2023人形機器人產業鏈核心環節分析及相關公司梳理報告.pdf

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1、2023 年深度行業分析研究報告 目錄 目錄 一、產業鏈概述.1 二、伺服系統.4 三、傳感器.12 四、算法軟件.17 五、市場空間.22 六、行業機遇與挑戰.23 七、重點環節公司梳理.24 1/29 行業研究報告 慧博智能投研 現如今，在千行百業數字化轉型的巨大需求牽引之下，全球機器人行業蓬勃發展。機器人按照應用領域可分為工業機器人、個人/家用服務機器人、公共服務機器人、特種機器人和其他應用領域機器人。相比一般機器人，人形機器人具有更加復雜的結構、傳感、驅動和控制系統，具有類人的感知、決策、行為和交互能力，被譽為人工智能的最終形態，其設計制造目的是為了與人工工具和環境進行交互，從而輔助甚

2、至替代人類的生產生活。預計未來人形機器人將憑借其性能優勢在工業、生活等各領域高速滲透。據相關測算，人形機器人潛在市場空間達上百億美元。一、產業鏈概述一、產業鏈概述 1.人形機器人產業鏈可以分為上中下游三個層次人形機器人產業鏈可以分為上中下游三個層次上游主要是零部件和軟件系統供應商，包括電機、關節、傳感器、控制器、操作系統等，這些零部件和軟件系統的質量和技術水平直接影響到機器人的性能和穩定性。中游是人形機器人本體的制造商，負責將各個零部件組裝成完整的機器人產品，并進行測試和質檢。下游則是人形機器人的終端應用市場，包括醫療、教育、救災救援、公共安全、生產制造、家庭陪護等多個領域。導讀導讀2/29

3、以特斯拉人形機器人為例，硬件由以傳感器、減速器、電機、滾柱絲杠、軸承為主的零部件構成，組裝形成人形機器人本體，經過與算法軟件的耦合測試，最后應用于工業、服務、教育、醫療、巡檢、清潔和娛樂等下游終端應用需求領域。2.上游軟硬件技術更迭，為機器人發展提供堅實基礎上游軟硬件技術更迭，為機器人發展提供堅實基礎隨著互聯網、計算機技術不斷發展，機器人從機械自動化轉變為人工智能化，未來將融合 5G、云計算等向自主服務型發展。針對減速器、伺服控制器、傳感器等核心零部件技術，國內國產化進程加快，優質企業涌現，為機器人制造提供堅實基礎。對于這部分下文我們還會詳細論述。3.下游應用場景不斷開發下游應用場景不斷開發人

4、形機器人行業處于初期，不斷探索應用場景，從早期應用的工業機器人領域和小型事故驅動器到現在的服務型機器人領域，下游需求場景不斷開發。（1）人形機器人適用場景廣泛，特斯拉入局產業化發展有望提速）人形機器人適用場景廣泛，特斯拉入局產業化發展有望提速具身智能或將是 AI 的終極形態，人形機器人是實現具身智能的最佳形態之一。由于結構設計接近人體，人形機器人的活動場景可覆蓋人類活動的方方面面，可應用于家庭、商用、工業等場景。人形機器人可參照人體進行仿生學設計，結構設計過程難度降低。4WkX9WhWaXaUzWdUmR8OdN7NmOpPsQnOeRmMqPeRrQpRaQmOmPvPmPtPxNmMpR3

5、/29（2）服務型需求場景有望成為人形機器人的重要市場）服務型需求場景有望成為人形機器人的重要市場服務型機器人市場潛力大，近年來增速高于工業機器人市場。陪伴是未被解決的剛需，隨著人口老齡化程度加深、成年單身人口數量持續增長，由人們情感需求催生了廣闊的陪伴機器人市場。不同于 AI 虛擬網絡的單向情感傳遞，陪伴機器人被賦予了情感識別、情感表達等能力，機器人不再只是一個冰冷的“玩具”，而是聚焦于情感陪伴，成為家庭的一份子。4/29 二、伺服系統二、伺服系統 1.減速器：諧波減速器為主，行星減速器或為替補減速器：諧波減速器為主，行星減速器或為替補精密減速器主要用于機器人各個關節，負責將伺服電機輸出的高

6、速運轉動力轉化為低轉速、高轉矩的運動，決定機器人的精度和負載。一般傳動減速器控制精度低，可滿足機械設備基本的動力傳動需求。精密減速器精度較高、使用壽命長，更加可靠穩定，應用于機器人、數控機床等高端領域，包括諧波減速器、RV 減速器、行星減速器等，其中應用最廣泛的是用于重負載轉傳動的 RV 減速器和用于輕負載傳動的諧波減速器。行星減速器行星減速器結構簡單，減速比較低。精密行星減速器體積比較小，結構較為簡單，主要包括行星輪、太陽輪和內齒圈。精密行星減速器傳動比都在 10 以內，且減速級數一般不會超過 3 級，相較于其他減速器啟動更加平穩，且剛性、精度和扭矩高，主要搭配步進電機和伺服電機，用以降低轉

7、速，提升扭矩。諧波減速器諧波減速器結構簡單，減速比大，傳動精度和傳動效率較高。諧波減速器主要由 3 個基本部件構成：剛輪、柔輪、諧波發生器，通過具有柔性的薄壁外齒齒輪產生彈性變形后與剛性的內齒輪進行內嚙合來實現傳動。RV 減速器減速器結構較為復雜，承載能力強，傳動精度高。RV 減速器是以擺線針輪行星傳動為基礎發展而來的。RV 減速器主要包括兩級傳動裝置，分別為漸開線行星齒輪傳動和擺線針輪行星傳動。5/29 諧波減速器主要用于輕負載部位，RV 減速器主要用于重負載部位。諧波減速器具有單級傳動比大、體積小、質量小、運動精度高并能在密閉空間和介質輻射的工況下正常工作的優點，與一般減速器比較，在輸出力

8、矩相同時，諧波減速器的體積可減少 2/3，重量可減輕 1/2，這使其在機器人小臂、腕部、手部等部件具有較強優勢。RV 減速器傳動比范圍大、精度較為穩定、疲勞強度較高，并具有更高的剛性和扭矩承載能力，在機器人大臂、機座等重負載部位擁有優勢。（1）目前諧波減速器是人形機器人關節的最優解決方案）目前諧波減速器是人形機器人關節的最優解決方案2022 年 10 月份 Tesla AIDAY 上特斯拉公布的減速器方案為諧波減速器，諧波減速器主要由諧波發生器、剛輪、柔輪構成，是通過柔輪的彈性變形傳遞運動，優勢是體積小、重量輕、傳動比高、精度高，在集成度要求較高的人形機器人上是最優的減速器方案，但是諧波減速器

