《汽車行業報告：人形機器人關節執行器國產替代正當時-230904（79頁）.pdf》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《汽車行業報告：人形機器人關節執行器國產替代正當時-230904（79頁）.pdf（79頁珍藏版）》請在三個皮匠報告上搜索。

1、汽車行業報告：人形機器人關節執行器，國產替代正當時薛玉虎(證券分析師)王琭(聯系人)S0350521110005S證券研究報告2023年09月04日汽車請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明2重點關注公司及盈利預測重點關注公司及盈利預測重點公司代碼股票名稱2023/09/04EPSPE投資評級股價20222023E2024E20222023E2024E601689.SH拓普集團76.201.542.223.0437.9734.32 25.07 買入002050.SZ三花智控28.530.720.851.0629.6133.56 26.92 未評級002472.SZ雙環傳動34.500.680

2、.971.2137.1835.57 28.51 買入300580.SZ貝斯特24.981.140.791.0116.2731.62 24.73 買入301310.SZ鑫宏業56.951.992.463.68-23.15 15.48 買入300124.SZ匯川技術68.981.642.072.6242.7733.32 26.33 增持688017.SH綠的諧波118.410.921.852.47105.0664.01 47.94 增持603728.SH鳴志電器70.200.590.630.9856.63111.43 71.63 未評級資料來源：Wind資訊，國海證券研究所（注：未評級公司盈利預測

3、取自 Wind一致預期）資料來源：Wind資訊，國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明3核心提要核心提要特斯拉人形機器人特斯拉人形機器人OptimusOptimus有望落地商業化，點燃人形機器人市場投資熱情：有望落地商業化，點燃人形機器人市場投資熱情：人形機器人探索歷史已超百年，但因技術不成熟、成本過高和應用場景有限等約束至今仍未大規模商業化應用。特斯拉機器人有望突破技術、成本和應用場景等既有瓶頸，實現大規模商業化應用：復用特斯拉汽車FSD技術，共享汽車產業鏈供應商，實現研發協調和生產協同，提升研發速度，降低研發生產成本；特斯拉超級工廠、人形機器人自我制造、汽車與火箭測試以及火

4、星計劃等應用場景助推人形機器人走向量產應用?！皺C器代人”符合社會發展趨勢，以人形機器人為代表的具身智能有望成為第四次科技革命的核心領域“機器代人”符合社會發展趨勢，以人形機器人為代表的具身智能有望成為第四次科技革命的核心領域，帶動社會經濟增長：人形機器人可破解勞動力不足難題，替代重復、危險的體力勞動，大幅解放生產力，根據Precedence Research，20322032年全球市場將年全球市場將達達286.6286.6億美元億美元；人形機器人開啟新一輪國際競爭，我們預計特斯拉現階段僅關節硬件成本就存在僅關節硬件成本就存在70%70%以上的降本空間以上的降本空間，我國供應商性價比、響應速度、

5、產業鏈等優勢凸顯，有望憑借成本優勢切入特斯拉人形機器人供應鏈，迎來重要發展機遇。Tesla BotTesla Bot采用電池組采用電池組+電機驅動電機驅動+剛性金屬傳動剛性金屬傳動+串并聯關節分布串并聯關節分布+視視/力力/位傳感器的方案，位傳感器的方案，核心構成可分為大腦和執行器：核心構成可分為大腦和執行器：負責感知和控制的大腦復用了特斯拉汽車上FSD的芯片和算法，是特斯拉相對于其他人形機器人公司的一大優勢；執行器分為旋轉和線性兩大類執行器分為旋轉和線性兩大類，分別占現階段關節主要硬件成本的32.35%32.35%和和62.82%62.82%，每一類有大小三個規格：旋轉執行器：旋轉執行器：無

6、框力矩電機+諧波減速器+機械離合+力矩傳感器+高低速雙編碼器+驅動器，用于肩肘腰髖等關節；線性執行器：線性執行器：無框力矩電機+行星滾柱絲杠+力傳感器+編碼器+驅動器，用于腕肘膝踝等關節。關節執行器的通過伺服驅動器、伺服電機、編碼器等零部件組成的伺服系統實現為位置和動作的精準控制：無框力矩電機是以輸出扭矩為衡量指標的無框架式永磁電機，優點：體積小、性能強、可集成外殼用于嚴苛環境；編碼器是測量機械旋轉或位移的傳感器，一體化機器人關節采用增量編碼器+單圈絕對值編碼器的雙編碼器方案。減速器是連接動力源和執行機構的中間機構，用于匹配轉速和傳遞轉矩，精密減速領域主要包括諧波減速器、RV減速器等，Tesl

7、a botTesla bot主主要使用諧波減速器，約占現階段關節硬件成本的要使用諧波減速器，約占現階段關節硬件成本的6.65%6.65%；行星滾柱絲杠具有高承載、長壽命、抗沖擊、高可靠性等特點，但結構復雜、加工難度大、成本較高。反轉式行星滾柱絲杠可通過較小的導程實現更高的額定負載，尺寸更緊湊，密封性能更好，約占現階段關節硬件成本的約占現階段關節硬件成本的44.32%44.32%。請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明4核心提要核心提要投資建議：投資建議：我國零部件供應商有望憑借價格低、質量高、產業鏈全等優勢，插入以特斯拉Optimus為代表的人形機器人零部件供應鏈，國產替代進程加速進行。我們

8、看好技術領先并在海外市場快速布局的零部件供應商，重點關注拓普集團、三花智控、雙環傳動、貝斯特、鑫宏業、匯川技術（機械組覆蓋）、綠的諧波（機械組覆蓋）、鳴志電器（電新組覆蓋）。風險提示：風險提示：關鍵技術創新不及預期風險；特斯拉機器人降本進度不及預期；特斯拉機器人量產能力不及預期；供應鏈國產替代不及預期風險；市場競爭加劇風險；宏觀經濟下行風險；人形機器人滲透率不及預期風險；地緣政治不確定性對供應鏈產生影響風險；外匯市場匯率波動風險；稅收優惠政策變化的風險；國內外公司、國內國際市場對比研究具有局限性帶來的風險。請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明5線圈環形磁鐵集成電路板線圈端部絕緣電源線疊片過

9、熱保護裝置霍爾傳感器特斯拉機器人關鍵機械零部件概覽特斯拉機器人關鍵機械零部件概覽旋轉執行器14個：肩部6個、肘部2個、腰部2個、髖部4個常規旋轉執行器構造無框力矩電機諧波減速器線性執行器14個：腕部4個、肘部2個、腿部8個線性執行器及關鍵零部件：反轉式行星滾柱絲杠鋼輪柔輪波發生器靈巧手及關鍵零部件空心杯電機構造前法蘭機殼磁軛繞組永磁體滾珠軸承軸后法蘭霍爾傳感器PCB控制磁鋼注：零部件信息僅供參考示意，非特斯拉最終方案；詳見報告第三章資料來源：Maxon官網，Maxon微信公眾號，2022特斯拉AI Day，新浪直播，天譽科技，綠的諧波招股說明書，科爾摩根官網，國海證券研究所請務必閱讀報告附注中

10、的風險提示和免責聲明61.1.人形機器人：人形機器人：AIAI賦能，大規模應用臨近賦能，大規模應用臨近2.2.人形機器人代替人類：科技進步與社會發展大勢所趨人形機器人代替人類：科技進步與社會發展大勢所趨3.3.關節執行器國產替代大有可為關節執行器國產替代大有可為4.4.重點標的梳理匯總重點標的梳理匯總5.5.投資建議與風險提示投資建議與風險提示目錄目錄請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明70101人形機器人：人形機器人：AIAI賦能，大規模應用臨近賦能，大規模應用臨近 1.11.1 特斯拉有望突破研發、生產和應用三大瓶頸特斯拉有望突破研發、生產和應用三大瓶頸 1.21.2 人形機器人初見大

11、規模商業化曙光人形機器人初見大規模商業化曙光 1.3 1.3 人工智能技術加速人形機器人落地應用人工智能技術加速人形機器人落地應用請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明81.11.1、特斯拉機器人快速迭代，售價或限制在、特斯拉機器人快速迭代，售價或限制在2 2萬美元以內萬美元以內 特斯拉人形機器人特斯拉人形機器人OptimusOptimus（擎天柱擎天柱）兩年內從概念到樣機落地兩年內從概念到樣機落地，快速開發迭代：快速開發迭代：2021年 AI Day，馬斯克首次公布首次公布人形機器人的研發計劃，并展示出真人扮演的 Optimus 概念機；2022年 AI Day，特斯拉正式展出正式展出 O

