机械设备行业+公司首次覆盖：人形机器人量产渐进，建议关注多链条各环节投资机遇

人形机器人板块行情复盘：技术迭代与量产进程是主推手 复盘2021年以来的人形机器人指数走势，可以看出人形机器人行业一共迎来五次大涨行情。第一次大涨发生于马斯克在AI Day上公布人形机器人设计方案；第二次大涨发生于特斯拉AI Day预热；第三次人形机器人行情来自于AI催化；第四次人形机器人行情主要来自于Optimus升级迭代；第五次人形机器人行情主要来自于华为机器人入局。人形机器人商业化落地为产业大趋势，国外产业链需关注特斯拉Optimus量产节奏，国内产业链需关注华为、小米等龙头企业产品进展。 本体：国内外产业链共振，助推人形机器人产业化落地 国内人形机器人进展：人形机器人产业以美日企业牵头，国内企业顺势而上加速追赶，华为、小米、小鹏、傅利叶、埃斯顿等公司都在积极探索和布局人形机器人领域，产品各具特色，重点关注华为/小米产业链。海外人形机器人进展：人形机器人市场目前海外科技巨头入局较早，全球具身智能主机厂参与者众多。目前特斯拉Optimus即将进入量产阶段，英伟达构建机器人基础模型和仿真框架，引领“通用机器人的ChatGPT时刻”。 减速机：旋转执行器之核心，看好国产谐波抢占市场份额 减速器是旋转执行器的核心部件，分为谐波、行星和RV减速机。人形机器人需要综合考虑体积、重量、价格、传动效率等因素，谐波减速器为最优方案。目前谐波减速器龙头哈默纳科与绿的谐波进入特斯拉供应链，但哈默纳科产能扩张较慢，绿的谐波产能弹性更优且拥有性价比优势。 看好国产谐波抢占市场份额。 灵巧手：机器人最具价值量环节，关注工艺更迭的零部件机遇 特斯拉共发布两代灵巧手设计方案，两代产品各有优劣，工艺仍存迭代空间。第一代灵巧手的优点在于拥有较大的抓取力，而缺点在于缺少侧摆自由度，没有办法实现精密抓取。②第二代灵巧手优点在于自由度高，但负载和传动精度有限。灵巧手技术路线尚未完全确定，建议关注工艺更迭带来的零部件投资机遇。 丝杠：精密传动之冠，人形机器人线性执行器的核心部件 根据特斯拉AI Day发布会披露，特斯拉Opitimus人形机器人共有28个运动关节，包括旋转执行器和线性执行器，其中线性执行器采用力矩电机+行星滚柱丝杠方案，其中行星滚柱丝杠成本占比可达56%。此方案具备能够自锁和推力更大的优势。看好行星滚柱丝杠需求放量。 丝杠设备&耗材：关注螺纹磨床国产化与超硬刀具需求提升 目前丝杠加工较为成熟的技术路线为纯磨制路线，螺纹磨床为核心生产设备，目前众多磨床厂正着力突破技术难点，致力于螺纹磨床国产替代。 长期看丝杠量产需求将倒逼旋风铣工艺成熟，PCBN铣刀为旋风铣最合适的加工刀具，需求有望同步受益。 投资建议 人形机器人为人工智能的终极载体，产业化大趋势明确。我们认为以下方向值得关注。（1）人形机器人整机环节关注：优必选、埃夫特、拓斯达、中坚科技、永创智能、埃斯顿；（2）减速机环节关注：绿的谐波、中大力德、丰立智能、夏厦精密；（3）灵巧手、传感器环节关注：兆威机电、柯力传感、安培龙、康斯特；（4）丝杠环节关注：恒立液压、北特科技、五洲新春；（5）丝杠设备、耗材环节关注：华辰装备、沃尔德、国机精工； （6）轴承环节关注：长盛轴承、苏轴股份。 风险提示：人形机器人产业化不及预期，技术迭代导致现有零部件不再应用，零部件降价导致盈利能力下滑。 1.人形机器人板块行情复盘：技术迭代与量产进程是主推手 人形机器人行情复盘：复盘2021年以来的人形机器人指数走势，可以看出人形机器人行业一共迎来五次大涨行情。第一次大涨发生于2021年马斯克在AI Day上公布人形机器人设计方案，累计涨幅约30%（21年3月至8月）。第二次大涨发生于2022年5月至8月，主要系为特斯拉AI Day预热，累计涨幅约70%。2022年9月由于Optimus首次亮相此前已有预期，且首次亮相产品低于市场预期，市场迎来较大幅度回调。