机械设备行业点评报告：特斯拉量产指引超预期，机器人执行器放量在即

执行器：人形机器人的核心部件，有望出现新的进入者 执行器是高精密的机电一体化结构，用机电的方式模仿人类的关节，又称为关节模组，是人形机器人的核心部件。特斯拉机器人的执行器包括线性和旋转两种，共同点在于动力来源（无框力矩电机）、传感器（编码器、力矩传感器），不同之处在于传动机构分别是行星滚柱丝杠和减速器。根据马斯克最新新品发布及量产指引，预生产版本Optimus V1将在2025年开始限量供应，2025年底前将有数千个机器人在工厂使用；量产目标2025年几千台，2026年5-10万台，2027年有望再增加10倍。按照人形机器人量产0.5万、10万、100万台，我们测算执行器市场分别为12亿、164亿、586亿元。目前特斯拉机器人身体关节28个执行器，未来若机器人需要运动能力更强，执行器数量将进一步提升，带来更大的市场空间。 特斯拉要建立精密、复杂、持续优化的供应链，关节执行器是核心，供应商需密切配合特斯拉参与共同开发。目前国内已有三花智控、拓普集团在机器人执行器领域具备领先优势。随着机器人走向量产，部分有实力的供应链企业有机会成为新的进入者。我们认为该类厂商具备以下特质：（1）本身是特斯拉直接供应商，有直接对话渠道；（2）具备精密制造、机电一体化技术沉淀及产业资源组织能力、大规模量产交付能力。受益标的：震裕科技。 丝杠：最值得关注的零部件，国内企业面临重塑全球产业格局契机 丝杠是人形机器人价值量最高的核心硬件，成本占到机器人整体约20%。特斯拉机器人历次迭代最大的边际变化就是丝杠用量持续增加；除线性关节外，灵巧手也使用微型丝杠。我们认为，类比特斯拉在星舰项目中的模式，未来同样会将机器人平台开源，引领其他人形机器人企业向特斯拉的路线靠拢。目前国内近百家人形机器人企业中，使用丝杠方案仅为个位数，渗透率有望大幅提升。国内供应链积极布局，加大研发投入和量产准备，相比国外厂商有望更快实现落地。推荐标的：五洲新春；受益标的：震裕科技、双林股份、北特科技、南京化纤（南京工艺）。 减速器：新型行星减速器兼具传动效率及成本优势，有望成为量产后首选 特斯拉公开的旋转关节方案采用谐波减速器；国内厂商多采用行星减速器为主、谐波减速器为辅的方案。我们认为从技术趋势和成本考量，前期谐波减速器和行星减速器并存，未来新型行星减速器基于体积小、精度高，传动效率高于谐波减速器等优势，会成为首选方向。日本哈默纳科的谐波减速器与行星减速器技术领先，并开发出搭载微型谐波减速器的灵巧手，在减速器领域位居全球前列。国内同时具备行星和谐波减速器制造能力、通过滚插路线能够实现大规模量产降本的供应链企业优势突出。受益标的：丰立智能、中大力德、绿的谐波。 电机、传感器：国产链有望在量产阶段切入 综合轻量化、集成化需求，人形机器人使用定制化无框力矩电机，国产厂商积极配合研发定制工作。推荐标的：雷赛智能；受益标的：步科股份、伟创电气。传感器是人形机器人感知系统最重要元器件，主要包括编码器、力传感器、触觉传感器三个方向，具备量产及大规模降本能力的企业占优。推荐标的：雷赛智能； 受益标的：柯力传感。 风险提示：宏观经济波动风险；机器人量产不及预期；供应链发展不及预期。 1、执行器：人形机器人的核心部件，有望出现新的进入者 执行器是高精密的机电一体化结构，用机电的方式模仿人类的关节，又称为关节模组，是人形机器人的核心部件。特斯拉机器人的执行器包括线性和旋转两种，共同点在于动力来源（无框力矩电机）、传感器（编码器、力矩传感器），不同之处在于传动机构分别是行星滚柱丝杠和减速器。 图1：执行器包括旋转执行器和线性执行器两大类 线性执行器将电机输出的旋转运动转化为“伸缩”式直线运动，主要结构包括电机（无框力矩电机）、传动部件（行星滚柱丝杠、轴承）、传感器（力矩传感器、编码器）。 