2023特斯拉人形機器人Optimus發展優勢及產業鏈梳理報告（26頁）.pdf

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1、2023 年深度行業分析研究報告 目錄目錄 1 特斯拉發布人形機器人，宏偉藍圖計劃盡顯特斯拉發布人形機器人，宏偉藍圖計劃盡顯.1 1.1 馬斯克偉大暢想.1 1.2 解構 Optimus.2 1.2.1 硬件：Optimus 具有 28 個自由度，可演繹多高難度動作.2 1.2.2 軟件：FSD 自動駕駛+Dojo 大腦，與電車共享數據源.3 1.3 多重優勢，看好人形機器人廣闊藍海市場.5 2 優勢一：廣泛優勢一：廣泛 To C 市場，人形機器人賽道遠期市場規模達萬億市場，人形機器人賽道遠期市場規模達萬億.5 2.1 人形機器人具有場景通用性，可廣泛運用多種工作場景.5 2.2 AI 賦能，

2、多場景遠期空間大.6 3 優勢二：數據引擎自成閉環，迭代進化速度快優勢二：數據引擎自成閉環，迭代進化速度快.7 3.1 純視覺解決方案，硬件造價低，技術門檻高.7 3.2 強化自動標注+訓練能力，海量數據集自成閉環，追求高效.7 4 優勢三：與電車技術同源利于降本，成熟供應鏈可直接遷移優勢三：與電車技術同源利于降本，成熟供應鏈可直接遷移.8 4.1 與電車技術同源，降本核心為中國零部件供應鏈.8 5 產業鏈梳理：快速響應產業鏈梳理：快速響應+降本增效，國產供應鏈增量機會降本增效，國產供應鏈增量機會.9 5.1 Optimus 價值量拆解，核心為精密減速機、行星滾柱絲杠、空心杯電機和編碼器.9

3、5.2 旋轉執行器核心部件：諧波減速器.10 5.2.1 諧波減速器由波發生器、柔輪和剛輪三部分構成.10 5.2.2 廣泛應用于輕負載，優勢顯著.11 5.2.3 海外企業壟斷，市場空間復合增速達 19%.13 5.2.4 國產廠商受益增量需求，持續進口替代.15 5.3 線性執行器核心部件：行星滾柱絲杠.15 5.3.1 行星滾珠絲杠將旋轉運動和直線運動相互轉化.15 5.3.2 行星滾柱絲杠精確、穩定與高效操控優勢明顯.16 5.3.3 外資廠商主導，機器人帶來增量空間.17 5.3.4 首次用于人形機器人端，國內廠商受益.18 6 重點關注擁有核心部件制造、進口替代能力企業重點關注擁有

4、核心部件制造、進口替代能力企業.18 6.1 拓普集團：平臺型 tier0.5 供應商，機器人執行器項目進展順利.18 6.2 三花智控：熱管理龍頭研發能力強，聚焦機器人執行電機.19 6.3 雙環傳動：減速器業務發力，享受機器人時代紅利.20 6.4 貝斯特：自研高精度滾珠絲杠副，直線滾動部件已具備成熟優勢.22 6.5 精鍛科技：精煅齒輪龍頭，加速布局差速器總成.23 7 風險提示風險提示.24 插圖目錄 圖 1 特斯拉 Optimus 示意圖.1 圖 2 特斯拉 Optimus 電機轉矩控制精密度高.2 圖 3 特斯拉 Optimus 探索并記憶環境.2 圖 4 Optimus 硬件構造

5、.2 圖 5 6 種執行器設計.3 圖 6 特斯拉已儲備海量數據.4 3UzXxUeVdUiYsOrN6MdN6MmOmMmOtQjMpOoOlOpOwO7NoOuNvPqNmQxNoNnM 圖 7 超級計算平臺 Dojo 算力提升趨勢.4 圖 8 大模型神經網絡訓練數量增加.6 圖 9 FSD 自動駕駛系統采用占用網絡模型.7 圖 10 數據引擎自成閉環.8 圖 11 特斯拉 Optimus 與車共用底層模塊.9 圖 12 機器人上中下游示意圖.9 圖 13 旋轉關節執行器拆解.10 圖 14 諧波減速器拆解.11 圖 15 諧波減速器原理.11 圖 16 2017-2025 年全球機器人諧

6、波減速器市場規模情況.14 圖 17 行星滾柱絲杠.15 圖 18 線性關節使用行星滾珠絲杠.16 圖 19 滾柱絲杠可替代滾珠絲杠和液壓傳動.16 圖 20 行星滾柱絲杠應用領域廣.17 圖 21 公司營收及同比變化趨勢（億元）.19 圖 22 公司歸母凈利潤及同比變化趨勢（億元）.19 圖 23 公司營收同比變化趨勢（億元）.20 圖 24 公司歸母凈利潤同比變化趨勢（億元）.20 圖 25 公司部分產品示意圖.21 圖 26 公司營收同比變化趨勢（億元）.22 圖 27 公司歸母凈利潤同比變化趨勢（億元）.22 圖 28 公司工裝夾具產品示意圖.22 圖 29 公司營收及同比變化趨勢（億

7、元）.23 圖 30 公司歸母凈利潤及同比變化趨勢（億元）.23 圖 31 公司營收及同比變化趨勢（億元）.23 圖 32 公司歸母凈利潤及同比變化趨勢（億元）.23 表格目錄 表 1 人形機器人具有場景通用性.5 表 2 諧波減速器與 RV 減速器對比.12 表 3 諧波減速器與普通減速器相比優勢明顯.13 表 4 全球諧波減速器競爭格局.14 表 5 公司九大平臺線.18 表 6 拓普集團運動執行器市場空間測算（億元）.19 表 7 三花智控運動執行器市場空間測算（億元）.20 1 1 特斯拉特斯拉發布發布人形機器人人形機器人，宏偉藍圖，宏偉藍圖計劃盡顯計劃盡顯 1.1 馬斯克偉大暢想馬斯

