《人形機器人行業專題報告三：拆解人形機器人結構尋找高價值量細分領域-240123（31頁）.pdf》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《人形機器人行業專題報告三：拆解人形機器人結構尋找高價值量細分領域-240123（31頁）.pdf（31頁珍藏版）》請在三個皮匠報告上搜索。

1、敬請參閱報告結尾處免責聲明華寶證券1/312024 年年 01 月月 23 日日證券研究報告證券研究報告|產業深度報告產業深度報告拆解人形機器人結構，尋找高價值量細分領域拆解人形機器人結構，尋找高價值量細分領域人形機器人專題報告三人形機器人專題報告三機器人機器人投資評級：投資評級：推薦推薦（維持維持）分析師：曾文婉分析師：曾文婉分析師登記編碼：S0890521020007電話：021-20321380郵箱：銷售服務電話：銷售服務電話：021-20515355行業走勢圖行業走勢圖（2024 年年 1 月月 22 日日）資料來源：iFind，華寶證券研究創新部相關研究報告相關研究報告1、供應端從

2、0 到 1 有望突破，需求端人機替代市場廣闊人形機器人專題報告二2023-12-212、智能化進階開啟，商業化落地在即人形機器人專題報告一2023-12-20投資要點投資要點特斯拉特斯拉 Optimus 代表當前商業化人機產品的最快速度與先進技術代表當前商業化人機產品的最快速度與先進技術，值得作為值得作為案例深入研究案例深入研究。短短兩年半時間內 Optimus 共迭代 3 次，期間亦有產品新進展發布，當前工作能力、靈活程度、靜態穩定性、智能水平已達到同行先進水平。在業務規劃和招聘節奏上加緊步伐，可復用造車技術與供應鏈，商業化較快。以特斯拉以特斯拉 Optimus 為例為例，對人形機器人的運控

3、對人形機器人的運控、感知硬件結構進行拆解感知硬件結構進行拆解，對對人機軟件算法方案進行分析。人機軟件算法方案進行分析。運控運控執行器方案：執行器方案：Optimus 執行器采用剛性驅動器（TSA）方案。全身執行器分為旋轉關節旋轉關節（14 個個）、直線關節直線關節（14 個個）與空心杯與空心杯/靈巧手靈巧手關節關節（12 個個）。旋轉關節旋轉關節由定制的永磁電機（無框力矩電機）+角接觸球軸承+諧波減速器+交叉滾子軸承+力矩傳感器+位置傳感器（雙編）+驅動器+機械離合器+關節 CNC 件組成，線性關節線性關節由永磁電機（無框力矩電機）+球軸承+四點角接觸軸承+反向式行星滾柱絲杠+力傳感器+位置傳

4、感器（單編）+驅動器+關節 CNC 件組成，空心杯關節空心杯關節由空心杯電機+多級行星減速器+蝸輪蝸桿+位置傳感器（雙編）+驅動器+金屬腱繩構成。感知感知傳感器方案：視覺感知上，傳感器方案：視覺感知上，Optimus 主要采用純視覺方案（3D多目視覺）。力覺感知上力覺感知上，除了各執行器的力/力矩傳感器（內部傳感器）外，Gen2 在手部和腳底新增了觸覺傳感器，在腳踝與手腕處增加了多維力傳感器。軟件軟件環境感知、思考決策、運動控制軟件方案：環境感知、思考決策、運動控制軟件方案：特斯拉打通 FSD 在自動駕駛和 Optimus 中的底層模塊，在一定程度上實現算法復用，并在不同模塊（環境感知、思考決

5、策、運動控制）上進行了機器人適用性優化。環境環境感知上感知上，Optimus 復用了占用網絡模型來感知與理解周圍物體，獲取場景中物體的相關信息。相比汽車，Optimus 所需訓練數據不同且需要訓練更多的神經網絡。思考決策（規劃）上，思考決策（規劃）上，Optimus 使用了端到端的神經網絡模型，進行任務級、動作級的決策。相比汽車，Optimus 的感知、規劃與控制模塊聯系更為緊密，具體模型進行了機器人適用性優化。運動控制上，運動控制上，Optimus在肢體運動控制中加入狀態估計模型，在肢體操縱控制中使用了模仿學習等技術?？偨Y特斯拉總結特斯拉 Optimus 人機方案，向上游尋找高價值量細分領域

6、。人機方案，向上游尋找高價值量細分領域。人形機器人相比傳統機器人人形機器人相比傳統機器人，在執行器在執行器、傳感器以及軟件方案上有較大不傳感器以及軟件方案上有較大不同同。首先首先，人機在執行器、傳感器的用量上就已超過傳統機器人，可關注用量增加的零部件細分領域，例如諧波減速器、編碼器、力/力傳感器。其次其次，關注屬于人機新增需求的零部件細分領域，例如行星減速器、行星滾柱絲杠、產業深度報告產業深度報告敬請參閱報告結尾處免責聲明華寶證券2/31無框力矩電機、空心杯電機、3D 視覺傳感器、具身智能。對比人形機器人各細分領域價值量占比情況對比人形機器人各細分領域價值量占比情況，尋找高價值量的細分投資領尋

7、找高價值量的細分投資領域域。首先首先，在人形機器人產品中，行星滾柱絲杠、力/力矩傳感器、電機、減速器、編碼器、空心杯電機為總價值量占比相對較高的硬件零部件。其次其次，行星滾柱絲杠、IMU、多維/六維力/力矩傳感器、3D 視覺硬件（非純視覺）為單位價值量較高的硬件零部件，未來人機量產、成本需要進一步降低的趨勢下，可關注以上領域國產替代下的投資機會。風險提示：風險提示：產業政策支持力度不及預期；行業技術發展、商業化進程不及預期；行業競爭加??；原材料價格、設備價格波動的風險；下游行業需求不及預期；人形機器人存在倫理道德風險；價值量測算模型存在失效風險；本報告中所提及的公司旨在對行業現狀進行說明，不代

8、表推薦或覆蓋。mXaXpWgXzW8VgY9YwUsQnPmO6MbP6MtRpPnPtPeRmMoPiNmOsO7NqRtQwMsPyRvPpNmQ產業深度報告產業深度報告敬請參閱報告結尾處免責聲明華寶證券3/31內容目錄內容目錄1.以特斯拉人形機器人為例，拆解人形機器人硬件方案以特斯拉人形機器人為例，拆解人形機器人硬件方案.51.1.特斯拉 Optimus 代表當前商業化人機產品的最快速度與先進技術.51.2.拆解 Optimus 的運控、感知、軟件方案.71.2.1.運控執行器方案.71.2.2.感知傳感器方案.151.2.3.軟件環境感知、思考決策、運動控制軟件方案.162.總結特斯拉

9、總結特斯拉 Optimus 人機方案，尋找高價值量細分領域人機方案，尋找高價值量細分領域.243.投資建議投資建議.294.風險提示風險提示.30圖表目錄圖表目錄圖 1：特斯拉 Optimus 產品迭代速度較快（Gen1、Gen2 以半年左右為期更新）.5圖 2：Optimus 可進行物品識別.6圖 3：Optimus 可進行精細操作.6圖 4：驅動器方案演變歷史.7圖 5：特斯拉 Optimus 執行器方案.11圖 6：特斯拉 Optimus 使用的旋轉執行器類型與結構.12圖 7：特斯拉 Optimus 使用的直線執行器類型與結構.13圖 8：特斯拉 Optimus 靈巧手關節結構.15圖

10、 9：Optimus 采用純視覺感知方案.16圖 10：特斯拉 FSD 軟件架構梳理.17圖 11：特斯拉 Optimus 軟件架構梳理.18圖 12：占用網絡模型下，特斯拉汽車的行車場景效果.19圖 13：特斯拉 FSD 中占用網絡模型架構.20圖 14：Optimus 通過占用網絡模型來感知外界物體.20圖 15：Optimus 通過占用網絡模型來理解外界物體，并執行抓取的任務.20圖 16：Optimus 通過占用網絡模型來進行室內三維導航.20圖 17：Optimus 使用了端到端的神經網絡.21圖 18：Optimus 運動規劃模型全貌（以行走為例）.22圖 19：Optimus 運

11、動規劃模型第一步規劃腳步（以行走為例）.22圖 20：Optimus 運動規劃模型第二步規劃步態軌跡（以行走為例）.22圖 21：Optimus 運動規劃模型第三步保持平衡與協調（以行走為例）.22圖 22：Optimus 運動控制模型（以行走為例）.23圖 23：Optimus 使用純視覺對肢體關節位置進行自動校準.23圖 24：Optimus 肢體操縱模型.23圖 25：Optimus 操縱模型第一步生成示范動作（以拿起物體的動作為例）.24圖 26：Optimus 操縱模型第二步在線動作適應.24圖 27：人形機器人產業鏈圖譜.25圖 28：不同類型機器人所需傳感器類型梳理.26圖 29

12、：以 Optimus 方案為例，估算人形機器人執行器、傳感器中硬件零部件價值量占比.29圖 30：以較高性價比方案為例，估算人形機器人執行器、傳感器中硬件零部件價值量占比.29圖 31：以高性能硬件方案為例，估算人形機器人執行器、傳感器中硬件零部件價值量占比.29 產業深度報告產業深度報告敬請參閱報告結尾處免責聲明華寶證券4/31表 1：三種高動態性能機器人的驅動器（執行器）方案比較.8表 2：典型人機產品執行器方案梳理.10表 3：Optimus 執行器方案.11表 4：線性執行器相比旋轉執行器的優缺點.14表 5：Optimus 傳感器方案.16表 6：人形機器人與傳統機器人（以工業機器人

13、為例）在執行器方案、傳感器方案上的對比.26表 7：人形機器人常見執行器、傳感器等硬件零部件方案及價值量梳理.27 產業深度報告產業深度報告敬請參閱報告結尾處免責聲明華寶證券5/311.以特斯拉人形機器人為例，拆解人形機器人硬件方案以特斯拉人形機器人為例，拆解人形機器人硬件方案1.1.特斯特斯拉拉 Optimus 代表當前商業化人機產品的最快速度與先進技術代表當前商業化人機產品的最快速度與先進技術特斯拉人形機器人特斯拉人形機器人 Optimus 迭代迅速迭代迅速，短短兩年半時間內共迭代短短兩年半時間內共迭代 3 次次，Gen1/2 均為間隔均為間隔半年更新，期間亦有產品新進展發布。半年更新，期

