huán)反算力矩，因此在小負載關節(jié)上的成本更低。▍旋轉執(zhí)行器專業(yè)制造商有望在產業(yè)鏈中占據一席之地。當前人形機器人行業(yè)處于研究開發(fā)階段，產業(yè)鏈并沒有完全形成，旋轉執(zhí)行器以機器人廠家自產為主。隨著機器人行業(yè)的發(fā)展，產業(yè)進入量產階段后，旋轉執(zhí)行器必然面臨著機器人廠商自產與選擇外部供應商生產制造模式的選擇。通過對手機和汽車行業(yè)分工的分析，我們認為在行業(yè)進入量產階段后，專業(yè)的執(zhí)行器生產廠商更加具備優(yōu)勢，原因在于：1）人形機器人的核心競爭力主要來自于算法和軟件，采用核心競爭環(huán)節(jié)自產，非核心競爭環(huán)節(jié)合作的模式更加具有效率；2）降本是機器人的核心訴求之一，代工模式下成本能得到顯著降低?？春猛仄?、三花等國內執(zhí)行器制造相關企業(yè)在機器人產業(yè)鏈中扮演重要角色。▍風險因素：技術路線變動風險；機器人技術進步速度低于預期；機器人應用場景的發(fā)展?jié)摿Φ陀陬A期；政策實施力度不及預期；行業(yè)競爭加劇風險。▍投資策略。旋轉執(zhí)行器作為機器人的基礎組成單元，在機器人中起到重要作用，決定了機器人的靈活性、精度和最大負載能力。隨著人形機器人的發(fā)展，旋轉執(zhí)行器單體使用量也隨之增加，為旋轉執(zhí)行器行業(yè)帶來新的增長機遇。我們判斷在進入大規(guī)模量產階段后，會出現專業(yè)的執(zhí)行器生產廠商。建議重點關注研發(fā)進度領先的大客戶Tier1執(zhí)行器制造商以及與之有合作的供應商：拓普集團（執(zhí)行請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明2星減速器）；建議關注未來有望作為Tier2進入大客戶供應鏈的公司，步科股份（無框力矩電機）、柯力傳感（力矩傳感器）、禾川科技（編碼器）等。重點公司盈利預測及投資評級中信證券CITICSECURITIESCITICSECURITIES請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明3旋轉執(zhí)行器：電氣化架構下機器人基礎組成單元，隨人形機器人發(fā)展迎來新的增長機遇6旋轉執(zhí)行器由電機、減速器、傳感器、控制器組成，是機器人的基礎組成單元 6旋轉執(zhí)行器為機器人提供自由度，同時影響機器人的承載力和精度等性能 7人形機器人重回大眾視線，有望打開旋轉執(zhí)行器市場空間 8高減速比與準直驅，人形機器人旋轉執(zhí)行器的兩條主流技術路線 旋轉執(zhí)行器中電機和減速器的選擇存在多條技術路線，高減速比和準直驅方案是兩條主流路線 主流人形機器人旋轉執(zhí)行器方案各不相同，高減速比和準直驅方案各有優(yōu)劣 高減速比方案容易實現更大扭矩，準直驅方案成本更低 旋轉執(zhí)行器專業(yè)制造商有望在產業(yè)鏈中占據一席之地 20類比汽車和手機產業(yè)鏈，自產核心壁壘環(huán)節(jié)，自產非核心壁壘環(huán)節(jié)效率更高 21風險因素 25投資策略 26核心觀點 26投資主線 26請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明4插圖目錄圖1：人形機器人中的旋轉執(zhí)行器 6圖2：機器狗中的旋轉執(zhí)行器 6圖3：協(xié)作機器人中的旋轉執(zhí)行器 6圖4：機器人旋轉關節(jié) 7圖5：機器人旋轉關節(jié)設計 7圖6：機器人自由度與旋轉關節(jié)之間的關系 7圖7：手術機器人 8圖8：大負載機器人 8圖9：全球工業(yè)機器人部署量 8圖10：人形機器人面臨的瓶頸及可能的解決路徑 9圖11：特斯拉人形機器人進展 9圖12：旋轉執(zhí)行器工作環(huán)境需求 圖13：橫向磁通電機原理 圖14：橫向磁通電機對于扭矩的提升 圖15：旋轉執(zhí)行器中電機和減速器方案選擇 圖16：旋轉關節(jié)爆炸圖拆解 圖17：Optimus中旋轉執(zhí)行器設計 圖18：LOLA機器人CADModel 圖19：LOLA機器人關節(jié)設計 圖20：LOLA機器人關節(jié)參數 圖21：JAXON機器人外觀及自由度 圖22：JAXON機器人旋轉執(zhí)行器參數 圖23：Cyberone性能參數 圖24：Cyberone旋轉執(zhí)行器爆炸圖 圖25：Cyberdog2性能參數 圖26：CyberGear爆炸圖 