人形機器人行業(yè)2025年度策略：人工智能的終極載體量產(chǎn)在即開啟十年產(chǎn)業(yè)大周期-東吳證券

證券研究報告2025年1月17日l人工智能的終極載體，量產(chǎn)在即有望開啟十年產(chǎn)業(yè)大周期：特斯拉Optimus量產(chǎn)在即，25年產(chǎn)量有望達千臺級別。馬斯克在采訪中表示，如果一切進展順利2026年特斯拉產(chǎn)量將增加10倍，至5-10萬臺人形機器人，然后在第二年再增加10倍至50-100萬臺。海外產(chǎn)業(yè)鏈巨頭包括英偉達、谷歌、OpenAI等也紛紛入局人形機器人。lT鏈核心：確定性看Tier1和諧波減速器環(huán)節(jié)，未來變化首推靈巧手環(huán)節(jié)：從確定性角度來看，三花和拓普作為Tier1核心綁定特斯拉，確定性最高。零部件環(huán)節(jié)，諧波減速器由于競爭格局明朗，目前僅有哈默納科和綠的諧波處于領先位置，而哈默那科由于產(chǎn)能、價格等因素，未來份額有望持續(xù)向國內產(chǎn)業(yè)鏈轉移。從變化角度看，靈巧手作為人形機器人的核心部件，目前仍處在變化迭代中。l國內產(chǎn)業(yè)鏈：華為領銜中國具身智能產(chǎn)業(yè)落地，潛力巨大。2024年11月華為（深圳）全球具身智能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心正式運營，與兆威機電、拓斯達、埃夫特等16家企業(yè)簽訂合作備忘錄，助力國產(chǎn)人形機器人進程加速落地。我們判斷華為鏈正處于2-3年前的T鏈的狀態(tài)，目前產(chǎn)業(yè)鏈供應格局仍未穩(wěn)固，預期仍有新玩家出現(xiàn)，潛力巨大。l投資主線：1）T鏈（特斯拉）：推薦【三花智控】【拓普集團】【綠的諧波】【鳴志電器】【雙環(huán)傳動】；建議關注【貝斯特】【北特科技】【五洲新春】【安培龍】【雙林股份】等。2）華為機器人產(chǎn)業(yè)鏈：推薦【賽力斯】【雷賽智能】；建議關注【兆威機電】【中堅科技】【拓斯達】【埃夫特】【禾川科技】【祥鑫科技】【柯力傳感】【豪能股份】【藍黛科技】等。3）其余鏈條：推薦【偉創(chuàng)電氣】；建議關注【中大力德】【長盛軸承】【建設工業(yè)】等。風險提示：人形機器人產(chǎn)業(yè)化不及預期、技術迭代導致現(xiàn)有零部件不再應用、國際貿易摩擦及大客戶依賴風險等。數(shù)據(jù)來源：Wind，東吳證券研究所一、人形機器人行業(yè)復盤與投資機會總結二、T鏈進展：確定性看Tier1和諧波減速器環(huán)節(jié)，未來變化首推靈巧手環(huán)節(jié)：三、國內產(chǎn)業(yè)鏈：華為領銜中國具身智能產(chǎn)業(yè)落地，未來潛力巨大四、投資建議與風險提示3l人形機器人行情復盤：復盤2021年以來的人形機器4人指數(shù)走勢，可以看出人形機器人行業(yè)一共迎來五次大漲行情。第一次大漲發(fā)生于2021年馬斯克在AIDay上公布人形機器人設計方案，累計漲幅約30%（21年3月于Optimus首次亮相此前已有預期，且首次亮相產(chǎn)品低于市場預期，市場迎來較大幅度回調。第三次人形機器人行情來自于AI催化，GPT、RT-1、PaLM-E等大模型發(fā)布打通人形機器人邁向智能的重要一級帶動相應板塊上漲。第五次人形機器人行情主要來自于華為機器人入局，賽力斯發(fā)布機器人工程師招聘，,特斯拉4l硬件端：旋轉/直線關節(jié)由于在人形機器人中配置數(shù)量多、價值量高，在行情早期階段漲幅顯著。隨著對人形機器人技術路線討論的深入，諧波減速器和絲杠等兼具高價值量與高技術壁壘的零部件獲得較高漲幅，市場關注度持續(xù)向上游延伸至電機磁材、加工設備及輕量化材料等環(huán)節(jié)。l軟件端：突破性進展晚于硬件，但后市潛力可期。人形機器人需要搭載具身AI模型方能實現(xiàn)通用性，但是目前具身AI模型的發(fā)展尚處于起步階段、國內算力算法正在加速發(fā)展。展望后市，具身AI的突破性進展、國產(chǎn)芯片的推出有望成為機器人軟件板塊的積極催化。 機器人操作系統(tǒng)距離傳感器 傳感器 1.22025年投資主線：行情收斂，主線在于確定性/預期差l板塊行情逐步收斂，愈發(fā)看中量產(chǎn)確定性&預期差。