人形机器人行业研究方法论 特斯拉领衔人形机器人的从1到N 20240902 -中信建投

证券研究报告行业深度报告特斯拉领衔，人形机器人的从1到N——人形机器人行业研究方法论SAC编号：S1440521100008SAC编号：S1440524050002发布日期：2024年9月2日摘要：事件催化&T链进展是核心影响因素u核心观点：回顾人形机器人整体行情，人形机器人指数涨跌主要受重要行业事件催化和特斯拉机器人进展影响，主要行情包含5个阶段。2022年5月，马斯克宣布进军人形机器人行业，引发首轮行情；2023年5月特斯拉公布Optimus最新进展，黄仁勋提出“具身智能”概念，AI大模型相继推出，引发机器人整体板块式行情；2023年11月，特斯拉公布技术方案变化，伴有行走测试预期，国内人形机器人创新中心成立，引发丝杠等细分环节收敛行情。经过两年发展，目前人形机器人行业处于从1到N的量产阶段，我们认为特斯拉机器人量产进度、AI大模型更迭代、海内外人形机器人产业化落地进程仍然是核心影响因素。u人形机器人复杂程度是机器人之最，由电机、减速器、丝杠、传感器等核心零部件组成，海外厂商起步较早，国内企业性能逐步赶上。区别与传统工业机器人，人形机器人结构更为复杂，电机、减速器、丝杠等核心零部件使用数量更多，要求更高。①电机：无框力矩电机、空心杯电机常用于人形机器人，未来技术路线将重点突破高功率、高扭矩密度、高过载需求；②减速器：谐波减速器、行星减速器常用于人形机器人，但专用于人形机器人的高精度、大减速比，小体积，轻质量的减速器仍有提升空间；③丝杠：回顾历史，丝杠在人形机器人使用较少，主要系价格昂贵，缺少机器人专用丝杠型号，随着国产企业相继突破技术瓶颈，未来性价比更高、效率更高的人形机器人专用丝杠有望打开市场空间；④一体化关节：未来具备高功率密度、高精度、u海内外多家人形机器人相继进入工厂实训，特斯拉表示明年将有上千台机器人在特斯拉工厂工作，人形机器人从1到N渐行渐近特斯拉表示，明年将有上千台人形机器人进入工厂工作；Figure机器人在宝马工厂进行实训，完成物料搬运等工作；美国Digit机器人在亚马逊进行物料搬运，机器人执行任务时实现100%自主性，任务完成成功率高达97%；国内机器人今年相继进入工厂实训，优必选、宇树等公司在新能源汽车厂开u投资建议：看好特斯拉及头部人形机器人产业链，关注高壁垒、高价质量环节看好国内一体化关节、龙头减速器、龙头电机企业受益于机器人量产放量，建议关注丝杠企业在技术上的突破和和送样进展。六维力、触觉传感器作为降本覆盖）、恒立液压（机械组覆盖）等3）电机&减速器环2 》02.历史股价复盘：事件催化&T链进展是核心影响因素 》03.产业链解析：核心零部件环 》05.投资建议&各环节跟踪产业链简介：人形机器人的核心构成人形机器人产业链拆解：由电机、减速器、传感器等核心零部件构成控制算法：本体厂家/AI大模型速度传感器一维力/力矩传感器控制算法：本体厂家/AI大模型速度传感器一维力/力矩传感器加速器传感器位置传感器-编码器外部传感器内部传感器触觉传感器触觉传感器六维力/力矩传感器摄像头摄像头听觉传感器听觉传感器接近觉传感接近觉传感器电池组大脑AI电池组大脑AI芯片控制系统谐波减速器谐波减速器/行星减速器结构件力矩传感器旋转关节骨骼线缆编码器术技关节结构件力矩传感器旋转关节骨骼线缆编码器术技关节件无框力矩电机·TQ电机驱动器术根丝杠力传感器线性关节灵巧手壳体空心杯电机空心杯电机编码器驱动器行星减速器行星减速器线传动蜗轮蜗杆资料来源：Tesla，中信建投注：此图仅以特斯拉机器人作为人形机器人图例，列示公司未有相5机器人产业链拆解：人形机器人核心零部件种类、数量更多FANUC人形机器人FANUC人形机器人资料来源：中信建投注：红色框线为两者都需要的零人形机器人跟踪框架行业跟踪T链核心供应商量产进度全球机器人行业跟踪AI行业跟踪定点节奏产能核心供应商技术路线产能潜在供应商产品研发进度送样进度内部测试本体研发进度大模型数量技术路线大模型算力对外销售合作客户量产进度大模型技术路线产能大模型更新速度政策融资情况行业跟踪T链核心供应商量产进度全球机器人行业跟踪AI行业跟踪定点节奏产能核心供应商技术路线产能潜在供应商产品研发进度送样进度内部测试本体研发进度大模型数量技术路线大模型算力对外销售合作客户量产进度大模型技术路线产能大模型更新速度政策融资情况特斯拉跟踪机器人产品进展硬件结构软件、多模态大模型任务完成度下游应用人形机器人应用进展7股价复盘：事件催化&T链进展是核心影响因素股价复盘：事件催化&T链进展双线驱动，行业主题性投资明显•双线驱动下行业主题性投资明显，人形机器人迎来发展新机遇。一方面,政策利好和科技创新为行业发展注入动力；另一方面，特斯拉Optimus人形机器人的持续进展备受关注。在这两大驱动力的推动下，人形机器人板块经历了数轮牛熊交替，行业投资逐渐升温，迎来了发展的新机遇。图、事件催化&T链进展成股价变化核心影响因素02024.02：优必选WalkerS在车厂首次实训；2024.03：优必选进入港股通标2024.02：优必选WalkerS在车厂首次实训；2024.03：优必选进入港股通标2023.05.17：特斯拉召开股东大会，公布Optimus最新进展。黄仁勋提出“具身智能”2022.06.03：特斯拉预告在9月30日AIday发布人形机器人原型机。2023.01.19：工信部印发《“机器人+”应用行动实施方案》；ChatGPT赋能人形机器人产业。2023.10：工信部印发《人形机器人创新发展指导意见》。2023.11：北京人形机器人创新中心成2022.10.01：特斯拉AIDay发布2024.01.25：特斯拉2023年报业绩说明会。2022.10.01：特斯拉AIDay发布2024.01.25：特斯拉2023年报业绩说明会。2023.09.24：特斯拉更新Optimus进2023.12.29：优必选在港交所上市展股价复盘：事件催化&T链进展双线驱动，行业主题性投资明显整体来看，人形机器人指数涨跌主要受重要事件催化影响和T链进展影响，主要行情可以分为以下5个阶段：第一轮上涨：2022年5-9月。马斯克预告将在9月30日AIday上发布推出首款人形机器人TeslaBot原型机，引发机器人板块行情。第二轮上涨：2023年1-2月。工信部印发《“机器人+”应用行动实施方案》，OpenAI发布ChatGPT引爆网络，AI大模型发展超预期。第三轮上涨：2023年5-7月。特斯拉召开股东大会，公布Optimus最新进展，黄仁勋提出“具身智能”概念，引发人形机器人板块整体行情，各地相继出台涉及人形机器人产业的相关政策。