电气设备行业人形机器人：AI赋能下空间可期看好特斯拉供应链

告|行业投资策略设备2023年6月25日SACS10520080009行业评级：强于大市(维持评级)后的信息披露和免责申明上次评级：强于大市后的信息披露和免责申明器人是千亿规模成熟赛道，分为工业和服务机器人，工业/服务机器人均为千亿级别市场，近些年全球增速约为10%/20%。处于探索状态，近期，人形机器人有望实现0到1的突破，即供给侧-出现明显变化+技术侧-人工智能技术取得重大进展。比，如果做成2：1的话，人形机器人的需求可能会和汽车的需求一样多)，另一方面是对特斯拉在人形机器人上信心的表达，甚至认为✓供给侧-1XTechnologies：1)人形机器人实现量产并在安保领域实现应用：1X主要生产两款人形机器人：EVE(双轮)和NEO(双足)，们认为特斯拉有望复刻当年电动车战果，实现人形机器人梦想，原因系1)车端算法直接迁移；2)电车供应链可迁移至机器人供应链，规模化降本能力强；3)自己具备应用场景。人形机器人产业链主要包含软件端(环境感知模块、智能AI芯片模块、操作系统模块)和硬件端(运动控制模块)。我们认为软件端特别是算法相关的大概率特斯拉自己做，故从A股投资机会看，国内硬件供应商机会更大。TSL机器人硬件部分三大核心部位在于旋转关节、线性关节、手部关节，人形机器人核心零部件有电机(无框力矩电机、空心杯电机)、谐波减速器、丝杠(行星滚柱、T型滑动)、传感器等。阅读正文之后的信息披露和免责申明2投资建议人形机器人行业壁垒高(对企业资金、技术、资源整合要求均很高)+天花板高(以全球80亿人口为基数)+产业链长，是未来不可多得的电动车产业链的长坡后雪大赛道。更重要的是人形机器人产业链后续有望看到持续催化(特斯拉自身进展、1X发展)、AI发展等，继续看好特斯拉实现人形机器人梦想，建形机器人发展不及预期、特斯拉人形机器人进展不及预期、国内供应商进入特斯拉人形机器人供应链不及预期、测算有主观性文之后的信息披露和免责申明3请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明41传统机器人是工具，人形机器人是下一代智IFR5传统机器人行业是发展多年的成熟赛道机器人技术的研究起始于20世纪中期，主要是基于计算机技术和自动化技术的快速发展。根据IFR分类，机器人主要包括工业机器人和服务机器人。代替人工完成各类繁重、乏味或有害环境下体力劳动的自动化机器。分为家用服务机器人和专业服务机器人两个领域，其中，家用服务机器人可分为清洁机器人、娱乐机器人、教育机器人、家庭安全机器人等；专业服务机器人可分为医疗机器人、安防巡检机器人、物流机器人、客服机器人以及军我们认为传统的机器人如工业机器人更类似工业装备，服务机器人是类似家电的消费品，故传统机器人(工业+服务)行业的发展。图：2017-2024全球机器人(工业+服务+特种机器人)销售额及预测(亿元)233215.0%181611.7%10.0%0% 13.1%13.8%0000880工业/服务机器人均为千亿级别市场，近些年全球增速约为10%/20%场强劲反弹，市场规模为1190亿元，同比增长26%；2021年全球工业机器人安续释放以及工业机器人的进一步普及，工业机器人市场规模有望保持稳定增长，IFR预计2024年市场规模有望达到1564亿元，5年CAGR为10.8%。工业机器人是实现自动化生产的终端设备，下游是汽车制造务模式正不断拓IFR2017-2024全球工业机器人市场规模及预测(亿元)1108112200001326142820.0%9389451%1%119389451%1%%.0%%201720182019202020212022E2023E2024E图：2015-2025全球工业机器人安装量及预测(万台)装量装量35%.022%0%20.0E023E2024E2025E5年CAGR为20%。