人形機器人板塊行情大致經(jīng)歷三個階段的發(fā)展，22H2特斯拉發(fā)布第一個版本樣機，機械感強，市場首要關注的是價值量占比高的重要零部件；23-24年在AI行情帶動+市場無其他主線行情背景下開始發(fā)散式炒作，只看相關性；25年人形機器人量產(chǎn)在即，市場行情開始收斂，看中確定性和預期差。投資邏輯上，我們認為一方面需要關注量產(chǎn)確定性標的，其次預期差我們認為來自國產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展。性器手 一、人形機器人行業(yè)復盤與投資機會總結二、T鏈進展：確定性看Tier1和諧波減速器環(huán)節(jié)，未來變化首推靈巧手環(huán)節(jié)：三、國內產(chǎn)業(yè)鏈：華為領銜中國具身智能產(chǎn)業(yè)落地，未來潛力巨大四、投資建議與風險提示7l人形機器人是具備人類外形特征和行動能力的智能機器人，通過手臂和身體的協(xié)調完成功能，基于通用型算法和生成式AI，具備語義理解、人機交互、自主決策等能力，并利用人機交互實現(xiàn)任務理解與反饋，有強大的感知計算與運動控制能力。l人形機器人相比工業(yè)機器人擁有更高級的感知交互系統(tǒng)，包括傳感模塊和軟件方面（導航技術、智能決策等）。與服務機器人相比擁有更強的通用性，每個關節(jié)受力更加復雜，對減速器負載和電機響應速度要求更高。88代替人類執(zhí)行危險任務，等9 2.1人形機器人路線選擇——輪式or足式？l輪式機器人短期更具落地價值，雙足機器人聚焦未來高端潛力：人形機器人從產(chǎn)品技術形態(tài)上可分為雙足機器人和輪式機器人。輪式機器人在短期滿足低速場景需求，效率與成本兼顧，適合初期市場切入，雙足機器人中長期適配高端服務場景。對于創(chuàng)業(yè)公司來說，宜優(yōu)先發(fā)展輪式機器人在C端物流、零售等高頻場景的功能落地，對雙足機器人維持技術研發(fā)投入，但不宜過快追求大規(guī)模商業(yè)化。2.1AI巨頭入局，人形機器人即將迎來“ChatGPT”時刻lAI將賦予人形機器人通用屬性，AI科技巨頭入局加速商業(yè)化進程落地。人形機器人的運行由感知、控制、執(zhí)行三大模塊構成，控制模塊是人形機器人的“大腦”，是決定人形機器人是否可以商業(yè)化落地的關鍵，算法和AI大模型則是控制模塊的核心。不同于工業(yè)機器人在特定場景下的應用，人形機器人商業(yè)化落地的關鍵在于其通用性，因此控制技術的復雜性就開始指數(shù)級倍增，一方面需要強大的數(shù)據(jù)建模，另一方面需要對語言和指令有強大的理解力。AI大模型的突破解決了人形機器人的控制難題，幫助人形機器人實現(xiàn)真正的具身智能。l在具身智能浪潮下，AI科技巨頭紛紛入局人形機器人。如亞馬遜創(chuàng)始人貝索斯、英偉達和其他大型科技公司紛紛宣布投資人形機器人初創(chuàng)企業(yè)Figure，積極探索將“人形機器人”作為AI技術落地的新機遇。2.1AI巨頭入局，人形機器人即將迎來“ChatGPT”時刻l總結先進技術和未來方向：我們判斷未來通用型人形機器人的核心壁壘在于大模型的加持。通過目前已有的人形機器人訓練視頻，我們推斷未來人形機器人具備通用屬性的唯一路徑是進行端到端訓練。l何為端到端？ChatGPT的背后就是一個典型的端到端模型，輸入文字語句，直接就能得到想要的回答，底層上沒有采用機械式的邏輯判斷思維。端到端背后的邏輯是它能克服傳統(tǒng)方式依賴先驗環(huán)境建模的問題，可以直接實現(xiàn)通過從感知到控制功能的映射。以往的AI/機器人的決策邏輯是感知→判斷→決策，大模型的加入讓決策邏輯變成感知→決策。以避障為例，以往的機器人避障全流程如下：①通過傳感器感知障礙物存在，確定障礙物時空信息，例如與障礙物相距多遠并預測其下一步軌跡；②根據(jù)內置的程序算法，提取與判斷是否進行避障的數(shù)據(jù)要素，例如能否直接跨過/需向左或向右繞行才可通過，判斷完畢得出答案，發(fā)送給執(zhí)行端；③執(zhí)行機構收到控制機構判斷結果，執(zhí)行避障行為。而搭載端到端后的機器人避障流程如下：①感知障礙物的時空信息；②根據(jù)視頻學習的信息總結出的規(guī)律直接做出避障決策。