圖27：Unitreego1四足機器人 圖28：Unitreego1關節(jié) 圖29：傅利葉智能人形機器人FourierGR-1 圖30：傅利葉智能FSA關節(jié) 圖31：遠征A1機器人 圖32：PowerFlow關節(jié)電機 圖33：無框力矩電機結構圖 圖34：無框力矩電機峰值扭矩與疊片長度、外徑的關系 圖35：LOLA機器人關節(jié)參數 圖36：特斯拉執(zhí)行器主管招聘啟事 20圖37：智能手機與機器人產品核心對比，機器人未來硬件部分或趨于同質化，核心或為芯片、算法與操作系統(tǒng) 21圖38：機器人上中下游發(fā)展趨勢 22圖39：新能源車的核心競爭壁壘從“發(fā)動機+變速箱”轉向“電池+電機+電控 23圖40：特斯拉新能源車熱管理系統(tǒng) 23圖41：ModelY熱管理系統(tǒng)八通閥示意圖 23請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明5圖42：新能源車動力電池各年份單kWh成本圖（美元） 24圖43：各國工人最低月薪（美元2019年） 24圖44：人形機器人物料清單（BOM）成本測算 25表格目錄表1：機器人驅動方式對比 6表2：旋轉執(zhí)行器需求測算 表3：典型電機比較 表4：各類減速器特點 表5：主流人形機器人參數、旋轉執(zhí)行器選型對比 表6：機器人、手機、燃油車、新能源車產業(yè)鏈特點 21請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明6▍旋轉執(zhí)行器：電氣化架構下機器人基礎組成單元，隨人形機器人發(fā)展迎來新的增長機遇旋轉執(zhí)行器是電氣化架構下機器人的基礎組成單元，廣泛應用于各類機器人。機器人常見的驅動方式包括液壓驅動、氣壓驅動、電氣驅動等，在各類驅動架構中，電氣驅動架構具備控制精度高、響應速度快、結構緊湊等優(yōu)點，因此適用于協(xié)作機器人以及各類仿生機器人中。旋轉執(zhí)行器是電氣化架構下機器人的最基礎單元，常見于各類電氣驅動機器人小大中高中低旋轉執(zhí)行器主要由電機、減速器、傳感器、控制器等零部件組成。旋轉執(zhí)行器以電機作為動力來源，經過減速器調節(jié)到所需的力矩輸出范圍，最終通過傳感器以及控制器實現伺服控制。中信證券CITICSECURITIESCITICSECURITIES請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明7旋轉執(zhí)行器為機器人提供自由度，同時影響機器人的承載力和精度等性能旋轉執(zhí)行器為機器人提供自由度，用途復雜度越高所需旋轉執(zhí)行器數目越多。機器人的自由度指機器人所具有的獨立坐標軸運動的數目。一般而言，機器人的自由度越高，越能夠實現高復雜度的任務。旋轉執(zhí)行器是常見的一種提供獨立自由度的裝置，因此機器人用途的復雜度越高，機器人上的旋轉關節(jié)越多。此外，旋轉執(zhí)行器自身的性能還直接影響機器人的承載力和精度等性能。機器人負載指的是在正常工作工況下，機器人末端能承受的最大載荷。在電氣化架構下，旋轉執(zhí)行器為機器人提供動力，因此末端所承受的載荷會加載到各旋轉執(zhí)行器下，旋轉執(zhí)行器的負載能力和機器人的結構設計共同決定了機器人的負載能力；同樣的，機器人末端的運動也來自于各關節(jié)處旋轉執(zhí)行器的運動，旋轉執(zhí)行器的運動精度和機器人的結構設計決定了機器人末端的精度。請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明8人形機器人重回大眾視線，有望打開旋轉執(zhí)行器市場空間工業(yè)機器人市場需求相對成熟，行業(yè)處于穩(wěn)定增長期。根據國際機器人聯(lián)合會（IFR）的數據，2017/2018/2019/2020/2021/2022年全球工業(yè)機器人部署量分別為40萬/42.3萬/39.1萬/39.4萬/51.7萬/55.3萬臺，年化復合增速為7%。工業(yè)機器人市場相對需求，IFR預計后續(xù)該市場將繼續(xù)保持年化7%的復合增速，行業(yè)處于穩(wěn)定增長期。620162017201820192020202120222023%），特斯拉讓人形機器人重回大眾視野，有望引領行業(yè)突破智能化、成本和商用場景三大瓶頸。人形機器人并不是一個新生事物，早在1986年，日本本田公司就發(fā)布了全球首個商業(yè)用途人形機器人ASIMO，具備完整的身體運動能力。