图：2017-2024全球服务机器人市场规模及预测(亿元)250050.0%200041%1700200041%170040.0%10.0%0.0%201720182019202020212022E2023E2024E图：2018-2021全球工业机器人分行业安装量(万台)989865444222211212222112019年2020年2021年WindIFR风证券研究所注：采用美兑中汇率：1USD=6.8CNY67工业机器人“四大家族”占据半壁江山工业机器人竞争格局：全球工业机器人市场长期由外资垄断，日本发那科、瑞士ABB、日本安川、德国库卡“四大家族”的市场方面均受到全球供应链影响，国产机器人为完整的供应链体系、强大的技术服务能力和灵活的市场策略，在锂电、光伏、新能源汽车零部件等新兴领域持MIR-2022年中国工业机器人国产化率由24.2%提升至35.7%。8不同于工业机器人，“四大家族”占据核心地位，人形机器人多为科技、互联网企业双臂机器人，如ABB推出的双臂协作机器人Yumi。业对人形机器人赛道的关注可赋能自身消费娱乐等主要业务，AI赋能探索下游应用场景，侧面推动技术向工业等领域的落地应用。2)科势，整合多方资源，加速降本和规模化量产。9波士顿动力Atlas：液压驱动追求极致运动能力，高成本难以商业化图：Atlas腿部液压元件布局Atlas液压结构件和感知能力打造卓越运动性能：Atlas可以像运动员一样奔跑、翻转、跳跃动能力的背后是强大的硬件性能和感知、控制技术：推力，带动机器人关节运动，从而做出后空翻等高难度动作；2)液压结构还使机器人更具可压缩性，如果用蓄能器还能起到减震作用，使肢体具有弹性。中选择相应的动作执行。跑酷过程中，Atlas的模型预测控制器(MPC)会调整其发力、姿环境、脚滑等各种可能实时出现的因素。割算法从点云中提取平面，从而构建不同对象的3D地图，基于模型来规划路径，计算每一缺点：液压系统噪音大、易漏液、对污染敏感、对液压元件的精度质量要求高、对维护团队图：Atlas机器人后空翻落地状态ENGINEEREDARTStopcorINSIDEEDITION10Ameca机器人：接入GPT，面部表情逼真+交互能力强+运动能力弱Ameca由机器人公司EngineeredArts制造，拥有极其接近真人的面部表情和动作，主要设计为进一步开发人机交互机器人技术的平Ameca，胸部摄像头和面部识别软件与公众互动，底层系统采用Tritium+Mesmer。交互可以由GPT-3或人类远程呈现管理。售。图：Ameca面部表情逼真图：Ameca机器人头部组件11特斯拉Optimus：以降本量产破局，与车端协同，研发速度快2022年9月特斯拉人形机器人Optimus(擎天柱)原型机首次亮相，Optimus高1.72米，重56.6公斤，研发进程较快，已经可以完成整体运动能力有待进一步研发。度为每小时5英里(约时速8公里)。感器输入做出行动决策、支持通信交流等，系统软硬件的安全性保障也再度提升。基于FSD系统的Dojo超算平台赋予Optimus强大靠性和低成本，认为机器人最终的价格会是两万美元以内，产量可能达到数百万台。ptimuswsbeezer人形机器人发展痛点在于尚不成熟的产品和高要求的应用场景之间的矛盾一直以来，人形机器人行业发展的痛点具体体现在1)运动能力不达标：2)成本居高不下；3)缺乏能落地的应用的场景。随着近几十年的发展，人形机器人有了可商业化落地的场景(EVE可应用到安保行业)，我们认为当前产品的核心矛盾在于运动控制能不达标，具体体现在求、的连贯性要求更高，这就导致目前下肢运动的研发只能是缓慢探索。问题。一个涉及工程制造的问题，当前在学术界和工业级都没有对此达成一个共识。噱头性大”的阶段，目前技术已有初步基础，现阶段重点在于解决技术和成本痛点，器人有望在各个非结构化场景下创造需求。人形机器人有望实现0的突破，原因1：供给侧出现明显变化(TSL、1X)跟踪技术和成本难题主要看供给侧变化，目前人形机器人赛道出现了一些重磅公司，如特斯拉和X1Technologies已经展现/即业带动下正飞速成长：一年的成果，而波士顿动力用十几年换来的如今的顶尖性能。这是因为它可以复用特斯拉汽车同款的FSD和Dojo超级计算机，ASIMO、Atlas单台成本为250、200万美元，而特斯拉的人形机器人直接将目标价格控制在2万美元(人民币14万)，有望成都采用了FSD(完全自动驾驶能力)相同的神经网络学习技术，Optimus“大脑”中植入的芯片也是特斯拉车辆同款。3)远期规划宏大。