8、克偉大暢想 概念機概念機：2021 年 8 月，馬斯克在首屆 AI DAY 上發布特斯拉人形機器人Tesla Bot。原型機原型機：2022 年特斯拉 AI DAY 上，人形機器人 Optimus 首次亮相。從步態行走技術來看，Tesla Bot 在 2022 年 4 月完成第一次步態行走，其后在6 月、8 月、9 月持續完善行走功能。從功能來看，2022 年 10 月，Tesla Bot具備了一定的抓取、搬運、上下料功能。原型機原型機新版本新版本：特斯拉 2023 年度股東大會上，馬斯克現場展示了Optimus 最新的流暢行走、協同行走、識別并記憶周邊環境等功能，并能在工廠中執行簡單任務。本

9、次股東大會上，Optimus 展示了雙手處理復雜任務的能力，這是當前人形機器人較難做到的一部分。圖 1 特斯拉 Optimus 示意圖 資料來源：特斯拉AI DAY 2022，首創證券 僅 6 個月時間 Tesla Bot 從概念走向現實，隨后 8 個月實現最新版本 Optimus 推出，多版本迭代速度快，最新一版 Optimus 體現出：1）精準控制力：Tesla Bot 電機轉矩控制精密度提高，能夠在運動過程中執行多種任務，包括視覺分類積木和簡單瑜伽動作。2）精確神經網絡視覺能力：目前特斯拉汽車的 FSD(全自動駕駛)系統和人形機器人的底層模塊已經打通，人形機器人可以使用 FSD 構建強大

10、的視覺系統。Optimus 擁有了自我校準手臂和腿部的能力，僅使用視覺和關節位置編碼器，可在空間中精準定位自己的肢體。2 圖 2 特斯拉 Optimus 電機轉矩控制精密度高 圖 3 特斯拉 Optimus 探索并記憶環境 資料來源：特斯拉機器人推特官方賬號，首創證券 資料來源：特斯拉機器人推特官方賬號，首創證券 遠期遠期規劃宏大，長期規劃宏大，長期價值有望超越電動車價值有望超越電動車。人形機器人是通用型機器人，將在工廠、服務業、家庭等各個場景替代人工。馬斯克在 2023 特斯拉股東大會上對于人形機器人的長期空間做出了樂觀的預測，他強調：“如果按照人和機器人的數量為 2：1 比例的話，機器人的

11、需求會遠遠超過車，特斯拉的長期價值，其大部分價值將是擎天柱?！?.2 解構解構 Optimus 1.2.1 硬件：硬件：Optimus 具有具有 28 個自由度，可個自由度，可演繹演繹多高難度動作多高難度動作 特斯拉人形機器人借鑒汽車設計經驗，將從傳感到融合、再到充電管理都匯集到這一系統內。機器人軀干處搭載了 2.3kWh、52V 電池包，集成充電管理、傳感器和冷卻系統。機械結構上，Optimus 擁有 28 個身體執行器，模擬人類關節與肌肉形態，形成旋轉關節和線性關節演繹類人動作;靈巧手中單手擁有 6 個執行器，11 個自由度，采用金屬肌腱帶動機器人精確抓住小而薄的物體。圖 4 Optimu

12、s 硬件構造 3 資料來源：特斯拉AI DAY 2022，首創證券 圖 5 6 種執行器設計 資料來源：特斯拉AI DAY 2022，首創證券 1.2.2 軟件：軟件：FSD 自動駕駛自動駕駛+Dojo 大腦大腦，與電車共享數據源，與電車共享數據源 特斯拉特斯拉 FSDFSD 系統已系統已儲備儲備海量數據，人形機器人海量數據，人形機器人與電車共享數據源與電車共享數據源。電車傳回的數據與場景仿真生成的數據共同構成特斯拉 FSD 系統的數據收集。特斯拉打通了FSD 和機器人的底層模塊，實現了一定程度的算法復用，Optimus 可共享已有的大量 FSD 數據。2022 年 FSD beta 測試版本

13、使用量已由 2000 輛車提升到 16 萬輛車。特斯拉計劃于 22 年底向全部地區推出 FSD beta，目前測試版軟件的累計行駛里程已經突破 4000 萬英里，至 22年底數據量將大幅提升，有望超過 1 億英里。4 圖 6 特斯拉已儲備海量數據 資料來源：特斯拉AI DAY 2022，首創證券 Tesla Tesla 超算超算 D Dojoojo 發布發布，可進行大規?？蛇M行大規模 A AI I 訓練，訓練，加速加速 F FSDSD 迭代迭代。Optimus大腦使用超算集群 Dojo,Tesla AI 公布 7 月 Dojo 已正式投產，Dojo 加入了更多計算模塊以換取更高的算力和效率，特

14、斯拉算力將進入快速增長期。每個 Dojo 集成了 120 個訓練模塊，內置 3000 個 D1 芯片，將有超過 100 萬個訓練節點。特斯拉推特官方賬號 TESLA AI 預計，2024 年 2 月特斯拉的算力規模將進入全球前五，2024 年 10 月特斯拉的算力總規模將達到 100 Exa-Flods，相當于 30 萬塊英偉達 A100 顯卡的算力總和。Dojo 能夠處理龐大數據量，一方面加速特斯拉的 Autopilot 和 FSD 系統的迭代，另一方面為Optimus 提供算力支持。圖 7 超級計算平臺 Dojo 算力提升趨勢 資料來源：特斯拉AI DAY 2022，首創證券 5 1.3

15、多重多重優勢優勢，看好人形機器人，看好人形機器人廣闊藍海市場廣闊藍海市場 政策支持，政策支持，通用人工智能發展有望通用人工智能發展有望加速。加速。北京市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)，其中提出探索具身智能、通用智能體和類腦智能等通用人工智能新路徑，包括推動具身智能系統研究及應用，突破機器人在開放環境、泛化場景、連續任務等復雜條件下的感知、認知、決策技術。行業演變，推動具身智能發展。行業演變，推動具身智能發展。5 月 17 日，英偉達創始人兼首席執行官黃仁勛在 ITFWorld2023 半導體大會表示，人工智能下一個浪潮將是“具身智能”。同時

