汽车行业市场前景及投资研究报告：人形机器人中国汽车制造业竞争力外溢

证

券研究报告

行业动态报告人形机器人：中国汽车制造业竞争力外溢下的下半场2024年7月1日核心结论核心观点：1）汽车与机器人在技术、工艺和商业模式上具有同源性。特斯拉人形机器人采用与电动车相似的“感知-决策-执行”架构，工艺上，两者对高精度加工有共同要求，为机器人零部件生产提供技术基础。商业模式上，特斯拉利用新能源车产业链资源，拓展竞争优势。2）当前国内汽车供应链展现出成本、效率和技术的三重优势。自主主机厂在成本控制上表现突出，车型开发周期缩短，智能驾驶技术积累有助于机器人算法开发。3）特斯拉Optimus人形机器人自2021年亮相以来，性能显著提升，行走速度和自由度增加，平衡和控制能力提高。应用方面，Optimus在执行基本工厂任务中展现技术突破。国内厂商如宇树等也推出人形机器人产品，跟随产业发展趋势。一、汽车与机器人的同源性：技术、工艺同源，商业模式延展：1）技术层面，特斯拉人形机器人类似电动车采用“感知-决策-执行”的三层架构，与自动驾驶技术相似度较高；2）工艺方面，人形机器人中的减速器等执行机构对加工精度要求较高，新能源车对精度要求高于传统燃油车，为人形机器人零部件生产打下技术基础；3）商业模式方面，特斯拉有望充分复用当前新能源车产业链资源，实现产业链优势的外延。二、汽车供应链竞争力拆解：成本&效率&技术的三重优势：1）主机厂作为汽车产业链的核心环节，其成本控制能力集中反映了产业链整体的成本竞争力。从单车层面看，当下自主主机厂的成本优势明显。2）效率：随着电动智能化不断渗透，自主主机厂车型开发周期大幅缩短，当前国内传统主机厂最快需要

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个月完成新车型的量产开发，而领先新势力主机厂则将这一周期大幅缩短至

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个月。中国汽车产业链在智能驾驶领域已经积累了大量的技术与相关人才，有望助推人形机器人算法开发。三、目前人形机器人进展：特斯拉引领，国内厂商跟随：自2021年Tesla

AI

Day上首次亮相以来，特斯拉Optimus人形机器人已取得显著进展。性能层面：截至2024年5月，Optimus

Gen2展示出约0.6m/s的行走速度，全身减重10kg以上，且行走速度提升超过30%。机器人的自由度增加，平衡能力、全身控制及手指灵活度均显著提高。应用层面：最新迭代中，Optimus利用端神经网络执行基本工厂任务，包括电池单体分类和电动工具使用，突显了其在精密操作和自主工作能力方面的技术突破。国内厂商方面，宇树、傅里叶、智元远征、小米、追觅科技等国内厂商已陆续推出人形机器人产品。投资建议：未来人形机器人产业链有望充分利用汽车产业链优势，实现品类拓展，竞争力外溢。推荐三花智控、拓普集团、双环传动、北特科技、贝斯特等。风险提示：人形机器人商业化进展不及预期风险；技术进步不及预期风险；行业竞争加剧风险。2目录一、汽车与机器人的同源性：技术、工艺同源，商业模式延展二、汽车供应链竞争力拆解：成本&效率&技术的三重优势三、目前人形机器人进展：特斯拉引领，国内厂商跟随投资建议风险提示3技术层面：感知层传感器配置高度相似汽车传感器能精确搜集并处理汽车周围的环境数据，进而为自动驾驶作出决策提供重要依据。其中，激光、毫米波、高清摄像头、超声波和IMU得到了最广泛的应用，人形机器人中用到的传感器和新能源汽车高度类似：

摄像头：类似于人的眼睛，用于捕捉和解析环境中的视觉信息，进行物体识别、定位和导航等任务。惯性测量单元（IMU）

：测量机器人的角速度和加速度，帮助机器人维持稳定的姿态和平衡，对于行走和动态运动的机器人尤其重要。

激光：激光可以帮助机器人快速准确地获取周围环境的三维地图，起到环境映射、障碍物检测、导航和定位等作用。图表：

新能源汽车感知器分类图表：

特斯拉人形机器人传感器配置分类工作原理探测距离优势激光毫米波摄像头超声波厂商型号传感器配置向外发出超声波，根据超声波的折返时间来测算与物体的距离向外发射毫米波，接触目标物体后