簡單理解則是傳統(tǒng)機器人根據(jù)人類設定好的規(guī)則邏輯行動，而端到端則是模擬人類本身思考過程。2.1AI巨頭入局，人形機器人即將迎來“ChatGPT”時刻l端到端的實現(xiàn)需要大量的數(shù)據(jù)和強大的算力做支撐，AI大模型則是未來人形機器人的核心競爭力所在。海量的數(shù)據(jù)（可以是圖形/文字/視頻/語音）需要涵蓋在應用場景中可能會發(fā)生的所有情形（例如沖咖啡的時候咖啡膠囊放歪了這樣才能讓機器人在遇到相似的情況下不需要依靠程序規(guī)則直接模仿已有的相似的視頻做出決策，強大的算力則是支撐運行海量數(shù)據(jù)的核心。人形機器人商業(yè)化落地的關鍵就在于AI大模型，是因為人形機器人與其他特定情形機器人的最大區(qū)別就是在于面臨情形的復雜性，例如工業(yè)機器人面臨的場景基本只有搬運、碼垛、上下料等特定的少數(shù)場景，人形機器人大規(guī)模落地就需要做到通用性，工作場景包括但不限于工業(yè)、家庭、商業(yè)等，涵蓋的工作場景成千上萬，每一種應用場景又有多重可能性，想要機器人實現(xiàn)通用化，就需要讓機器人學習以上所有場景，對于數(shù)據(jù)和算力的要求是指數(shù)級增長，因此人形機器人是AI的重要應用場景之一。這也是英偉達等AI科技巨頭紛紛投資人形機器人公司的原因。2.1AI巨頭入局，人形機器人即將迎來“ChatGPT”時刻l具身智能人形機器人即將迎來“ChatGPT”時刻。目前隨著AI技術的迭代和應用研究深入，在各種任務解決上已經(jīng)體現(xiàn)較好的通用性能力，智能體端到端的AI+控制算法、強化學習、具身模型技術方案應用在各種任務的算法方案逐漸取得重大突破，圍繞Transformer的底層算法框架已經(jīng)形成，研發(fā)商需要探索不同于歷史卷積模型的AI架構，開啟全新的范式。同時需基于本體做圍繞本體的數(shù)據(jù)、算法快速優(yōu)化打磨，最終達到滿足任務操作泛化解決的可商業(yè)化的通用具身智能人形機器人。發(fā)表日期201820192020訓練數(shù)據(jù)訓練數(shù)據(jù)BookCorpus數(shù)據(jù)集WebTextCommonCr本 人形機器人將首先放在特斯拉汽車工廠應用，優(yōu)必選WalkerS已經(jīng)進入蔚來汽車工廠，英偉達投資的FigureAI今年也會將產(chǎn)品放進寶馬工廠進行實訓。我們認為短期內人形機器人將首先在汽車工廠實現(xiàn)商業(yè)化落地，一方面系汽車工廠同時具備規(guī)模大和標準化程度高的特點，賦予人形機器人實訓的條件，另一方面汽車產(chǎn)業(yè)的自動駕駛、傳感器、機器視覺等方面的技術與人形機器人具有共通性，車廠和人沖壓、焊接以及涂裝的自動化率都已非常高，僅有質檢返修等工作需要依賴人工，而總裝環(huán)節(jié)需要完成安裝非標零部件、車輛點檢、路試等工作，自動化率僅有10%左右，對人總裝線布置密集度是所有車間中最高的，基本一條線隔著另一條線就兩三米，所以想要布置更大、自動化率更高的機器非常難，因此未來總裝環(huán)節(jié)自動化率的提升查質檢、返修查質檢、返修 l預計到2030年，特斯拉汽車工廠/全球新能源汽車工廠對人形機器人的需求量將達到13/50萬臺。核心假設如下：①2030年特斯拉/全球汽車產(chǎn)能達到1000/6000萬輛；②2030年特斯拉/全球汽車工廠人均產(chǎn)能分別20/18輛；③2030年1臺人形機器人可以替代2個人工；④2030年特斯拉/全球汽車工廠人形機器人的滲透率分別為50%/30%。2024E2025E2030E12機器人需求量(萬臺)22024E2025E2030E12機器人需求量(萬臺)2數(shù)據(jù)來源：數(shù)據(jù)來源：IEA，Teala公告，產(chǎn)業(yè)鏈調研，東吳證券研究所l特斯拉Optimus迭代順利，硬件成熟度逐步提高:自2022年特斯拉AIDay發(fā)布以來，特斯拉多次更新擎天柱升級迭代視頻，每次迭代都往更智能&更擬人的方向進步。2024年2月24日，特斯拉發(fā)布擎天柱走路視頻，步伐更加穩(wěn)健&更加擬人化，機械感大幅降低。行走速度約為0.6米/秒，與2023年12月份的視頻相比，速度提高了30%。