12、ptimus 樣機，展示了其直立行走、搬運、灑水等基本的行為能力；2023年3月特斯拉投資者日，Optimus 展現出平穩走動、擰螺絲的能力；5月16日特斯拉股東大會，Optimus走路更加靈活自然、能夠完成更加復雜的任務、更精確控制力度、并具有了環境探索與記憶等功能。20222022年特斯拉年特斯拉AIAI DayDay，馬斯克預計到馬斯克預計到20252025-20272027年年OptimusOptimus售價將控制在售價將控制在2 2萬美元以內萬美元以內，成本大幅下降，市場空間遠期或超汽車業務。資料來源：特斯拉官網，2021年Tesla AI Day，2022年Tesla AI Day

13、，2023年Tesla投資者日，2023年Tesla股東大會，瓦礫村夫微信公眾號，新浪直播，證券時報，國海證券研究所圖：2021-2023年，Optimus演變過程Optimus概念機高5尺8寸，重56.6千克；全身將有4040個自由度個自由度；四肢由4040個電動機驅動個電動機驅動；兩只腳具備力反饋感應平衡和較強的靈活性；將復用車端的攝像頭攝像頭、FSDFSD芯片、芯片、DojoDojo超級計超級計算機算機等工具；行走時速8km，負載20千克。Optimus身高173cm，體重73千克；大腦由單塊單塊FSDFSD芯片組成，電池是52V電壓、2.3kWh 容量、內置電子電氣元件一體單元一體單元

14、；身體與手共3939個自由度；個自由度；執行器執行器減少至2828個個；負載10千克，行走速度較為緩慢，暫未達到8km的時速。Autopilot攝像頭減少至3個；已經打通打通FSDFSD和機器人和機器人的底層模塊的底層模塊，實現了一定程度的算法復用；Optimus實現了端到端端到端的學習訓練，表明特斯拉在用自己研發的大模自己研發的大模型型來支撐機器人在軟件層面上的提升。202120212022202220232023請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明91.1.11.1.1、人形機器人當前面臨技術、成本和應用場景三大瓶頸、人形機器人當前面臨技術、成本和應用場景三大瓶頸 人形機器人經歷長期發

15、展仍未實現大規模商業化人形機器人經歷長期發展仍未實現大規模商業化，主要有技術難主要有技術難、成本高以及應用場景有限三大瓶頸：成本高以及應用場景有限三大瓶頸：“大腦大腦”和肢體技術尚不成熟：和肢體技術尚不成熟：人形機器人需在人類生活的非結構性環境中實現自如運動，并通過自主學習、判斷完成復雜任務，對對“大腦大腦”的感知的感知、交互交互、運控要求極高運控要求極高。肢體關節方肢體關節方面則要求體積小重量輕但輸出功率大等方面的機械性能限制面則要求體積小重量輕但輸出功率大等方面的機械性能限制，現有成熟方案難以實現。研發投入大研發投入大、生產成本高：生產成本高：以優必選為例，2020、2021及2022年Q

16、1-Q3，分別產生研發開支4.3、5.2及3.2億元，營收占比分別達57.9%、63.3%及61.4%，公司于此期間內累計虧損24億元。應用場景不明朗：應用場景不明朗：現階段人形機器人可實現功能有限，除表演展示外難以廣泛應用。本田ASIMO發展十八年終因實用性不實用性不強強且成本過高于2018年退役；優必選人形機器人雖已商用但主要依賴教育領域營收。資料來源：人形機器人技術的發展與現狀虞漢中，優必選招股說明書，國海證券研究所圖：人形機器人三大技術模塊研發投入大，研發投入大，硬件成本高企硬件成本高企“大腦”和肢體技術尚不成熟應用場景少，無應用場景少，無法支撐大批量商法支撐大批量商業化應用業化應用成

17、成本本場場景景技技術術請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明101.1.21.1.2、特斯拉突破行業瓶頸的特有優勢：產業鏈協同、特斯拉突破行業瓶頸的特有優勢：產業鏈協同 特斯拉人形機器人可以復用電動汽車技術與產業鏈特斯拉人形機器人可以復用電動汽車技術與產業鏈，加速商業化落地加速商業化落地。Optimus采用汽車同款FSD芯片及算法，使用Dojo超級計算機進行訓練，在熱管理系統、傳感器、電池系統等諸多方面與汽車產品有共同之處，產業鏈更易實現規?；б?。人形機器人與外界有更多交互，比汽車自動駕駛技術更為復雜，特斯拉可在車端AI技術的基礎上進一步深化升級。資料來源：特色產業鏈揭榜推進活動公眾號，高

18、工機器人公眾號，2022年Tesla AI Day，新浪直播，瓦礫村夫公眾號，國海證券研究所圖：特斯拉電動汽車與人形機器人技術交集神經網絡神經網絡人工智能算法人工智能算法訓練訓練Dojo Dojo 超級計算機超級計算機圖像分析圖像分析攝像頭攝像頭硬件復用硬件復用電池系統電池系統熱管理系統熱管理系統FSDFSD芯片芯片交互模塊相同交互模塊相同物體識別物體識別定位和地圖映射定位和地圖映射避障避障深度分析深度分析傳感器傳感器攝像頭+超聲波計劃、決定、執行計劃、決定、執行轉向、加速或剎車傳感器：傳感器：攝像頭+超聲波+電磁+聽力+觸覺+溫度+壓力計劃、決定、執行計劃、決定、執行:有50個自由度的復雜的

19、控制系統更高的感知要求：更高的感知要求：感知判讀、語言感知、理解語境等主要使用控制電機主要使用控制電機主要使用動力電機主要使用動力電機只有兩個驅動單元只有兩個驅動單元擁有擁有2828個執行器個執行器請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明11圖：Optimus“自己造自己”1.1.21.1.2、特斯拉有望突破行業瓶頸的特有優勢：產品協同、特斯拉有望突破行業瓶頸的特有優勢：產品協同 人形機器人在特斯拉體系內有大量應用場景人形機器人在特斯拉體系內有大量應用場景，可支撐其早期商業化落地規模應用可支撐其早期商業化落地規模應用。Optimus具有24小時高效、精準工作的優勢，可在特斯拉超級工廠中大量替代

20、人類崗位，代替工人做一些危險、無聊、重復的工作，提高安全性和生產效率。在Optimus成本下降至預期目標后，將其應用于汽車生產中可以有效降低人力成本、提高利潤，還可以在SpaceX火箭發射測試發揮重要作用。此類內部需求將支撐Optimus在商業落地的早期得到大量應用。資料來源：2022年Tesla AI Day，2023年Tesla投資者日，新浪直播，第一財經，國海證券研究所圖：Optimus在工廠中應用請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明121.21.2、特斯拉為人形機器人帶來大規模商業化曙光、特斯拉為人形機器人帶來大規模商業化曙光 人類對人形機器人的探索已超百年人類對人形機器人的探索已

21、超百年，但仍無法大規模商業化應用但仍無法大規模商業化應用。早在1893年喬治摩爾就設計能行走的蒸汽動力機器人。1973年日本早稻田大學加藤一郎帶領團隊創造出世界上第一臺人形智能機器人WABOTWABOT-1 1。該機器人集成了肢體控制系統、視覺系統和對話系統，胸部配備了攝像頭，手部帶有觸覺傳感器。2000年發布的本田ASIMO（2000年發布）和2014年發布的美國波士頓動力公司發布初代Atlas機器人均獲得廣泛關注。特斯拉有望憑借低成本優勢成為首款規?；瘧玫娜诵螜C器人特斯拉有望憑借低成本優勢成為首款規?；瘧玫娜诵螜C器人。近年來美日等國不斷推進民用人形機器人研究，重視使用AI等新技術提高人

22、形機器人的智能化和自主化智能化和自主化水平，已推出多款服務型人形機器人，適用于醫療、教育、物流、倉儲、工業等領域，但均成本高昂但均成本高昂，無法大規模商業化應用無法大規模商業化應用。本田開發出雙足機器人“E0”加藤一郎研發出第一臺人型智能機器人“WABOT-1”日本研發出自己的第一臺機器人 “Gakutensoku”192819281973197319861986加拿大人喬治設計了以蒸汽為動力的能行走的機器人美國西屋電器工程師溫斯利制作并展示Televox機器人1893189319271927日本本田公司等發布全新機器人系列“HRP”Atlas進行了第三次優化，能獨立搬運東西、保持身體平衡我國

23、獨立研發第一臺人形機器人先行者1998199820002000200020002012013 320162016日本豐田公司推出第四代家務機器人“巴士男孩”美國特斯拉公司推出“擎天柱”人形機器人202120212022021 1作為日本本田公司P系列最后一臺機器人ASIMIO誕生了美國波士頓動力公司初代Atlas機器人正式發布資料來源：源碼資本，ofweek，澎湃新聞全球智庫，波士頓動力官網，國外人形機器人發展及軍事應用分析王桂芝，中國先進制造技術論壇網易號，日本產業技術綜合研究所，國海證券研究所圖：人形機器人歷史演進請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明131.21.2、電氣驅動最適合人形

