人形机器人行业：AI赋能人形机器人，关注核心零部件发展机遇-20230702-西南证券-36页_3mb

报告摘要

AI赋能人形机器人，关注核心零部件发展机遇

核心内容概述

随着AI技术的快速发展，具身智能成为AI进入物理世界进行交互的关键载体。人形机器人作为具身智能的代表，正迎来快速发展阶段。特斯拉Optimus作为行业领先的代表，其软硬件持续迭代，以优化成本和效率为核心目标，结合AI大模型技术，提升机器人的感知、规划和执行能力，为相关产业链带来新的机遇。

主要观点与关键信息

AI与机器人融合

具身智能是AI与物理世界的结合，使机器人能够与外界交互、自主感知、学习和执行任务。
AI大模型如GPT-4、RT-1、PaLM-E等，显著提升了机器人的通用性和执行能力，使得机器人可以完成复杂任务。
AI仿真模型和FSD（全自动驾驶）技术为机器人设计提供了数据支持和优化方案，提升了设计效率和性能。

特斯拉Optimus的驱动方案

Optimus采用28个执行器，包括14个旋转执行器和14个线性执行器，其中手部使用12个空心杯关节。
旋转执行器包括无框力矩电机、谐波减速器、力矩传感器、双编码器、交叉滚子轴承和角接触球轴承。
线性执行器包括无框力矩电机、行星滚柱丝杠、力传感器、编码器、深沟球轴承和四点接触球轴承。
通过AI仿真和数据优化，特斯拉将28个关节简化为6种执行器，实现通用性和成本控制的平衡。

驱动核心零部件市场空间预测

谐波减速器：2030年乐观/中性/悲观情景下市场空间分别为168/126/67亿元，单价预计从2026年的1300元降至2030年的600元。
行星滚柱丝杠：2030年市场空间分别为560/420/224亿元，单价预计从2026年的4000元降至2030年的2000元。
伺服电机：2030年市场空间分别为168/126/67亿元，单价预计从2026年的500元降至2030年的300元。
空心杯电机：2030年市场空间分别为96/72/38亿元，单价预计从2026年的1000元降至2030年的400元。
微型行星齿轮箱：2030年市场空间分别为48/36/19亿元，单价预计从2026年的400元降至2030年的200元。

国内产业链机遇

减速器：具有高技术壁垒，是机器人核心零部件。日本企业占据全球市场60-70%份额，但国产企业如绿的谐波、双环传动、中大力德等正加速替代。
无框力矩电机：国内厂商如步科股份、昊志机电逐步实现系列化生产，具备定制化优势。
空心杯电机：国内厂商如鸣志电器、鼎智科技正逐步提升技术水平，但仍面临设计和量产的挑战。
丝杠：滚珠丝杠和行星滚柱丝杠国产化率低，市场主要由日本和欧洲企业主导，但国内企业有望在替代中取得进展。
传感器：视觉和力控是机器人感知的关键，国内企业如柯力传感、奥比中光等正在逐步提升技术能力。

类别	标的企业
减速器	绿的谐波、双环传动、中大力德、秦川机床、国茂股份
伺服电机/无框力矩电机	汇川技术、禾川科技、步科股份、昊志机电
空心杯电机	鸣志电器、鼎智科技
丝杠	鼎智科技、秦川机床、恒而达、禾川科技
传感器	柯力传感、奥比中光、芯动联科、苏州固锝

风险提示

人形机器人发展不及预期；
行业扩产不及预期；
市场竞争加剧。

图表与数据

图1：AI与机器人之间的关系；
图2：AI机器人/人形机器人分为五大部分；
图3：AI机器人完成任务需经历三层处理；
图4：人形机器人与大模型的发展关系；
图5：RT-1可实现多任务处理；
图6：RT-1可完成复杂任务；
图7：PaLM-E可理解图像并完成任务；
图8：PaLM-E参数量远高于GPT-3；
图9：SAM可实现零样本图像分割；
图10：SAM可为一张图生成超过500个遮罩；
图11：Optimus最新样机；
图12：Optimus摄像头配置为7个；
图13：特斯拉车辆碰撞模型有3500万个自由度；
图14：车辆碰撞模型用于机器人设计；
图15：人体具有低功耗和高灵活性；
图16：AI仿真模型用于关节设计；
图17：AI分析云端数据减少定制设计；
图18：6种执行器，3种旋转和3种线性；
图19：FSD助力机器人感知世界；
图20：FSD使机器人具像化环境；
图21：占据网络用于障碍物识别；
图22：FSD Beta拥有2亿英里自动驾驶数据；
图23：Dojo位列2021年超级计算机算力榜第6名；
图24：Dojo将在2023年7月投产；
图25：Dojo为AI路径规划提供算力；
图26：Dojo可训练AI解决新问题；
图27：Optimus使用6种执行器；
图28：Optimus身体有28个执行器；
图29：旋转执行器结构；
图30：线性执行器结构；
图31：Optimus手部结构；
图32：Optimus手部结构；
图33：2021年我国谐波减速器市场占比；
图34：2021年我国RV减速器市场占比；
图35：无框力矩电机结构；
图36：无框力矩电机用于协作机器人；
图37：空心杯电机结构；
图38：空心杯电机结构；
图39：三种丝杠结构；
图40：全球与我国行星滚柱丝杠市场规模；
图41：2021年我国行星滚柱丝杠市场竞争格局。

市场规模与发展趋势

2021年全球谐波减速器市场规模约12.7亿元，我国约6.3亿元；
2021年全球RV减速器市场规模约15.5亿元，我国约4.5亿元；
2021年全球滚珠丝杠市场规模约102.3亿元，我国约15.8亿元；
2021年全球行星滚柱丝杠市场规模约6.5亿元，我国约1.1亿元；
随着人形机器人量产预期，相关零部件市场空间有望显著扩大。

总结

AI技术正推动具身智能发展，人形机器人作为AI落地的重要载体，具备广阔的市场前景。特斯拉Optimus通过软硬件迭代和AI赋能，提升了机器人性能，同时也为国内供应链带来发展机会。核心零部件如减速器、无框力矩电机、空心杯电机、丝杠和传感器是人形机器人发展的关键，国内厂商在技术追赶和成本优势方面具备潜力，但需克服设计和量产的瓶颈。随着市场和技术的发展，相关产业链将迎来新的增长机遇。

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