最新版本擎天柱的前庭系統(tǒng)、腳部軌跡，以及地面接觸邏輯得到了改進，行動更加自然。l特斯拉Optimus迭代順利，硬件成熟度逐步提高：1）24年10月10日，OptimusGen2在特斯拉“We,robot”活動現(xiàn)場的人群中走路、打招呼、展示舞蹈，并執(zhí)行出倒水、拿禮物、猜拳等多組動作，人形機器人動作絲滑連貫。2）24年11月28日，特斯拉X推特號發(fā)布Optimus穩(wěn)穩(wěn)接住網(wǎng)球視頻，標志著靈巧手硬件趨于成熟。3）25年1月8日，特斯拉X推特號發(fā)布OptimusGen3有望于未來幾周發(fā)布。次日馬斯克在采訪中表示，如果一切進展順利2026年特斯拉產(chǎn)量將增加10倍，至5-10萬臺人形機器人，然后在第二年再增加10倍至50-100萬臺。l三花和拓普作為Tier1，是人形機器人板塊中最具確性的標的：特斯拉Optimus全身分別擁有14個旋轉+直線執(zhí)行器，分別分布在手臂和腿部，價值量占比較高。而三花智控和拓普集團作為核心Tier1，是最具確定性的標的。33肩膀：旋轉執(zhí)行器*3*2肩膀：旋轉執(zhí)行器*3*2大臂：線性執(zhí)行器*1*2大臂：線性執(zhí)行器*1*2213手肘：旋轉執(zhí)行器*1*2213手肘：旋轉執(zhí)行器*1*2小臂：線性執(zhí)行器*2*2小臂：線性執(zhí)行器*2*2腰髖部：旋轉執(zhí)行器腰髖部：旋轉執(zhí)行器*3*2大腿：線性執(zhí)行器*2*2大腿：線性執(zhí)行器*2*2小腿：線性執(zhí)行器*2*2小腿：線性執(zhí)行器*2*2手指：空心杯模組*6*2手指：空心杯模組*6*23,25045,50023,625無框力矩電機諧波減速器驅動器2,800扭矩傳感器2,800編碼器2,80035,375無框力矩電機行星滾柱絲杠82,000梯形絲桿6驅動器2,800力傳感器2,800編碼器24,500空心杯電機行星減速器2,400六維力矩傳感器220,000編碼器2,400251,5008攝像頭3揚聲器1慣性導航22,000FSD芯片1MCU芯片1228,235金屬、碳纖維結構件120,00020,000線束、面罩剝離12,000120,000410,854l減速器是旋轉執(zhí)行器的核心部件，分為諧波、行星和RV：減速器是連接動力源和執(zhí)行機構的中間機構，具有匹配轉速和傳遞轉矩的作用。按照結構與傳動原理不同可將減速器分為諧波減速器、RV減速器及行星減速器。1）諧波減速器：特點包括負載小、精度高、結構緊湊，在工業(yè)機器人領域用于小負載六軸、小負載SCARA及協(xié)作機器人；2）RV減速器：特點包括體積大、重量高、高負載能力、高剛度，主要用于重負載機器人；3）行星減速器：特點包括體積小、高剛度、抗沖擊能力強等特點，廣泛用于航空航天、機器人、汽車、紡織等國民工業(yè)。表：諧波、行星和RV減速機性能及應用對比—— 人形機器人對于減速機的選擇主要有以下考慮——1）體積小，重量輕，價格低：Optimus全身28個旋轉+直線執(zhí)行器，空間有限要求減速器體積盡量??；此外人形機器人減重和降本是未來發(fā)展的核心方向。2）傳動效率高：減速機若傳動效率過低，則能量在傳動過程中轉化為熱能，會導致發(fā)熱嚴重。若單純從傳動效率、價格等方面考慮，行星減速機是最優(yōu)解；但體積小和重量輕是更優(yōu)先指標，因此諧波減速器是目前人形機器人最合適應用方案：l機器狗自由度低，對體積和重量要求低，因此大量采用行星減速機。圖：行星減速機是四足機器狗的最佳選擇圖：諧波減速機是人形機器人的最佳選擇l諧波減速器競爭格局：哈默那科系全球龍頭，技術和產(chǎn)能全球第一；綠的諧波作為國產(chǎn)諧波龍頭，率先打破海外壟斷。根據(jù)工鏈匯，2022年哈默那科和綠的諧波銷售額市占率分別達38%和26%，分別排名第一第二。l人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈中哈默那科和綠的諧波處于領先位置：目前僅有哈默那科和綠的諧波進入到特斯拉Opitimus供應序列，來福、大族等國內競爭者雖多，但與頭部企業(yè)仍有較大差距，因此短期來看人形機器人諧波減速器份額將由哈默那科與綠的諧波瓜分。l國產(chǎn)供應鏈成本優(yōu)勢突出：以哈默那科和綠的諧波為例，目前綠的的供應價格遠低于哈默那科。