2022年人形機器人核心零部件產業鏈梳理及投資機遇分析報告（35頁）.pdf

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1、2022 年深度行業分析研究報告 CONTENTCONTENT目錄目錄一、熱點：特斯拉吹響人形機器人產業化“沖鋒號”一、熱點：特斯拉吹響人形機器人產業化“沖鋒號”三、跬步：三、跬步：人形人形機器人核心零部件產業鏈機器人核心零部件產業鏈梳理梳理二、前沿：人形二、前沿：人形機器人賽道主要參與者及其技術進展機器人賽道主要參與者及其技術進展41.1 熱點聚焦熱點聚焦：特斯拉高調宣布入局人形機器人：特斯拉高調宣布入局人形機器人特斯拉機器人概念圖特斯拉機器人概念圖 2022年年6月，馬斯克宣布將于月，馬斯克宣布將于9月月30日發布特斯拉人形機器人原型機。日發布特斯拉人形機器人原型機。早在2021年8月19

2、日的“人工智能日”活動中，馬斯克就宣布了制造人形機器人的計劃。2022年6月，馬斯克在社交媒體、公開訪談和演講中多次透露，特斯拉有望在2022年9月30日公開推出人形機器人“Optimus（擎天柱）”的原型機，海內外市場為之振奮?；厩闆r：基本情況：根據2021年8月“人工智能日”展示的信息，特斯拉人形機器人體型和常人類似，身高5英尺8英寸（約1.73m），重125磅（57kg）。Tesla Bot可負重45磅（20kg），硬舉重量150磅（68kg），行進速度5英里/小時（約8km/h）。馬斯克在一次采訪中表示，機器人未來的量產成本有望低于一輛汽車，約25000美元（人民幣16-17萬元）。

3、資料來源：機器人大講堂，公開新聞整理，Youtube，Tesla，平安證券研究所事件時間線事件時間線20222022.6 6.3 3 馬斯克發布推特稱，“人工智能日”將推遲到9月30日舉行，屆時特斯拉將有望推出人形機器人Optimus（擎天柱）原型機。20212021.8 8.1919 特斯拉在“AI Day（人工智能日）”活動上宣布將制 造 人 形 機 器人 TeslaBot。馬斯克表示，TeslaBot原型機將于2022年推出。會上通過PPT介紹了機器人的外形、軟硬件配置等情況，并由真人演員扮成該機器人的形態亮相。20222022.6 6.2121 馬斯克出席卡塔爾經濟論壇，并接受了彭博總

4、編輯JohnMicklethwait的采訪。在采訪中，馬斯克再次表示，特斯拉團隊正致力于機器人原型機的開發，該原型機有望在9月30日公開亮相。51.2 技術描述：硬件配置強勁，計算實力出彩技術描述：硬件配置強勁，計算實力出彩 交互和運動控制：交互和運動控制：2021年“人工智能日”展示的PPT介紹了特斯拉機器人的具體技術細節：機器人將采用輕質材料制成，面部為屏幕，用于顯示信息；它全身共有40個機電執行器，12個位于手部，使機器人的雙手擁有像人一樣靈活的運動能力；足部為2軸設計，使用力反饋技術感知地面情況，使其在運動中保持平衡。感知和計算能力：感知和計算能力：感知層面，特斯拉機器人頭部使用8個攝

5、像頭采集視覺信息。計算層面，機器人將采用目前特斯拉汽車使用的FSD（Full Self-Driving，全自動駕駛）電腦、運用神經網絡等模型實時處理信息。特斯拉將使用超算“Dojo（道場）”訓練機器人使用的AI模型，使其更有效的識別外界物體并作出反應。資料來源：Youtube，Tesla，平安證券研究所特斯拉機器人感知和計算相關配置特斯拉機器人感知和計算相關配置特斯拉機器人交互和運動控制相關配置特斯拉機器人交互和運動控制相關配置61.3 功能定位功能定位：執行工業生產和家庭服務中的各種任務的“智能機器人”：執行工業生產和家庭服務中的各種任務的“智能機器人”2022年即將推出的機器人屬于原型機，

6、距離真正商業化落地仍有較大距離。但從已發布的信息來看，馬斯克對特斯拉機器人未來的應用場景有非常豐富的構想：它將可以用來“消除危險、重復性和無聊的工作”，執行工業生產和家庭服務執行工業生產和家庭服務中的各種任務，包括組裝汽車零部件、采購雜貨等中的各種任務，包括組裝汽車零部件、采購雜貨等，并最終“將體力勞動變成一種選擇”。從此處的描述中，我們可以看出，特斯拉最終的目標應該是一種高度通用的機器人，模糊了現有機器人從功能和場景出是一種高度通用的機器人，模糊了現有機器人從功能和場景出發的定位發的定位（工業機器人/服務機器人），通過冗余設計，極大提升了機器人應用場景的靈活性，讓機器人在“解放人類勞動力”上

7、擁有更多的可能性。雖然具體的實現還很遙遠，但特斯拉對機器人的展望讓我們看到了未來“機器代人”的一種可能的終極形式，具有相當大的想象空間。當前：從功能出發，精簡設計，專用性強當前：從功能出發，精簡設計，專用性強（“機器”能做哪些事？）未來：冗余設計，通用性強，適合多變、復雜場景和工作未來：冗余設計，通用性強，適合多變、復雜場景和工作（“人”能做哪些事？）工業工業機器人機器人服務服務機器人機器人使用場景使用場景：相對固定，由集成廠商根據生產需求整合為產線功能重點：功能重點：強調運動控制的精度和穩定性使用場景使用場景：相對非標準化，需要感知環境并作出決策；家庭場景使用者非專業化，需要自主行動功能重點

8、：功能重點：環境感知和自主決策具有較大的重要性工業場景工業場景：主要使用視覺感知外界、體格與人相仿適應“為人設計的世界”。因此，可直接適配為“人”設計的現有產線，無需對產線進行改造，靈活性強服務場景服務場景：憑借強大的感知和計算能力，適應非標服務場景；雙足在復雜的環境中適應性更好展望特斯拉的“未來”展望特斯拉的“未來”機器人：通過冗余設計實現高通用性和靈活性機器人：通過冗余設計實現高通用性和靈活性資料來源：Youtube，Tesla，Screenrant，平安證券研究所71.4 底氣何在：技術底氣何在：技術+工程工程+市場三重能力保駕護航，特斯拉機器人值得期待市場三重能力保駕護航，特斯拉機器人

9、值得期待 特斯拉在電動汽車領域已展現出強勁的技術、工程、市場能力，有望在機器人領域大放異彩。特斯拉在電動汽車領域已展現出強勁的技術、工程、市場能力，有望在機器人領域大放異彩。特斯拉已具備感知和決策層的技術積淀技術積淀，且擁有出色的量產落地能力量產落地能力、打造爆款產品和拉動產業鏈的強勁市場號召力市場號召力。雖然制造人形機器人充滿挑戰，但憑借其技術、工程和市場能力，特斯拉仍有望為機器人產業吹響向未來沖鋒的號角，其表現值得期待。特斯拉在電動汽車領域的技術、工程積累和市場號召力，助力其入局機器人領域特斯拉在電動汽車領域的技術、工程積累和市場號召力，助力其入局機器人領域維度維度競爭力競爭力電動汽車積累

10、電動汽車積累機器人入局展望機器人入局展望技術技術積淀積淀感知層：視覺方案積累特斯拉汽車在傳感器路線上堅持視覺方案堅持視覺方案。2021年5月，特斯拉宣布當月起在北美市場交付的所有Model 3和Model Y汽車不再配備雷達，使用純視覺系統支持半自動駕駛功能。2022年2月，特斯拉宣布，北美市場的Model S和Model X都將引入純視覺方案，輔助駕駛系統Autopilot和全自動駕駛套件FSD均將采用基于攝像頭的感知方式。機器人將采用自動駕駛攝像頭采集信息，相關技術積累有遷移的可能。決策層：人工智能軟硬件布局軟件方面軟件方面，特斯拉從2014年推出第一代駕駛輔助系統Autopilot，發力

11、L2級輔助駕駛，后續逐漸向L3、L4升級；2020年10月，特斯拉發布“全自動駕駛（FSD）”軟件測試版，并持續升級對應的服務。FSD系統系統主要采用視覺方案，使用神經網絡等模型處理采集的視覺信息并作出實時決策。硬件方面硬件方面，特斯拉開發了用于自動駕駛計算的FSD芯片芯片、用于AI訓練的Dojo芯片和超級計算機系統。機器人采用FSD電腦處理信息，AI使用超算“Dojo”訓練，均為公司自動駕駛AI布局的延伸?！拔覀兊钠嚲拖駧л喿拥陌胫悄軝C器人”。執行層：差別較大，不易過渡機器人的運動控制，特別是雙足行走等，和汽車系統差別很大，較難遷移。但考慮到特斯拉及馬斯克“從無到有”造車、造火箭的“壯舉”

