人形机器人系列深度：驱动，拆解，产业链：车端软硬协同驱动降本，技术+客户同源的汽零受益

中泰证券汽车行业分析师：刘欣畅S074052212000313662690104liuxc03@zts.com.cn 中泰证券汽车行分析师：毛䶮玄S074052302000313162320122maoyx@zts.com.cn 中泰证券汽车行业首席分析师：何俊艺S074052302000415121172110hejy02@zts.com.cn 核心观点 ◼前言：基于空间格局与成长路径二维标准筛选出人形机器人赛道 ◼产业驱动：车端同源性软硬件赋能驱动成本下降及功能升级 成本下降与功能升级：1）硬件端降本至可商业化水平：以往人形机器人高达上百万美元，特斯拉沿用其在车端的国产供应链后成本可降，预计量产后售价约2万美元。2）AI大模型+Dojo高算力+FSD强算法的软件赋能：ChatGPT可理解人类自然语言自动生成代码控制机器人执行任务；Dojo可将AI计算训练时间从数月缩短为一周，24年预计算力达100Exa-Flops；特斯拉人形机器人目前已打通FSD算法底层模块，可复用视觉感知等算法自动识别物体、记忆并规划路径。3）应用场景拓展至护理、餐饮、清洁、教育等多个领域。目前，波士顿动力、优必选、特斯拉、小米、傅里叶等多家厂商均已积极布局人形机器人赛道，行业进入快速发展期。 ◼人形机器人拆解：执行系统BOM占比最高 1）BOM成本：以远期20万单价测算，执行系统BOM占比最高，约53.2%（其中直线、旋转、手部分别占31.0%、17.9%、4.3%）；感知系统占7.3%，其他芯片、电池等部件合计占比39.5%。2）核心部件：执行系统为人形机器人最重要的组成部分。具体来看，①直线执行器：分布于膝肘等单自由度及腕踝等双自由度且体积紧凑的关节，其作用是变旋转运动转为直线运动，行星滚柱丝杠为核心部件；②旋转执行器：分布于肩部、手部等多自由度关节，作用是将某物旋转到一定角度完成旋转运动，减速器为核心部件；③灵巧手：进行抓取动作，空心杯电机为核心部件。 ◼具备工艺技术及客户同源的汽零企业充分受益 1）工艺技术同源：汽零企业基于原工艺技术同源性，在人型机器人领域进行品类扩张，可匹配更高价值量，包括执行系统中的总成、传动、电机、电控、热管理及感知系统中的IMU、摄像头等细分领域。2）客户同源：目前特斯拉等车企已入局人形机器人，在工艺技术同源支持下有望沿用原汽零供应商，相关汽零标的有望打开新成长空间。 ◼产业链相关标的梳理：执行系统-总成（拓普集团）、执行系统-传动（双环传动、贝斯特、豪能股份、精锻科技）、感知系统-IMU（华依科技）。 ◼风险提示：人形机器人产业化进度不及预期、AI技术发展不及预期、技术路线不确定、研报使用信息更新不及时的风险。 目录 一、产业驱动：车端业务同源软/硬件赋能降本+场景需求拓展二、人形机器人拆解：执行系统、感知系统等三、竞争格局：工艺技术+客户同源的汽零企业切入机器人四、产业链相关公司 前言：基于空间格局&成长路径筛选出人形机器人赛道 目录 一、产业驱动：车端业务同源软/硬件赋能降本+场景需求拓展 二、人形机器人拆解：执行系统、感知系统等 2023年特斯拉发布的Optimus已具备行走、环境发现、准确抓取物体等能力。特斯拉当前推出人形机器人主要基于：1)沿用车端已成熟的国产供应商（热管理、电机、传感器等）进行降本；2）将车端的软件及算法与机器人打通；3）拓展护理、餐饮、清洁、教育等应用场景。 特斯拉人形机器人：两年从概念迅速发展到初具行动、识别及记忆能力 ◼从概念到实体，特斯拉已展人形机器人宏伟蓝图：21年特斯拉AIDay，发布特斯拉通用机器人计划，展示Tesla Bot概念形态；22年2月完成平台开发；22年10月AIDay，原型机亮相，预计3-5年可量产上市；23年5月特斯拉股东大会，全新一代Optimus已具备行走、环境发现和记忆、精准电机转矩控制、准确抓取物体等日渐复杂的能力，由点及面展示人机交互进一步创新。 