14、間亦有產品新進展發布。特斯拉 2021 年 8 月首次公布人形機器人（以下簡稱人機）項目，此時 Optimus（擎天柱）還是人形機器人（Tesla Bot）概念設想。2022 年 9 月特斯拉 AI DAY，Optimus 首次亮相，但并未現場展示相應能力，而是通過 Demo 演示，展示了其搬箱子、澆花以及在特斯拉超級工廠工作的畫面。2023 年 3 月，特斯拉在 2023 Investor Day上展示了關于人形機器人 Optimus 的最新視頻，這個版本的 Optimus 可以到處走動、可進行擰螺絲等工作。2023 年 5 月股東大會，特斯拉展示 Optimus 新的研發成果，包括運控能力

15、進一步提升（具備流暢行走和抓取能力）、實現一定程度 FSD（完全自動駕駛）算法復用。2023年 9 月，特斯拉通過社交平臺 X 發布視頻，展示了人形機器人 Optimus 的進化情況：1、可以基于純視覺和關節位置編碼器，自我校準雙手、手臂和腿，可以在空間中精準定位四肢；2、學習與處理復雜多任務的效率更高，深度學習神經網絡完全基于控制器和純視覺感知（端到端學習，輸入視頻、輸出控制），如可以自主對物體進行分類，應對外界干擾；3、姿態控制和自平衡能力提升，如能做瑜伽、單腿站立等。2023 年 12 月，特斯拉通過 X 平臺發布第二代Optimus 人形機器人（Gen2），相比上一代（Gen1）在感知

16、與性能有較大改進，包括頸部與手部靈活度增加、整體重量減輕 10kg、行走速度提高 30%、手部增加力傳感器（實現了基于觸覺的物體抓取以及操作）、腳部仿生設計并增加力傳感器等。此外在外觀上，頸部使用彈性織物包裹，遮蓋內部結構和走線，手臂、膝蓋、腿部均有新的覆蓋件或裝飾件包裹，美觀程度有所提升?？偟膩砜催\動能力是有超預期表現的，例如手部精細化動作（復雜物體雞蛋的拿取、放置）、深蹲動作均體現了 Optimus Gen2 較強的運動和質心控制能力。從首次公布人機項目從首次公布人機項目（2021 年年 8 月）后，尤其在月）后，尤其在 2023 年，特斯拉機器人在硬軟件性能上迭代速度較快，幾乎年，特斯拉

17、機器人在硬軟件性能上迭代速度較快，幾乎在在3-4 個月的時間就會有新進展。個月的時間就會有新進展。圖 1：特斯拉 Optimus 產品迭代速度較快（Gen1、Gen2 以半年左右為期更新）資料來源：特斯拉 2022 年 AI DAY，特斯拉 2023 年 12 月通過 X 平臺發布的第二代 Optimus 人形機器人展示視頻，華寶證券研究創新部 產業深度報告產業深度報告敬請參閱報告結尾處免責聲明華寶證券6/31盡管特斯拉盡管特斯拉 Optimus 運動性能不算最強，但工作能力、靈活程度、靜態穩定性、智能水運動性能不算最強，但工作能力、靈活程度、靜態穩定性、智能水平已達到同行先進水平。平已達到同

18、行先進水平。首先，Optimus 仿生性較強，從目前公布的數據來看，Optimus 整身采用 28 個執行器方案+11 自由度靈巧手方案+2 靈活度頸部+人體腳部設計，選擇更加靈活的負載設計與 6 種類型的執行器，用來模擬人類的關節以及肌腱狀態，已經成為最像人類的人形機器人產品之一。其次，過去較多人形機器人專注于提升運動能力及平穩性，追求高爆發的運行性能，但 Optimus 在物品識別與搬運、易碎物品抓取等偏實際工作應用的運動控制領域已取得一定進展，同時在具身智能方面具備領先優勢（FSD 自動駕駛系統已部分復用于機器人），在功能方面正加速步入實際應用層面。圖 2：Optimus 可進行物品識別

19、圖 3：Optimus 可進行精細操作資料來源：特斯拉 2023 年 9 月 X 官方賬號公布的 Optimus 進展視頻，華寶證券研究創新部資料來源：特斯拉 2023 年 12 月 X 官方賬號發布的第二代 Optimus人形機器人展示視頻，華寶證券研究創新部Optimus 在具體業務規劃和招聘節奏上也是加緊步伐在具體業務規劃和招聘節奏上也是加緊步伐，可復用造車技術與供應鏈可復用造車技術與供應鏈，在未來在未來成本有較大降低空間，商業化腳步較快。成本有較大降低空間，商業化腳步較快。2022 年 9 月特斯拉 AI DAY，Optimus 首次亮相時馬斯克表示 3 年實現量產、5 年實現商用，目

20、標售價在 2 萬美元/臺（按匯率美元對人民幣 7 計算，約 14 萬元）內。2023 年 7 月特斯拉二季度財報會上，馬斯克表示 Optimus 已經生產 5-6 臺人形機器人，并預計在 2023 年 11 月進行行走測試（已推遲），2024 年在特斯拉自己的工廠進行實用性測試。2023 年 10 月，特斯拉官網放出了人形機器人多個崗位的招聘信息，包括軟件工程師、機電一體化工程師、機器人 CAE 工程師、嵌入式軟件工程師、機器人操作工程師和聯合控制工程師等。此外，特斯拉依仗其造車經驗和技術的累積，在人機產品上具備一定后發優勢和降本優勢，例如車輛硬件制造與測試經驗、純視覺感知系統和 FSD 自動

21、駕駛系統，均已經或未來可復用在機器人項目中，可降低成本、提高效率。預計 2024 年將有行走測試結果、硬件方案定型、工廠實用性測試結果等事件公布，Optimus 商業化落地的效果值得期待?？偟膩碚f總的來說，特斯拉人形機器人代表著當前商業化人機產品的最快速度和先進技術特斯拉人形機器人代表著當前商業化人機產品的最快速度和先進技術，值得作值得作為案例深入研究。本章節將以特斯拉為案例深入研究。本章節將以特斯拉 Optimus 為例，對人形機器人的運控、感知硬件結構進為例，對人形機器人的運控、感知硬件結構進行拆解，同時對人機軟件算法方案進行分析。行拆解，同時對人機軟件算法方案進行分析。產業深度報告產業深

22、度報告敬請參閱報告結尾處免責聲明華寶證券7/311.2.拆解拆解 Optimus 的運控、感知、軟件方案的運控、感知、軟件方案1.2.1.運控運控執行器方案執行器方案關節執行器（關節執行器（Actuators，簡稱為執行器）即機器人一體化關節，是影響機器人硬件成本，簡稱為執行器）即機器人一體化關節，是影響機器人硬件成本和運動性能的關鍵部分和運動性能的關鍵部分。關節執行器是驅動機器人執行機構（手臂、腿部等）運動的組件，安裝在機器人關節處（連桿機構的連接處），通過將電機的旋轉運動轉化為驅動連桿機構運動，又被成為（關節）驅動器、（關節）致動器、關節模組。執行器有多種零部件組成，主要包括電機（驅動裝置

23、）、減速器（傳動裝置）、編碼器（傳感裝置）、控制板和控制軟件（控制裝置）等。按照運動類型，執行器可分為旋轉執行器（按照運動類型，執行器可分為旋轉執行器（Rotary Actuator）、線性執行器（）、線性執行器（LinearActuator）。兩者區別在于，線性（直線）執行器最終讓物體沿直線移動，而旋轉執行器則是讓物體按一定角度轉動，即線性執行器執行往復直線運動，旋轉執行器執行旋轉運動。執行器中，不同類型的電機可以提供旋轉運動（旋轉電機）、也可以提供直線運動（直線電機），而不同傳動裝置也可以將電機的運動進行傳遞和轉化，例如減速器可以將旋轉電機的旋轉運動以降低速度、提高轉矩的方式傳遞出去，而皮

24、帶和滑輪、齒輪箱以及絲杠等減速裝置可將電機的旋轉運動轉換成線性運動。一般來說，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。驅動器方案經歷了從剛性驅動器到彈性驅動器和準直驅驅動器的發展變化驅動器方案經歷了從剛性驅動器到彈性驅動器和準直驅驅動器的發展變化。針對雙足機器人（屬于人形機器人）的驅動器研究已有 30 多年的歷史，其中有三個關鍵事件：（1）1983年，早稻田大學研究的 WL-10R 機器人使用剛性驅動器（一般被稱為常規方案，TraditionalStiffness Actuator，簡稱 TSA），自

25、此雙足機器人開始廣泛使用剛性驅動器為關節動力源；（2）1995 年，麻省理工學院的 Pratt 等提出了串聯彈性驅動器（Series Elastic Actuator，簡稱 SEA）的概念，拉開了彈性驅動器研究的序幕，彈性驅動器以 SEA 為主。（3）2016 年，麻省理工學院的 Wensing 等提出了準直驅驅動器（又被成為本體驅動器、半直驅驅動器，ProprioceptiveActuator 或 Quasi-Direct Drive，簡稱 PA 或 QDD）的概念，并將其應用于四足機器人 Cheetah和雙足機器人 Hermes?？偟膩碚f，驅動器方案整體設計經歷了剛性驅動器到彈性驅動器和準

26、直驅驅動器的變化，準直驅驅動器成為最近幾年研究的熱點。圖 4：驅動器方案演變歷史資料來源：國內外雙足人形機器人驅動器研究綜述（丁宏鈺等），中國知網，華寶證券研究創新部 產業深度報告產業深度報告敬請參閱報告結尾處免責聲明華寶證券8/31不同執行器方案在零部件構成不同執行器方案在零部件構成、力矩測量方式力矩測量方式、能量效率能量效率、機械復雜性機械復雜性、成本等方面存在成本等方面存在區別，因此各自的應用場景略有差異。區別，因此各自的應用場景略有差異。剛性驅動器主要由電機、高傳動比減速器、編碼器、力矩傳感器剛性驅動器主要由電機、高傳動比減速器、編碼器、力矩傳感器（選配）（選配）和控制板等和控制板等組

27、成組成。其中，減速器一般使用諧波等大減速比的減速器，以保證足夠的扭矩輸出；此外過去 TSA 一般使用位置控制，隨著對足式及人形機器人的動態性能要求的變高，當前力位混合控制或直接扭矩控制成為常采用的控制方案，因此一般會配置有力矩傳感器?？偟膩砜?，TSA 應用在雙足機器人最早，設計理論也相對成熟，當前此方案的優化主要體現在電機和減速器整體優化設計上。該方案在傳統雙足機器人、工業機器人、協作機器人和工業精密轉臺等方面得到了廣泛應用。但由于電機和減速器功率密度限制，在合適工作區間內的最大輸出功率密度只能到 200-300W/kg，遠沒有達到動物肌肉的 500W/kg，這限制了其在人形機器人上的應用，例