12、，機器人原型機仍值得期待。另外，人形機器人的感知、計算和執行動作均需要消耗大量電能，對動力電池和電池管理系統動力電池和電池管理系統提出很高要求，公司動力電池技術積累及供應鏈有望為機器人的落地和量產保駕護航。工程工程能力能力量產落地能力強初創階段Roadster外包生產受挫后，特斯拉從Model S開始自主生產整車，并不斷完善產能布局。特斯拉推出Model 3后面臨交付和成本危機，公司通過擴產和嚴控成本度過危機，并探索出了“超級工廠”雛形。目前，特斯拉仍通過智能制造、零部件集成設計等方式持續降本增效，制造能力業內領先。9月推出原型機，距離產品化落地仍有一定距離，但量產能力是未來進入市場的保障市場

13、市場號召力號召力產品力領先，客戶吸引力高2012、2015年，特斯拉先后推出豪華車型豪華車型Model S、Model X，市場反響強烈，自主設計的首款車型Model S獲評Motor Trend雜志北美2013年度車型，擊敗保時捷911、凱迪拉克ATS等強勁對手。2016、2019年，面向大眾化市場大眾化市場的Model 3、Model Y陸續推出，售價3.5萬美元的Model 3在發布后三個月內就斬獲32萬多輛訂單，成為爆款。和蘋果在3C的地位類似，特斯拉產品一經推出往往成為現象級產品，引發關注和效仿往往成為現象級產品，引發關注和效仿；特斯拉產品切中高端客戶喜好，先從高端產品入手先從高端產

14、品入手，再推出經濟型產品進一步擴大市場。新推出的機器人很可能走類似的市場路線：先作為服務機器人進入高端To C市場，后續逐漸量產降本，推出經濟型產品，進入大眾市場。對整個產業鏈的帶動作用上游供應商上游供應商：帶動了全球電池供應鏈、零部件產業鏈等迅速發展；目前仍在不斷引領上游產業鏈的技術變革、打開新的市場，例如4680、一體化壓鑄等。同臺競技者：同臺競技者：國外老牌車企，國內造車新勢力紛紛入局，新能源汽車市場仍處于爆發式增長階段。對趨勢的敏銳把握對趨勢的敏銳把握+敢為人先的魄力敢為人先的魄力，造就電動汽車產業鏈引領者。機器人是否可能再創奇跡？特斯拉造機器人的舉動有望帶動新老參與者入局，通過技術創

15、新共同將人形機器人蛋糕做大；并拉動上游部件、電池、新型材料等產業發展。資料來源：elon-musk-interviews，Tesla，百度百科，晚點LatePost，前瞻產業研究院，平安證券研究所CONTENTCONTENT目錄目錄一、熱點：特斯拉吹響人形機器人產業化“沖鋒號”一、熱點：特斯拉吹響人形機器人產業化“沖鋒號”三、跬步：三、跬步：人形人形機器人核心零部件產業鏈機器人核心零部件產業鏈梳理梳理二、前沿：人形二、前沿：人形機器人賽道主要參與者及其技術進展機器人賽道主要參與者及其技術進展92.1 人形機器人：形態像人、替代人工作的機器，目前賽道階段尚早人形機器人：形態像人、替代人工作的機器

16、，目前賽道階段尚早 從定義和使用目的出發，人形機器人是具有與人類似的外觀和運動方式的智能機器人。從定義和使用目的出發，人形機器人是具有與人類似的外觀和運動方式的智能機器人。人形機器人（humanoid robots）又譯“仿人機器人”，字面意思是模仿人的形態和行為設計制造的機器人。目前人形機器人并沒有普遍定義，但根據專業書籍Humanoid Robots的歸納，人形機器人應當能“在人工作和居住的環境工作，操作為人設計的工具和設備，與人交流”。在此前提下，人形機器人最終應具有與人類似的身體結構，包括頭、軀干和四肢，使用雙足行走，用多指手執行各種操作，并具有一定程度的認知和決策智能?，F階段人形機器

17、人并未產業化，各大參與者以研發為主?，F階段人形機器人并未產業化，各大參與者以研發為主。人形機器人技術實現難度大、制造成本高，目前人形機器人賽道的參與者主要將其定位為基礎研究平臺；部分參與者從特定功能需求出發進行開發（搜救、公共導覽、居家服務、物流搬運等），以尋求一定程度的落地。整體而言，人形機器人賽道處于相當早期的階段。資料來源：各公司、機構官網，平安證券研究所 研發平臺研發平臺 展示與教育用產品展示與教育用產品 尋求商業場景落地尋求商業場景落地人形機器人代表機型及開發者人形機器人代表機型及開發者開發者：波士頓動力（美國）開發者：波士頓動力（美國）定位為公司內部研究平臺，運動能力運動能力全球領

18、先，用于機器人運動的前沿研究開發者：韓國科學技術院（韓國）開發者：韓國科學技術院（韓國）大學實驗室出品的研究用機器人DRC-HUBO是專為參加DARPA機器人挑戰賽設計的機型，構造和功能適應特種搜救特種搜救需求開發者：本田（日本）開發者：本田（日本）人型機器人先驅，技術領先時代作為研發平臺研發平臺的同時，具有極高社會曝光度，其功能主要圍繞表表演展示、導覽和接待服務等演展示、導覽和接待服務等開發。Atlas2013至今至今HUBO2004-？ASIMO2000-2018Walker2016至今至今開發者：優必選（中國）開發者：優必選（中國）Walker的功能設計圍繞家圍繞家居場景居場景，但現階段

19、尚未家用推廣，可用于展示、演出、導覽等。開發者：開發者：Agility Robotics（美國）（美國）用于物流領域物流領域的靈活需求，包括搬運、裝卸、配送等雙足運動穩定性好，注重續航、負重、可折疊等實用表現。Digit2019至今至今技術驅動技術驅動功能驅動功能驅動102.2 人形機器人技術難點：高精尖技術的綜合，運動控制和人工智能是兩大核心人形機器人技術難點：高精尖技術的綜合，運動控制和人工智能是兩大核心認知決策認知決策任務執行任務執行基礎保障基礎保障 電源系統電源系統：滿足機器人復雜運算高能耗的需求，同時盡可能延長續航，對電池電池功率密度及電源管理系統提出要求。小體積小體積+輕量化：輕量

20、化：零部件小型輕質、集成方式優化；機器人本體材料創新。散熱：散熱：散熱器件和材料的研發和創新；芯片設計制造的持續進步。雙足行動：雙足行動：從保持站立，到穩定行走、實現跑動，每一步都存在挑戰。機械結構設計層面，需要合理設計機器人腿腳結構，以及各部分的連接和運動方式；驅動層面，腿部輸出大扭矩的需求，需要高功高功率密度的電機率密度的電機；計算和控制層面，規劃行走動作涉及多體運動和接觸建模相關的規劃和運算多體運動和接觸建模相關的規劃和運算，實現有適應性的穩定行走，以及跑動、轉彎等動作，則需要根據傳感器數據對動作進行實時調整實時調整，對控制算控制算法和控制器法和控制器要求較高。多指手和雙手協作：多指手和

21、雙手協作：執行層面，要求更高精度的驅動，以及傳感器傳感器的閉環反饋；決策和控制層面，可能涉及多傳感器融合、實時計算與調整多傳感器融合、實時計算與調整等挑戰，以確保找到動作對象并施加適宜幅度和力度的動作。導航避障：導航避障：涉及對環境的認知，以及路徑規劃、避障、制動等決策，與自動駕駛自動駕駛存在相似之處；但人形機器人工作環境非結構化，且活動形式是在三維空間中活動，所需決策可能更為復雜，需要人工智人工智能能的進一步發展。自主行動：自主行動：包括與人的交互和與物的交互，目前的技術距離讓機器人自主決定“怎么做”還很遙遠，要求人工智能軟硬件（算法+芯片）都發展到非常高的層次。運動控制和人工智能是人形機器

22、人技術落地的核心難點。運動控制和人工智能是人形機器人技術落地的核心難點。一方面，人形機器人的機械構造、驅動和控制的復雜程度都遠高于現有的機器人。要使人形機器人像人一樣運動，并按要求執行任務，開發者需要設計合理高效的機械結構（骨骼）合理高效的機械結構（骨骼），根據各部位運動需求構建執行精度高的驅動系統（肌肉）執行精度高的驅動系統（肌肉），并開發具有高度穩定性和適應性的控制系統（神經系統）具有高度穩定性和適應性的控制系統（神經系統）；同時供應鏈層面的材料、芯片、電池系統、零部件等材料、芯片、電池系統、零部件等也需要持續提質和創新。另一方面，要賦予人形機器人以一定的自主性完成任務的能力，即實現一定程

23、度的認知和決策智能，尚需要人工智能軟硬件（大腦）人工智能軟硬件（大腦）的高度發展，道阻且長。資料來源：Humanoid Robots，ASIMO Technical Information，平安證券研究所人形機器人技術難點人形機器人技術難點111）波士頓動力波士頓動力Atlas：為運動而生，世界前沿的機器人研發平臺：為運動而生，世界前沿的機器人研發平臺 波士頓動力公司是世界知名的機器人公司，致力于研發具有靈活運動能力的多足機器人。波士頓動力公司是世界知名的機器人公司，致力于研發具有靈活運動能力的多足機器人。波士頓動力1992年由Marc Raibert創立，脫胎于MIT和卡內基梅隆大學的“腿部

