汽車行業(yè)市場前景及投資研究報告：人形機(jī)器人拆解產(chǎn)業(yè)鏈車端軟硬協(xié)同

證券研究報告【中泰汽車·行業(yè)深度】汽零新場景-人形機(jī)器人系列深度：驅(qū)動，拆解，產(chǎn)業(yè)鏈——車端軟硬協(xié)同驅(qū)動降本，技術(shù)+客戶同源的汽零受益2023年12月15日1核心觀點(diǎn)?

前言：基于空間格局與成長路徑二維標(biāo)準(zhǔn)篩選出人形機(jī)器人賽道?

產(chǎn)業(yè)驅(qū)動：車端同源性軟硬件賦能驅(qū)動成本下降及功能升級成本下降與功能升級：1）硬件端降本至可商業(yè)化水平：以往人形機(jī)器人高達(dá)上百萬美元，特斯拉沿用其在車端的國產(chǎn)供應(yīng)鏈后成本可降，預(yù)計(jì)量產(chǎn)后售價約2萬美元。2）AI大模型+Dojo高算力+FSD強(qiáng)算法的軟件賦能：ChatGPT可理解人類自然語言自動生成代碼控制機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)；Dojo可將AI計(jì)算訓(xùn)練時間從數(shù)月縮短為一周，24年預(yù)計(jì)算力達(dá)100Exa-Flops；特斯拉人形機(jī)器人目前已打通FSD算法底層模塊，可復(fù)用視覺感知等算法自動識別物體、記憶并規(guī)劃路徑。3）應(yīng)用場景拓展至護(hù)理、餐飲、清潔、教育等多個領(lǐng)域。目前，波士頓動力、優(yōu)必選、特斯拉、小米、傅里葉等多家廠商均已積極布局人形機(jī)器人賽道，行業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展期。?

人形機(jī)器人拆解：執(zhí)行系統(tǒng)BOM占比最高1）BOM成本：以遠(yuǎn)期20萬單價測算，執(zhí)行系統(tǒng)BOM占比最高，約53.2%（其中直線、旋轉(zhuǎn)、手部分別占31.0%、17.9%、4.3%）；感知系統(tǒng)占7.3%，其他芯片、電池等部件合計(jì)占比39.5%。2）核心部件：執(zhí)行系統(tǒng)為人形機(jī)器人最重要的組成部分。具體來看，①直線執(zhí)行器：分布于膝肘等單自由度及腕踝等雙自由度且體積緊湊的關(guān)節(jié)，其作用是變旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)為直線運(yùn)動，行星滾柱絲杠為核心部件；②旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器：分布于肩部、手部等多自由度關(guān)節(jié)，作用是將某物旋轉(zhuǎn)到一定角度完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，減速器為核心部件；③靈巧手：進(jìn)行抓取動作，空心杯電機(jī)為核心部件。?

具備工藝技術(shù)及客戶同源的汽零企業(yè)充分受益1）工藝技術(shù)同源：汽零企業(yè)基于原工藝技術(shù)同源性，在人型機(jī)器人領(lǐng)域進(jìn)行品類擴(kuò)張，可匹配更高價值量，包括執(zhí)行系統(tǒng)中的總成、傳動、電機(jī)、電控、熱管理及感知系統(tǒng)中的IMU、攝像頭等細(xì)分領(lǐng)域。2）客戶同源：目前特斯拉等車企已入局人形機(jī)器人，在工藝技術(shù)同源支持下有望沿用原汽零供應(yīng)商，相關(guān)汽零標(biāo)的有望打開新成長空間。?

產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)標(biāo)的梳理：執(zhí)行系統(tǒng)-總成（拓普集團(tuán)）、執(zhí)行系統(tǒng)-傳動（雙環(huán)傳動、貝斯特、豪能股份、精鍛科技）、感知系統(tǒng)-IMU（華依科技）。?

風(fēng)險提示：人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度不及預(yù)期、AI技術(shù)發(fā)展不及預(yù)期、技術(shù)路線不確定、研報使用信息更新不及時的風(fēng)險。2目

錄一、產(chǎn)業(yè)驅(qū)動：車端業(yè)務(wù)同源軟/硬件賦能降本+場景需求拓展二、人形機(jī)器人拆解：執(zhí)行系統(tǒng)、感知系統(tǒng)等三、競爭格局：工藝技術(shù)+客戶同源的汽零企業(yè)切入機(jī)器人四、產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)公司3前言：基于空間格局&成長路徑篩選出人形機(jī)器人賽道空間大優(yōu)選大空間、高成長性賽道空間復(fù)合增速快本土替代全球替代空間格局格局0到1集中度高全球替代賽道國產(chǎn)市占率低影響賽道篩選標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)突破成本把控快速響應(yīng)壁壘總成傳動個股成長邏輯成長路徑電機(jī)執(zhí)行系統(tǒng)感知系統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)鏈同源電控拓展人形機(jī)器人賽道平臺化發(fā)展熱管理IMU攝像頭4目