24、機器人應用場景、電氣驅動最適合人形機器人應用場景 驅動技術是各類人形機器人之間的重要區別之一。電氣驅動方式具有控制精度高電氣驅動方式具有控制精度高、結構節性能好結構節性能好、噪音低噪音低、效率高效率高等優點等優點，更適合通用型人形機器人更適合通用型人形機器人。表：國內外人形機器人領域的關鍵技術成果資料來源：國外人形機器人發展及軍事應用分析王桂芝，機器人與智能系統陳繼文，國海證券研究所驅動方式液壓驅動氣壓驅動電氣驅動輸出功率很大，壓力范圍為0.51.4MPa大，壓力范圍為0.480.6MPa，最大可達1MPa較大控制性能控制精度較高輸出功率大可無級調速反應靈敏可實現連續軌跡控割精度低阻尼效果差低

25、速不易控制難以實現高速、高精度的連續軌跡控制控制精度高、功率較大能精確定位、反應靈敏可實現高速、高精度連續軌跡控制伺服特性好，控制系統復雜響應速度很高較高很高結構性能及體積功率與質量比大，體積小，結構緊湊，密封問題較大功率與質量比大，體積小，結構緊湊，密封問題較小，工作有噪音結構性能好，噪聲低結構緊湊，無密封問題常見應用范圍適用于重載、低速驅動，電液伺服系統適用于噴涂機器人、點焊機器人和托運機器人適用于中小型負載驅動、精度要求較低，有限點位程序控制的機器人適用于中小負載、要求具有較高的位置控制精度和軌跡控制精度、速度較高的機器人效率與成本效率中等（0.30.6），液壓元件成本較高效率低（0.1

26、50.2），氣源方便，結構簡單，成本低效率較高（0.5左右），成本高維修及使用方便，但油液對環境溫度有一定要求方便較復雜表：人形機器人驅動方式關節設計多自由度關節設計。從單自由度串/并聯結構發展到多自由度混聯結構，并正致力于研究更多自由度的仿生結構動力驅動人形機器人目前主要是電池+電機+減速器驅動，動力驅動裝置向著低成本、高性能方向發展感知多傳感器信息融合設計，集成了光電/紅外、雷達、聲音、位置和力傳感器，以實現類人視覺、聽覺和觸覺功能。同時，還進行了電子皮膚的研究，提高了人形機器人的敏感感知和精細操作能力?？刂评肁I提高人形機器人的智能自主控制水平請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明1

27、41.2.11.2.1、波士頓動力：領先的技術先鋒、波士頓動力：領先的技術先鋒 波士頓動力致力波士頓動力致力于于研發敏捷靈巧且更接近人類的智能機器人研發敏捷靈巧且更接近人類的智能機器人。1992年，Marc Raibert在美國創立波士頓動力；2005年，在美國軍方資助下，波士頓動力開發了一系列機器人原型。波士頓動力旗下產品線包括Spot四足機器人、Atlas雙足機器人、用于倉庫搬貨的Handle兩輪機器人，以及4輪機器人SandFlea等。型號圖片特點尺寸重量速度傳感器驅動自由度計算機軟件動力有效載荷BIGDOG(2004)能夠在復雜地形上行走的四足機器人寬:30 cm高:125cm長:10

28、0cm113.4kg11.26 km/h腿部：位置和力傳感器機身：陀螺儀、激光雷達和立體視覺系統液壓系統：壓力和溫度傳感器16個定制液壓執行器20帶有Pentium 4級CPU的PC/104主板帶有自定義c+代碼的QNX實時操作系統，用于控制、傳感、數據收集和通信。15馬力內燃機驅動的液壓泵150kgRHEX(2007)仿生的六足機器人，專為崎嶇地形運動而設計。堅固耐用、防塵防水、模塊化設計寬:39cm高:20cm長:57cm12.5 kg 9.72 km/h相機、陀螺儀、加速度計和其他傳感器。電機：位置、電流和溫度傳感器6臺直流馬達6基于intel的主機;有效載荷計算機(可選)。Linux操

29、作系統?？刂栖浖梢杂肅、Python或Matlab編程。兩塊144 wh鋰聚合物電池，可使用6小時-LS3(2010)四足機器人，旨在幫助士兵在崎嶇的地形上攜帶沉重的裝備寬:90cm高:190cm長:200cm362.9 kg-腿部：位置/力傳感器。機身：陀螺儀和立體視覺系統液壓系統：壓力和溫度傳感器液壓12定制PC-內燃機181kgHANDLE(2017)輪式機器人，專為物料搬運應用而設計，并具有能搬重物的機械臂。高:200cm150 kg-深度照相機電動馬達10-自定義操作系統和控制車載電池有效載荷：15kg。最大到達距離：2.8米。圖：波士頓動力的機器人舉例資料來源：波士頓動力公司官網

30、，OFweek機器人網，ROBOTS，國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明151.2.11.2.1、波士頓動力：機器人領域的商業化探索與前沿創新、波士頓動力：機器人領域的商業化探索與前沿創新 波士頓動力已商業化兩款機器人波士頓動力已商業化兩款機器人-SpotSpot和和StretchStretch。波士頓動力的控制權在2013年、2017年和2020年歷經多次轉移，先后被Google、軟銀和現代汽車收購。歸屬現代汽車后，波士頓動力的商業化進程正式起步。2020年中，波士頓動力首款商用機器狗Spot正式面向公眾開售，零售價7.5萬美元。2021年，波士頓動力發布新型移動機器人S

31、tretch，旨在推動物流、倉儲自動化。AtlasAtlas機器人采用液壓驅動機器人采用液壓驅動，敏捷靈活敏捷靈活、機動性強機動性強，但仍未商業化落地但仍未商業化落地。Atlas的感知算法可將傳感器中的數據轉換為對決策的制定和形體動作的規劃，使其能夠憑借靈敏感知判斷自己在環境中的位置，并完成通過獨木橋、高難度跑酷等行為。但Atlas在科研和機械零部件等方面的成本居高不下，至今未商業化落地，其前沿開發技術有望反哺公司其他系列機器人落地應用。圖：波士頓動力：機器狗spot（左）、Stretch（中）、Atlas（右）儀表讀數搜索和警報檢測探測資料來源：波士頓動力官網，New York Times，

32、軟銀官網，路透社，ROBOTS，機器之心公眾號，國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明161.2.21.2.2、軟銀、軟銀NAO:NAO:已商業化落地的小型教育人形機器人已商業化落地的小型教育人形機器人 軟銀機器人軟銀機器人（SoftBankSoftBank RoboticsRobotics）推出的推出的NAONAO是為數不多的已商業化落地的人形機器人項目是為數不多的已商業化落地的人形機器人項目。NAO是一個應用于全球教育市場的雙足人形機器人，它提供了一個獨立、可編程、功能強大且易用的操作應用環境。58cm高的NAO擁有流暢的肢體語言，具備聽、看、說能力，能夠實現與人或者其他N

33、AO之間的互動。NAONAO主要應用于教育領域主要應用于教育領域，覆蓋編程教學覆蓋編程教學、科研研究科研研究、特殊教育特殊教育、競技比賽競技比賽、表演活動等場景表演活動等場景。NAO作為編程教育平臺可支持C+、Python、Java等編程語言；可應用于兒童自閉癥特殊教育；可用作機器人競賽標準平臺；可實現唱歌、跳舞、會話等表演活動。尺寸尺寸：寬31.1cm、高58cm、長27.5cm重量重量：5.5kg速度速度：0.3km/h傳感器傳感器：兩個500萬像素的OmniVision攝像頭，帶有三軸加速度計和兩個陀螺儀的慣性單元，聲吶，四個全向麥克風，兩個紅外傳感器，九個觸覺傳感器和八個壓力傳感器。驅

34、動驅動：25個Portescap有刷直流空心杯電機自由度自由度：25（頭：2 DoF；手臂：5 DoFx2；骨盆：1 DoF；腿：5 DoFx2；手：1 DoFx2）材料材料：聚碳酸酯-ABS塑料、聚酰胺和碳纖維增強熱塑性塑料顏色顏色：深灰色計算計算：英特爾Atom1.91GHz四核CPU、4GB內存、32GB固態硬盤、藍牙、Wi-Fi和以太網。軟件軟件：Linux操作系統和choregraph套裝軟件，用于編程和可視化動力動力：27.6Wh鋰離子電池，可運行90分鐘成本成本：7，000圖：軟銀NAO資料來源：NAO機器人Robotics，軟銀機器人官網，ROBOTS，國海證券研究所請務必閱讀

35、報告附注中的風險提示和免責聲明171.2.31.2.3、優必選：國內領先的服務型人形機器人企業、優必選：國內領先的服務型人形機器人企業 優必選是中國人形機器人及智能服優必選是中國人形機器人及智能服務機器人解決方案的頭部企業務機器人解決方案的頭部企業。公司成立于2012年，在人形機器人技術方面布局有高性能伺服驅動器、機械傳動、運動規劃與控制、計算機 視覺 與 感 知、智能 語 音 交 互、SLAM與導航、人機交互和手眼協調等核心技術，并推出了機器人操作系統應用框架ROSA。優必選現有機器人產品可分為企業企業級級（教育機器人、物流機器人等）和消費級消費級兩類，其中教育機器人是其業務重點。圖：優必選