24、實驗室”。2005年，波士頓動力在美國國防高級研究計劃局(DARPA)的資助下開始開發四足機器人Big Dog，并在其支持下開發了一系列特種機器人原型。2013/2017/2020年，波士頓動力的控制權先后易主Google、軟銀和現代汽車。目前，波士頓動力產品化銷售的機器人主要包括四足機器狗Spot（用于工業巡檢等場景）和帶機械臂的移動機器人Stretch（用于倉儲自動化）。Atlas是波士頓動力旗下的人形機器人，目前僅用于科研，尚未產品化。是波士頓動力旗下的人形機器人，目前僅用于科研，尚未產品化。Atlas亮相于2013年7月，最初被設計用于搜救等任務，其前身是公司2009年推出的雙足機器人

25、PETMAN。目前Atlas并未產品化，而是定位為波士頓動力內部的研究平臺。資料來源：Wikipedia，波士頓動力官網，平安證券研究所驅動方式驅動方式：液壓驅動自由度自由度：28（四肢）行進速度行進速度：2.5m/s(9km/h)傳感器傳感器：激光測距儀+立體相機控制控制：模型預測控制器(MPC)體格體格：高150cm，重89kg機器人機器人AtlasAtlas概況（官網最新版本）概況（官網最新版本）波士頓動力產品化的兩款機器人波士頓動力產品化的兩款機器人四足機器狗四足機器狗SpotSpot（主要用于巡檢）帶機械臂的移動機器人帶機械臂的移動機器人StretchStretch（主要用于倉儲物流

26、）結構件結構件：采用3D打印部件，達到運動所需的強度-重量比121）波士頓動力）波士頓動力Atlas：運動能力驚人，“跑酷”模式探索機器人運動極限：運動能力驚人，“跑酷”模式探索機器人運動極限 Atlas機動性優良，經過編程機動性優良，經過編程已經可以執行復雜的任務。已經可以執行復雜的任務。DARPA機器人挑戰賽中，不同團隊對所使用的機器人進行編程，使其完成包括進出車輛并駕駛、穿越地形復雜的災后環境、開門和使用電動工具等一系列動作。2015年的決賽中，25支團隊有6支使用Atlas機器人參賽，其中IHMC ROBOTICS團隊的Atlas用50分26秒完成了全部比賽任務，獲得亞軍。開發團隊以跳

27、舞、跑酷等高難度挑戰為目標持續優化開發團隊以跳舞、跑酷等高難度挑戰為目標持續優化Atlas，使其在運動能力和實時反應能力上不斷突破極限。，使其在運動能力和實時反應能力上不斷突破極限。2020年12月，波士頓動力發布了Atlas跳舞的視頻，動作流暢且富有表現力。在舞蹈中，機器人需要在起跳懸空狀態下調整姿勢，以保持平衡并精確作出動作。2021年8月，在官方最新視頻中，Atlas可以在障礙環境內“跑酷”，做出跳躍、俯沖翻滾、空翻等一系列高難度全身動作。與預先編程的跳舞動作不同，在跑酷中，Atlas需要感知周圍環境，從預設的動作模板（行動庫）中作出選擇，來應對所遇到的障礙?？梢?，Atlas在運動控制和

28、實時反應上具有世界前沿水平，且仍在持續突破。資料來源：Wikipedia，波士頓動力官網，平安證券研究所起舞的起舞的AtlasAtlasAtlasAtlas“跑酷”穿越障礙“跑酷”穿越障礙132）本田本田ASIMO：深受喜愛的人形機器人先驅，雙手動作和人機協同是亮點：深受喜愛的人形機器人先驅，雙手動作和人機協同是亮點 ASIMO是由本田研發出品的機器人，在其所處的時代代表最領先的技術。是由本田研發出品的機器人，在其所處的時代代表最領先的技術。ASIMO是日本本田研制的仿人機器人。ASIMO誕生于2000年，它設計緊湊小巧、質地輕，可以穩定流暢地雙足行走，代表了當時最先進的機器人技術。ASIMO

29、可以跑、踢球、端托盤、避開障礙，后續版本甚至可以識別語音和動作并作出反應，手部也更為靈活，可作出復雜的手語動作。ASIMO被定義為一款友好的社交被定義為一款友好的社交/服務機器人，在其生命周期內具有極高知名度和社會影響力。服務機器人，在其生命周期內具有極高知名度和社會影響力。ASIMO先進的技術和惹人喜愛的“宇航員”外形，使其一經推出便成為萬眾矚目的明星，在日本國內外進行多次巡演，甚至數次出席外交場合。除了演出、教育，ASIMO亦可用于接待引導工作，例如IBM等7家企業曾租用其作為接待員。在獲得無數關注，并為機器人基礎研究作出諸多貢獻后，ASIMO項目于2018 年 7 月終止，本田宣布停止對

30、ASIMO的生產和開發，以專注于將其生命期內研究的成果投入實際應用。E2-DR成為了它的一個后繼者，是本田開發的一款用于搜救的人形機器人。資料來源：ASIMO官網，Wikipedia，百度百科，平安證券研究所機器人機器人ASIMOASIMO發展歷程發展歷程20002000，20012001，20022002 高120cm，重54kg 行走速度1.6km/h 使用鎳氫電池，續航30min 26自由度（頭部 2,手 臂52,手 部12,雙腿 62）20042004 高130cm，重54kg 行走速度2.5km/h，跑動速度3km/h 使用鋰離子電池，續航（行走）40min-1h 34自由度（頭部

31、3,手臂 72,手部22,雙腿 62）20052005-20072007 高130cm，重54kg 行走速度2.7km/h，跑 動 速 度 6km/h（直 行）5km/h（環行）自由度和續航同上一代1.1.轟動世界的人型機器人轟動世界的人型機器人2 2.具備跑動和抓握能力具備跑動和抓握能力3.3.跑動中可平穩轉彎跑動中可平穩轉彎20112011 高130cm，重48kg 行走速度2.7km/h，跑動速度9km/h 使用鋰離子電池，續航（走/跑）1h 57自由度（頭部 3,手臂72,手 部 132,軀干2，雙腿 62）4.4.語言指令控制、復雜手部動作語言指令控制、復雜手部動作142）本田）本田

32、ASIMO：領先所處時代的運動控制能力：領先所處時代的運動控制能力 雙足運動：雙足運動：作為人形機器人的先驅，ASIMO的前身經歷了多個版本迭代，以實現穩定的雙足行走。1986-1993年，經過大量基礎研究和實驗，實驗機E6可在樓梯和非平整地面上平穩行走，這需要機器人對地面形態作出感知，及時調整腳面姿勢、步幅和落點。到ASIMO推出的階段，機器人通過預測運動控制已可以實現靈活、連續行走。后續更新中，ASIMO逐漸實現了直線跑動（雙足離地）、曲線跑動等技能。手部配合：手部配合：雙腿行走技術初步完善之后，1993年起，本田開始將機器人上半身與雙腿結合起來，開發仿人機器人原型機（P系列）。ASIMO

33、的前身P3原型機雙手各1個自由度，可以推動推車、開/關門；通過遙控還可以執行擰緊螺絲等任務，通過6軸力傳感器感知手部壓力。后續版本中，ASIMO手部自由度逐漸增加，可執行的操作升級到端托盤、倒茶水等。2011年最新版本的ASIMO雙手各13自由度，可以做出復雜的手語動作。實現更快速度的行走提升雙足行走穩定性更自主的人形機器人探索雙足行走方式ASIMOASIMO的雙足機器人前身經歷了多代研發迭代的雙足機器人前身經歷了多代研發迭代ASIMOASIMO在高速跑動中平穩轉彎在高速跑動中平穩轉彎資料來源：ASIMO官網，平安證券研究所152）本田）本田ASIMO：具有出色的感知和反應能力：具有出色的感知

34、和反應能力 對環境作出感知與反應：對環境作出感知與反應：2007年版本的ASIMO具有視覺傳感器、地面傳感器（由激光和紅外傳感器）和超聲波傳感器，用于識別周邊環境。ASIMO根據行走時從傳感器獲得的信息和預記憶的地圖信息，在行進中實時校正自己的位置。在給定目的地的情況下，ASIMO可以自動規劃所需的最短路徑，并在遇到人或障礙物后轉向備選路線避開障礙。與人協調互動：與人協調互動：2007年版本的ASIMO可以配合人的行動作出動作，包括與人握手、與人牽著手走路等。握手動作中，ASIMO通過頭部的視覺傳感器和手腕上的力傳感器檢測人的動作，作出配合；牽手行走時，通過感知手腕受力的大小和方向，ASIMO

35、可以配合人的行進路線向任何方向行走。通過預先編程，ASIMO還可以響應一些手勢和語音命令。ASIMOASIMO可以在行走中自動避開障礙可以在行走中自動避開障礙ASIMOASIMO與人握手與人握手資料來源：ASIMO官網，vanili，平安證券研究所163）韓國科學技術院）韓國科學技術院HUBO：直腿行走是亮點，曾獲：直腿行走是亮點，曾獲DARPA機器人挑戰賽冠軍機器人挑戰賽冠軍 HUBO是韓國科學技術院（是韓國科學技術院（KAIST）研發的人形機器人。）研發的人形機器人。韓國科學技術院（KAIST）是一所韓國大學，科學、工程與技術教育領先。HUBO是KAIST旗下人形機器人研究中心 HUBO

