請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分——人形機器人行業(yè)深度(硬件篇)投資要點特斯拉Optimus迭代迅速，已具備量產(chǎn)基礎(chǔ)2023年12月，特斯拉正式發(fā)布OptimusGen2，與2022年AIDAY發(fā)布的Gen1相比，期間歷經(jīng)幾次迭代，性能大幅度提升。在速度和敏捷性方面，Gen2的步行速度提高30%(2024年2月達到0.6米/秒，較2024年1月提升30%)，可完成深蹲、瑜伽、跳舞等平衡動作；在重量和平衡方面，Gen2的重量減輕了10公斤，改善了平衡性，保留了性能和耐力，新增2個自由度頸部、腳部力/扭矩感應(yīng)和模仿人腳的鉸接式腳趾；在手和傳感方面，Gen2設(shè)計了全新的靈巧手，所有手指都具有觸覺感應(yīng)功能，可以完成拿取和放下雞蛋等精細動作。技術(shù)方案基本確定，硬件實力不斷升級人形機器人的總體架構(gòu)主要包括感知層、決策層和執(zhí)行層，感知層主要通過各類型傳感器實時感知機器人的狀態(tài)和環(huán)境信息，將信息流傳遞給決策層后，經(jīng)過大模型及算法等處理分析后得出決策方案，進而由執(zhí)行層的執(zhí)行機構(gòu)完成對應(yīng)的動作。在硬件層面，特斯拉Optimus擁有14個線性執(zhí)行器、14個旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器和兩只靈巧手，其中線性執(zhí)行器的配置為無框力矩電機+行星滾柱絲杠+力傳感器+編碼器+驅(qū)動器+球軸承+四點接觸球軸承；旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的配置為無框力矩電機+諧波減速器+力矩傳感器+雙編碼器+驅(qū)動器+交叉滾子軸承+角接觸球軸承；靈巧手的配置為空心杯電機+行星減速器+編碼器+驅(qū)動器+蝸輪蝸桿/繩驅(qū)+觸覺等傳感器。人形空間或接近2000億元，國產(chǎn)廠商迎來機遇根據(jù)特斯拉Optimus所呈現(xiàn)的技術(shù)狀態(tài)，我們認為2024年人形機器人量產(chǎn)版本有望初步成型，正式量產(chǎn)銷售或在2025年。市場空間方面，我們測算當(dāng)人形機器人市場規(guī)模有望分別達到408億、1297億和1659億元，成本端將具備應(yīng)用經(jīng)濟性。高壁壘和高價值零部件重合度較高，國產(chǎn)加速追趕(1)價值量：力矩電機、行星滾柱絲杠、減速器、六維力/力矩傳感器及芯片/算力/大模型的價值量較大，其次為空心杯電機和力傳感器。(2)行業(yè)壁壘：行星滾柱絲杠、六維力/力矩傳感器、慣性和觸覺/柔性傳感器以及芯片/算力/大模型的行業(yè)壁壘很高，其次為電機和其他零部件等。(3)國產(chǎn)化率：行星滾柱絲杠、慣性和觸覺/柔性傳感器的國產(chǎn)化率較低，但總體國產(chǎn)企業(yè)均處于追趕中，少部分對標(biāo)國際。投資建議：關(guān)注高確定、高價值、高壁壘和增量環(huán)節(jié)我們認為人形機器人的產(chǎn)業(yè)大趨勢已經(jīng)確定，國外以特斯拉Optimus為代表，規(guī)劃2025年小批量量產(chǎn)；國內(nèi)以優(yōu)必選為代表，目前已在汽車廠實訓(xùn)測試，預(yù)計工業(yè)場景的量產(chǎn)臨近；以三花、拓普為代表的國內(nèi)零部件環(huán)節(jié)產(chǎn)能先行準備。我們預(yù)計企業(yè)送樣、驗證、定點或產(chǎn)能規(guī)劃等舉措均可能成為一輪行情的催化劑。建議關(guān)注：1)總成：拓普集團、三花智控；2)無框力矩電機：步科股份、昊志機電、匯川技術(shù)、偉創(chuàng)電氣、禾川科技等；3)空心杯電機：鳴志電器、偉創(chuàng)電氣、鼎智科技、江蘇雷利、昊志機電等；4)行星滾柱絲杠：北特科技、貝斯特、鼎智科技、江蘇雷利、恒力液壓、秦川機床、五洲新春等；5)減速器：綠的諧波、昊志機電、中大力德、國茂股份、雙環(huán)傳動、豐立智能、精鍛科技等。6)傳感器：柯力傳感、東華測試、康斯特、安培龍、峰岹科技、漢威科技、奧比中光、申昊科技等。7)設(shè)備：風(fēng)險提示人形機器人產(chǎn)業(yè)化不及預(yù)期，技術(shù)方案迭代對零部件需求產(chǎn)生變化，零部件降價導(dǎo)致盈利能力下滑。