第三次人形机器人行情来自于AI催化，GPT、RT-1、PaLM-E等大模型发布打通人形机器人迈向智能的重要一步，23年初至4月累计涨幅20%。第四次人形机器人行情主要来自于Optimus升级迭代，在行动能力和拟人化程度上的升级带动相应板块上涨。第五次人形机器人行情主要来自于华为机器人入局，赛力斯发布机器人工程师招聘，叠加美国大选特朗普上台带动T链机器人困境反转，目前行情仍在发酵中。 图1：人形机器人指数走势（涨跌幅以2021年1月4日收盘价为基准） 硬件端：旋转/直线关节由于在人形机器人中配置数量多、价值量高，在行情早期阶段涨幅显著。随着对人形机器人技术路线讨论的深入，谐波减速器和丝杠等兼具高价值量与高技术壁垒的零部件获得较高涨幅，市场关注度持续向上游延伸至电机磁材、加工设备及轻量化材料等环节。 软件端：突破性进展晚于硬件，但后市潜力可期。人形机器人需要搭载具身AI模型方能实现通用性，但是目前具身AI模型的发展尚处于起步阶段、国内算力算法正在加速发展。展望后市，具身AI的突破性进展、国产芯片的推出有望成为机器人软件板块的积极催化。 图2：人形机器人相关投资环节 2.本体：国内外产业链共振，助推人形机器人产业化落地 国内人形机器人进展：人形机器人产业以美日企业牵头，国内企业顺势而上加速追赶，小米、小鹏、傅利叶、埃斯顿等公司都在积极探索和布局人形机器人领域，产品方案各具特色。同时，随着政策的不断出台和资本的持续涌入，人形机器人产业链也将不断完善和壮大，将加速人形机器人在商业、家庭、工业等不同场景下的应用落地。 图3：国内机器人本体厂商梳理 海外人形机器人进展：人形机器人市场目前海外科技巨头入局较早，全球具身智能主机厂参与者众多，多数处于前期研发阶段，仅有少数达到商业化阶段。受益于AI大模型的积累，海外机器人厂商在技术和产品进展上较国内厂商进展要稍快。 图4：海外机器人本体厂商梳理 3.减速机：旋转执行器之核心，看好国产谐波抢占市场份额 减速器是旋转执行器的核心部件，分为谐波、行星和RV。减速器是连接动力源和执行机构的中间机构，具有匹配转速和传递转矩的作用。按照结构与传动原理不同可将减速器分为谐波减速器、RV减速器及行星减速器。 1）谐波减速器：特点包括负载小、精度高、结构紧凑，在工业机器人领域用于小负载六轴、小负载SCARA及协作机器人； 2）RV减速器：特点包括体积大、重量高、高负载能力、高刚度，主要用于重负载机器人； 3）行星减速器：特点包括体积小、高刚度、抗冲击能力强等特点，广泛用于航空航天、机器人、汽车、纺织等国民工业。 图5：谐波、行星和RV减速机性能及应用对比 人形机器人对于减速机的选择主要有以下考虑： 1）体积小，重量轻，价格低：Optimus全身28个旋转+直线执行器，空间有限要求减速器体积尽量小；此外人形机器人减重和降本是未来发展的核心方向。 2）传动效率高：减速机若传动效率过低，则能量在传动过程中转化为热能，会导致发热严重。 若单纯从传动效率、价格等方面考虑，行星减速机是最优解；但体积小和重量轻是更优先指标，因此谐波减速器是目前人形机器人最合适应用方案。而机器狗自由度低，对体积和重量要求低，因此大量采用行星减速机。 图6：行星减速机是四足机器狗的最佳选择 图7：谐波减速机是人形机器人的最佳选择 谐波减速器竞争格局：哈默纳科系全球龙头，技术和产能全球第一；绿的谐波作为国产谐波龙头，率先打破海外垄断。根据工链汇，2022年哈默纳科和绿的谐波销售额市占率分别达38%和26%，分别排名第一第二。目前仅哈默纳科和绿的谐波进入到特斯拉Opitimus供应链。 整体来看，哈默纳科（以下简称HD）谐波减速器产能扩张速度不及其规划预期。 我们统计18年以来HD于年报发布的扩产进度，发现其扩产计划逐步放缓，并基本上进度低于目标预期。2018年HD产能6.9万台/月（83万台/年），计划2021年产能扩充至28万台/月（336万台/年）。