第四轮上涨：2023年10-11月。政策支持和Optimus行走测试预期推动股价上涨。工信部发布《人形机器人创新发展指导意见》文件，北京人形机器人创新中心正式注册成立，机器人板块行情逐渐收敛，市场偏好丝杠等高壁垒环节。第五轮上涨：2024年2-4月。年后人形机器人市场逐步回暖，国内外事件催化频现，特斯拉发布Optimus最新进展。股价复盘：事件催化&T链进展双线驱动，行业主题性投资明显•首轮上涨：2022年5月~2022年9月。从特斯拉来看，2022年6月马斯克宣布将在9月底的AIDay上推出首款人形图、马斯克预告将在9月30日的AIDay上发布人形机器人原型机，带动板块上涨2022.04.21：亚马逊宣布成立工业创新基金AIIF，计划投资10亿美元来开发仓储机器人技术2022.06.03：马斯克预告将在9月30日的AIDay上发布人形机器人原02022-01-012022-05-012022-09-012023-01-01股价复盘：事件催化&T链进展双线驱动，行业主题性投资明显机器人密度较2020年实现翻番，服务机器人、特种机器人行业应用深度和广度显著提升。”行业端，2022年末OpenAI发布ChatGPT引爆网络，AI大模型发展超预期，以ChatGPT为代表的AI大模型关键技术可以用于机器人训练。图、2023年初，政策端和AI产业超预期，推动人形机器人指数上涨超额收益超额收益人形机器人指数沪深300指数01月19日：工信部印发《“机器人+”应用行动实施方案》，提出“到2025年，制造业机器人密度较2020年实现翻番”；ChatGPT赋能人形机2023-01-032023-03-032023-05-032023-07-032023-09-03股价复盘：事件催化&T链进展双线驱动，行业主题性投资明显•第二轮上涨：2023年1月初-2023年2月初。此阶段相关个股上涨主要系政策端以及AI概念驱动，器、减速器等等环节。图、工信部发布人形机器人实施方案，ChatGPT爆火，炒热人形机器人概念机器人政策，人形机器人概念，T链预期绿的谐波机器人政策，人形机器人概念，T链预期禾川科技江苏雷利股价复盘：事件催化&T链进展双线驱动，行业主题性投资明显•第三轮上涨：2023年5月初-2023年7月初。特斯拉5月17日在股东大会上公布Optimus最新进展，机器人可以稳定行走、抓取物体，并表示未来人形机器人需求将达百亿级别。同日英伟达创始人黄仁勋在ITFWorld2023半导体大会上表示，AI下一个浪潮将是“具身智能”，引发板块持续上涨行情。图、2023年5月，特斯拉Optimus最新进展、黄仁勋提出“具身智能”概念，引爆人形机器人板块行情ma超额收益5月17日：特斯拉召开股5月17日：特斯拉召开股东大会，公布Optimus最新进展。黄仁勋提出“具身智能”概念。5~6月：山东、深圳、北京等地相继出台政策文件,支持人形机器人发展。2023-01-032023-03-032023-05-032023-07-032023-09-03股价复盘：事件催化&T链进展双线驱动，行业主题性投资明显•第三轮上涨主行情：2023年5月初-2023年7月初，0-1板块性机会，概念相关个股普涨。NVIDIA创始人黄仁勋表示具身智能将成为下一波人工智能浪潮，特斯拉发布optimus最新进展，引发机器人整体板块行情，UCLA论文解析引发市场对减速器环节高度关注，同时电机、减速器、执行器等环节普遍受益。图、具身智能概念引发板块行情，0-1板块性机会出现，概念相关个股普涨行星滚柱丝杠人形机器人主题，滚柱丝杠概念，在微型行星滚柱丝杆研发与生人形机器人主题，减速器/电机相关概念，公司有相关产品人形机器人主题，核心零部件减速器概念，公司有行星/谐波减速器产品人形机器人主题，传感器相关概念，公司有六江苏雷利谐波减速器/行星减速器股价复盘：事件催化&T链进展双线驱动，行业主题性投资明显会表示11月会制作完成搭载自主设计执行器的人形机器人，并进行行走和执行测试，市场对Optimus行走测试存在预期。图、2023年10月底-11月中下旬，人形机器人指数迎来第四轮上涨周期0超额收益人形机器人指数沪深300指数超额收益人形机器人指数沪深300指数10月20日：工信部印发《人形机器人创新发展指导意见》。11月：特斯拉机器人行走预2023-01-032023-03-032023-05-032023-07-03股价复盘：事件催化&T链进展双线驱动，行业主题性投资明显•第四轮上涨：2023年10月-2023年11月。11月催化密集，工信部政策催化，特斯拉行走测试预期。板块行情逐渐收敛，市场更加关注高技术壁垒+高价值量+强国产降本诉求的丝杠及丝杠设备环节，轻量化概念受关注。图、丝杠板块行情持续演绎股价复盘：事件催化&T链进展双线驱动，行业主题性投资明显•行业触底向好，迎来五轮走高趋势：2024年2月初—2024年4月初。年后人形机器人市场逐步回暖，事件催化&特斯拉量产进图、2024年2月初-2024年4月初，板块迎来第五轮上涨周期超额收益人形机器人指数沪深300指数超额收益人形机器人指数沪深300指数2月：优必选WalkerS在新能源车厂首次实训；马斯克更新Optimus行走视频；3月：优必选进入港股通标的名单；Figure01发布应用端到端大模型更新视频；2023-01-032023-03-032023-05-032023-07-03股价复盘：事件催化&T链进展双线驱动，行业主题性投资明显•行业触底向好，迎来五轮走高趋势：2024年2月-2024年4月初。人形机器人市场逐步回暖，事件催化&特斯拉量产进展推动板块再次迎来走高趋势。特斯拉公布Optimus最新行走视频，丝杠、电机环节涨幅较大。本体方面，AI大模型赋能人形机器人，优必选与百度文心大模型合作，人形机器人应用落地加快。图、人形机器人进展超预期，板块触底向好发布人形机器人WalkerS最新视频，与百度实现战略合作丝杠概念，有丝杠产品在测试公司与优必选共同成立合资公司优奇机器人；工业人形机器人已进入新能源汽车工厂总装车间进行实景训练空心杯电机概念行星滚柱丝杠工业母机走高，以旧换新政策，人形机器人丝杠设备丝杠设备概念，公司数控螺纹磨床用于新能源汽车、人形机器人上的丝杆与螺母股价复盘：事件催化&T链进展双线驱动，行业主题性投资明显•指数波动下降，整体回调：2024年4月初-6月。人形机器人板块整体回调，5月5日特斯拉发布最新optimus训练视频，传感器仅采用2D视觉、触觉传感器和力传感器。同时马斯克预告optimus灵巧手自由度将提升，市场推断可能采用丝杠或谐波减速器方案。