36、的核心技術悟空悟空Walker XWalker XCruzrCruzrJimuJimu資料來源：優必選官網，優必選招股說明書，優必選研究院官網，國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明181.2.31.2.3、優必選：雙足行走機器人領域國內領先、優必選：雙足行走機器人領域國內領先 優必選最新一代人形服務機器人Walker X已具備了比上一代Walker更優的環境感知環境感知、運動性能運動性能和情感交互：情感交互：搭載搭載4141個高性能伺服關節構成的靈巧四肢個高性能伺服關節構成的靈巧四肢，能實現平穩快速的行走平穩快速的行走和精準安全的交互精準安全的交互；具備多維力覺具備多維力覺、

37、多目立體視覺多目立體視覺、全向聽覺和慣性全向聽覺和慣性、測距等全方位的感知系統測距等全方位的感知系統;升級視覺定位導航和手眼協調操作技術，自主運動及決策能力自主運動及決策能力大幅提高；內置的原生內置的原生2828+機器人情緒體系機器人情緒體系，可以進行主動式交互，與用戶建立共情；采用模塊化設計模塊化設計，頭部、手掌、電池都可以快速拆卸和組裝，降低使用和維護成本。2016Walker原型機2018Walker第一代2019Walker第二代復雜地形自適應平穩快速行走動態足腿控制自平衡抗干擾手眼協調操作精準靈活服務柔順物理交互人機互動安全U-SLAM視覺導航自主路徑規劃環境和人體感知理解數字世界多

38、模態情感交互仿人共情表達AloT物聯網中樞智能家居控制Walker X展示出仿人服務機器人仿人服務機器人在家庭場景家庭場景應用的潛力。Walker X現已具備上下樓梯、操控家電、按摩、端茶倒水等功能，滿足人類情感、教育、陪伴等需求。資料來源：優必選研究院官網，動點科技，優必選招股書，知乎優必選科技官方號，讀創，國海證券研究所圖：優必選的人形機器人歷次迭代2021Walker X請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明191.2.41.2.4、小米發布人形機器人、小米發布人形機器人CyberOneCyberOne：開啟智能機器人新紀元：開啟智能機器人新紀元 小 米 于小 米 于 20222022

39、 年年 8 8 月 公 布 首 款 全 尺 寸 人 形 機 器 人月 公 布 首 款 全 尺 寸 人 形 機 器 人CyberOneCyberOne（鐵大鐵大）。鐵大身高177cm，體重52kg，臂展168cm。感知：感知：配備MiMi SenseSense視覺空間系統視覺空間系統，可三維重建真實世界，完成避障和行動；運動：運動：搭載小米自研全身控制算法小米自研全身控制算法，支持2121個自個自由度由度動作，并能實現各自由度0.5毫秒級別的實時響。電機性能強，四肢靈活，髖關節主要電機的動力扭矩峰值可達300Nm，峰值扭矩密度96Nm/kg。交互：交互：能分辨85種環境語義，感知45種人類語義情

40、緒，實現人物身份、手勢和表情的識別；CyberOneCyberOne僅為僅為“驗證機驗證機”，小米現在處于人形機器小米現在處于人形機器人的起步階段人的起步階段。人形機器人技術集成度較高、開發難度大，目前小米人形機器人的成本每臺大概六七十萬元，尚無法實現量產。小米看好智能機器人在生活、工作中的應用，將持續在該領域進行突破。圖：CyberOne技術細節資料來源：央廣網，小米官網，集微網，獵云網，國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明201.31.3、AIAI技術賦能開啟人形機器人新紀元技術賦能開啟人形機器人新紀元 人工智能技術的進步改善了人形機器人在感知與分析人工智能技術的進步改善

41、了人形機器人在感知與分析、運動規劃與控制運動規劃與控制、人機交互人機交互、精準導航等方面的能力精準導航等方面的能力，將將機器人從被動互動轉變為主動與人互動機器人從被動互動轉變為主動與人互動。語音交互和計算機視覺技術使人形機器人能夠識別及確認人類和周圍的物體，并與人類進行對話；機器學習能幫助機器人完成推理預測任務、增強運動的自主性；AI處理器芯片可以支持深度人形機器人神經網絡的學習和加速計算；深度學習、強化學習、智能語音、知識圖譜等多種AI融合技術助力機器人精準導航與執行控制。Artificial IntelligenceArtificial Intelligence人臉識別搜索引擎機器翻譯智能

42、推薦語音助手聊天機器人自動駕駛Siri圖：AI的典型應用領域圖：AI為機器人賦能感知和感知能力感知和感知能力自主決策和學習能力自主決策和學習能力人機交互和自然語言處理人機交互和自然語言處理自動化和智能化生產自動化和智能化生產通過計算機視覺、語音識別等AI技術，機器人能夠感知周圍的物體、聲音和環境，并做出相應反應。機器人可以利用機器學習、深度學習和強化學習等AI技術，從經驗中學習和改進自己的行為，逐步提高執行任務的能力。機器人可以理解和解釋人類的語言指令，回答問題和提供服務。這種人機交互使機器人在許多領域發揮重要作用。AI技術在制造業和工業領域中的應用，使得機器人能夠自動執行復雜的生產任務。資料

43、來源：工博士，科技快報網，鈦媒體，慧博資訊，科創板日報，榮隆科技，智成企業研究院，新華網，人工智能學家，百度AI開放平臺，國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明211.31.3、人工智能將以具身智能為方向高速發展、人工智能將以具身智能為方向高速發展 人工智能經歷三次技術浪潮人工智能經歷三次技術浪潮，當前正向當前正向具身智能具身智能（E Embodiedmbodied AIAI）發展演進發展演進。英偉達總裁黃仁勛表示，人工智能的下一個浪潮將駛向具身智能，即智能體通過與環境產生交互，通過自身的學習通過自身的學習，產生對于客觀世界的理解和改造能力。在技術突破和政策支持的雙重推動下，人

44、工智能駛往具身智能的進程不斷加快進程不斷加快。技術方面：技術方面：ChatGPT的誕生，英偉達研發出多模態具身智能系統多模態具身智能系統NvidiaNvidia VIMAVIMA、谷歌聯合柏林工業大學團隊發布多模態具身視覺語言模型多模態具身視覺語言模型PaLMPaLM-E E、上交大提出PIEPIE具身智能方案具身智能方案等，都加速推動著具身智能的落地；政策方面：政策方面：多國表現出對具身智能的重視與支持，如中國發布北京市促進通用人工智能創新發展的若干措施（2023-2025年）（征求意見稿），美國國家科學基金會與利益相關方投資1.4億美元建立七個新的國家人工智能研究所等。資料來源：財聯社，湖

45、南日報，科學快報，機器之心，國海證券研究所圖：人工智能至具身智能的演變人人工工智智能能第三次第三次AIAI浪潮浪潮深度學習深度學習多層神經網絡多層神經網絡辨別聲音及影像、辨別聲音及影像、針對問題做判斷針對問題做判斷聯接主義聯接主義人工神經網絡人工神經網絡Apple SiriApple Siri、Bing Bing 影像搜尋影像搜尋無法主動學習、無法主動學習、與環境交互與環境交互核心核心功能功能產品產品缺點缺點類別類別第一次第一次AIAI浪潮浪潮邏輯主義邏輯主義證明和推理證明和推理聯接主義聯接主義人工神經網絡人工神經網絡ElizaEliza、PrologProlog無法解決實用問無法解決實用問題

46、題第二次第二次AIAI浪潮浪潮聯接主義聯接主義人工神經網絡人工神經網絡識別識別聯接主義聯接主義人工神經網絡人工神經網絡BPBP前饋神經網前饋神經網絡絡無法解決復雜實無法解決復雜實用問題用問題具具身身智智能能主動學習、主動感知主動學習、主動感知機械身體執行物理任務機械身體執行物理任務與環境交互與環境交互1950 1950 197619761976 1976 200620062006 2006 2022202220222022至未來至未來請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明220202人形機器人代替人類：人形機器人代替人類：科技進步與社會發展大勢所趨科技進步與社會發展大勢所趨 2.12.1 具

47、身智能機器人或成為第四次科技革命的核心領域具身智能機器人或成為第四次科技革命的核心領域 2.22.2 人形機器人破解勞動力不足難題，替代勞動符合人類天性人形機器人破解勞動力不足難題，替代勞動符合人類天性 2.32.3 人形機器人開啟新一輪國際競爭，我國產業鏈優勢凸顯人形機器人開啟新一輪國際競爭，我國產業鏈優勢凸顯請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明23資料來源：德勤，World Bank，Our World In Data,鈦媒體，求是網，歷史2人民教育出版社，國海證券研究所2.12.1、科技趨勢：、科技趨勢：具身智能機器人或成為第四次科技革命核心領域具身智能機器人或成為第四次科技革命核心

