1 汽零產(chǎn)業(yè)鏈易進入人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈

1.1 預(yù)計特斯拉人形機器人規(guī)模化量產(chǎn)在即

2024 年，國內(nèi)外頭部的機器人企業(yè)基本完成人形機器人的整機開發(fā)，進入試點測試和小規(guī)模量產(chǎn) 階段，下一步的關(guān)注重點將轉(zhuǎn)變至人形機器人的規(guī)模化量產(chǎn)進度。預(yù)計特斯拉作為全球領(lǐng)先的智 能汽車公司，其在訓(xùn)練數(shù)據(jù)、算力規(guī)模、應(yīng)用場景以及制造能力等方面具備較強的綜合優(yōu)勢，有 望在行業(yè)內(nèi)率先實現(xiàn)人形機器人大規(guī)模量產(chǎn)。 人形機器人的 AI 模型大規(guī)模訓(xùn)練依賴龐大的數(shù)據(jù)集，與語言模型以及自動駕駛等領(lǐng)域相比，訓(xùn)練 人形機器人需要的數(shù)據(jù)更復(fù)雜，涵蓋圖像、語音、文本、視頻、機器人與環(huán)境交互產(chǎn)生的動作等， 并需要不同光照、復(fù)雜地形、人類行為等多樣場景下的數(shù)據(jù)，構(gòu)建泛化性更強的模型以應(yīng)對復(fù)雜 的現(xiàn)實環(huán)境。另一方面，語言模型的訓(xùn)練能夠借助于海量的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，而機器人 AI 模型訓(xùn)練所 需的高質(zhì)量數(shù)據(jù)是嚴重短缺的，訓(xùn)練數(shù)據(jù)匱乏已成為人形機器人技術(shù)發(fā)展的核心瓶頸之一。

目前獲取人形機器人模型訓(xùn)練數(shù)據(jù)的方法主要分為三種：（1）基于真實本體采集，即需要人工 數(shù)據(jù)采集員利用遙控操作、動捕技術(shù)等手把手示教，獲取機器人真機操作數(shù)據(jù)。通過這種方式獲 取的數(shù)據(jù)質(zhì)量最高，但成本高昂；（2）仿真合成數(shù)據(jù)，即在虛擬的 3D 仿真環(huán)境里通過 AI自行生 成訓(xùn)練數(shù)據(jù)，這種方式能夠大幅降低成本，但對于機器人訓(xùn)練而言，合成數(shù)據(jù)與真實世界仍存在 較大差異，且存在降低模型性能的風(fēng)險；（3）通過互聯(lián)網(wǎng)獲取人類動作視頻或圖像數(shù)據(jù)，這類 方式的特點是能輕易獲得海量數(shù)據(jù)，但均為單一模態(tài)、非結(jié)構(gòu)化且無標(biāo)注的二維圖像或視頻信息， 數(shù)據(jù)質(zhì)量較差。對于人形機器人企業(yè)而言，長期而言仿真合成數(shù)據(jù)將成為獲取數(shù)據(jù)的重要手段， 但現(xiàn)階段通過真實本體采集數(shù)據(jù)仍然是效果最好的方案，能夠大規(guī)模獲取真實本體數(shù)據(jù)的企業(yè)也 將可能在人形機器人技術(shù)迭代及產(chǎn)品落地中占得先機。 特斯拉在 2023 年 5 月發(fā)布的視頻中即展示了其通過遙操作功能訓(xùn)練人形機器人的片段，2024 年 8 月，特斯拉發(fā)布了機器人數(shù)據(jù)收集操作員的招聘信息，預(yù)計特斯拉已具備行業(yè)內(nèi)較為領(lǐng)先的真 實本體數(shù)據(jù)規(guī)模。另一方面，特斯拉在自動駕駛領(lǐng)域的數(shù)據(jù)積累及數(shù)據(jù)處理能力也將為 Optimus 賦能，例如特斯拉擁有高效的數(shù)據(jù)標(biāo)記管道，能夠從車隊中獲取大量現(xiàn)實世界的駕駛數(shù)據(jù)，通過 實時數(shù)據(jù)不斷改進其自動駕駛模型，這種數(shù)據(jù)標(biāo)記及持續(xù)學(xué)習(xí)的方法同樣應(yīng)用于 Optimus。預(yù)計 領(lǐng)先的數(shù)據(jù)規(guī)模及數(shù)據(jù)處理能力將成為特斯拉的數(shù)據(jù)護城河，推動特斯拉 AI 模型能力實現(xiàn)快速迭 代。

算力是人形機器人 AI 訓(xùn)練和運行的基礎(chǔ)，在訓(xùn)練階段，AI 模型的參數(shù)學(xué)習(xí)需要進行海量的數(shù)據(jù)推 理及大規(guī)模矩陣運算；在運行階段，機器人需要實時處理傳感器數(shù)據(jù)、運行 AI 模型并做出高效決 策，部分的復(fù)雜任務(wù)還需要借助邊緣計算設(shè)備或云端算力進行處理，保障機器人能夠及時的響應(yīng) 并完成任務(wù)，以上訓(xùn)練和運行過程需要強大的算力支持。 特斯拉是全球算力規(guī)模領(lǐng)先的企業(yè)之一，據(jù)特斯拉公告，2024 年 4 季度特斯拉在奧斯汀工廠完成 了超級計算集群“Cotex”的部署，Cotex 由約 5 萬個 H100 GPU 組成；截至 2024 年末，預(yù)計特 斯拉已擁有近 9 萬個 H100 GPU 的等效算力，強大的算力規(guī)模將成為特斯拉的堅實后盾，為人形 機器人 AI 模型快速迭代及 Optimus 的流暢運行提供保障。

應(yīng)用場景是人形機器人規(guī)模化落地的重要環(huán)節(jié)，對于汽車行業(yè)而言，汽車制造中的總裝環(huán)節(jié)工藝 相對復(fù)雜、非標(biāo)準(zhǔn)化，工業(yè)機器人難以完成，自動化程度較低，而人形機器人具備更高的靈活度 和自由度，能夠模仿人類動作和姿態(tài)完成部分非標(biāo)準(zhǔn)化的搬運、板件安裝、內(nèi)飾安裝等工作，助 力車企實現(xiàn)降本增效。汽車制造成為當(dāng)前人形機器人應(yīng)用的重要場景之一，國內(nèi)外頭部的機器人 企業(yè)已陸續(xù)將機器人投入到汽車工廠中進行試點測試。 特斯拉在 2024 年 5 月發(fā)布視頻，展示了 Optimus 在汽車工廠中分揀電池、行走、執(zhí)行工廠任務(wù) 的能力；根據(jù)特斯拉規(guī)劃，預(yù)計 2025 年將有數(shù)千到 1 萬臺 Optimus 在汽車工廠進行測試。與競 爭對手相比，特斯拉擁有多個產(chǎn)能可觀的汽車工廠，能夠在汽車工廠中快速大規(guī)模部署人形機器 人，不需要與外部伙伴達成復(fù)雜的合作協(xié)議，實現(xiàn)訓(xùn)練效率的領(lǐng)先；在自身工廠測試人形機器人 也有助于及時發(fā)現(xiàn)并當(dāng)場解決人形機器人的功能缺陷，使 Optimus 實現(xiàn)快速高效的優(yōu)化升級；此 外，Optimus 在完成汽車生產(chǎn)工作時也將提升特斯拉的生產(chǎn)效率、降低人力成本，實現(xiàn)技術(shù)和利 潤雙升的正向循環(huán)。