36、Lab研發的機器人，最早誕生于2004年，由教授Jun-Ho Oh主持開發。2012年，HUBO Lab團隊發布了用于出售的HUBO 2。不同于同期大部分人形機器人屈膝行走的姿勢，HUBO 2能夠以直腿能夠以直腿步態行走，更接近人的步態，這是一個非常大的進步步態行走，更接近人的步態，這是一個非常大的進步。截至2013年7月，已有12臺HUBO 2出口到美國、中國和新加坡的大學、研究機構和公司，用于機器人技術研究。2013年7月，HUBO Lab團隊宣布推出新型號HUBO，稱為DRC-HUBO，專為參與DARPA機器人挑戰賽（DARPA Robotics Challenge，DRC）設計。它擁有

37、更長的手臂和腿，可以在雙足、四足行走和輪式前進之間切換；全身有34個自由度，左、右手分別有3、4個手指，可以操縱方向盤、攀爬梯子等。2015年，DRC-HUBO超過超過Atlas贏得了贏得了DARPA機器人挑戰賽冠軍機器人挑戰賽冠軍。資料來源：eurekalert，IEEE Spectrum，百度百科，平安證券研究所機器人機器人HUBO 2HUBO 2概況概況DRCDRC-HUBOHUBO概況概況手臂具有7自由度，承重15kg亮點亮點：直腿行走體格體格：高125cm，重45kg速度速度：行走1.5km/h，奔跑3.6km/h膝蓋和腳踝有輪子，可切換為輪式移動腳踝傳感器：6 軸力扭矩傳感器和加速

38、度計手臂更長，可變為四足行走膝蓋傳感器：光流量傳感器（記錄里程）自由度：34定制電機驅動器和空冷系統，以使用超標電流驅動電機頭部傳感器：激光雷達+攝像頭，安裝在云臺上。主要使用攝像頭導航，激光雷達必要時才打開174）優必選）優必選Walker：實力不俗的國產仿人服務機器人：實力不俗的國產仿人服務機器人 Walker是由我國優必選公司研發的人形機器人。是由我國優必選公司研發的人形機器人。優必選成立于2012年，主要從事服務機器人和教育軟硬件開發，旗下商業化產品包括商用服務機器人Cruzer、小型教育機器人Alpha、Jimu等。Walker是優必選的大型仿人服務機器人，原型機于2016年搭建，2

39、018年正式發布。2019年，Walker被美國The Robot Report評選為值得關注的5大人形機器人之一（其它4款分別為波士頓動力Atlas、Agility Robotics的Cassie，豐田T-HR3s、本田E2-DR），優必選是榜單中唯一一家中國企業。Walker主打家庭服務功能，強調環境適應和人機交互能力。主打家庭服務功能，強調環境適應和人機交互能力。Walker高130cm、重60kg，行走速度3km/h，可靈活適應斜坡、樓梯、碎石等地面環境。Walker已開發的功能主要圍繞家庭場景，包括操作吸塵器等家電、控制智能家居、端茶倒水、陪伴兒童等。由于價格對于個人用戶較高，Wal

40、ker目前主要面向商業客戶，在科技展示、商業演出、展廳導覽等場景使用。驅動方式驅動方式：伺服電機驅動自由度自由度：41（其中手臂7*2，雙手6*2）行走速度行走速度：3km/h傳感器傳感器：視覺傳感器體格體格：高130cm，重63kg適應地形：適應地形：20斜坡、15cm樓梯；碎石、地磚、地毯、草坪等非平整地面交互交互：面部柔性曲面屏具備表情體系資料來源：優必選官網，平安證券研究所優必選優必選WalkerWalker概況概況優必選優必選WalkerWalker主要亮點主要亮點185）Agility Robotics Digit：專注物流領域應用的人形機器人：專注物流領域應用的人形機器人 Agi

41、lity Robotics是一家致力于雙足機器人研發的初創公司。是一家致力于雙足機器人研發的初創公司。Agility Robotics 2015年成立于美國，部分創始團隊和技術成果脫胎于俄勒岡州立大學的動態機器人實驗室。Agility Robotics致力于研發和制造雙足機器人，并將其在商業環境中應用。2017年，Agility Robotics推出了雙足機器人Cassie，它沒有上半身，只有胯部和兩條類似鴕鳥的腿。2019年，Agility推出了人形機器人Digit，在Cassie的基礎上加上了軀干、手臂，并增加了更多計算能力。Digit從功能出發進行設計，有望在物流領域實現應用。從功能出發

42、進行設計，有望在物流領域實現應用。不同于波士頓動力Atlas對運動能力的冗余設計，Agility致力于將機器人投入實際應用。Digit主要為物流場景設計，可以拿起和堆疊18kg重的箱子，進行移動包裹、卸貨等工作，“最后一公里”配送功能也正在開發當中。Agility公司創始人認為，與小車相比，雙足機器人在物流領域會展現出更大的靈活性。資料來源：Agility Robotics官網，IEEE Spectrum，平安證券研究所行走中的行走中的CassieCassie注注：圖中Cassie的行進方向朝右，也就是說它的小腿是向前彎折的，腿部結構更像鴕鳥而非人類。Cassie的行進方向的行進方向運送快遞的

43、運送快遞的DigitDigit體格體格：高158cm，重45kg速度速度：1.5m/s（5.4km/h）續航續航：3h（輕載）1.5h（重載）髖關節3自由度，可以像人一樣移動和旋轉雙腿192.4 人形機器人技術進展小結人形機器人技術進展小結續航：續航：已披露的續航數據在1-3小時，未來若要滿足服務和工業等需求，可能仍需一定提升重量：重量：身體質量指數（BMI，重量身高）平均在30以上，存在輕量化空間速度：速度：行走速度可以達到3km/h左右，跑動速度最高可達9km/h雙足行動：雙足行動：現階段的人形機器人已經可以穩定地雙足行走，且對非規則地面（樓梯、斜坡、不平整的地毯和草坪等）具有一定的適應能

44、力；部分已經能跑步和轉彎，甚至做出空翻等高難動作并保持平衡。雙手動作：雙手動作：主打服務場景的ASIMO和Walker對雙手動作進行了開發，可以對特定物體執行所需操作，包括擰開瓶蓋倒出飲料、用托盤端水等。導航避障：導航避障：人形機器人對環境的判斷和反應已經有了一定的進展。ASIMO：通過預設的地圖信息和傳感器獲得的信息，ASIMO可以自動規劃行進路徑，并在行進中避障。Atlas：給定預設的動作模板以及地圖信息，Atlas可以基于感知信息進行一定程度的自主行動，在行動模板中進行選擇，在障礙環境中“跑酷”，作出跳躍和翻越等動作，最終穿過障礙環境?，F有的人形機器人已經實現了簡單的自動導航避障功能，但

45、局限在相對固定的環境中，距離“在人居住和工作的環境中”自主移動還存在較大差距。自主決策：自主決策：要使機器人“自主決定怎么完成一個任務”甚至“自主決定做什么”涉及更高層次的人工智能，且具有潛在的倫理問題，目前來看還很遙遠。任務執行任務執行決策智能決策智能基本屬性基本屬性資料來源：各公司官網，平安證券研究所人形機器人技術進展小結人形機器人技術進展小結CONTENTCONTENT目錄目錄一、熱點：特斯拉吹響人形機器人產業化“沖鋒號”一、熱點：特斯拉吹響人形機器人產業化“沖鋒號”三、跬步：三、跬步：人形人形機器人核心零部件產業鏈機器人核心零部件產業鏈梳理梳理二、前沿：人形二、前沿：人形機器人賽道主要

46、參與者及其技術進展機器人賽道主要參與者及其技術進展213.1 傳統機器人核心零部件：伺服系統、減速器、控制器、傳感器是核心部件傳統機器人核心零部件：伺服系統、減速器、控制器、傳感器是核心部件 人形機器人賽道相對較早期，我們從已有的工業和服務機器人核心零部件出發，分析梳理人形機器人所需的關鍵部件。伺服系統、減速器和控制器是工業機器人的三大核心零部件。伺服系統、減速器和控制器是工業機器人的三大核心零部件。工業機器人應用于特定生產場景，主要強調動作執行動作執行的質量，伺服系統、減速器和控制器是其三大核心零部件，分別占據其成本的20%、30%以上和10%以上。傳感器是服務機器人的重要部件。傳感器是服務

47、機器人的重要部件。服務機器人應用場景相對非標準化，要求對環境的感知能力感知能力，傳感器是其重要的部件之一。服務機器人品種繁多，此處以億嘉和招股說明書披露的2017年材料采購成本為例，其室內和室外機器人采用的傳感器（包括紅外相機、激光雷達等）和導航相關模塊成本占據了原材料采購成本的40%以上，價值量較高。資料來源：中國產業信息網，億嘉和招股說明書，山田光學，英諾威電氣，禾賽科技，平安證券研究所工業機器人核心零部件及其用途工業機器人核心零部件及其用途伺服電機（成本占比20%）控制器（成本占比1015%）減速器（成本占比30%以上）將電信號轉化為機械運將電信號轉化為機械運動，驅動機器人運動動，驅動機