16、他也公布了 Nvidia VIMA 多模態具身人工智能系統，能夠在視覺文本提示的指導下執行復雜的任務。具身智能是將智能算法與機器人的感知、行動和環境交互等能力結合，使機器人以更自然、更智能的方式與周邊環境進行交互并完成任務。馬斯克也表示通用型 AI 算法未來將長期支持的特斯拉機器人發展。因此，人形機器人能夠和具身智能非常好地結合，是具身智能的終極形態。產品端原型機方案基本確立，產品端原型機方案基本確立，特斯拉特斯拉邁出關鍵的第一步邁出關鍵的第一步。特斯拉人形機器人原型機方案基本確立，后面進入驗證和小批量量產階段，有望快速迎來量產落地,機器人行業將迎來整體性機會。我們認為特斯拉人形機器人的優勢在

17、于：1）廣泛廣泛 To CTo C 市場市場：人形機器人基于通用大模型計算學習，不限制固定應用領域，運轉時可根據指令生成相關代碼并自主學習周遭環境。從專用到通用場景的升級，人形機器人有望打開機器人應用場景，遠期市場空間大。2）迭代和進化速度快迭代和進化速度快：特斯拉人形機器人和自動駕駛汽車都使用占用網絡遵循“感知-認知-決策-執行”的運行邏輯,數據引擎自成閉環，驅動迭代開發。3）降本能力強降本能力強：與電車技術同源利于降本，成熟供應鏈可直接遷移。2 優勢一：廣泛優勢一：廣泛 To C 市場市場，人形人形機器人賽道機器人賽道遠期市場規模達萬億遠期市場規模達萬億 2.1 人形機器人具有場景通用性，

18、人形機器人具有場景通用性，可廣泛運用可廣泛運用多種工作場景多種工作場景 人形機器人打開通用場景大門人形機器人打開通用場景大門，在特種工作場景具有不可替代性在特種工作場景具有不可替代性。相比工業機器人，人形機器人使用場景具有通用性，理論上能完成所有人類進行的非標任務，可被賦予更多商業價值。人形機器人的優勢在于具有較高的行動靈活性和較強的環境適應能力，并具有直接交互對話能力，可運用在多種場景和廣泛 C 端市場，在特種工作場景具有不可替代性。表 1 人形機器人具有場景通用性 6 優點優點 原因原因 可可編程編程 機器人的控制需要一系列技術手段，包括機器人控制系統的設計、機器人的精確定位、機器人的動力

19、學模型建立、機器人的控制算法設計等。擬人化擬人化 人形機器人能夠和具身智能非常好地結合，是具身智能的終極形態 通用性通用性 較高的行動靈活性和較強的環境適應能力，可執行危險、重復或枯燥的工作 資料來源：人民網，首創證券 2.2 AI 賦能，多場景遠期空間大賦能，多場景遠期空間大 AIAI 賦能賦能感知感知能力能力、思考和決策能力、思考和決策能力，機器人更加通用。，機器人更加通用。1）感知：一方面，大模型的強擬合能力使得人形機器人在進行目標識別、避障、三維重建、等任務時擁有更高的精確度；另一方面，大模型基于海量數據，提升場景泛化效果。2）思考和決策：大模型讓機器人擁有常識，從而具備通用性去完成各

20、種任務，徹底改變通用機器人實現的模式。圖 8 大模型神經網絡訓練數量增加 資料來源：特斯拉AI DAY 2022，首創證券 人形機器人人形機器人商業化未來可期商業化未來可期，藍海市場藍海市場遠期空間大。遠期空間大。根據優必選招股書，預期 2026 年全球人形機器人解決方案市場規模將達到 80 億美元。高工機器人產業研究所（GGII）預計，2026 年全球人形機器人在服務機器人中的滲透率有望達到 3.5%，市場規模超 20 億美元，到 2030 年，全球市場規模有望突破 200 億美元。7 3 優勢二：數據引擎自成閉環，迭代進化速度快優勢二：數據引擎自成閉環，迭代進化速度快 3.1 純視覺解決方

21、案，純視覺解決方案，硬件造價低，技術門檻高硬件造價低，技術門檻高 特斯拉采用純視覺解決方案特斯拉采用純視覺解決方案，技術突破造就高壁壘。技術突破造就高壁壘?？v觀國內外自動駕駛公司解決方案主要分為兩大路線：1）特斯拉純視覺方案；2）其他公司多模態（雷達、相機）融合方案。特斯拉 Optimus 將會使用“Occupancy Network”占用網絡從純視覺方案出發解決通用障礙物檢測來識別可行動區域。占用網絡是一種新的三維重建方法，可隱式地將三維曲面表示為深度神經網絡分類器的連續決策邊界。占用網絡優勢如下：1）硬件造價低，技術門檻較高 2）通用障礙物檢測具備良好的泛化能力 3）視覺圖像相較于雷達更為

22、精確，數據源角度上限更高 通過占用網絡，特斯拉可以把一些當前場景下遮擋靜止物體和動態物體也用體塊來表示出來，這樣就增加了特斯拉的視野域，讓特斯拉可以對接下來路徑規劃有了更多信息。圖 9 FSD 自動駕駛系統采用占用網絡模型 資料來源：特斯拉AI DAY 2022，首創證券 3.2 強化自動標注強化自動標注+訓練能力，海量數據集自成閉環訓練能力，海量數據集自成閉環，追求高效，追求高效 強化自動標注和訓練能力，數據集強化自動標注和訓練能力，數據集自成閉環自成閉環。對于深度學習，為了讓模型不斷擴張感知領域，就需要不斷將路面上可能出現目標類別添加數據集來重新訓練模型。數據引擎是特斯拉數據驅動系統的一部

23、分，另外兩個部分分別為自動標注系統和仿真系統。1）通過數據引擎，采集到的高價值數據將被送到自動標注系統快速的生成 corner case 數據集，用來迭代神經網絡模型。通過這一數據 8 集，特斯拉得以建成數據閉環。2）通過如此循環，特斯拉能夠借助量產車隊的擴張，收集并訓練更多的 corner case，從而逐步化解長尾難題，而這又要求特斯拉具備更高效的數據標注及訓練能力。3）為了從海量數據中高效率篩選優質數據進行訓練，特斯拉采用人工+自動標注的方式，建立了針對海量原始視頻數據的視頻訓練庫。這一訓練庫的優勢在于將數據直接提供給云端進行訓練，進一步提升了訓練效率。圖 10 數據引擎自成閉環 資料來