1.2 人形機器人與智能汽車部分相通，汽零產(chǎn)業(yè)鏈更易進入形 機器人產(chǎn)業(yè)鏈

人形機器人與智能汽車在軟硬件領(lǐng)域具備較多的共通點，特斯拉在多個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了人形機器人和 智能汽車的軟硬件協(xié)同，其在智能汽車領(lǐng)域的深厚積累為布局人形機器人提供了天然的競爭優(yōu)勢。 硬件方面，特斯拉的汽車硬件能力在 Optimus 充分沿用：Optimus 采用了純視覺方案，搭載 3 顆 基于 AutoPilot 技術(shù)的攝像頭，與特斯拉自動駕駛系統(tǒng)上使用的攝像頭類似；Optimus 與 FSD 的 HW 平臺主控芯片均采用了特斯拉自研的 Soc 芯片；Optimus 采用了與特斯拉汽車類似的動力電 池，并沿用了汽車電池的冷卻系統(tǒng)。此外，Optimus 關(guān)節(jié)執(zhí)行器上的絲杠、齒輪、軸承等核心部 件均已在汽車上得到應(yīng)用。 軟件方面，人形機器人和自動駕駛汽車處理任務(wù)的本質(zhì)均為“感知-決策-規(guī)劃”的過程，兩種在 模型及算法上存在一定的共通性。特斯拉將 FSD 采用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型遷移至 Optimus，使其實現(xiàn) 并復(fù)用了較多計算機視覺模型及決策算法，構(gòu)建出人形機器人的算法系統(tǒng)，使其能夠根據(jù)傳感器 輸入做出快速的端到端決策。 特斯拉在汽車領(lǐng)域構(gòu)建了完善、成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，借助產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)的公司，特斯拉能夠大規(guī)模獲取高 質(zhì)量的機器人零部件，為其實現(xiàn)人形機器人規(guī)模化落地奠定基礎(chǔ)。另一方面，與特斯拉在汽車領(lǐng) 域長期合作的零部件公司也將更有可能進入特斯拉人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈，預(yù)計這些公司跟隨特斯拉 機器人規(guī)模提升而實現(xiàn)業(yè)績增長的確定性更強。

2 汽車產(chǎn)業(yè)鏈與機器人產(chǎn)業(yè)鏈比照，尋找確定性強的 機會

從 2024-2025年的股價走勢看，由于人形機器人的規(guī)模化落地進度不及預(yù)期，2024年市場主要關(guān) 注絲杠、減速器、無框電機等部分核心零部件的前期布局及試樣情況，對相關(guān)公司給予了更高的 估值溢價，而已在早期披露進展的關(guān)節(jié)執(zhí)行器相關(guān)公司則處于調(diào)整期。以機器人關(guān)節(jié)執(zhí)行器供應(yīng) 商拓普集團、三花集團以及絲杠供應(yīng)商雙林股份、北特科技為例，從 2024 年 1 月 2 日至 2024 年 12 月 31 日，拓普集團、三花集團股價累計漲跌幅分別為 2.8%、-15.9%，而雙林股份、北特科技 股價同期累計漲幅分別為 157.4%、165.5%，2024 年絲杠等核心零部件相關(guān)公司的市場表現(xiàn)顯著 優(yōu)于執(zhí)行器總成相關(guān)公司。 2025 年市場對機器人產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)注方向轉(zhuǎn)向定點落地確定性。美國時間 2025 年 1 月 7 日，2025 CES 全球消費電子展開幕，特斯拉、英偉達等公司發(fā)布對于具身智能及人形機器人的最新規(guī)劃， 帶動人形機器人概念再次成為市場焦點，2025 年初至今人形機器人相關(guān)標(biāo)的股價開始持續(xù)走高。 從 2025 年 1 月 2 日至 2025 年 2 月 7 日，拓普集團、三花智控股價累計漲幅分別達 53.5%、 54.6%，兩者均在 2025 年 2 月份創(chuàng)下歷史股價新高，同期雙林股份、北特科技股價累計漲幅分別 為 36.5%、31.8%，2025 年開年市場對于拓普集團、三花智控給予了比人形機器人行業(yè)整體更高 的估值溢價。在此輪上漲中，市場普遍預(yù)期人形機器人將于今年步入規(guī)模化量產(chǎn)階段，主要關(guān)注 方向由前期布局開始轉(zhuǎn)向定點落地的確定性。

我們通過人形機器人與汽車行業(yè)零部件供應(yīng)體系的對比，分析人形機器人各類零部件供應(yīng)商的增 長確定性。 與汽車行業(yè)類似，人形機器人零部件供應(yīng)體系形成了由多層級供應(yīng)商組成的金字塔式架構(gòu)。關(guān)節(jié) 執(zhí)行器總成是人形機器人的核心系統(tǒng)總成，關(guān)節(jié)執(zhí)行器供應(yīng)商直接面向人形機器人企業(yè)供貨，可 類比汽車行業(yè)的一級供應(yīng)商；關(guān)節(jié)執(zhí)行器總成由減速器/絲杠、無框電機、軸承、傳感器等零部件 組成，這些零部件的供應(yīng)商不直接向人形機器人企業(yè)供貨，而是面向關(guān)節(jié)執(zhí)行器一級供應(yīng)商，可 類比汽車行業(yè)的二級供應(yīng)商；機器人產(chǎn)業(yè)鏈的二級供應(yīng)商通常需要向上游采購金屬、電子元器件 等原材料，這些原材料的供應(yīng)商可類比汽車行業(yè)的三級供應(yīng)商。 根據(jù)汽車行業(yè)的特點，一級供應(yīng)商數(shù)量較少，需要通過整車廠商的認證，并具備能夠與整車廠商 聯(lián)合開發(fā)的能力，通常整車廠商將率先確定一級供應(yīng)商并不會輕易更換，因此一級供應(yīng)商與整車 廠商的合作穩(wěn)定性相對較強。二級供應(yīng)商、三級供應(yīng)商數(shù)量較多，同質(zhì)化競爭較為激烈，需要通 過一級供應(yīng)商間接進入整車廠商的供應(yīng)鏈。

根據(jù)公司公告，拓普集團、三花智控在人形機器人領(lǐng)域的主要產(chǎn)品為關(guān)節(jié)執(zhí)行器總成，且兩家公 司均在汽車領(lǐng)域作為一級供應(yīng)商與特斯拉等整車公司長期合作。對于人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈而言，預(yù) 計拓普集團、三花智控等一級供應(yīng)商在機器人產(chǎn)業(yè)鏈中地位相對更高，更有可能與特斯拉等下游 機器人客戶形成長期穩(wěn)定合作，獲取項目定點并在后續(xù)取得業(yè)績增長的確定性更強，因此在此輪 機器人產(chǎn)業(yè)鏈上漲中率先獲得了估值溢價；在一級供應(yīng)商確定之后，預(yù)計具備較強競爭力的人形 機器人二級供應(yīng)商、三級供應(yīng)商也能夠通過一級供應(yīng)商獲取定點項目，間接進入特斯拉等人形機 器人企業(yè)的配套體系，具備較高的增長確定性。

3 人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈：規(guī)模化量產(chǎn)后有望盈利、估值 雙升