9、的柔輪容易受到沖擊碰撞發生形變，因此在剛性方面存在一定缺陷。（2）行星減速器在容易發生碰撞的關節可替代諧波減速器）行星減速器在容易發生碰撞的關節可替代諧波減速器行星減速器由行星齒輪、太陽齒輪、行星架和驅動軸構成，是通過齒數少的齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來實現減速，原理較為簡單且結構剛性較好?？紤]到人形機器人復雜的工作場景，存在發生磕碰的可能性，因此行星減速器或許在一些容易發生碰撞的關節替代諧波減速器，例如膝蓋、腿部等。因此整體來講，人形機器人關節的減速器方案預計以諧波減速器為主，行星減速器或為替補人形機器人關節的減速器方案預計以諧波減速器為主，行星減速器或為替補。6/29 目前，國內諧波減速器廠

10、商包括綠的諧波、中大力德、昊志機電綠的諧波、中大力德、昊志機電；行星減速器廠商主要包括中大力德、中大力德、巨輪智能巨輪智能。2.電機：以無框力矩電機、空心杯電機為主電機：以無框力矩電機、空心杯電機為主 力矩電機是以扭矩為控制方向的電機。力矩電機是一種極數較多的特種電機，可以在電機低速甚至堵轉（即轉子無法轉動）時仍能持續運轉，不會造成電機的損壞。而在這種工作模式下，電機可以提供穩定的力矩給負載。力矩電機具有低轉速、大扭矩、過載能力強、響應快、特性線性度好、力矩波動小等特點。無框力矩電機能夠在滿足機器人尺寸和重量要求的同時實現高功率和高轉矩密度。無框為結構上省去了電機的外殼，使得電機更好嵌入。與有

11、框電機相比，無框電機的優勢包括更高的轉矩密度、更強的散熱能力、以及針對定制系統的靈活性。將無框電機的定子和轉子直接集成到支撐傳動組件的軸承系統，可以在很大程度縮小關節組件的尺寸，并消除冗余部件，例如可以消除支撐轉子的軸承以及聯軸器，帶來更少的維護成本。目前無框力矩電機常用于協作機器人的關節。目前能夠提供無框力矩電機的公司包括美國科爾摩根科爾摩根、國內的步科股份、昊志機電步科股份、昊志機電等。7/29 （1）無框力矩電機的中空結構便于走線，適用于集成度較高的人形機器人無框力矩電機的中空結構便于走線，適用于集成度較高的人形機器人 無框力矩電機屬于無刷直流永磁電機，由驅動器提供三相交流電源形成旋轉的

12、電磁場，以驅動永磁體轉子在磁場中轉動，組成零部件為獨立的轉子和定子：轉子由固定在輪轂上的高能稀土磁體組成，輪轂安裝在軸和軸承組件上；定子由繞組組成并安裝在機械設備外殼內。無框電機取消外殼和軸承，將定子和轉子分別直接固定在設備上，并借助設備外殼巧妙地實現防護，可縮減整體空間和提高設備防護等級。8/29 （2）空心杯電機采用無鐵芯轉子，提高能量轉換效率空心杯電機采用無鐵芯轉子，提高能量轉換效率 空心杯電機：結構上突破了傳統電機的轉子結構形式，采用的是無鐵芯轉子（空心杯型轉子），徹底消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗，同時其重量和轉動慣量大幅降低，從而減少了轉子自身的機械能損耗，電機性能得到極大

13、改善，具備了鐵芯電動機所無法達到的控制和拖動特性?？招谋姍C分為無刷空心杯電機和有刷空心杯電機。1）無刷空心杯電機：直流無刷無齒槽電機，行業內通常稱為“無刷空心杯”。通過電子換向，壽命更長。2）有刷空心杯電機：直流有刷無鐵芯電機，行業內通常稱為“空心杯，”一般來說，國內的“空心杯電機”指有刷，通過機械換向。9/29 空心杯電機應用廣泛，包括醫療器械、航空航天、機器人等領域。1）需要快速響應的系統中，如導彈的飛行方向快速調節、相機快速自動調焦、工業機器人仿生義肢等。2）對有體積有要求的商品采用空心杯電機作為動力元件，比如玩具車、航模、電動牙刷等。目前能夠提供空心杯電機的公司包括瑞士 MAXON、

14、德國 Faulhaber，國內鳴志電器、鼎智科技鳴志電器、鼎智科技等。根據江蘇雷利 2023 年 3 月 1 日披露的投資者調研紀要，無刷空心杯電機全球市占率龍頭為瑞士MAXON 以及德國 Faulhaber，兩家企業銷售的空心杯電機+齒輪箱+編碼器集成件年銷售額約 32 億歐元，產品主要面向軍工和工業市場?？招谋姍C的壁壘在于設計和規模量產，設計壁壘主要體現在材料選擇、組件配合、工藝參數等方面，硬件壁壘主要體現在設備較高的資金投入與較長的采購周期，且對加工設備的精密程度要求高，國內大多廠商采用手工繞線的方式生產，在生產效率、產品壽命、精度方面存在劣勢。3.絲杠：行星滾珠絲杠絲杠：行星滾珠絲杠

15、 絲杠能夠將旋轉運動轉化為直線運動，分為梯形螺紋絲杠、滾珠絲杠、行星滾柱絲杠。在機械傳動領域，絲杠傳動屬于精密度較高的傳動部件，相較于液壓、凸輪連桿、皮帶、鏈條等傳動方式，絲杠有著較大的性能優勢。常見的絲杠傳動形式主要有梯形絲杠傳動、滾珠絲杠傳動和行星滾柱絲杠傳動三種。常見的絲杠傳動形式主要有梯形絲杠傳動、滾珠絲杠傳動和行星滾柱絲杠傳動三種。梯形絲杠中無滾動體，靠滑動摩擦傳遞推力，傳動效率較低；目前較常用的是滾珠絲杠傳動和行星滾柱絲杠傳動，行星滾柱絲杠與滾珠絲杠的結構相似，區別在于行星滾柱絲杠載荷傳遞元件為螺紋滾柱，是典型的線接觸，屬 10/29 于滑動摩擦，而滾珠絲杠載荷傳遞元件為滾珠，是點