28、如采用 TSA 的機器人在行走、奔跑、跳躍等運動能力上遠遠沒有達到人類和動物的水平。同時 TSA 也解決不了機器人受外部沖擊導致零部件損壞問題，以及還沒有建立標準檢測方法和性能評價標準。彈性驅動器彈性驅動器結構與結構與 TSA 類似類似，但一般不包含力矩傳感器但一般不包含力矩傳感器，同時在驅動元件和負載間增同時在驅動元件和負載間增加彈性單元加彈性單元，這樣可以緩沖外部沖擊和儲能這樣可以緩沖外部沖擊和儲能。彈性驅動器可以通過輸出端的絕對式編碼器和電機端的增量式編碼器測量到的位置差，結合彈性體剛度，即可在不加裝力矩傳感器的情況下實現對力矩的采集，進而得以實現精確的力控輸出。經過多年的發展，彈性驅動

29、器取得了許多成果，并在一些機器人產品上得到應用，如蘇黎世理工的四足機器人 ANYmal、美國宇航局的人形機器人 Valkyrie 和意大利技術研究院的人形機器人 COMAN 等。但由于彈性體引入，整個系統為欠驅動，運動控制精度較低且給控制帶來了難度，尤其在機器人腿部使用，將使得機器人整機的運動控制比較難實現。彈性驅動器除了常規的串聯彈性驅動器（即 SEA）外，還包括并聯彈性驅動器（PEA）、離合彈性驅動器（CEA）、多模態彈性驅動器（MEA），但 PEA、CEA 和 MEA 技術應用于產品的相對較少，PEA 很難控制并聯彈性體的能量吸收和釋放的時機，CEA很好解決串聯彈性體何時開關的問題，但增

30、加了輔助控制裝置或機構，MEA 結構和控制復雜，因此本文后續提及彈性驅動器均指 SEA。準直驅驅動器含義是依靠驅動器電機開環力控，不依賴于附加力或力矩傳感器，就可準直驅驅動器含義是依靠驅動器電機開環力控，不依賴于附加力或力矩傳感器，就可以本體感知機器人腳部和外界的交互力以本體感知機器人腳部和外界的交互力。該驅動器最理想的方案是電機直接驅動，但受限于電機工藝和技術，電機當前的扭矩密度不能滿足機器人應用的需求，因此在實際應用中折中采用電機+低傳動比減速器的方案，同時要求負載質量和轉動慣量盡可能地小，這樣可以實現高帶寬力控和良好的抗沖擊能力。PA 具有功率密度高、力控帶寬大、抗沖擊能力強、成本低等優

31、點。PA 作為最近幾年的新興技術發展迅速，并在很多四足機器人產品上得到應用，如麻省理工的四足機器人 Cheetah、宇樹科技的四足機器人 Laikago、云深處科技的四足機器人絕影等。但由于 PA 只有在電機端有位置編碼器，目前尚未有很好的方案解決機器人斷電后驅動器如何回到機械零位的問題。此外，PA 使用的高力矩密度電機（無框力矩電機）一般半徑尺寸較大，對于關節尺寸有嚴格要求的人形機器人適用性不足。表 1：三種高動態性能機器人的驅動器（執行器）方案比較比較項目比較項目剛性驅動器剛性驅動器彈性驅動器彈性驅動器準（半）直驅驅動器準（半）直驅驅動器零部件方案常規無刷電機+高傳動比減速器常規無刷電機+

32、高傳動比減速器 高力矩密度電機（一般為無框力矩 產業深度報告產業深度報告敬請參閱報告結尾處免責聲明華寶證券9/31比較項目比較項目剛性驅動器剛性驅動器彈性驅動器彈性驅動器準（半）直驅驅動器準（半）直驅驅動器（一般為諧波減速器）+剛性力矩傳感器+輸出端，一般采用雙位置傳感器方案（一般采用諧波減速器）+柔性彈性體（用位置傳感器檢測彈性體的形變）+輸出端，一般使用三個位置傳感器電機）+低傳動比減速器（一般為行星減速器）+小慣量輸出端，一般只需要一個位置傳感器（絕對式編碼器）圖例力矩測量方案應變片式力矩傳感器或基于電流電磁式力矩傳感器或基于應變片原理電流環力矩測量原理基于材料受力后的微小形變，通過懸臂

33、梁上應變片阻值的改變，帶來電壓信號的改變，再通過電壓-扭矩系數等計算關節扭矩?；诓牧鲜芰蟮奈⑿∨まD形變，通過磁編碼器或霍爾等原理測量該扭轉值，再通過材料的抗扭截面系數計算關節扭矩。（機械柔性）基于電機中的電流值，通過電流-扭矩系數、減速比與摩擦補償系數等計算關節扭矩。即通過電機的電流大小間接推斷出輸出力矩的大小。（軟件柔性）扭矩密度高高較低能量效率低高高對外部沖擊的減緩能力差好好機械復雜性復雜復雜簡單安全性差好好技術水平相對完善成熟主流研究中正發展崛起性能優勢1.力測量精度高，雙通道可解扭矩和彎矩的耦合；2.本體剛度高，測量力通頻帶寬；3.高頻響應，技術成熟，輸出能力強。1.力測量精度較高

34、，無溫漂、零漂等問題，無需頻繁標定；2.生產效率高；3.柔性抗外界沖擊性能強且能夠儲能，輸出能力強。1.關節結構簡潔，硬件可靠性高；2.本體剛度高，測量力通頻帶寬；3.實現成本低，省電；4.高頻響應，可做到高精度控制，抗沖擊能力強。性能缺陷1.存在溫漂、零漂，實際使用中需頻繁標定，動態物理交互性能較差；2.關節結構復雜，硬件可靠性低（例如大沖擊下容易損壞諧波減速器），生產工藝復雜；3.實現成本高。在本體高剛度、測量高精度和實現低成本這三個維度很難取得平衡。一般剛度較小，高頻力矩響應性能較弱，通頻帶較窄。1.力測量精度低，串聯復雜減速箱傳動環節，靜摩擦力建模難度高，在高減速比關節中測量微小扭矩不

35、靈敏。2.小減速比減速器，能量輸出密度不足。實現成本高高低應用場景傳統雙足人形，精密機床，儀器儀表雙足人形，協作機器人，四足機器人四足以及小型雙足人形機器人代表案例特斯拉的 Optimus美國宇航局的 Valkyrie智元遠征 A1，1X Technologies 的EVE，小米的 CyberDog 系列資料來源：知乎專欄機器人力控制對于腿足式機器人三類主流關節驅動器性能的對比討論（任賾宇），國內外雙足人形機器人驅動器研究綜述（丁宏鈺等），基于準直驅電機的足式機器人系統設計及運動控制研究（張宇），中國知網，INNFOS 機器人，ALow Cost Modular Actuator for Dy

36、namic Robots（Benjamin G.Katz），華寶證券研究創新部 產業深度報告產業深度報告敬請參閱報告結尾處免責聲明華寶證券10/31當前各人機產品在驅動器零部件選用細節上略有差異，主要與驅動器方案的選擇有關，而不同方案的選擇往往是應用場景和制造成本之間權衡的結果。從代表性產品廠商披露的執行器從代表性產品廠商披露的執行器方案來看，以方案來看，以剛性驅動器剛性驅動器和和準直驅驅動器準直驅驅動器為主。為主。表 2：典型人機產品執行器方案梳理公司公司型號型號一般關節方案一般關節方案一般關節方案類型一般關節方案類型靈巧手關節方案靈巧手關節方案電機電機伺服驅動伺服驅動器器位置傳位置傳感器感

37、器力矩傳感器力矩傳感器減速裝置減速裝置旋轉或旋轉或直線直線TSATSA 或或 SEASEA 或或TATA優必選Walker X高密度無框力矩電機高性能控制器2 個有諧波減速器/TSA/智元遠征 A1/矢量控制驅動器2 個/10 速比以內的高力矩透明度行星減速器/PA/達閥小紫XR-4（雙足）高扭矩密度無框電機/2 個可選配行星減速器旋轉PA*空心杯電機+齒輪傳動宇樹UnitreeH1無框電機有2 個/以行星減速器為主/PA*/小米CyberOne（鐵大）無框力矩電機 有驅動器1 個無行星減速器/PA無靈巧手傅利葉FourierGR-1未公布類型有有無未公布類型旋轉/追覓通用人形機器人無框電機有

38、2 個/未公布類型/小鵬PX5未公布類型有有/諧波+行星減速器/TSA、PA4 個推桿電機（集成空心杯電機）開普勒先行者 rK1 D1 S1未公布類型有有/使用減速器和行星滾柱絲杠旋轉+線性/特斯拉Optimus無框力矩電機/旋轉關節有 2 個，直線關節 1 個有諧波減速器，行星滾柱絲杠旋轉+線性TSA空心杯電機+行星緊密齒輪箱+位置傳感器+金屬腱繩本田ASIMO直流電機以及無刷直流電機有/諧波減速器/TSA/波士頓動力Atlas/旋轉+線性/無靈巧手1XTechnologiesEVE（人形輪式）高扭矩重量比的直驅電機/PA無靈巧手美國宇航局Valkyrie/旋轉+線性SEA/AgilityR

39、oboticsDigit有刷/無刷直流電機/諧波/擺線減速器/SEA無靈巧手 產業深度報告產業深度報告敬請參閱報告結尾處免責聲明華寶證券11/31資料來源：各公司或研究機構官網，各公司官方微信公眾號，Explorer Robots，高工機器人，2023 年世界機器人大會官網，機器人大講堂公眾號，新智元公眾號，機器之心公眾號，DF 創客社區公眾號，國內外雙足人形機器人驅動器研究綜述（丁宏鈺等），基于準直驅電機的足式機器人系統設計及運動控制研究（張宇），中國知網，華寶證券研究創新部注：1、小米 CyberOne 關節方案以公司自研的微電機 Cybergear 為例進行梳理；2、標“*”為我們根據執