3.1 人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈價值量分析

在 2022 年特斯拉 AI DAY 上，馬斯克公布了首款人形機器人原型機 Optimus，根據(jù)展示 Optimus 機器人重約 73 千克，Optimus 大腦搭載一個 Tesla SOC（FSD 超級計算機芯片及相關(guān)電子設(shè)備 置于電池組后的軀干），整機電池組為 2.3kWh 可供一整天的工作需求。在 Optimus 所有硬件結(jié) 構(gòu)中，預(yù)計其中的 28 個旋轉(zhuǎn)/線性執(zhí)行器和靈巧手價值量較高且具備較大的國產(chǎn)替代空間。

旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器。旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器采用高扭矩密度、低摩擦設(shè)計，可以模擬人類關(guān)節(jié)的運動，適合需 要靈活性和多自由度運動的場景。其主要包括無框力矩電機、諧波減速器、力矩傳感器、軸 承、編碼器、驅(qū)動器等部件，特斯拉共公布了 20 N·m（0.55kg）、110 N·m（1.62kg）、 180 N·m（2.26kg）三種不同扭矩的旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器。

線性執(zhí)行器。線性執(zhí)行器提供直線推拉力，具備高精度的位置和力控制能力。其主要包括無 框力矩電機、行星滾柱絲杠、力傳感器、軸承、編碼器、驅(qū)動器等部件，有 500N （0.36kg）、3900N（0.93kg）、8000 N（2.20kg）三種不同規(guī)格的線性執(zhí)行器，以應(yīng)用 于機器人小臂、大臂、腿部等不同位置。

靈巧手。特斯拉 Optimus Gen 1 靈巧手擁有 6 個執(zhí)行器（大拇指 2 個，其余 1 個）和 11 個 自由度（6 個主動+5 個被動），采用空心杯關(guān)節(jié)+蝸輪蝸桿+繩驅(qū)方式；2023 年 12 月特斯 拉 Optimus Gen 2 發(fā)布，新的靈巧手表面安裝了觸覺傳感器，自由度仍為 11 個；2024 年 10 月“We Robot”發(fā)布會上，特斯拉展示了全新靈巧手模型。下一代靈巧手具有 22 個自由度，自由度大幅提升導(dǎo)致機器人手部空間不足，特斯拉將靈巧手驅(qū)動裝置全部移至前臂。根 據(jù)模型，新一代靈巧手或?qū)⒉捎梦⑿徒z杠+腱繩的傳動方式，我們預(yù)計 Optimus 下一代靈巧 手執(zhí)行器或?qū)⑻嵘?17 個。

目前 Optimus 人形機器人正處于量產(chǎn)前夕，現(xiàn)有技術(shù)無法適配人形機器人，相關(guān)核心零部件如絲 杠、力傳感器、電機等存在較高的技術(shù)壁壘且尚未實現(xiàn)量產(chǎn)，當(dāng)前時點 Optimus 生產(chǎn)成本較高。 以絲杠為例，據(jù)中國信通院 2024 年 12 月報告，Optimus 整機包含 4 根梯形絲杠（約 100 元/副） 及 10 根行星滾柱絲杠（約 10000 元/副），約占機器人總成本的 10%。 Optimus 大規(guī)模量產(chǎn)后成本有望顯著下降。馬斯克認為 Optimus 人形機器人硬件整體質(zhì)量和復(fù)雜 度遠低于汽車，在未來人形機器人大規(guī)模部署后成本將降至 2-3 萬美元，當(dāng) Optimus 年產(chǎn)量達到 100 萬輛時馬斯克預(yù)計其生產(chǎn)成本將會低于 2 萬美元。在更長的時間維度下，特斯拉 Optimus 機 器人的目標(biāo)成本將會更低。

我們以馬斯克 2025 年 1 月 30 日在特斯拉 2024 年四季度財報電話會上的講話作為最新指引，假 設(shè) Optimus 機器人年產(chǎn)量在 100 萬臺時成本低于 2 萬美元，對 Optimus 人形機器人主要零部件成 本進行估算。根據(jù)估算，特斯拉 Optimus 人形機器人靈巧手價值量最大，占整個機器人比重 29.9%；旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器和線性執(zhí)行器價值量分別占機器人總價值的 23.3%和 22.8%。除上述三大項 外，特斯拉 Optimus 在手腕、腳踝處安裝的六維力傳感器同樣具備較高的價值量。

3.2 執(zhí)行器：作為 Tier 1 配套價值量大、確定性強

在執(zhí)行系統(tǒng)中，機器人關(guān)節(jié)是聯(lián)結(jié)機器人各運動部分的機構(gòu)，根據(jù)關(guān)節(jié)的運動方式可以分為旋轉(zhuǎn) 關(guān)節(jié)和線性關(guān)節(jié)。 為了驅(qū)動關(guān)節(jié)運動，機器人關(guān)節(jié)需要安裝關(guān)節(jié)執(zhí)行器（Actuator）。關(guān)節(jié)執(zhí)行器也被稱為一體化 關(guān)節(jié)，是人形機器人硬件系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，主要負責(zé)驅(qū)動和控制機器人各個關(guān)節(jié)和部件的運動， 將電能轉(zhuǎn)化為機械能，可以類比為人體肌肉驅(qū)動關(guān)節(jié)運動。機器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器通 常由無框力矩電機 + 諧波減速器 + 力矩傳感器 + 交叉滾子軸承 + 角接觸軸承 + 驅(qū)動器 + 編碼器 （位置傳感器）等主要部分組成，其基本工作原理為無框力矩電機提供旋轉(zhuǎn)動力，經(jīng)由諧波減速 器減速后輸出合適的力矩傳遞到關(guān)節(jié)部位，完成指定的旋轉(zhuǎn)運動。編碼器實時監(jiān)測位置和速度信 息，力矩傳感器測量扭矩，反饋給控制系統(tǒng)進行調(diào)整，從而確保執(zhí)行器在不同負載下穩(wěn)定、精準(zhǔn) 地工作。 機器人線性關(guān)節(jié)對應(yīng)的線性執(zhí)行器主要由無框力矩電機 + 行星滾柱絲杠 + 力傳感器 + 四點接觸軸 承 + 滾柱軸承 + 驅(qū)動器 + 編碼器（位置傳感器）等主要部分組成。其基本工作原理為無框力矩電 機在接收到控制信號后開始旋轉(zhuǎn)，電機的旋轉(zhuǎn)通過行星滾柱絲杠傳遞，絲杠的旋轉(zhuǎn)推動執(zhí)行桿沿 直線運動。在控制方面，編碼器反饋位置信息，力傳感器反饋負載信息，控制器根據(jù)這些數(shù)據(jù)調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速和扭矩，從而實現(xiàn)精確的直線運動。特斯拉 Optimus 線性執(zhí)行器具備空間利用率高 （可縱向布局）、高負載（可穩(wěn)定起降半噸重的鋼琴）、低能耗（具備自鎖能力）等優(yōu)點。 特斯拉根據(jù)機器人不同部位的運動特性為 Optimus 設(shè)計了 6 種不同規(guī)格的執(zhí)行器，包括 3 種規(guī)格 的旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器和 3 種規(guī)格的線性執(zhí)行器。結(jié)合相關(guān)資料，我們預(yù)計特斯拉 Optimus 人形機器人 14 個旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器分布如下：肩部 6 個（3*2，XYZ 三軸旋轉(zhuǎn)，控制大臂相對軀干運動）、肘部 2 個 （1*2，控制小臂整體旋轉(zhuǎn)）、腰部 2 個（2*1，XZ 軸旋轉(zhuǎn)，控制上半身）、髖部 4 個（2*2，XZ 軸旋轉(zhuǎn)，控制大腿）。14 個直線執(zhí)行器分布：大臂 2 個（1*2，控制肘部彎曲運動）、小臂 4 個 （2*2，控制手掌活動）、大腿 4 個（2*2，膝關(guān)節(jié)四連桿結(jié)構(gòu)，前線性執(zhí)行器控制膝蓋彎曲；后 線性執(zhí)行器控制大腿抬落）、小腿 4 個（2*2，控制腳掌運動）。