相机成像，通过各类算法处理进行图像识别发射和接收激光，基于折返时间测算距离反射信号，根据回波频差测算距离和速度摄像头、毫米波

、超声波传感器、触摸传感器、力传感器Optimus

Gen1＜300m＜1000m＜100m＜5m探测精度和分辨率高、探测范围广，获取信息量大、可绘制3D环境像素高、实时性强、

受天气干扰小、抗干兼备测距和测速功能、受环境影响小、刷新快、能探测障碍物距离、

短距离精度高、技术可辨色

成熟扰能力强、特斯拉穿透性强、性价比高地图和定位触觉传感器、视觉传感器、力觉Optimus

Gen2传感器、激光、IMU、六维易受恶劣天气影响、成本高、

难辨物体具体形状和大小、无法识

受天气和光线影响大

测量精度差、探测距技术不够成熟

别路标和路人

、稳定性差

离短劣势力矩传感器ACC自适应巡航控制系统、BSD盲点

行人、路标、车道线主要应用

障碍物探测识别、构建高精度场景

地图、辅助定位监测系统、AEB自动紧急制动系统监测、交通标志识别倒车、自动泊车资料：毕马威、中信建投资料：特斯拉，超级充电站，中信建投4技术层面：决策层算法与自动驾驶高度同源人形机器人的算法技术与汽车智能驾驶有高度同源性。如特斯拉已经打通了FSD和机器人的底层模块，实现了一定程度的算法复用本质上人形机器人的行动和汽车自动驾驶类似，都需要对真实世界进行构建、理解和做出对应的决策，底层逻辑相通。马斯克认为：“汽车应该是一台装了轮子的机器人，自动驾驶正在越发接近广义现实世界的人工智能，同样的，软件也可以转移到人形机器人身上。”同时由于机器人和自动驾驶领域的差异，可能需要对FSD算法进行适应和改进，以满足机器人特定的需求和任务。我们预计除特斯拉以外的其他自动驾驶领跑者，也将具备将自动驾驶算法泛化应用到人形机器人中的能力。图

表

：特斯拉FSD架构图表：

Tesla

bot对环境的理解和记忆资料：TESLA

2022

AI

day、中信建投资料：

特斯拉、中信建投5技术层面：执行层功能、驱动、减速器高度类似从功能、驱动、减速器三方面，对比智能汽车和人形机器人执行层面异同点：

1）功能：TeslaBot运动控制要求更高，机械结构更精细化。电动车的基础功能是行驶及运载，动力及安全舒适的要求更高，驱动（电动机）、传动（减速器/差速器）及底盘（制动、转向及悬架等）是机械硬件基础；Bot双足行走及关节执行是基础要求，能量储备及驱动功率相对较低，但关节数量、控制精度及自由度等要求更高，运动及执行的功能实现高度依赖复杂机电结构设计，而伺服驱动系统、减速系统、传感器是核心硬件。

2）驱动：TeslaBot执行电机更类似于电动车控制电机（微电机）而非驱动电机。TeslaBot采用直流电机（无框力矩电机及空心杯电机），搭载2.3kWh、52V电池包，其中旋转关节执行器输出扭矩规格为20、110、180Nm三种，电机类型、电压及功率级别较电动车驱动电机（300V以上，高功率永磁同步或交流异步）相差较大；但与车身、内饰及底盘等采用的控制电机类型接近，该类直流电机的输入电压一般为12或24V（低压），控制精度相对较低的场景（如雨刮及座椅调节）采用普通直流电机，精度较高场景（如线控制动、电动助力转向及自动变速器换挡执行）采用无刷直流电机，电子水泵、电子膨胀阀等主动控制集成件也多采用步进电机等执行；但Bot执行电机结构设计、紧凑性、精度、效率及稳定性等要求更高。此外，直流电机在工业伺服等领域也广泛应用。