行業(yè)評級:看好(維持)zhanglei02@stocke.cyufanglin@請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分正文目錄 42技術(shù)方案基本確定，國產(chǎn)零部件迎來機遇 52.1零部件總成 2.1.1線性執(zhí)行器 2.1.2旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器 2.1.3靈巧手 2.2細分零部件 72.2.1無框力矩電機 72.2.2行星滾柱絲杠 2.2.3減速器 2.2.4空心杯電機 2.2.5傳感器 2.2.6伺服系統(tǒng) 19 22 24請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分圖1：特斯拉Optimus的迭代歷程一覽 4圖2：人形機器人的總體架構(gòu) 圖3：特斯拉OptimusGen1的執(zhí)行器構(gòu)成 圖4：人形機器人的線性執(zhí)行器構(gòu)成 圖5：特斯拉OptimusGen1的直線執(zhí)行器構(gòu)造 圖6：特斯拉OptimusGen1的旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器構(gòu)造 圖7：特斯拉OptimusGen1的靈巧手構(gòu)成 7圖8：無框力矩電機的結(jié)構(gòu)圖示 7圖9：無框力矩電機的應(yīng)用圖示 7 9圖11：精密導(dǎo)軌和絲杠的單價(單位：元/米，元/個) 9圖12：減速器的功能示意圖 圖13：行星減速器的結(jié)構(gòu)圖示 圖14：諧波減速器的結(jié)構(gòu)圖示 圖15：RV減速器的結(jié)構(gòu)圖示 圖16：2022年全球精密行星減速器市場格局 圖17：2022年中國精密行星減速器市場格局 圖18：2021年全球諧波減速器市場格局 圖19：2021年中國諧波減速器市場格局 圖20：2020年全球RV減速器市場格局 圖21：2021年中國RV減速器市場格局 圖22：空心杯無刷電機結(jié)構(gòu)圖 圖23：傳感器的功能示意圖 圖24：人形機器人使用傳感器的位置及數(shù)量 圖25：伺服系統(tǒng)的功能示意圖 圖26：2021年中國伺服系統(tǒng)市場格局 圖27：人形機器人各零部件的價值量、行業(yè)壁壘和國產(chǎn)化率的對比 21表1：直線機構(gòu)性能對比 表2：幾類行星滾柱絲杠的參數(shù)對比 9表3：海外四家滾珠絲杠頭部企業(yè)在國內(nèi)的情況對比 表4：行星、諧波、RV減速器的結(jié)構(gòu)、優(yōu)缺點和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ρ?表5：行星、諧波、RV減速器的技術(shù)指標(biāo)對比 表6：國際與中國空心杯電機產(chǎn)品對比-直徑對比 表7：國際與中國空心杯電機廠商產(chǎn)品對比-性能對比 表8：各類型傳感器的介紹 表9：2023年以來國內(nèi)機器人政策匯總 表10：人形機器人的BOM成本和市場規(guī)模測算 20表11：人形機器人BOM成本的詳細拆分測算 20表12：行業(yè)相關(guān)公司估值表(單位：元，億元，倍) 22請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分2023年12月，特斯拉正式發(fā)布OptimusGen2，與2022年AIDAY發(fā)布的Gen1相比，期間歷經(jīng)幾次迭代，主要有以下改變：(1)速度和敏捷性Gen1：最初的型號行走速度緩慢，步態(tài)機械感強，可完成抓取、搬運等簡單動作。Gen2：步行速度提高30%(2024年2月達到0.6米/秒，較2024年1月提升30%)，可完成深蹲、瑜伽、跳舞等平衡動作。(2)重量和平衡Gen1：最初的型號缺乏實際應(yīng)用所需的精細平衡，沒有特別關(guān)注減輕重量。Gen2：重量減輕了10公斤，改善了平衡性，保留了性能和耐力，新增2個自由度頸部、腳部力/扭矩感應(yīng)和模仿人腳的鉸接式腳趾。(3)手和傳感Gen1：最初的型號只能揮手，無法完成精細化動作。Gen2：設(shè)計了全新的靈巧手，所有手指都具有觸覺感應(yīng)功能，可以完成拿取和放下雞蛋等精細動作。2021年AIDAY功耗：坐姿100W，快走500W；要求。物體分類(顏色分揀)，腳平衡等。機械臂跟隨擺動；軀干和四肢部分沒有外一年迭代一代，行動能力逐漸接近于人開發(fā)原型BumbleC視頻中實現(xiàn)了抓取物體和澆花等動作。新增臉部LED電子燈帶、頸部覆蓋材料；新增2自由度驅(qū)動的頸部、腳部力/扭矩傳感器和模仿人腳的鉸接式腳趾部分，膝蓋增加蓋板；重新設(shè)計機械手，具備11個自由度，所有零部件變化全新設(shè)計執(zhí)行器和傳感器、增加六維力傳零部件變化人形機器人的總體架構(gòu)主要包括感知層、決策層和執(zhí)行層，感知層主要通過各類型傳感器實時感知機器人的狀態(tài)和環(huán)境信息，將信息流傳遞給決策層后，經(jīng)過大模型及算法等處理分析后得出決策方案，進而由執(zhí)行層的執(zhí)行機構(gòu)完成對應(yīng)的動作。