48、領域“具身智能具身智能+機器人機器人”有望大幅解放生產力有望大幅解放生產力，成為第四次科技革命的核心領域成為第四次科技革命的核心領域。歷史上三次工業、科技革命發生的根本原因是生產力無法滿足社會發展需求，蒸汽機、電力、信息技術等突破性技術的出現，大幅提高了社會生產力，對世界經濟的發展具有深遠影響。當前，全球經濟增長乏力，上一輪科技突破的紅利接近尾聲，亟需新一輪科技革命的出現。而具身智能機器人以AIAI、機器人領域技術不斷突破機器人領域技術不斷突破為前提，并憑借“機器代人機器代人”、產業鏈長產業鏈長的特點，具有廣闊的發展空間。蒸汽機蒸汽機電力電力信息技術信息技術人工智能人工智能第一次工業革命第一次

49、工業革命第二次工業革命第二次工業革命第三次科技革命第三次科技革命第四次科技革命第四次科技革命圖：工業革命概況及對全球GDP影響19501950年年1.391.39萬億萬億20222022年年101101萬億萬億GDP增長近2 2倍GDP增長近4 4倍GDP增長超7070倍背景背景：社會背景：手工業生產生產無法滿足市場需求無法滿足市場需求 技術前提：瓦特改良蒸汽機影響影響：解放第一產業生產力，推動第二產業發展背景背景：社會背景：資本主義市場初步形成使商品需求大幅增加，機器生產不生產不能滿足社會需求能滿足社會需求技術前提：電力和內燃機廣泛應用影響影響：加速解放生產力加速解放生產力推動第三產業的萌芽

50、和發展背景背景：社會背景：機器大工業的深入發展要求更先進要求更先進的動力、交通、通訊手段國家國家成為科技事業的組織者和推動者技術前提：原子能、電子計算機等領域取得重大突破影響影響：社會生產力空前發展生產力空前發展當前時代背景當前時代背景：社會背景：全球嚴重的老齡化趨勢限制了社會生產力限制了社會生產力發展多國多國出臺政策支持“機器人機器人+AI+AI”的發展技術前提：人工智能、機器人、新能源等領域高速發展高速發展Cromford MillsCromford MillsHarland&WolffHarland&Wolff請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明242.22.2、社會趨勢：人口老齡化

51、與勞動力不足為人形機器人創造機遇、社會趨勢：人口老齡化與勞動力不足為人形機器人創造機遇 社會老齡化趨勢加劇社會老齡化趨勢加劇，為人形機器人提供機遇為人形機器人提供機遇。隨著經濟和社會的進步，人口預期壽命進一步延長，生育率大幅下降，全球老年人口占比持續上升。WTO預計，2030/2050年全球老年人口將增至14/21億人，老齡化成為全球社會的共同特征。人口老齡化將加劇勞動力供給緊張，企業用工成本不斷提升。因此，許多行業嘗試利用機器人應對勞動力短缺和勞動力成本增加帶來的挑戰。老齡化帶來的陪伴和康養需求老齡化帶來的陪伴和康養需求，為人形機器人帶來新的落地場景為人形機器人帶來新的落地場景。根據國務院發

52、展研究中心公管所課題組測算，預計“十四五”時期，我國老年人口將超過3億人，其中80歲及以上的老人比重持續上升，養老護理人員缺口將進一步加大。人形機器人在養老護理、醫療健康方面迎來廣闊市場需求。0%5%10%15%20%25%30%2012201320142015201620172018201920202021中國美國日本歐盟英國德國全球圖：2012-2021年全球重點國家65歲以上人口比例圖：2013-2022年中國就業人員平均工資趨勢（萬元）資料來源：國家統計局，世界衛生組織，wind，國海證券研究所3579111320132014201520162017201820192020202120

53、22中國就業人員平均工資制造業采礦業建筑業教育批發和零售業商業和服務業請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明25圖：商業服務領域痛點需求、服務領域以及人形機器人的智能應用資料來源：洞見研報，中國電子報公眾號，艾瑞咨詢，國海證券研究所場景痛點場景痛點人員流動性強人員流動性強商業性服務工作重復性重復性高，高，工作內容單一，人員人員流動性大，人員管理混亂流動性大，人員管理混亂人員素質參差不齊，人員素質參差不齊，需定期培訓，培訓成本較高培訓成本較高服務效率低下服務效率低下大范圍的清潔、消毒類工作，相同時間內，人工人工效率低效率低送餐、引導類工作在人流高峰時易出現服務人手服務人手不足不足的情況服務質量

54、不佳服務質量不佳人工服務難以保證服務難以保證服務質量統一化質量統一化，在連鎖酒店等嚴格場景下，易影響顧易影響顧客體驗客體驗人工執行清潔、消毒類工作難以對其進行監督難以對其進行監督外生因素影響外生因素影響后疫情時代，商業服務類場景傾向無接觸服務傾向無接觸服務消費升級消費升級宏觀背景下對人形機器人落地應用提出要求服務領域服務領域餐飲餐飲酒店酒店交通樞紐交通樞紐寫字樓寫字樓商超商超銀行銀行展覽場所展覽場所醫院醫院人形機器人智能應用人形機器人智能應用實時提供清潔、消殺數據，為數字化管理運營提為數字化管理運營提供底層支持供底層支持云端大腦通過人工增強、通過人工增強、多模態融合多模態融合AIAI和數字孿生

55、和數字孿生等先進技術，實現自我學自我學習習人工成本降低人工成本降低服務效率提升服務效率提升大量承擔人工跑腿配送等重復性工作，提高效率依據地面狀態、人流密度、任務緊急情況，云端云端調度安排機器人運行部署調度安排機器人運行部署服務質量提高服務質量提高嚴格執行服務程序并疊加語音識別技術與用戶靈活互動，增強顧客體驗度增強顧客體驗度PC/手機端實時監控，實時監控，數據及時上傳存儲，便于后臺分析調用，實現系統管實現系統管理理服務效率提升服務效率提升安全無接觸，保護用戶保護用戶隱私隱私國內外廠商爭相布局人形機器人產業，人形機器人形機器人賽道火熱人賽道火熱2.22.2、社會趨勢：替代人力解放勞動符合人類進化本

56、性、社會趨勢：替代人力解放勞動符合人類進化本性 人形機器人落地應用場景廣泛人形機器人落地應用場景廣泛，可替代人類從事危險可替代人類從事危險、枯燥重復的勞動枯燥重復的勞動。依托人工增強、多模態融合AI和數字孿生等先進技術，未來的機器人能夠實現自我學習機器人能夠實現自我學習，在自主導航、智能作業、人機交互等維度展現的功能可覆蓋商用服務場景的基本訴求，落地應用場景廣泛落地應用場景廣泛，可將人類從非創造性的體力勞動中解放出來可將人類從非創造性的體力勞動中解放出來。請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明262.32.3、機器人與戰略性新興產業重合度高，助力構建國家競爭力、機器人與戰略性新興產業重合度高

57、，助力構建國家競爭力 機器人在加快技術創新加快技術創新、促進產業升級促進產業升級、鍛造國家競爭優勢鍛造國家競爭優勢等方面發揮越來越重要的作用，機器人產業發展是衡量是衡量一國技術創新競爭力的重要指標一國技術創新競爭力的重要指標，積極發展機器人產業已成為許多發達經濟體及新興經濟體的國家戰略成為許多發達經濟體及新興經濟體的國家戰略。國家機器人產業相關政策中國2023年1月，工信部等十七部門聯合發布“機器人+”應用行動實施方案，強調落實“十四五”機器人產業發展規劃重點任務，加快推進機器人應用拓展。美國美國國家機器人計劃NRI-3.0 計劃于2021年2月宣布，尋求對集成機器人系統的研究。美國政府在20

58、21年向NRI-3.0基金提供了1400萬美元的支持，鼓勵學術界、工業界、非營利組織和其他組織之間的合作，以在基礎科學、工程和技術開發和使用之間建立更好的聯系。德國德國的高科技戰略2025(HTS)是德國研發和創新計劃的第四版。到2026年，德國政府每年將投入約6900萬美元的資金五年的總預算為3.45億美元。其研究課題主要是數字輔助系統，例如數據眼鏡、人機協作、支持員工進行體力工作的外骨骼等。歐盟Horizon Europe是歐盟的重點研究和創新框架計劃，預算達943億美元，為期七年（2021 年至 2027 年）。歐盟委員會為2021-2022年機器人相關工作計劃提供了總計1.985億美元