圖：2022年國內諧波減速器競爭格局圖：同等型號下哈默和綠的性能相對更優(yōu)其他,11%大族傳動,4%哈默納科,38%同川科技哈默納科,38%新寶,7%來福,8%綠的諧波,26%數(shù)據(jù)來源：工鏈匯，東吳證券研究所數(shù)據(jù)來源：綠的諧波招股書，東吳證券研究所 2.3諧波減速器：人形機器人應用中諧波的難點l諧波在人形機器人應用中的難點：1）棘輪現(xiàn)象：當施加過大的扭矩時，可能導致鋼輪和柔輪齒無法正確嚙合，導致棘輪現(xiàn)象。這種現(xiàn)象會導致過度振動、加速磨損，甚至可能損壞驅動器的其他部件。2）共振現(xiàn)象：諧波驅動器中的主要振動源來自于柔輪的連續(xù)變形。這種變形可能因安裝誤差和制造缺陷等因素而加劇。人形機器人雙手需同時運動，若產(chǎn)生共振現(xiàn)象，會導致兩手抖動。3）減重任務：盡管相較于行星和RV減速機，諧波的重量已經(jīng)非常輕，但對于人形機器人來講，仍然負擔沉重，未來如何減重（潛在方案主要系更換輕量化材料）成為重要課題。圖：諧波減速器在長時間使用后容易出現(xiàn)的問題 2.3諧波減速器：人形機器人應用中諧波的難點l諧波在人形機器人應用中的難點：4）量產(chǎn)難點：諧波柔輪和鋼輪裝配過程中無法實現(xiàn)完全自動化，此外鋼輪和柔輪的選型若要做到完美也需要經(jīng)驗豐富的老師傅。具體來看：第一步：先將鋼輪和交叉滾子軸承裝配好，這邊完全靠機加工精度，對準鎖緊即可。第二步：再將柔輪從下往上裝入，這邊需要手工操作，因為柔輪是不能直接插入鋼輪的，因為此時柔輪和鋼輪都是圓形，柔輪的齒不能與鋼輪嚙合，需要用手或者工具將柔輪撐開變形為橢圓， 才能順利安裝。圖：諧波安裝流程（注：圖中綠色為交叉滾子軸承、淺藍色為柔輪，深藍為鋼輪） 數(shù)據(jù)來源：《機器人設計避坑指南》，東吳證券研究所 l整體來看，哈默納科（以下簡稱HD）諧波減速器產(chǎn)能擴張速度不及其規(guī)劃預期：我們統(tǒng)計18年以來HD于年報發(fā)布的擴產(chǎn)進度，發(fā)現(xiàn)其擴產(chǎn)計劃逐步放緩，并基本上進度低于目標預期。2018年HD產(chǎn)能6.9萬臺/月（83萬臺/年計劃2021年產(chǎn)能擴充至28萬臺/月（336萬臺/年）。實際到2023年HD產(chǎn)能僅擴充到16.5萬臺/月（198萬臺/年遠期擴產(chǎn)目標28萬臺/月（336萬臺/年）的目標多次推遲。Optimus量產(chǎn)有降本需求，產(chǎn)業(yè)鏈向中國轉移背景下看好國產(chǎn)諧波搶占份額。圖：哈默納科實際產(chǎn)能擴充速度低于預期 數(shù)據(jù)來源：哈默納科年報，東吳證券研究所（注：諧波減速器產(chǎn)能剔除車載產(chǎn)品 l哈默那科擴產(chǎn)難點在于：1）柔輪與鋼輪的裝配需要老師傅，老師傅培養(yǎng)周期3年起步；而且因為諧波需要熱處理排污，日本環(huán)保意識強因此HD工廠只能位于偏遠的長野縣，人口基數(shù)小招工困難。2）工業(yè)機器人市場增長乏力，人形機器人方向擔憂產(chǎn)業(yè)鏈向中國轉移，并不會全力擴產(chǎn)。l綠的諧波是除HD外唯一證明自身具備大規(guī)模擴產(chǎn)能力的諧波企業(yè)：1）綠的諧波上市募資將產(chǎn)能從20萬臺擴張至50萬臺，且產(chǎn)品質量保持穩(wěn)定。而歷史上日本新寶因為短期內高速擴產(chǎn)，產(chǎn)品質量下滑嚴重而丟失份額。2）持續(xù)定增擴產(chǎn)，綠的諧波發(fā)布定增擬募資20.27億元用于新一代精密傳動裝置智能制造項目，項目建成達產(chǎn)后，公司將新增新一代諧波減速器100萬臺、機電一體化產(chǎn)品20萬臺的年產(chǎn)能。圖：綠的諧波持續(xù)定增擴產(chǎn)數(shù)據(jù)來源：綠的諧波公告，東吳證券研究所 圖：人形機器人用諧波減速器市場空間測算2025E2026E2027E2028E2029E2030E2031E2032E2033E2034E2035E36-單價（萬/臺）-單價（元/套）26-單價（元/套）49137圖：諧波減速器核心標的整理公司是整體運動控制的領軍企業(yè)，產(chǎn)品HarmonicDrive諧波減速機301550.SZ301368.SZ銷售的國家高新技術企業(yè)，國家級專精特新l靈巧手是人形機器人最具價值環(huán)節(jié)：1）人形機器人區(qū)別于普通工業(yè)機器人的關鍵在于具備靈巧手，能夠完成多任務工作；2）靈巧手方案眾多，特點各異，價值量逐步提升。