实际到2023年HD产能仅扩充到16.5万台/月（198万台/年），远期扩产目标28万台/月（336万台/年）的目标多次推迟。Optimus量产有降本需求，产业链向中国转移背景下看好国产谐波抢占份额。 图8：哈默纳科实际产能扩充速度低于预期 4.灵巧手：机器人最具价值量环节，关注工艺更迭的零部件机遇 特斯拉灵巧手已实现两代更迭。①第一代灵巧手方案：主要由单手6个无刷空心杯电机模组，11个自由度（6个主动自由度+5个被动自由度），空心杯电机模组由空心杯电机+行星减速箱+编码器构成。特斯拉采用金属腱绳+蜗轮蜗杆传动方案。②第二代灵巧手方案拆解：单手22个自由度，20个电机，单指三级传动。其中灵巧手的食指、中指、无名指分别具有4个自由度，拇指以及小指分别具有5个自由度。具体来看，每根手指有三个关节，分别是远端关节（DIP），中间关节（PIP），近端关节（MCP），其中DIP&PIP具有一个自由度，可以弯曲和伸展，MCP具有两个自由度，可以进行弯曲伸展，以及内收和外展。第二代灵巧手行星齿轮箱传动，保持关节第一级运动；手臂绳驱+丝杠集成进电机，电机采用直流无刷电机。 第一代灵巧手与第二代灵巧手各有优劣，工艺仍存迭代空间。①第一代灵巧手的优点在于采用蜗轮蜗杆模式，具备自锁能力，拥有较大的抓取力，而缺点在于缺少侧摆自由度，没有办法实现精密抓取。因此初步判断第一代灵巧手大概率应用于工厂环境。②第二代灵巧手优点在于自由度高，但负载和传动精度有限，此外由于空间有限，第二代灵巧手还未贴载传感器。灵巧手技术路线尚未完全确定，建议关注工艺更迭带来的零部件投资机遇。 图9：第一代“空心杯电机”灵巧手方案 图10：第二代特斯拉灵巧手展示示意图 伴随人形机器人量产，灵巧手用空心杯电机市场需求有望在2030年达到89亿。特斯拉第一代较为成熟的灵巧手选取空心杯电机作为驱动电机，伴随人形机器人量产推进，灵巧手需求有望同步提升，进而拉动空心杯电机需求。我们预计2030年全球人形机器人需求将达116万台，对应1393万套空心杯电机需求，市场空间89亿元。 图11：人形机器人灵巧手用空心杯电机市场空间测算 5.丝杠：精密传动之冠，人形机器人线性执行器的核心部件 丝杠主要包括滚珠丝杠与行星滚柱丝杠两类，人形机器人采用行星滚柱丝杠为传动部件。 ①滚珠丝杠是将旋转运动转换成线性运动的理想传动装置，主要由丝杠轴、螺母、滚珠以及循环部件组成。丝杠轴、螺母和端盖上都制有圆弧形螺旋槽，将它们套装在一起时，这些槽对合起来就形成了螺旋通道，滚珠能够在通道内循环滚动。当丝杠相对于螺母旋转时，滚珠在滚道内自转，同时又在封闭的滚道内循环运动，使丝杠和螺母相对产生轴向运动。相较普通滑动丝杠，滚珠丝杠使用滚珠传递运动，具有传动效率高、定位精度高和传动刚度大等明显优势。 ②行星滚柱丝杠主要是由滚柱丝杠、滚柱螺母、滚柱、内齿圈、压盖及挡圈组成。 滚柱丝杠与滚柱螺母为齿形角90°的多头螺纹，滚柱为齿形双凸圆弧的单头螺纹，若干滚柱围绕丝杠均匀分布。当滚柱丝杠旋转时，滚柱既围绕丝杠轴作公转，又围绕自身轴线作自转，带动滚柱螺母作轴向移动。行星滚柱丝杠结构与滚珠丝杠类似，只是传力元件为螺旋滚柱，属于典型的线接触；而滚珠丝杠的传力元件为滚珠，属于点接触。行星滚柱丝杠相比于滚珠丝杠在承载力、运动平稳性、转速及加速度等方面更具优势。 图12：行星滚柱丝杠结构图 图13：滚珠丝杠结构图 特斯拉Optimus线性关节采用电机+行星滚柱丝杠方案。根据特斯拉AI Day发布会披露，特斯拉Opitimus人形机器人共有28个运动关节，包括旋转执行器和线性执行器，其中旋转关节的方案和传统仿人形机器人基本一致，采用电机+谐波减速机的形式； 而线性执行器的分布却与以Asimo为代表的传统电伺服机器人差异较大，采用力矩电机+行星滚柱丝杠方案，其中行星滚柱丝杠成本占比可达56%。 特斯拉Optimus独创的线性关节方案，其优势在于能够自锁&提供更大的推力。1）具备自锁能力：即下半身不动时可以自动锁定姿态，以减少能耗，