16、接觸，屬于滾動摩擦。和滾珠絲杠相比，行星滾柱絲杠具有更高的靜態負載和動態負載、更強的剛度和抗沖擊能力及更高的轉速及更大的加速度，適合用于高速重載工作的應用場合。滾柱絲杠是將直線運動轉化為旋轉運動的傳動裝置，具有摩擦損失小、傳動效率高、精度高、高速進給和微進給可能、軸向剛度高、不能自鎖、具有傳動的可逆性等特點。行星滾柱絲杠主要由絲杠、螺紋滾柱、螺母構成：6-12 個螺紋滾柱絲杠布置在螺紋絲杠的周圍，滾柱螺母內使用的是小螺紋滾柱與主絲杠相互嚙合，這一結構使螺母結構類似于行星齒輪箱，滾柱絲杠擁有眾多接觸點，承載能力極強。人形機器人采用反向式行星滾柱絲杠。正常行星滾柱絲杠通過絲杠旋轉帶動螺母實現軸向運

17、動，而反向式通過驅動螺母帶動絲杠軸向運動，可以理解成將螺母作為電機轉子實現電機和直線傳動機構（絲杠）融合的復合產品，其難度在于：1）螺母加工難度高：通常加工普通螺母里的內螺紋滾道時，廠商采用砂輪中間穿一根桿子的辦法，通過桿子的彎折，將砂輪送進內部，并磨削內部螺旋溝道。但反向式行星滾柱絲杠上的螺母比較長，螺母 11/29 越長，桿子和螺母就會出現碰撞干涉。2）人形機器人用行星滾珠絲杠比普通產品規格小很多，絲杠越小加工難度越高。國外研發較為完善，國內尚處于初級階段國外研發較為完善，國內尚處于初級階段。日本和歐洲企業占全球滾珠絲杠約 70%的市場份額。滾珠絲桿廣泛應用于機床工具、機器人制造等，其中機

18、床工具是其最大的應用領域。根據華經產業研究院，全全球球滾珠絲杠（Ball Screws）市場主要生產商有德國 Rexroth、德國舍弗勒舍弗勒、日本 NSK、日本黑田精密黑田精密工業工業、日本 THK、臺灣上銀上銀等企業，日本和歐洲企業占全球約 70%的市場份額，CR5 市占率達到約46%。我國滾動功能部件制造廠商眾多，但多數企業只能生產品種單一、技術含量不高的中低檔產品，制造工藝水平與國外相比存在一定差距。國內鼎智科技鼎智科技在微型行星滾柱絲桿的研發與生產上已達成里程碑式突破。12/29 三三、傳感器傳感器 機器人傳感器可以根據檢測對象不同分為內部傳感器和外部傳感器。內部傳感器：用來感知機器

19、人的自身狀態的傳感器，比如位置、速度、加速度。外部傳感器：用以感受機器人周圍環境、目標物的狀態信息的傳感器，比如視覺、觸覺、聽覺、嗅覺、溫度、力覺等。人形機器人的感知系統，以各類傳感器為核心部件。13/29 1.視覺傳感器：純視覺路線與多器件融合路線齊頭并進視覺傳感器：純視覺路線與多器件融合路線齊頭并進 （1）攝像頭：參考車載攝像頭市場，國內廠商市占率較高攝像頭：參考車載攝像頭市場，國內廠商市占率較高 相較于雷達，人形機器人更可能采用攝像頭方案，未來機器視覺、AI 解決方案公司有望進入市場。交互模塊以 AI 技術的應用核心，完成對于大腦分析判斷工作的模擬實現；視覺是人機交互三大核心功能的基礎，

20、未來機器視覺、AI 公司前景廣闊。14/29 圖像傳感器：車載攝像頭基本采用 CMOS 傳感器，約占攝像頭成本的 50%。CMOS 圖像傳感器難點：1）設計工程：需要具備全方面的技術儲備及快選設計能力，這對設計公司的技術積累和行業經驗提出了較高要求；2）可靠性：對壽命、穩定性要求高，需要經過多年的積累，儲備大量的修正數據，確保產品可靠性。鏡頭：約占攝像頭成本的 20%。目前車載攝像頭鏡頭供應商形成一超多強的格局：一超指國產的舜宇光舜宇光學學，其市占率常年穩定在 30%以上，多強指日立、三協、世高、桑來斯日立、三協、世高、桑來斯等美日韓廠商。近年國內的聯創聯創電子、歐菲光電子、歐菲光發展迅猛，積

21、極發展技術并搶占市場，躋身多強行列。2022 年中國機器視覺市場規模增速暫時放緩，預計未來會有顯著提升。根據 GGII 預測數據顯示，2027 年中國機器視覺市場規模預計可達 550 億元，其中 2D 視覺市場規模超過 400 億元，3D 視覺市場規模超 150 億元。機器視覺應用場景包括定位、識別、檢測和測量，3C 電子是占比最高的應用領域。人形機器人視覺傳感產業鏈或與自動駕駛汽車類似：廠商通過外購攝像頭結合自研軟件算法或直接尋求一套成熟解決方案。特斯拉機器人/汽車均采用自研的 FSD 系統和感知計算單元，光學鏡頭、攝像頭模組的難度高、壁全深，實力雄厚的光學公司有望率先參與人形機器人產業鏈。

22、車載鏡頭市場由舜宇光學舜宇光學領銜，2020 年全球市占率超過 30%。15/29 （2）激光雷達：國內外廠商差距縮小，芯片和算法是核心激光雷達：國內外廠商差距縮小，芯片和算法是核心 激光雷達難點主要在于：1）芯片：激光雷達專用芯片，目前國產尚未有完全成熟的自研芯片，處于研發階段；2）算法：算法需要經過不斷的實驗進行更新完善，時間越長，優勢越大，國內廠商起步晚。目前機械旋轉多線激光雷達的主要供應商有 Velodyne、Ouster、禾賽科技、速騰聚創、禾賽科技、速騰聚創，產品主要面向無人駕駛和服務型機器人市場。（3）毫米波雷達：國內企業異軍突起，毫米波雷達：國內企業異軍突起，77GHz 實現小