3）减速：TeslaBot执行关节分为旋转及直线两类，其中旋转关节多采用谐波减速器及行星减速器等，直线关节采用行星滚柱丝杠及T型丝杠等（旋转输入，直线输出）；该类减速机构在工业机器人、数控机床等领域应用较多，汽车直接应用较少，但底层涉及的齿轮等零部件在电动车传动系统应用广泛。TeslaBot齿轮精度相对更高（3级以上），且高传动比、小体积及抗冲击等性能要求更高；行星滚柱丝杠具备设计要求、工艺Know-how等国产化难点。6制造层面：机加工、表面处理等工艺同源人形机器人与车端精密机加工环节的技术具有同源性，在金属机加工、表面处理、热处理等工艺上具备可迁移性。

机加工：汽车零部件中的压铸、切削、磨铣等工艺在人形机器人零部件加工中得到广泛应用，机加工技术可迁移性强。一齿轮为例：新能源汽车的减速器齿轮通常要在比传统燃油汽车更高的转速下运行，一般要求达到4-6级精度，相比传统燃油车的7-8级大幅提升，而人形机器人需要在多个自由度上实现精确控制，对减速器精度的要求更高，通常需要达到3-6级精度，二者在齿轮机加工层面具备高度技术同源性。

表面处理：汽车和人形机器人中都存在大量零部件需要表面处理工艺来提高耐磨性、耐腐蚀性或获得特定的表面特性。例如，通过镀层、阳极氧化或喷漆等方法来增强金属部件的表面性能。热处理：热处理工艺如淬火和回火，对汽车零部件和人形机器人零部件来说都至关重要，用以改善金属的机械性能，如硬度、韧性和耐磨性。这些工艺有助于确保零部件在高负载或极端环境下的可靠性和耐用性。图表：不同齿轮精度应用场景应用场景农用机械齿轮精度要求8-11级传统燃油车7-8级航空发动机4-8级4-6级3-6级新能源汽车人形机器人资料：Mechtool、中信建投7商业层面：特斯拉汽车产业链向人形机器人延展当前国内特斯拉产业链配套零部件企业中，大量企业在特斯拉带动下纷纷切入人形机器人相关零部件，例如三花智控、拓普集团等。除了汽车和机器人零部件的技术和工艺同源性以外，商业合作的延续性也在其中发挥了重要的助推作用。长期看，特斯拉人形机器人有望实现对其汽车供应链竞争力的充分复用。图表：特斯拉产业链切入人形机器人情况结构部件名称无框力矩电机谐波减速器行星滚柱丝杠轴承核心国产厂商三花智控、拓普集团绿的谐波拓普集团肢体活动关节执行器（16个旋转关节+12个线性关节）-力矩传感器编码器--空心杯电机精密齿轮鸣志电器、鼎智科技手部执行器智能硬件--摄像头IMU--FSD芯片资料：21经济网，中信建投8目录一、汽车与机器人的同源性：技术、工艺同源，商业模式延展二、汽车供应链竞争力拆解：成本&效率&技术的三重优势三、目前人形机器人进展：特斯拉引领，国内厂商跟随投资建议风险提示9成本优势：自主主机厂单车折摊和费用显著低于海外主机厂作为汽车产业链的核心环节，其成本控制能力集中反映了产业链整体的成本竞争力。从单车层面看，当下自主主机厂的成本优势明显。利润率指标更多是对成本和价格竞争的综合反映，为排除价格竞争因素扰动，我们选取单车折旧摊销和单车费用指标作为表征。