錄一、產(chǎn)業(yè)驅(qū)動：車端業(yè)務(wù)同源軟/硬件賦能降本+場景需求拓展二、人形機(jī)器人拆解：執(zhí)行系統(tǒng)、感知系統(tǒng)等三、競爭格局：工藝技術(shù)+客戶同源的汽零企業(yè)切入機(jī)器人四、產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)公司本章核心總結(jié)2023年特斯拉發(fā)布的Optimus已具備行走、環(huán)境發(fā)現(xiàn)、準(zhǔn)確抓取物體等能力。特斯拉當(dāng)前推出人形機(jī)器人主要基于：1)沿用車端已成熟的國產(chǎn)供應(yīng)商（熱管理、電機(jī)、傳感器等）進(jìn)行降本；2）將車端的軟件及算法與機(jī)器人打通；3）拓展護(hù)理、餐飲、清潔、教育等應(yīng)用場景。5特斯拉人形機(jī)器人：兩年從概念迅速發(fā)展到初具行動、識別及記憶能力?

從概念到實(shí)體，特斯拉已展人形機(jī)器人宏偉藍(lán)圖：21年特斯拉圖表：23年5月新一代Optimus所具能力AI

Day，發(fā)布特斯拉通用機(jī)器人計(jì)劃，展示Tesla

Bot概念形態(tài)；22年2月完成平臺開發(fā)；22年10月AI

Day，原型機(jī)亮相，預(yù)計(jì)3-5年可量產(chǎn)上市；23年5月特斯拉股東大會，全新一代Optimus已具備行走、環(huán)境發(fā)現(xiàn)和記憶、精準(zhǔn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制、準(zhǔn)確抓取物體等日漸復(fù)雜的能力，由點(diǎn)及面展示人機(jī)交互進(jìn)一步創(chuàng)新。圖表：特斯拉人形機(jī)器人Optimus發(fā)展歷程概念完成平臺開發(fā)原型機(jī)全新一代緩慢行走能力識別并記憶周邊環(huán)境能力電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制能力準(zhǔn)確抓取物體能力2021年10月2022年2月2022年10月2023年5月：特斯拉2023年度股東大會，中泰證券研究所：特斯拉2022

AI

Day，2023年度股東大會，中泰證券研究所6當(dāng)前時點(diǎn)特斯拉推出機(jī)器人：①沿用車端已成熟的國產(chǎn)供應(yīng)商降本?

硬件端降本：目前市場主流人形機(jī)器人高達(dá)上百萬美元，特斯拉車端國產(chǎn)供應(yīng)鏈（傳感器、電機(jī)、減速器等）復(fù)制后成本下降顯著，特斯拉官方稱其人形機(jī)器人商業(yè)量產(chǎn)后售價僅2萬美元（約為Atlas成本的1%）。圖表：主流人形機(jī)器人價值估計(jì)（美元）本田Asimo波士頓動力Atlas特斯拉Optimus300-400萬200萬未來預(yù)計(jì)2萬：中國機(jī)器人網(wǎng)，電子發(fā)燒友網(wǎng)，特斯拉，中泰證券研究所7當(dāng)前時點(diǎn)特斯拉推出機(jī)器人：②車端業(yè)務(wù)軟件及算法打通?

軟件端賦能：1）AI大模型：

ChatGPT可理解人類自然語言自動生成代碼控制機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)；2）算力：高穩(wěn)定并行的算力（24年預(yù)計(jì)達(dá)100Exa-Flops）支持下，Dojo（超級計(jì)算機(jī)，為FSD和機(jī)器人模型提供算力支持）可將AI計(jì)算訓(xùn)練時間從數(shù)月縮短為一周；3）算法：已打通FSD和機(jī)器人底層模塊，實(shí)現(xiàn)部分算法復(fù)用，且目前Optimus已經(jīng)可復(fù)用視覺感知等算法來自動識別物體、記憶并規(guī)劃路徑。圖表：Chat

GPT賦能人形機(jī)器人圖表：DOJO超級計(jì)算機(jī)算力預(yù)測變化圖目前由人進(jìn)行編程控制：未來通過ChatGpt控制：算力總規(guī)模等同于英偉達(dá)A100GPU的數(shù)量(個)用戶將目標(biāo)需求轉(zhuǎn)換為代

用戶把目標(biāo)告訴ChatGPT，由其寫出完成目標(biāo)的代碼，2024.10總算力達(dá)100Exa-Flops，等同30萬個A100400000碼，再交給機(jī)器人實(shí)現(xiàn)再交給機(jī)器人實(shí)現(xiàn)2024.02算力規(guī)模進(jìn)入全球前五30000020000010000002023.07投產(chǎn)Jan23

Apr

23

Jul23

Oct23

Jan24

Apr

24

Jul24

Oct24：微軟官網(wǎng)《ChatGPT

for

Robotics》，中泰證券研究所：特斯拉官方推特，搜狐網(wǎng)，中泰證券研究所8當(dāng)前時點(diǎn)特斯拉推出機(jī)器人：③擴(kuò)場景需求?