請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分柱絲杠柱絲杠執(zhí)行層執(zhí)行層結(jié)構(gòu)件結(jié)構(gòu)件力矩電機空心杯電機驅(qū)動器滾珠/滾柱絲杠蝸輪蝸桿/腱繩軸承減速器驅(qū)動部件，主要提供動力傳動及支撐等部件，調(diào)整運動方式和扭矩、轉(zhuǎn)速等決策層CPU/GPU通訊系統(tǒng)處理和分析來自感知層的數(shù)據(jù)，并做出相應(yīng)的決策人工智能算法感知層感知層力/位置傳感器視覺傳感器觸覺傳感器慣性傳感器實時感知機器人的狀態(tài)和環(huán)境信息，形成信息流2.1零部件總成根據(jù)2022年特斯拉AIDAY披露，OptimusGen1的執(zhí)行器數(shù)量為28個(線性和旋轉(zhuǎn)各14個)，包括有6種設(shè)計類型(三類絲杠和三類無框力矩電機)，總體上左右對稱，自上而下分別為肩部6個旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、大臂2個線性執(zhí)行器、腕部2個旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、小臂4個線性執(zhí)行器、腰部2個旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、髖部4個旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、大腿4個線性執(zhí)行器、小腿4個線性執(zhí) 多圈絕對值編碼器無框力矩電機反向行星滾拉壓力傳感器執(zhí)行器殼體角接觸軸承驅(qū)動器絲杠滾柱螺母2.1.1線性執(zhí)行器特斯拉Optimus線性執(zhí)行器的配置為：無框力矩電機+行星滾柱絲杠+力傳感器+編碼器+驅(qū)動器+球軸承+四點接觸球軸承。其中1)電機：使用特斯拉自主研發(fā)的永磁電機。2)絲杠：使用反向式行星滾柱絲杠，具有較強剛性。3)編碼器：使用一個位置傳感器。4)力傳感器：由于絲杠沒有反驅(qū)性，配置力傳感器。5)軸承：使用深溝球軸承、四點接觸球軸承。請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分2.1.2旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器特斯拉Optimus旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的配置為：無框力矩電機+諧波減速器+力矩傳感器+雙編碼器+驅(qū)動器+交叉滾子軸承+角接觸球軸承。其中1)電機：使用特斯拉自主研發(fā)的永磁電機。2)減速器：使用諧波減速器，結(jié)構(gòu)簡單，減速比大，傳動精度和傳動效率較高。3)位置傳感器：使用兩個，即雙編碼器，包括輸入位置編碼器、輸出位置編碼器。4)力傳感器：使用一個非接觸式扭矩傳感器。5)軸承：使用角接觸軸承、交叉滾子軸承。2.1.3靈巧手特斯拉Optimus靈巧手單手配置為：執(zhí)行6個空心杯關(guān)節(jié)+傳動5個蝸輪蝸桿/繩驅(qū)+若干個傳感器。特斯拉Optimus每只靈巧手使用了6只空心杯關(guān)節(jié)，在靈巧手中相應(yīng)的傳動配置是：空心杯關(guān)節(jié)+蝸輪蝸桿+繩傳動，在空心杯關(guān)節(jié)之后引入了一級蝸輪蝸桿：一方面是針對線傳動做旋轉(zhuǎn)方向的轉(zhuǎn)換，另一方面是利用蝸輪蝸桿的自鎖特性去提升靈巧手的負載(自鎖)能力。在空心杯關(guān)節(jié)內(nèi)，空心杯電機具備高速低扭矩的特點，一般要配合減速箱以實現(xiàn)較小空間獲得較大手指抓握力，此外還包括編碼器和驅(qū)動器等。此外，靈巧手是末端感知和執(zhí)行的關(guān)鍵部位，預(yù)計觸覺和力等類型的傳感器將大量使用。請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分傳感器觸覺傳感器等5個蝸輪蝸桿+繩驅(qū)傳動驅(qū)動器通過齒輪或蝸輪蝸桿將旋多級行星減速箱：在較小空間獲得較大手指抓握力6個驅(qū)動/執(zhí)行裝置：空心杯關(guān)節(jié)包括空心杯電機+多級行星減速器+編碼器+驅(qū)動器2.2.1無框力矩電機無框力矩電機是一種以輸出扭矩為衡量指標(biāo)的無框架式永磁電機，只有定子和轉(zhuǎn)子，無軸、軸承、外殼或端蓋等，在機器人、醫(yī)藥、機床、包裝、印刷、加工和通用自動化等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。它主要有以下優(yōu)勢：1)極高的剛度：無框力矩電機可以作為直驅(qū)動力源，它不需要皮帶和皮帶輪，絲桿或齒輪箱，就能直驅(qū)負載。2)效率高：由于無框力矩電機直接集成到機器的結(jié)構(gòu)中，降低了風(fēng)摩損失，因此效率高。3)靜音：由于無框力矩電機直接集成到機器的結(jié)構(gòu)中，改變了傳動方式(甚至不用減速機)，帶來了明顯的靜音效果。4)穩(wěn)定性高、低維護性：由于無框力矩電機直接集成到機器的結(jié)構(gòu)中，減少了所用的零件，因此機器更易穩(wěn)定工作。