24、源：特斯拉AI DAY 2022，首創證券 特斯拉的數據閉環追求高效特斯拉的數據閉環追求高效。不僅對數據引擎、自動標注和仿真系統效率的不斷提升，且與感知、算力系統擬合，使數據閉環提效的同時做到降本。4 優勢三：優勢三：與電車與電車技術技術同源利于降本，同源利于降本，成熟供應鏈可直接遷移成熟供應鏈可直接遷移 4.1 與電車技術同源與電車技術同源，降本核心為中國零部件供應鏈，降本核心為中國零部件供應鏈 特斯拉已有技術積淀可在人形機器人中復用特斯拉已有技術積淀可在人形機器人中復用，軟件和電池基本都有成軟件和電池基本都有成熟的供應鏈或能夠自制，但核心硬件零部件需要外采。熟的供應鏈或能夠自制，但核心硬件

25、零部件需要外采。根據 OFWeek 數據顯示，減速器、伺服、控制器占工業機器人成本的比例分別為 35%、20%、15%。特斯拉已有技術積淀可在人形機器人中復用，Optimus 采用與特斯拉自動駕駛汽車相同的計算硬件，比如 Optimus“大腦”運行在 Tesla SoC（系統級芯片）上，導航用的 Autopilot 系統和電動車上類似。其成熟的汽車產業鏈可直接遷移至機器人端，有利于大幅降低制造成本。9 圖 11 特斯拉 Optimus 與車共用底層模塊 資料來源：特斯拉AI DAY 2022，首創證券 5 產業鏈梳理：快速響應產業鏈梳理：快速響應+降本增效，國產供應鏈降本增效，國產供應鏈增量機

26、會增量機會 在人形機器人商業化的大趨勢下，國產高性價比的零部件優勢凸顯。在行業拐點、政策催化、市場主題的共同催化下，機器人行業將迎來整體性機會。我們認為國內產業鏈機遇主要在硬件端，國內部分汽車零部件企業積極拓展業務，布局機器人產業關鍵零部件環節，有望在產業高速增長期受益。圖 12 機器人上中下游示意圖 資料來源：綠的諧波招股書，wind，首創證券 5.1 Optimus 價值量拆解價值量拆解，核心為，核心為精密減速機、精密減速機、行星滾柱絲杠行星滾柱絲杠、空心杯電機和、空心杯電機和編碼器編碼器 全身共全身共 4 40 0 個關節執行器，軀干部分個關節執行器，軀干部分 2 28 8 個。個。特斯

27、拉機器人全身共使用 40 個關節執行器，其中手部執行器 12 個為空心杯關節，軀干部分共 28 個，主要分為旋轉和線性兩大類各 14 個。10 機器人機器人軀干執行器軀干執行器核心零部件為精密減速機、核心零部件為精密減速機、行星滾珠絲杠等行星滾珠絲杠等。1）精密減速器是連接動力源和執行機構的中間機構，具有匹配轉速和傳遞轉矩的作用。2）行星滾珠絲杠為核心傳動部件，直接影響設備精度和穩定性。5.2 旋轉執行器核心部件：旋轉執行器核心部件：諧波減速器諧波減速器 5.2.1 諧波減速器諧波減速器由波發生器、柔輪和剛輪三部分構成由波發生器、柔輪和剛輪三部分構成 旋轉執行器由角接觸軸承、諧波減速器、交叉滾

28、子軸承、編碼器、無框旋轉執行器由角接觸軸承、諧波減速器、交叉滾子軸承、編碼器、無框電機和力矩傳感器等組成。電機和力矩傳感器等組成。諧波減速器是機器人的核心傳動部件，可用于降低伺服電機的高轉速，通過齒輪減速比放大伺服電機的原始扭矩，并提供高剛性保持、高精度定位。圖 13 旋轉關節執行器拆解 資料來源：maxon官網，首創證券 諧波減速器由波發生器、柔輪和剛輪三部分構成。諧波減速器由波發生器、柔輪和剛輪三部分構成。1）波發生器：由柔性軸承與橢圓形凸輪組成，波發生器通常安裝在減速器輸入端，柔性軸承內圈固定在凸輪上，外圈通過滾珠實成彈性變形成橢圓形。2）柔輪：帶有外齒圈的柔性薄壁彈性體零件，通常安裝在

29、減速器輸出端。3）剛輪：帶有內齒圈的剛性圓環狀零件，一般比柔輪多兩個齒輪，通常固定在減速器機體上。11 圖 14 諧波減速器拆解 資料來源：來福諧波官網，首創證券 諧波減速器通常采用波發生器主動、剛輪固定、柔輪輸出形式。諧波減速器通常采用波發生器主動、剛輪固定、柔輪輸出形式。1）當波發生器裝入柔輪內圓時,迫使柔輪產生彈性變形而呈橢圓狀，使其長軸處柔輪輪齒插入剛輪的輪齒槽內，成為完全嚙合狀態；而其短軸處兩輪輪齒完全不接觸的脫開狀態。從嚙合到脫開的過程之間則處于嚙出或嚙入狀態。2）當波發生器連續轉動時，迫使柔輪不斷產生變形，使兩輪輪齒在進行嚙入、嚙合、嚙出、脫出的過程中不斷改變各自的工作狀態，產生

30、了錯齒運動，從而實現了主動波發生器與柔輪的運動傳遞。圖 15 諧波減速器原理 資料來源：來福諧波官網，首創證券 5.2.2 廣泛應用于輕負載，廣泛應用于輕負載，優勢顯著優勢顯著 諧波減速器體積小、重量輕、傳動比大諧波減速器體積小、重量輕、傳動比大，廣泛應用于輕負載領域廣泛應用于輕負載領域。諧波減速器和 RV 減速器廣泛應用于精密減速器行業。RV 減速器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，與諧波減速器相比：1）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。且在輸出力矩相同時，諧波減速器 12 的體積可減少 2/3，重