23、規模量產實現小規模量產 目前美國、歐洲和日本在毫米波雷達技術和研究方面處于領先地位，博世、大陸前裝量產的毫米波雷達產品已經發展到第五代，保持 2-3 年 1 代的更新速度，改進低分辨率和提升探測距離。中國 24GHz 雷達市場：主要由法雷奧（法雷奧（Valeo）、海拉（）、海拉（Hella）和博世（）和博世（Bosch）主導，市場占比60%以上；中國 77GHz 雷達市場：主要由大陸集團（陸集團（Continental）、博世（）、博世（Bosch）和德爾福）和德爾福（Delphi）主導，占比約 80%。毫米波雷達難點：1）設計：天線設計決定了方位角和俯仰角性能。2）軟件算法：信號處理算法、數

24、據處理算法。中國企業大多數在 2014-2016 年成立，起步較晚，但正在異軍突起。24GHz 國產化比較高，而 77GHz 僅少部分中國企業實現了量產。16/29 2.力矩傳感器：六維技術壁壘較高，競爭格局仍較分散力矩傳感器：六維技術壁壘較高，競爭格局仍較分散 力傳感器是將力的量值轉換為相關電信號的器件。六維力傳感器技術壁壘高，多應用于高精密場景：六維力傳感器能夠同時測量沿三個坐標軸方向的力和繞三個坐標軸方向的力矩，是維度最高的力傳感器，能夠給出最全面的力覺信息，相較于低維力傳感器，六維力傳感器的技術難度和使用難度高，但對于機器人產業鏈的智能裝配和其他場景的精密場景非常重要。六維力傳感器在國

25、內處于卡脖子環節，國內外產品仍存在差距。目前國產六維力傳感器廠商較為稀缺，以柯力傳感、宇立儀器、坤維科技柯力傳感、宇立儀器、坤維科技為代表廠商，其中宇立雖是 KUKA、ABB 等“四大”的力傳感器合作商，但目前與海外龍頭 TDK、ST、ADI 等仍有一定差距。我國力矩傳感器行業仍處在初期階段，競爭格局較為分散。相比于單軸壓力傳感器，六軸力矩傳感器可以感受六維的力和力矩，可測量在任何方向、任何軸上的應用負載，并能承受額定測量范圍 5 到 20 倍的負載，同時六維力矩傳感器生產技術和流程較為復雜，具備較高的技術壁壘，目前我國參與企業主要有昊志機電、宇力儀器昊志機電、宇力儀器、坤維科技、柯力傳感、漢

26、威科技、八方股份坤維科技、柯力傳感、漢威科技、八方股份等。17/29 3.慣導：國際龍頭份額集中，國產廠商積極突破慣導：國際龍頭份額集中，國產廠商積極突破 MEMS IMU 市場份額分布相對集中，國際廠商占據壟斷地位。前三名國際廠商共占據近 80%市場份額，前五名國際廠商共占據超 90%市場份額。其中 BOSCH 以 33%的市場份額排名第一，ST 和 TDK 分別以 25%和 21%的市場份額緊隨其后。相較于前五名國際廠商，本土廠商市場份額比較小，面臨的市場競爭壓力也較大。由于 MEMS IMU 產品生產工藝難度大，只有頭部企業才有足夠的資金、技術和資源來應對市場競爭，因此準入門檻不斷提高，

27、國內參與競爭的廠商較少。在國內布局汽車慣導的企業有華依科技、華測導航、導遠電子華依科技、華測導航、導遠電子等公司。四四、算法軟件算法軟件 1.運動控制運動控制（1）人形機器人對各個關節的運動控制需要主人形機器人對各個關節的運動控制需要主 CPU 和控制器的配合和控制器的配合 運動控制是指對機械運動部件的位置、速度、方向等進行實時控制，使其按照預期的運動軌跡和規定的運動參數進行運動?？刂破骶褪菆绦锌刂迫蝿盏暮诵牟考?，控制器廠商大多自主開發算法，外購芯片。通常一個完整的控制反饋閉環流程是：CPU 向控制器發送運動指令，控制器接收操作指令后進行運動軌跡規劃，向驅動器發送控制信號（0 和 1）；驅動器

28、將控制信號轉變為電流和電壓信號發送給電機；執 18/29 行電機按所設定的力矩、速度、位置等指令信號完成相應的運動；測量反饋裝置則將檢測到的移動部件的實際位移量進行位置反饋，以糾正電機執行動作的偏差。動作指令完成后，控制器再向 CPU 發送一個結束的信號來結束這個運動指令。（2）人形機器人對控制系統實時性要求極高，控制器大量使用人形機器人對控制系統實時性要求極高，控制器大量使用 在上述控制反饋系統中，驅動器和執行電機的用量比例是 1:1。傳統 6 軸工業機器人的控制器和驅動器用量比例是 1:6，因時機器人機械手可能采用 1:3 或 1:6 的方案。對于包含 28 個一體化關節、12 個高靈敏度

29、要求的手部關節，以及大量的傳感器的特斯拉機器人來說，控制器（控制卡）用量將更大，原因主要為以下兩點：第一，大量使用控制器保證所有算法都滿足實時性的要求，所有的伺服關節同步運動，傳感器的數據同步采集，算法的輸入和輸出都始終處于一個節拍，從而保證機器人的運動性能。第二，控制器作為上位機，開發人員可提前在每個控制器內預設關節運動算法，大腦直接調用，大大減緩運算壓力、提高反饋速度，滿足人形機器人對關節執行器低延遲的需求。我們假設人形機器人內控制器：驅動器用量為 1:1，按單個關節控制卡 400 元算，40 個關節單機價值 1.6 萬元。（3）運動控制器算法開發、大運動控制器算法開發、大規模量產能力強的

30、供應商最受益規模量產能力強的供應商最受益 特斯拉機器人已擁有非常強的軟件及算法優勢（主要負責 CPU 內算法），落地進度取決于硬件產能建設以及規?；a降本的進度。關節模組的關鍵設計由特斯拉完成，后續產能支持則由供應商配合，國產供應商受益。2023 年 6 月國內主要集成商三花智控三花智控發布 GDR 募資公告，擬投資 2.02 億元整合控制器、編碼器等資源建設機器人關節執行器項目，國產控制器廠商受益確定性進一步增強。我們認為具備以下三點特征的供應商優勢大：第一，控制器領域龍頭，卡位優勢明顯；第二，具備資金實力、配合度、大規模制造工藝能力和生產組織能力。第三，機器人控制器里的算法主要是四肢/手