特斯拉2023年股东大会马斯克花大量篇幅阐述了机器人，一方面是对市场空间广阔的畅想(如果按照人的数量和机器人的数量来比，如果做成2：1的话，人形机器人的需求可能会和汽车的需求一样多)，另一方面是对特斯拉在人形机器人上信心的表达(机器人电机和电子设备，全部是自主设计的，特斯拉有世界一流的电机和电子团队，可以设计出了这个世界上本不存在的一种机器人)，甚至认为特斯拉长期价值是人形机器人给的。sHalodiRobotics，成立于2014年，主要生产两款人形机器人：EVE(双轮)和NEO(双足)，其中EVE人形机器人已经实现ADTCommercial1月表示今年目标是部署150到300台机器人(即23年销量)，5月23日，由OpenAI支持的机器人公司1X的CEO透露，其开发的人形机器人已条手臂，发力度、并扩产EVE。人形机器人有望实现0的突破，原因2：人工智能技术取得重大进展atGPT点：成任务能力。控制(MPC)，也是业界通用的算法，即构建机器人动力学模型来预测机器人未来的动作。2)一旦软硬件技术(如关节模组、智能仿生材料)有所突破，大模型也有望加快技术融合。AI据集，加速考虑到目前人形机器人的已投入应用的情况和经济性，我们认为人形机器人第一步渗透的场景或为安保、仓储物流行业，率先渗保机器人不同，它有一个头、一张脸、两条手臂，并且可以自主导航。✓经济性：此前，马斯克表示未来目标是将人形机器人的成本降至2万美元(约合14万人民币)，目前市面上的人形机器人价格动代，即使定价7万美元(合50万元人民币，此外，目前普通工业机器人中位数价格在15W)，按照5年折旧，1年工作350天露和免责申明162特斯拉有望复刻当年电动车战果，引领人形机器人新时代17人形机器人核心技术要求明显高于传统机器人传统机器人如工业机器人强调动作执行能力，自由度一般在4-6个，服务机器人下游应用场景较多，一般对环境感知能力要求较优必选招股书，人形机器人的核心技术包括：自然语言处理(NLP)及文字转语音(TTS)等技术。示，TeslaAIDay18L5年于2008年推出Roadster，随后又过了4年于2012年推出ModelS，随后2015年推出ModelX，真正实现大批量交付系2018年。特斯拉机器人2021年8月特斯拉的AIDay上，马斯克宣布做人形机器人“擎天柱”(TeslaBot)，22年9月发布人形机器人Optimus能够搬运货物、给植物浇水以及移动金属棒。从目前进展看，机器人进展明显或快于电动车，我们认为原因或在于特斯拉彼时公司刚刚成立，资金、管理还不到位等，而人形至是电车的产业链、算法可复刻到机器人，故进展更快。表：特斯拉电动汽车发展时间线表：特斯拉人形机器人进展TeslaAIDay19cm特斯拉机器人Optimus躯干有28个驱动器(分为旋转关节14个执行器和线性关节14个执行器)+手部(双手一共12个驱动器)。图：特斯拉人形机器人配置图：特斯拉机器人驱动器设计(28个关节设计了6种驱动器分别以不同的颜色标识)眼睛：基于FSD系统的Dojo超算平台赋予Optimus强大的计算机视觉能力，8个汽车同款摄像头，最远监测距离可达250米。8个驱动器，2大类6种类型的执行器。手11个自由度，可拿取约20千克重的物品、实现细微操作。度集成了充电管理、传感器和冷却系统，可以支持机器人工作一整天。sla处理视觉数据、基于多个传感器输入做出行动决策、支持通信交流等。TeslaAIDay20图：Optimus图：Optimus眼中的世界，利用了FSD中同样用到的occupancynetwork特斯拉车端打造特斯拉车端打造FSD和Dojo加速数据训练、模型迭代的速度。1)FSDBeta已在超过16万辆车上测试，一年内就训练7.5万个神经网络模型，相当于每8方面的训练速度提升30%(如果采用人工标注，训练一个神经网络模型需一两周甚至几个月时间)，并且具备成本和能耗优势。建等都采用了FSD相同的神经网络学习技术，利用深度学习、大数据分析、用户进一步扩大，数据量、模型体量都会更大，特斯拉在视觉AI算法、人21为什么看好特斯拉实现人形机器人梦想？原因2：供应链直接迁移，规模化降本能力强车供应链可迁移至机器人供应链：timus强的共性。Dimus机器人的成本构成与汽车类敌汽车的终端产品，降本效应可期。