應(yīng)用場景打開：機(jī)器人具備“人形”將更好適應(yīng)生活服務(wù)場景，現(xiàn)有機(jī)器人大多只能應(yīng)用于特定領(lǐng)域，運(yùn)動控制能力疊加通用學(xué)習(xí)能力升級后，未來人形機(jī)器人將集護(hù)理、餐飲、清潔、教育等功能于一身。圖表：人形機(jī)器人應(yīng)用場景多元圖表：人形機(jī)器人未來將多功能集于一身護(hù)理型餐飲型清潔型教育型娛樂型......人形機(jī)器人護(hù)理餐飲未來集成通用單一應(yīng)用清潔教育：高工機(jī)器人公眾號，中泰證券研究所整理：各公司官網(wǎng)，中泰證券研究所9人形機(jī)器人進(jìn)入快速發(fā)展期：國內(nèi)外廠商紛紛入局?人形機(jī)器人進(jìn)入快速發(fā)展期：人工智能領(lǐng)域的競爭與探索推動AI加速迭代，推動人形機(jī)器人多場景加速滲透落地，國內(nèi)外廠商爭相布局人形機(jī)器人賽道。圖表：人形機(jī)器人進(jìn)入快速發(fā)展期波士頓動力

Atlas優(yōu)必選

WalkerX特斯拉

Opitimus小米

Cyber

one傅里葉

GR-1人形機(jī)器人發(fā)布時間身高（cm）體重（kg）自由度2018約150約892820211306320221737320221775220231655541502144最大行走速度（km/h）9383.65控制器方案特點(diǎn)模型預(yù)測控制器（MPC）FSDFSA高性能一體化執(zhí)行器環(huán)境感知移植于特斯拉全自動駕駛系統(tǒng)，技術(shù)成熟采用電驅(qū)+FSA自研執(zhí)行器GR-1通用人形機(jī)器人已具備商業(yè)化能力采用液壓驅(qū)動，機(jī)器可以

多模態(tài)情感交互仿人做高難度動作

共情表達(dá)真實(shí)世界三維重建、感知人類45種語義情緒：各公司官網(wǎng)，中泰證券研究所整理10目

錄一、產(chǎn)業(yè)驅(qū)動：車端業(yè)務(wù)同源軟/硬件賦能降本+場景需求拓展二、人形機(jī)器人拆解：執(zhí)行系統(tǒng)、感知系統(tǒng)等四、競爭格局：工藝技術(shù)+客戶同源的汽零企業(yè)切入機(jī)器人五、產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)公司本章核心總結(jié)人形機(jī)器人主要由執(zhí)行系統(tǒng)、感知系統(tǒng)及其他（電池、芯片等）三部分組成。BOM成本來看，執(zhí)行>其他>感知，執(zhí)行系統(tǒng)最為關(guān)鍵。執(zhí)行系統(tǒng)主要由直線、旋轉(zhuǎn)、靈巧手三部分。1）旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器驅(qū)動關(guān)節(jié)完成旋轉(zhuǎn)動作，減速器為核心部件；2）線性執(zhí)行器作用為變旋轉(zhuǎn)運(yùn)動為直線運(yùn)動，行星滾柱絲杠為核心部件；3）靈巧手：進(jìn)行抓取動作，空心杯電機(jī)為核心部件。11人形機(jī)器人拆解：核心結(jié)論?

硬件構(gòu)成：主要分為執(zhí)行系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、其他部分三塊。其中，執(zhí)行系統(tǒng)由直線執(zhí)行器、旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、靈巧手三部分組成。感知系統(tǒng)視不同技術(shù)路徑而定，主要包括視覺傳感器、毫米波航等。、慣性導(dǎo)?

成本構(gòu)成：以遠(yuǎn)期20萬單價測算，執(zhí)行系統(tǒng)BOM占比最高，約53.2%（其中直線、旋轉(zhuǎn)、手部分別占31.0%、17.9%、4.3%）；感知系統(tǒng)占7.3%，其他芯片、電池等部件合計(jì)占比39.5%。?

核心部件：執(zhí)行系統(tǒng)為人形機(jī)器人最重要的組成部分。具體來看，1）直線執(zhí)行器：分布于膝肘等單自由度及腕踝等雙自由度且體積緊湊的關(guān)節(jié)，其作用是變旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)為直線運(yùn)動，行星滾柱絲杠為核心部件；2）旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器：分布于肩部、手部等多自由度關(guān)節(jié)，作用是將某物旋轉(zhuǎn)到一定角度完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，減速器為核心部件；3）靈巧手：進(jìn)行抓取動作，空心杯電機(jī)為核心部件。圖表：人形機(jī)器人BOM拆分其他,39.5%直線關(guān)節(jié)31.0%執(zhí)行系統(tǒng)53.2%旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)手部關(guān)節(jié)17.9%4.3%感知系統(tǒng),

7.3%12：中泰證券研究所整理人形機(jī)器人整體構(gòu)造及成本拆解：執(zhí)行系統(tǒng)較為關(guān)鍵【成本占比39.5%】無框力矩電機(jī)X14諧波減速器X14視覺傳感器X2其他