5)配置靈活、安裝方便：不需要電機接口，利用配合公差和工業(yè)粘合劑安裝到機器外殼即可，占用空間小，適合機器人驅(qū)動集成化。請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分國內(nèi)無框力矩電機起步較晚，步科股份在國內(nèi)市占率較高。海外龍頭公司包括TQRobodrive(德國)、Kollmorgen(美國)、Alliedmotion(美國)、Aerotech(美國)、Parker(美國)等。國內(nèi)廠商主要有步科股份、航天電器、昊志機電、微精電機等，其中步科股份在國內(nèi)的市場份額較高。2.2.2行星滾柱絲杠行星滾柱絲杠是一種由主絲杠、滾柱、螺母、齒圈、法蘭盤等組成，可實現(xiàn)直線運動與旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換的精密傳動機構(gòu)，應(yīng)用于航空航天、新能源裝備、高精密機床、汽車、船舶與機器人等高端技術(shù)領(lǐng)域。與滾珠絲杠相比：行星滾柱絲杠的優(yōu)勢包括：(1)滾柱與絲杠接觸半徑更大，且所有滾柱同時參與嚙合，接觸點多，比滾珠絲杠在相同絲杠直徑下承載能力提高6倍、相同負載下比滾珠絲杠節(jié)省1/3空間、壽命提高14倍、工作環(huán)境溫度范圍提高2倍。當(dāng)滾柱絲杠直徑為120mm時，其推力可達120t；(2)滾柱絲杠用滾動摩擦代替滑動摩擦，與滾珠絲杠傳動效率相當(dāng)，潤滑良好的情況下效率可達90%。(3)滾柱相對于螺母沒有軸向運動，因此具有加速、旋轉(zhuǎn)和減速的能力，轉(zhuǎn)速可達6000r/min，直線速度2m/s，加速度7000rad/s2，而滾珠絲杠很難達到上述指標(biāo)。(4)采用行星機構(gòu)控制滾柱運動，不需要滾動件循環(huán)裝置，且高速運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的振動噪聲較小。(5)可在惡劣環(huán)境下使用。(6)拆卸方便，拆卸時可不拆下滾柱，直接將螺母旋出。行星滾柱絲杠系統(tǒng)低高很高高高很高很長較快無有有有無無很困難高高很高高很高很高低高高較高小大大大小小小小小小-很高很高較高按照結(jié)構(gòu)和運動特點分類，有標(biāo)準式行星滾柱絲杠、反向式行星滾柱絲杠、循環(huán)式行星滾柱絲杠、差動式行星滾柱絲杠和軸承環(huán)式行星滾柱絲杠五種形式。其中反向式行星滾柱絲杠可將其螺母作為電機轉(zhuǎn)子實現(xiàn)電機和絲杠一體化設(shè)計，形成結(jié)構(gòu)緊湊、重量更小的一體式機電作動器，但需要加工較長的螺母內(nèi)螺紋以保證絲杠行程，適用于中小負載、小行程和高速等場合，包括航空航天、機器人等領(lǐng)域。請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分境外巨頭技術(shù)和產(chǎn)品相當(dāng)成熟，占據(jù)主要市場。目前，國外的行業(yè)巨頭(如德國Schaeffler、美國Exlar、瑞典Ewellix、瑞士Rollvis、瑞典SKF公司、日本NTN株式會社等公司)已經(jīng)形成了相對成熟的行星滾柱絲杠產(chǎn)品系統(tǒng)，并在其精度等級、潤滑維護、應(yīng)用平臺等方面形成了一定的理論體系，基本在行星滾柱絲杠領(lǐng)域形成了技術(shù)壟斷。根據(jù)《E公司滾柱絲杠產(chǎn)品營銷策略研究》，目前中國行星滾柱絲杠市場主要由外資和中國臺灣企業(yè)占據(jù)，2022年預(yù)計僅有南京工藝和濟寧博特略有出貨，行業(yè)急需加速國產(chǎn)替代。26%26%Rollvis(瑞士)GSA(瑞士)Ewellix(瑞典)Rexroth(德國)濟寧博特(國產(chǎn))CMC(美國)優(yōu)仕特(中國臺灣)精密導(dǎo)軌單價(元/米)精密絲杠單價(元/個)-*導(dǎo)軌規(guī)格為HSR15C2SS+1000L；絲杠6RRGO+1000LC5，禾川科技數(shù)據(jù)為請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分選用材料應(yīng)滿足高強度、耐磨性和良好的切削加工性能。根據(jù)滾珠絲杠副的傳動受載特點，絲杠和螺母的材料應(yīng)該滿足高強度、耐磨性和良好的切削加工性能。一般的絲杠都要進行調(diào)質(zhì)處理，經(jīng)過熱處理后達到較高的硬度和耐磨性。一般選用T10、9Cr18、9Mn2V、GCr15等鋼，也可以加入硅和錳，即GCr15SiMn，提高其耐磨性能。較常用的螺母材料是鑄造青銅ZQSn10-1、ZQA19-4或者鑄造青銅、耐磨鑄鐵等。加工環(huán)節(jié)是行星滾柱絲杠的核心環(huán)節(jié)。行星滾柱絲杠的生產(chǎn)多以磨削為主，高精度磨床為核心設(shè)備。