31、量可減輕 1/2，在機器人小臂、腕部、手部等部件具有優勢。2）RV 減速器：具有傳動比范圍大、精度較穩定、疲勞強度較高，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。RV減速器因重量重、外形尺寸較大，無法向輕負載領域發展。此外，RV 減速器零部件數量多、制造和裝配難度大，不利于大規模生產。表 2 諧波減速器與 RV 減速器對比 R RV V 減速器減速器 諧波減速器諧波減速器 技術特點技術特點 通過多級減速實現傳動，一般由行星齒輪減速器的前級和擺線針輪減速器的后級組成，組成的零部件較多。通過柔輪的彈性變形傳遞運動，主要由柔輪、剛輪、波發生器三個核心零部件組成。與 RV 及

32、其他精密減速器相比，諧波減速器使用的材料、體積及重量大幅度下降。產品性能產品性能 大體積、高負載能力和高剛度 體積小、傳動比高、精密度高 應用場景應用場景 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。價格區間價格區間 5,000-8,000 元/臺 1,000-5,000 元/臺 背向間隙背向間隙 60 arc sec 20 arc sec 傳動效率傳動效率 80

33、%75%溫升溫升 45 40 噪聲噪聲 70db 60db 減速比減速比 30-192.4 30-160 額定轉矩下使用壽命額定轉矩下使用壽命 6,000h 8,000h 額定輸出轉矩額定輸出轉矩 101-6,135 N m 6.6-921 N m 13 扭轉剛性扭轉剛性 20-1,176 N m/arc min 1.34-54.09 N m/arc min 資料來源：wind，首創證券 表 3 諧波減速器與普通減速器相比優勢明顯 優點優點 原因原因 體積小，重量輕體積小，重量輕 與普通減速器比，諧波減速器的體積可減少2/3，重量可減少 1/2 結構簡單，零件數量少結構簡單，零件數量少 諧波減

34、速器只有三個基本部件：波發生器、柔輪和剛輪。輸入與輸出軸同軸，結構簡單，安裝方便 傳動速比大傳動速比大 單級諧波減速器齒輪傳動速度比大多在 70-320，多級傳動速比可達 3000 多 承載能力高承載能力高 諧波齒輪傳動過程中同時嚙合的齒數較多，同時嚙合的齒數可達總齒數的 30%以上，承載能力高 傳動精度高傳動精度高 諧波齒輪傳動中嚙合的齒數多，誤差均勻化，即多齒嚙合對誤差有補償作用，因此傳動精度高。當齒輪精度等級相同時，傳動誤差僅為普通圓柱齒輪傳動的 1/4 左右。同時，可以使用微量變化波發生器的半徑來增加軟輪的變形，使齒間隙非常小，甚至可以實現無側間隙嚙合。因此，諧波齒輪減速器傳動空間小，

35、適用于反向旋轉。傳動效率高，運動平穩傳動效率高，運動平穩 柔輪齒在傳動過程中徑向移動均勻。即使輸入速度很高，輪齒的相對滑動速度仍然很低。因此，輪齒磨損小，效率高（可達 69%-96%)。兩側工作，無沖擊，運動平穩 運動可以傳遞到封閉空間運動可以傳遞到封閉空間 諧波傳動可以利用柔輪的柔性特性傳遞到封閉空間，其他傳動無法比擬 資料來源：川銘精工，首創證券 5.2.3 海外企業壟斷海外企業壟斷，市場空間復合增速達，市場空間復合增速達 19%諧波減速器諧波減速器應用領域廣泛，應用領域廣泛，市場空間市場空間增速快增速快。諧波減速機應用領域廣泛，市場空間廣闊，目前以各種機器人為主，除機器人外，諧波減速機還

36、廣泛運用于數控機床、光伏設備、醫療器械、半導體設備、航空航天等其他領域。據華經產業研究院統計，2021 年全球機器人下游諧波減速器市場規模為23 億元，預計 2022 年達到 29 億元，2025 年接近 49 億元，2022-2025 年市 14 場空間 CAGR 為 19.1%左右。圖 16 2017-2025 年全球機器人諧波減速器市場規模情況 資料來源：華經產業研究院，首創證券 全球龍頭為日本哈默納科，全球龍頭為日本哈默納科，全球市占率超全球市占率超 8 80%0%。諧波減速器最初用于美國航天運動控制，谷川齒輪將其引入日本并量產，于 1970 年成立哈默納科。產品包括精密減速機（諧波減

37、速器、減速器組件和行星減速器）和機電一體化產品（執行器、控制器）。哈默納科技術迭代、產品矩陣豐富、海外版圖擴張，壟斷了全球諧波減速機市場份額。據新思界產業研究中心數據，2020 年哈默納科全球市占率超 82%。表 4 全球諧波減速器競爭格局 企業名稱企業名稱 簡要簡要 哈默納科哈默納科 成立于 1970 年，總部位于日本東京，是日本東京證券交易所上市公司（6324.T），主要從事諧波減速器、機電一體化產品、精密行星減速器等的生產和銷售，是整體運動控制的領軍企業，其生產的諧波減速器被廣泛應用于各種傳動系統中，在全球工業機器人領域中有著較高的市場占有率。日本新寶日本新寶 成立于 1952 年，總部

38、位于日本京都，是日本電產公司（6549.T）旗下子公司，主要從事精密減速機、變速機的開發、生產和銷售。中技克美中技克美 成立于 1994 年，注冊資本 4,000 萬元，位于北京市，在 2017 年于全國中小企業股份轉讓系統掛牌（871601.OC），主營業務包括諧波傳動產品、諧波傳動機電產品的制造和研發。15 資料來源：wind，首創證券 5.2.4 國產廠商國產廠商受益增量需求，持續進口替代受益增量需求，持續進口替代 特斯拉機器人的旋轉關節需要更輕量、小型、集成化的傳動裝置，全身 14 個旋轉關節中各使用 1 個諧波減速器。按單個諧波減速器 1300 元計算，當特斯拉機器人實現100萬產量