芯片、電池等【成本占比7.3%】感知系統(tǒng)語音通訊【成本占比17.9%】執(zhí)行系統(tǒng)：旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器力矩傳感器X14編碼器X28毫米波X1驅(qū)動器X14【成本占比53.2%】執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)節(jié)機(jī)加工件X14無框力矩電機(jī)

X14行星滾柱絲杠

X14力傳感器

X14編碼器

X14行星減速器X12空心杯電機(jī)X12編碼器X12空心杯電機(jī)X12【成本占比31.0%】執(zhí)行系統(tǒng)：線性執(zhí)行器【成本占比4.3%】執(zhí)行系統(tǒng)：靈巧手驅(qū)動器X12蝸輪蝸桿X12驅(qū)動器

X14關(guān)節(jié)機(jī)加工件線傳動13：特斯拉官網(wǎng)，中泰證券研究所整理執(zhí)行系統(tǒng)——線性執(zhí)行器：變旋轉(zhuǎn)運(yùn)動為直線運(yùn)動，行星滾柱絲杠為核心部件?

線性執(zhí)行器：位于膝肘等單自由度及腕踝等雙自由度關(guān)節(jié)，將電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)為直線運(yùn)動。進(jìn)行修正線性執(zhí)行器（腿部關(guān)節(jié)）運(yùn)動原理無框力矩電機(jī)行星滾柱絲杠力傳感器關(guān)節(jié)加工件驅(qū)動器編碼器永磁體線圈降速增扭定子信號解析匯總執(zhí)行輸出轉(zhuǎn)速、扭矩位置參數(shù)反饋力反饋執(zhí)行動作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換直線運(yùn)動無框力矩電機(jī)多個永磁體

轉(zhuǎn)子MCU驅(qū)動電路電機(jī)控制系統(tǒng)驅(qū)動器信號調(diào)理電路無框力矩電機(jī)各部件位置關(guān)系示意圖力敏元件滾珠頭套（擋板）

螺母（滾珠套）行星滾柱絲杠

擋圈內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)換元件力傳感器電路部分編碼器線纜連接器滾珠行星絲杠位置編碼器線驅(qū)動器14：中泰證券研究所執(zhí)行系統(tǒng)——旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器：驅(qū)動關(guān)節(jié)完成旋轉(zhuǎn)動作，減速器為核心部件?

旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器：分布于肩部、手部等多自由度關(guān)節(jié)，作用是將某物旋轉(zhuǎn)到一定角度完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。進(jìn)行修正關(guān)節(jié)完成無框力矩電機(jī)高速端編碼器諧波減速器低速端編碼器力矩傳感器旋轉(zhuǎn)動作的運(yùn)動原理驅(qū)動器測量旋轉(zhuǎn)運(yùn)動、傳遞信號測量旋轉(zhuǎn)運(yùn)動、傳遞信號精準(zhǔn)控速降速增扭信號解析匯總執(zhí)行輸出轉(zhuǎn)速、扭矩力矩反饋圖：旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器關(guān)鍵部件拆解諧波減速器旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器波發(fā)生器

柔輪

鋼輪定子轉(zhuǎn)子無框力矩電機(jī)編碼器編碼器線纜連接器驅(qū)動器力矩傳感器線驅(qū)動器15：中泰證券研究所整理執(zhí)行系統(tǒng)——靈巧手：進(jìn)行抓取動作，空心杯電機(jī)為核心部件進(jìn)行修正空心杯電機(jī)行星減速箱觸覺傳感器手部完成抓取動作的運(yùn)動原理驅(qū)動器蝸桿鋼絲繩直線傳動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)傳動信號解析匯總執(zhí)行輸出轉(zhuǎn)速感知及力反饋降速增扭驅(qū)動傳導(dǎo)（高速、低扭矩）圖：靈巧手關(guān)鍵部件拆解行星輪太陽輪內(nèi)齒圈蝸桿蝸輪霍爾傳感器前端蓋