例如瑞典Ewellix、瑞士GSA及Rollvis等全球領(lǐng)先行星滾柱絲杠廠商的生產(chǎn)工藝均為研磨，精確制造，生產(chǎn)效率較低，價格較高；而德國Rexroth采用軋制工藝，技術(shù)門檻較高，批量制造、生產(chǎn)效率高，制造成本更低，因此成品價格較低。銷售渠道隸屬于SKF線性運模組、機器人第七軸等年被GSA并購直徑范圍從5mm至245mm，導(dǎo)程范圍從0.1mm至50mm的幾乎全系列滾珠低10%-15%售辦事處拓展OEM業(yè)務(wù)GSA(瑞士)齊全直徑范圍從5mm至245mm，導(dǎo)程范圍從0.5mm至50mm的滾珠絲杠低20%-25%理低10%-20%資料來源：E公司滾柱絲杠產(chǎn)品營銷策略研究，浙商證券研究所2.2.3減速器減速器又稱減速機，在原動機和工作機或執(zhí)行機構(gòu)之間起降低轉(zhuǎn)速和增加扭矩的作用，主要應(yīng)用在機械傳動領(lǐng)域。目前常用的精密減速器包括行星、諧波、RV減速器等。(1)行星減速器是一種主要利用行星齒輪傳動結(jié)構(gòu)降低輸出轉(zhuǎn)速、增加輸出扭矩的傳動裝置，主要由行星齒輪、行星架和太陽輪構(gòu)成的行星齒輪傳動機構(gòu)。行星齒輪傳動結(jié)構(gòu)是傳動效率最高的齒輪傳動結(jié)構(gòu)。精密行星減速器工作時，通常是伺服電機等原動機驅(qū)動太陽輪旋轉(zhuǎn)，太陽輪與行星輪的嚙合驅(qū)動行星輪產(chǎn)生自轉(zhuǎn)；同時，由于行星輪另外一側(cè)與減速器殼體內(nèi)壁上的環(huán)形內(nèi)齒圈嚙合，最終行星輪在自轉(zhuǎn)驅(qū)動下將沿著與太陽輪旋轉(zhuǎn)相同方向在環(huán)形內(nèi)齒圈上滾動，形成圍繞太陽輪旋轉(zhuǎn)的“公轉(zhuǎn)”運動。請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分(2)諧波減速器是一種靠波發(fā)生器使柔輪產(chǎn)生可控的彈性變形波，通過其與剛輪的相互作用，實現(xiàn)運動和動力傳遞的傳動裝置，其構(gòu)造主要由帶有內(nèi)齒圈的剛性齒輪(剛輪)、帶有外齒圈的柔性齒輪(柔輪)、波發(fā)生器三個基本構(gòu)件組成。諧波減速器工作時，通常采用波發(fā)生器主動、剛輪固定、柔輪輸出形式，由電機帶動波發(fā)生器轉(zhuǎn)動，柔輪作為從動輪，輸出轉(zhuǎn)動，帶動負載運動。(3)RV減速器是由一個行星齒輪減速機的前級和一個擺線針輪減速機的后級組成，傳動比大，在一定條件下具有自鎖功能的傳動機械。在優(yōu)劣勢和應(yīng)用領(lǐng)域的對比上，(1)行星減速器的優(yōu)點是傳遞扭矩大、傳動效率高、壽命長，缺點是單級傳動比范圍小，可應(yīng)用在機器人的大腿等關(guān)節(jié)；(2)諧波減速器的優(yōu)點是傳動于機器人的小臂、腕部和手部等關(guān)節(jié)；(3)RV減速器的優(yōu)點是傳動比范圍廣、傳動效率高、承載能力強，缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造難度大和成本高，適用于機器人負載較重的機座、大臂、肩部等大關(guān)節(jié)。請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分紐卡特威騰斯坦精銳科技科峰智能其他廠商紐卡特威騰斯坦精銳科技科峰智能其他廠商30-160在競爭格局上，(1)行星減速器：根據(jù)QYResearch統(tǒng)計的銷售金額數(shù)據(jù)，日本新寶、紐卡特、威騰斯坦是全球精密行星減速器市場的主要供應(yīng)商。日本新寶、科峰智能及紐氏達特是中國精密行星減速器市場的主要供應(yīng)商，2022年市場占有率分別為20.4%、11.7%、9.4%。20%20%46%科峰智能紐氏達特精銳科技利茗其他廠商請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分納博特斯克雙環(huán)住友飛馬智同泰川其他(2)諧波減速器：全球諧波減速器市場集中度較為集中，哈默納科和綠的諧波是全球諧波減速器市場主要供應(yīng)商，2021年市場占有率分別為82%、7%。在中國市場，哈默納科、綠的諧波及來福諧波是主要供應(yīng)商，2021年市場占有率分別為35.5%、24.7%、7.7%。其中綠的諧波是國內(nèi)諧波減速器龍頭企業(yè)。納博特斯克雙環(huán)住友飛馬智同泰川其他哈默納科綠的諧波其他25%哈默納科綠的諧波來福諧波德福機器人其他(3)RV減速器：日本的納博特斯克占據(jù)著全球RV減速器的主要市場；在國內(nèi)，納博特斯克、雙環(huán)傳動及住友占據(jù)前三，2021年市場占有率分別為53%、14%、5%。