59、的資金。日本日本的“新機器人戰略”旨在使日本成為世界第一的機器人創新中心。日本政府在2022年提供了超過9.3億美元的支持。重點領域是制造業、護理和醫療、基礎設施和農業。從2020年到2025年的5年期間，“登月研究與發展計劃”中機器人相關項目的預算為4.4億美元。韓國韓國第三次智能機器人基本計劃正在推動將機器人技術發展為第四次工業革命的核心產業。韓國政府為“智能機器人2022年實施計劃”撥款1.722億美元。中國中國：Walker系列（優必選）、ART Robot（北京鋼鐵俠科技）日本日本：ASIMO（本田）、HRP（Kawada Industries等）韓國韓國：HUBO（韓國高等科學技術

60、研究所的智能機器人實驗室）美國美國：Atlas（波士頓動力）、digit(Agility Robotics)、optimus（特斯拉）歐盟歐盟：ICUB（意大利 IIT）德國德國：TORO（德國宇航中心）英國英國：RobotHespian（阿泰因機器人公司）圖：全球知名人形機器人研發地區分布資料來源：人民網，中國政府網，OFweek機器人網，中國機器人網，IEEE，國海證券研究所表：全球機器人產業相關政策梳理請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明27各地機器人政策各地機器人政策2.3.12.3.1、國家推動：國內利好政策推動人形機器人產業發展、國家推動：國內利好政策推動人形機器人產業發展 我

61、國對機器人產業高度重視我國對機器人產業高度重視，并頒布一系列政策以推動產業發展并頒布一系列政策以推動產業發展，如2023年1月由工信部等發布的“機器人+”應用行動實施方案等。中國機器人行業的市場參與者將逐漸形成聚集及協同效應。北京北京：2023年6月，北京市機器人產業創新發展行動方案（20232025年）公布，對人形機器人等細分產業人形機器人等細分產業的發展制定了目標和行動細則。上海上海：2023年3月，經信委等8部門印發文件，規劃在上海打造10家行業一流的機器人頭部品機器人頭部品牌牌、100個標桿示范的機器人應用場景機器人應用場景、1000億元機器人關聯產業規模。機器人關聯產業規模。深圳深圳

62、：2023年5月，發布相關行動方案，加快組建廣東省人形機器人創新中心人形機器人創新中心，支持創新產品研發，并強調發揮粵港澳大灣區制造業優勢，開展人形機器人規?；瘧萌诵螜C器人規?；瘧?。2015201520172017201620162017201720212021“十三五”規劃“十三五”規劃“智能機器人”申報指南智能機器人”申報指南國家機器人標準體系建設指南國家機器人標準體系建設指南十四五機器人產業發展規劃十四五機器人產業發展規劃20232023機器人機器人被列為推動制造業轉推動制造業轉型升級高水平發展型升級高水平發展的重點領域之一提出大力發展工業機器人、服務機器人、手術機器人和軍用機器人圍

63、繞智能機器人基礎前沿技術、新一代機器人、關鍵共性技術、工業機器人、服務機器人、特種機器人6個方向，啟動42個項目，經費約6億元建立起較為完善的機器人標準完善的機器人標準體系體系，累計修訂約100項機器人國家和行業標準，基本實現基礎標準檢測評定方法標準提出要突破突破先進控制器、高精度伺服驅動系統、高性能減速器等智能機智能機器人關鍵技術器人關鍵技術目標為：到 2025 年，制造業機器人密度較 2020 年實現翻番，服務機器人、特種機器人行業應用深度和廣度顯著提升，機器人顯著促進經濟社會高質量發展制造業農業建筑商貿物流能源醫療健康養老服務商業社區教育安全應急和極端應用資料來源：中國政府網，國務院新聞

64、辦公室，智研咨詢，國家標準委，國家發展改革委，國務院，wind，人民日報，優必選科技公眾號，北京市人民政府，財聯社，界面新聞，國海證券研究所中國制造中國制造20252025”機器人機器人+”+”應用行動實施方案應用行動實施方案圖：“機器人+”應用行動實施方案十大重點聚焦領域圖：我國部分地區機器人相關政策舉例請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明282.3.22.3.2、人形機器人屬高端制造業，上下游產業鏈規模龐大、人形機器人屬高端制造業，上下游產業鏈規模龐大 人形機器人產業鏈可以分為上游零部件及軟件系統人形機器人產業鏈可以分為上游零部件及軟件系統、中游本體及集成和下游終端應用中游本體及集成和

65、下游終端應用。上游零部件和軟件系統包括傳感器、伺服系統、控制系統等；中游是本體集成設計組裝；下游是終端應用市場，包括醫療、教育、救災救援等不同場景的多個領域。據艾瑞智數據艾瑞智數，在工業機器人中在工業機器人中，控制器控制器、伺服和減速器等主要零部件約占硬件成本的伺服和減速器等主要零部件約占硬件成本的7070%-8585%。人形機器人上游核心部件外，增加了體現算力水平的專用芯片。隨著機器人感知、決策、控制、交互能力升級，軟件系統與配套技術支持在產業鏈中占比加大。但控制器、伺服和減速器等關鍵零部件仍是重點成本環節。圖：工業機器人關鍵零部件及市場特征圖：人形機器人產業鏈概覽伺服系統：伺服系統：電機電

66、機驅動器減速機控制系統：控制系統：主控制器嵌入式軟件IO接入版視覺類傳感器：光電類力學器傳感器：傳感器：視覺類光學類力學器能源動力：能源動力：電池充電裝置原材料：原材料：金屬材料塑料材料軟件算法：軟件算法：運動控制機器視覺語義識別人人形形機機器器人人本本體體服務型服務型工業型工業型家用型家用型娛樂型娛樂型研究型研究型清潔清潔娛樂娛樂終終端端應應用用工業工業巡檢巡檢教育教育醫療醫療控制器市場特征1.本體廠商紛紛自主研發，但大部分還是需要購買第三方產品2.國內廠商控制中，控制器占機器人成本比重約20%-25%，相對易拉開成本差距主要難點行業封閉性強，生產實踐數據積累少，模型算法需要修正伺服市場特征

67、1.高端市場依賴進口，中低端市場可自主覆蓋2.國內廣商市，伺服占機器人成本比重約25%-30%主要難點高端驅動器、編碼器需進口減速器市場特征1.市場集中度極高，高端市場為減國外品牌絕對壟斷2.議價能力強，供貨周期長，國內一般4-6個月3.國內廠商中，減速器占機器人成本的比重約25%-30%主要難點基礎材料與生產工藝水平，逆向工程已經不適用中游本體和集成商中游本體和集成商下游終端應用下游終端應用上游零部件及軟件系統上游零部件及軟件系統資料來源：艾瑞智數，高工機器人公眾號，國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明292.3.32.3.3、人形機器人全球市場百億空間指日可待、人形機器人

68、全球市場百億空間指日可待 人形機器人作為通用型機器人，可以在多種應用場景下替代傳統工業、服務以及特種機器人，擁有廣闊的市場空間。PrecedencePrecedence ResearchResearch預計預計，20222022年全球人形機器人市場規模約為年全球人形機器人市場規模約為1616.2 2億美元億美元，20322032年年，將達到將達到286286.6 6億美億美元元，1010年復合增長率達年復合增長率達3333.2828%。資料來源：Precedence Research，國海證券研究所16.221.628.838.451.168.190.8121161.3215286.632.9

69、0%32.95%33.00%33.05%33.10%33.15%33.20%33.25%33.30%33.35%33.40%05010015020025030035020222023E2024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E2031E2032E市場規模（億美元）年增長率圖：2022-2032年人形機器人全球市場預測請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明30圖：Optimus現階段關節主要硬件成本測算資料來源：鳴志電器官網，愛采購，京東，國海證券研究所零部件圖示數量參考單價（元）單機價值量（元）比例零部件圖示數量單個參考價（元）單機價值量（元）比例零部件圖示數量單

70、個參考價（元）單機價值量（元）比例線性執行器1439690062.82%旋轉執行器1420440032.35%靈巧手2305404.83%無框電機143000420006.65%無框電機143000420006.65%空心杯電機122000240003.80%力矩傳感器142500350005.54%諧波減速器143000420006.65%行星減速箱1250060000.95%位置傳感器（編碼器）142750385006.09%力矩傳感器142500350005.54%蝸輪蝸桿12455400.09%反轉式行星滾柱絲杠142000028000044.32%位置傳感器（編碼器）28275077

71、00012.19%四點接觸球軸承1410014000.22%交叉滾柱軸承1440056000.89%角接觸球軸承2810028000.44%總計：631840396900204400305402.3.32.3.3、人形機器人、人形機器人降本壓力下國內供應商切入機會大增降本壓力下國內供應商切入機會大增 高昂的零部件成本是目前阻礙人形機器人大規模商用落地的主要原因之一高昂的零部件成本是目前阻礙人形機器人大規模商用落地的主要原因之一。在特斯拉機器人2萬美元的目標下，硬件成本下降空間較大，國內廠商或迎來重要機遇。我們預計我們預計，現階段關節硬件成本約為現階段關節硬件成本約為6363萬元萬元。而要將總成