但過去的人形機器人智能化程度不足，能力受限；成本高昂，單個成本在十幾萬美金甚至幾十萬美金以上；智能化程度不足并且成本昂貴，使得人形機器人的應用場景并不明確，過去智能化程度、應用場景、成本問題相互制約。隨著人工智能大模型的發(fā)展以及特斯拉的入場，人形機器人的三大瓶頸有望得到突破。End-to-end端到端模型的發(fā)展，使得以往復雜的場景理解和建模過程可以被簡化，通過海量的訓練數據直接訓練，特斯拉在FSD上端到端網絡的成功以及Dojo的訓練平臺有望得到復用；成本上，規(guī)模化是特斯拉最擅長的“法寶”之一，成功在新能中信證券CITICSECURITIESCITICSECURITIES請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明9源汽車上將成本大幅降低，機器人上有望復現當年新能源車技術及規(guī)模降本路徑；應用場景段，特斯拉擁有Fremont、Shanghai、Austin、Berlin、Mexico五大超級工廠，自身對于用工有大量需求，具備人形機器人替人的潛力，早期的內部部署有望驗證人形機器人能力，進而實現更大范圍推廣，技術-應用-成本飛輪有望開始轉動。特斯拉運動控制能力和智能化水平不斷升級，迭代速度超預期。2021年8月，特斯拉在其首屆AIDay上公布人形機器人業(yè)務規(guī)劃，提出人形機器人的概念設計；2022年9月，特斯拉在提出概念設計僅一年后，披露機器人的硬件設計細節(jié)，并在發(fā)布會現場做了實物演示；2023年3月、5月、10月特斯拉相繼放出人形機器人Optimus在軟件算法上的最新進展，在end-to-end網絡的導入下，機器人從緩慢行走到加速行走再到完成高難度瑜伽動作，機器人的運動控制能力大幅提升；從簡單的物體識別到可以根據顏色分揀，機器人的智能化水平也在不斷升級。從概念提出到實現一定難度的工作，兩年時間機器人從無到有，從硬件升級到軟件迭代，機器人的整體進展速度超市場預期。請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明10人形機器人對旋轉執(zhí)行器的單體需求更大，拉動旋轉執(zhí)行器市場空間。人形機器人所處環(huán)境、目標任務相比工業(yè)機器人更加復雜，需要設計更多自由度滿足復雜的任務需求。機器人用途復雜度越高所需旋轉執(zhí)行器數目越多，因此人形機器人單體的旋轉執(zhí)行器需求更大，以特斯拉的Optimus人形機器人為例，Optimus人形機器人全身配備14個旋轉執(zhí)行器，顯著多于工業(yè)機器人的旋轉執(zhí)行器用量。Optimus機器人采用了旋轉執(zhí)行器與直線執(zhí)行器混合的方案，對于純旋轉執(zhí)行器的人形機器人而言，單體的用量還會更多。工業(yè)機器人以SCARA、各類4軸、5軸、6軸機械臂為主，我們假設平均單體旋轉關節(jié)個數為4，人形機器人以Optimus全身14個旋轉關節(jié)為參考，假設Optimus在未來幾年率先放量，由此我們對旋轉執(zhí)行器的需求進行測算，根據特斯拉業(yè)績交流會以及拓普集團半年報，我們預計隨著人形機器人從2024年開始放量，將顯著拉動對旋轉執(zhí)行器的市場需求，預計旋轉執(zhí)行器需求年化復合增速將從2018-2023年間的7%提升到2023-2025年間的30%以上。%個44444444工業(yè)機器人旋轉關節(jié)需求%3%個1%旋轉執(zhí)行器需求%▍高減速比與準直驅，人形機器人旋轉執(zhí)行器的兩條主流技術路線旋轉執(zhí)行器中電機和減速器的選擇存在多條技術路線，高減速比和準直驅人形機器人的旋轉執(zhí)行器處于高扭矩、低轉速的工作環(huán)境，因此電機往往需要搭配減速器使用。類似于人類身體上的關節(jié)，機器人的旋轉執(zhí)行器處于高扭矩、低轉速的工作環(huán)境中。在電氣化架構的機器人中，電機是關節(jié)的動力輸入，而電機的工作原理是旋轉磁場獲得轉動力矩，大多數電機適用于高轉速的工作環(huán)境。因此，根據功率守恒定律，減速器通過降低輸出轉速，可以獲得更大的輸出扭矩，機器人的旋轉關節(jié)往往使用電機搭配減速器調節(jié)所需的轉速和輸出扭矩區(qū)間。請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明11常見的電機種類包括無框電機、空心杯電機、伺服電機和步進電機，人形機器人對功率密度要求較高，無框力矩電機在人形機器人里面的應用較為常見。