39、時，諧波減速器新增市場規模達到182億元。國產廠商受益于技術進步，加大減速器投資，部分廠商有望實現進口替代。5.3 線性執行器核心部件：線性執行器核心部件：行星滾柱絲杠行星滾柱絲杠 5.3.1 行星滾珠絲杠行星滾珠絲杠將將旋轉運動和直線運動相互轉化旋轉運動和直線運動相互轉化 行星滾柱絲杠行星滾柱絲杠可將旋轉運動和直線運動相互轉化，具有承載力強、體積可將旋轉運動和直線運動相互轉化，具有承載力強、體積小和高精度等特點。小和高精度等特點。特斯拉機器人線性執行器采用電機、行星滾珠絲杠、力矩傳感器和位置傳感器方案。行星滾柱絲桿主要由絲桿、螺母和滾柱組成，在主螺紋絲杠的周圍行星式地布置了 6-12 個螺紋

40、滾柱，將電機的旋轉運動轉換為絲杠或螺母的直線運動。同時把傳統滾珠絲杠式的點接觸變換成了精度與承載力更高的線/面接觸，能夠在極端環境下承受重載上千個小時，具有較強承載力。圖 17 行星滾柱絲杠 資料來源：道臣天津自動化有限公司官網，首創證券 16 圖 18 線性關節使用行星滾珠絲杠 資料來源：特斯拉AI DAY 2022，首創證券 行星滾柱絲杠行星滾柱絲杠可可替換替換滾珠絲杠和滾珠絲杠和傳動液壓傳動方式。傳動液壓傳動方式。1）替代滾珠絲杠：不需要滾珠返回器，可規避噪音。且行星滾柱絲杠擁有更多嚙合點，在惡劣工況具備更優剛度和承載能力。2）替代液壓傳動：采用行星滾柱絲杠，總體積縮減，規避漏油問題，拆

41、裝維修簡單?？捎行崿F電控化、易替換。圖 19 滾柱絲杠可替代滾珠絲杠和液壓傳動 資料來源：杭州新劍機電傳動股份有限公司官網，首創證券 5.3.2 行星滾柱絲杠行星滾柱絲杠精確、穩定與高效操控優勢明顯精確、穩定與高效操控優勢明顯 行星滾柱絲杠優勢明顯，利于 Optimus 進入工廠精確、穩定與高效的操作。1）精度保持精度保持性性好好：相比較旋轉關節，直線關節中的行星滾柱絲杠通過預壓螺母的形式，易實現傳動零背隙，而旋轉關節的減速器則需通過繁瑣工 17 藝去保證；2）剛度強剛度強：相較于諧波減速器的柔輪，行星滾柱絲杠由于線/面接觸，剛度保持性好，更加利于上肢精巧平穩操作；在相同絲杠直徑下承載能力提

42、高 6 6 倍，相同負載下比滾珠絲杠節省 1/31/3 空間、壽命提高 1414 倍、工作環境溫度范圍提高 2 2 倍，提升了剛度和抗沖擊能力。3）旋轉速度大和加速度大旋轉速度大和加速度大：能夠提供更高旋轉速度和加速度，轉速可達 16000r/min，直線速度 2m/s，加速度 3g。4）耐沖擊能力強耐沖擊能力強：行星絲杠的耐沖擊性好于滾珠絲桿，遠好于諧波傳動，原因為諧波每次的受力齒數較少，柔輪壁厚薄，容易斷齒與筒裂。而行星絲杠受力均勻，壽命長；5）能量效率高能量效率高：腿部由于行星滾柱絲杠的自鎖特性，站立作業時腿部電機無需出力，能量效率高，續航長；5.3.3 外資廠商主導，機器人帶來增量空間

43、外資廠商主導，機器人帶來增量空間 外資廠商主導，國內廠商稀缺。外資廠商主導，國內廠商稀缺。截止 2022 年，全球主要的滾珠絲桿廠商有 NSK、THK、SKF 等，CR5 市占率達到約 46%。國內行星滾柱絲杠生產商稀缺，僅有少量具備小批量研發制造能力的企業。特斯拉首次把行星滾珠絲桿用在人形機器人端，行業有望迎來新的成長機遇。行星滾柱絲杠應用領域廣泛，未來十年復合增速預計行星滾柱絲杠應用領域廣泛，未來十年復合增速預計 5 5.8%.8%。行星滾柱絲杠可用于機床設備、醫療器械、智能汽車等多領域，應用范圍廣泛。根據Persistence market research 預計，2023 年全球行星滾

44、柱絲杠市場空間約為 3.0 億美元，預計 2033 年全球行星滾柱絲杠市場空間達 5.3 億美元，未來十年復合增速為 5.8%，同時人形機器人的成長可能帶來更大成長空間。圖 20 行星滾柱絲杠應用領域廣 資料來源：杭州新劍機電傳動股份有限公司官網，首創證券 18 5.3.4 首次用于人形機器人端，國內廠商受益首次用于人形機器人端，國內廠商受益 特斯拉首次把行星滾珠絲桿用在人形機器人端，國內行星滾柱絲桿目前還處于早期階段，生產難度較大，隨國內頭部企業持續送樣，外資主導行業競爭格局有望快速打破，行業有望迎來新的成長機遇。6 重點關注擁有核心部件制造、進口替代能力企業重點關注擁有核心部件制造、進口替

45、代能力企業 6.1 拓普集團拓普集團：平臺型：平臺型 tier0.5 供應商，機器人執行器項目進展順利供應商，機器人執行器項目進展順利 平臺化平臺化集成化集成化發展，產品線相互賦能。發展，產品線相互賦能。公司定位 tier0.5 供應商，具備同步研發、機電軟件一體化整合、模塊化及全球供貨能力。公司同時保持平臺化發展，九大產品線相互賦能，護城河穩固。表 5 公司九大平臺線 公司產品分類公司產品分類 主要產品主要產品 NVH NVH 減震系統減震系統 動力總成懸置、襯套、橡膠金屬件、曲軸扭轉減震器等 內外飾系統內外飾系統 汽車門板、頂棚、主地毯、衣帽架、隔音隔熱件、行李箱隔音件等隔聲降噪產品，以及