40、行器方案進行判斷得出；3、“/”為未公布或無法判斷，未公布不代表沒有。特斯拉特斯拉 Optimus 執行器采用的是執行器采用的是 TSA 方案。方案。全身共計 52 個關節（自由度），其中有部分自由度為被動自由度。全身執行器（驅動器）可分為三大類旋轉關節（14 個）、直線關節（14 個）與空心杯/靈巧手關節（12 個），其中旋轉、直線執行器向下又分為三種型號。表 3：Optimus 執行器方案身體部位身體部位自由度自由度具體關節具體關節旋轉關節旋轉關節直線關節直線關節空心杯關節空心杯關節手臂7*2肩部3*2/肘部/1*2/腕部1*22*2/頸部2/2/腰部2/2/腿部6*2髖部2*21*2/膝

41、蓋/1*2/腳踝/2*2/靈巧手11*2/6*2合計合計52/141412資料來源：特斯拉 2022 年 AI DAY，特斯拉 Gen2 宣傳視頻，華寶證券研究創新部注：手部部分關節非獨立控制，每只手的 5 個自由度我們預計仍為被動自由度。圖 5：特斯拉 Optimus 執行器方案資料來源：特斯拉 2022 年 AI DAY，華寶證券研究創新部注：左圖中橙色為執行器，靈巧手未標注顏色，藍色為電子系統。1、旋轉關節、旋轉關節旋轉關節（旋轉執行器）按照不同的輸出力矩（20Nm、110Nm、180Nm）分為三類，但 產業深度報告產業深度報告敬請參閱報告結尾處免責聲明華寶證券12/31均由定制的永磁電

42、機定制的永磁電機（無框力矩電機無框力矩電機）+角接觸球軸承角接觸球軸承+諧波減速器諧波減速器+交叉滾子軸承交叉滾子軸承+力矩傳感器力矩傳感器+位置傳感器（雙編）位置傳感器（雙編）+驅動器驅動器+機械離合器機械離合器+關節關節 CNC 件件組成，采取了非中空走線方式。機械離合器（高速端/電機端）：可將傳動系統隨時分離或接合。角接觸球軸承（高速端/電機端）：支撐機械旋轉體，用以降低設備在傳動過程中的機械載荷摩擦系數，角接觸球軸承具有高剛度和高精度，適用于高速運轉的機器。應變波齒輪（低速端/傳動端）：根據特斯拉 2022 年 AI Day 公布的驅動器選型參數預計主要采用諧波減速器，用于減速傳動。交

43、叉滾子軸承（低速端/傳動端）：一般內置在減速機輸出側作為主承載軸承使用，與減速機主體組合為一個整體，首先大幅減小了體積，擴大了適用范圍；采用剛性較強的交叉滾子軸承內置的方式，負載可以直接作用到輸出部分，得到較高的力矩；同時，降低了組合難度和整體成本。傳感器：輸入端和輸出端配置位置傳感器，采用雙編碼器方案（電感式），高速端（電機端）的增量式編碼器做電機拖動 FOC（Filed Oriented Control，磁場定向控制），即提供 FOC 矢量控制算法的位置信號輸入，低速端（輸出端）的絕對式編碼器記錄實際輸出位置，用于反饋控制；無接觸式扭矩（力矩）傳感器，用于檢測力矩輸出數據，預計采用了非接觸

44、式的磁致伸縮原理，通過類似感知交叉滾子軸承形變時變化的磁場來判斷力矩。定做的永磁電動機：表貼式永磁無刷電機，采用外定子、內轉子的結構，具體為無框力矩電機。圖 6：特斯拉 Optimus 使用的旋轉執行器類型與結構資料來源：特斯拉 2022 年 AI DAY，華寶證券研究創新部2、直線關節、直線關節類似地，直線關節（線性執行器或直線驅動器）也按照不同的輸出力矩（500N、3900N、產業深度報告產業深度報告敬請參閱報告結尾處免責聲明華寶證券13/318000N）分為三類，但均由永磁電機（無框力矩電機）永磁電機（無框力矩電機）+球軸承球軸承+四點角接觸軸承四點角接觸軸承+反向式行星反向式行星滾柱絲

45、杠滾柱絲杠+力傳感器力傳感器+位置傳感器位置傳感器（單編單編）+驅動器驅動器+關節關節 CNC 件件組成。直線型驅動器采用內轉子電機與球軸承驅動倒置滾柱絲杠旋轉，從而驅動行星滾柱從動，最終實現直線運動傳遞。倒置滾柱絲杠：作為減速裝置（反向/倒置式行星滾柱絲杠）的零部件，將旋轉運動變為直線運動的傳動副零件。行星滾柱：作為減速裝置（反向/倒置式行星滾柱絲杠）的零部件，利用絲杠帶動行星齒輪旋轉。球軸承：支撐作用，將運轉的軸與軸承座之間的滑動摩擦變為滾動摩擦，從而減少摩擦損失。四點角接觸軸承：支撐機械旋轉體，用以降低設備在傳動過程中的機械載荷摩擦系數。定子：固定于電機外圍，產生交流電。傳感器：力傳感器

46、，用于檢測驅動器輸出力的大??；位置傳感器，單個編碼器，檢測位移，用于反饋控制。定做的永磁電動機：類似旋轉關節的電機類型。圖 7：特斯拉 Optimus 使用的直線執行器類型與結構資料來源：特斯拉 2022 年 AI DAY，華寶證券研究創新部特斯拉特斯拉 Optimus 是首個大面積使用直線關節的人形機器人，線性執行器相對旋轉執行器是首個大面積使用直線關節的人形機器人，線性執行器相對旋轉執行器緊湊性緊湊性、耐用度更高耐用度更高，且利于產品用于工廠操作且利于產品用于工廠操作（精度精度、穩定穩定、效率要求更高效率要求更高），但成本相比但成本相比旋轉執行器更高。旋轉執行器更高。產業深度報告產業深度報

47、告敬請參閱報告結尾處免責聲明華寶證券14/31表 4：線性執行器相比旋轉執行器的優缺點優點優點缺點缺點1、精度保持性好、剛度好、精度保持性好、剛度好相比較旋轉關節，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藝去保證，對比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。1、動態特性偏弱、動態特性偏弱由于高減速比，在同樣的功率密度情況下，輸出速度偏低，通頻帶低，不利于高動態運動的實現（相比較于行星減速器關節或液壓驅動）。2、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，遠遠好于諧波傳動（諧波每次

48、的受力齒數較少，柔輪壁厚薄，容易斷齒與筒裂等），而行星絲杠受力均勻，壽命長。2、關節力誘明度欠佳、關節力誘明度欠佳由于自鎖特性，關節端無法通過電流環的方式感知外力，在做力控時必須依靠關節端額外加裝的力傳感器，系統集成度偏低，成本較高。3、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。3、價格昂貴、價格昂貴目前特斯拉采用的 RVI（反向行星滾柱絲杠）構型，由于加工工藝難度大，無論是否走量，短期價格都很難下來，達到特斯拉規劃的 2 萬美元的成本還有很大距離。4、空間利用率高、空間利用率高相比旋轉執行器需要放置于關節附近，線性執行器可以縱向布局

49、在手臂或腿部，最大限度利用軀干內部空間，可布置體積更大、推動力更大電機。/資料來源：知乎專欄Tesla 人形機器人 Optimus 各伺服關節技術拆解（任賾宇），華寶證券研究創新部3、空心杯、空心杯/靈巧手關節靈巧手關節從目前方案來看從目前方案來看，Optimus 靈巧手屬于欠驅動靈巧手屬于欠驅動、電機驅動電機驅動、線繩驅動的類型線繩驅動的類型。單只靈巧手主要由 6 個空心杯關節（空心杯驅動器/執行器）驅動，大拇指三個自由度，相比其余手指多了一個內收外展的自由度，由兩個執行器驅動，其余手指均為兩個自由度，分別由一個執行器驅動?？招谋P節由空心杯電機空心杯電機+多級行星減速器多級行星減速器+蝸輪

50、蝸桿蝸輪蝸桿+位置傳感器位置傳感器（雙編雙編）+驅動器驅動器+金屬金屬腱繩腱繩構成。Optimus 手指具有防反驅特性，可以避免電機在抓握物體時長時間堵轉發熱?？招谋姍C：一般采用無刷空心杯電機，電機定子線圈無鐵芯，解決了傳統鐵芯電機因鐵芯形成渦流而造成的電能損耗，線圈作為轉子，轉動慣量小、好控制、效率高、轉速快。多級行星減速器：一般空心杯電機均需搭配行星減速器使用，由于空心杯電機多呈現高速、低扭矩的特性，故為了在較小空間內獲得較大的手指抓握力，一般都會集成 2-3級的行星減速器。蝸輪蝸桿：一級蝸輪蝸桿傳動機構，手指電機輸出端為蝸桿，帶動蝸輪旋轉。另一方面利用蝸輪蝸桿的自鎖特性去提升靈巧手的負

51、載（自鎖）能力。金屬腱繩：金屬腱繩（線）帶動遠端手指運動，蝸輪上有繞線軸，當電機轉動時，繞線軸會轉動通過卷線來實現手指運動。Optimus 之所以選擇繩驅，原因在于一是考慮量產難易程度；二是相比連桿，繩驅可以消隙，手指的運動不會滯后。傳感器：輸入端和輸出端均配置位置傳感器，采用雙編方案，高速端做電機拖動 FOC，低速端記錄實際輸出位置，用于反饋控制；Gen2 在手指末端增加了觸覺傳感器（陣列傳感器），提升物體操作和環境感知能力，且從宣傳視頻中看，對比 Gen1 的手部結構，我們預計 Gen2 在手腕處增加了多維力傳感器。產業深度報告產業深度報告敬請參閱報告結尾處免責聲明華寶證券15/31回扭彈

52、簧：Optimus 為欠驅動靈活手，部分自由度為被動自由度，回扭彈簧使被動自由度可以自主張開，無需多配置一個執行器并可實現手部的自適應抓取。圖 8：特斯拉 Optimus 靈巧手關節結構資料來源：特斯拉 2022 年 AI DAY，特斯拉 2023 年 12 月通過 X 平臺發布的第二代 Optimus 人形機器人展示視頻，華寶證券研究創新部1.2.2.感知感知傳感器方案傳感器方案從傳感器從傳感器（外部傳感器外部傳感器）配置上配置上，Optimus 主要配備了視覺傳感器和觸覺傳感器主要配備了視覺傳感器和觸覺傳感器、多維力多維力傳感器。傳感器。視覺感知上，Optimus 主要采用純視覺方案（3D