表：特斯拉单车盈利测算表为什么看好特斯拉实现人形机器人梦想？原因3：自己具备应用场景提到其人形机器人的第一个应用场景自己的工厂里，替代重复劳动，与汽车业务形成联动：划美国工厂50%+其他工厂10%渗透率对应销量约1.4万台，各超级工厂100%渗透率对应约4.9万台的规模。与自动驾驶类似，特斯拉在人形机器人赛道的打法也是采用“渐进式”路线，从简单的动作开始，在应用中迭代。通过与原有业务协同、自己创造应用场景的实际性打法，特斯拉很有可能在人形机器人领域复刻在汽车领域的颠覆性影响，改变它原有的、缓表：特斯拉超级工厂的人形机器人销量测算工人数(人)ModelSModelX%000Model3Model30厂delY0delY%5truck4877748777请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明233人形机器人产业链投资怎么看？看好TSL核心零部件供应商明书、天风证券研究所24从投资上看，更看好特斯拉产业链的运动控制模块，即硬件部分人形机人形机器人产业链主要包含软件端(环境感知模块、智能AI芯片模块、操作系统模块)和硬件端(运动控制模块)。我们认为软关的大概率特斯拉自己做，故从A股投资机会看，国内硬件供应商机会更大。从大的产业链上看，机器人可分为上游核心零部件(占大头)、中游机器人本体，下游系统集成商，考虑到人形机器人行业尚处核心零部件。众号、天风证券研究所25工业机器人核心零部件是减速器、伺服、控制器工业机器人是一个典型的机电一体化产品，由三大部分、六个子系统组成，三工业机器人是一个典型的机电一体化产品，由三大部分、六个子系统组成，三大部分分别是机械部分、传感部分、控制部分，六工业机器人三大核心零部件分别为减速器(成本占比35%)、伺服电机(成本占比20%左右)、控制器(成本占比15%左右)。图：工业机器人成本构成(%)TeslaAIDay26TSL机器人硬件部分三大核心部位在于旋转关节、线性关节、手部关节我们根据特斯拉机器人视频中展示的零部件，对其人形机器人运动控制层面核心零部件拆分如下表所示：图：特斯拉驱动器27空心杯电机：特点是效率高，国外供应较多供应商：1)国外：瑞士MAXON，德国FAULHABER(两家空心杯电机+齿轮箱+编码器集成件年销售额约32亿欧元)；2)国内：鸣志电器，鼎智科技(江苏雷利子公司)、伟创电气。图：无刷空心杯电机结构图：鼎智科技空心杯电机产品MAXON28空心杯电机：国内产品性能与海外对标，具备性价比优势MAXON；5)电机效率：均在80%以上。价格：瑞士MAXON的ECXSPEED16空心杯电机零售价格4407元/个，鸣志电器的ECU16036系列空心杯电机单价1057元/个，表：主要厂商空心杯电机生产技术对比表：主要厂商同尺寸同电压空心杯电机性能对比29空心杯电机：鸣志、鼎智科技/江苏雷利、伟创电气表示有相关技术otion鼎智科技：主要优势在于自动化生产。公司自研高速无槽无刷电机制造一体化技术，能够实现空心杯电机自动化批产。股说明书，天风证券研究所30T型丝杠：鼎智科技具有技术优势主要供应商：鼎智科技±0.002mm，行程误差＜0.1mm@300mm，具有良好的丝杆精度、光洁度及传动效率；自主研发的丝杆校直机构及测量系统可实现T型丝杆的自动校直，产品直线度可达0.02mm以下@300mm。rollvis31行星滚柱丝杠：国产化程度低，鼎智研发、生产已有里程碑式达成图：反转式行星滚柱丝杠免责申明32433投资建议：人形机器人赛道长坡厚雪，催化连连人形机器人行业壁垒高(对企业资金、技术、资源整合要求均很高)+天花板高(以全球80亿人口为基数)+产业链长，是未来不可多得的有望超越此前消费电子-苹果产业链、特斯拉-电动车产业链的长坡厚雪大赛道。站在当前时间点，我们看好这个产业原因系器人仅具有“物理”执行力，大模型可通过将图像、文字、具身数据联合训练，引入多模态输入，进而提升大模型；AI完成分类物品的复杂任务。更重要的是人形机器人产业链后续有望看到持续催化(特斯拉自身进展、1X发展)、AI发展等，继续看好特斯拉实现人形机器人提示人形机器人发展不及预期：本文探讨的是人形机器人的发展和放量，若行业进展不及预期，将影响全文的逻辑推演。国内供应商进入特斯拉人形机器人供应链不及预