46、密封條、裝飾條等 車身輕量化車身輕量化 一體化成型車身前后底板、車身結構件、車門結構件、電池 PACK 結構件等 智能座艙部件智能座艙部件 轉屏控制器、電動尾門、電動移門、座椅舒適系統等 熱管理系統熱管理系統 集成式熱泵總成、多通閥、電子水泵、電子膨脹閥等 底盤系統底盤系統 前后副車架、鋁副車架、控制臂、拉桿、轉向節等 空氣懸架系統空氣懸架系統 成式供氣單元、空氣懸架、高度傳感器等 智能駕駛系統智能駕駛系統 線控轉向、線控剎車、電調管柱等 機器人運動執行器機器人運動執行器 旋轉執行器和直線執行器 資料來源：wind，首創證券 設立機器人事業部，設立機器人事業部，中長期確定性強。中長期確定性強。

47、公司拓展能力邊界，進軍機器人執行器業務。機器人業務尚處藍海，公司布局運動執行器，是機器人的核心部件之一，樣品已獲得客戶的認可，后續發展潛力大。未來隨新產品業績釋放，公司中長期發展確定性強。我們假設公司運動執行器產品分別做悲觀/中性/樂觀假設，單個價值量分別為 2/3/4 萬元，機器人年出貨量分別做悲觀/19 中性/樂觀假設為 10 萬/50 萬/100 萬臺，每年營收增量如下表所示：表 6 拓普集團運動執行器市場空間測算（億元）單個價值量假設單個價值量假設 出出貨貨量量假假設設 悲觀預期悲觀預期 2 2 萬元萬元/套套 中性預期中性預期 3 3 萬元萬元/套套 樂觀預期樂觀預期 4 4 萬元萬

48、元/套套 悲觀預期悲觀預期 1 10 0 萬臺萬臺/年年 20 30 40 中性預期中性預期 5050 萬臺萬臺/年年 100 150 200 樂觀預期樂觀預期 1 10000 萬臺萬臺/年年 200 300 400 資料來源：首創證券預測 營收和凈利潤保持快速增長，受益機器人事業部有望更上一層樓。營收和凈利潤保持快速增長，受益機器人事業部有望更上一層樓。公司20-22 年營收快速增長，從 20 年的 65.11 億增長至 22 年的 159.93 億元，CAGR 達 56.73%。歸母凈利潤從 20 年的 6.28 億元增長至 22 年的 17 億元，CAGR 達 64.53%。公司 202

49、3 年上半年實現營收 91.60 億元，同比增長 34.83%；歸母凈利潤 10.94 億元，同比增長 54.57%；扣非凈利潤 10.27 億元，同比增長 49.99%。隨公司成立機器人事業部，業績有望受益增長。圖 21 公司營收及同比變化趨勢（億元）圖 22 公司歸母凈利潤及同比變化趨勢（億元）資料來源：wind，首創證券 資料來源：wind，首創證券 6.2 三花智控三花智控：熱管理龍頭研發能力強熱管理龍頭研發能力強，聚焦機器人執行電機，聚焦機器人執行電機 汽車和儲能雙輪驅動，熱管理龍頭自主研發能力強汽車和儲能雙輪驅動，熱管理龍頭自主研發能力強。公司自主研究能力強，閥門類產品具備先發優勢

50、，是國內最早自主研發出車用電子膨脹閥的企業，同時產品序列豐富，覆蓋除壓縮機外所有熱管理部件，未來有望持續受益于新能源汽車滲透率提升。公司同時開辟儲能賽道，閥、泵、換熱器等技術與汽車同源，有望直接復制汽車端成功經驗。59.8453.5965.11114.63159.93-20.000.0020.0040.0060.0080.00100.000.0050.00100.00150.00200.0020182019202020212022營業總收入同比(%)7.534.566.2810.1717.00-60.00-40.00-20.000.0020.0040.0060.0080.000.005.001

51、0.0015.0020.0020182019202020212022歸屬母公司股東的凈利潤同比(%)20 聚焦聚焦機器人電機執行器，機器人電機執行器，打開遠期成長空間。打開遠期成長空間。公司攜手綠的諧波布局機器人機電執行器業務。綠的諧波是國內諧波減速器龍頭，深耕諧波傳動領域近 20 年。公司通過與綠的諧波合作，提高執行器技術壁壘，優勢互補，遠期成長空間大。我們假設公司運動執行器產品分別做悲觀/中性/樂觀假設，單個價值量分別為 2/3/5.7 萬元，機器人年出貨量分別做悲觀/中性/樂觀假設為/10 萬/50 萬/100 萬臺，每年營收增量如下表所示：表 7 三花智控運動執行器市場空間測算（億元）

52、單個價值量假設單個價值量假設 出出貨貨量量假假設設 悲觀預期悲觀預期 2 2 萬元萬元/套套 中性預期中性預期 3 3 萬元萬元/套套 樂觀預期樂觀預期 5 5.7.7 萬元萬元/套套 悲觀預期悲觀預期 1 10 0 萬臺萬臺/年年 20 30 57 中性預期中性預期 5050 萬臺萬臺/年年 100 150 285 樂觀預期樂觀預期 1 10000 萬臺萬臺/年年 200 300 570 資料來源：首創證券預測 公司營收近兩年公司營收近兩年快速快速增長，增長，接近翻番。接近翻番。公司營收從 20 年的 121.10 億元增長到 22 年的 213.48 億元，CAGR 達 32.77%。歸母

53、凈利潤從 20 年的 14.62億元增長至 22 年的 25.73 億元，CAGR 達 32.66%。23H1 實現營收 125.29 億元，同比增長 23.32%；歸母凈利潤 13.95 億元，同比增長 39.03%。公司業績增長動能強勁，有望隨機器人業務更上一層樓。圖 23 公司營收同比變化趨勢（億元）圖 24 公司歸母凈利潤同比變化趨勢（億元）資料來源：wind，首創證券 資料來源：wind，首創證券 6.3 雙環傳動雙環傳動：減速器業務發力，享受機器人：減速器業務發力，享受機器人時代時代紅利紅利 機械傳動齒輪龍頭，轉型機械傳動齒輪龍頭，轉型精密減速器精密減速器實力強勁。實力強勁。公司深