衡量電機的主要指標包括功率、尺寸、成本、精度等。無框電機采用無框架設計，功率密度高，中空的設計適合與減速器搭配使用，因此在人形機器人里面的應用較為常見。無框力矩電機又可以分為縱向磁通設計和橫向磁通設計，主要區(qū)別在于磁鐵的充磁方向和線圈的繞線方式?？v向磁請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明12通設計工藝更成熟，良率更高，而橫向磁通設計具備更高的扭矩輸出，但工藝較為復雜。行星減速器、諧波減速器、擺線減速器和RV減速器是幾種最常見的減速器形式，人形機器人對減速器體積和自重要求較高，諧波減速器和行星減速器最為常見。減速器的主要指標包括減速比、傳動精度、體積、負載能力、成本等。其中，減速比影響電機扭矩的放大倍數，在機器人等高扭矩的應用場景中，減速比越高，扭矩輸出越高；傳動精度影響關節(jié)輸出的控制精度；體積和負載對機器人關節(jié)所處位置的空間以及所需載荷做出了限制；成本影響機器人整體的制造成本?？紤]到減速器體積大小和自重的限制，擺線和RV減速器并不常見，諧波和行星減速器是兩種最常見的減速器。高高高中小中大大大低高中高因此在高扭矩、低轉速的需求下，執(zhí)行器中電機和減速器的選擇具備多種選擇方案：高減速比方案：高轉速、低扭矩電機搭配高傳動比減速器。高轉速、低扭矩的電機經過高減速比傳動后，轉化為低轉速、高扭矩的輸出。高減速比方案的優(yōu)勢在于，輸出扭矩大、傳動的精度高，可以實現精準的運動控制；高減速比方案的劣勢在于，對減速器的體中信證券CITICSECURITIESCITICSECURITIES請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明13積和自重要求較高，同時在做力控時需要額外布置力矩傳感器，該方案成本較高。準直驅方案：高扭矩電機+低減速比行星減速器。實現低轉速、高扭矩輸出的另一條思路是，直接采用高扭矩電機搭配低減速比的行星減速器。準直驅方案的優(yōu)勢在于，行星減速器的傳動較為剛性，可以通過電機的電流環(huán)反算關節(jié)的力矩，不額外依賴力矩傳感器，整體的成本較低；準直驅的劣勢在于，高扭矩密度電機體積較大或成本高，并且對電機散熱要求高，并且行星傳動的運動精度受到齒輪嚙合回差的影響難以保證。主流人形機器人旋轉執(zhí)行器方案各不相同，高減速比和準直驅方案各有優(yōu)劣2022年9月，特斯拉在AIDay2上公布了人形機器人的硬件設計方案，全身共有28個身體關節(jié)（14個旋轉執(zhí)行器、14個線性執(zhí)行器）和12個手指關節(jié)方案。旋轉執(zhí)行器采用無框力矩電機+諧波減速器的技術方案。14個旋轉關節(jié)采用3種標準化的設計規(guī)格，其中最大的關節(jié)扭矩為180Nm，重量為2.3kg。請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明14LOLA是慕尼黑工業(yè)大學研發(fā)的目標實現快速、類人行走的機器人，身高180cm，自重55kg，全身具備22個自由度。LOLA機器人在髖部、腳趾、腰部、肩部、肘部和腕部采用了旋轉執(zhí)行器，膝部和踝部使用了直線執(zhí)行器。LOLA旋轉執(zhí)行器采用了高減速比方案，使用了減速比為50和100的諧波減速器，旋轉執(zhí)行器峰值扭矩為370Nm，扭矩密度達130Nm/kg。中信證券CITICSECURITIESCITICSECURITIES請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明15JAXON是頂尖人形機器人實驗室東京大學JSKLab研發(fā)的全尺寸機器人，目標是實的旋轉關節(jié)使用了高減速比方案，采用了MAXEC-4pole電機，搭配哈默納克諧波減速器，單電機關節(jié)的最大扭矩達393.6Nm。ResponseThroughTeamN2022年8月，小米發(fā)布全尺寸人形仿生機器人Cyberone，身高177cm，自重52kg，全身21個自由度。從發(fā)布會的旋轉關節(jié)爆炸圖推測，關節(jié)采用了無框力矩電機+諧波減速器的方案，根據發(fā)布會信息，旋轉關節(jié)的峰值扭矩為300Nm，峰值扭矩密度為96Nm/kg。中信證券CITICSECURITIESCITICSECURITIES請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明16Cyberdog2：小米第二代仿生四足機器人2023年8月，小米發(fā)布第二代仿生四足機器人Cyberdog2以及旋轉執(zhí)行器產品Cybergear。