单车折旧摊销：2023年，海外主机厂平均单车折旧与摊销约1.66万元，而国内主机厂平均单车折旧与摊销费用8795.5元，相差近一倍。

单车期间费用：海外主机厂平均单车费用4.21万元，而所选国内主机厂平均单车费用3.50万元。图表：海内外主要主机厂单车费用（元）图表：海内外主要主机厂单车折旧与摊销费用（元）小鹏汽车-W蔚来-SW零跑汽车理想汽车-W东风集团股份吉利汽车长城汽车广汽集团赛力斯小鹏汽车-W蔚来-SW零跑汽车理想汽车-W东风集团股份吉利汽车长城汽车广汽集团赛力斯北汽蓝谷江淮汽车上汽集团比亚迪北汽蓝谷江淮汽车上汽集团比亚迪长安汽车江铃汽车丰田汽车本田汽车福特汽车通用汽车特斯拉长安汽车江铃汽车丰田汽车本田汽车福特汽车通用汽车特斯拉大众汽车梅赛德斯-奔驰宝马集团大众汽车梅赛德斯-奔驰宝马集团STELLANTISSTELLANTIS国内主机厂均值海外主机厂均值国内主机厂均值海外主机厂均值02000040000600008000010000012000014000016000005000100001500020000250003000035000资料：Wind，Marklines，公司公告，中信建投资料：Wind，Marklines，公司公告，中信建投10成本优势：特斯拉国内生产成本和效率优势明显特斯拉建造的上海超级工厂为特斯拉降低成本做出巨大贡献。

在工厂建造时，成本优势即开始显现，上海超级工厂的建造成本比美国Mo

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3生产线低65%。目前特斯拉上海工厂供应链本地化率已经超过95%，上海工厂团队人员99.9%由中国人组成，且国产特斯拉的车身主体部分基本上都来自于本土供应商，高度的本土化制造率和较低的人工成本为特斯拉在中国的生产成本带来了显著优势。本土产业链和生产技术的成熟推动了特斯拉的生产，特斯拉上海超级工厂2023年累计交付量达到94.7万辆，同比增长33%，在其全球产能中占比过半。

图表：特斯拉上海工厂图

表

：特斯拉2023年全球工厂产量（万辆）工厂位置产能利用率Q1Q2Q3Q4合计

预计产能加州14.414.512.614.055.595.8657585.38%上海21.924.422.726.8127.73%德州柏林4.34.54.72.15.73.84.914.618.72558.40%49.87%3.537.5资料：新华网，中信建投资料：特斯拉，中信建投11开发效率优势：新势力开发周期缩短至20个月随着电动智能化不断渗透，自主主机厂车型开发周期大幅缩短，当前国内传统主机厂最快需要

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个月完成新车型的量产开发，而领先新势力主机厂则将这一周期大幅缩短至

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个月。

平台化开发，平台化开发可以体现在共享同一底盘、电池技术或电驱动系统来快速推出不同车型，如零跑基于四叶草平台快速推出C10、C16等车型。高效的研发团队和流程，自主主机厂研发团队普遍效率更高，尤其在软件开发等非传统汽车开发领域中的效率显著高于大众等传统车企。供应链配合闪电开发，供应链与研发团队之间有高效的技术对接机制，供应链企业能够快速响应需求变化，实现小批量、多频次的供货，支持闪电开发。图表：新势力新能源车开发周期大幅缩短资料：科尔尼，中信建投12技术优势：汽车智能驾驶储备大量技术与人才中国汽车产业链在智能驾驶领域已经积累了大量的技术与相关人才，有望助推人形机器人算法开发。

技术专利方面：截至2022年，中国成为全球最大的专利布局目标市场，全球58%的专利在中国布局，第二名美国40%，第三名德国占11%。

研发人员方面：国内汽车智能化竞争加剧，引发厂商加强智能化团队建设，大力引进智能化相关人才。其中，智能化团队规模7000余人，实现遥遥领先。我们预计国内产业链在自动驾驶领域积累的技术和人才优势，在后续的人形机器人算法开发中有望起到重要的助推作用。图表：各厂商智能化团队规模车企名称统计时间团队规模理想2024年5月＜1000小米2024年4月1000+蔚来极氪2023年11月2024年2月2024年1月2024年1月2023年12月1300+1500+3000+4000+7000+小鹏比亚迪资料：新渠道观察，中信建投13目录一、汽车与机器人的同源性：技术、工艺同源，商业模式延展二、汽车供应链竞争力拆解：成本&效率&技术的三重优势三、目前人形机器人进展：特斯拉引领，国内厂商跟随投资建议风险提示14特斯拉人形机器人Optimus进展自2021年Tesla

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Day上首次亮相以来，特斯拉Optimus人形机器人已取得显著进展。