受益环节主要为传感器、丝杠、减速器。图、板块整体回调，传感器、丝杠、减速器等环节受益于T链进展丝杠概念，T链送样，公司使用部分超募资金人民币11,706.53万元用于投资建设“机器人零部件智能化技术改造项目”；T链送样，公司在上海设立全资子公司上海北特机器人部件，配合客户研六维力传感器概念，立项“基于微熔技术的力&力矩传感器项目”研发，六传感器新技术方向之一触觉传感器人形机器人传感器概念触觉传感器人形机器人传感器概念，申请MEMS压力传感器专利减速器概念，谐波减速器给机器人整体企业送样中传感器概念，公司在机器人领域的应用有相关布局股价复盘：事件催化&T链进展双线驱动，行业主题性投资明显•人形机器人零部件指数：选取各环节最具代表性的标的编制，反映了人形机器人零部件从2022年至今的股价变动情况。以人图、各环节指数选取最具代表性标的编制产品类型证券代码公司名称产品类型证券代码公司名称执行器三花智控拓普集团丝杠五洲新春斯菱股份贝斯特北特科技灵巧手603728.SH鸣志电器丝杠设备浙海德曼秦川机床华辰装备日发精机关节电机I伟创电气步科股份谐波/谐波减速器绿的谐波双环传动中大力德丰立智能传感器柯力传感东华测试凌云股份汉威科技执行器股价复盘：确定性驱动股价快速反应，超额收益逐步回归•Optimus整体躯干共有28个执行器，高确定性+高价值量驱动股价快速反应，超额收益逐步回顾。执行器是人形机器人价值量和确定性是最高的环节，在第一轮行情中执行器快速反应，绝对收益跑赢人形机器人指数，后续几轮行情持续跑赢，超额收特斯拉在23Q2业绩提到预计图、执行器高确定性+高价值量驱动股价快速反应特斯拉在23Q2业绩提到预计三花智控绝对收益拓普集团绝对收益人形机器人指数绝对收益2022.06.03：特斯 沪深300绝对收益2023.11：行走测试预期，拉预告在9月30日AIday发布人形机器人原型机2023.01.19：工信部印发《“机器人+”应用行动实施方案》.拉预告在9月30日AIday发布人形机器人原型机2023.01.19：工信部印发《“机器人+”应用行动实施方案》60.00%40.00%20.00%2022/1/12022/5/1灵巧手股价复盘：确定性+稀缺性驱动，历史最高涨幅最大•Optimus灵巧手单手使用6个电机，具备11个自由度，灵巧手行情由确定性+稀缺性驱动。灵巧手一般采用电机驱动，特斯拉采用空心杯电机，我们选取鸣志电器作为空心杯环节标的，灵巧手环节对股价反应迅速，稀缺性+确定性驱动跑赢人形机器人指数，历史最高涨幅最大。图、确定性+稀缺性驱动，历史最高涨幅最大2024.05.05：马斯克在社交平台预告灵巧手自由度将提升至22个。2023.07.20：特斯拉23Q2业绩说明会，已生产5-10台，预计11月进行行走测试，2023.03.01：特斯拉在2023InvestorDay2024.05.05：马斯克在社交平台预告灵巧手自由度将提升至22个。2023.07.20：特斯拉23Q2业绩说明会，已生产5-10台，预计11月进行行走测试，2023.03.01：特斯拉在2023InvestorDay上展示了Optimus的最新视频，可实现装配任务，手指关节可实现抓取。2022.06.03：特斯拉预告在9月30日AIday发布人形机器人2022/1/12022/5/1关节电机股价复盘：板块行情驱动为主•Optimus关节电机采用无框力矩电机，关节电机行情由板块行情驱动为主。无框力矩电机竞争格局相对分散，最高涨幅低于更稀缺的空心杯电机，跟随板块行情启动后跑赢人形机器人指数。图、关节电机由板块行情驱动为主关节电机指数绝对收益人形机器人指数绝对收益沪深300绝对收益2023.05.17：特斯拉召开股东2023.05.17：特斯拉召开股东大会，公布Optimus最新进展。黄仁勋提出“具身智能”60.00%40.00%20.00%2022/1/1减速器股价复盘：板块行情驱动，超额收益逐步回归•Optimus采用谐波减速器，减速器环节跟随板块行情，随着行情演绎，其超额收益逐步收敛回归。2023年6月，UCLA人形机器人论文引发市场对减速器环节的高度关注，提升行星减速器在人形机器人的使用可能性。图、减速器技术壁垒高、价值量大，国产化进程仍有空间60.00%2022.06.03：特斯拉预告在9月30日AIday发布人形机器人40.00%谐波&行星减速器指数绝对收益人形机器人指数绝对收益60.00%2022.06.03：特斯拉预告在9月30日AIday发布人形机器人40.00%2023.06：UCLA拜访特斯拉Optimus。此前，UCLA论文引发市场对减速器环节高度关注，该论文全部采用行星减速器。20.00%2022/1/12022/5/1丝杠股价复盘：高壁垒+高价值量，后期行情主升浪•2023年11月以来，市场更加关注高技术壁垒+高价值量+强国产降本诉求的丝杠环节。11月催化密集，特斯拉行走测试预期，工信部正常催化，丝杠板块行情开始持续演绎。图、丝杠板块从2023年11月开始走高，有望先行实现国产替代丝杠指数绝对收益人形机器人指数绝对收益沪深30丝杠指数绝对收益人形机器人指数绝对收益沪深300绝对收益2024.02：马斯克在社交平台发布Optimus在实验室行走视频。80.00%60.00%40.00%20.00%80.00%60.00%40.00%20.00%2023.11：特斯拉行走测试预期。2023.10：工信部印发《人形机器人创新发展指导意见》。2022/1/12022/5/丝杠设备股价复盘：高壁垒+进口替代，跟随整体板块行情•丝杠设备行情节奏跟随板块行情，2023年以来，丝杠行情带动同样高技术壁垒+强国产降本诉求的丝杠设备环节持续演绎。11月催化密集，工信部政策催化，特斯拉行走测试预期，国产厂商持续研发螺纹磨床技术，受到市场广泛关注。图、丝杠行情引发市场关注高壁垒设备环节80.00%80.00%60.00%40.00%20.00% 2023.11：特斯拉行走测试预丝杠设备指数绝对收益人形机器人指数绝对收益沪深300绝对收益2023.11：特斯拉行走测试预2023.10：工信部印发《人形机。器人创新发展指导意见》。传感器股价复盘：特斯拉技术方案催化，跟随板块行情•人形机器人传感器种类多样，标的相对分散，传感器环节主要跟随板块行情，特斯拉技术方案迭代提升其确定性。图、传感器跟随板块行情，特斯拉技术方案持续催化40.00%30.00%20.00%10.00% 40.00%30.00%20.00%10.00% 2023.12.13：特斯拉更新视频，增加足部的力/力矩传感器，手部触觉传感器。