Cyberdog2身高36.7cm，自重8.9kg，具備12個四肢自由度。旋轉執(zhí)行器采用自研的CyberGear關節(jié)，根據爆炸圖推測，關節(jié)采用了無框力矩電機+行星減速器的方式。CyberGear峰值功率為12Nm，扭矩密度為38Nm/kg，售價僅為499元。Unitreego1：宇樹科技下全球首款消費級伴隨仿生四足機器人Unitreego1是宇樹科技下全球首款消費級伴隨仿生四足機器人，身高58.8cm，自重12kg，自適應負載能力3-5kg。大腿關節(jié)處旋轉執(zhí)行器采用準直驅方案，峰值功率23.7Nm，重量僅為520g。請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明172023年7月，傅利葉智能發(fā)布通用人形機器人，身高165cm，自重55kg，全身具備44個自由度，采用自研的FSA關節(jié)，采用大功率電機+行星減速器的準直驅方案，最大峰值扭矩230NM。遠征A1：智元機器人第一代通用人形機器人遠征A1身高175cm，體重53kg，最高步速可達7km/h，整機承重80kg，單臂最大負載5kg。全身共有49+自由度，使用自研的PowerFlow關節(jié)電機，采用高功率電機+行星減速器方案，集成了液冷系統(tǒng)，峰值扭矩超過350Nm，重量僅1.6kg。請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明18高減速比方案容易實現更大扭矩，準直驅方案成本更低從各家公布的技術方案和參數來看，在不額外增加系統(tǒng)復雜度的條件（如增加液冷系統(tǒng)）下，高減速比方案能達到更高的扭矩密度，提供更高負載；而準直驅方案的成本更低，更加適用于小負載的關節(jié)，以及四足機器人、教育機器人等輕型機器人中。4.5kg-46Nm/kgGR-1高減速比方案的優(yōu)勢在扭矩密度更優(yōu)。原理上，從電機的角度看，相同磁材的條件下，提升電機的扭矩輸出需要大幅增加電機的尺寸。以科爾摩根的TBM2G系列無框電機為例，同等疊片長度下，峰值扭矩從3Nm提升到6Nm，電機的疊片長度需增加一倍，電機體積增加一倍；峰值扭矩從2Nm提升到3Nm，外徑從94mm增加到115mm，外徑增加22%，電機體積增加50%。從減速器的角度看，諧波減速器的減速比一般在50-300，行星減速器的減速比一般在10以內。通過減速器類型的選擇，諧波減速器相比行星減速器對于電機扭矩的提升在5-30倍以上，而諧波減速器體積同樣緊湊，并不會大幅增加關節(jié)的體積，因此從扭矩密度的角度講，高減速比方案更加具備優(yōu)勢。中信證券CITICSECURITIESCITICSECURITIES請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明19765432107654321088外徑/mm00準直驅方案在小負載關節(jié)經濟性更好，控制更簡單。在扭矩要求不高的關節(jié)，電機可搭配行星減速器達到期望的扭矩輸出。根據綠地諧波、雙環(huán)傳動等公司年報，諧波減速器的價格大約在1500元左右，而行星減速器的價格僅為300元上下；并且準直驅方案易于通過電流反算力矩輸出，可節(jié)省力傳感器的使用，進一步減少成本，因此在準直驅方案的負載范圍內，準直驅方案的關節(jié)經濟性更好。但是準直驅在大負載關節(jié)做到高扭矩很困難，需要增加高性能磁材的使用量或是采用跟復雜的電機磁路、冷卻設計，電機的成本會大幅增加。機器人下肢對負載要求更高，諧波減速器減速比高，更容易滿足設計要求。機器人的上肢主要承擔末端負載的載荷，而下肢需要承擔機器人自重以及負載的重量，因此下肢關節(jié)普遍需要更大的扭矩。以身高180cm，自重55kg的LOLA機器人為例，髖部/膝部/踝部/腰部/肩部/肘部關節(jié)的峰值扭矩需求分別為370/390/286/147/110Nm。機器人關節(jié)的直徑一般在15cm以內，相應大小的無框力矩電機的峰值扭矩一般在5Nm以內，因此減速器的減速比需要達到74/78/57/30/22倍以上。諧波減速器的減速比一般在50-300，單級行星減速器的減速比一般在3-10。因此諧波減速器可以輕松滿足機器人的減速比要求，而行星減速比需要更換特制的大扭矩電機或者采用雙級減速。