納博特斯克住友SPINEA其他資料來源：QYResearch，浙商證券研究所資料來源：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，浙商證券研究所2.2.4空心杯電機空心杯電機的主要組成部分包括空心杯繞組、轉(zhuǎn)子組件、傳感器組件、法蘭、軸承、磁軛等，永磁體作為轉(zhuǎn)子，繞組作為定子，三相定子繞組采用繞線杯結(jié)構(gòu)，電樞繞組以自支撐的形式分布在氣隙中，繞線杯式繞組是實現(xiàn)消除齒槽轉(zhuǎn)矩的關(guān)鍵部件，定子組件是由三相對稱分布的繞組、磁軛、引出線焊接板等組成，轉(zhuǎn)子組件主要是由軸承、永磁體和轉(zhuǎn)子護套組請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分空心杯電機的優(yōu)勢為高功率密度、高節(jié)能、高散熱和過載、低噪聲、響應(yīng)快等。空心杯電動機在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式，采用的是無鐵芯轉(zhuǎn)子，也叫杯型轉(zhuǎn)子。這種新穎的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)徹底消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗，同時其重量和轉(zhuǎn)動慣量大幅降低，從而減少了轉(zhuǎn)子自身的機械能損耗。由于轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)變化而使電動機的運轉(zhuǎn)特性得到了極大改善，不但具有突出的節(jié)能特點，更為重要的是具備了鐵芯電動機所無法達到的控制和拖動特性。全球空心杯電機市場主要由歐美企業(yè)占據(jù)，2022年全球空心杯電機CR5為67%。按照業(yè)務(wù)營收規(guī)模來看，瑞士Maxon、德國Faulhaber、瑞士Portescap占據(jù)全球主要市場份額，此外，第二梯隊美國AlliedMotionTechnologies、日本NidecCopal、日本Orbray也表現(xiàn)較突出。國際頭部企業(yè)歷史積淀悠久，技術(shù)積累深厚，營收規(guī)模處于前列，而中國空心杯電機發(fā)展較晚，在規(guī)模和技術(shù)積累等方面與國際頭部企業(yè)相比有一定差距。有刷空心杯直徑(mm)/請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分中國本土廠商中，鳴志電器產(chǎn)品性能參數(shù)較優(yōu)。通過各廠商相似尺寸產(chǎn)品性能參數(shù)對比，鳴志電器空心杯電機基本與瑞士MAXON、德國FAULHABER瑞士PORTESCAP對標(biāo)，主要性能滿足機器人應(yīng)用要求。在額定轉(zhuǎn)矩和額定電流(對應(yīng)電機力矩)方面鳴志電器與Maxon接近，略低于Portescap；在熱阻(對應(yīng)電機發(fā)熱情況)方面，鳴志電器與Maxon和Portescap接近，優(yōu)于Faulhaber。696///2機械時間(ms)2.2.5傳感器傳感器是用于偵測環(huán)境中所生事件或變化，并將此訊息傳送出至其他電子設(shè)備(如中央處理器)的裝置，通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路和輔助電源組成。(1)按用途分包括壓力敏和力敏傳感器、位置傳感器、液位傳感器、能耗傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、射線輻射傳感器、熱敏傳感器。(2)按原理分包括振動傳感器、濕敏傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、真空度傳感器、生物傳感器等。(3)按輸出信號分包括模擬傳感器：將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號。數(shù)字傳感器：將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(包括直接和間接轉(zhuǎn)換)。開關(guān)傳感器：當(dāng)一個被測量的信號達到某個特定的閾值時，傳感器相應(yīng)地輸出一個設(shè)定的低電平或高電平信號。請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分輸入信號信號類型輸入信號信號類型傳感器傳感器元件輔助敏感元件電感、霍爾、壓電等物理效以及生物、化學(xué)等其他類型輸出信息信號類型在人形機器人中，較為廣泛使用的傳感器包括力矩傳感器(主要包括一維和六維)、位置傳感器、觸覺傳感器、視覺傳感器、慣性傳感器等。目前特斯拉Optimus方案采用的梳理分別為1個視覺傳感器、28個一維力/力矩傳感器、六維力傳感器4個(手腕和腳踝)、42個編碼器、10個觸覺傳感器和2個慣性傳感器。