53、 多目視覺），使用 3 個不同種類的2D 攝像頭（2 個高清 2D 攝像機，一個廣角的魚眼攝像機，均基于 Autopilot），魚眼攝像頭可以拓展視野范圍，高速攝像頭可以提供清晰的畫面和快速的傳輸。相比其他人機產品視覺方案較多采用主動視覺的感知方案，特斯拉選擇的是被動視覺感知方案，主要原因是特斯拉 FSD 軟件算法較強，無需采用硬件較強的主動視覺，可降低硬件成本。產業深度報告產業深度報告敬請參閱報告結尾處免責聲明華寶證券16/31圖 9：Optimus 采用純視覺感知方案資料來源：特斯拉 2022 年 AI DAY，華寶證券研究創新部力覺感知上，除了各執行器使用了力或力矩傳感器（內部傳感器）外

54、，Gen2 在手部和腳底新增了觸覺傳感器，在腳踝處與手腕處增加了多維力傳感器。Gen2 手指增加觸覺傳感器（陣列傳感器）、手腕增加多維力傳感器以提升靈活手柔順控制以及復雜物體操作的能力。Gen2 足部分為腳趾和腳掌兩個部分，腳掌增加觸覺（壓力）傳感器（預計仍為陣列傳感器）、腳踝安裝多維力傳感器（預計為六維力矩傳感器），用于檢測腳部所受作用力，維持在不平衡地面上的平衡。表 5：Optimus 傳感器方案傳感器傳感器類型類型數量數量所在位置所在位置視覺傳感器2D 攝像機2頭部左右側中央魚眼攝像頭1頭部中間力傳感器單維力/力矩傳感器2814 個旋轉關節+14 個直線關節各有一個觸覺/壓力傳感器（陣列

55、傳感器）12靈活手的手指部分各一個，腳底各一個多維力傳感器4手腕、腳踝各兩個位置傳感器編碼器6614 個旋轉關節、12 個靈巧手關節各兩個，14 個直線關節各一個資料來源：特斯拉 2022 年 AI DAY，特斯拉 2023 年 12 月通過 X 平臺發布的第二代 Optimus 人形機器人展示視頻，華寶證券研究創新部測算1.2.3.軟件軟件環境感知、思考決策、運動控制軟件方案環境感知、思考決策、運動控制軟件方案特斯拉打通特斯拉打通 FSD 在自動駕駛和機器人在自動駕駛和機器人 Optimus 中的底層模塊中的底層模塊，在一定程度上實現算法復在一定程度上實現算法復用用，并在不同模塊并在不同模塊

56、（環境感知環境感知、思考決策思考決策、運動控制運動控制）上進行了機器人適用性優化上進行了機器人適用性優化。FSD 全稱為 Full Self-Driving，即完全自動駕駛，FSD V12 是目前特斯拉提供的測試版最高水平的自動駕駛系統。最終目標是實現車輛可以在沒有人類干預的情況下，自己識別路況、規劃路線、控制速度和方向，完成從起點到終點的行駛。特斯拉的 FSD 由三大模塊組成，包括環境感知模塊、思考決策模塊和運動控制模塊。FSD 通過環境感知模塊對外部環境信息進行感知與預測，提供思考決策所需的關鍵環境信息，包括當下及未來的趨勢信息。通過思考決策模塊對路徑與運動 產業深度報告產業深度報告敬請參

57、閱報告結尾處免責聲明華寶證券17/31進行規劃，主要包括基于模型控制的顯性規控模塊和基于神經網絡的規劃模塊，主要用于生成決策路徑生成路徑下的駕駛行為生成車輛控制信息，最終將車輛控制信息傳遞給運動控制模塊，形成對車輛的控制。因此 FSD 可以根據感知的環境信息進行路徑規劃和車輛控制，這種方法同樣可適用于機器人，在特斯拉 2022 年 AI DAY 上，特斯拉機器人團隊表示 Autopilot 的大部分組件都可以很容易地移植到機器人的環境中，機器人只是輪式機器上長了兩條腿。因此在復用 FSD 的基礎上，Optimus 可以通過感知系統，從復雜的環境中識別周圍環境、物體狀態以及自身狀態，并對運動/操

58、作路徑進行規劃與決策，最終輸出機器人運動控制的關鍵信息對執行器進行控制，完成任務命令。圖 10：特斯拉 FSD 軟件架構梳理資料來源：特斯拉 2022 年 AI DAY，特斯拉 2021 年 AI DAY，車右智能公眾號，華寶證券研究創新部注：打“”的為特斯拉 Optimus 復用的方法模塊，根據特斯拉 2021 年、2022 年 AI DAY 的 FSD 內容以及 2022 年 AI DAY 的機器人軟件部分內容進行整理與判斷。產業深度報告產業深度報告敬請參閱報告結尾處免責聲明華寶證券18/31圖 11：特斯拉 Optimus 軟件架構梳理資料來源：特斯拉 2022 年 AI DAY，華寶證

59、券研究創新部注：根據特斯拉 2022 年 AI DAY 的機器人軟件部分內容進行整理。環境感知環境感知在視覺層面在視覺層面，Optimus 復用了復用了 Autopilot 的視覺神經網絡的視覺神經網絡占用網絡模型占用網絡模型（OccupancyNetwork）來感知與理解周圍物體來感知與理解周圍物體，獲取場景中物體的相關信息獲取場景中物體的相關信息（體積體積、速度速度、距離距離、軌跡等軌跡等），以實現室內三維導航、物體抓取、視覺自標定、顏色分揀等任務。以實現室內三維導航、物體抓取、視覺自標定、顏色分揀等任務。什么是占用網絡模型？什么是占用網絡模型？Occupancy Network 是自動駕

60、駛中使用的一種深度學習方法，是一種 3D 語義占用感知方法，可以從多視圖圖像中生成車輛周圍環境的三維占用網格。其基本思想是將三維空間劃分成體素（voxel），通過 0/1 賦值對 voxel 進行二分類：有物體的 voxel 賦值為 1，表示 voxel 被物體占據；沒有物體的 voxel 被賦值為 0。當然實際中的賦值可以是概率值，表示 voxel 存在物體的概率，這個概率也可以理解成密度或者透明度。voxel 的屬性除了是否被占據（Occupancy），還包含語義信息和速度信息（Occupancy Flow）等。其中速度信息是一個三維向量，用于表述 voxel 運動的速度和方向，因此通過

61、Occupancy Flow 可以用于判斷物體是否運動。其工作原理為：首先，Occupancy Network 將來自多視圖圖像的輸入數據轉換為一個三維特征空間；然后，使用深度神經網絡來學習這個特征空間中的占用概率以及動靜狀態；最后，將占用概率轉換為一個三維占用網格，同時輸出動靜狀態信息。占用網絡的優點？占用網絡的優點？使用占用網絡進行視覺感知的優點在于以下幾點。首先首先，對硬件要求不對硬件要求不高高，其本身基于純視覺的硬件方案，因此對視覺硬件要求較低，成本較低。其次其次，對通用障礙對通用障礙物具備良好的泛化能力物具備良好的泛化能力。過去的計算機視覺算法依賴白名單，即通過人工標注之后訓練網絡實

62、現檢測或者分割任務，但是真實場景中存在很多非白名單物體，如異形車、路上的石頭、散落 產業深度報告產業深度報告敬請參閱報告結尾處免責聲明華寶證券19/31的紙箱等，這些通用障礙物很難通過白名單的方式進行窮舉識別，而占用網絡可對環境進行三維重建，獲取 low-level（低層）的信息，相比高度依賴于語義信息的白名單方法更加通用。最最后后，感知信息維度提升感知信息維度提升。與 LiDAR 等非純視覺方案相比，純視覺的語義感知能力更強，而占用網絡被引入自動駕駛領域后，讓攝像頭將語義信息與立體幾何信息統一起來，三維感知能力得到提升，與人眼更加相似。圖 12：占用網絡模型下，特斯拉汽車的行車場景效果資料來

63、源：特斯拉 2022 年 AI DAY，華寶證券研究創新部注：藍色表示運動的 voxel，紅色表示靜止的 voxel，黃色表示靜態障礙物的 voxel。在在 FSD 中占用網絡的作用？中占用網絡的作用？在 FSD 中，占用網絡模型作為該系統的幾何層，是一個多攝像頭的視頻神經網絡模型，它從感知的圖像信息中預測出汽車周圍世界的完整占用情況以及障礙物未來運動情況。具體來說，其在 FSD 中主要用于障礙物檢測（檢測車輛周圍的障礙物）、路徑規劃（可以用于生成車輛的路徑，并避免障礙物）、車輛控制（可以用于控制車輛的速度和方向，以確保安全行駛）。在在 Optimus 中占用網絡的作用？中占用網絡的作用？該模

64、型直接從 Autopilot 中移植到了 Optimus 中，同樣可用于機器人對于障礙物的檢測、路徑規劃、機器人行走或操作速度以及方向的控制。與汽車不同的是，機器人通常低速運動，對算法的實時性、感知精度的要求可以相對放低。從特斯拉 2022年 AI DAY 上的演示畫面來看，在占用網絡模型下的 Optimus 對環境空間有著相對精準的識別能力，通過基于神經網絡模型的學習和訓練，Optimus 就能清楚的知道自己位置，具備分析與執行的工作能力，包括即將需要去做的工作以及如何完成工作等。此外，特斯拉正在利用神經輻射場（Neural Radiance Fields，NeRF）對占用網絡模型進行優化，

65、以獲得對機器人周圍環境的更好的體積渲染效果。在環境感知層面，在環境感知層面，Optimus 與特斯拉汽車在使用與特斯拉汽車在使用 FSD 上的主要區別在于：首先，感知模上的主要區別在于：首先，感知模型所需的訓練數據不同型所需的訓練數據不同。Occupancy Network 是基于大型自動標注的數據訓練得到的，但由于機器人的運動環境與汽車的運動環境不同，因此原本特斯拉汽車占用網絡訓練的數據不能復用，而需要針對機器人重新配備訓練數據進行模型訓練。其次其次，正由于人機的運動環境相對汽車更正由于人機的運動環境相對汽車更為復雜為復雜，獲取的環境信息更復雜豐富獲取的環境信息更復雜豐富，人機的感知模型中需

66、要訓練更多的神經網絡人機的感知模型中需要訓練更多的神經網絡。特斯拉汽車運行場景主要為室外的、相對標準的道路交通環境，獲取的主要為視覺信息，且工作任務、控制的肢體相對單一，主要為控制車輛在車道進行正常行駛，因此在感知層面使用的神經網絡包括 Occupancy Network、Lanes&Objects（車道識別及障礙物感知算法），而特斯拉機器人 Optimus 運行場景主要為室內的、非標準化的場景，獲取的環境信息除了視覺外、還包括力覺（觸覺）、平衡覺等，面臨的道路是非標的，面臨的工作任務和操縱的肢體更多元，例如控制腳部在室內平衡行走、控制手部進行協調抓取等，甚至需要與人類進行協作，因此所需要的