当前时点特斯拉推出机器人：①沿用车端已成熟的国产供应商降本 ◼硬件端降本：目前市场主流人形机器人高达上百万美元，特斯拉车端国产供应链（传感器、电机、减速器等）复制后成本下降显著，特斯拉官方称其人形机器人商业量产后售价仅2万美元（约为Atlas成本的1%）。 特斯拉Optimus 来源：中国机器人网，电子发烧友网，特斯拉，中泰证券研究所 当前时点特斯拉推出机器人：②车端业务软件及算法打通 ◼软件端赋能：1）AI大模型：ChatGPT可理解人类自然语言自动生成代码控制机器人执行任务；2）算力：高稳定并行的算力（24年预计达100Exa-Flops）支持下，Dojo（超级计算机，为FSD和机器人模型提供算力支持）可将AI计算训练时间从数月缩短为一周；3）算法：已打通FSD和机器人底层模块，实现部分算法复用，且目前Optimus已经可复用视觉感知等算法来自动识别物体、记忆并规划路径。 来源：微软官网《ChatGPT for Robotics》，中泰证券研究所 当前时点特斯拉推出机器人：③扩场景需求 ◼应用场景打开：机器人具备“人形”将更好适应生活服务场景，现有机器人大多只能应用于特定领域，运动控制能力叠加通用学习能力升级后，未来人形机器人将集护理、餐饮、清洁、教育等功能于一身。 人形机器人进入快速发展期：国内外厂商纷纷入局 ◼人形机器人进入快速发展期：人工智能领域的竞争与探索推动AI加速迭代，推动人形机器人多场景加速渗透落地，国内外厂商争相布局人形机器人赛道。 目录 一、产业驱动：车端业务同源软/硬件赋能降本+场景需求拓展 二、人形机器人拆解：执行系统、感知系统等 四、竞争格局：工艺技术+客户同源的汽零企业切入机器人 本章核心总结 人形机器人主要由执行系统、感知系统及其他（电池、芯片等）三部分组成。BOM成本来看，执行>其他>感知，执行系统最为关键。执行系统主要由直线、旋转、灵巧手三部分。1）旋转执行器驱动关节完成旋转动作，减速器为核心部件；2）线性执行器作用为变旋转运动为直线运动，行星滚柱丝杠为核心部件；3）灵巧手：进行抓取动作，空心杯电机为核心部件。 人形机器人拆解：核心结论 ◼硬件构成：主要分为执行系统、感知系统、其他部分三块。其中，执行系统由直线执行器、旋转执行器、灵巧手三部分组成。感知系统视不同技术路径而定，主要包括视觉传感器、毫米波雷达、惯性导航等。 ◼成本构成：以远期20万单价测算，执行系统BOM占比最高，约53.2%（其中直线、旋转、手部分别占31.0%、17.9%、4.3%）；感知系统占7.3%，其他芯片、电池等部件合计占比39.5%。 ◼核心部件：执行系统为人形机器人最重要的组成部分。具体来看，1）直线执行器：分布于膝肘等单自由度及腕踝等双自由度且体积紧凑的关节，其作用是变旋转运动转为直线运动，行星滚柱丝杠为核心部件；2）旋转执行器：分布于肩部、手部等多自由度关节，作用是将某物旋转到一定角度完成旋转运动，减速器为核心部件；3）灵巧手：进行抓取动作，空心杯电机为核心部件。 来源：特斯拉官网，中泰证券研究所整理 执行系统——线性执行器：变旋转运动为直线运动，行星滚柱丝杠为核心部件 来源：中泰证券研究所 执行系统——旋转执行器：驱动关节完成旋转动作，减速器为核心部件 来源：中泰证券研究所整理 执行系统——灵巧手：进行抓取动作，空心杯电机为核心部件 来源：中泰证券研究所 目录 一、产业驱动：车端业务同源软/硬件赋能降本+场景需求拓展 二、人形机器人拆解：执行系统、感知系统等 三、竞争格局：工艺技术+客户同源的汽零企业切入机器人 四、产业链相关公司 本章核心总结 人形机器人产业链与车链在动力部件、智能化部件领域大多技术同源，相关车链供应商有望凭借成熟工艺+国产低成本优势切入机器人赛道。其中，动力部件主要为热管理、电机电控、传动（减速器、轴承）等；智能化部件包括摄像头、IMU、芯片等。