72、本控而要將總成本控制在制在2 2萬美元萬美元（1515-2020萬元萬元）以內以內，僅關節硬件部分僅關節硬件部分需要降本需要降本7070%以上以上。我國硬件供應商憑借響應速度快、性價比高、供應鏈全等優勢，正迎來重要發展機遇。注：價格信息采集于2023年7月請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明310303關節執行器國產替代大有可為關節執行器國產替代大有可為 3.13.1 特斯拉機器人兩大類六規格執行器各司其職特斯拉機器人兩大類六規格執行器各司其職 3.23.2 旋轉執行器：核心是伺服系統旋轉執行器：核心是伺服系統+精密減速器精密減速器 3.33.3 線性執行器和靈巧手：重點關注行星滾柱絲杠與

73、空心杯電機線性執行器和靈巧手：重點關注行星滾柱絲杠與空心杯電機請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明323.13.1、大腦和關節執行器是、大腦和關節執行器是TeslaTesla BotBot的核心構成的核心構成 TeslaTesla BotBot的主體在硬件上可分為大腦和軀干執行兩大部分的主體在硬件上可分為大腦和軀干執行兩大部分，采用電池組采用電池組+電機驅動電機驅動+剛性金屬傳動剛性金屬傳動+串并聯關節串并聯關節分布分布+視視/力力/位傳感器的設計方案位傳感器的設計方案。負責感知和控制的大腦復用了特斯拉汽車上FSD的芯片和算法，是特斯拉相對于其他人形機器人公司的一大優勢。軀干部分主要構成是

74、集成電控的52V 2.3kWh電池包系統電池包系統、28個執行器執行器組成的主要關節，以及一雙11自由度的靈巧手靈巧手。32藍色部分橙色部分圖：Tesla Bot 主要構成部件機器人大腦28個執行器11自由度靈巧手電池包圖：2023WAIC特斯拉機器人樣機展示資料來源：2022特斯拉AI Day，新浪直播，2023WAIC，高工機器人，國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明333.1.13.1.1、大腦：復用、大腦：復用FSDFSD讓機器人“自動駕駛”讓機器人“自動駕駛”共用汽車共用汽車FSDFSD系統系統，降低開發成本的同時降低開發成本的同時，也能夠更快具備環境識別的記憶能力

75、也能夠更快具備環境識別的記憶能力。Tesla機器人大腦采用了自家汽車FSD系統同款SOC芯片，并復用其視覺識別算法，采用全視覺方式識別物體邊界，并借助特斯拉FSD超級計算平臺對特斯拉機器人進行肢體訓練，大幅降低開發成本。自主行走：自主行走：依據感知的環境可規劃出期望路徑，并計算出腳步落點，生成運動行走軌跡，最終轉化為各執行器的動作輸出，實現自主行走。33圖：通過神經網絡識別關鍵點以規劃導航路徑圖：對機器人進行肢體動作訓練資料來源：2022特斯拉AI Day，新浪直播，騰訊科技公眾號，國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明343.1.13.1.1、三顆攝像頭模擬人類視角，已具備環

76、境識別和記憶能力、三顆攝像頭模擬人類視角，已具備環境識別和記憶能力 環境感知依靠正面三顆攝像頭環境感知依靠正面三顆攝像頭，可基本模擬人類視角范圍可基本模擬人類視角范圍。根據特斯拉2022 AI Day視頻，特斯拉機器人頭部布置有一顆前部魚眼攝像頭、左右各一顆視覺攝像頭。2023世界人工智能大會（WAIC）展出樣機上所有攝像頭均位于正面，在面罩之下不可見；此外，耳部或設置有收音裝置。據2023年5月特斯拉股東大會視頻，特斯拉機器人已經初步具備通過視覺自主識別特斯拉機器人已經初步具備通過視覺自主識別、記憶周邊環境的能力記憶周邊環境的能力。移植自FSD的Occupancy Network算法加速了特

77、斯拉機器人視覺開發，可在此基礎上按機器人使用場景重新采集環境數據進行訓練。34圖：攝像頭視角和移植自FSD的神經網絡圖：2023WAIC展出樣機頭部特寫圖：特斯拉機器人環境識別和記憶能力資料來源：2022特斯拉AI Day，新浪直播，騰訊科技公眾號，2023WAIC，國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明353.1.23.1.2、軀干：旋轉和直線兩類六規格執行器賦予肌肉和力量、軀干：旋轉和直線兩類六規格執行器賦予肌肉和力量 針對不同的肢體部位，特斯拉為機器人設計了旋轉和線性兩大類執行器特斯拉為機器人設計了旋轉和線性兩大類執行器，每一類有大小三個規格每一類有大小三個規格。執行器的

78、作用相當于人體的肌肉，驅動關節運動。旋轉執行器主要分布于肩髖等需要大角度旋轉的關節，線性執行器分布于膝肘等擺動角度不大的單自由度關節、腕踝兩個雙自由度但是體積緊湊的關節。2828個關節執行器具體應用部位推測：個關節執行器具體應用部位推測：旋轉執行器旋轉執行器1414個：個：肩部6個、小臂2個、腰部2個、髖部4個 線性執行器線性執行器1414個：個：腕部4個、肘部2個、大腿4個、踝部4個35圖：Tesla Bot 3種旋轉執行器和3種線性執行器圖：旋轉執行器和線性執行器應用示例旋轉執行器線性執行器資料來源：2022特斯拉AI Day，新浪直播，2023WAIC，國海證券研究所請務必閱讀報告附注中

79、的風險提示和免責聲明363.1.23.1.2、執行器與自由度的關系：一對一、執行器與自由度的關系：一對一 機械物件在空間中有機械物件在空間中有6 6個自由度個自由度，分別是沿分別是沿X X、Y Y、Z Z軸的平移軸的平移，和繞和繞X X、Y Y、Z Z軸的旋轉軸的旋轉。通過三個平移自由度的移動可以讓物體到達任意空間位置，通過三個旋轉自由度的旋轉可以實現物件的任意姿態。以特斯拉機器人肩部為例，大臂固定在軀干上，位置確定，平移自由度受限；通過通過3 3個旋轉自由度可實現大臂的任個旋轉自由度可實現大臂的任意姿態意姿態。36圖：特斯拉機器人肩部三個旋轉自由度示意圖圖：肩部三個旋轉自由度示意圖側擺臂前后

80、擺臂轉臂轉臂資料來源：2022特斯拉AI Day，新浪直播，機械原理西北工業大學出版社，國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明37類型型號肩肘腕腰髖膝踝旋轉20Nm2110Nm6180Nm24線性500N43900N248000N223.1.23.1.2、六個規格執行器各司其職、六個規格執行器各司其職 3.1.2、六個規格執行器各司其職肩部 3個旋轉 2腕部 1個旋轉 2腰部 2個旋轉 髖部 2個旋轉 2腕部 2個線性 2肘部 1個線性 2髖、膝 各1個線性 2踝 2個線性 2266464圖：特斯拉機器人關節數量示意資料來源：2022特斯拉AI Day，新浪直播，國海證券研究所

81、請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明383.1.23.1.2、整體設計精簡而科技感強、整體設計精簡而科技感強38 腰部 2個旋轉 髖部 2個旋轉 2 髖、膝 各1個線性 2 肩部 3個旋轉 2腕部 1個旋轉2個線性 2 攝像頭位于正面不可見 踝 2個線性 2圖：特斯拉機器人部分關節運動設計細節資料來源：2022特斯拉AI Day，新浪直播，2023WAIC，國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明393.23.2、旋轉執行器：以電機旋轉運動驅動的旋轉關節、旋轉執行器：以電機旋轉運動驅動的旋轉關節 根據2022 AI Day信息推測，特斯拉機器人旋轉執行器的主要組成部件是特斯拉

82、機器人旋轉執行器的主要組成部件是無框力矩電機無框力矩電機+諧波減速器諧波減速器+機械離合機械離合+力矩力矩傳感器傳感器+高低速雙編碼器高低速雙編碼器+驅動器驅動器，其他零件還包括輸入端的角接觸球軸承和輸出端的交叉滾子軸承等，與常規仿人形機器人構造基本一致。需要注意，馬斯克強調現有成熟方案均不符合特斯拉需求，各個執行器均采用的定制化方案，這意味著零部件上均有創新可能，本報告所述方案并非最終凍結方案本報告所述方案并非最終凍結方案，所舉例零部件僅供示意參考所舉例零部件僅供示意參考。旋轉驅動具有旋轉軸強度高旋轉驅動具有旋轉軸強度高、摩擦小摩擦小、可靠性好等優點可靠性好等優點。無框電機、諧波減速器和編碼