48、器人運動精密傳動裝置，用于連接動力精密傳動裝置，用于連接動力源（伺服電機）和執行機構源（伺服電機）和執行機構用于根據指令和傳感信息，用于根據指令和傳感信息，控制驅動系統輸出運動控制驅動系統輸出運動v2.0輔助傳感設備成本,2.42,23%紅外相機,1.36,13%局放傳感器,0.43,4%傳感結構總成,0.6,5%行走結構總成,0.66,6%齒條、升降模組等設備,2,19%其他零部件,3.22,30%內嵌地圖成本,2.36,13%紅外相機成本,2.22,12%激光掃描雷達成本,3.04,17%整車控制系統成本,1.41,8%外殼成本,0.12,1%行走裝置成本,0.54,3%車架成本,0.29

49、,1%充電房成本,3.07,17%其他材料成本,5.17,28%億嘉和億嘉和20172017年服務機器人單機原材料采購成本構成年服務機器人單機原材料采購成本構成室內機器人室內機器人室外機器人室外機器人單位：萬元/臺，%單位：萬元/臺，%223.1 人形機器人核心零部件：零部件數量更多，質量要求更高人形機器人核心零部件：零部件數量更多，質量要求更高 人形機器人所需的核心零部件和工業機器人、服務機器人基本相同，但數量和質量均存在升級需求。人形機器人所需的核心零部件和工業機器人、服務機器人基本相同，但數量和質量均存在升級需求。作為通用化程度高、高度集成和智能化的機器人，人形機器人既需要極強的運動控制

50、能力，也需要強大的感知和計算能力，因此其核心構成包括驅動裝置（伺服系統驅動裝置（伺服系統+減速器）減速器）、控制裝置（控制器）控制裝置（控制器）和各類傳感器各類傳感器，核心零部件種類和現有機器人類似，但數量和質量要求可能更高。我們認為，伺服系統伺服系統和減速器減速器環節受益于人形機器人賽道的確定性相對較強；控制器控制器開發和供應模式尚不明確，有待持續追蹤；傳感器傳感器環節，與外部環境感知和導航相關的自動駕駛類傳感器有望受益。資料來源：中國戰略性新興產業研究和發展：工業機器人，平安證券研究所人形機器人核心零部件及發展邏輯人形機器人核心零部件及發展邏輯 與常見工業機器人2-6的自由度相比，人形機器

51、人通常有30-40自由度，單臺對單臺對應的伺服電機、減速器數量需求較原來大幅增加應的伺服電機、減速器數量需求較原來大幅增加，市場空間有望打開。諧波減速器賽道成長彈性較大。諧波減速器賽道成長彈性較大。伺服系統應用領域廣泛，目前工業機器人是其下游諸多應用之一；精密減速器主要應用于機器人領域，人形機器人未來對其市場規模的潛在拉動作用相對更明顯?？刂葡到y是工業機器人實現功能、穩定運行的核心部分，因此在工業機器人領域，控制器及其相關算法主要由各大機器人本體廠商自主開發。人形機器人的運動控制涉及雙足運動、多指手和雙臂協同操作，以及自主決策等，比現有的工業機器人復雜得多，其控制系統方案以及供應模式（自研或外

52、控制系統方案以及供應模式（自研或外購）尚不明朗，有待持續關注購）尚不明朗，有待持續關注。外部傳感器：外部傳感器：從人形機器人帶來的增量來看，一方面自動駕駛傳感器（攝像自動駕駛傳感器（攝像頭、激光雷達等）及配套算法頭、激光雷達等）及配套算法可能存在增量需求；另一方面，隨著人形機器人未來在不同場景落地，新型傳感器的需求也有可能被創造出來。不同場景落地，新型傳感器的需求也有可能被創造出來。內部傳感器：內部傳感器：用于檢測機器人自身狀態，如速度、姿態及空間位置等的傳感器，未來所需數量可能增加、質量要求也更高數量可能增加、質量要求也更高。伺服系統減速器控制器各類傳感器驅動與驅動與傳動系統傳動系統控制系統

53、控制系統感知系統感知系統233.2 驅動系統：機器人的動力裝置，分為電機、液壓、氣動三種方式驅動系統：機器人的動力裝置，分為電機、液壓、氣動三種方式 驅動系統是用來使機器人發出動作的動力機構。驅動系統是用來使機器人發出動作的動力機構。機器人驅動系統可將電能、液壓能和氣壓能轉化為機器人的動力，使機器人的關節轉動或移動。根據能量轉換方式的不同，機器人的驅動方式可分為電機驅動、液壓驅動、氣動驅動等。電機驅動：電機驅動：使用最普遍、最成熟的驅動方式，利用通電線圈在磁場中受力轉動的現象制成，將電能轉化為機械能。由于產生的運動為高速旋轉運動，通常需要搭配減速器來降低轉速、提高轉矩?，F有的絕大多數人形機器人

54、采用電機驅動?，F有的絕大多數人形機器人采用電機驅動。液壓驅動：液壓驅動：采用液體作為介質，通過液體壓力實現驅動的方式。具有小型輕質、響應速度快、傳動平穩等優勢，但維護難度較大。液驅系統在大型、重載、特種機器人中存在一定的應用。波士頓動力的機器人波士頓動力的機器人Atlas采用液壓驅動方案。采用液壓驅動方案。氣動驅動：氣動驅動：與液驅的結構和原理類似，但將空氣作為壓力傳導介質，各組成元件可參考液驅系統。氣動系統較液壓更小更輕，但控制精度不高，響應速度不夠快。氣動人工肌肉是氣動驅動的一種典型產品，存在一定應用前景。電機驅動系統主要元件電機驅動系統主要元件資料來源：禾川科技招股說明書，機器人技術入門

55、，百度百科，平安證券研究所電機驅動器電機（圖為伺服電機）液壓驅動系統主要元件液壓驅動系統主要元件驅動器齒輪泵柱塞泵用于為液壓元件用于為液壓元件提供動力提供動力液壓缸（直線運動）液壓馬達（旋轉運動）將液壓能轉化為將液壓能轉化為機械能機械能用于分配液壓能量，主要是各種閥門用于分配液壓能量，主要是各種閥門管路、管接頭、過濾器、密管路、管接頭、過濾器、密封裝置等封裝置等執行元件動力元件執行元件控制元件輔助元件三種驅動系統比較三種驅動系統比較優勢優勢劣勢劣勢主要應用領域主要應用領域電機電機驅動驅動維護簡單，控制手段先進，速度反饋容易重量和體積相對較大；不直接產生直線運動；需要減速器傳動；不具有力保持性絕

56、大部分機器人使用電機驅動液壓液壓驅動驅動體積小、重量輕；具有高剛性、可靠的力保持性；調速范圍廣；響應速度快；運動平穩液體容易泄露，故障排除較難；液壓元件制造和維護要求高主要用于大型、重載機器人；是機器人Atlas使用的驅動方案氣動氣動驅動驅動體積更小、重量更輕；成本低、柔軟、不發熱、安全性高控制精度和穩定性低、響應較慢；運行噪聲大應用于仿生機器人等部分領域243.2 伺服系統：精準輸出運動狀態的驅動系統，主要使用電氣伺服系統伺服系統：精準輸出運動狀態的驅動系統，主要使用電氣伺服系統 伺服系統是一種可以精準輸出運動狀態的驅動系統，機器人主要采用電氣伺服系統。伺服系統是一種可以精準輸出運動狀態的驅

57、動系統，機器人主要采用電氣伺服系統。目前機器人主要采用伺服電機，伺服電機、伺服驅動器、編碼器共同構成了伺服系統。在機器人中，伺服系統用于準確控制輸出的機械位移或轉角、位移速度、加速度等，從而讓機器人各部位以所需方式運動。目前，電氣伺服系統是最廣泛使用的伺服系統，后文介紹中，“伺服系統”將主要指代電氣伺服系統。伺服系統由伺服電機、伺服驅動器和編碼器三部分組成。伺服系統由伺服電機、伺服驅動器和編碼器三部分組成。伺服驅動器用于將輸入控制量轉化為電信號，驅動電機運動，并根據反饋信息進行調節；伺服電機是系統中的執行器；編碼器通常嵌入于伺服電機，是測量運動參數的傳感器，用于將電機運動情況反饋給驅動器，實現

58、閉環控制。編碼器伺服驅動器與伺服電機伺服系統主要由伺服電機、伺服驅動器和編碼器構成伺服系統主要由伺服電機、伺服驅動器和編碼器構成資料來源：工控網，平安證券研究所253.2 伺服系統：伺服系統：21年國內市場超年國內市場超230億元，人形機器人有望推升市場空間億元，人形機器人有望推升市場空間 國內通用伺服系統市場規模超國內通用伺服系統市場規模超230億元。億元。伺服系統普遍應用于機床工具、紡織機械、電子制造設備、醫療設備、印刷機械自動化生產線及各種專用設備等，可分為通用伺服系統和專用伺服系統，機器人使用的伺服系統屬于通用伺服系統。根據MIR睿工業數據，2021年中國通用伺服市場規模超過230億元