請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明20▍旋轉執(zhí)行器專業(yè)制造商有望在產業(yè)鏈中占據一席之地特斯拉招聘啟事引發(fā)市場對于旋轉執(zhí)行器自產的擔憂。2023年10月12日，特斯拉在官網上發(fā)布招聘啟事，招聘Optimus生產主管，負責管理人形機器人執(zhí)行器的產線，將承擔執(zhí)行器原型機生產線的優(yōu)先級管理、人員管理和執(zhí)行，領導團隊組裝世界上扭矩和功率最密集的人形執(zhí)行器，將與制造和設計工程部門密切合作，并負責提供直接反饋以改進裝配工藝和設計。特斯拉發(fā)布招聘啟事，引發(fā)市場對于特斯拉將自產執(zhí)行器進而影響Tier1供應商份額的擔憂。當前人形機器人行業(yè)處于研究開發(fā)階段，產業(yè)鏈并沒有完全形成，研發(fā)階段旋轉執(zhí)行器以機器人廠家自產為主。人形機器人的商業(yè)化從2021年開始重回大眾視野，當前大多數公司的人形機器人還處在試制和研發(fā)階段，行業(yè)并沒有進入到大規(guī)模量產階段。人形機器人旋轉執(zhí)行器的需求方興未艾，產業(yè)鏈并沒有完全形成，所以當前旋轉執(zhí)行器基本都是機器人廠商自研自產。進入量產階段后，旋轉執(zhí)行器必然面臨自產與代工模式的選擇。隨著機器人行業(yè)的發(fā)展，產業(yè)進入量產階段后，旋轉執(zhí)行器必然面臨著機器人廠商自產與選擇外部供應商代工模式的選擇。汽車和手機同為科技產品，在各自的特點下呈現出截然不同的行業(yè)分工。汽車以自建工廠為主，新能源車時代的代工模式零星出現；蘋果引領下，手機多采用代工模式，部分企業(yè)采用自產和代工混合的模式。請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明21高短短長長低低人形機器人的核心競爭壁壘來自于軟件手機與汽車作對比，手機的競爭壁壘在于軟件和生態(tài)，汽車則更強調變速箱、底盤、發(fā)動機等機械結構，手機更傾向于采用代工模式。隨著手機行業(yè)的發(fā)展，各家廠商屏幕、攝像頭等硬件上的差距在逐漸縮小，手機的競爭核心在于軟件和生態(tài)帶給用戶的體驗感；反觀汽車，汽車變速箱、底盤等機械結構對于汽車駕駛的質感有很大影響。代工模式會帶來硬件技術向其他廠商外溢的風險，因此依靠硬件競爭的汽車往往采用自研自產，保護核心競爭力。人形機器人的核心競爭力來自于算法和軟件。與工業(yè)機器人講究精度和壽命不同，人形機器人作為具身智能的載體，算法和軟件是核心。一直以來，人形機器人的智能化程度限制了人形機器人能承擔的任務進而限制了應用場景。隨著人工智能與大模型端到端網絡的突破，人形機器人的通用性進一步發(fā)展，下游的應用場景被拓寬。未來人形機器人廠商的比拼將集中在機器人的算法和軟件部分。機器人與智能手機產業(yè)鏈相似，有望復現智能手機發(fā)展階段變化。2007年iPhone發(fā)布標志智能手機時代到來，引發(fā)產業(yè)創(chuàng)新變革，吸引多玩家入局，創(chuàng)新驅動下產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)密切合作、百花齊放。中期，行業(yè)依靠技術的持續(xù)更新驅動市場快速增長，如“聯(lián)發(fā)科時刻”提供標準化軟硬件方案，帶動白牌入局加劇競爭，品牌呈發(fā)散趨勢，高中低端并存中信證券CITICSECURITIESCITICSECURITIES請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明22驅動滲透率快速提升。疊加供應鏈逐步成熟，催化代工模式爆發(fā)。后期，市場格局逐漸走向收斂，份額集中，大廠整合資源縮短產業(yè)鏈或建立固定合作關系，打造服務大客戶供應鏈體系，供應商亦縱橫整合打造平臺型企業(yè)提升客戶粘性與配套價值量。我們預計機器人行業(yè)會遵循類似發(fā)展規(guī)律，初期以智能芯片、伺服系統(tǒng)、減速器為主的通用性硬件受益，到了中期需求量暴增利好成熟代工企業(yè)，后期市場穩(wěn)定后市場份額向少數龍頭集中。核心競爭環(huán)節(jié)自產，非核心競爭環(huán)節(jié)合作的模式在特斯拉的新能源車業(yè)務上得到充分體現。在新能源車時代，核心競爭壁壘從燃油車的底盤、變速箱和發(fā)動機，轉變?yōu)槿娤到y(tǒng)以及自動駕駛環(huán)節(jié)。以特斯拉的熱管理系統(tǒng)的演進為例，新能源車熱管理指的是電池包、電機以及座艙的溫度管理系統(tǒng)，在傳統(tǒng)的架構下，三個熱管理區(qū)域彼此獨立。