54、耕機械傳動齒輪領域四十余年，借助高精度齒輪優勢，發展 RV 減速器業務，具有精度高、噪音小、使用壽命長等優勢，同時公司具備高精度小偏心曲軸雙頂磨削技術、108.36112.87121.10160.21213.480.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.000.0050.00100.00150.00200.00250.0020182019202020212022營業總收入同比(%)12.9214.2114.6216.8425.730.0010.0020.0030.0040.0050.0060.000.005.0010.0015.0020.0025.0030.002

55、0182019202020212022歸屬母公司股東的凈利潤同比(%)21 強力高效擺線磨齒技術等精加工及配套技術，已成為國產 RV 減速器龍頭。2018 年公司開始研制諧波減速器，現已形成多個型號產品的批量供貨，產品性能獲客戶認可。精密減速器業務放量，迎接時代紅利。精密減速器業務放量，迎接時代紅利。公司機器人精密減速器業務快速放量，銷量同比大幅增長。機器人業務邁入發展快車道，公司產品已基本覆蓋國內主流機器人客戶，得益于客戶的快速發展，機器人核心零部件企業加速成熟，公司有望充分享受機器人時代紅利，打開業績成長空間。圖 25 公司部分產品示意圖 資料來源：公司年報，wind，首創證券 營收大幅增

56、長，業績邁入成長期。營收大幅增長，業績邁入成長期。公司 2020-2022 年實現營收36.64/53.91/68.38億,實現歸母凈利潤 0.51/3.26/5.82億元;2020-2022年實現收入復合增速 36.61%、歸母凈利潤復合增速 237.81%。23H1 公司實現收入 36.86 億元,同比增長 18.99%;歸母凈利潤 3.69 億元,同比增長 46.89%，公司業績邁入快速成長期。22 圖 26 公司營收同比變化趨勢（億元）圖 27 公司歸母凈利潤同比變化趨勢（億元）資料來源：wind，首創證券 資料來源：wind，首創證券 6.4 貝斯特貝斯特：自研高精度滾珠絲杠副，自研

57、高精度滾珠絲杠副，直線滾動部件直線滾動部件已具備成熟優勢已具備成熟優勢 多層次布局業務，多層次布局業務，導入工業母機賽道導入工業母機賽道。公司業務格局清晰，第一層次渦輪增壓器基本盤業務，提供穩定現金流，并向增程式、混動汽車零部件拓展；第二層次向新能源汽車零部件賽道的轉型升級，定位電動汽車、氫燃料汽車核心零部件；第三層次全面布局直線滾動功能部件，導入“工業母機”新賽道。自研高精度滾珠絲杠副，布局直線滾動功能部件自研高精度滾珠絲杠副，布局直線滾動功能部件。公司積累大量整車廠、機床等優質客戶，充分利用現有資源，全面布局直線滾動功能部件。22 年設立全資子公司無錫宇華精機，生產的滾珠絲杠副、直線導軌副

58、等首臺套已實現成功下線。圖 28 公司工裝夾具產品示意圖 資料來源：公司年報，wind，首創證券 31.5132.3636.6453.9168.380.0010.0020.0030.0040.0050.000.0020.0040.0060.0080.0020182019202020212022營業總收入同比(%)1.950.780.513.265.82-100.000.00100.00200.00300.00400.00500.00600.000.001.002.003.004.005.006.007.0020182019202020212022歸屬母公司股東的凈利潤同比(%)23 營收和凈利

59、潤保持正向增長營收和凈利潤保持正向增長。公司營業收入從 20 年的 9.31 億元增長至 22 年的 10.97 億元，歸母凈利潤從 20 年的 1.77 億元增長至 22 年的 2.29億元。公司成本控制能力強，20-22 年的汽車零部件毛利率分別為 38.9%、34.5%和 33.6%。隨公司滾珠絲杠副下線，加碼業績增長。圖 29 公司營收及同比變化趨勢（億元）圖 30 公司歸母凈利潤及同比變化趨勢（億元）資料來源：wind，首創證券 資料來源：wind，首創證券 6.5 精鍛科技精鍛科技：精煅齒輪龍頭，加速布局差速器總成：精煅齒輪龍頭，加速布局差速器總成 汽車精煅齒輪汽車精煅齒輪龍頭，加

60、速布局差速器總成龍頭，加速布局差速器總成。公司積累差速器錐齒輪以及部分結合齒的鍛造、機加、模具等經驗，逐步打造差速器總成廠商產品涉及差速器總成、行星架總成等。公司發展升級機器人業務，已與潛在客戶交流。差速器總成產品營收占比快速提升差速器總成產品營收占比快速提升，業績受益快速放量。，業績受益快速放量。公司營收從 20年的 12.03 億增長至 22 年的 18.08 億，CAGR 達 22.59%；歸母凈利潤從 20 年的 1.56 億增長至 22 年的 2.47 億,CAGR 達 25.83%。隨公司差速器總成訂單快速放量，以及發展潛在機器人業務，公司業績有望放量增長。圖 31 公司營收及同比

61、變化趨勢（億元）圖 32 公司歸母凈利潤及同比變化趨勢（億元）7.458.029.3110.5710.970.002.004.006.008.0010.0012.0014.0016.0018.000.002.004.006.008.0010.0012.0020182019202020212022營業總收入同比(%)1.591.681.771.972.290.002.004.006.008.0010.0012.0014.0016.0018.000.000.501.001.502.002.5020182019202020212022歸屬母公司股東的凈利潤同比(%)12.6512.2912.0314.2318.08-5.000.005.0010.0015.0020.0025.0030.000.005.0010.0015.0020.0020182019202020212022營業總收入同比(%)2.591.741.561.722.47-40.00-20.000.0020.0040.0060.000.000.501.001.502.002.503.0020182019202020212022歸屬母公司股東的凈利潤同比(%)