此外，原有特斯拉、小米等产业链供应商亦有望随客户入局人形机器人而拓展产品线。 工艺同源汽零企业入局人形机器人：核心逻辑 注：标红为已覆盖公司 平台化发展：同源工艺链技术—传动：直线传动 ◼传动装置：是连接动力源和运动连杆的关键部分，常用的传动形式有直线传动和旋转传动。◼直线传动：丝杠通过传动元件将旋转运动转换成直线运动。◼丝杠原理：是当滚柱在螺母内滚动时，会在丝杠和螺母间产生虚拟内螺纹并与丝杠精确啮合。丝杠旋转一周，滚柱轴运动一个导程的位移。◼丝杠分类：丝杠可分为滑动丝杠、滚珠丝杠、行星滚柱丝杠。行星滚柱丝杠在标准式基础上衍生出四种类型，分别为反向式、循环式、差动式、轴承环式。 平台化发展：同源工艺链技术—传动：直线传动 ◼人形机器人直线执行器应用行星滚柱丝杠，行星滚柱丝杠主要由丝杠、滚柱、螺母组成。 ◼行星滚柱丝杠技术壁垒：行星滚柱丝杠采用热处理工艺和高精度加工设备对其加工以提高其耐磨性、硬度和精度，最后进行组装和调试。其壁垒主要包括：1）制造材料方面，材料的硬度、耐腐蚀性、可加工性等；2）制造能力方面，机床、工艺等。 ◼滚柱丝杠产业链相关公司：恒力液压、秦川机床、贝斯特、长盛轴承、豪顺精密、绿科科技、亚联精机、派克斯。 来源：特斯拉AI Day 2022，中泰证券研究所 平台化发展：同源工艺链技术—传动：旋转传动 ◼旋转传动：减速器连接动力源和执行机构。人形机器人对减速器体积和重量要求高，常用行星、谐波减速器。 ◼行星减速器：优势是精度高、传动效率高、承载力强、运动平稳；结构简单、成本相对谐波和RV低。◼谐波减速器：优势是传动精度高、传动平稳、能在密闭空间和介质辐射的工况下正常工作。◼机器人每个关节都需要配置一台精密减速器。减速器占工业机器人零部件成本30%以上，而人形机器人对于精密减速器使用量远大于工业机器人。以特斯拉Optimus为例，关节部位应用了谐波减速器，灵巧手应用了行星减速器。 平台化发展：同源工艺链技术—传动：旋转传动 ◼行星减速器技术壁垒：开发中需进行多物理场耦合仿真、可靠性设计及寿命预测。此外需采用先进加工技术以保证齿轮的精度和质量。制造中还需进行精密的齿轮修整和配合工序。 ◼谐波减速器技术壁垒：①齿形设计难度大；②润滑方案有独特性，通常高度保密；③波发生器、柔轮的生产加工工艺要求极高；④生产流程长，各环节生产工艺需长时间积累。 ◼行星外资为主，行星国产替代：①行星减速器市场主要参与者为外资、合资厂商，高端精密行星减速器国产化率很低。②国产谐波减速器已基本可以实现国产替代，各参数和海外品牌差距明显缩小。 ◼减速器相关公司：行星减速器：中大力德；谐波减速器：绿的谐波、丰立智能、昊志机电。 来源：robotdrive，中泰证券研究所 平台化发展：同源工艺链技术—传动：轴承 ◼人形机器人所用轴承在汽车中已应用较多：特斯拉Optimus每个（共14个）旋转关节使用2个角接触球轴承，1个交叉滚子轴承；每个（共14个）线性关节使用1个四点接触轴承，1个滚珠轴承。而以上4种轴承均在汽车产业中广泛使用。 平台化发展：同源工艺链技术—传动：轴承 ◼轴承技术壁垒：与汽车相比，机器人轴承制造的壁垒主要包括材料选择以及加工、装配、测量和实验技术。以交叉滚子轴承为例，需要轴承圈、滚动体、保持架等的加工，每种加工均需要经过多道工序。此外，装配误差控制、非接触测量技术以及实验测试的特殊性均有较高要求。 ◼轴承相关公司：恒力液压、秦川机床、贝斯特、长盛轴承、豪顺精密、五洲新春、力星股份、绿科科技 平台化发展：同源工艺链技术-电控 ◼电控系统构成：汽车电控系统由传感器、控制单元、执行器组成，核心部件是控制单元。机器人电控系统由传感、控制、机械系统构成，核心部件是控制器、驱动器、电机。二者相似度极高。核心区别点是汽车更加重视响应速度，力求变化迅速，而人形机器人更加重视定位精度及注重准确度。 平台化发展：同源工艺链技术—电控 ◼运动控制器技术同源：人形机器人运