Optimus 執(zhí)行器具有模塊化和高度集成化的特點，一體化關(guān)節(jié)模組設(shè)計可以降低機器人整體重量， 縮短機器人組裝過程，簡化供應(yīng)鏈管理流程。機器人執(zhí)行器供應(yīng)商可以類比為汽車 Tier 1 供應(yīng)商， 汽車 Tier 1 供應(yīng)商直接向整車廠供應(yīng)成品或者模塊化解決方案，其通過整車廠準(zhǔn)入認證后參與零 部件項目的聯(lián)合開發(fā)和制造過程。Tier 1 具備較強的研發(fā)、管理能力和產(chǎn)品綜合競爭力，主機廠 與 Tier 1 供應(yīng)商關(guān)系緊密，一旦進入供應(yīng)鏈體系后通常不會輕易更換。 特斯拉 Optimus 人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈中執(zhí)行器 Tier 1 具有配套價值量大、市場空間廣、競爭相對有 限、確定性較強等特點： 價值量大。汽車零部件眾多，相關(guān) Tier 1 供應(yīng)商數(shù)量大，單車價值量一般在千元至萬元級別。 而機器人結(jié)構(gòu)相對精簡，執(zhí)行器部分價值量高，預(yù)計將占到 Optimus 機器人價值量的 40% 以上。 市場空間廣。從短期來看，2025 年作為人形機器人爆發(fā)元年，資本市場愿意給予較高的估 值；從中期維度來看，馬斯克給出了 2027 年 50 至 100 萬臺的銷量指引，這還不包括其他 機器人廠商銷量預(yù)期；從長期維度看，人形機器人價格或?qū)⒌陀谄噧r格，若具身智能在未 來取得突破，將打開更為廣闊的市場空間。

競爭相對有限。執(zhí)行器是機器人運動的核心部件，技術(shù)要求高，特斯拉需要執(zhí)行器 Tier 1 具 備深厚的研發(fā)能力和技術(shù)積累來配合完成 Optimus 產(chǎn)品的研發(fā)、試制、迭代、量產(chǎn)。參與 Optimus 機器人的早期研發(fā)和設(shè)計階段的廠商相對有限，市場競爭相對較小。此外，機器人 和汽車零部件研發(fā)生產(chǎn)存在共通之處，預(yù)計特斯拉傾向于在汽車產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)商中選擇具備上 述資質(zhì)的合作伙伴。 確定性較強。目前 Optimus 正進入量產(chǎn)前夕，國內(nèi)眾多廠商紛紛入局機器人零部件行業(yè)，絲 杠、減速器、電機等機器人零部件 Tier 2 的競爭態(tài)勢尚未明朗。從另一方面來看，中國主機 廠逐步發(fā)力人形機器人行業(yè)，未來人形機器人市場競爭或?qū)⒓觿。A(yù)計特斯拉在短期內(nèi)輕易 更換 Tier 1 的可能性相對較小。

三花智控和拓普集團在機器人執(zhí)行器方面布局時間早，具備全球化布局、敏捷開發(fā)以實現(xiàn)產(chǎn)品快 速迭代、大規(guī)模生產(chǎn)制造能力和豐富的電機研發(fā)制造經(jīng)驗，同時也是特斯拉汽車一級供應(yīng)商，有 望成為特斯拉 Optimus 人形機器人執(zhí)行器 Tier 1。三花智控和拓普集團目前正積極布局人形機器 人執(zhí)行器行業(yè)，并取得了相應(yīng)的進展。從時間上看，三花智控和拓普集團均在早期就開始部署人 形機器人執(zhí)行器業(yè)務(wù)。2022 年三花智控對機器人展開持續(xù)研究和產(chǎn)品開發(fā)工作，拓普集團布局人 形機器人的運動執(zhí)行器，并擬在墨西哥新設(shè)全資子公司以生產(chǎn)機器人執(zhí)行器等產(chǎn)品；從進度上看， 三花已與綠的諧波、峰岹科技等公司簽署了合作協(xié)議，人形機器人機電執(zhí)行器研發(fā)團隊已擴充至 超過 170 名成員。拓普則表示已多次向客戶送樣，2023 年及 2024 年第一季度分別送樣 0.02 萬套 和 0.02 萬套，實現(xiàn)收入 185.43 萬元和 204.15 萬元。 目前越來越多的公司參與人形機器人研發(fā)、量產(chǎn)進程，預(yù)計當(dāng)前時點來看三花智控和拓普集團確 定性較高。同時基于特斯拉 Optimus 人形機器人大規(guī)模量產(chǎn)后供應(yīng)鏈安全的角度，未來不排除有 其他廠商進入特斯拉 Optimus 執(zhí)行器供應(yīng)鏈體系的可能性。

3.3 絲杠：進入壁壘較高，市場空間較大

絲杠是一種機械傳動裝置，主要作用是將旋轉(zhuǎn)運動（如電機輸出）轉(zhuǎn)換為直線運動。絲杠主要由 一根帶有螺旋槽的絲杠軸和可移動的螺母組成，螺母與絲杠的螺紋相互嚙合，在圍繞絲杠軸線轉(zhuǎn) 動的同時可以實現(xiàn)沿絲桿軸方向的水平移動，實現(xiàn)動力傳遞與位置控制。絲杠目前廣泛應(yīng)用于數(shù) 控機床、自動化生產(chǎn)線、工業(yè)機器人、航空航天、醫(yī)療器械、汽車制造等領(lǐng)域。 在人形機器人的實際應(yīng)用中，絲杠主要可以分為梯形絲杠、滾珠絲杠和行星滾柱絲杠三種類型。 梯形絲杠螺紋形狀呈梯形，屬于滑動絲杠，其制作工藝相對簡單，具備成本低、結(jié)構(gòu)緊湊、自鎖 性能好等優(yōu)點，但傳動效率較低，精度不高。 滾珠絲杠由絲杠軸、螺母（含循環(huán)滾珠）、軸承和密封件組成，相比于梯形絲杠，滾珠絲杠采用 滾珠滾動摩擦代替?zhèn)鹘y(tǒng)的滑動摩擦，因此其傳統(tǒng)效率遠高于梯形絲杠，同時具備較高的導(dǎo)程精度。 行星滾柱絲杠由絲杠、行星滾柱、保持架、內(nèi)齒輪和螺母等組成，其工作原理類似于太陽系中行 星圍繞太陽旋轉(zhuǎn)的模式，通過行星滾柱在絲杠和螺母之間滾動實現(xiàn)傳動。行星滾柱絲杠相比于滾 珠絲杠具備更強的承載能力，其導(dǎo)程精度、使用壽命、工作噪音等指標(biāo)更優(yōu)。但行星滾柱絲杠的 工藝要求和設(shè)備壁壘較高，現(xiàn)階段一根行星滾柱絲杠價格在 1-2 萬元之間。