但如果需要靈巧手完成更加復雜的精密操作，需要增加靈巧手自由度和傳感器用量，整體價值量有望再上臺階。l從傳動方式來看，靈巧手主要可分為腱繩傳動、連桿傳動和齒輪傳動：表：靈巧手傳動方式示意圖&優(yōu)劣點總結杠，螺母連接腱繩，實現(xiàn)手指 l第一代靈巧手方案拆解：主要由單手6個無刷空心杯電機模組，11個自由度（6個主動自由度+5個被動自由度），空心杯電機模組由空心杯電機+行星減速箱+編碼器構成。特斯拉采用金屬腱繩+蝸輪蝸桿傳動方案。l供應商選擇：25Q1末第一批量產(chǎn)的靈巧手還是空心杯方案，第一批量產(chǎn)大概率以外資供應商為主，后續(xù)量產(chǎn)可能導入國產(chǎn)供應商。l第一代靈巧手方案優(yōu)劣勢：第一代靈巧手的優(yōu)點在于采用蝸輪蝸桿模式，具備自鎖能力，擁有較大的抓取力，而缺點在于缺少側擺自由度，沒有辦法實現(xiàn)精密抓取。因此初步判斷第一代靈巧手大概率應用于工廠環(huán)境。圖：第一代“空心杯電機”靈巧手方案 數(shù)據(jù)來源：特斯拉AIDay發(fā)布會，東吳證券研究所29 l第二代靈巧手方案拆解：單手22個自由度，20個電機，單指三級傳動。其中靈巧手的食指、中指、無名指分別具有4個自由度，拇指以及小指分別具有5個自由度。具體來看，每根手指有三個關節(jié)，分別是遠端關節(jié)（DIP中間關節(jié)（PIP近端關節(jié)（MCP其中DIP&PIP具有一個自由度，可以彎曲和伸展，MCP具有兩個自由度，可以進行彎曲伸展，以及內收和外展。第二代靈巧手行星齒輪箱傳動，保持關節(jié)第一級運動；手臂繩驅+絲杠集成進電機，電機采用直流無刷電機l第二代靈巧手優(yōu)劣點：優(yōu)點在于自由度高，但負載和傳動精度有限，此外由于空間有限，第二代靈巧手還未貼載傳感器。圖：第二代特斯拉靈巧手展示示意圖 l靈巧手未來方案預判：1）不同場景適應不同種類靈巧手：例如腱繩驅動版本適應家庭場景，能夠完成精細操作，但抓握力和承重不足；而空心杯電機版本適應工業(yè)場景，抓握力承重較大，但操作精密度不足。2）傳感器用量未來有望逐步提升：隨著靈巧手功能提升，其傳感器用量有望持續(xù)提升，包括觸覺傳感器，電子皮膚等。圖：人形機器人靈巧手用空心杯電機市場空間測算2025E2026E2027E2028E2029E2030E2031E2032E2033E2034E2035E-單價（萬/臺）空心杯電機需求量（萬套）3074-單價（元/套）99749296圖：靈巧手核心標的整理公司是集設計、研發(fā)、制造于一體的微型驅公司是運動控制領域的綜合制造商，專注于運動控制、智能L公司是智能裝備運動控制領域的全球知名品l滾珠絲杠是將旋轉運動轉換成線性運動的理想傳動裝置，主要由絲杠軸、螺母、滾珠以及循環(huán)部件組成。絲杠軸、螺母和端蓋上都制有圓弧形螺旋槽，將它們套裝在一起時，這些槽對合起來就形成了螺旋通道，滾珠能夠在通道內循環(huán)滾動。當絲杠相對于螺母旋轉時，滾珠在滾道內自轉，同時又在封閉的滾道內循環(huán)運動，使絲杠和螺母相對產(chǎn)生軸向運動。l滾珠絲杠主要可分為內循環(huán)和外循環(huán)兩大類，外循環(huán)中又可再分為端部導流、管循環(huán)和端蓋式。外循環(huán)式滾珠絲杠運動時，部分滾珠與絲杠不接觸，其優(yōu)點為工藝簡單且易于制造，而缺點為效率較低；內循環(huán)式滾珠絲杠運動時，滾珠始終與絲杠接觸，適用于高速高敏高剛度場景，但缺點為加工困難。l相較普通滑動絲杠，滾珠絲杠使用滾珠傳遞運動，具有傳動效率高、定位精度高和傳動剛度大等明顯優(yōu)勢?；瑒咏z杠的優(yōu)點在于結構簡單、加工方便、成本低和能自鎖，缺點是摩擦阻力大，易磨損，傳動效率低。目前已逐步被滾珠絲杠所替代，但在部分需要自鎖功能和對精度傳動效率要求不高的場景仍有應用。