59、，同比增長超35%。未來人形機器人的推廣有望進一步推升伺服系統市場市場規模。未來人形機器人的推廣有望進一步推升伺服系統市場市場規模。從機械設計原理出發，若要輸出確定的運動，機器人的原動件數（電驅系統中即為電機數）應當等于其自由度。市場現有的人形機器人自由度在3040左右，遠高于常見的工業機器人自由度（26），加入靈巧手后自由度會更高。雖然人形機器人以欠驅動系統為特征，使用的原動件數目可能略小于其自由度，但即便如此，人形機器人伺服電機的單機用量仍大幅高于工業機器人。因此，未來人形機器人的量產有望推動伺服電機需求量上升，從而推升伺服系統市場規模。資料來源：MIR睿工業，前瞻產業研究院，百度百科，平

60、安證券研究所050100150200250國內通用伺服市場規模（億元）國內通用伺服系統市場規模超國內通用伺服系統市場規模超230230億元億元+35%分類分類常見自由度常見自由度多關節機器人46極坐標機器人3直角坐標機器人3SCARA機器人4并聯機器人26人形機器人30-40常見工業機器人與人形機器人自由度比較常見工業機器人與人形機器人自由度比較機床,20.4%電子制造設備,16.5%包裝機械,12.6%紡織機械,12.1%機器人,8.7%塑料機械,8.2%醫療機械,3.6%食品機械,2.3%其他,15.6%20202020年國內伺服電機下游年國內伺服電機下游行業分布行業分布2650%43%3

61、9%19%18%19%31%39%42%0%20%40%60%80%100%中國大陸及臺灣地區歐美日韓3.2 伺服系統：日系品牌市場份額高，國產替代逐步推進伺服系統：日系品牌市場份額高，國產替代逐步推進 日系伺服系統廠商在我國占據主導地位，國內廠商穩步追趕。日系伺服系統廠商在我國占據主導地位，國內廠商穩步追趕。根據睿工業數據，2020年日韓廠商占據國內通用伺服市場43%份額，其中日本安川、三菱和松下三家市占率達到32%；以匯川、臺達、禾川、埃斯頓為代表的國內廠商市占率共計39%。產品價值總量逐漸追趕的同時，我國伺服系統在技術和質量上仍與日系、歐美品牌存在差距，主要表現為：大功率產品缺乏、小型化

62、不夠、信號接插件不穩定、缺乏高精度編碼器等，國內廠商未來有望進一步發力，提高產品附加值。國產廠商市場份額逐年增加，國產廠商市場份額逐年增加，2021年首次成為國內伺服系統市場第一大貢獻體。年首次成為國內伺服系統市場第一大貢獻體。根據睿工業數據，2021年我國通用伺服廠商占國內市場比例達到42%，市場份額首次超過日韓廠商。睿工業認為，國產廠商份額大幅增加的原因主要包括：供應鏈管理良好，響應速度高；注重技術研究；性價比高；國家政策鼓勵核心零部件國產化等。2021年，匯川伺服系統業績大幅增長，超過日系公司，一躍成為國內伺服系統市占率第一名。日本安川,11.3%日本三菱,10.5%日本松下,9.9%匯

63、川技術,9.8%中國臺灣臺達,9.4%德國西門子,6.4%禾川科技,3.0%埃斯頓,2.5%日本歐姆龍,2.4%奧地利貝萊德,2.3%法國施耐德,1.9%日本富士,1.8%其他,28.2%資料來源：MIR睿工業，禾川科技招股說明書，平安證券研究所中國通用伺服市場內外資廠商份額中國通用伺服市場內外資廠商份額20202020年國內通用伺服系統供應商市占率情況年國內通用伺服系統供應商市占率情況273.2 伺服系統：匯川、禾川、埃斯頓是國產伺服系統優秀代表伺服系統：匯川、禾川、埃斯頓是國產伺服系統優秀代表 伺服系統主要參與者包括日系、歐美系和伺服系統主要參與者包括日系、歐美系和國產廠商。國產廠商。日系

64、企業包括安川、三菱、三洋、歐姆龍、松下等公司，主要為小型功率和中型功率產品；歐美系品牌包括西門子、博世力士樂、施耐德等公司，在大型伺服具有優勢地位。上市公司匯川、禾川、匯川、禾川、埃斯頓等埃斯頓等是國產伺服系統優秀代表，持續推進高端伺服系統國產化進程，人形機器人有望成為其新的增長點。日系品牌歐美系品牌國產品牌安川三菱三洋歐姆龍松下富士西門子施耐德博世力士樂科爾摩根羅克韋爾匯川臺達禾川埃斯頓信捷步科森創伺服系統國內外主要參與者伺服系統國內外主要參與者資料來源：工控網，禾川科技、雷賽智能招股說明書，各公司公告，平安證券研究所伺服系統主要公司介紹伺服系統主要公司介紹公司公司國家國家/地區地區概況概況

65、西門子德國創立于1847年，是全球電子電氣工程領域的領先企業，業務遍布全球 200多個國家。電氣化、自動化和數字化是西門子的主營業務領域。安川日本創立于1915年，是世界一流的傳動產品制造商。在運動控制領域，安川電機的產品性價比較高，是全球主流伺服品牌之一。安川在國內伺服市場多年占據市場份額的前列。三菱日本創立于1921年，是全球領先的電氣設備制造商之一，業務范圍覆蓋工業自動化產品和機電一體化產品。其自動化產品包括：低壓電器產品、邏輯控制、傳動產品、運動控制產品、電腦數控系統等產品。松下日本創立于1918年，是世界著名的國際綜合性電子技術企業集團。其全球業務劃分為四個事業部，包括家電冷熱設備、

66、環境方案、互聯解決方案及汽車電子和機電系統事業部。匯川技術中國大陸成立于2003年，產品覆蓋工業自動化和新能源領域，主要包括服務于智能裝備領域的工業自動化產品、服務于工業機器人領域的核心部件、整機及解決方案等。禾川科技中國大陸成立于2011年，主要從事工業自動化產品的研發、生產、銷售及應用集成。禾川科技主要產品包括伺服系統、PLC等，并在近年沿產業鏈上下游不斷延伸，涉足上游的工控芯片、傳感器和下游的高端精密數控機床等領域。埃斯頓中國大陸成立于2002年，公司在中國運動控制領域具有影響力，業務主要分為兩個核心模塊：一是自動化核心部件及運動控制系統；二是工業機器人及智能制造系統。公司自動化核心部件

67、產品線已完成從交流伺服系統到運動控制系統解決方案的戰略轉型。雷賽智能中國大陸成立于2007年，主要從事運動控制核心部件控制器、驅動器、電機的研發、生產和銷售，以及相關行業應用系統的研究與開發，為客戶提供完整的運動控制系列產品及解決方案。臺達中國臺灣創立于1971年，為電源管理與散熱管理解決方案的領導廠商。目前臺達電子的工業自動化業務具有較強競爭力，在可編程控制器、低壓變頻器和伺服系統國內市場份額均超過5%。283.3 減速器：精密傳動裝置，機器人主要使用諧波和減速器：精密傳動裝置，機器人主要使用諧波和RV減速器減速器 減速器是機器人使用的精密傳動裝置。減速器是機器人使用的精密傳動裝置。減速器是

68、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。精密減速器是具有更高控制精度的減速器，主要應用于機器人、數控機床等高端領域，其種類包括諧波減速器、RV減速器、擺線針輪行星減速器等。機器人使用的減速器主要為諧波減速器與RV減速器。諧波減速器諧波減速器是一種靠波發生器使柔輪產生可控的彈性變形波，通過其與剛輪的相互作用，實現運動和動力傳遞的傳動裝置。諧波減速器具有單級傳動比大、體積小、質量小、運動精度高等特征。RV減速器減速器是是旋轉矢量（Rotary Vector）減速器的簡稱，它是在傳統擺線針輪、行星齒輪傳動裝置的基礎上發展而來的一種新型傳動裝置。RV減速器由第一級漸開線圓柱齒輪行

69、星減速機構和第二級擺線針輪行星減速機構兩部分組成，通過2級變速實現減速功能，負載能力、剛度、抗疲勞度較好。資料來源：綠的諧波招股說明書，工業機器人完全應用手冊，平安證券研究所諧波減速器構造諧波減速器構造1心軸2端蓋3針輪4密封圈5輸出法蘭6行星齒輪7曲軸組件8圓錐滾柱軸承9RV齒輪10針齒銷RVRV減速器構造減速器構造RVRV減速器減速原理減速器減速原理1）行星齒輪和太陽輪實現正齒輪減速）行星齒輪和太陽輪實現正齒輪減速3）RV齒輪帶動針輪逐齒回轉，實現差動齒輪變速齒輪帶動針輪逐齒回轉，實現差動齒輪變速2）行星齒輪經曲軸帶動）行星齒輪經曲軸帶動RV齒輪擺動齒輪擺動諧波減速器減速原理諧波減速器減速

70、原理波發生器連續轉動時，迫使柔輪不斷產生變波發生器連續轉動時，迫使柔輪不斷產生變形，形成錯齒運動形，形成錯齒運動293.3 減速器：諧波和減速器：諧波和RV各有所長，諧波減速器在人形機器人中的應用可能更廣各有所長，諧波減速器在人形機器人中的應用可能更廣類別類別項目項目諧波減速器諧波減速器RV減速器減速器概況技術特點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。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。優勢體積小、傳動比高、精密度高高負載能力、高