图2：线性执行器结构图 旋转执行器将电机输出由高速低扭转化为低速高扭的旋转运动，主要构成包括电机（无框力矩电机）、传动部件（谐波减速器、轴承）、传感器（力矩传感器、编码器）。 图3：旋转执行器结构图 根据马斯克最新新品发布及量产指引，预生产版本Optimus V1将在2025年开始限量供应，2025年底前将有数千个机器人在工厂使用；量产目标2025年几千台，2026年5-10万台，2027年有望再增加10倍。按照人形机器人量产0.5万、10万、100万台，我们测算执行器市场分别为12亿、164亿、586亿元。目前特斯拉机器人身体关节28个执行器，未来若机器人需要运动能力更强，执行器数量将进一步提升，带来更大的市场空间。 表1：按照人形机器人量产0.5万、100万台测算，我们测算执行器市场分别为12亿、586亿元 特斯拉要建立精密、复杂、持续优化的供应链，关节执行器是核心，供应商需密切配合特斯拉参与共同开发。目前国内已有三花智控、拓普集团在机器人执行器领域具备领先优势。随着机器人走向量产，部分有实力的供应链企业有机会成为新的进入者。我们认为该类厂商具备以下特质：（1）本身是特斯拉直接供应商，有直接对话渠道；（2）具备精密制造、机电一体化技术沉淀及产业资源组织能力、大规模量产交付能力。 受益标的：震裕科技。 2、丝杠：价值量最高最值得关注的零部件，国内企业面临重 塑全球产业格局契机 丝杠是人形机器人价值量占比最高、历代边际变化最大的核心硬件。自2022年特斯拉首次在人形机器人关节模组引入行星滚柱丝杠，丝杠已经成为人形机器人价值量占比最高的关键硬件。根据大规模量产后人形机器人成本2万美金，按照行星滚柱丝杠单价1000元，单机用量18根，微型滚珠丝杠单价300元，单机用量24根，丝杠ASP达2.5万元，占到人形机器人BOM成本约20%，是人形机器人价值量最高的核心部件。 图4：行星滚柱丝杠由螺母、丝杠和滚柱组成 特斯拉机器人迭代，最大的边际变化是丝杠用量持续增加。特斯拉机器人历次迭代最大的边际变化就是丝杠用量持续增加。除线性关节外，灵巧手也使用微型滚珠或者滚柱丝杠。 图6：特斯拉Gen1灵巧手采用“腱绳+蜗轮蜗杆”的传动方案 图7：特斯拉Gen3灵巧手应采用“腱绳+丝杠”的传动方案 丝杠精度直接决定了性能及应用领域。在国际上，丝杠精度标准之一为JIS标准（日本、韩国和中国台湾等地广泛使用）。根据JIS标准，丝杠的精度等级从C0到C10不等。精度等级为C0时，丝杠在任意300mm长度内的误差最大为3.5微米； 精度等级为C10时，误差最大为210微米。从下游应用来看，普通机械设备通常采用C7和C10级丝杠精度；而在工业机器人领域，一般的机械臂使用 C5 至C7级精度，精密机械臂则需要 C1 至 C4 级精度；航空制造设备、精密投影仪和三坐标测量设备等通常使用C3级精度；对于工业母机，特别是用于加工设备的高精密磨床和车床，对丝杠的精度要求较高，通常需要C0级精度。 综上所述，非标设计中常用的滚珠丝杠精度等级为C7，而对精度要求更高的应用， C5 级精度通常已足够满足需求。综合人形机器人算法、传感能力及降本维度考虑，我们预计人形机器人丝杠精度需达到 C5 级。 表2：JIS丝杠精度等级划分标准（丝杠在任意300mm长度内的最大误差） C5 精度在丝杠领域属于中高端产品，要求理解电机（需与电机输出功率匹配）输出，同时对材料的理解、内螺纹加工、热处理、车铣加工、螺纹加工、磨制和组装、生产设备定制、刀具管理、检测能力、专业技术人员等都提出了很高的要求。 从样品试制、小批量生产、大规模制造交付是三道门槛。 表3： C5 精度丝杠属于中高端产品，精度要求高 我们认为，类比特斯拉在星舰项目中的模式，未来同样会将机器人平台开源，进一步推动供应链量产降本，同时其他人形机器人企业也会以特斯拉的路线和供应链为导向。目前国内近百家人形机器人企业中，使用丝杠方案仅为个位数，未来渗透率有望大幅提升，丝杠的市场空间进一步打开。 国内企业面临重塑全球产业格局契机。