空心杯繞組

磁鋼外殼波簧

柔性電路板1

234多級行星減速箱56空心杯電機(jī)編碼器編碼器線纜霍爾磁鋼滾珠軸承滾珠軸承平衡環(huán)鐵芯

安裝架后端蓋連接器線驅(qū)動器注：5、6位置驅(qū)動拇指，完成彎曲、側(cè)擺兩個方向的動作16：中泰證券研究所目

錄一、產(chǎn)業(yè)驅(qū)動：車端業(yè)務(wù)同源軟/硬件賦能降本+場景需求拓展二、人形機(jī)器人拆解：執(zhí)行系統(tǒng)、感知系統(tǒng)等三、競爭格局：工藝技術(shù)+客戶同源的汽零企業(yè)切入機(jī)器人四、產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)公司本章核心總結(jié)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈與車鏈在動力部件、智能化部件領(lǐng)域大多技術(shù)同源，相關(guān)車鏈供應(yīng)商有望憑借成熟工藝+國產(chǎn)低成本優(yōu)勢切入機(jī)器人賽道。其中，動力部件主要為熱管理、電機(jī)電控、傳動（減速器、軸承）等；智能化部件包括攝像頭、IMU、芯片等。此外，原有特斯拉、小米等產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)商亦有望隨客戶入局人形機(jī)器人而拓展產(chǎn)品線。17工藝同源汽零企業(yè)入局人形機(jī)器人：核心邏輯汽車總成相關(guān)標(biāo)的人形機(jī)器人總成更精細(xì)、相對容易硬度、精度更高拓普集團(tuán)、三花智控雙環(huán)傳動、貝斯特、精鍛科技、豪能股份斯菱股份、綠的諧波傳動傳動更小型化、輕量化更重視定位精度執(zhí)行系統(tǒng)電機(jī)電機(jī)鼎智科技、鳴志電器、步科股份、恒帥股份電控電控菱電電控、匯川技術(shù)、埃斯頓尺寸更小、更輕量化、材料強(qiáng)度更高熱管理IMU熱管理IMU銀輪股份更重視絕對定位分辨率更高華依科技、芯動聯(lián)科聯(lián)創(chuàng)電子感知系統(tǒng)攝像頭攝像頭18注：標(biāo)紅為已覆蓋公司平臺化發(fā)展：同源工藝鏈技術(shù)—傳動：直線傳動?

傳動裝置：是連接動力源和運(yùn)動連桿的關(guān)鍵部分，常用的傳動形式有直線傳動和旋轉(zhuǎn)傳動。?

直線傳動：絲杠通過傳動元件將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動。?

絲杠原理：是當(dāng)滾柱在螺母內(nèi)滾動時，會在絲杠和螺母間產(chǎn)生虛擬內(nèi)螺紋并與絲杠精確嚙合。絲杠旋轉(zhuǎn)一周，滾柱軸運(yùn)動一個導(dǎo)程的位移。?

絲杠分類：絲杠可分為滑動絲杠、滾珠絲杠、行星滾柱絲杠。行星滾柱絲杠在標(biāo)準(zhǔn)式基礎(chǔ)上衍生出四種類型，分別為反向式、循環(huán)式、差動式、軸承環(huán)式。圖表：行星滾柱絲杠四種類型的特點(diǎn)和適用領(lǐng)域圖表：滑動絲杠、滾珠絲杠、行星滾柱絲杠滑動絲杠

滾珠絲杠行星滾柱絲杠特點(diǎn)適用領(lǐng)域配套動力電機(jī)帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，通過嚙合行星滾柱，將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成螺母的直線往復(fù)運(yùn)動。結(jié)構(gòu)更緊湊、空間利用率高，但

小行程、需要一體化設(shè)計(jì)工作場行程受螺母螺紋長度限制。

景反向式循環(huán)式差動式軸承環(huán)式原理

滑動摩擦

滾動摩擦高剛度、高承載能力，易產(chǎn)生噪音高精度、中低速運(yùn)行工作場景高效率、高

高高轉(zhuǎn)速、高載荷、高剛度、高精度、高速，范圍導(dǎo)程、更小體積、更低噪音、結(jié)構(gòu)簡單但精度差特點(diǎn)但價格高更方便維護(hù)拆卸高精度、高效率、高承載、高穩(wěn)

航空航天、武器裝備、高精密機(jī)定性，但易產(chǎn)生磨損

床等領(lǐng)域傳動

傳動效率效率

25%-50%適用90%-99%約等于90%-99%極高承載能力、磨損率低，但結(jié)

應(yīng)用于重型機(jī)械、石油化工等領(lǐng)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高

域機(jī)床場景

精密傳動中小負(fù)載、小行程、高速的場景領(lǐng)域：天譽(yù)科技官網(wǎng)，中泰證券研究所：《行星滾柱絲杠傳動精度分析與設(shè)計(jì)》，中泰證券研究所19平臺化發(fā)展：同源工藝鏈技術(shù)—傳動：直線傳動?

人形機(jī)器人直線執(zhí)行器應(yīng)用行星滾柱絲杠，行星滾柱絲杠主要由絲杠、滾柱、螺母組成。?

行星滾柱絲杠技術(shù)壁壘：行星滾柱絲杠采用熱處理工藝和高精度加工設(shè)備對其加工以提高其耐磨性、硬度和精度，最后進(jìn)行組裝和調(diào)試。其壁壘主要包括：1）制造材料方面，材料的硬度、耐腐蝕性、可加工性等；2）制造能力方面，機(jī)床、工藝等。?

滾柱絲杠產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)公司：恒力液壓、秦川機(jī)床、貝斯特、長盛軸承、豪順精密、綠科科技、亞聯(lián)精機(jī)、派克斯。圖表：行星滾柱絲杠構(gòu)成圖表：行星滾柱絲杠的行業(yè)壁壘圖表：特斯拉人形機(jī)器人執(zhí)行器內(nèi)部的滾柱絲杠行業(yè)壁壘特斯拉Optimus行星滾柱絲杠制造材料

制造能力集合機(jī)械離合反向式滾柱絲杠滾珠軸承硬度機(jī)床工藝行星滾柱絲杠耐腐蝕性可加工性

組裝調(diào)試：特斯拉公司官網(wǎng)、天眼查，中泰證券研究所：特斯拉AIDay

2022，中泰證券研究所：中泰證券研究所20平臺化發(fā)展：同源工藝鏈技術(shù)—傳動：旋轉(zhuǎn)傳動?