我們認為，未來在產(chǎn)業(yè)成熟后，隨著零部件成本的下降，為了提高機器人的感知、平衡和執(zhí)行能力，企業(yè)可能會在頸、肩和腰部增配六維力矩傳感器，在頭、胸和髖部增配慣性傳感器，在關(guān)節(jié)處或手部增配更多力/力矩傳感器，在足部新增力/力矩傳感器或觸覺傳感器，以及電子皮膚(柔性傳感器)等部件。頭部：視覺傳感器*1+攝像頭手部：六維力*2、觸覺*10足部：六維力*2直線關(guān)節(jié)一維力*14位置控制環(huán)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的編碼器2*14直線關(guān)節(jié)的位移傳感器*14慣性傳感器*2性能優(yōu)先，后期打造旗艦產(chǎn)品性能優(yōu)先，后期打造旗艦產(chǎn)品視覺傳感器*1~2(前/后等)接近覺傳感器*1~4(前/后、頭/腳等)碰撞傳感器*1~4(前/后、頭/腳等)頸/肩/腰部：六維力*4直線關(guān)節(jié)一維力*14+位置控制環(huán)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的編碼器2*14+直線關(guān)節(jié)的位移傳感器*14+慣性傳感器*6關(guān)于各類型傳感器的國產(chǎn)化情況，力/力矩傳感器是機器人中使用最為廣泛和價值量占比最高的一類傳感器，其中一維力/力矩傳感器整體技術(shù)壁壘較低，國產(chǎn)化率較高；但六維力/力矩傳感器技術(shù)壁壘和售價較高，國內(nèi)企業(yè)包括坤維科技、宇立儀器、藍點觸控和鑫精誠。視覺傳感器已在消費電子和智能汽車領(lǐng)域大量使用，產(chǎn)業(yè)鏈較為成熟。觸覺傳感器目前國內(nèi)尚處于追趕階段。慣性傳感器中的MEMS方案，國內(nèi)企業(yè)在關(guān)鍵指標(biāo)上已經(jīng)對標(biāo)國際企業(yè)。請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分運動控伺服電機伺服控PWM放反饋處理器運動控伺服電機伺服控PWM放反饋處理器模擬人眼進行物體識別和圖像14模擬人類的觸覺來檢測和量化檢測和測量加速度、傾斜、沖22.2.6伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)指經(jīng)由閉環(huán)控制方式達到對一個機械系統(tǒng)的位置、速度和加速度的控制，可精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個過程。伺服系統(tǒng)使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)(或給定值)的任意變化的自動控制系統(tǒng)。其主要任務(wù)是按控制命令的要求、對功率進行放大、變換與調(diào)控等處理，使驅(qū)動裝置輸出的力矩、速度和位置控制非常靈活方便。伺服系統(tǒng)的構(gòu)成包括被控對象、執(zhí)行器和控制器(負載、伺服電動機和功率放大器、控制器和反饋裝置)。(1)執(zhí)行器的功能在于提供被控對象的動力，其構(gòu)成主要包括伺服電機和功率放大器，伺服電機包括反饋裝置(編碼器)如光電編碼器，旋轉(zhuǎn)編碼器或光柵等(位置傳感器)。(2)控制器的功能在于提供整個伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制如轉(zhuǎn)矩控制、速度控制、位置控制等，伺服驅(qū)動器通常包括控制器和功率放大器。反饋裝置除了位置傳感器，可能還需要電壓、電流和速度傳感器。*紅色為伺服驅(qū)動器組成部分，黃色為伺服電機組成部分請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分28%10%、9%的市場份額。隨著近幾年貿(mào)易摩擦不斷加劇，國內(nèi)廠商自研能力逐步增強，伺服系統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平提升。2021年，內(nèi)資伺服系統(tǒng)市場份額增長至35.79%，份額提28%匯川安川松下三菱禾川科技無錫信捷埃斯頓請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分3政策推動人形機器人發(fā)展，國產(chǎn)化趨勢加速中國機器人尤其人形機器人，發(fā)展獲得政策大力支持。2023年以來中國工信部、各級政府相繼發(fā)布政策鼓勵機器人發(fā)展，根據(jù)《“機器人+”應(yīng)用行動實施方案》，到2025年，制造業(yè)機器人密度較2020年實現(xiàn)翻番，服務(wù)機器人、特種機器人行業(yè)應(yīng)用深度和廣度顯著提升，部分省份加快推進傳統(tǒng)制造業(yè)的智能轉(zhuǎn)型，鼓勵支持工業(yè)企業(yè)向智能化方向發(fā)展?！