71、剛度；耐疲勞局限力矩負載限制在 1,500N m 以內，難以用于重負載部位；長時間使用會導致精度降低、疲勞損壞等體積和重量大；精度往往不及諧波減速器；組成零部件復雜，造價較高；維護難度較高應用場景主要應用于機器人小臂、腕部或手部。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。終端領域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。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。價格區間1,000-5,000元/臺5,000-8,000元/臺技術指標背向間隙20 arc sec60 arc sec傳動效率75%80%溫升

72、4045噪聲60db70db減速比30-16030-192.4額定轉矩下使用壽命8,000h6,000h額定輸出轉矩 6.6-921 N m101-6,135 N m扭轉剛性1.34-54.09 N m/arc min20-1,176 N m/arc min資料來源：綠的諧波招股說明書，平安證券研究所 諧波減速器和諧波減速器和RV減速器各有所長。減速器各有所長。諧波減速器體積小、質量小、運動精度高、單級傳動比大，在多關節機器人小臂、腕部、手部等部件具有較強優勢。RV減速器負載能力和剛度高，耐疲勞性能好，目前通常用于工業機器人機身的腰、上臂、下臂等大慣量、高轉矩輸出關節的回轉減速。與與RV減速器

73、相比，諧波減速器在人形機器人中減速器相比，諧波減速器在人形機器人中的應用可能更為廣泛。的應用可能更為廣泛。人形機器人使用的減速器并沒有固定選擇，各參與者處于探索階段，諧波、RV、行星減速器等均有嘗試。人形機器人的關節較現有的多關節工業機器人負載輕，且機器人本體控制重量和體積的要求較高，因此小型輕質、高精度的諧波減速器在人形機器人中的應用可能將更為廣泛。諧波減速器和諧波減速器和RVRV減速器比較減速器比較303.3 減速器：減速器：21年全國市場規模達年全國市場規模達93萬臺，人形機器人放量有望成為新的增長點萬臺，人形機器人放量有望成為新的增長點 2021年全國工業機器人減速器總需求量為年全國工

74、業機器人減速器總需求量為93.11萬臺。萬臺。減速器在機器人、數控機床、光伏/半導體等專用設備領域均有應用。對于高精度、高價格的諧波和RV減速器而言，工業機器人是其下游最主要的應用領域之一。根據GGII數據，2021年中國工業機器人減速器總需求量為93萬臺，同比增長78.1%。GGII預計，2022-2026年，中國工業機器人用減速器需求總量在940萬臺左右。未來若人形機器人得到普及，精密減速器、特別是諧波減速器市場需求有望較當前大幅增加。未來若人形機器人得到普及，精密減速器、特別是諧波減速器市場需求有望較當前大幅增加。減速器是配合電機使用的器件，在人形機器人中的用量基本和伺服電機數量一致。根

75、據前文的討論，人形機器人減速器的單機用量（約3040臺）將遠高于現有工業機器人（單機減速器用量26臺）。機器人是精密減速器下游的主要應用領域，從綠的諧波2017-2019年銷售的諧波減速器下游應用來看，80%用于各類機器人。相比之下，機器人僅占通用伺服系統下游應用的8%左右，人形機器人未來對精密減速器市場規模的拉動作用將更明顯，諧波減速器相關廠商理論上的業績彈性更大。資料來源：GGII，綠的諧波招股說明書，平安證券研究所-20%0%20%40%60%80%100%020406080100存量替換（左軸，萬臺）增量需求（左軸，萬臺）總需求量yoy（右軸，%）我國工業機器人減速器需求規模我國工業機

76、器人減速器需求規模20172017-20192019年綠的銷售的諧波減速器下游應用領域年綠的銷售的諧波減速器下游應用領域多關節機器人,36.22%協作機器人,32.41%高端數控機床,7.50%SCARA,4.72%醫療器械,3.97%非標自動化,3.24%AGV及巡檢機器人,3.06%服務機器人,2.04%半導體設備,1.99%其他,4.85%313.3 減速器：市場集中度高，日本廠商市場地位領先減速器：市場集中度高，日本廠商市場地位領先 工業機器人減速器市場集中度較高，日本廠商地位領先，國產廠商處于追趕階段。工業機器人減速器市場集中度較高，日本廠商地位領先，國產廠商處于追趕階段。在RV減速

77、器減速器市場，日本納博特斯克處于壟斷地位，2021年占據了我國市場一半以上的份額。國內廠商環動（雙環傳動）環動（雙環傳動）市場份額緊隨其后。RV減速器市場參與者還包括日本住友、我國珠海飛馬、中大力德、南通振康、秦川機床等。在諧波減速器諧波減速器市場，日本哈默納科處于壟斷地位，2021年占據了我國市場30%以上的份額。國內廠商綠的諧波綠的諧波市場份額緊隨其后。諧波減速器市場參與者還包括日本新寶、我國來福諧波、同川科技（漢宇集團子公司）、中技克美等。我們認為，人形機器人未來對精密減速器市場規模的拉動作用將最為明顯，綠的諧波綠的諧波和雙環傳動雙環傳動作為國內諧波、RV減速器龍頭，業績有望大幅受益。R

78、VRV減速器主要參與者及其減速器主要參與者及其20212021年年國內市場份額（臺數占比）國內市場份額（臺數占比）諧波減速器主要參與者及其諧波減速器主要參與者及其20212021年年國內市場份額（臺數占比）國內市場份額（臺數占比）資料來源：GGII，平安證券研究所Nab環動住友珠海飛馬中大力德南通振康智同秦川其他哈默納科綠的來福新寶同川大族福德其他323.3 減速器主要參與者：綠的、雙環是國產減速器的領先企業減速器主要參與者：綠的、雙環是國產減速器的領先企業減速器類別減速器類別企業名稱企業名稱簡要情況簡要情況諧波減速器諧波減速器哈默納科成立于1970年，總部位于日本東京，是日本東京證券交易所上

79、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。日本新寶成立于1952年，總部位于日本京都，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。綠的諧波綠的諧波成立于成立于2011年，年，2020年登陸科創板。公司經過多年持續研發投入，實現了精密諧波減速器的規?；a及銷售，打破年登陸科創板。公司經過多年持續研發投入，實現了精密諧波減速器的規?；a及銷售，打破了國際品牌在機器人用諧波減速器領域的壟斷，

80、并實現批量出口，在國內工業機器人諧波減速器領域競爭優勢明顯。了國際品牌在機器人用諧波減速器領域的壟斷，并實現批量出口，在國內工業機器人諧波減速器領域競爭優勢明顯。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。RV減速器減速器納博特斯克成立于2003年，總部位于日本，主營業務為精密減速器制造，產品在RV減速器領域全球市場占有率超過80%，公司的精密減速器客戶主要包括工業機器人和機床，其中工業機器人客戶覆蓋全球四大家族機器人企業以及各知名機器人廠商。住友總部位于

81、日本，是住友集團旗下的建設機械廠家，日本東京證券交易所上市公司（6302.T）。1982年進入工業機器人減速機領域，為焊接，搬運，噴涂，裝配等機器人應用領域提供全面減速機產品方案。雙環傳動雙環傳動成立于成立于2005年，年，2010年深交所主板上市，主要從事機械傳動齒輪的研發、設計、制造與銷售。公司子公司環動科技從年深交所主板上市，主要從事機械傳動齒輪的研發、設計、制造與銷售。公司子公司環動科技從事工業機器人精密減速器的研發和銷售，目前已形成工業機器人用全系列事工業機器人精密減速器的研發和銷售，目前已形成工業機器人用全系列RV減速器產品，獲得市場的廣泛認可。減速器產品，獲得市場的廣泛認可。南通

82、振康成立于1993年，位于江蘇省海門市，主營業務包為精密機械產品研發、生產，于2015年實現鎮康RV減速機的首批生產，是國內較早涉足機器人用RV減速器的廠商。中大力德成立于2006年8月，注冊資本8,000萬元，位于浙江省寧波市，2017年于深交所主板上市（002896.SZ），主營業務為機械傳動與控制應用領域關鍵零部件的研發、生產、銷售和服務，產品包括精密減速器、傳動行星減速器、各類小型及微型減速電機等。資料來源：綠的諧波招股說明書，各公司公告、官網，平安證券研究所減速器主要參與者情況減速器主要參與者情況333.4 控制系統：機器人的神經系統，人形機器人產業生態尚未成為定型控制系統：機器人的

83、神經系統，人形機器人產業生態尚未成為定型 控制系統是機器人的神經系統，用于控制驅動系統完成對應運動?？刂葡到y是機器人的神經系統，用于控制驅動系統完成對應運動。在機器人中，控制系統根據指令及傳感信息，向驅動系統發出指令，控制其完成規定的運動?？刂葡到y主要由控制器（硬件）和控制算法（軟件）組成。主流的工業機器人廠商通常自行開發控制器。主流的工業機器人廠商通常自行開發控制器。對于工業機器人而言，控制器是其核心的組成部分，因此現有的主流工業機器人廠商會不同程度地自行開發控制系統?？刂葡到y主要參與者包括兩類：一類是主流的大型機器人廠商，自主研發控制器和控制算法，包括ABB、KUKA、發那科、國內的埃斯頓