2023 年全球滾珠絲杠市場規(guī)模約為 19.6 億美元，中國滾珠絲杠市場規(guī)模約為 20.5 億元人民幣。 整體來看中國滾珠絲杠行業(yè)市場集中度較高，CR5 為 45.5%，CR10 達 75.2%，且主要被臺資和 外資壟斷。2023 年臺資企業(yè)（上銀、銀泰、TBI）占比約 31.1%，日資企業(yè)（NSK、THK、黑田、 SHUTON 等）占比約 28.8%，歐盟企業(yè)（斯凱孚、伊維萊、力士樂等）占比約 17.8%，國產(chǎn)廠商 （南京工藝、漢江機床、匯川技術(shù)等）占比約 22.3%。2023 年中國滾珠絲杠下游應(yīng)用場景主要為 機床、注塑機、通用自動化、半導(dǎo)體、汽車等。目前歐美及日系廠商主要偏高端市場，臺資和國 產(chǎn)廠商主要面向中低端市場，隨著國產(chǎn)廠商不斷入局，后續(xù)國產(chǎn)化進程有望加速。

由于行星滾柱絲杠加工難度大，生產(chǎn)成本高，因此市場規(guī)模小于滾珠絲杠。2023 年中國行星滾柱 絲杠市場規(guī)模約為 1.38 億元，其中外資規(guī)模約 1 億元，占比 73%；國產(chǎn)廠商占比 27%。行星滾 柱絲杠下游應(yīng)用場景主要包括數(shù)控機床、機器人與生產(chǎn)線、汽車線控、軍工裝備、航空航天等領(lǐng) 域。目前中國本土企業(yè)在產(chǎn)品精度和穩(wěn)定性方面較外資領(lǐng)先企業(yè)仍有一定差距，但人形機器人對 行星滾柱絲杠精度要求不是特別苛刻，國產(chǎn)廠商替代空間廣闊。 人形機器人打開滾珠/行星滾柱絲杠廣闊市場空間。根據(jù) Tesla AI Day，特斯拉 Optimus 人形機器 人搭載 14 個線性執(zhí)行器，需要用到至少 10 支行星滾柱絲杠；特斯拉 Optimus 新一代靈巧手自由度大幅提升至 22 個，或?qū)⒋钶d微型絲杠。特斯拉目標(biāo) 2027 年實現(xiàn)人形機器人 50-100 萬臺的年 產(chǎn)量，滾珠/行星滾柱絲杠作為人形機器人價值量的核心部件，即使考慮量產(chǎn)降本因素也有望實現(xiàn) 數(shù)十億元至上百億元的新增市場規(guī)模。

滾珠絲杠和行星滾柱絲杠作為高精度的機械傳動裝置，其對加工工藝要求和技術(shù)壁壘較高，我們 以人形機器人中價值量較高的行星滾柱絲杠為例進行分析。行星滾柱絲杠加工流程較長，核心部 件均為小螺距的精密螺紋件，其工件材料、熱處理方式、磨削工藝、刀具選擇、加工誤差等因素 都會對最終結(jié)果產(chǎn)生影響，可能產(chǎn)生質(zhì)量不穩(wěn)定、精度差、使用壽命不能滿足要求等問題。 目前行星滾柱絲杠生產(chǎn)工藝中的難點在于： 1） 加工精度。精度是衡量行星滾柱絲杠性能的重要指標(biāo)，行星滾柱絲杠公差等級劃分定義根據(jù) JB/T 12604-2016，公差決定因素為 300mm 螺紋長度的允許行程變動量，可以劃分為 P1、 P2、P3、P4、P5、P7、P10 七個精度等級，其中 P1 精度等級最高，P10 精度等級最低。 一般而言人形機器人所需的精度等級在 P2 到 P4 之間（JIS 標(biāo)準(zhǔn) C3-C5），該精度要求屬于 中高端絲杠，是對精度有一定要求并且希望成本可控的選擇。

2） 工件材料及熱處理工藝。行星滾柱絲杠具備高轉(zhuǎn)速、高承載的特點，在絲杠的工作過程中， 絲杠、滾柱以及螺母螺紋之間會產(chǎn)生連續(xù)的摩擦、震動。高轉(zhuǎn)速下長時間的工作會使得行星 滾柱絲杠發(fā)熱，出現(xiàn)接觸面磨損、熱變形、疲勞等后果。因此在工件材料選擇中需要綜合考 慮材料的強度、耐磨性、耐熱性和易加工性，常見材料主要有鉻、錳合金、氮化鋼等。另外，熱處理也是改善材料性能的關(guān)鍵，主要包括預(yù)備熱處理（退火、正火、調(diào)質(zhì)、時效處理）和 最終熱處理（淬火、回火、化學(xué)熱處理）等環(huán)節(jié)，不當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚂?dǎo)致降低絲杠使用壽 命。工件材料的純度、配方以及熱處理工藝的選擇涉及大量“Know How”內(nèi)容，構(gòu)成一定 的競爭壁壘。 3） 精加工工藝。行星滾柱絲杠螺紋牙硬度較高，故通用采用磨削方法進行加工。螺紋磨削是一 種高精度加工工藝，利用砂輪替代銑刀進行切削，根據(jù)行星滾柱絲杠的不同部位，可以分為 外螺紋磨削（絲杠和滾柱）和內(nèi)螺紋磨削（螺母）。特斯拉 Optimus 人形機器人采用反向式 行星滾柱絲杠，反向式行星滾柱絲杠可使 Optimus 人形機器人直線傳動結(jié)構(gòu)更緊湊，但反向 式行星滾柱絲杠的螺母較長且為內(nèi)螺紋，加工時需要考慮螺旋升角，磨桿會與螺母產(chǎn)生運動 干涉。砂輪在磨削過程中呈細長懸臂狀態(tài)，極易因剛性不足而產(chǎn)生顫振，導(dǎo)致加工精度難以 控制。整體來看，內(nèi)螺紋的精加工工藝是目前行星滾柱絲杠送樣過程中最核心的壁壘。 4） 大規(guī)模量產(chǎn)能力。解決了前述工藝問題后，還需要解決的是行星滾柱絲杠大規(guī)模量產(chǎn)問題。 由于行星滾柱絲杠精度高，單根絲杠加工時間長，購置足夠的高端機床并搭建產(chǎn)線進行大規(guī) 模量產(chǎn)以滿足百萬臺特斯拉 Optimus 人形機器人（每臺機器人搭載至少 10 根行星滾柱絲杠） 的需求，以及提升產(chǎn)品合格率、實現(xiàn)降本將會是下一個競爭壁壘。