67、產業深度報告產業深度報告敬請參閱報告結尾處免責聲明華寶證券20/31神經網絡模型更多。例如在室內三維導航中，由于室內一般沒有 GPS 信號，Optimus 需要訓練更多的神經網絡，在攝像幀流中識別高頻特征和關鍵點，并隨著機器人在環境中導航，進行跨幀跨時間的跟蹤，利用這些關鍵點進行行走軌跡規劃和姿勢估計。圖 13：特斯拉 FSD 中占用網絡模型架構圖 14：Optimus 通過占用網絡模型來感知外界物體資料來源：特斯拉 2022 年 AI DAY，華寶證券研究創新部資料來源：特斯拉 2022 年 AI DAY，華寶證券研究創新部圖 15：Optimus 通過占用網絡模型來理解外界物體，并執行抓取

68、的任務圖 16：Optimus 通過占用網絡模型來進行室內三維導航資料來源：特斯拉 2022 年 AI DAY，華寶證券研究創新部注：綠色代表人類，紫色代表地面，而白色則代表不重要的物品但不能碰到，暗紅色則代表預設任務目標，藍色代表的是工具，青色代表的自己身體。資料來源：特斯拉 2022 年 AI DAY，華寶證券研究創新部思考決策思考決策我們將機器人思考決策與運動控制層面的指令分為四個級別我們將機器人思考決策與運動控制層面的指令分為四個級別任務級任務級、動作級動作級、初始級初始級、伺服級伺服級。能自主生成任務級指令的機器人智能化、泛化程度最高，隨后依次降低，同時四個指令可分別對應人類的大腦功

69、能（任務級、動作級）、小腦（初始級）、腦干（伺服級）。以任務“A 想喝水”簡單舉例，任務級指令指“從水壺里倒水在杯子中，遞給 A”；動作級（或技能級）指令指“運動到水壺所在位置拿起水壺運動到杯子所在位置拿起杯子將水壺中的水倒在杯子中運動到 A 所在的位置將杯子遞給 A”，即機器人所需要進行的末端行為動作和運動軌跡；初始級（指令級）指令指為實現以上行為動作和運動軌跡中，不同關節的運動軌跡（包括不同軌跡點上的位置、速度、加速度等信息）；伺服級指令指為實現以上關節運動軌跡，不同關節電機的目標電流、速度、位置以及力/力矩信息。初始級與伺服級指令屬于底層 產業深度報告產業深度報告敬請參閱報告結尾處免責聲

70、明華寶證券21/31規劃，一般由機器人自主生成與執行，但任務級、動作級指令，在傳統機器人中主要由人通過人工示教等方式完成的，而對于智能化程度更高的人形機器人，通過 AI 技術（強化學習、模仿學習）實現任務級、動作級指令的自主生成逐漸成為可能。Optimus 在思考決策在思考決策（規劃規劃）層使用了端到端的神經網絡模型層使用了端到端的神經網絡模型，進行任務級進行任務級、動作級的決動作級的決策策。結合特斯拉 2021 年及 2022 年 AI DAY 上公布的信息以及 2023 年 9 月 X 官方賬號公布的視頻，我們認為 Optimus 通過神經網絡技術已可進行一定的任務級、動作級的決策。當前O

71、ptimus 已集成了 FSD 使用的端到端神經網絡（已訓練好的、且完全部署在本地的多模態模型），使之能夠處理傳感器所收集的多模態數據輸入并端對端的生成控制輸出，由此 Optimus 可具備自主學習各種任務的能力，最終達到無需人類代碼控制、僅依靠訓練好的本地神經網絡即可對所處場景進行自主理解、決策和反應，其智能程度和泛化水平大幅提升。圖 17：Optimus 使用了端到端的神經網絡資料來源：2023 年 9 月特斯拉 X 官方賬號公布的 Optimus 進展視頻，華寶證券研究創新部在思考決策與運動控制層面，在思考決策與運動控制層面，Optimus 與特斯拉汽車在使用與特斯拉汽車在使用 FSD

72、上的主要區別在于：上的主要區別在于：首先，根據特斯拉 2021 年及 2022 年的 AI DAY 公布的信息來看，我們認為相對汽車，Optimus的環境感知、思考決策與運動控制模塊區分較為模糊，或者說感知、規劃與控制聯系得更為緊密。其次，由于汽車與機器人的運動方式存在不同，一是機器人運動方式更多樣，二是機器人的運動更復雜，機器人不僅包括腿部運動、還包括手臂和手部運動，還需要向下分解為各個關節的運動。因此我們認為 Optimus 在思考決策與運動控制層面的模型未完全復用汽車的模型，進行了機器人適用性優化。例如機器人在進行行走規劃時例如機器人在進行行走規劃時，需要物理層面的自我感知需要物理層面的

73、自我感知、使用能效步態使用能效步態、保持平衡與協保持平衡與協調運動等一系列過程調運動等一系列過程，這與汽車規劃模型不同這與汽車規劃模型不同。以行走規劃為例，Optimus 的運動規劃以簡單機器人模型（Simplified Bot Model）以及理想路徑（Desired Path）出發，在對現實世界進行簡單建模的基礎上，生成參考軌跡以及力/力矩信息。其中簡單機器人模型包括傳統的建立機器人運動學模型、動力學模型和接觸屬性模型（the Model of the Contact Properties），即使機器人先擁有物理層面的自我感知（了解自身四肢長度、四肢質量、腳大小等）。模型運行主要模型運行主

74、要包括三個步驟包括三個步驟：第一步規劃腳步軌跡第一步規劃腳步軌跡，在規劃范圍內，按照期望路徑規劃腳步，從起始點開始，添加軌跡以連接所有的腳步；第二步規劃步態軌跡第二步規劃步態軌跡，使 Optimus 可以像人類一樣走路，用腳趾和腳跟著地，獲得更大的步幅和更少的膝關節彎曲，以保證系統的高效率；第三步保持平衡與第三步保持平衡與協調協調，尋找機器人質心的軌跡，以獲得整個系統可以保持動態平衡的運動軌跡。最后生成系統的完整運動參考軌跡以及參考的力/力矩。產業深度報告產業深度報告敬請參閱報告結尾處免責聲明華寶證券22/31圖 18：Optimus 運動規劃模型全貌（以行走為例）圖 19：Optimus 運

75、動規劃模型第一步規劃腳步（以行走為例）資料來源：特斯拉 2022 年 AI DAY，華寶證券研究創新部資料來源：特斯拉 2022 年 AI DAY，華寶證券研究創新部圖 20：Optimus 運動規劃模型第二步規劃步態軌跡（以行走為例）圖 21：Optimus 運動規劃模型第三步保持平衡與協調（以行走為例）資料來源：特斯拉 2022 年 AI DAY，華寶證券研究創新部資料來源：特斯拉 2022 年 AI DAY，華寶證券研究創新部運動控制運動控制Optimus 在運動控制層使用了模仿學習等技術。在運動控制層使用了模仿學習等技術。根據特斯拉 2022 年 AI DAY 的介紹，我們把 Opti

76、mus 的運動控制分為兩個方面，一個是關于肢體的運動控制（主要針對下肢），一個是關于肢體的操縱控制（主要針對上肢）。1、肢體運動控制。、肢體運動控制。盡管在運動規劃模型中已經生成了參考軌跡和力/力矩，但規劃模型僅僅是基于對現實世界的簡單假設，在實際機器人與現實世界進行交互的過程中，包含著規劃模型未考慮的干擾因素，例如傳感器噪聲、外界突然干擾等，易造成機器人狀態的不穩定。因此需要加入狀態估計模型（State Estimation），對現實進行測量，使用傳感器和環境感知的信息來進行機器人狀態估計，例如估計行走時骨盆的位置和姿態進行質心控制、使用純視覺對肢體空間中的位置進行確認，并比較參考軌跡和現實

77、世界對機器人的影響，對機器人的行為進行修正。產業深度報告產業深度報告敬請參閱報告結尾處免責聲明華寶證券23/31圖 22：Optimus 運動控制模型（以行走為例）圖 23：Optimus 使用純視覺對肢體關節位置進行自動校準資料來源：特斯拉 2022 年 AI DAY，華寶證券研究創新部資料來源：2023 年 9 月特斯拉 X 官方賬號公布的 Optimus 進展視頻，華寶證券研究創新部2、肢體操縱控制。、肢體操縱控制。Optimus 實現對物理世界物體的控制過程主要分為兩步。第一步特斯拉建立了一個自然動作庫（ALibrary Of Natural Motion References）參考人

78、類示范動作。示范動作的獲取主要通過動捕裝置來獲取人類的一組動作向量，并被可視化為一系列關鍵幀，代表了手部、肘部和部分軀干的關鍵數據。特斯拉收集了各種各樣的動作最終構建了一個自然動作庫，這些動作可通過反向運動學映射到機器人身上。第二步 Optimus 選擇了適配的示范動作后，在線進行動作軌跡優化，根據真實世界場景來調整原始示范動作的運動軌跡，最終實現對真實物理世界物體的控制，即在線軌跡優化模型（Online Motion Adaptation）。圖 24：Optimus 肢體操縱模型資料來源：特斯拉 2022 年 AI DAY，華寶證券研究創新部 產業深度報告產業深度報告敬請參閱報告結尾處免責聲

79、明華寶證券24/31圖 25：Optimus 操縱模型第一步生成示范動作（以拿起物體的動作為例）圖 26：Optimus 操縱模型第二步在線動作適應資料來源：特斯拉 2022 年 AI DAY，華寶證券研究創新部資料來源：特斯拉 2022 年 AI DAY，華寶證券研究創新部2.總結特斯拉總結特斯拉 Optimus 人機方案，尋找高價值量細分領域人機方案，尋找高價值量細分領域根據前文對人形機器人的拆解根據前文對人形機器人的拆解，我們首先可得到人形機器人產業鏈的基本情況我們首先可得到人形機器人產業鏈的基本情況。人形機器人產業鏈主要包括上游的核心零部件，例如無框力矩電機、空心杯電機、傳感器、芯片等