普通滑動絲杠優(yōu)點傳動效率高、定位精度高、精度保持性好、功率消耗低、可預緊、運動可逆結構簡單、加工方便、成本低、能自鎖結構復雜、制造成本高、安摩擦因數(shù)大、易磨損、傳裝調試困難、不能自鎖動效率低、低速易爬行l(wèi)行星滾柱絲杠主要是由滾柱絲杠、滾柱螺母、滾柱、內齒圈、壓蓋及擋圈組成。滾柱絲杠與滾柱螺母為齒形角90°的多頭螺紋，滾柱為齒形雙凸圓弧的單頭螺紋，若干滾柱圍繞絲杠均勻分布。當滾柱絲杠旋轉時，滾柱既圍繞絲杠軸作公轉，又圍繞自身軸線作自轉，帶動滾柱螺母作軸向移動。行星滾柱絲杠結構與滾珠絲杠類似，只是傳力元件為螺旋滾柱，屬于典型的線接觸；而滾珠絲杠的傳力元件為滾珠，屬于點接觸。l行星滾柱絲杠相比于滾珠絲杠在承載力、運動平穩(wěn)性、轉速及加速度等方面更具優(yōu)勢：（1）高轉速和高平穩(wěn)性：滾柱在絲杠中滾動時無返向機構，不產(chǎn)生震動，運行平穩(wěn)，轉速可達6000r/min，加速度可達7000rad/s2。（2）高承載和高剛度：相同絲杠直徑下行星滾柱絲杠承載能力提高6倍，相同負載下節(jié)省1/3空間，壽命提高14倍，工作環(huán)境溫度提高2倍，且采用行星機構控制滾柱運動高速運轉時噪聲較小。但是由于螺紋分度誤差及牙型強度等原因，行星滾柱絲杠的實際承載小于理論承載，且傳動效率和精度方面也與滾珠絲杠存在一定差距，在潤滑良好的情況下行星滾柱絲杠傳動效率可接近90%。l加工時間是滾珠絲杠的多倍：兩者加工設備可以實現(xiàn)混用，主要系底層原理和結構基本相同。但滾柱絲杠具有多頭螺紋，對于磨削要求更高，單個螺紋的加工時間累加起來就慢了。如果要加大產(chǎn)量，必須購置設備單開一條生產(chǎn)線。l多頭加工中熱變形問題影響導程精度：行星滾柱絲杠的加工都在恒溫車間中進行，但磨削過程中發(fā)熱導致絲杠變形的問題還是避免不了。尤其滾柱絲杠是多頭螺紋，磨削余量控制相比單頭難度更大。l特斯拉Optimus線性關節(jié)采用電機+行星滾柱絲杠方案。根據(jù)特斯拉AIDay發(fā)布會披露，特斯拉Opitimus人形機器人共有28個運動關節(jié)，包括旋轉執(zhí)行器和線性執(zhí)行器，其中旋轉關節(jié)的方案和傳統(tǒng)仿人形機器人基本一致，采用電機+諧波減速機的形式；而線性執(zhí)行器的分布卻與以Asimo為代表的傳統(tǒng)電伺服機器人差異較大，采用力矩電機+行星滾柱絲杠方案，其中行星滾柱絲杠成本占比可達56%。l特斯拉Optimus獨創(chuàng)的線性關節(jié)方案，其優(yōu)勢在于能夠自鎖&提供更大的推力。1）具備自鎖能力：即下半身不動時可以自動鎖定姿態(tài)，以減少能耗，能夠形成一個低功耗且穩(wěn)定的底部支架。2）能夠提供更大的推力：相較于傳統(tǒng)的旋轉執(zhí)行器，線性執(zhí)行器可以縱向分布，最大限度利用腿部或肘部空間，以布置更大更長的電機，從而提供更大的推力。l具體剖析線性關節(jié)方案，采用的是反向行星滾柱絲桿技術。行星滾柱絲杠可分為標準式、反向式、循環(huán)式、差動式和軸承環(huán)式五大類。一般標準式行星滾柱絲杠中，絲杠為主動件，螺母為輸出構件，其優(yōu)點在于能夠實現(xiàn)較大行程，適用于環(huán)境惡劣，高負載、高速等場合，是目前應用最廣泛的類型。而反向式行星滾珠絲杠中，螺母為主動件，絲杠為輸出構件，其最大的優(yōu)勢在于可將其螺母作為電機轉子實現(xiàn)電機和絲杠一體化設計，結構更為緊湊，主要用于中小負載、小行程和高速的應用場星滾柱絲杠其外徑小于一般普通絲杠，加工難度更高。2）螺母加工難度高：反向式行星滾柱絲杠的螺母優(yōu)缺點應用場景標準式目前應用最廣泛的行星滾柱絲杠精密機床、機器人、軍工等反向式優(yōu)點：一體化設計，結構緊湊；缺點：行程受到螺母內螺紋長度的限制航空航天、船舶、電力等循環(huán)式優(yōu)點：具有較高的剛度和較大的承載能力缺點：凸輪環(huán)結構會產(chǎn)生震動，存在噪音醫(yī)療器械、光學精密儀器差動式優(yōu)點：可以獲得更小的絲杠導程缺點：重載情況下，容易產(chǎn)生磨損和精度喪失、可靠性較低問題適用于傳動比更大的場景軸承環(huán)式優(yōu)點：較高的承載能力和傳動效率缺點：結構復雜、徑向尺寸大，制造成本高石油化工、重型機械 