旋轉(zhuǎn)傳動：減速器連接動力源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。人形機(jī)器人對減速器體積和重量要求高，常用行星、諧波減速器。?

行星減速器：優(yōu)勢是精度高、傳動效率高、承載力強(qiáng)、運(yùn)動平穩(wěn)；結(jié)構(gòu)簡單、成本相對諧波和RV低。?

諧波減速器：優(yōu)勢是傳動精度高、傳動平穩(wěn)、能在密閉空間和介質(zhì)輻射的工況下正常工作。?

機(jī)器人每個關(guān)節(jié)都需要配置一臺精密減速器。減速器占工業(yè)機(jī)器人零部件成本30%以上，而人形機(jī)器人對于精密減速器使用量遠(yuǎn)大于工業(yè)機(jī)器人。以特斯拉Optimus為例，關(guān)節(jié)部位應(yīng)用了諧波減速器，靈巧手應(yīng)用了行星減速器。圖表：減速器分類減速器圖表：行星、諧波減速器結(jié)構(gòu)圖表：特斯拉Optimus的關(guān)節(jié)減速器肩關(guān)節(jié)：6個諧波肘關(guān)節(jié)：2個諧波腕關(guān)節(jié)：6個諧波通用專用精密行星腰關(guān)節(jié)：2個諧波髖關(guān)節(jié)：4個諧波靈巧手：12個行星行星減速器諧波總計(jì)12個行星減速器20個諧波減速器RV諧波減速器波發(fā)生器

柔輪

鋼輪：中泰證券研究所：東方馬達(dá)官網(wǎng)，中泰證券研究所：特斯拉AIDay

2022，中泰證券研究所21平臺化發(fā)展：同源工藝鏈技術(shù)—傳動：旋轉(zhuǎn)傳動?

行星減速器技術(shù)壁壘：開發(fā)中需進(jìn)行多物理場耦合仿真、可靠性設(shè)計(jì)及壽命預(yù)測。此外需采用先進(jìn)加工技術(shù)以保證齒輪的精度和質(zhì)量。制造中還需進(jìn)行精密的齒輪修整和配合工序。?

諧波減速器技術(shù)壁壘：①齒形設(shè)計(jì)難度大；②潤滑方案有獨(dú)特性，通常高度保密；③波發(fā)生器、柔輪的生產(chǎn)加工工藝要求極高；④生產(chǎn)流程長，各環(huán)節(jié)生產(chǎn)工藝需長時間積累。?

行星外資為主，行星速器國產(chǎn)化率很低。

②國產(chǎn)諧波減速器已基本可以實(shí)現(xiàn)?

減速器相關(guān)公司：行星減速器：中大力德；諧波減速器：綠的諧波、豐立智能、昊志機(jī)電。：①行星減速器市場主要參與者為外資、合資廠商，高端精密行星減，各參數(shù)和海外品牌差距明顯縮小。圖表：行星減速器、諧波減速器核心技術(shù)圖表：行星減速機(jī)齒輪的四大處理工藝行星減速器核心技術(shù)諧波減速器核心技術(shù)開發(fā)設(shè)計(jì)制造工藝諧波傳動理論生產(chǎn)加工：富寶機(jī)電科技，中泰證券研究所動態(tài)設(shè)計(jì)與分析內(nèi)齒圈的加工行星輪的制造波發(fā)生器、柔輪的生產(chǎn)加工圖表：諧波減速器生產(chǎn)工藝齒形設(shè)計(jì)多物理場耦合和建模分析技術(shù)專用諧波減速器潤滑方案生產(chǎn)流程長可靠性設(shè)計(jì)和壽命預(yù)測技術(shù)：未來智庫、Newgear官網(wǎng)等，中泰證券研究所：robotdrive，中泰證券研究所平臺化發(fā)展：同源工藝鏈技術(shù)—傳動：軸承?

人形機(jī)器人所用軸承在汽車中已應(yīng)用較多：特斯拉Optimus每個（共14個）旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)使用2個角接觸球軸承，1個交叉滾子軸承；每個（共14個）線性關(guān)節(jié)使用1個四點(diǎn)接觸軸承，1個滾珠軸承。而以上4種軸承均在汽車產(chǎn)業(yè)中廣泛使用。圖表：人形機(jī)器人不同關(guān)節(jié)選用不同軸承圖表：各種軸承在新能源汽車產(chǎn)業(yè)均有廣泛運(yùn)用輪轂電機(jī)集合機(jī)械離合反向式滾柱絲杠角接觸球軸承行星滾柱絲杠行星減速機(jī)諧波減速器定子滾珠軸承驅(qū)動電機(jī)四點(diǎn)接觸軸承平行軸減速機(jī)交叉滾子軸承23：特斯拉AIDay

2022，中泰證券研究所：電力電子產(chǎn)業(yè)網(wǎng)，中泰證券研究所平臺化發(fā)展：同源工藝鏈技術(shù)—傳動：軸承?