31、的運動控制算法，因此給機器人、智能家居、電動工具領域客戶穩定供貨的控制器廠商在算法開發上更具優勢。2.傳感器信息融合感知與智能自主控制傳感器信息融合感知與智能自主控制擁有擁有 FSD 算法作為基礎算法作為基礎 特斯拉自動駕駛算法可以實現環境感知、物體識別、命令下達。FSD 算法主要依賴于神經網絡和計算機視覺技術。其核心是神經網絡模型：通過對實時傳感器（如相機、激光雷達等）獲取的數據進行處理和分析，并從中提取有關道路、車輛、行人和障礙物等信息，可以實現車輛的環境感知和物體識別。此外，FSD 算法還能夠生成車輛的控制指令，包括加速、制動、轉向等。特斯拉利用大規模的數據集訓練模型，可以提高算法在復雜

32、環境下的性能和魯棒性。19/29 特斯拉已經打通了 FSD 和機器人的底層模塊，實現了一定程度的算法復用。FSD 算法利用傳感器數據進行環境感知，這些傳感器也可以幫助機器人感知周圍環境，識別物體、人和障礙物等。FSD 算法在處理傳感器數據時，具備對道路、車輛和行人等物體進行識別的能力，可以幫助機器人在執行任務時識別和定位物體。在自動駕駛中，FSD 算法可以根據感知到的環境信息進行路徑規劃和決策。類似地，這種路徑規劃和決策的方法也可以應用于機器人，幫助機器人在復雜的環境中選擇最佳路徑和執行適當的決策。3.AI 是人形機器人的是人形機器人的“大腦大腦”我國具有人形機器人核心技術積累、完備的產業鏈體

33、系、廣闊的消費市場等優勢，工業和信息化部等 15個部門聯合印發的“十四五”機器人產業發展規劃提出，計劃 2025 年我國成為全球機器人技術創新策源地、高端制造集聚地和集成應用新高地。Optimus 人形機器人是 2022 年最重要的產品開發項目，甚至會比汽車業務甚至 FSD 計劃更有價值。心。（1）人形機器人離不開機器視覺與神經網絡人形機器人離不開機器視覺與神經網絡 20/29 人形機器人離不開機器視覺與神經網絡，前者通過目標追蹤、圖像描述、場景理解等生成數據，后者模仿人腦對生成的數據進行算法處理，從而令人形機器人完成各自任務，而無論是機器視覺或神經網絡都與 AI 息息相關。AI 已成為人形機

34、器人的核心。AI 通過數據學習，一層層的神經網絡，機器自主分辨參數，不斷地將參數歸類、計算，形成機器自我的學習。神經網絡在機器學習和認知科學領域，是一種模仿生物神經網絡（動物的中樞神經系統，特別是大腦）的結構和功能的數學模型或計算模型。神經網絡由大量的人工神經元聯結進行計算。大多數情況下人工神經網絡能在外界信息的基礎上改變內部結構，具備學習功能。（2）ChatGPT 或帶來人形機器人下一拐點或帶來人形機器人下一拐點 人形機器人是一個多任務、通用型機器人平臺，未來它在工業生產、社會服務等領域將有非常多的應用場景。人形機器人具有類人的感知、決策、行為和交互能力。其有類人的外形外觀、感覺系統、智能思

35、維方式，控制系統和決策能力，最終表現“行為類人”。設計制造目的是為了與人工工具和環境進行交互，從而輔助甚至替代人類的生產生活，應用場景上，涵蓋物流、送餐、清潔、陪伴、娛樂等應用領域。ChatGPT 基于 OpenAI 公司開發的一個 GPT-3.5 架構的大型語言模型，通過強化學習訓練人工智能聊天機器人程序，能夠廣泛應用于業界和客戶服務，基于 Transformer 架構的強大算力的語言模型，具有深度學習特質，葆有出色的語言理解和文本對話生成能力，ChatGPT 的語言理解和生成水平的便捷性或帶來人形機器人下一拐點。1)醫療場景醫療場景 根據中國療養醫學研究，人形機器人干預聯合體感游戲可改善孤

36、獨癥譜系障礙患兒的情感狀況，促使其社交行為恢復正常。ChatGPT 加持下的優勢暢想：ChatGPT 是人工智能語言處理領域的一項重要技術突破，是因為其“更像人類一樣說話”，擺脫了上一代人工智能明顯的“機器話”，因此，被稱為“有史以來向公眾發布的最好的人工智能聊天機器人”。ChatGPT 促使人形機器人能夠更快更好地輔助心理咨詢，兒童自閉癥患者的治療等。21/29 2)教育場景教育場景 人形機器人作為一種高新技術，將人工智能、力學、計算機、通信、控制、機械等多門學科融為一體，將人形機器人合理、科學地應用到教育教學過程中，不僅可以為學生創造一個舒適的學習環境，還可以充分調動學生的學習積極性和主動

37、性。但人形機器人研發還處于剛剛起步的階段,很多系統功能仍不成熟,急需發展人形機器人領域的技術創新。ChatGPT 加持下的優勢暢想：ChatGPT 憑借其邏輯、編程、語言理解等優勢，有助于人形機器鍛煉學生分析和處理問題的能力,有效提升學生的邏輯思維能力，培養學生的創新能力、實踐操作能力、協作能力。3)養老看護場景養老看護場景 隨著銀發社會的如期而至，“智慧養老”被提升至國家戰略，全面貫徹智慧養老的發展路線被愈發重視。人形機器人應用于養老看護場景，具有安全看護、主動提醒、危險預警、日常巡邏、社交陪護、健康管理等功能，以幫助老年人日常起居為目標，主要包括移動輔助、生活輔助、護理檢測三大類。Chat

38、GPT 加持下的優勢暢想：ChatGPT 將增強陪伴人形機器人的功能，陪伴人形機器人則主要是人工智能與養老服務深度融合的智慧結晶，它既可以是智能語音助手等軟件應用程序，也可以是承擔照護服務的硬件設備。人形機器人與 ChatGPT 的結合將大幅提高老年人在生活陪伴、精神慰藉等多樣化養老服務方面的體驗。ChatGPT 基于生成式預訓練轉換器的底層技術并經由系列迭代發展而來，其“脫虛向實”的態勢由此激活了資本市場在各行業領域、多生活場景的火熱鋪展推進。ChatGPT 作為人類科技發展里程碑式的技術，大規模的提升了人工智能相關創作的成熟度、豐富度與完整度。雖然當前 ChatGPT 仍是一個較為新穎概念