目前國內(nèi)企業(yè)在行星滾柱絲杠研發(fā)生產(chǎn)方面陸續(xù)取得突破。相比于外資供應(yīng)商，國產(chǎn)絲杠零部件 公司迭代速度相對更快，與客戶的快速響應(yīng)能力更強，量產(chǎn)的降本空間也更加充足。近段時間以 來，隨著人形機器人概念持續(xù)發(fā)酵，絲杠產(chǎn)業(yè)入局者數(shù)量不斷增加，一方面體現(xiàn)了我國制造業(yè)供 應(yīng)鏈優(yōu)勢，參與者的增加勢必會加快整體國產(chǎn)絲杠廠商的研發(fā)創(chuàng)新進程和產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同，提升國產(chǎn) 替代的確定性；另一方面，若以 2027 年作為特斯拉 Optimus 人形機器人量產(chǎn)元年，考慮絲杠產(chǎn) 品研發(fā)、驗證、量產(chǎn)周期，留給相關(guān)企業(yè)的時間并不多。絲杠企業(yè)的核心競爭力在于產(chǎn)品性能和 后續(xù)量產(chǎn)能力，能率先進入特斯拉人形機器人供應(yīng)鏈體系的公司將具備極大的先發(fā)優(yōu)勢。 參考特斯拉新能源汽車供應(yīng)鏈，預(yù)計絲杠公司可以類比汽車 Tier 2 供應(yīng)商，能夠 1）進入線性執(zhí) 行器和靈巧手總成 Tier 1 供應(yīng)鏈體系或具備相關(guān)配套能力；或 2）與特斯拉直接對接，配合特斯 拉進行絲杠的研發(fā)和量產(chǎn)工作的公司后續(xù)進入特斯拉 Optimus 人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈確定性較強。

3.4 減速器：核心傳動部件，國產(chǎn)化趨勢顯著

減速器是由多個齒輪組成的傳動零部件，是連接動力源及執(zhí)行機構(gòu)的中間機構(gòu)，具備改變轉(zhuǎn)速、 傳遞轉(zhuǎn)矩、提高控制精度等作用。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，一般傳動減速器控制精度較低，用于滿足機械設(shè)備基本的傳動需求；精密減速器具備傳動比 大、精度高、承載能力強、回程間隙更小、壽命長等特點，廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療器械、高 端機床、機器人等領(lǐng)域。在機器人領(lǐng)域應(yīng)用的精密減速器主要包括諧波減速器、RV減速器和精密 行星減速器三類。 諧波減速器是利用諧波傳動技術(shù)實現(xiàn)運動傳遞的精密減速器，主要由帶有內(nèi)齒圈的剛性齒輪（剛 輪）、帶有外齒圈的柔性齒輪（柔輪）、波發(fā)生器三個基本構(gòu)件組成。與其他的精密減速器相比， 諧波減速器具備運動精度高、傳動比大、質(zhì)量小、體積小、回差小等特點，且能夠在密閉空間和 介質(zhì)輻射工況下正常工作。諧波減速器因其輕便、小巧的特性通常應(yīng)用于機器人小臂、腕部、手 部等輕負載部位。

RV減速器由一個行星齒輪減速器前級和一個擺線針輪減速器后級組成，采用至少兩根以上偏心軸 連接二級減速機構(gòu)，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。RV減速器在擺線針輪減速器基礎(chǔ)上實現(xiàn)了改進，具備高承載、 高剛性、高疲勞強度、減速比范圍大、精度較為穩(wěn)定等優(yōu)點，但體積、質(zhì)量較大，通常應(yīng)用于機 器人機座、大臂、肩部等重負載部位。 行星減速器主要由行星齒輪、行星架、太陽輪等構(gòu)成，其為傳動效率最高的齒輪傳動機構(gòu)。根據(jù) 《微電機用齒輪減速器通用技術(shù)條件》（GB/T11281—2009），傳動精度小于等于 15′的行星 減速器即為精密行星減速器。精密行星減速器具備高傳動效率、高剛性、高精度、高扭矩、體積 小、重量輕、壽命長等特點，且價格顯著低于諧波減速器、RV減速器，在新能源設(shè)備、高端機床、 智能交通等領(lǐng)域得到廣泛使用，在機器人領(lǐng)域通常應(yīng)用于腿部、髖部等部位。

人形機器人主要應(yīng)用諧波減速器、行星減速器，尚未形成一致的技術(shù)路線。在人形機器人領(lǐng)域， 減速器主要應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)模組及靈巧手等部位，從減速器方案來看，特斯拉、優(yōu)必選、智元機 器人、宇樹科技等國內(nèi)外人形機器人企業(yè)大多使用諧波減速器和/或行星減速器的技術(shù)方案；RV 減速器由于體積質(zhì)量較大、成本較高，目前尚未被人形機器人企業(yè)采用，但其具備高扭矩、高剛 度、大負載等優(yōu)點，后續(xù)不排除將在下肢、髖部等重負載部位使用 RV 減速器的可能。 根據(jù) Tesla AI Day，特斯拉 Optimus 在手臂、腿、軀干和頸部等部位搭載了 14 個旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器，對 應(yīng) 14 個諧波減速器；Optimus 靈巧手則采用了行星減速器，根據(jù)最新 Optimus Gen 3 方案，手部 自由度將從 11 個提升至 22 個，對應(yīng)的單手行星減速器數(shù)量或?qū)⑻嵘?預(yù)計人形機器人將為減速器行業(yè)帶來廣闊市場空間。據(jù)統(tǒng)計，2023 年全球諧波減速器、RV 減速 器及精密行星減速器市場規(guī)模均在百億元以內(nèi)；據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，2023 年中國諧波減速器、 RV 減速器及精密行星減速器市場規(guī)模分別為 24.3 億元、50.22 億元、35.36 億元。作為人形機器 人的核心傳動部件，預(yù)計單個人形機器人將使用十多個到數(shù)十個減速器，遠期十萬至百萬數(shù)量級 的人形機器人將有望為減速器行業(yè)提供數(shù)十億至數(shù)百億級的市場空間。

隨著國內(nèi)機械設(shè)備制造業(yè)發(fā)展及工業(yè)自動化需求釋放，近年來國內(nèi)減速器企業(yè)迎來快速崛起機遇， 技術(shù)實力、量產(chǎn)能力持續(xù)提升，產(chǎn)品性能與國外領(lǐng)先水平差距不斷縮小，國產(chǎn)減速器逐步實現(xiàn)了 對國外領(lǐng)先企業(yè)的進口替代。 諧波減速器領(lǐng)域，2021 年全球諧波減速器龍頭哈默納科在國內(nèi)諧波減速器市場所占份額達 35.5%， 位列首位；日本新寶市場份額 7.4%，位列第四，兩大日系廠商合計市場份額達 42.9%。國內(nèi)廠商 中，綠的諧波、來福諧波、大族傳動、德福機器人市場份額處于領(lǐng)先，其中綠的諧波以 24.7%的 市場份額位列第二；2024H1 哈默納科在國內(nèi)諧波減速器市場所占份額為 35.6%，日本新寶市場 份額下降至 6.0%，兩大日系廠商合計市場份額下降至 41.6%，國產(chǎn)諧波減速器逐步實現(xiàn)對日系廠 商的替代。

RV 減速器領(lǐng)域，全球 RV 減速器龍頭納博特斯克市場份額明顯領(lǐng)先，2022 年納博特斯克在國內(nèi) 工業(yè)機器人領(lǐng)域的市占率達 50.9%，住友以 4.7%的市占率位列第四，兩大日系廠商合計市場份額 超過 55%；國內(nèi)廠商中，環(huán)動科技以 13.7%的市占率位列第二，飛馬傳動、秦川機床、中大力德 等公司亦占據(jù)一定市場份額。2023 年納博特斯克在國內(nèi)工業(yè)機器人領(lǐng)域的市占率下降至 40.2%， 住友市占率下降至 3.9%，兩大日系廠商合計市場份額下降至約 44%，與此同時，環(huán)動科技市占率大幅提升至 18.9%，飛馬傳動、智同科技、六環(huán)傳動、中大力德等公司市占率亦較 2022 年有 所提升，RV 減速器國產(chǎn)化趨勢較為顯著。