軸承技術(shù)壁壘：與汽車相比，機(jī)器人軸承制造的壁壘主要包括材料選擇以及加工、裝配、測量和實(shí)驗(yàn)技術(shù)。以交叉滾子軸承為例，需要軸承圈、滾動體、保持架等的加工，每種加工均需要經(jīng)過多道工序。此外，裝配誤差控制、非接觸測量技術(shù)以及實(shí)驗(yàn)測試的特殊性均有較高要求。?

軸承相關(guān)公司：恒力液壓、秦川機(jī)床、貝斯特、長盛軸承、豪順精密、五洲新春、力星股份、綠科科技圖表：滾動軸承的構(gòu)成圖表：機(jī)器人軸承的技術(shù)難點(diǎn)如RV主軸承一般采用GCr15特種鋼，是一種軸承鋼專用鋼種，材料較難加工材料選擇加工技術(shù)裝配技術(shù)測量技術(shù)實(shí)驗(yàn)技術(shù)軸承圖、滾子、保持架加工需要經(jīng)過車削、磨削、拋光等多個工序，且偏差要求嚴(yán)格普通裝備方法及模具易變形，必須采用針對薄壁軸承特殊的裝配模具及附件軸承測量精度要求極高，涉及非接觸光學(xué)精密測量技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺、精密運(yùn)動控制等由于機(jī)器人軸承結(jié)構(gòu)的特殊性，需要研制專用的軸承的試驗(yàn)裝置，并進(jìn)行模擬工況試驗(yàn)：CSDN，中泰證券研究所：工業(yè)機(jī)器人專用軸承的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，中泰證券研究所平臺化發(fā)展：同源工藝鏈技術(shù)-電控?

電控系統(tǒng)構(gòu)成：汽車電控系統(tǒng)由傳感器、控制單元、執(zhí)行圖表：機(jī)器人控制反饋閉環(huán)流程圖器組成，核心部件是控制單元。機(jī)器人電控系統(tǒng)由傳感、控制、機(jī)械系統(tǒng)構(gòu)成，核心部件是控制器、驅(qū)動器、電機(jī)。二者相似度極高。核心區(qū)別點(diǎn)是汽車更加重視響應(yīng)速度，力求變化迅速，而人形機(jī)器人更加重視定位精度及注重準(zhǔn)確度。感知系統(tǒng)機(jī)器人與環(huán)境交互系統(tǒng)傳感部分圖表：汽車電控系統(tǒng)運(yùn)行流程圖力矩速度傳感器執(zhí)行器電磁閥加速踏板傳感器制動踏板傳感器位置傳感器①運(yùn)動軌跡規(guī)劃發(fā)送指令電壓信號主控平臺控制器驅(qū)動器電機(jī)核心部件-控制單元電流信號②發(fā)送控制信號（0或1）電控單元（ECU）電機(jī)位置溫度傳感器處理信息-發(fā)布指令壓力傳感器指示燈......發(fā)送結(jié)束信號結(jié)束指令控制部分執(zhí)行命令機(jī)械部分采集信息：和訊網(wǎng)，中泰證券研究所：智能網(wǎng)聯(lián)汽車網(wǎng)，中泰證券研究所25平臺化發(fā)展：同源工藝鏈技術(shù)—電控?

運(yùn)動控制器技術(shù)同源：人形機(jī)器人運(yùn)動控制器核心技術(shù)是運(yùn)動控制算法。和汽車電控單元ECU算法相似之處為都通過傳感器獲取環(huán)境信息，并根據(jù)算法進(jìn)行計(jì)算和決策。?

電機(jī)控制器技術(shù)同源：人形機(jī)器人電機(jī)控制器核心技術(shù)是控制算法和通信技術(shù)。和汽車電機(jī)控制器一樣，均通過控制算法來調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、電流、位置等參數(shù)。同時，兩者都需要使用通信技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的遠(yuǎn)程控制和實(shí)時監(jiān)測。?

電控相關(guān)公司：菱電電控、匯川技術(shù)、埃斯頓、臺達(dá)電機(jī)、新時達(dá)。圖表：機(jī)器人和汽車電控器核心技術(shù)的對比圖圖表：相關(guān)公司控制器產(chǎn)品示意圖機(jī)器人控制器汽車控制器運(yùn)動控制器運(yùn)動控制算法電機(jī)控制器運(yùn)動控制器電機(jī)控制器菱電電控埃斯頓新時達(dá)電控單元ECU算法控制算法

通信技術(shù)PID控制算法控制算法通信技術(shù)PID控制算法速遞控制算法位置控制算法電機(jī)控制器運(yùn)動控制器運(yùn)動控制器速遞控制算法位置控制算法：各公司官網(wǎng)，中泰證券研究所：中泰證券研究所26平臺化發(fā)展：同源工藝鏈技術(shù)—電機(jī)?

人形機(jī)器人主要采用無框力矩電機(jī)和空心杯電機(jī)。無框力矩電機(jī)能實(shí)現(xiàn)大扭矩、高效率、輕量化、集成化的功能，應(yīng)用于機(jī)器人四肢?？招谋姍C(jī)高精度、高速響應(yīng)、緊湊高效，應(yīng)用于機(jī)器人手掌。?