丁皺C器人+”應(yīng)用行人創(chuàng)新應(yīng)用技術(shù)及解決方案，推廣200個以上具府加快突破工業(yè)母機、關(guān)鍵原材料、機器人、光電子、高端軟件等核心領(lǐng)補齊基礎(chǔ)零部件、基礎(chǔ)元器件、基礎(chǔ)材料、基礎(chǔ)軟件、基板。加快布局人形機器人、元宇宙、量子科技、未來網(wǎng)絡(luò)府開展通用型具身智能機器人的研發(fā)和應(yīng)用、積極打造國家新一代人工智能府先水平，形成創(chuàng)新要素集聚、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活躍的發(fā)展生態(tài)。全市機器人核行動方案(2023-2025加快通用機器人特別是人形機器人工程化應(yīng)用，提升上海在通用機器人領(lǐng)域的影器人面向場景應(yīng)用的優(yōu)化迭代，促進類腦智能等前沿技術(shù)與機器人融合創(chuàng)新，進造業(yè)創(chuàng)新中心，加快打造具有國際影響力的人形機器人產(chǎn)品和通用人工智能大模資料來源：工信部，山東省、深圳市、北京市和上海市人民從市場空間來看，根據(jù)特斯拉Optimus所呈現(xiàn)的技術(shù)狀態(tài)，我們認為2024年人形機器人量產(chǎn)版本有望初步成型，正式量產(chǎn)銷售或在2025年。2024年2月底優(yōu)必選WalkerS人形機器人已進入蔚來汽車進行檢測工作；據(jù)特斯拉馬斯克所稱，Optimus預(yù)計2025年開始交付；智元機器人則在2024年3月初與臨港集團達成戰(zhàn)略合作，將推動智元機器人在臨港奉賢的首期量產(chǎn)制造基地的落成。在零部件環(huán)節(jié)，在2024年1月，三花智控公告，擬總投資不低于50億元，在杭州建設(shè)包含先途智能變頻控制器生產(chǎn)基地項目、機器人機電執(zhí)行器和域控制器研發(fā)及生產(chǎn)基地；拓普集團公告，擬投資50億元，規(guī)劃用地300畝，在寧波建設(shè)機器人核心部件生產(chǎn)基地。我們測算得到，當(dāng)人形機器人銷量為10萬、50萬和100萬臺時，BOM成本約分別為25萬、18萬和13萬元，市場規(guī)模有望分別達到408億、1297億和1659億元，當(dāng)前降本是請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分其他(含F(xiàn)SD、非力/力矩傳感器、電池)資料來源：特斯拉，鑫欏鋰電，電子工程專輯，芯動聯(lián)科招股書，浙商證券研究所單臺價值量萬元4.202.9單價元/個80004000價值量占比價值量占比2%2%請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分個套6套6個3518套111資料來源：特斯拉，鑫欏鋰電，電子工程專輯，芯動聯(lián)科招股書，浙商證券研究所橫向?qū)Ρ雀髁悴考?1)價值量對比：力矩電機、行星滾柱絲杠、減速器、六維力/力矩傳感器及芯片/算力/大模型的價值量較大，其次為空心杯電機和力傳感器。(2)行業(yè)壁壘對比：行星滾柱絲杠、六維力/力矩傳感器、慣性和觸覺/柔性傳感器以及芯片/算力/大模型的行業(yè)壁壘很高，其次為電機和其他零部件等。(3)國產(chǎn)化率對比：行星滾柱絲杠、慣性和觸覺/柔性傳感器的國產(chǎn)化率較低，但總體各零部件國產(chǎn)企業(yè)均處于追趕國際龍頭的過程中，部分環(huán)節(jié)技術(shù)水平達到國際領(lǐng)無框力行星滾諧波行星一維力/力六維力/力慣性觸覺/柔芯片/算力/矩電機柱絲杠減速器減速器矩傳感器矩傳感器傳感器性傳感器價值量高中高高低中高中低高高行業(yè)壁壘較高較高較高較高很高很高中中中中中中很高很高很高很高很高很高很高很高較高中低較高較高較高中低低中中*價值量占比＞10%為高，在5%-10%之間為中5%為低；判斷具有主觀性，僅供參考請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分4投資建議：關(guān)注高確定、高價值、高壁壘和增量環(huán)節(jié)預(yù)計企業(yè)的送樣、驗證、定點或產(chǎn)能規(guī)劃等舉措均可能成為一輪行情的催化劑。2)無框力矩電機：步科股份、昊志機電、匯川技術(shù)、偉創(chuàng)電氣、禾川科技等；3)空心杯電機：鳴志電器、鼎智科技、江蘇雷利、昊志機電、拓邦股份、偉創(chuàng)電氣等；4)行星滾柱絲杠：北特科技、貝斯特、鼎智科技、江蘇雷利、恒力液壓、秦川機床、五洲新春等；5)減速器：綠的諧波、昊志機電、中大力德、國茂股份、雙環(huán)傳動、豐立智能、精鍛科6)傳感器：柯力傳感、東華測試、康斯特、安培龍、峰岹科技、漢威科技、奧比中光、7)設(shè)備：浙海德曼、日發(fā)精機、華辰裝備、宇環(huán)數(shù)控等。2024/3/12(億元)22A23E24E------------請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分