精密行星減速器領(lǐng)域，日系（新寶）、德系（紐卡特、威騰斯坦）、臺系（精銳科技）在全球市 場占據(jù)領(lǐng)先地位，科峰智能是唯一能夠進入全球市場份額前五的中國內(nèi)地廠商。在國內(nèi)精密行星 減速器市場，新寶以 20.4%的市場份額處于領(lǐng)先，中國內(nèi)地廠商科峰智能、紐氏達特及臺灣廠商 精銳科技、利茗亦占據(jù)一定市場份額，整體而言精密行星減速器行業(yè)集中度低于諧波減速器、RV 減速器，國內(nèi)廠商已在中國精密行星減速器市場占據(jù)可觀份額。

近年來較多國內(nèi)企業(yè)積極布局機器人減速器領(lǐng)域，部分公司完成人形機器人諧波減速器、行星減 速器樣品開發(fā)并開始布局產(chǎn)能。與哈默那科、納博特斯克等國外頭部供應(yīng)商相比，國內(nèi)減速器供 應(yīng)商具備更高的產(chǎn)品性價比以及更快的響應(yīng)速度，在工業(yè)機器人領(lǐng)域逐步實現(xiàn)國產(chǎn)替代；人形機 器人市場空間較工業(yè)機器人更為廣闊，人形機器人企業(yè)為實現(xiàn)規(guī)模擴張將具備更強的迭代及降本 訴求，預(yù)計國內(nèi)減速器供應(yīng)商同樣有望在全球人形機器人領(lǐng)域獲取市場份額，打開新增長空間。 從機器人產(chǎn)業(yè)鏈角度，減速器是人形機器人關(guān)節(jié)執(zhí)行器及靈巧手的核心零部件之一，減速器供應(yīng) 商可類比汽車產(chǎn)業(yè)鏈的 Tier 2 公司。隨著特斯拉 Optimus 即將進入量產(chǎn)階段，預(yù)計關(guān)節(jié)執(zhí)行器和 靈巧手模組總成的 Tier 1 供應(yīng)商即將確定，后續(xù)將逐步進入減速器等 Tier 2 供應(yīng)商定點階段，預(yù)計與特斯拉以及 Optimus 關(guān)節(jié)執(zhí)行器、靈巧手供應(yīng)商關(guān)系緊密、完成或正在送樣的減速器公司進 入 Optimus 產(chǎn)業(yè)鏈的確定性更強。

3.5 電機：無框力矩電機供應(yīng)商確定性機會較大，關(guān)注靈巧手 電機邊際變化

人形機器人中主要應(yīng)用無框力矩電機、空心杯電機和無刷電機。無框力矩電機主要應(yīng)用于 Optimus 人形機器人執(zhí)行器中。不同于傳統(tǒng)電機，力矩電機是一種以提供高力矩為主要特性的電 機，其主要用于提供大扭矩而非高轉(zhuǎn)速，因此適合需要精確控制速度和位置的應(yīng)用場景。相較于 有框力矩電機，無框力矩在結(jié)構(gòu)上摒棄了外部框架的設(shè)計，僅保留了傳統(tǒng)電機中轉(zhuǎn)子和定子兩大 部分（沒有軸、軸承、端蓋）。無框力矩電機轉(zhuǎn)子是內(nèi)圈組件，由帶永磁體的旋轉(zhuǎn)鋼圓環(huán)組件構(gòu) 成，可直接安裝在機器軸上；定子則是外圈組件，剛齒疊片上包裹著能產(chǎn)生電磁力的銅繞組。無框力矩電機“去框架化”的設(shè)計實現(xiàn)了與人形機器人關(guān)節(jié)的深度集成，定子通過環(huán)形結(jié)構(gòu)可直接 嵌入關(guān)節(jié)外殼中，其具備結(jié)構(gòu)緊湊、集成度高、質(zhì)量輕、適配性強、靈敏度高、扭矩密度大等特 點。

無框力矩電機下游應(yīng)用主要以機器人為主，定制需求強，因此當(dāng)前市場規(guī)模較小，競爭格局較為 分散。2023 年全球無框力矩電機市場規(guī)模約為 6.57 億美元（約 47 億人民幣），其中中國市場規(guī) 模約為 2 億元人民幣。中國市場無框力矩電機下游需求主要以機器人為主（協(xié)作機器人、運動機 器人、四足機器人等），產(chǎn)品以定制為主，導(dǎo)致市場競爭分散。從技術(shù)方面來看，目前無框力矩 電機在人形機器人中應(yīng)用難點在于轉(zhuǎn)矩密度提升、電機易升溫和成本控制。外資無框電機供應(yīng)商 在性能及優(yōu)化電磁封裝尺寸方面優(yōu)于本土企業(yè)，產(chǎn)品參數(shù)有一定差距但相關(guān)技術(shù)壁壘已被打破， 國產(chǎn)無框電機供應(yīng)商依靠價格優(yōu)勢可以與外資進行市場競爭。

預(yù)計未來 Optimus 人形機器人量產(chǎn)將帶來無框力矩電機新的下游需求，新增市場規(guī)模廣闊。整體 來看無框力矩電機技術(shù)難度相對較小，國產(chǎn)供應(yīng)商有望憑借供應(yīng)鏈優(yōu)勢完成相關(guān)技術(shù)突破，并利 用成本和規(guī)模優(yōu)勢獲取較高的市場份額，預(yù)計國產(chǎn)無框力矩電機供應(yīng)商確定性機會較大。

特斯拉 Optimus 人形機器人靈巧手方案持續(xù)迭代，其中第一代和第二代靈巧手采用空心杯電機。 2022 年特斯拉 AI Day 公布了第一代靈巧手方案，采用空心杯電機+蝸輪蝸桿的設(shè)計方案，單手具 備 11 個自由度，配置 6 個空心杯電機（大拇指 2 個，其余四指各一個）；2023 年底特斯拉發(fā)布 Optimus Gen 2，第二代靈巧手響應(yīng)速度更快，十指新增觸覺傳感器，但整體設(shè)計方案與第一代 差別不大，仍然是 11 個自由度。2024 年特斯拉發(fā)布了新一代靈巧手，手部設(shè)計方案改變，單手 自由度由 11 個增加至 22 個。根據(jù)特斯拉 We Robot 會議現(xiàn)場展示的新一代靈巧手模型，其電機 驅(qū)動系統(tǒng)集成位置由原先的手掌移動至前臂部分。

空心杯電機采用了無鐵芯轉(zhuǎn)子和杯狀繞組設(shè)計結(jié)構(gòu)，使得其尺寸較小，直徑通常不超過 40mm， 同時具備體積小、重量輕、響應(yīng)快、能量轉(zhuǎn)化率高等特點，適用于對電機有結(jié)構(gòu)和高靈敏要求的 行業(yè)。2023 年我國空心杯電機市場規(guī)模約為 11.38 億元，下游應(yīng)用主要為醫(yī)療、物流、工業(yè)自動 化、航空航天、機器人等領(lǐng)域。我國空心杯電機市場集中度高且主要由外資占有，2023 年外資占 比約為 88%，主要廠商 Maxon、Faulhaber、Portescap等占據(jù)了絕大部分份額。目前空心杯電機的核心技術(shù)壁壘在于定子/轉(zhuǎn)子的自支撐繞組技術(shù)上，國內(nèi)廠商在設(shè)計、制造工藝方面仍需攻關(guān)， 目前參與生產(chǎn)企業(yè)以小批量出貨為主。