電機(jī)技術(shù)同源：人形機(jī)器人和新能源車的電機(jī)都屬于永磁同步電機(jī)。人形機(jī)器人永磁同步電機(jī)的核心技術(shù)主要包括磁場定向控制和電機(jī)本體的設(shè)計(jì)和制造工藝，屬于新能源車永磁同步電機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)。?

電機(jī)相關(guān)公司：無框力矩(步科股份、大洋電機(jī)、恒帥股份)，空心杯(鳴志電器、鼎智科技、江蘇雷利)。圖表：人形機(jī)器人各關(guān)節(jié)電機(jī)類型示意圖圖表：新能源汽車電機(jī)技術(shù)路線直流電源電動機(jī)開關(guān)線路輸出直流電機(jī)原理示意圖位置傳感器旋轉(zhuǎn)+線性關(guān)節(jié)直流電機(jī)交流異步電機(jī)原理示意圖堆成三相繞組通入對稱三相電流無框力矩電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場（磁場能量）磁感線切割電子繞組轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生電流和磁場三相交流電能磁力◆◆無外殼，只含定子和轉(zhuǎn)子體積小、功率密度高，穩(wěn)定性強(qiáng)新能源汽車電機(jī)交流異步電機(jī)◆較強(qiáng)的扭矩輸出和高精度運(yùn)動控制能力機(jī)械負(fù)載旋轉(zhuǎn)起來（輸出）轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來轉(zhuǎn)子繞組在磁場中受到電磁力的作用電磁轉(zhuǎn)矩永磁同步電機(jī)原理示意圖手掌處空心杯電機(jī)◆◆◆無鐵芯，線圈作轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速調(diào)整快、轉(zhuǎn)動波動小能量轉(zhuǎn)換利用率高永磁同步電機(jī)開關(guān)磁阻電機(jī)(不適用于新能源乘用車)：科爾摩根等公司官網(wǎng)，特斯拉2022AI

day，中泰證券研究所27：中泰證券研究所整理平臺化發(fā)展：同源工藝鏈技術(shù)—熱管理?

熱管理技術(shù)同源：人形機(jī)器人的熱管理系統(tǒng)主要分布在頭部、軀干、手臂和手部、腿部、外部附件。機(jī)器人熱管理系統(tǒng)產(chǎn)品相比車用產(chǎn)品尺寸更小，輕量化要求及材料強(qiáng)度要求更高，但工藝技術(shù)與車用產(chǎn)品同源，因此汽車熱管理系統(tǒng)均可平臺化擴(kuò)展至人形機(jī)器人。?

熱管理相關(guān)公司：拓普集團(tuán)（熱泵總成、多通閥、電子水泵、電子膨脹閥），三花智控（電子水泵、電池冷卻器、電子膨脹閥、油冷器等），銀輪股份（液冷、冷卻器、水泵、水冷板等）。圖表：機(jī)器人熱管理系統(tǒng)布局圖表：各公司熱管理系統(tǒng)部分產(chǎn)品三花智控機(jī)器人部位頭部布局熱管理系統(tǒng)原因包含各種傳感器、處理器和通信設(shè)備。包含各種內(nèi)部電路、電池和其他重要組件。軀干電池冷卻器

電子膨脹閥油冷器拓普集團(tuán)手臂、手部需要執(zhí)行各種復(fù)雜的工作任務(wù)，例如搬運(yùn)重物、操作工具等。腿部需要支撐整個身體重量，并執(zhí)行各種移動任務(wù)。熱泵總成冷卻器分散式熱管理泵閥類外部附件外部覆蓋件通常采用輕質(zhì)、高強(qiáng)度的材料制成，以保護(hù)內(nèi)部重要組件。為了確保這些材料的散熱性能良好，需要在材料的選擇和設(shè)計(jì)上注意其導(dǎo)熱性能。銀輪股份電子水泵水泵水冷板：各公司官網(wǎng)，中泰證券研究所：特斯拉，中泰證券研究所28平臺化發(fā)展：同源工藝鏈技術(shù)—感知：IMU?

IMU傳感模組：IMU通過加速度計(jì)和角速度計(jì)輸出位置，在信號較弱的環(huán)境下可實(shí)現(xiàn)車身定位；對于機(jī)器人而言，IMU可用于檢測平衡、跌倒、抗擾、測量局部地形規(guī)劃路線等，技術(shù)可遷移性強(qiáng)。?

產(chǎn)業(yè)鏈可遷移：汽車IMU產(chǎn)品可遷移至人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，僅精度、配置等有區(qū)別，無明顯技術(shù)壁壘。?

IMU相關(guān)公司：華依科技、華測導(dǎo)航、芯動聯(lián)科等。圖表：IMU慣性導(dǎo)航系統(tǒng)工作原理圖&應(yīng)用IMU可直接進(jìn)行遷移：CSDN，中泰證券研究所29平臺化發(fā)展：同源工藝鏈技術(shù)—感知：視覺攝像頭?

攝像頭功能：特斯拉車載