80、，其中機械結構相關的上游領域包含一級供應商（例如集成好的執行器）和二級供應商（執行器向下的零部件）等；中游為機器人本體制造和系統集成；下游為人形機器人應用領域，包括工業制造、倉儲物流、商業服務、家庭消費等。本章節，我們將對第一部分的本章節，我們將對第一部分的 Optimus 方案進行方案進行總結，向上游尋找高價值量的硬件零部件細分領域，為后續投資指明方向?？偨Y，向上游尋找高價值量的硬件零部件細分領域，為后續投資指明方向。產業深度報告產業深度報告敬請參閱報告結尾處免責聲明華寶證券25/31圖 27：人形機器人產業鏈圖譜資料來源：前瞻產業研究院，優必選招股說明書，行行查，華寶證券研究創新部注：運控

81、、感知、認知與決策等軟件算法細分領域，既可由上游專業軟件公司提供產品與服務，也可由中游本體及系統集成廠商自行研制。從特斯拉從特斯拉 Optimus 的運控硬件、感知硬件以及人機軟件方案，我們總結得到人形機器人的運控硬件、感知硬件以及人機軟件方案，我們總結得到人形機器人與傳統機器人在執行器、傳感器以及軟件方案上的不同之處。與傳統機器人在執行器、傳感器以及軟件方案上的不同之處。從執行器方案來看從執行器方案來看：1、人形機器人相比傳統機器人（本章節以工業機器人為例，下同）靈活度更高，故首先從執行器使用數量上人機遠高于傳統機器人。2、由于人機需要更為緊湊的機械設計，因此人機執行器一體化程度高于傳統機器

82、人（除協作機器人外），即高度集成了電機、驅動器、編碼器、力/力矩傳感器和減速裝置等零部件形成了一體化關節模組。3、人機減速裝置以諧波減速器、行星減速器、行星滾柱絲杠為主，而傳統機器人以諧波減速器或行星減速器、RV 減速器為主。4、人機所采用的電機以體積更小的無框力矩電機、空心杯電機為主，而工業機器人（除協作機器人外）主要以伺服電機、步進電機為主。從傳感器方案來看從傳感器方案來看：1、由于人機柔順性高、工作類型更多元化，因此人形機器人使用傳感器的數量與種類均高于傳統機器人。2、力傳感器方面，一般協作機器人會使用六維力傳感器或力矩傳感器，垂直關節機器人一般采用各關節配置關節力/力矩傳感器或僅末端配

83、置多維力傳感器，而人形機器人若采用 TSA 方案，則基本每個關節均會使用力矩傳感器，此外在手部或腳部有可能加裝六維力傳感器或觸覺傳感器。3、視覺傳感器是人形機器人的標配，盡管特斯拉 Optimus 選用的是純視覺的被動視覺方案，但當前人機主要還是以 3D 主動視覺方案為主，工業機器人一般在特定應用場景才會進行視覺傳感器的裝配，且主要以 2D 視覺為主，使用算法相對簡單。4、其他傳感器方面，人機有較大可能性會配備 IMU、觸覺傳感器等，以上在傳統機器人（除協作機 產業深度報告產業深度報告敬請參閱報告結尾處免責聲明華寶證券26/31器人）上并不常見。表 6：人形機器人與傳統機器人（以工業機器人為例

84、）在執行器方案、傳感器方案上的對比機器人類型機器人類型 自由度自由度執行器方案執行器方案傳感器方案傳感器方案執行器一執行器一體化程度體化程度減速裝置減速裝置平均所需平均所需諧波減速諧波減速器數量器數量平均所平均所需需RV 減速減速器數量器數量電機電機力力/力矩傳感器力矩傳感器視覺傳視覺傳感器感器其他傳感器其他傳感器人形機器人36高度一體化以諧波減速器、行星減速器、行星滾柱絲杠為主140無框力矩電機，空心杯電機一般同時配置關節力/力矩傳感器、多維力/力矩傳感器（配置在手、腳處）一般以3D 視覺為主可能會配置IMU、觸覺傳感器工業機器人垂直關節機器人6-7一體化程度相對較低以諧波減速器、RV 減速

85、器為主3.53.5伺服電機、步進電機要么各關節配置關節力/力矩傳感器，要么末端配置多維力傳感器一般在需要場景下，配置 2D視覺/SCARA（水平串聯機器人）4以諧波或行星減速器、滾珠絲杠為主30.5/Delta 機器人（并聯機器人）2-3以諧波或行星減速器為主10/協作機器人6高度一體化以諧波或行星減速器為主60.5無框力矩電機一般同時配置關節力/力矩傳感器、多維力/力矩傳感器可能會配置觸覺傳感器資料來源：綠的諧波招股說明書，2018 年中國機器人產業白皮書，Interact Analysis，中國機器人網，華寶證券研究創新部注：1、人形機器人自由度、傳感器相關信息根據典型人機產品總結，包括優

86、必選、智元機器人、小米、特斯拉、本田、波士頓動力、AgilityRobotics 等的人機產品進行總結，具體可見華寶證券研究報告 人形機器人專題報告一：智能化進階開啟，商業化落地在即（2023-12-20）；2、人形機器人執行器相關信息根據前文特斯拉 Optimus 執行器方案進行總結。圖 28：不同類型機器人所需傳感器類型梳理資料來源：IDTechEx，華寶證券研究創新部注：其中人形機器人傳感器方案根據典型人機產品總結，包括優必選、智元機器人、小米、特斯拉、本田、波士頓動力、Agility Robotics等的人機產品進行總結，具體可見華寶證券研究報告人形機器人專題報告一：智能化進階開啟，商

87、業化落地在即（2023-12-20）。產業深度報告產業深度報告敬請參閱報告結尾處免責聲明華寶證券27/31從軟件算法來看從軟件算法來看：人形機器人將更多地使用大模型、強化學習、模仿學習等 AI 技術以提升機器人的認知與決策水平，例如包含任務級、動作級指令的自主產生，同時提高了機器人泛化能力、減少人類代碼控制；而傳統機器人主要還是由人類輸入任務級、動作級指令，一般僅使用傳統的規控算法進行機械臂位置、速度與力的控制。因此因此，首先從與傳統機器人對比分析首先從與傳統機器人對比分析，我們可以總結出人機在執行器我們可以總結出人機在執行器、傳感器傳感器、軟件算法軟件算法方面的細分領域均有值得關注的點：方面

88、的細分領域均有值得關注的點：1、關注用量增加的零部件細分領域，人機在執行器、傳感器的用量上就已超過傳統機器人，因此在未來人機產品大規模量產的預期下，相應部分細分領域將直接面臨用量需求的增加，例如同屬于人機和傳統機器人的執行器或傳感器的組成零件諧波減速器、編碼器、力諧波減速器、編碼器、力/力傳感器力傳感器在量上的需求會增長；2、關注屬于人機新增需求的零部件細分領域，例如執行器上可重點關注行星減速器行星減速器、行星滾柱絲杠行星滾柱絲杠、無框力矩電機無框力矩電機、空心杯空心杯電機電機，傳感器上可重點關注 3D 視覺傳感器視覺傳感器，軟件算法方面可重點關注 AI 技術技術在人機產品上的落地（具身智能）

89、。其次，我們通過梳理特斯拉其次，我們通過梳理特斯拉 Optimus 的執行器、傳感器的硬件零部件方案，定量分析人的執行器、傳感器的硬件零部件方案，定量分析人機細分零部件領域的價值量大?。簷C細分零部件領域的價值量大?。?、若以 Optimus 方案旋轉執行器（TSA 方案）+線性執行器（高精度方案）+靈巧手方案（包括觸覺傳感器）+其他（多維力/力矩傳感器、3D 純視覺方案、腳掌觸覺傳感器）為例，整體方案硬件零部件成本總計約 35 萬元人民幣，距離特斯拉 Optimus 的目標單價 2 萬美元（以美元對人民幣匯率 7 換算，合計 14 萬人民幣），仍約有60%的下降空間，其中價值量占比較高的細分領

90、域為行星滾柱絲杠行星滾柱絲杠（40%）、關節力關節力/力矩傳感力矩傳感器器（16%）、多維力多維力/力矩傳感器力矩傳感器（15%）、無框力矩電機無框力矩電機（8%）、諧波減速器諧波減速器（6%）；2、若以較高性價比方案（犧牲性能，降低成本）旋轉執行器（PA 方案）+線性執行器（低精度方案）+靈巧手方案（不包括觸覺傳感器）+其他（3D 純視覺方案）為例，整體方案硬件零部件成本總計約 12 萬元人民幣，已低于特斯拉 Optimus 的目標單價，其中價值量占比較高的細分領域為無框力矩電機無框力矩電機（23%）、關節力關節力/力矩傳感器力矩傳感器（23%）、行星減速器行星減速器（21%）、編碼編碼器器

91、（16%）、空心杯電機空心杯電機（10%）；3、若以高性能硬件方案（硬件性能提升，不考慮成本）旋轉執行器（TSA 方案）+線性執行器（高精度方案）+靈巧手方案（包括觸覺傳感器）+其他（六維力/力矩傳感器、3D 非純視覺方案、IMU、腳掌觸覺傳感器）為例，整體方案硬件零部件成本總計約 40 萬元人民幣，距離特斯拉 Optimus 的目標單價，約有 65%的下降空間，其中價值量占比較高的細分領域為行星滾柱絲杠行星滾柱絲杠（34%）、六維力六維力/力矩傳感器力矩傳感器（24%）、關節關節力力/力矩傳感器力矩傳感器（14%）、無框力矩電機無框力矩電機（7%）、諧波減速器諧波減速器（5%）。表 7：人形

92、機器人常見執行器、傳感器等硬件零部件方案及價值量梳理類型類型部件部件數量數量（個）（個）單價單價（元）（元）總價總價（元）（元）備注備注價格數據來源價格數據來源旋轉執行器（TSA 方案）無框力矩電機14100014000/步科股份投資者問答以及前瞻研究院數據諧波減速器14150021000/綠的諧波招股說明書編碼器283008400/京東工業、淘寶關節力/力矩傳感器14200028000單維力/力矩傳感器MIR 睿工業角接觸球軸承141001400/京東工業、淘寶交叉滾子軸承141502100/京東工業、淘寶旋轉執行器無框力矩電機14100014000/步科股份投資者問答以及前瞻研究院數據 產

93、業深度報告產業深度報告敬請參閱報告結尾處免責聲明華寶證券28/31類型類型部件部件數量數量（個）（個）單價單價（元）（元）總價總價（元）（元）備注備注價格數據來源價格數據來源（PA 方案）估計價格行星減速器14100014000/科峰智能招股說明書以及鳴志電器官網編碼器283008400/京東工業、淘寶角接觸球軸承141001400/京東工業、淘寶交叉滾子軸承141502100/京東工業、淘寶線性執行器（高精度方案）無框力矩電機14100014000/步科股份投資者問答以及前瞻研究院數據估計價格行星滾柱絲杠1410000140000/京東工業、淘寶、科峰智能編碼器143004200/京東工業、