特斯拉的熱管理系統(tǒng)首創(chuàng)性的使用了八通閥，通過八通閥的開閉控制邏輯，將三個熱管理區(qū)域連通，實現整車熱管理集成化，提高整體的能量利用效率。對于帶八通閥的熱管理系統(tǒng)，管路部分的硬件設計極為復雜，不過最核心的部分在于換熱系統(tǒng)算法對于八通閥開閉邏輯的控制，因此特斯拉將八通閥的生產制造以及熱管理系統(tǒng)的集成裝配下放到拓普等Tier1供應商，而自己掌握核心的算法環(huán)節(jié)。中信證券CITICSECURITIESCITICSECURITIES請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明23部降本一直是機器人的核心訴求之一。我們根據海外Digit等人形機器人的售價25萬美金，毛利率約為25%推測，當前人形機器人的造價在十幾萬美金左右，成為當前阻礙人形機器人大規(guī)模應用的瓶頸之一。根據特斯拉業(yè)績交流會，未來特斯拉人形機器人的售價將會降到2萬美元左右，人形機器人的降本訴求十分迫切?；仡櫶厮估履茉窜嚇I(yè)務的發(fā)展歷史，規(guī)模效應在新能源車和動力電池的成本下降中起到了重要作用。根據特斯拉股東大會，隨著新能源車和動力電池制造規(guī)模的擴大，新能源車中成本占比最高的動力電池的成本迎來了大幅的下降，新能源車的成本從單車十幾萬美金下降到如今2-3萬美元，成為了新能源車滲透率能快速提升的基礎。請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明24資料來源：BloombergNEF，Statista手機制造的成本中人工組裝環(huán)節(jié)比汽車更高，代工模式下成本優(yōu)化顯著。汽車生產線已實現了較高程度的自動化水平，而手機制造中，手工組裝的環(huán)節(jié)占比相對較高。因此對于手機的制造，人工成本下降能顯著降低生產成本。對于蘋果等科技公司而言，人工成本相比代工企業(yè)更高，并且也缺乏組織大規(guī)模生產的經驗，因此代工模式更加被手機企業(yè)青睞。France $0$200$400$600$800$1,0中信證券CITICSECURITIESCITICSECURITIES請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明25與手機裝配線和汽車總裝線類似，人形機器人執(zhí)行器的總成仍需要依賴人工組裝，執(zhí)行器成本在人形機器人中成本占比高。人形機器人執(zhí)行器屬于小型機電系統(tǒng)，涉及零部件相互裝配、線束的排布等精細操作，全自動生產仍有難度，類似于手機裝配線和汽車總裝線，對于人工組裝存在需求。同時，根據特斯拉AIDay2，特斯拉人形機器人使用14個旋轉執(zhí)行器和14個直線執(zhí)行器，未來的售價在2萬美金，根據產業(yè)鏈上各公司零部件的產品價格，我們預計旋轉執(zhí)行器+線性執(zhí)行器在機器人中成本約占60%。因此從成本角度看，通過專業(yè)的執(zhí)行器生產商的生產執(zhí)行器，機器人成本有望得到顯著下降。電芯攝像頭0%結構件電芯攝像頭0%結構件3%3%六維力六維力23%器33%線性執(zhí)行器26%靈巧手▍風險因素1）技術路線變動風險：電氣驅動架構具備控制精度高、響應速度快、結構緊湊等優(yōu)點，是當前協(xié)作機器人以及各類仿生機器人的主流技術方案。若技術路線發(fā)生變動，則旋轉執(zhí)行器的需求有不及預期的風險。2）機器人技術進步速度低于預期：機器人技術目前尚未成熟，仍有許多有待攻克的技術環(huán)節(jié)和領域，機器人行業(yè)的發(fā)展速度一定程度上與機器人技術的進步速度相關。若機器人進步速度低于預期，機器人行業(yè)發(fā)展有不及預期的風險。3）機器人應用場景的發(fā)展?jié)摿Φ陀陬A期：我國機器人行業(yè)尚處于早期階段，商業(yè)應用場景處于摸索中，目前市場對于機器人應用場景有較高預期，若機器人的應用場景拓展不順利，機器人下游需求有不及預期的風險。4）政策實施力度不及預期：截至目前機器人行業(yè)仍處于早期導入階段，研發(fā)上的投入大，制造成本較高，依賴于行業(yè)政策的支持和推動，若我國機器人相關政策實施力度不及預期，行業(yè)的發(fā)展速度可能有不及預期的風險。