2024.03.13：Figure发布了和OpenAI合作后的首个机产业链解析：核心零部件环节现状及趋势•电机将电能转换成机械能，为机器人提供动力。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。转子绕组切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。依照使用电源类型，可分为直流电机和交流电机。图、电机由转子和定子等部件组成图、电机类型品类多样输出轴输出轴轴承转子轴承绕组定子托架资料来源：Nidec，中信建投资料来源：新能源汽车构造与检修，中信建投30电机：扭矩、转速、功率是电机的重要参数•电机的机械输出主要由转速和扭矩来决定。转矩是各种工作机械传动轴的基本载荷形式，与动力机械的工作能力、能源消耗、效率、运转寿命及安全性能等因素紧密联系。转速则是电机旋转的速度，与电源频率和磁极对数相关。图、扭矩、转速、功率是电机的重要参数图、电机的转速和扭矩决定了其机械输出A为常数输入功率［W电压［V］×电流［A］A为常数输入功率［W电压［V］×电流［A］电动机转速随着负载增大到一定程度转速会急剧下降，当轴上负载使电动机转速下降为0时，称堵转，此时负载转矩即为堵转转矩堵转扭矩常用参数含义功率电机两侧电压和电流的乘积额定功率额定电流和额定电压的乘积转矩使机械元件转动的力矩称为转动力矩效率有用功率对驱动功率的比值减速比减速机构中瞬时输入速度与输出速度的比值空载转速电机在不带负载的情况下的转速空载电流电动机不带动任何负载（空转）的电流额定转速在额定功率下电机的转速，即满载时的电机转速额定转矩在额定功率时运转的转矩称额定转矩，也称满载转矩资料来源：RCS，中信建投资料来源：Nidec，江苏省机械工程学会，中信建投31无框力矩电机：体积小、效率高•无框力矩电机区别于传统电机，由转子和定子组成，没有固定外部机构或框架，利用机器的自身轴承支撑转子，将电机无缝内置于机器设计中。其结构设计使其具备高效率、高精度等优异的动态性能，广泛应用于工业自动化、机器人、医疗设备、航空图、无框力矩电机由转子和定子组成图、无框力矩电机具有优异动态性能•可以做为直驱动力源，它不需要皮带和皮带轮，丝杆或齿轮箱，就能直驱负载。极高的•可以做为直驱动力源，它不需要皮带和皮带轮，丝杆或齿轮箱，就能直驱负载。极高的刚度•无框力矩电机直接集成到机器的结构中，效率效率高高。•无框力矩电机直接集成到机器的结构中，改变静音•无框力矩电机直接集成到机器的结构中，效率效率高高。•无框力矩电机直接集成到机器的结构中，改变静音了传动方式（甚至不用减速机），带来了明显•无框力矩电机直接集成到机器的结构中，减少了所用的零件，因此机器更易稳定工作。稳定性高低维护性•较传统电机相比更少的机械部件，无易磨损或需维护的组件资料来源：机电之家，中信建投资料来源：达瑞微电机，研一机械，中信建投32无框力矩电机：海外厂家率先研发，国内厂家产品线逐步完善•美国科尔摩根是全球无框力矩电机龙头，拥有超70年的运动控制研发经验，电机性能在全球处于第一梯队。国内目前进展较快的公司包括步科股份、昊志机电等。•步科股份是国内最早做无框电机的厂商之一，到2022年，步科进一步推出第三代无框力矩电机FMC系列，产品优化了电磁方案，转矩密度进一步提升，新一代产品的过载能力、额定扭矩等性能已经逐步接近国际龙头科尔摩根的产品。图、科尔摩根电机积累深厚，广泛应用与机器人领域公司下游应用领域公司Kollmorgen美国医疗、航空航天、国防、机器人Aerotech美国适合直接驱动应用，例如打印和扫描Alliedmotion美国航空航天与国防、自动化、精密医疗设备、机器人、AGV、手持式电动工具Parker美国旋转工作台、材料成型、材料搬运、造纸机、搅拌机、压缩机、特种机械、电动缸、绞车、医疗、航空航天、军事TQRobodrive德国人形机器人、协作机器人、外骨骼、医疗和服务机器人、机械工程、航空tecnotion荷兰晶圆处理机器人、航空航天、机床、数字切割机、打印设备、Delta机器人、SCARA机器人、轻量级臂端工具、木材切割机、手术机器人、样本处理、康复设备MaxonMotor瑞士外骨骼、电动义肢、外科电动工具、手术机器人、空气轴承、半导体、航空阀门和执行器、无人机、小型工业机器人、农业机器人、服务型机器人、协作机器人、汽车步科股份协作机器人、仿生机器人、医疗器械、半导体设备、新能源林泉电机机械臂、石油装备、航天设备昊志机电按摩机器人、协作机器人大族电机立式铣车复合加工中心、光伏PECVD设备、PVD去膜机、精密机床、医用直线加速器微精电机航空航天、船舶重工、国防、电子系统33空心杯电机：采用无铁芯转子，结构紧凑重量轻•空心杯电机采用无铁芯转子，该种转子结构可以消除传统电机中因铁芯形成涡流引起的电能损耗。空心杯电机不仅重量轻、转动惯量小，减少了机械能损耗，还因其转子结构的优化而提升了运转特性，在医疗、航天航空、工业自动化、机器人等领域成为电动机的发展趋势。•空心杯电机分为有刷和无刷两种类型。有刷空心杯电机转子无铁芯，无刷空心杯电机定子无铁芯。有刷电机通过碳刷和换向器完成电能的传输和换向，而无刷电机则通过控制器处理霍尔传感器的位置信号来实现换向，无需物理换向结构。图、有刷空心杯电机的线圈、换向器和连接板一起旋转，形成转子图、无刷空心杯电机是线圈固定，永磁铁旋转作为转子资料来源：鸣志电器，中信建投资料来源：鸣志电器，中信建投34空心杯电机：市场头部集中欧美厂商，国内厂商起步较晚•海外空心杯电机厂商先发优势和技术积淀优势明显。全球空心杯电机市场的龙头企业包括MaxonMotor、Faulhaber、Portescap、Alliedmotion、Nidec等公司，根据头豹研究院数据，2022年内全球空心杯电机CR5为67%。中国空心杯电机厂商起步较晚，在全球市场中与国际厂商仍然存在一定的差距。