94、淘寶關節力/力矩傳感器14200028000單維力/力矩傳感器MIR 睿工業球軸承1420280/京東工業、淘寶四點角接觸軸承141502100/京東工業、淘寶線性執行器（低精度方案）無框力矩電機14100014000/步科股份投資者問答以及前瞻研究院數據估計價格滾珠絲杠142002800/智研咨詢數據編碼器143004200/京東工業、淘寶關節力/力矩傳感器14200028000單維力/力矩傳感器MIR 睿工業球軸承1420280/京東工業、淘寶四點角接觸軸承141502100/京東工業、淘寶靈巧手空心杯電機12100012000/鳴志電器官網行星減速器12100012000/科峰智能招股說

95、明書以及鳴志電器官網編碼器243007200/京東工業、淘寶觸覺傳感器101301300假設每根手指用 1 個Tekscan 官網，根據 Flexi Force 系列的A201 的單價進行以美元兌人民幣匯率為 7估算蝸輪蝸桿1220240/京東工業、淘寶金屬腱繩10550假設每根手指用 1 根京東工業、淘寶其他零部件多維力/力矩傳感器41350054000/由于多維力傳感器可以是 2-5 維力/力矩傳感器，因此根據單維力/力矩傳感器與六維力/力矩傳感器的價格，求平均值六維力/力矩傳感器425000100000/高工產業研究院（GGII）數據3D 純視覺方案1450450三目視覺SystemPl

96、us 數據，根據特斯拉的三目攝像頭總成本以美元兌人民幣匯率為 7 估算3D 非純視覺方案125002500假設要么選擇結構光方案，要么選擇 ToF方案奧比中光官網數據，根據機器人使用的單目結構光產品與 iToF 產品價格的平均值進行估算IMU2500010000假設全身共計配置 2個芯動聯科招股說明書資料來源：特斯拉，京東工業，淘寶，iFind，步科股份公司公告，前瞻研究院，綠的諧波招股說明書，芯動聯科招股說明書，MIR 睿工業，科峰智能招股說明書，鳴志電器官網，智研咨詢，Tekscan 官網，GGII，SystemPlus，奧比中光官網，華寶證券研究創新部測算注：除了 3D 視覺方案、IMU

97、 外，其余零部件數量數據主要來自于前文分析的 Optimus 方案；由于考慮人機所需的各類零部件產品量較大，產業深度報告產業深度報告敬請參閱報告結尾處免責聲明華寶證券29/31因此在量產假設下，已考慮將各零部件單價在價格數據來源的基礎上略有下??；由于人形機器人尚處于行業發展早期，測算基于當前人機產品方案以及公開零部件價格數據進行總結，后續零部件方案以及價格隨著人形機器人的發展或有調整，以上測算結果僅供參考。圖 29：以 Optimus 方案為例，估算人形機器人執行器、傳感器中硬件零部件價值量占比圖 30：以較高性價比方案為例，估算人形機器人執行器、傳感器中硬件零部件價值量占比資料來源：華寶證券

98、研究創新部測算注：根據表 7 數據測算。資料來源：華寶證券研究創新部測算注：根據表 7 數據測算。圖 31：以高性能硬件方案為例，估算人形機器人執行器、傳感器中硬件零部件價值量占比資料來源：華寶證券研究創新部測算注：根據表 7 數據測算。3.投資建議投資建議人形機器人相比傳統機器人人形機器人相比傳統機器人，在執行器在執行器、傳感器以及軟件方案上有較大不同傳感器以及軟件方案上有較大不同。首先，可關注用量增加的零部件細分領域，人機在執行器、傳感器的用量上就已超過傳統機器人，因此在未來人機產品大規模量產的預期下，相應部分細分領域將直接面臨用量需求的增加，例如同屬于人機和傳統機器人的執行器或傳感器的組

99、成零件諧波減速器、編碼器、力/力傳感器在量上的需求會增長。其次，關注屬于人機新增需求的零部件細分領域，例如執行器上可重點關注行星減速器、行星滾柱絲杠、無框力矩電機、空心杯電機，傳感器上可重點關注 3D 視覺傳感器，軟件算法方面可重點關注 AI 技術在人機產品上的落地（具身智能）。對比人形機器人各細分領域價值量占比情況對比人形機器人各細分領域價值量占比情況，尋找高價值量的細分投資領域尋找高價值量的細分投資領域。首先，在人形機器人產品中（考慮多個方案），行星滾柱絲杠、力/力矩傳感器、電機、減速器、編碼器、產業深度報告產業深度報告敬請參閱報告結尾處免責聲明華寶證券30/31空心杯電機為總價值量占比較

100、高的硬件零部件。其次，行星滾柱絲杠、IMU、多維/六維力/力矩傳感器、3D 非純視覺硬件為單位價值量較高的硬件零部件，未來人機量產、成本需要進一步降低的趨勢下，可關注以上領域國產替代下的投資機會。4.風險提示風險提示產業政策支持力度不及預期產業政策支持力度不及預期：人形機器人產業作為新興技術產業，初期研發投入與設備投入較高，盈利壓力大，需要依靠政府相關政策支持，若產業政策支持不及預期，企業發展將受到一定負面影響。行業技術發展行業技術發展、商業化進程不及預期商業化進程不及預期：人形機器人相比傳統機器人技術難度更高，若行業技術發展不及預期，人形機器人在功能、智能以及應用場景方面發展將會受限，將會阻

101、礙整個行業的發展。同時，當前各大公司布局的人形機器人存在量產節奏、商業化進程滯后，下游缺乏剛性需求場景等可能性。行業競爭加劇行業競爭加?。寒斚略絹碓蕉嗥髽I布局人形機器人領域，部分產業鏈企業也逐漸向上下游延伸，各細分領域均可能面臨企業進行價格戰等競爭加劇的風險，故存在企業盈利能力下降的可能性。原材料價格原材料價格、設備價格波動的風險設備價格波動的風險：機器人行業處于產業鏈中游，生產過程中需要采購原材料（如高端金屬/非金屬材料、芯片等）、生產設備，而關鍵的高端材料和高端設備目前仍需進口，同時對上游議價能力不強，因此需要關注上游原材料、設備價格變化情況，可能會對企業盈利或者下游需求產生影響。下游行業

102、需求下游行業需求不及預期不及預期：根據各廠商產品規劃，人形機器人下游包含工業制造業、商業服務業、個人服務業等，其作為設備投資品、個人消費品，易受到下游景氣度影響。若全球勞動力短缺、人口老齡化程度嚴峻程度以及勞動力成本增長程度不及預期，則將導致下游行業需求或消費低迷，可能會導致相關產業投資及資本開支、消費開支下降，進而導致行業銷量萎縮。人形機器人存在倫理道德風險人形機器人存在倫理道德風險：當人形機器人具備了人類的感知、思考與感情之后，將可能出現倫理和道德問題，包括人形機器人的隱私和安全問題人形機器人的替代性問題，人形機器人是否應該受到道德規范的約束，人形機器人是否能夠擁有道德感等等。價值量測算模

103、型存在失效風險價值量測算模型存在失效風險：在人形機器人細分零部件價值量測算中，由于人形機器人尚處于行業發展早期，測算基于當前人機產品方案以及公開零部件價格數據進行總結，后續零部件方案以及價格隨著人形機器人的發展或有調整，價值量測算模型存在失效風險。本報告中所提及的公司旨在對行業現狀進行說明，不代表推薦或覆蓋。本報告中所提及的公司旨在對行業現狀進行說明，不代表推薦或覆蓋。產業深度報告產業深度報告敬請參閱報告結尾處免責聲明華寶證券31/31分析師承諾分析師承諾本人承諾，以勤勉的職業態度，獨立、客觀地出具本報告，本報告清晰準確地反映本人的研究觀點，結論不受任何第三方的授意或影響。本人不曾因，不因，也

104、將不會因本報告中的具體建議或觀點而直接或間接收到任何形式的補償。公司和行業評級標準公司和行業評級標準 公司評級報告發布日后的 6-12 個月內，公司股價相對同期市場基準（滬深 300 指數）的表現為基準：買入：相對超出市場表現 15%以上；增持：相對超出市場表現 5%至 15%；中性：相對市場表現在-5%至 5%之間；賣出：相對弱于市場表現 5%以上。行業評級報告發布日后的 6-12 個月內，行業指數相對同期市場基準（滬深 300 指數）的表現為基準：推薦：行業基本面向好，行業指數將跑贏基準指數；中性：行業基本面穩定，行業指數跟隨基準指數；回避：行業基本面向淡，行業指數將跑輸基準指數。風險提示

105、及免責聲明風險提示及免責聲明 華寶證券股份有限公司具有證券投資咨詢業務資格。市場有風險，投資須謹慎。本報告所載的信息均來源于已公開信息，但本公司對這些信息的準確性及完整性不作任何保證。本報告所載的任何建議、意見及推測僅反映本公司于本報告發布當日的獨立判斷。本公司不保證本報告所載的信息于本報告發布后不會發生任何更新，也不保證本公司做出的任何建議、意見及推測不會發生變化。在任何情況下，本報告所載的信息或所做出的任何建議、意見及推測并不構成所述證券買賣的出價或詢價，也不構成對所述金融產品、產品發行或管理人作出任何形式的保證。在任何情況下，本公司不就本報告中的任何內容對任何投資做出任何形式的承諾或擔保

106、。投資者應自行決策，自擔投資風險。本公司秉承公平原則對待投資者，但不排除本報告被他人非法轉載、不當宣傳、片面解讀的可能，請投資者審慎識別、謹防上當受騙。本報告版權歸本公司所有。未經本公司事先書面授權，任何組織或個人不得對本報告進行任何形式的發布、轉載、復制。如合法引用、刊發，須注明本公司出處，且不得對本報告進行有悖原意的刪節和修改。本報告對基金產品的研究分析不應被視為對所述基金產品的評價結果，本報告對所述基金產品的客觀數據展示不應被視為對其排名打分的依據。任何個人或機構不得將我方基金產品研究成果作為基金產品評價結果予以公開宣傳或不當引用。適當性申明適當性申明 根據證券投資者適當性管理有關法規，該研究報告僅適合專業機構投資者及與我司簽訂咨詢服務協議的普通投資者，若您為非專業投資者及未與我司簽訂咨詢服務協議的投資者，請勿閱讀、轉載本報告。