39、，且在使用中仍有相對的局限性，但憑借 OpenAI 強大的算力和算法分析，ChatGPT 已在 toB、toC 的商業探索中加速普及。在未來，隨著人形機器人與ChatGPT 商業模式的進一步確定，其有望在醫療、養老、教育等應用生態中快速從“功能”進化為“智能”，并促進更多的付費商業模式落地，因此帶來 ChatGPT 產業的景氣度周期，重點關注科大訊飛、漢王科科大訊飛、漢王科技、三花智控、綠地諧波技、三花智控、綠地諧波等機器人核心標的。22/29 五五、市場空間市場空間 1.智能服務機器人：智能服務機器人：2026 年全球市場有望達年全球市場有望達 67.6 億美元億美元 2.人形機器人：從小眾

40、高端走向大眾化，人形機器人：從小眾高端走向大眾化，2030 年市場有望達年市場有望達 475 億元億元 3.人形機器人：核心零部件市場空間測算人形機器人：核心零部件市場空間測算 23/29 六六、行業、行業機遇與挑戰機遇與挑戰 1.執行機構成本過高，產業鏈有望擴散執行機構成本過高，產業鏈有望擴散 人形機器人目前還處于行業比較早期的階段，核心部件以及產品最終形態并未完全確定，因此很多環節還有較大的不確定性。不過部分環節有較高的確定性，在目前特斯拉方案中已經得到應用，并且有比較明確的供應商或者測試產品，包括執行機構總成、諧波減速器、空心杯電機等，相關行業的公司未來有望在人形機器人在國內逐步量產的過

41、程中直接受益。絲杠、行星齒輪減速器、無框力矩電機、力矩傳感器、編碼器等板塊目前產品形態，核心供應商等還未明確形成，可以保持比較開放的態度觀察行業發展的動向。2.目前執行器方案成本較高，降本壓力巨大目前執行器方案成本較高，降本壓力巨大 以旋轉執行器為例，按照無框力矩電機、諧波減速器、驅動器及其他部件的成本分別為 1000 元、1500元、1000 元計算，關節總成成本約 2500 元。對于線性執行器，按照無框力矩電機、反轉式行星滾柱絲杠、驅動器及其他部件的成本分別為 1000 元、10000 元、1000 元計算，關節總成成本約為 12000 元?？紤]到還有滑動絲杠的使用，28 個執行器關節成本

42、約 16 萬元，距離馬斯克提到量產后銷售價格 2 萬美元的目標，仍有較大差距。執行器目前成本較高，執行器仍然是未來人形機器人降本的關鍵部分。3.行星減速器、滑動絲杠等低成本方案或迎來成長行星減速器、滑動絲杠等低成本方案或迎來成長機遇機遇 行星齒輪減速器由于精度較差，在傳統的工業機器人領域使用場景很少，但是其成本較低，以中大力德產品為例，其行星齒輪減速器銷售單價僅為數百元。在降本的壓力下，行業內或許也會在部分產品上使用行星齒輪減速器產品。與此相似的還有絲杠類產品，反向式行星滾柱絲杠成本較高，未來滑動絲杠、滾珠絲杠等其他絲杠類產品也具備一定的成長潛力。24/29 七七、重點環節公司梳理重點環節公司

43、梳理 1.執行器總成執行器總成 目前國內具備較強執行器總成制造能力的企業包括三花智控三花智控和拓普集團拓普集團。（1）三花智控三花智控 三花智控是全球領先的生產和研發制冷空調控件元件和零部件的廠商，有著 30 多年的歷史經驗。在汽車、電器和空調行業中，通過與全球著名企業的合作緊密，三花已成為世界領先的 OEM 供應商，提供高品質且最具競爭力的商品。三花目前成為膨脹閥、電磁閥和換向閥最大的生產廠商之一，年銷售量超過 1 億件?；谌ㄖ强剌^強的制造能力和集成能力，公司有望在機器人領域執行器領域占據重要的市場地位。（2）拓普集團拓普集團 拓普集團自 1983 年創立，總部位于中國寧波，在汽車行業中

44、專注篤行 40 年。集團設有動力底盤系統、飾件系統兩大事業群，以及一個面向智能駕駛的獨立品牌業務單元-域想智行。集團主要生產汽車 NVH減震系統、內外飾系統、車身輕量化、底盤系統、智能座艙部件、熱管理系統、空氣懸架系統和智能駕駛系統等產品。拓普集團與國內外多家汽車制造商建立了良好的合作關系，已成為奧迪、寶馬、斯特蘭蒂斯、通用、吉利、福特、奔馳、大眾、高合、理想、蔚來、小鵬、RIVIAN、LUCID 等汽車制造商的全球合作伙伴。拓普集團同樣擁有較強的制造能力和集成能力，也將是機器人行業上游的重要供應商。2.絲杠絲杠 絲杠作為高端的傳動裝置，在機床等高端機械設備上有大量應用，但并未實現國產化，國內

45、以南京工藝、秦川機床為代表的企業在業內有一定規模，但是目前人形機器人使用的行星滾柱絲杠國內還沒有企業具備較好的制造能力。近年來，恒立液壓、貝斯特、長盛軸承等企業開始布局絲杠導軌業務，未來有望實現在人形機器人領域的拓展。（1）恒立液壓恒立液壓 2021 年 9 月，恒立液壓發布定增預案，計劃投資 15.3 億元用于線性驅動器項目，該項目達產后將形成年產 104,000 根標準滾珠絲杠電動缸、4,500 根重載滾珠絲杠電動缸、750 根行星滾柱絲杠電動缸、100,000 米標準滾珠絲杠和 100,000 米重載滾珠絲杠的生產能力。項目完成后，恒立液壓將具備滾珠絲杠和根行星滾柱絲杠的制造能力。（2）