圖：人形機器人用絲杠市場空間測算2025E2026E2027E2028E2029E2030E2031E2032E2033E2034E2035E-單價（萬/臺）直線執(zhí)行器需求量（萬套）3686-單價（元/套）7,2202,4064277452,337287283-單價（元/套）-單價（元/套）圖：直線執(zhí)行器（絲杠）核心標的整理 300580.SZ300100.SZ一、人形機器人行業(yè)復盤與投資機會總結二、T鏈進展：確定性看Tier1和諧波減速器環(huán)節(jié)，未來變化首推靈巧手環(huán)節(jié)：三、國內產(chǎn)業(yè)鏈：華為領銜中國具身智能產(chǎn)業(yè)落地，未來潛力巨大四、投資建議與風險提示l人形機器人市場目前科技巨頭逐步進入，全球具身智能主機廠參與者眾多，多數(shù)處于前期研發(fā)階段，僅有少數(shù)達到商業(yè)化階段。受益于AI大模型的積累，海外機器人廠商在技術和產(chǎn)品進展上較國內廠商進展要稍快。2003年硬件層面具備超高的靈活性和協(xié)調控2016年德州大學奧斯丁分校的HumanCent2024：Apollo有谷歌Deepmind技術團隊支持MIT和卡耐基梅隆大學的技術團隊2013：初代Atlas2016：第一代液壓版Atlas2024：全新全電動Atlas2022年核心團隊來自于谷歌Deepmind2022：EVE輪式機器人2024：NEO雙足機器人OpenAI投資，在AI大模型和端到端能/斯坦福大學AI實驗室2024.6：Humanplus基于宇樹的H1機器人平臺，人形模仿2024：π0（機器人軟件） l國內人形機器人進展：人形機器人產(chǎn)業(yè)以美日企業(yè)牽頭，國內企業(yè)順勢而上加速追趕，小米、小鵬、傅里葉、埃斯頓等公司都在積極探索和布局人形機器人領域，產(chǎn)品方案各具特色。同時，隨著政策的不斷出臺和資本的持續(xù)涌入，人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈也將不斷完善和壯大，將加速人形機器人在商業(yè)、家庭、工業(yè)等不同場景下的應用落地。2012年創(chuàng)立，國內人形機器人第一股--2010年創(chuàng)立，專注于消費電子及智無2015年創(chuàng)立，核心產(chǎn)品康復機器人采用了高度可擴展的設計，可實現(xiàn)更多的AI52023年由華為天才少年稚暉君創(chuàng)立進的AI算法和傳感器技術，能夠實現(xiàn)精準定位、7無2015年創(chuàng)立，云端智能機器人運營商XR1腦的智能視覺、智能語音、智能語義、智能運動等綜合AI能力，可以完成精準運動、高精-2017年創(chuàng)立，起步于掃地機器人-無2016年創(chuàng)立，起步于四足機器人PX5人的步態(tài)--無2016年創(chuàng)立，專注于消費級、行業(yè)可應用于物流、倉儲、醫(yī)療、救援等多個領域。無3.3華為鏈：國內外產(chǎn)業(yè)鏈共振，華為入局加速產(chǎn)業(yè)布局l華為在機器人領域早有布局：特種機器人方面，2搭載盤古大模型的樂聚機器人亮相華為HDC大會。24年5月華為與四川省簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，10月開始籌備華為（西南）數(shù)字機器人創(chuàng)新中心、華為（四川）人工智能與智改數(shù)轉創(chuàng)新推廣中心、華為（成都）數(shù)字服務創(chuàng)新中心。l華為在機器人領域布局類似于英偉達，提供大模型&算力支持。在大模型方面，華為擁有盤古具身智能大模型，全面賦能自動駕駛、鐵路巡檢、人形機器人等多領域；在算法和云平臺方面，華為擁有畢昇編譯器和華為云平臺，能夠幫助本體企業(yè)3.3華為鏈：國內外產(chǎn)業(yè)鏈共振，華為入局加速產(chǎn)業(yè)布局華為鏈剛開始出發(fā)，有望復刻T鏈行情：華為具備昇騰芯片、盤古大模型、FSD等全系列智算軟件系統(tǒng)，疊加華為部分合作方整機制造能力，有望復刻華為“智選”模式賦能多家人形制造廠商。此外，機器人核心零部件廠商也可復用當前國內其他人形廠商的特斯拉進度、HW尚處于特斯拉22年的OptimusGen1階段，我們認為25年華為機器人鏈的零部件供應商變類型重點供應商主營業(yè)務合作BU事件整機拓斯達工業(yè)機器人云計算24年11月作為工業(yè)機器