图、全球空心杯电机竞争格局中，欧美企业占据主要优势下游应用领域公司下游应用领域Faulhaber德国机舱设备、卫星、行星着陆器、电动夹具、医用呼吸机、显微镜等光学设备、外科机器人、农业机器人、仿人机器人Portescap美国遮光窗帘系统、座椅运动系统、阀门和执行器、配料分送设备、便携式气体探测仪、仿人机器人、土地测绘全站仪、安保和监视摄像机、电动螺丝刀、移动肠道进食泵、医用分析仪、仿生和外骨骼系统、外科手术机器人Alliedmotion美国移液枪、外骨骼、假肢、航天航空、自动化、工业机械、机器人CitizenMicro医疗设备、工业设备、光学设备、机器人Orbray专业摄像机、广播控制、导尿管、摄像镜头驱动、测量仪器、工业伺服、内窥镜(OCT)、导管消融术、超声内镜、微创手术、手术钻头、微型机器人、通讯机器人光学摄像头、无人机、汽车配件MaxonMotor瑞士手术机器人、口腔外科设备、心脏辅助设备、外骨骼、义肢、电动移液器、电动螺丝刀、捆扎工具和装订机、摄像机、航空航天产品、机器人、汽车鸣志电器导弹的飞行方向快速调节、高倍率光驱的随动控制、便携式、仪器仪表、个人随身装备、野外作业的仪器设备、电动车、玩具车、电动牙刷、飞行器、医疗技术、测量设备鼎智科技医疗设备、分析仪、显微镜、晶片制造、探针测3D打印、工业型机器人、服务型机器人、家庭自动化机器人、夹具、AGV拓邦股份纹身机、医疗设备、电动窗帘、打磨机、水泵、手持电动工具、电动窗帘、机器人、工业夹具、半导体设备兆威机电照相机、机械手、玩具、手机摄像头、遥控装置、精密医疗器械伟创电器人形机器人灵巧手、手术机器人、移动机器人、机械臂35无刷直流电机分为有齿槽电机和无齿槽电机•无刷直流电机根据定子是否开槽分为有齿槽电机和无齿槽电机，常规多为开槽设计。有齿槽电机的定子有齿槽结构，线圈缠绕在定子周围的槽内。无齿槽电机的定子无齿槽结构，线圈在单独的外部操作中缠绕，然后在电机组装过程中直接插入气隙中。•无齿槽电机无齿槽效应，转矩可预测且高度可控，更适用于高速和小尺寸的应用；有齿槽电机的单位体积转矩输出、电机常数、效率更高。在需要平稳运行、高加速度和高转矩常数的系统中，有齿槽电机是第一选择。图、有齿槽电机与无齿槽电机的定子结构不同图、有齿槽设计比无齿槽设计能够更好地集中磁能有齿槽电机无齿槽电机资料来源：控制工程网，中信建投资料来源：控制工程网，中信建投36轴向磁通电机轻量化优势显著，具备高功率、高扭矩密度等特点•轴磁通向电机具有轴向磁场，定子、转子呈盘式结构。在电机结构方面，轴向磁通电机的定子、转子均呈盘形结构，定子与转子间的气隙是与电机转轴垂直的平面，磁场方向垂直于气隙面，与转轴方向平行。•与传统径向磁通电机对比，轴向磁通电机具备体积小、质量轻、高功率及扭矩密度等优点，多应用于电动汽车、飞机等领域。图、径向磁通电机的磁场方向为径向图、图表4：YASA车用轴向磁通电机性能更优项目名称YASA车用轴向磁通电机传统电动汽车径向磁通电机质量（kg）2450体积(L)5扭矩(Nm)扭矩密度资料来源：电子工程世界，中信建投资料来源：YASA官网，中信建投37轴向磁通电机仍以国外企业为主，国内企业正逐步突破•目前轴向磁通电机在国外的主要竞争者部分已寻找到批量应用场景，主要应用领域为电动汽车、电动飞机。例如YASA轴向磁通电机产品已应用于奔驰VisionOne-Eleven概念车，未来将在奔驰AMG.EA纯电平台上量产搭载使用。•国内的主要竞争者尚处于小批量应用阶段，主要应用领域包括商用车、特种车辆、无人机等，上海盘毂动力科技股份有限公司下游应用领域包括乘用车、特种车辆等，小象电动电机开始应用于人形机器人。图、轴向磁通电机仍以国外企业为主公司名称公司产品下游应用领域公司名称YASA英国电动汽车、船舶、电动飞机英国MAGNAX电动汽车、电动飞机WHYLOT法国SaiettaGroup英国电动汽车、电动摩托、电动船Phi-PowerAG瑞士电动赛车、电动重型车辆上海盘毂动力科技股份有限公司能量管理系统、乘用车电驱动、卡车电驱动、船用发电机组及电驱动、农业设备及轮边驱动、机器人关节、电动转台及伺服驱动、风力发电设备、电动叉车、纯电动挖机及伺服电机、无人机驱动、纯电轻便化园林机械杭州中豪电动科技有限公司城际物流轻卡、重型矿卡、大型工程机械设备、军民两用工业发电机组、中重型卡车、重型矿卡、工程机械设备、混凝土搅拌车、新能源环卫车、电动装载机、泵车、乘用车分布式驱动、轮边驱动、电动摩托、履带仪坤动力科技（上海）有限公司轨道交通、新能源汽车（公交客车、轻型车、乘用车、重型车辆、工程机械电气化、汽车装备、船舶推进、矿车驱动、特种风机上海磁雷革传动系统有限公司挖掘机、客车、电动赛车、摩托车、卡车深圳小象电动科技有限公司无人车轮毅动力系统、大型仿生机器人关节、工程机械转向总成、电动汽车轮边电机驱动系统、小型四足仿生机器人、高速警用电动摩托车38人形机器人主要使用空心杯电机和无框力矩电机•人形机器人关节多采用无框力矩电机，灵巧手多采用空心杯电机。无框力矩电机具有高功率密度、高效率，且能够做到快速响应，多用于人形机器人关节；空心杯电机因其小型化和高精度的特性，适用于人形机器人灵巧手关节。图、主流人形机器人中，无框力矩电机多用于机器人关节图、人形机器人使用的电机主要是空心杯电机和无框力矩电机机器人企业/机构关节电机灵巧手电机驱动电机控制电机步进电机伺服电机驱动电机控制电机步进电机伺服电机力矩电机力矩电机空心杯电机空心杯电机ASIMO本田直流电机、无刷直流电机CyberOne小米无框力矩电机宇树无框电机优必选无框力矩电机小紫XR-4达闼无框电机空心杯电机有刷/无刷直流电机Optimus无框力矩电机空心杯电机39核心零部件二：减速器，主要用于降低转速提升扭矩•减速器是连接动力源和执行机构的中间机构，用于降低转速和增大扭矩。绝大部分电机负载大，转速高，不适宜用原动机直接驱动的工业场景。而减速器能够将电动机、内燃机或其他高速运转的动力通过输入轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的。按照控制精度划分，减速器可分为一般传动减速器和精密减速器，常见的波减速器、行星减速器等，被广泛应用于数控机床、机器人等精密制造领域。图、减速器配合电机起到降低转速增大扭矩图、减速器在原动机和工作机之间起着匹配转速和传递扭矩的作用高转速输入高转速输入减速器低转速输出低转速输出资料来源：《机器人用精密减速器类型及精度研究进展》，中信建投资料来源：国茂股份招股书，中信建投40减速器类型多样，根据应用场景按需选择•减速器种类多种多样，性能各具千秋，适用于不同场景。各类减速器在原理、技术成熟度、减速结构方面存在差异，适用于机器人不同部件。当前在人形机器人领域主要的减速器/传动机构有谐波减速器、行星滚柱丝杠、多级行星减速器、蜗轮蜗杆等。图、减速器种类多样，性能各具千秋减速原理举例技术成熟度/市场细分优缺点一般齿比减速圆柱齿轮减速传统/成熟/占据主要市场减速比不大，体积较大摆线针轮减速器很成熟/中比范围占据主要市场制造工艺复杂，制造精度要求高三环减速器正在试推广阶段/市场份额很小冲击噪声大，安装调整要求高少齿差减速二环减速器技术不成熟/试向市场推广结构简单、速比范围宽，传递功率不能太大三齿轮减速行星减速器技术较成熟减速零件多，径向尺寸大谐波减速谐波减速器技术成熟，结构尚需完善/占据高端市场结构紧凑，速比范围大，工艺复杂，成本高斜面减速螺旋作动器研究阶段/待推向市场结构紧凑，功率密度高，不适用于全转动活齿减速活齿减速器尚存在关键技术问题待突破/市场上尚无结构紧凑，减速输出机构集成，易发热工质变性磁触变无级变速器研究阶段/市场尚无振动小、噪声低、无级变速41机器人减速器主要性能包含多种指标•机器人精密减速器技术指标包含扭转刚度、启动转矩、传动精度、空程、背隙、传动误差、传动效率等。