5）行業(yè)競爭加劇風險：在科技巨頭的推動下，機器人行業(yè)關注度提升，各界玩家進中信證券CITICSECURITIESCITICSECURITIES請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明26入到機器人及其核心零部件的領域布局相關產品，若布局玩家數量、擴展速度超過行業(yè)需求的發(fā)展速度，行業(yè)可能面臨競爭加劇的風險。▍投資策略看好在馬斯克的引領和人工智能的發(fā)展下，人形機器人迎來向上“奇點”。大模型的突破性進展使得機器人的學習迭代速度加快，特斯拉的規(guī)劃“法寶”有望在未來實現機器人的大幅降本，打開機器人的應用場景。特斯拉、小米、騰訊、小鵬、華為等多方科技巨頭紛紛入局人形機器人行業(yè)，人形機器人有望成為新一輪科技周期重要載體。旋轉執(zhí)行器是機器人電氣化架構下的基礎組成單元，有望跟隨人形機器人同步放量。旋轉執(zhí)行其為機器人提供自由度，同時影響機器人的承載力和精度等性能。人形機器人的環(huán)節(jié)和目標任務更復雜，需要更多自由度，因此對旋轉執(zhí)行器的單體需求更大，單體旋轉執(zhí)行器相比工業(yè)機器人有顯著提升，隨著人形機器人行業(yè)的快速發(fā)展，旋轉執(zhí)行器的需求迎來新的增長動力。旋轉執(zhí)行器專業(yè)制造商有望在產業(yè)鏈中占據一席之地。當前人形機器人行業(yè)處于研究開發(fā)階段，產業(yè)鏈并沒有完全形成，旋轉執(zhí)行器以機器人廠家自產為主。我們認為在行業(yè)進入量產階段后，專業(yè)的執(zhí)行器生產廠商更加具備優(yōu)勢，原因：1）人形機器人的核心競爭壁壘來自于算法和軟件，核心競爭環(huán)節(jié)自產，非核心競爭環(huán)節(jié)合作的模式更加具有效率；2）降本是機器人的核心訴求之一，代工模式下成本能得到顯著降低。當前處于行業(yè)導入發(fā)展期，技術領先的旋轉執(zhí)行器制造商有望占得先機；在行業(yè)發(fā)展后期，具備上游布局的企業(yè)具備成本優(yōu)勢?？春萌诵螜C器人帶動下旋轉執(zhí)行器需求的快速增長，以及旋轉執(zhí)行器專業(yè)制造商在產業(yè)鏈中占據重要地位：1）重點關注研發(fā)進度領先的大客戶Tier1執(zhí)行器制造商以及與之有合作的供應商：執(zhí)行器總成：拓普集團、三花智控；執(zhí)行器上游零部件：綠的諧波（諧波減速器）、雙環(huán)傳動（行星減速器）。2）建議關注執(zhí)行器上游核心零部件的頭部企業(yè)，未來有望作為Tier2進入大客戶供應鏈：步科股份（無框力矩電機）、柯力傳感（力矩傳感器）、禾川科技（編碼器）等。中信證券CITICSECURITIESCITICSECURITIES請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明27▍相關研究新能源汽車儲能產業(yè)鏈專題報告—一張圖看懂雙登集團(2023-11-03)新能源汽車行業(yè)機器人行業(yè)重大事項點評—工信部印發(fā)《人形機器人創(chuàng)新發(fā)展指導意見》，人形機器人產業(yè)化迎破曉時刻(2023-11-03)新能源汽車行業(yè)熱管理專題報告—冷板式液冷兼具性能與成本優(yōu)勢，未來發(fā)展可期(2023-10-20)新能源汽車行業(yè)日韓電池廠23Q2跟蹤報告—補貼下利潤率強勁，積極研發(fā)布局LFP產品新能源汽車行業(yè)機器人行業(yè)重大事項點評—特斯拉End-to-end方案初現，有望復制FSD成功路徑(2023-09-24)新能源汽車行業(yè)一體化壓鑄行業(yè)媒體報道事項點評—特斯拉一體化壓鑄或迎新突破，行業(yè)有望步入1-10放量階段(2023-09-18)新能源汽車行業(yè)2023年8月銷量點評—銷量同環(huán)比持續(xù)提升，關注新車型放量(2023-09-18)新能源汽車行業(yè)機器人行業(yè)重大事項點評—工信部組織開展人形機器人揭榜掛帥工作，推動機器人核心技術升級與應用落地(2023-09-14)新能源汽車行業(yè)機器人行業(yè)重大事項點評—《精密電驅動諧波齒輪模組通用技術要求》正式立項，加速機器人關節(jié)模組化、標準化趨勢(2023-09-14)新能源汽車行業(yè)機器人行業(yè)中報總結報告—業(yè)績表現分化，關注機器人領域布局(2023-09-10)新能源汽車行業(yè)2023年中報總結—二季度盈利環(huán)比改善，新應用引領新動能(2023-09-08)新能源汽車行業(yè)重大事項點評—復合集流體：復合鋁箔加速推進