46、貝斯特貝斯特 貝斯特成立于 1997 年 5 月，公司主營業務為研發、生產及銷售各類精密零部件及工裝夾具產品。公司主要產品為渦輪增壓器精密軸件、渦輪增壓器葉輪、渦輪增壓器中間殼（為無錫石播增壓器有限公司供貨）。公司近年來開始布局絲杠導軌業務，目標實現機床絲杠導軌的國產化替代。（3）長盛軸承）長盛軸承 長盛軸承 2022 年發布向特定對象發行股票預案，公司計劃募集資金 4.46 億元，并計劃投資 2.65億元用于擴建年產自潤滑軸承 16700 萬套、滾珠絲杠 3 萬套項目。25/29 （4）秦川機床）秦川機床 秦川機床子公司漢江機床是國家第三個五年計劃時期興建的三線建設重點工程之一，機械工業大型

47、骨干企業，國內螺紋磨床主導企業。經過 50 多年的發展歷程，形成以自動化、數字化、智能成套成線產品為主的精密數控螺紋加工機床產業，以滾珠絲杠副、滾動直線導軌副、滾動導軌塊、滾動花鍵副、螺桿轉子副、齒輪齒條副、精密工作臺和精密零部件產品為主的滾動功能部件產業，是陜西省高新技術企業。3.減速器減速器 國內諧波減速器核心制造商包括綠的諧波、來福、大族、雙環傳動、國茂股份，行星齒輪減速器制造商包括中大力得，同時國茂股份等企業有望在行星齒輪箱領域實現布局。（1）綠的諧波）綠的諧波 綠的諧波自 2003 年開始，公司核心團隊從事機器人用精密諧波減速器理論基礎的研究。公司業務聚焦諧波減速器、機電一體化產品、

48、旋轉執行器、數控分度轉臺、無框電機、電液伺服控制器、工業自動化服務等多類產品，也是國內諧波減速器龍頭企業。2023 年 4 月，公司與三花智控擬在三花于墨西哥的工業園內（即“三花墨西哥工業園”）共同出資設立一家合資企業，我們預計這將有助于公司在人形機器人領域的布局。（2）雙環傳動）雙環傳動 雙環傳動創建 40+年來專注于機械傳動核心部件齒輪及其組件的研發、制造與銷售，已成為中國頭部的專業齒輪產品制造商和服務商之一。公司產品涵蓋傳統汽車、新能源汽車、軌道交通、非道路機械、工業機器人等多個領域，業務遍布全球，成為包括采埃孚、康明斯、卡特彼勒以及上汽、一汽等國內外知名企業的供應商，世界 500 強客

49、戶銷售占比 60%以上。（3）國茂股份）國茂股份 國茂股份專注減速機行業 30 年，公司主營產品為齒輪減速機和擺線針輪減速機，年產量超 70 萬臺，產品廣泛應用于工程機械、智能物流與倉儲、工業自動化、冶金、環保、新能源、食品輕工、港口機械、資源開采等通用機械行業各領域。公司是國內通用減速器龍頭企業，同時具有諧波減速器產品布局，未來有望在行星齒輪減速機等領域持續拓展。（4）中大力德）中大力德 中大力德始創于 1998 年，是一家集電機驅動、微特電機、精密減速器的研發、制造、銷售、服務于一體的機電自動化企業。公司一直從事減速電機、減速器等核心零部件的生產和銷售，主力產品為減速電機和行星減速器，并且

50、還推出出微型無刷直流減速電機、精密行星減速器、滾筒電機、RV 減速器、諧波減速器、伺服驅動、永磁直流減速電機等產品。4.力矩電機力矩電機（1）步科股份）步科股份 步科股份一直專注于工業自動化設備控制核心部件與工業物聯網/互聯網軟硬件的研發、生產、銷售以及相關技術服務，公司核心產品包括工業人機界面、伺服系統、步進系統、可編程邏輯控制器、變頻器 26/29 等，在物流設備、機器人、包裝設備、食品設備、服裝設備、醫療設備、環保設備等行業有廣泛應用。公司第三代無框力矩電機產品可以對標國際領先產品，部分型號具備一定優勢。（2）昊志機電）昊志機電 昊志機電成立于 2006 年，是一家專業從事中高端數控機床

51、、機器人、新能源汽車核心功能部件等的研發設計、生產制造、銷售與維修服務的國家高新技術企業。公司穩步向數控機床和工業機器人等高端裝備的核心功能部件領域橫向擴張，目前產品涵蓋 PCB 鉆孔機/成型機/劃片機電主軸、數控金屬/玻璃雕銑機電主軸、數控車床主軸/電主軸、走芯車床電主軸、直結與皮帶式機械主軸、加工中心電主軸、鉆攻中心電主軸、高速內/外圓磨床主軸、木工雕銑機電主軸、高光及超精加工電主軸、超聲波電主軸、液靜壓主軸、銑削動力頭、末端執行機構、刀柄夾頭、數控轉臺、直線電機、諧波減速器、數控系統、伺服電機、驅動器、傳感器、燃料電池壓縮機、曝氣鼓風機、直驅類高速風機等數十個系列上百種產品。5.空心杯電

52、機空心杯電機（1）鳴志電器）鳴志電器 鳴志電器司專注于運動控制領域和智能電源領域核心技術及系統級解決方案的研發和經營，公司目前業務主要包括運動控制領域業務、智能電源領域業務、工業互聯網業務、貿易代理業務、其他業務等五大板塊。公司運動控制領域有控制電機類產品、啟動控制類產品和傳感器類產品，公司的空心杯電機產品在國內具有較好的競爭力。（2）鼎智科技）鼎智科技 鼎智科技成立于 2008 年，公司主要產品為線性執行器、各類微電機及其組件，下游客戶主要為醫療設備、工業自動化控制設備等制造企業。公司在絲杠、空心杯電機市場在國內具有一定的領先性。（3）偉創電氣）偉創電氣 偉創電氣是一家專業從事工業自動化控制

53、產品研發、生產和銷售于一體的國家級高新技術企業。公司產品涵蓋變頻調速器、伺服驅動系統、光伏逆變器、PLC、HMI、自動化設備等。廣泛應用于石油、化工、陶瓷、起重、機床、金屬制品、電線電纜、塑膠、印刷包裝、紡織化纖、冶金、煤礦、市政等行業。公司 2022 年成立了機器人行業部，目前主要是以機器人大配套為出發點，執行端主要以低壓伺服、空心杯電機、特種無框力矩電機、諧波減速器等這類產品為主。公司研制的空心杯電動機具有高轉速、高扭矩、低噪音振動的優勢，電機運行平穩、更精確的控制；電機結構緊湊讓電機提供了更高的效率和功率密度。能廣泛應用于人形機器人、檢測機器人、工業自動化機器人、航空、醫療設備、工業工具