我国对机器人用精密减速器研究相比国外起步较晚。图、减速比、扭矩、精度是选择减速器的重要指标图、行星减速器输出扭矩与减速比有关关键技术指标定义减速器输出扭矩扭转刚度在扭转力矩的作用下，构件抗扭转变形的能力，或额定负载转矩与弹性变形转角之比值。启动转矩空载起动时，所需施加的力矩。传动精度在工作状态下，输入轴单向旋转时，输出轴的实际转角与相对理论转角的接近程度。传动精度的高低用传动误差的大小来衡量，传动误差小，精度高，传动误差大，精度低。空程在工作状态下，当输入轴由正向改为反向旋转时，输出轴在转角上的滞减速比=电机输出转速÷减速器输出转速*使用系数是指较大的过载率，不会对电动机造成损坏，通背隙将输出端与减速器壳体均固定，在输入端施加±2%额定转矩顺时针和逆时针方向旋转时，减速机输入端有一个微小的角位移，此角位移就是背传动误差在工作状态下，当输入轴单向旋转时，输出轴的实际转角与理论转角之传动效率输出功率与输入功率的比值。传动效率受到减速比、转速、负载扭矩、温度、润滑条件的影响。资料来源：中国传动网，中信建投资料来源：纽格尔公司官网，中信建投42谐波减速器：体积小、质量轻、传动比大，具备高性能•结构与工作原理：谐波减速器是由带有内齿圈的刚性齿轮（刚轮）、带有外齿圈的柔性齿轮（柔轮）、波发生器三个基本构件组成的精密减速器。谐波减速器通过柔轮变形产生的周期性波动来实现刚轮轮齿与柔轮轮齿之间的少齿差内啮合，从而完成运动与动力的传递，由于内外齿数相差很少，因此容易获得大传动比。•谐波减速器特点：谐波减速器体积小、质量轻、结构简单，且其传动比大而范围宽，承载能力强，齿侧间隙可调，可以实现零回差，同轴性好，传动平稳且效率高，噪声小，并且能在密闭空间、介质辐射的工况下正常工作，具有较高性能。图、谐波减速器由钢轮、柔轮、波发生器构成图、谐波减速器通过柔轮变形产生的周期性波动完成传动资料来源：绿的谐波招股说明书，《谐波齿轮传动概述43谐波减速器：哈默纳科一家独大，绿的谐波国内市场份额领先•全球谐波减速器市场主要参与者为哈默纳科、日本新宝、绿的谐波、来福谐波等。其中哈默纳科一家独大，2021年其全球市场份额占有率达82%。•在中国市场，主要参与厂商包括哈默纳科、日本新宝、绿的谐波、来福谐波，2021年中国市场占有率分别为35.5%、7.4%、24.7%、7.7%。图：2022年全球谐波减速器市场哈默纳科一家独大图：2022年中国谐波减速器市场由哈默纳科主导7%11%82%7%11%82%16%16%5%4%8%7%25%36%44行星减速器：高效动力传输、高转矩输出能力、高传动刚性•结构与工作原理：行星减速器通常由中心轮、行星轮、行星架和机架组成。中心轮又称太阳轮，轴线固定，定轴转动。行星架轴线固定，一端定轴转动，另一端连接行星轮，是行星轮的轴线。行星轮的运动比较复杂，行星轮绕着自己的轴线“自转”，同时，它的轴线绕着中心轮的轴线“公转”。•行星减速器特点：由于在运转时的咬合齿数较多，齿轮咬合的总体接触面积也比较大，因此相比普通的固定齿轮减速机，行星减速机的动力传输效率更高，具备更强的转矩动力输出能力，同时其传动刚性也更硬。图、行星齿轮组是行星减速器核心零部件图、电机驱动太阳轮旋转，从而带动行星轮沿环形内齿圈旋转输出侧（负载侧）法兰行星齿轮组电机侧法兰4—负载侧轴承输出轴负载侧轴承输出轴45行星减速器：常用多级行星减速器，具备传动比大、承载大优势•行星减速器级数、传动比与机械效率成反比，通常使用多级行星减速器。行星减速器级数越多，传动比越大，功率损失越多，机械效率越低。多级行星减速器的总传动为每一级传动比相乘。在实际应用中，特别是在机器人、智能设备中，需要行星减速器尺寸小、传动比范围大，通常采用多级行星减速器，如二级减速器、三级减速器和四级减速器等。•双联行星减速器相比RV减速器具备传动比大、承载大的结构优势。双联行星减速器的驱动功率是RV减速器的12倍，负载功率约为RV减速器的4倍，在结构上具备传动比大、承载大的优势。图、行星减速器传动比与机械效率成反比图、双联行星减速器的驱动功率与负载功率均高于RV减速器行星减速器级数微型行星减速器传动比范围某厂家机械效率测试速度传动比机械效率(%)一级92-95二级24.481-85三级73.673-7731061-6646行星减速器：外资厂商主导，国产化率较低•从全球来看，日本新宝、纽卡特、威腾斯坦是全球精密行星减速器市场的主要供应商。2022年日本新宝、纽卡特、威腾斯坦、精锐科技等外资企业占据市场12.9%、10.9%、10.7%、7.5%的市场份额，国内厂商科峰智能占据市场5.4%的份额。20.4%、11.7%、9.4%。图：2022年全球行星减速器市场由外资主导图：2022年中国行星减速器市场国有化率水平较低20.40%46.1%9.40%20.40%46.1%9.40%52.6%47摆线针轮减速器：行星式传动原理+摆线针齿啮合的传动装置•摆线针轮减速器属于采用少齿差行星式传动原理及摆线针齿啮合的减速器，其输入部分由输入轴和偏心套组成，偏心套由两个互成180°的偏心部分组成，并用键与主动轴相联。减速部分由摆线轮和针轮组成，两个奇数摆线轮错位180°安装在偏心套上，与针齿啮合传动实现减速。输出部分由输出轴和柱销组成。•摆线针轮行星传动时，输入轴旋转通过偏心轴带动摆线轮旋转，由于偏心轴上的摆线轮与针齿啮合限制，摆线轮旋转时既绕自身轴线自转，又绕输入轴轴线公转，借助输出机构，将摆线轮的低速自转动通过销轴传递给输出轴，从而获得较低的输出转图、摆线针轮减速器采用少齿差行星式传动原理及摆线针齿啮合实现减速图、摆线针轮减速器由偏心套、摆线轮、针齿等构成针齿偏心套针齿偏心套输出轴输出轴摆线轮输入轴输入轴资料来源：国茂股份官网，中信建投资料来源：国茂股份官网，中信建投48摆线针轮减速器：具备传动比大、传动效率高、体积小的优势•摆线针轮减速器具有传动比大、传动效率高、体积小重量轻、噪音低的特点。（1）传动比大：一级减速时传动比是1:7~87，（3）体积小、重量轻：采用行星传动原理，输入轴和输出轴在同一轴线上少2/3以上，重量减轻1/3以上4）噪音低：摆针齿的啮合齿数较多，重叠的系数大，运转平稳噪声低。