此前行星滚柱丝杠在全球范围内应用有限，具备规模化量产能力的企业极少。国内厂商积极拥抱人形机器人，加大研发、工艺投入和积极做量产准备，相比国外厂商有望更快实现落地。2024年12月18日，杭州新剑传动年产100万台人形机器人及汽车行星滚柱丝杠产业化项目开工，成为全球第一家公布大规模量产的企业。国内丝杠企业具备量产优势，三类具备丝杠底层技术的企业包括：（1）长期深耕丝杠行业的企业；（2）精密磨具、精密部件等技术同源性的企业；（3）其他具备精密加工能力的企业。 推荐标的：五洲新春；受益标的：震裕科技、双林股份、北特科技、南京化纤（南京工艺）。 3、减速器：新型行星减速器兼具传动效率及成本优势，有望 成为量产后首选 减速器是电机与转动装置之间的桥梁。减速器是一种降低转速、增大扭矩的机械装置，其连接动力源和执行机构，作用是降低伺服电机的高转速，同时通过齿轮减速并放大伺服电机的原始扭矩。因此从功能上看，人形机器人用减速器可类比汽车变速箱，属于机器人的核心精密零部件之一。 图8：减速器是连接动力源和执行机构的中间装置 减速器在人形机器人的使用位置包括旋转关节、特斯拉人形机器人关节减速器方案未最终敲定，目前公开的Optimus全身有12个旋转关节，对应12台谐波减速器需求。国内人形机器人整机厂商多采用以行星减速器为主，谐波减速器为辅的方案。 我们认为新型行星减速器体积小、精度高，且传动效率高于谐波减速器，在量产时也是重要选择方向。 图9：特斯拉公开的旋转关节方案采用谐波减速器 图10：减速器可用于灵巧手 图11：新型行星减速器背隙可降至1弧分以下，有可能替代谐波减速器方案 减速器呈现微型化、一体化发展趋势，微型谐波减速器降本后有望应用于灵巧手。全球减速器龙头哈默纳科（HD）已开发集成微型谐波减速器、无刷伺服电机、编码器于一体的微型执行器，其应用于灵巧手上，单手指用量为2-3台。微型谐波减速器小型化优势突出（HD产品最短外径仅5mm），制造设备和工艺与常规产品不同，制造难度大（灵巧手用微型谐波仅HD供应），价格高。 我们认为采用微型谐波传动的灵巧手具有负载能力强、可靠性高的特点，但核心的微型谐波减速器加工难度大、成本高，微型谐波传动方案是未来灵巧手可参考的一个方案。 图12：哈默纳科开发了搭载微型谐波减速器的灵巧手 我们认为从技术趋势和成本考量，前期谐波减速器和行星减速器并存，未来新型行星减速器基于体积小、精度高，传动效率高于谐波减速器等优势，会成为首选方向。国内同时具备行星和谐波减速器制造能力、通过滚插路线能够实现大规模量产降本的供应链企业优势突出。 受益标的：丰立智能、中大力德、绿的谐波。 4、电机、传感器环节：国产链有望在量产阶段切入 4.1、无框力矩电机：量产稳定性要求高，国产链有望在量产阶段切入 电机是人形机器人的动力转换装置，负责将电能转换为机械能，驱动机器人的关节和肢体进行精确运动。电机的性能直接决定了机器人的运动速度、力量和效率，是实现机器人复杂动作的关键。 考虑到轻量化、集成化需求，人形机器人一般使用定制化的无框力矩电机。无框电机只由转子和定子组成，没有轴、轴承、外壳或端盖，是传统电机中用于扭矩和速度的部分；核心优势是输出力矩大、结构紧凑，散热性好；且由于机械传动系统中没有齿轮机构、皮带和皮带轮或耦合元件，采用无框电机的机器通常效率更高、重量更轻。 图13：无框力矩电机只有转子和定子2个部件，可满足轻量化、集成化要求 因此人形机器人采用无框力矩电机即可满足大扭矩、高密度、高效率、轻量化的要求，也可满足集成化、小型化要求（采用无框力矩电机可以和传动部件高度集成在一起）。 图14：无框力矩电机集成于线性执行器用于输出动能 图15：无框力矩电机能够集成于旋转执行器中 无框力矩电机稳定量产难，具备卡位优势的企业胜出概率大。无框力矩电机需要一体化设计并集成到机器人关节内部，因此需要根据具体的机械设计尺寸来确定无框力矩电机的外形尺寸和扭矩/转速性能，定制需求强。先发厂商在生产及客户服务