54、、儀器儀表、電子設備等領域。6.力矩傳感器力矩傳感器（1）柯力傳感）柯力傳感 柯力傳感成立于 1995 年，是目前全球稱重領域物聯網研發與推廣應用的主要引領者之一，也是中國重要的稱重元件制造及銷售企業之一和工業物聯網產業開拓者之一。公司主要研制和生產各類物理量傳感器、稱重儀表、電子稱重系統、工業物聯網系統成套設備。依靠公司在稱重領域的制造經驗與優勢，公司有望在力矩傳感器領域取得突破。27/29 （2）蘇州固锝）蘇州固锝 蘇州固锝成立于 1990 年，是中國電子行業半導體十大知名企業、江蘇省高新技術企業、中國半導體分立器件協會副理事長企業。公司產品包括最新封裝技術的無引腳集成電路產品和分立器件產

55、品、汽車整流二極管、功率模塊、整流二極管芯片、硅整流二極管、開關二極管、穩壓二極管、微型橋堆、軍用熔斷絲、光伏旁路模塊、太陽能電池用銀漿以及各種電子漿料等共有 50 多個系列、1500 多個品種。7.運動控制運動控制（1）拓邦股份拓邦股份 公司是中國智能控制領域第一家上市公司。掌握電控、電機、電池三大核心技術，圍繞控制器、電機（空心杯電機、無刷直流電機）、電芯三大產品為機器人、工具、家電等領域提供智能解決方案。公司是國內智能控制器龍頭，控制器產品在電動工具、家電、智能家居工控領域占據重要份額。（2）雷賽智能雷賽智能 國內運動控制卡頭部企業。公司以步進驅動器和控制器起家。驅動器位于整個運控系統的

56、中層，公司向上延伸拓展控制器，實現了多系列產品的量產，成長為國內領先的運動控制卡供應商；向下布局伺服電機、步進電機，向市場空間更大的伺服系統拓展。根據雷賽智能招股書，公司控制器產品的客戶包括涌涌固精密、舜宇光學、凱格精機、鑫信騰科技、東創科技、大族激光、科瑞技術固精密、舜宇光學、凱格精機、鑫信騰科技、東創科技、大族激光、科瑞技術等。單臺工業機器人可以僅使用 1 臺控制器實現對所有關節的控制，但電機和驅動是 1:1 的對應關系。因此從營收角度看控制器目前占公司營收比例最低。但控制器技術壁壘高，客戶粘性前，價值量大，是公司毛利率最高的產品，2020-2022 年毛利率維持在 70%左右。28/29

57、 （3）萬訊自控萬訊自控 公司是掌握數控系統技術的機器人控制器供應商。公司主業為智能自動化儀表，市場地位國內領先。同時，公司自主+聯合研發中高端數控系統。數控系統是數控機床的核心控制系統，是數控機床和工業機器人的底層核心技術，技術壁壘極高。自主研發數控系統體現出公司在控制器領域具備強勁技術實力。公司聯營子公司視科普是 3D 視覺解決方案最有經驗的供應商，專注于機器 3D 視覺控制領域最具挑戰性的 Bin-Picking 技術的開發。視科普基于 3D 視覺+AI+機器人運動規劃，開發能夠替代專業技術工人的智能機器人解決方案及工作站，已獲得特斯拉、東風本田、上海大眾、中國重汽的訂單，和寶馬、奔馳、

58、大眾、沃爾沃、福特、雷諾等多家汽車產業巨頭合作。（4）英威騰英威騰 英威騰以低壓變頻器起家，是國內低壓變頻器的標準起草單位之一。公司較早著手布局運動控制器研發項目，目前已逐漸形成 IMPMTC 及 IMC 運動控制卡及控制器為技術平臺，推出工業機器人控制系統，數控系統等相關產品。公司的運動控制平臺和機器人 EherCAT 總線控制方案等機器人控制系統多次獲國際獎項。公司機器人控制系統采用機器人運動學控制算法，開放式結構，功能擴展方便，目前主要應用于四軸、六軸工業機器人領域，為客戶提供全面的高性能運動控制系統解決方案。（5）海得控制海得控制 控制器領域經驗豐富，自主可控、研發能力強：公司擁有 2

59、0 多年的自動化業務豐富經驗，基于國產主芯片，自主研發了可實現冗余功能的中型 e-Control 系列 PLC 及邊緣控制器等產品。其中，PLC 產品整合了高性能的嵌入式技術，基于高速背板總線系統架構，將復雜的過程控制、運動控制得到完美實現；邊緣控制器集 PLC 控制與邊緣計算功能于一體，充分地適應了工業互聯網發展需求。8.人形機器人人形機器人 AI 相關相關（1）科大訊飛科大訊飛 公司于 2023 年 5 月 6 日正式發布“訊飛星火認知大模型”，并于 6 月 9 日如期升級到“訊飛星火認知大模型 V1.5”。公司星火大模型在國內可測的現有系統中處于領先水平,并且制定了明確的對標 ChatG

60、PT 的計劃。當前，星火大模型賦能公司現有產品，助推公司相關產品營收實現快速增長。公司訊飛星火認知大模型讓國產大模型架構在自主創新的軟硬件基礎之上，實現了核心技術底座自主可控，讓 AI 產業發展29/29 根植在自主創新的根基上。公司與華為昇騰等強強聯合，合力打造完全基于國產算力基礎的認知大模型。目前，面向重點行業可私有化部署的自主可控行業大模型，已經與眾多行業頭部客戶達成合作意向。（2）漢王科技）漢王科技公司具備深厚的 AI 基因，通過文本大數據等業務幫助圖書館等客戶實現了從電子化、數字化到結構化、流程自動化的過渡，在數據來源端形成了獨特的卡位。隨著 AIGC 技術的持續迭代推廣，內容自動生成、行業機器人等業務場景有望逐步實現 GPT 類技術的落地。公司在 AI+文本領域擁有豐富的場景積累，在機器人技術方面有豐富的技術儲備及商業化經驗，有望受益于 GPT 類技術的持續推廣。