•应用广泛：摆线针轮减速器多应用于纺织印染、轻工食品、冶金矿山、石油化工、起重运输及工程机械领域。图、两款摆线针轮减速器均具有传动比大的特点WB微型摆线减速机X/B摆线针轮减速机功率0.04-3kW0.37-55kW扭矩25-250Nm150-20000Nm传动比单级9-87，双级121-1849单级9-87，双级121-7569，三级2057-658503减速比一级9-87，二级99-5133-平均效率一级90%，二级88%-安装型式和输出方式底座式、法兰式、实心轴输出-输入方式直联电机、实心轴、法兰式输入-装配方式卧式、立式、双轴型和直联型应用领域冶金、矿山、建筑、化工、纺织、轻工业等行业49减速器：德企、日企主导，国产厂商起步较晚•精密减速器作为智能制造的关键核心零部件，长期被欧美、日本等发达国家垄断。海外精密减速器领域发展较早，形成了一批以日本、德国企业为主的优秀减速器制造商，包括纳博特斯克、哈默纳科、日本电产新宝株式会社、台湾精锐科技股份有限公司、纽卡•国内减速器厂商起步较晚，21世纪以来涌现出一批以国茂股份、绿的谐波、中大立德为代表的优质国产厂商。图：日本、德国减速器企业行业积累深厚，占据主导地位整体运动控制行业领军企业，谐波减速器、精密行星减速器被广泛应用于各种传动系统精密减速器行业的领导者，曾数次荣获日本机械学世界知名的行星减速器和传动机构制造商专注伺服电机用精密行星减速器，产品国内市场全球领先的制造电机、减速器和变频控制器制造厂商主要产品包括精密减速器、传动行星减速器、各类小型及微型老牌机床厂商，RV减速器产品主要用于工业机器人、精密回转机构、机床及自动化装置高精密齿轮领域龙头，主要产品为乘用车齿轮、商用车齿轮、工程国内行星减速器龙头厂商，2022年行星减速器销售金额在全球市场排第五，在中国市场排第二行星减速机领先厂商，产品适配日本安川、松下、三菱、富士、台湾东元等任意厂商的人形机器人谐波减速器仍占主流，行星减速器逐步提升•人形机器人减速器类型多样，适用于不同环节，目前以谐波减速器为主。当前人形机器人减速器以谐波减速器为主，如ASIMO、WalkerX、LOLA、Optimus的旋转关节等，随着技术方案迭代，行星减速器的使用量逐步提升，而线性关节多用滚珠/滚柱丝机器人企业/机构体重（kg）关节数/电机数谐波减速器摆线针轮减速器行星减速器滚柱丝杠ASIMO本田√Cassie-√20-√优必选6341（腿6*2;臂7*2;手6*2;颈*3）√达闼65-√GR-1傅利叶40-LOLA慕尼黑工业大学6826关节）√（膝、踝关节）ARTEMISUCLA√Optimus7340-√（旋转关节）多级行星减速器）行星滚柱丝杠）资料来源：公司官网，中信建投51核心零部件三：丝杠，将旋转运动转化为直线运动•丝杠是将旋转运动变成直线运动，或将扭矩转换成轴向反复作用力的传动副零件。丝杠可以分为滑动丝杠、滚动丝杠、静压丝杠等类型。其中，行星滚柱丝杠对冲击载荷的鲁棒性使其非常适合机器人的腿部，尤其设计受到空间和重量限制时。•丝杠的加工工艺可以分为砂轮磨削、硬车削和旋风铣削等。对比来看，旋风铣削的生产效率最高，且能达到一定精度。砂轮磨削的生产效率比较低，但精磨后能够达到较高的精度。图、滚珠/行星滚柱丝杠承载能力更高图、丝杠的加工工艺可以分为砂轮磨削、硬车削和旋风铣削等滑动丝杠梯形丝杠滚珠丝杠丝杠滚动丝杠行星滚柱丝杠滚柱丝杠反向滚柱丝杠静压丝杠滑动丝杠梯形丝杠滚珠丝杠丝杠滚动丝杠行星滚柱丝杠滚柱丝杠反向滚柱丝杠静压丝杠工艺设备与刀具粗加工生产效率备注砂轮磨削丝杠磨床或开槽磨床磨制90°V型槽低需要半精磨和精磨硬车削CBN刀具及数控车床车制90°V型槽中适于长度1m、螺距6mm以下长径比小的滚珠丝杠旋风铣削CBN刀具及数控车床次铣削成型，高适于较长以及长径比大的滚珠丝杠5252滚珠丝杠：能够将旋转运动转化为直线运动，传动效率较高•结构：滚珠丝杠（副）是由丝杠、螺母、滚珠等零件组成的机械元件。当滚珠丝杠作为主动体时，螺母会按照丝杠的旋转角度跟随相应规格的导程转化为直线运动，通过螺母座与螺母连接被动工件，实现相应的直线运动。•特点：滚珠丝杠传动系统具有传动效率较高、承载能力较强，寿命较长，刚度较大等特点，且摩擦小、可靠性高、效率高，安图、滚珠丝杠传动系统机构包含丝杠、螺母、滚珠等零件图、滚珠丝杠传动系统传动效率较高、承载能力较强资料来源：《基于全闭环控制技术的滚珠丝杠伺服系统研究》，银泰科53滚珠丝杠市场：日本、欧洲企业领先，国产高端产品存在差距•欧美、日本企业主导全球滚珠丝杠市场。根据华经产业研究院统计，全球主要滚珠丝杠厂商包括NSK、THK、SKF等，全球•目前全球中高端滚珠丝杠副主要被外资垄断。根据智研咨询统计，中国大陆厂商在中端滚珠丝杠副的份额为30%左右，高端市场份额约5%。图：2021年全球滚珠丝杠市场CR5市占率达46%图：2022年中国中高端滚珠丝杠市场中，德日企业市占率高（上银+银泰）,5%（汉江+南工艺等）,5%德国力士THK）,90%德国力士乐+THK）,30%（汉江+南工艺等）,30%（上银+银泰）,40%54行星滚柱丝杠：以螺纹滚柱代替滚珠的精密传动机构•结构：行星滚柱丝杠主要由丝杠、滚柱、螺母和内齿圈等部件组成，是一种以螺纹滚柱代替滚珠的精密传动机构。•运动原理：丝杠绕自身轴线为旋转，螺母轴向移动，滚柱绕丝杠轴线公转，绕自身轴线自转，同时随螺母轴向平动。建立惯性坐标系σ[O;x,y,z]，与丝杠固连的动坐标系σs[Os;xs,ys,zs],与滚柱固连的动坐标系σr[Or;xr,yr,zr]。丝杠绕zs轴逆时针自转角度接触点为P0点,经过上述运动，丝杠与滚柱在P点接触。图、行星滚柱丝杠由丝杠、滚柱、螺母和内齿圈等部件组成图、滚柱绕丝杠轴线公转，绕自身轴线自转55行星滚柱丝杠：承载能力强、刚度大，在直线机构中具备高性能优势•在直线机构中，行星滚柱丝杠具备高性能优势。目前典型的直线机构包括齿轮齿条、直线电机、气动缸、液压缸、滚珠丝杠和行星滚柱丝杠。其中，行星滚柱丝杠具备承载能力强、寿命长、速度快、刚度大、抗冲击性的特点，且体积小、安装简单、位置可控性高、无泄漏，综合性能优势明显。图、不同直线机构中，行星滚柱丝杠具备高性能优势直线电机系统气动伺服系统液压伺服系统齿轮齿条系统滚珠丝杠系统行星滚柱丝杠系统承载能力低高很高高高很高寿命较长较长较长较长较长很长速度较快很快较快很快有无泄露无有有有无无位置可控性容易很困难容易容易容易抗冲击性高高很高高很高很高机械刚度低高高较高相对体积小大大大小摩擦小小小小小效率—很高很高较高安装简单复杂复杂简单简单简单资料来源：《行星滚柱丝杠承载与摩擦特性研56行星滚柱丝杠：承载能力强、刚度大，在直线机构中具备高性能优势•国内行星滚柱丝杠市场中，欧洲企业主导，市场集中度高。