83、器等零部件是其中的高價值量部件。角接觸球軸承諧波減速器交叉滾子軸承永磁體輸入端編碼器輸出端編碼器非接觸式力矩傳感器機械離合圖：Tesla Bot 旋轉執行器構造資料來源：2022特斯拉AI Day，新浪直播，2023 Tesla投資者日，第一財經，國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明403.23.2、旋轉關節的核心是伺服系統、旋轉關節的核心是伺服系統+減速器減速器 特斯拉機器人的旋轉關節設計特斯拉機器人的旋轉關節設計與主流方案類似與主流方案類似。更通用化的機電控一體化機器人關節通常由扭矩傳感器扭矩傳感器、力矩電機力矩電機、制動器制動器、增量編碼器增量編碼器、絕對值編碼器絕對值

84、編碼器、伺服驅動器以及諧波減速機組成伺服驅動器以及諧波減速機組成。各核心零部件之間需定制化、參數化耦合設計，大致流程如下：40力矩電機與減速機力矩電機與減速機力矩范圍合理匹配避免力矩浪費與不足關節制動特性關節制動特性決定是否搭載抱閘進而抱閘選型減速器與關機殼體減速器與關機殼體進行配合設計緊湊性和輕量化傳感器選型傳感器選型光電、電容及磁場等類型針對使用環境選擇編碼器驅動器設計驅動器設計基于DSP數字處理技術的參數辨識與自整定算法 工況負載計算諧波減速器選型與定制無框力矩電機選型制動器選型編碼器選型驅動器功率與通訊定制關節結構設計與校核關節總裝與性能測試圖：常見一體化旋轉關節主要構件圖：一體化關節

85、核心零部件系統框架資料來源：驅控一體化機器人關節的研制及應用 金力，國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明413.23.2、執行器控制原理：通過伺服系統實現精準控制、執行器控制原理：通過伺服系統實現精準控制 伺服驅動器伺服驅動器、伺服電機伺服電機、編碼器等零部件組成的伺服系統編碼器等零部件組成的伺服系統，即以機械位置或角度作為控制對象的自動控制系統即以機械位置或角度作為控制對象的自動控制系統，是執行器是執行器能夠驅動肢體精準運動的關鍵能夠驅動肢體精準運動的關鍵。伺服系統可以對其輸出的速度、轉矩和位置進行精確、快速、穩定的控制。狹狹義伺服系統指被控制量義伺服系統指被控制量（輸出量

86、輸出量）是負載機械空間位置的線位移或角位移是負載機械空間位置的線位移或角位移。當位置給定量（輸入量）作任意變化時，系統的主要任務是使輸出量快速而準確地復現給定量的變化。伺服驅動器伺服驅動器負責將從控制器接收到的信息分解為單個自由度系統能夠執行的命令，再傳遞給執行機構執行機構（伺服電機伺服電機）；伺服電機伺服電機將收到的電流信號轉化為轉矩和轉速以驅動控制對象；編碼器編碼器為伺服系統提供信號反饋。41圖：常規伺服系統組成原理框圖圖：伺服系統組成的結構構成位置控制調節器速度控制調節器功率驅動速度檢測位置檢測電機機械傳動機構位置指令位置控制速度控制實際速度反饋+-實際速度反饋資料來源：杰瑞特電機官網，

87、銳觀網，國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明42線圈環形磁鐵集成電路板線圈端部絕緣電源線疊片可選的過熱保護裝置可選的霍爾傳感器3.2.13.2.1、無框力矩電機以扭矩控制為特征，結構精簡效率高、無框力矩電機以扭矩控制為特征，結構精簡效率高 無框力矩電機是一種以輸出扭矩為衡量指標的無框架式永磁電機以輸出扭矩為衡量指標的無框架式永磁電機，在中速運動時甚至靜止或零速時也能產生穩定扭矩，從而適用于機器人關節。無框力矩電機和普通伺服電機都屬于永磁同步電機，是由驅動器供電，驅動器控制U/V/W三相電形成電磁場，永磁體的轉子在此磁場的作用下轉動。無框電機只有轉子和定子兩個部件無框電機只有轉

88、子和定子兩個部件，沒有軸沒有軸、軸承軸承、外殼或端蓋外殼或端蓋，相當于傳統電機中用于產生扭矩和速度的部分。轉子通常在內側，由帶永磁體的旋轉鋼圓環組件構成，直接安裝在機器軸上。定子套在轉子外側，緊湊地安裝在機器外殼主體內側。定子主體由齒鋼疊片組成，疊片外面包裹著能產生電磁力的銅繞組。齒輪外部環繞鋼片和銅繞組，以產生緊密攀附在機器殼體內的電磁力。無框力矩電機具有體積小體積小、性能強性能強、可集成外殼以用于嚴苛環境等特點可集成外殼以用于嚴苛環境等特點。圖：無框電機產品示例圖：科爾摩根 TBM2G 系列無框電機構造資料來源：研一機械，科爾摩根官網，國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明

89、433.2.23.2.2、編碼器：將旋轉位置轉變為電信號的傳感器、編碼器：將旋轉位置轉變為電信號的傳感器 編碼器是用來測量機械旋轉或位移的傳感器編碼器是用來測量機械旋轉或位移的傳感器，能夠測量機械部件在旋轉或直線運動時的位移位置或速度等信息，并將其轉換成一系列電信號。根據檢測原理，編碼器可分為光學式、磁式、感應式和電容式四種；根據刻度實現方法及信號輸出形式，可分為增量式、絕對式以及混合式三種。一體化機器人關節一般采用增量編碼器采用增量編碼器+單圈絕對值編碼器的雙編碼器方案單圈絕對值編碼器的雙編碼器方案。其中增量編碼器用于檢測電機端，絕對值編碼器用于檢測減速機輸出端。雙編碼器結構方案可通過控制來

90、補償諧波減速器的背隙，提高關節輸出旋轉精度。特斯拉方案為雙編碼器，具體類型未知。磁體輸入端編碼器輸出端編碼器非接觸式力矩傳感器項目增量編碼器絕對編碼器輸出輸出相對值，針對旋轉角的變化量輸出脈沖輸出絕對值，輸出旋轉角度的絕對值斷電應對接通電源時需要原點復歸動作接通電源時無需原點復歸動作價格結構較簡單，價格低結構較復雜，價格高結構補充說明該裝置的旋轉圓盤上設有很多光學槽，使發光二極管的光通過固定槽，再利用光電二極管檢測該光束，并將槽的位置轉換為電信號在電機軸上安裝絕對編碼器，即可隨時檢測電機軸的固定位置。由于不需要脈沖計數，故接通電源時無需原點復歸動作圖：光電式增量編碼器和絕對值編碼器對比圖：特斯

91、拉機器人旋轉執行器資料來源：西門子官網，新浪直播，驅控一體化機器人關節的研制及應用金力，步科官網，國海證券研究所請務必閱讀報告附注中的風險提示和免責聲明44資料來源：綠的諧波招股說明書，東茂工業設備官網，國海證券研究所 減速器是連接動力源和執行機構的中間機構減速器是連接動力源和執行機構的中間機構，用于匹配轉速和傳遞轉矩用于匹配轉速和傳遞轉矩。按照控制精度劃分，減速器可分為一般傳動減速器和精密減速器。精密減速器回程間隙小、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，主要包括諧波減速器、RV減速器、精密行星減速器等種類。高精密領域廣泛使用的主要是諧波減速器與高精密領域廣泛

92、使用的主要是諧波減速器與RVRV減速器減速器，前者體積小、重量輕、負載力矩1500Nm以內；后者剛性強、重量和體積較大、負載力矩可達8000Nm，技術門檻更高技術門檻更高。二者適用領域不同，暫不能互相取代。人形機器人出于小型化和輕量化的考慮，更多使用諧波減速器。據特斯拉2022 AI Day信息，特斯拉旋轉執行器特斯拉旋轉執行器使用諧波減速器使用諧波減速器。圖：RV減速器和諧波減速器在工業機器人中的作用部位示意產品RV減速器諧波減速器技術特點通過多級減速實現傳動，組成的零部件較多。通過柔輪的彈性變形傳遞運動，與 其他精密減速器相比，用料更少、體積更小、重量更輕產品性能大體積、高負載能力和高剛度

93、，負載可達8000Nm體積小、傳動比高、精密度高，負載不超1500Nm應用場景一般應用于多關節機器人中機座、大臂、肩部等重負載的位置 主要應用于機器人小臂、腕部或手部。終端領域汽車、運輸、港口碼頭等行業中通 常使用配有 RV 減速器的重負載機器人3C、半導體、食品、注塑、模具、醫療等行業中通常使用由諧波減速器組成的 30kg 負載以下的機器人價格區間5,000-8,000 元/臺 1,000-5,000 元/臺 表：RV減速器和諧波減速器對比RV減速器載重大載重大諧波減速器載重輕載重輕3.2.33.2.3、諧波和、諧波和RVRV是機器人減速器應用領域的兩大主力是機器人減速器應用領域的兩大主力注：信息摘自2020年8月25日綠的諧波招股說明書