84、等；另一類則是專業的控制系統廠商，單獨售賣控制器，提供可擴展和二次開發的硬件和軟件平臺，包括KEBA、貝加萊、倍福、國內的固高科技、英威騰、雷賽智能等。人形機器人主要參與者公開信息不多，我們尚不了解其采用的控制器方案尚不了解其采用的控制器方案，未來將持續關注相關信息。供應鏈方面，目前人形機器人生產規模較小，未來進入量產階段后，控制器將采用自產或外購定制尚不明朗采用自產或外購定制尚不明朗，有待持續追蹤。資料來源：古月居，中國戰略性新興產業研究和發展：工業機器人，平安證券研究所分類分類特點特點PLC系統簡單、可靠性高、體積小、環境適應性強，但不支持先進復雜的算法，不滿足多軸聯動等復雜運動軌跡PC-

85、Based系統通用性強、可拓展性強，能滿足復雜運動算法要求，抗干擾能力強、開放性強，可進行二次開發和編程（語言除了傳統PLC語言，還包括C+、Basic等語言）專用控制專用控制集成度高，性能穩定，滿足某個特定行業使用（早期用于機床領域，后來在機械、工業機器人領域大范圍使用），價值較高現階段機器人控制器類型及特點現階段機器人控制器類型及特點工業機器人控制器主要參與者工業機器人控制器主要參與者國外國外國內國內本體本體廠商廠商控制器控制器廠商廠商ABBFANUCKUKA安川KEBA貝加萊倍福（Beckhoff）泰道（Delta Tau）埃斯頓華中數控新時達匯川技術廣州數控機器人固高科技英威騰卡諾普研

86、華科技（臺資）雷賽智能343.5 傳感器：機器人傳感器包括內部和外部傳感器，種類繁多傳感器：機器人傳感器包括內部和外部傳感器，種類繁多 機器人傳感器根據檢測對象的不同可分為內部傳感器和外部傳感器。機器人傳感器根據檢測對象的不同可分為內部傳感器和外部傳感器。內部傳感器和外部傳感器共同組成了機器人的感知系統，用于獲取機器人內部和外部環境的信息，并把這些信息反饋給控制系統。內部傳感器：內部傳感器：用來檢測機器人本身狀態（如手臂間角度）的傳感器，為控制系統提供反饋信息。工業機器人常用的內部傳感器包括位移傳感器、速度/角速度傳感器、加速度傳感器以及多維力傳感器，具體有編碼器、陀螺儀等。外部傳感器：外部傳

87、感器：用來檢測機器人所處環境（如有什么物體，離物體的距離有多遠等）及狀況（如抓取的物體是否滑落）的傳感器，用于使機器人更準確地獲取周圍環境情況，并在特定環境實現所需功能。用于獲取環境及操作對象信息的外部傳感器主要有攝像機、紅外線傳感器、激光雷達等；與實現特定功能相關的傳感器包括氣體識別傳感器、局放傳感器等。資料來源：智能機器人第二版，機器人技術入門，平安證券研究所內部傳感器檢測內容及常用檢測裝置內部傳感器檢測內容及常用檢測裝置外部傳感器檢測內容及常用檢測裝置外部傳感器檢測內容及常用檢測裝置內部傳感器移動信息移動信息轉動信息轉動信息方位信息方位信息位置信息速度信息加速度信息角度信息角速度信息角加

88、速度信息方位傾角常用電位計、常用電位計、編碼器等檢測編碼器等檢測常用陀螺常用陀螺儀等檢測儀等檢測外部傳感器位置距離位置距離信息信息接觸力接觸力信息信息氣味信息氣味信息視覺傳感器接近覺傳感器距離覺傳感器觸覺傳感器力覺傳感器常用攝像機、紅外常用攝像機、紅外線傳感器、超聲波線傳感器、超聲波傳感器等檢測傳感器等檢測聽覺傳感器常用語音、聲音傳感器等檢測常用力常用力/力矩傳感力矩傳感器等檢測器等檢測聲音信息聲音信息溫度信息溫度信息嗅覺傳感器常用氣體識別傳感器等檢測溫度傳感器常用熱敏電阻等檢測353.5 傳感器：人形機器人為自動駕駛相關傳感器帶來增量需求傳感器：人形機器人為自動駕駛相關傳感器帶來增量需求 人

89、形機器人為傳感器帶來的潛在增量：人形機器人為傳感器帶來的潛在增量：1.自動駕駛相關的外部傳感器（攝像頭、激光雷達等）及配套的算法可能存在增量需求；2.與運動控制相關的內部傳感器數量可能增加，質量要求也更高；3.隨著人形機器人未來在不同場景落地，新型傳感器的需求也有可能被創造出來。自動駕駛類傳感器價值量較高，人形機器人有望為其帶來增量需求。自動駕駛類傳感器價值量較高，人形機器人有望為其帶來增量需求。與工業機器人相比，人形機器人自主性更高，需要具備對外界環境的識別能力，實現導航、避障、交互等功能，需要使用傳感器識別物體、測距等。人形機器人識別外部環境主要使用攝像頭、激光雷達等傳感器，其傳感器方案和

90、需求場景與自動駕駛存在類似之處，有遷移的可能。資料來源：禾賽科技招股說明書，驊盛車電，平安證券研究所L2L2級自動駕駛感知系統使用的主要傳感器級自動駕駛感知系統使用的主要傳感器攝像頭攝像頭激光激光雷達雷達毫米波雷毫米波雷達達優勢優勢參與者商業模式參與者商業模式結合算法可以識別物體具體是什么、識別信號燈顏色等測距遠、角度分辨率優、受環境光照影響小具有同時測距和測速的功能，有效探測距離可達200 m；價格低于激光雷達攝像頭模組本身成熟、充分競爭，參與者主要提供集成單/多目攝像頭+算法的解決方案主要提供激光雷達本體，銷售給自動駕駛解決方案公司/車廠自動駕駛子公司/Tier1等主要提供雷達本體；部分T

91、ier1廠商會集成毫米波+攝像頭作為輔助駕駛方案，提供給主機廠局限局限角度分辨能力較弱；對金屬材質更敏感，導致人車混雜場景下對行人探測效果不佳價格高；雨、霧等天氣易受干擾無法直接獲得距離、速度信息，需計算；受光照影響大，黑暗/強光環境識別力下降363.5 傳感器潛在參與者：自動駕駛傳感器廠商、機器視覺廠商均有入局可能傳感器潛在參與者：自動駕駛傳感器廠商、機器視覺廠商均有入局可能 人形機器人與自動駕駛對傳感器的要求存在區別。人形機器人與自動駕駛對傳感器的要求存在區別。與自動駕駛的道路場景相比，人形機器人工作場景標準化程度更低，且傳感器既需要感知障礙位置等信息，也需要識別操作對象，算法要求可能更高

92、；機器人活動范圍為3D空間，獲取信息可能更為復雜。但另一方面，機器人移動速度慢，安全要求較自動駕駛可能略有放寬；目前暫無類似車規的準入需求。自動駕駛傳感器廠商、機器視覺廠商，都是人形機器人傳感器的潛在參與者。自動駕駛傳感器廠商、機器視覺廠商，都是人形機器人傳感器的潛在參與者。自動駕駛參與者具備在復雜道路環境中避障、巡航等技術積淀，而機器視覺廠商具備識別和處理操作對象的技術和算法積累，均有望切入人形機器人傳感器賽道。機械行業公司中，布局自動駕駛的機器視覺龍頭天準科技天準科技有望成為人形機器人傳感器賽道的有力參與者。比較條目比較條目無人駕駛無人駕駛高級輔助駕駛高級輔助駕駛服務機器人服務機器人應用場

93、景說明場景復雜度高（L4/L5）中（L2/L3，功能開啟場景有限）低/中（封閉園區，應用較多）高（城市道路，應用較少）承載裝置行駛速度中（城市道路）中（城市道路）低（封閉園區）高（高速場景）高（高速場景）中（城市道路）對激光雷達的要求最遠測距要求遠中/遠（取決于ADAS功能）中/遠（取決于應用場景）與承載裝置的外觀集成度低高中價格敏感度低高中/高對激光雷達供應商的算法需求度低高低車規化要求中（當前）/高（預期）高低服務機器人與自動駕駛對傳感器的需求比較（以激光雷達為例）服務機器人與自動駕駛對傳感器的需求比較（以激光雷達為例）資料來源：禾賽科技招股說明書，各公司公告、官網，平安證券研究所人形機器

94、人外部傳感器潛在參與者人形機器人外部傳感器潛在參與者人形機器人人形機器人外部傳感器參與者外部傳感器參與者機器人導航與避障的實現，和自動駕駛有類似之處車規篩選下，有資質的廠商產品性能優越、供應鏈管理能力強自動駕駛傳感器參與者對操作對象的識別和處理，例如通過3D視覺引導實現碼垛、上下料等，更貼近人形機器人的功能場景相應公司具有機器視覺底層算法、行業應用方面的積累，適應不同操作對象的需求機器視覺廠商機器視覺公司：天準科技、矩子科技天準科技、矩子科技等3D視覺引導廠商：基恩士，梅卡曼德，星猿哲等邏輯邏輯邏輯邏輯參與者參與者激光/毫米波雷達本體：禾賽科技等Tier 1廠商（提供集成方案）：博世、大陸等自動駕駛解決方案提供商：Mobileye、?？低暤葏⑴c者參與者