空心杯電機的無鐵芯設(shè)計使得其重量和轉(zhuǎn)動慣量大幅降低，能夠在有限的空間內(nèi)提供較高的功率 輸出，具備優(yōu)異的動態(tài)響應(yīng)性能。Optimus 第一代和第二代靈巧手設(shè)計將電機置于手掌處，其空 間緊湊，同時需要靈敏和高精度控制，因此適合使用空心杯電機。目前特斯拉尚未公布 Optimus 新一代靈巧手的具體設(shè)計情況，但根據(jù)已知模型可以看到特斯拉將電機驅(qū)動部分由手掌移至小臂 前部。我們認為這一變化意味著靈巧手對電機的減量需求和空間限制降低，同時自由度提升意味 著對電機數(shù)量需求的增加，考慮到空心杯電機當(dāng)前價格較為昂貴，特斯拉新一代靈巧手或?qū)⒋钶d 空心杯電機 / 無刷有齒槽電機以實現(xiàn)降本。 特斯拉 Optimus 靈巧手電機的潛在變化有望減少國內(nèi)供應(yīng)商與外資供應(yīng)商的技術(shù)差距，提升國產(chǎn) 替代的可能性。關(guān)注以往在空心杯電機/微型電機方面有所布局的企業(yè)，并跟蹤特斯拉新一代靈巧 手的邊際變化。

3.6 六維力傳感器：成本有望下降，市場格局或?qū)⒅厮?/strong>

在人形機器人領(lǐng)域，傳感器是人形機器人實現(xiàn)類似人類感知作用的關(guān)鍵器件，人形機器人借助傳 感器，能夠?qū)崿F(xiàn)對自身狀態(tài)以及外界環(huán)境的感知，為人形機器人實時決策和運動控制提供實時反 饋，是實現(xiàn)具身智能的關(guān)鍵。人形機器人傳感器主要分布于關(guān)節(jié)及頭部位置，以特斯拉 Optimus 為例，根據(jù)特斯拉 2022 AI Day 發(fā)布會，Optimus 采用視覺感知方案，使用 3 顆 AutoPilot 攝像頭 作為視覺感知系統(tǒng)傳感器；Optimus 關(guān)節(jié)部位共有 14 個旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器和 14 個線性執(zhí)行器，每個旋 轉(zhuǎn)執(zhí)行器將搭載 2 個位置傳感器（編碼器）和 1 個一維力矩傳感器，每個線性執(zhí)行器將搭載 1 個 位置傳感器和 1 個一維力傳感器；根據(jù)特斯拉展示視頻，預(yù)計 Optimus Gen 2 將在手部執(zhí)行器十 指處使用觸覺傳感器，并在手腕、腳踝位置新增六維力傳感器。綜合而言，預(yù)計 Optimus 關(guān)節(jié)部 位將搭載超過 80 個傳感器，有望為傳感器行業(yè)帶來較大的增量市場空間，其中六維力傳感器或?qū)?成為增長彈性最強的傳感器部件。

力傳感器是能夠感受并度量重力、壓力、拉力、扭力等力學(xué)量并將其轉(zhuǎn)換為可用信號的傳感器， 根據(jù)測量維度，力傳感器可分為一至六維傳感器，其中一維傳感器、三維傳感器、六維傳感器最 為常見。一維力傳感器用于測量方向與作用點固定的力，代表產(chǎn)品如稱重傳感器、壓力傳感器等。 三維力傳感器能夠同時測量力在三維空間 XYZ 軸的三個分力，用于測量作用點固定，但方向在三維空間中隨機變化的力；當(dāng)力的作用點偏離傳感器時，三維力傳感器在承受三個分力的同時還要 承受三個分力矩的作用，測量結(jié)果將出現(xiàn)較大的偏差。 六維力傳感器是維度最高的力傳感器，能夠精確測量力在三維空間 XYZ 軸三個方向的分力及分力 矩信息。對于方向與作用點均隨機變化的力，六維力傳感器能夠解耦各方向力和力矩間的干擾， 獲得高精準(zhǔn)度的測量結(jié)果。與其他力傳感器相比，六維力傳感器精度更高、力學(xué)反饋最全面，目 前主要應(yīng)用于機器人與自動化、高端機床、汽車測試、航空航天等高精尖領(lǐng)域。 在人形機器人領(lǐng)域，六維力傳感器主要安裝于人形機器人的手腕和腳踝處。可以提升機器人手部 操作的精細化、柔性化程度，并提升足部行走的穩(wěn)定性，逐漸成為高性能人形機器人的主流配置。 2023 年 12 月發(fā)布的 Optimus Gen 2 在手腕和腳踝處新增了 4 個六維力傳感器，實現(xiàn)了更為精確 的力度控制以及更強的平衡控制能力。

受限于技術(shù)壁壘高、自動化生產(chǎn)程度低，目前六維力傳感器價格單價高達 2.4-2.6 萬元，尚未形成 顯著的規(guī)模效應(yīng)，市場規(guī)模仍然較小。據(jù) QYR，2023 年全球六維力傳感器市場規(guī)模為 2.25 億美 元；據(jù) MIR，2023 年中國六維力傳感器出貨量為 9450 臺，對應(yīng)市場規(guī)模為 2.35 億元。 六維力傳感器市場集中度較高，國產(chǎn)份額持續(xù)提升。據(jù) QYR，全球六維力傳感器的市場份額前五 廠商分別為 ATI、Schunk、Advanced Mechanical Technology、宇立儀器、Kistler，前五廠商占 全球市場份額超過 52%，其中 ATI 的全球市場份額達 36%。在國內(nèi)市場，外資品牌在產(chǎn)品性能及 知名度上仍占有一定先發(fā)優(yōu)勢，但以宇立儀器、藍點觸控、坤維科技等為代表的國內(nèi)公司持續(xù)進 行技術(shù)迭代，憑借性價比及服務(wù)效率優(yōu)勢追趕外資品牌，市場份額持續(xù)提升。據(jù) MIR，2020 年至 2023 年國內(nèi)廠商市場份額由 19.1%提升至 32.1%，2023 年國內(nèi)市場份額前五廠商中宇立儀器、 藍點觸控、坤維科技分列第二、四、五位。 隨著人形機器人即將進入批量化生產(chǎn)階段，預(yù)計六維力傳感器的需求量將從千臺級別快速提升， 規(guī)模效應(yīng)下六維力傳感器生產(chǎn)成本將具備較大的下降空間，人形機器人遠期數(shù)十萬級到百萬級的 需求量將有望推動六維力傳感器單價從 2.5 萬元降低至數(shù)千元級別；另一方面，預(yù)計全球及國內(nèi) 六維力傳感器市場格局或?qū)⒅厮埽M入 Optimus 等頭部人形機器人企業(yè)供應(yīng)鏈的廠商將率先獲得 規(guī)模化量產(chǎn)機會，取得較為顯著的先發(fā)優(yōu)勢。

（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關(guān)信息，請參閱報告原文。）