机器人系列报告（五）：人形机器人的“前世今生”_33页_2mb

人形机器人系列报告（五）总结

核心内容

人形机器人已进入以具备感知和认知能力为主要特征的高动态运动发展阶段。2022年特斯拉推出的人形机器人Optimus引发了资本和产业界的广泛关注。Optimus具有28个执行器、200+自由度，其中旋转执行器16个，直线执行器12个，2个灵巧手，具备高度的自主决策与行动能力。

主要观点

• 人形机器人发展经历了四个阶段，从萌生阶段（L0）到高动态运动阶段（L3~L4），当前正处于L3~L4阶段，具备自主理解、推断、决策和行动能力。
• 人形机器人将带动相关核心零部件市场空间成倍增长，如谐波减速器、滚柱丝杠、无框力矩电机、空心杯电机和力矩传感器。
• AI大模型的引入将显著提升人形机器人的自主化与智能化水平，增强其环境感知、语言交互与任务执行能力。

关键信息

一、人形机器人的“前世今生”

• 萌生阶段（L0）：仅能实现简单的结构驱动，无智能化。
• 早期发展阶段（L1~L2）：实现关节驱动，有一定智力水平。
• 系统高度集成阶段（L2~L3）：应用于娱乐和展览，如NAO和PETMAN。
• 高动态运动阶段（L3~L4）：具备“自主”功能，如Atlas、Sophia、Walker、Digit、Ameca、Cyberone和Optimus。

二、人形机器人成本构成

• Optimus BOM成本估算：约41381美元，其中关节部件占比最高，约为56.9%。
• 主要成本构成：
  • 躯干：电池包（1.1%）
  • 大脑硬件：计算盒子、摄像头模组、毫米波雷达（3.6%）
  • 旋转执行器：谐波减速器、机械离合器、滚珠轴承（9.0%）
  • 直线执行器：滚柱丝杠、定子、滚珠轴承（5.0%）
  • 灵巧手：空心杯电机、螺杆、传动齿轮（3.7%）
  • 软件系统：FSD系统（36.2%）

三、核心零部件市场空间

• 谐波减速器：在中性假设下，若年产50万台，市场空间达80亿元。
• 滚柱丝杠：在中性假设下，若年产50万台，市场空间达60亿元。
• 无框力矩电机：在中性假设下，若年产50万台，市场空间达112亿元。
• 空心杯电机：在中性假设下，若年产50万台，市场空间达42亿元。
• 力矩传感器：在中性假设下，若年产50万台，市场空间达64亿元。

四、投资建议

• 建议关注以下公司：
  • 三花智控：在执行器总成环节绑定大客户，具备较高壁垒。
  • 绿的谐波：国产谐波减速器龙头。
  • 江苏雷利/鼎智科技：在滚柱丝杠具备优势。
  • 鸣志电器：空心杯电机核心供应商。
  • 中大力德、双环传动、贝斯特、恒立液压、步科股份、五洲新春：泛产业链机会。

五、风险提示

• 特斯拉人形机器人商业化进展不及预期。
• 商业化应用场景与市场需求不及预期。
• 产业链降本不及预期。
• 测算假设与实际不符。

重点公司及产品

市场趋势

• 人形机器人将逐步成为继电动车之后的新增长极。
• AI大模型的引入将推动人形机器人在自主决策和人机交互方面实现质的飞跃。
• 随着人形机器人进入量产阶段，核心零部件市场空间将显著扩大，特别是谐波减速器、滚柱丝杠、无框力矩电机、空心杯电机和力矩传感器。

产业链展望

• 中国制造业体系具备低成本优势，将广泛参与人形机器人产业链。
• 随着人形机器人技术的不断成熟，产业链将逐步实现降本增效，推动市场增长。

图表与数据

• 图1：人形机器人正从L3向L4过渡。
• 图2：人形机器人的四大发展阶段。
• 图3：达芬奇的“机器武士”。
• 图4：土耳其机器人。
• 图5：瑞士钟表匠制造的三个机器人。
• 图6：国外机器人发展历程。
• 图7：水牛流马的现代复原模型。
• 图8：早稻田大学加藤实验室研发的两款人形机器人WABOT-1 & WABOT-2。
• 图9：ASIMO、NAO、PETMAN机器人。
• 图10：1986-2010年期间推出的主要机器人。
• 图11：2010至今推出的主要机器人。
• 图12：Atlas机器人三代改造后的表现。
• 图13：Sophia机器人。
• 图14：Walker机器人。
• 图15：Digit机器人。
• 图16：Ameca机器人。
• 图17：Cyberone“铁大”机器人。
• 图18：Optimus机器人推出后的影响。
• 图19：Optimus体型参数。
• 图20：Optimus躯干参数。
• 图21：Optimus全身28个执行器。
• 图22：6种执行器组合。
• 图23：旋转执行器零部件。
• 图24：直线执行器零部件。
• 图25：Optimus灵巧手设计。
• 图26：Optimus灵巧手参数。
• 图27：Optimus三目摄像头画面。
• 图28：谐波减速器结构示意图。
• 图29：谐波减速器运行示意图。
• 图30：2017-2019年绿的谐波谐波减速器应用领域占比。
• 图31：2022年哈默纳科下游销售占比。
• 图32：2021年全球谐波减速器市场格局。
• 图33：2020-2021年国内谐波减速器市场竞争格局。
• 图34：全球机器人下游谐波减速器市场规模。
• 图35：精密行星减速器。
• 图36：行星滚柱丝杠。
• 图37：反向滚柱丝杠。
• 图38：全球滚柱丝杠市场规模。
• 图39：科尔摩根TBM2G无框力矩电机。
• 图40：全球力矩电机市场规模。
• 图41：有刷空心杯电机结构图。
• 图42：无刷空心杯电机结构图。
• 图43：我国微特电机行业市场规模。
• 图44：力/力矩传感器。
• 图45：ATI力/力矩传感器内部结构。
• 图46：ASIMO有8个麦克风阵列。
• 图47：能斯达电子皮肤。
• 图48：机械行业历史PE Band。
• 图49：机械行业历史PB Band。

表格数据

表1：ASIMO、NAO、PETMAN技术指标、应用场景对比

表2：几款主要机器人技术指标、应用场景对比

表3：国内主要人形机器人厂家

表4：Optimus BOM 成本估算

表5：Optimus执行器分布

表6：RV减速器与谐波减速器对比

表7：各种机器人谐波减速器单位用量

表8：人形机器人带动谐波减速器市场空间测算

表9：人形机器人带动滚柱丝杠市场空间测算

表10：人形机器人带动无框力矩电机市场空间测算

表11：人形机器人带动空心杯电机市场空间测算