性能层面：截至2024年5月，Optimus

Gen2展示出约0.6m/s的行走速度，全身减重10kg以上，且行走速度提升超过30%。机器人的自由度增加，平衡能力、全身控制及手指灵活度均显著提高。

应用层面：

最新迭代中，Optimus利用端神经网络执行基本工厂任务，包括电池单体分类和电动工具使用，突显了其在精密操作和自主工作能力方面的技术突破。图

表

：特斯拉人形机器人Optimus发展历程资料：特斯拉，中信建投15特斯拉Optimus：迭代至Gen2后性能大幅优化

Optimus

Gen1：

执行器数量为28个(线性和旋转各14个)，包括有6种设计类型(三类丝杠和三类无框力矩电机)，总体上左右对称，自上而下分别为肩部6个旋转执行器、大臂2个线性执行器、腕部2个旋转执行器、小臂4个线性执行器、腰部2个旋转执行器、髋部4个旋转执行器、大腿4个线性执行器、小腿4个线性执行器。Optimus

Gen2

：在减重和提速的基础上，重点提升了控制精度和运动平衡的稳定性。新款机器人的手臂拥有11个自由度，手指上增加了触觉传感器，能够精确地抓取如鸡蛋等脆弱物体。在足部设计上，Optimus的行走姿态更加接近人类，同时行走速度也得到了显著提升。图

表

：人形机器人Optimus

G

en1与Gen2参数对比图

表

：人形机器人Optimus

Gen2外观参数/特性Optimus

Gen-1Optimus

Gen-2时间2022年9月30日2023年12月14日身高体重173cm73kg未公布63kg50

个（其中躯干

28

个，

52个（在Gen-1的基础上新增了自由度双手各

11个）2个颈部自由度）行走速度载重未公布比Gen-1提高了30%约20磅未公布可实现直立行走、搬运、

可搬运重达80

公斤的物品；可功能洒水等复杂动作。实现轻拿鸡蛋、深蹲等精细动作资料：特斯拉、中信建投资料：特斯拉、中信建投16宇树人形机器人：推出H1、G1，运动能力出众Unitree

H1是一款全尺寸通用人形机器人，具备约180CM的身高和47kg的体重，以其189N.

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g的高扭矩密度和3.3m/s的世界纪录移动速度展现出卓越的运动能力。在英伟达GPU加速的机器人仿真平台下，可以让Unitree

H1自主学习高速奔跑、多种高动态舞蹈动作，2024年3月，Unitree

H1以3.3m/s的运动速度创下全尺寸人形机器人速度的世界纪录，潜在速度超过5m/s。人

形机器人G1，配备有Dex3-1力控灵巧手，拥有3指力控功能和多达43个总自由度，为精细操作和强大灵活性提供支持。G1的体重约为35kg，身高约127cm，具备360°探测感知能力，包括3D激光和深度相机，确保全方位环境感知。图

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：人形机器人H1产品参数图

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：人形机器人G1产品参数资料：宇树科技官网、中信建投资料：宇树科技官网、中信建投17其他国产人形机器人产品进展

傅里叶GR-1机器人，具备44个全身自由度，由32个FSA关节构成，最大模组峰值扭矩达到230Nm。其体重为55公斤，身高165厘米，步速为5公里每小时；智

元

远

征

A1机器人，身高175厘米，体重55公斤，步行速度可达5公里每小时。其全身拥有49个自由度，单臂最大负载能力为5公斤；小米Cyber

One，身高177厘米，体重52公斤。它拥有21个全身自由度，最大模组峰值扭矩为300Nm，实现了96Nm/kg的峰值扭矩密度；追觅科技通用人形，身高

178cm，体重

56kg，全身共

44

个自由度，其中单腿还有完整的

6

自由度，可以完成单腿站立。交互方面则配备了深度相机，可以完成室内

3

维环境的建模，同时集成了

AI

大型语言模型，具备高质量的对话沟通能力。图表：其他国产机器人厂商产品参数厂商产品名称发布时间体重身高步行速度全身自由度驱动方式电机驱动扭矩最大关节模组傅利叶GR-12023年7月55kg165cm5