其中Rollvis和GSA两大品牌合计占有超过一半的市场份额，EWELLIX和图：2022年中国行星滚柱丝杠市场中欧洲厂商市占率高RollvisGSA优仕特3%3%3%8%26%8%12%26%14%资料来源：《E公司滚柱丝杠产品营销策略研究》，中信建投57Optimus线性关节采用行星滚柱丝杠，将旋转运动转化为线性•Optimus线性关节采用行星滚柱丝杠：根据TeslaAIDay2022，擎天柱Optimus人形机器人的线性关节采用无框力矩电机+行星滚柱丝杠+力传感器+编码器+驱动器+关节CNC件方案，行星滚柱丝杠具备高精度、大负载、高功率比、轻质量、小体积、低噪音、长寿命等优点，通过行星滚柱丝杠将旋转运动转化为线性，且关节具备较大的力输出能力与较强刚性。图、擎天柱Optimus人形机器人线性关节采用行星滚柱丝杠资料来源：TeslaAIDay2022，中信建投58核心零部件四：力传感器，实现机器人力控•传感器一般由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。敏感元件直接感受被测量部分，输出中间量，由转换元件转换成适于传输和测量的电信号，最后由基本转换电路放大、转换、调理电信号，形成输出电量。•按照测量维度，力觉传感器可以分为一至六维力传感器。在指定直角坐标系中，能同时测量沿三轴的力和绕三轴的力矩的传感器，称为六维力传感器。六维力传感器能够提供最全面的力觉信息，技术难度最大。图、传感器由敏感元件、转换元件、基本转换电路构成图、按测量维度可分为一到六维力传感器基本转换基本转换转换元件敏感敏感元件一维力传感器三维力传感器六维力传感器资料来源：《传感器原理及应用技术》，中信建投资料来源：坤维科技公众号，中信建投59力/力矩传感器：技术路线多样•力/力矩传感器技术路线多样，传统技术路线有电容式、电阻应变式、压电式等。随着检测与传感技术不断发展，越来越多的技术路线（如光纤光栅式、电感式、气压式、电磁式等）开始逐步应用。图、按测量原理划分，可划分为电磁式、光电式、电感式力传感器等原理具体内容优点缺点电磁式基于霍尔效应在力/力矩作用下产生与之相应的磁通量的变化动态测量范围大功耗小系统简单可靠•非线性误差较大•互换性较差•分辨率不高光电式基于光电效应在力/力矩作用下产生与之相应的光学量的变化可靠性高测量范围广动态响应好•价格昂贵•对测试环境要求高电感式在力/力矩作用下产生与之相应的电感量的变化高灵敏度和高分辨率线性度好重复性高•不适用于动态测量•可靠性不高电阻应变式在力/力矩作用下产生与之相应的电阻变化量精度高、技术成熟测量范围广频响特性好•存在非线性误差•信号输出微弱压电式基于正压电效应在力/力矩作用下产生与之相应的电荷量的变化动态响应好精确性好和分辨率高结构紧凑、尺寸小刚度强•存在电荷泄露，静态力测量困难•分辨率不高电容式在力/力矩作用下产生与之相应的电容变化量高灵敏度和高分辨率测量范围宽，结构简单环境适用性强•调理电路复杂•寄生电容影响大60传感器测量准确度由串扰、准度、精度衡量•传感器的主要参数包括满量程、灵敏度、串扰等。在多维力传感器中，串扰指标表明产品的耦合干扰情况，精度和准度衡量测量误差水平。精度衡量测量结果之间的重复性，准度涵盖滞后、线性、蠕变等误差因素，更能体现产品的综合性能，是多维力传感器最为核心的技术指标之一。图、力传感器的主要指标包括满量程、灵敏度、串扰等图、串扰、精度、准度是体现传感器测量准确度的关键指标指标定义满量程传感器能有效测量的最大加载力（转矩）准度灵敏度解耦矩阵非线性迟滞零点精度传感器测量值与实际值之间的差异的综合体现，包括了滞后、线性度和蠕变等误差因素，是评价传感器性能的关键指标传感器灵敏度等于满量程输出除以传感器的满量程力（扭矩）值用于将相互耦合的输出计算成力和扭矩的值，通常为6X6或6X12矩阵传感器输出量与参考直线（连接零点和满量程输出点的直线）的最大偏差除以满量程的百分比在同一个负载下，加载和卸载时的信号输出在相等加载点上的最大偏差除以满量程的百分比当在传感器其它轴加载力（扭矩）至满量程时，当前轴的输出除以当前轴的满量程的百分比在“零状态”时传感器的输出，零状态由客户定义传感器输出值的准确程度，通常用非线性和迟滞指标衡量••准度衡量测量结•准度衡量测量结果与理论真值的偏离程度精度精度串扰指标用来衡量多维力传感器各测量方向间的耦合影响，可以反映测量误差水平，是体现传感器性能的关键指标之一分辨率传感器能分辨的最小信号，通常分辨率要比精度高很多。该指标只表征传感器能敏感多小的信号•精度衡量测量结果之间的重复性过载能力温度漂移环境温度对传感器输出信号的影响，好的传感器具有温度补偿功能资料来源：俊德科技官网，中信建投资料来源：头豹研究院，坤维科61六维力传感器：实现执行器末端精确力控，技术难度最大的力和力矩矢量信息。其非线性力学特征明显，需要考虑多通道信号的温漂、蠕变、交叉干扰、数据处理的实时维联合加载标定的复杂性，技术难度最大。图、六维力传感器能够同时测量三个空间方向上的力和三个力矩图、机器人执行器末端使用六维力传感器资料来源：俊德科技官网，中信建投资料来源：坤维科62六维力传感器市场：国内市场基数偏小，外资品牌为主起步较早•中国六维力传感器市场基数偏小，处于早期阶段。根据GGII数据，2022年中国六维力传感器市场规模2.39亿元，同比增长52.04%，其中机器人行业六维传感器市场规模1.56亿元，同比增长54.35%。随着入局者增加，下游细分市场认知提领域的扩展，预计2027年六维力传感器市场规模将超过15亿元，复合增长率超过45%。•行业整体目前仍以外资品牌为主，国内厂商集中度较高。2023年中国市场中，ATI龙头优势显著，市占率第一，国内宇立仪器、坤维科技等企业市占率逐步提升。图、预计2027年中国六维力传感器市场规模将超15亿元图、2023年六维力传感器中国市场TOP10厂商占据近70%份额0aATIa宇立仪器a0uRobotiqu海伯森SCHUNKu瑞尔特AMTIHBMAMTIHBM神源生智能鲁班研究院FanucME埃力智能Wacoh-TechKistler22%Epson_6%蓝点触控5%22%Epson_6%蓝点触控5%坤维科技5%uonrobotuBotaSystemsAG资料来源：GGII，中信建投资料来源：MIR，中信建投63人形机器人广泛使用力传感器实现感知与力控•人形机器人常用多种传感器提升其感知、交互能力。单维力/力矩传感器常用与关节内，六维力/力矩传感器常用于脚踝或手部。图、力/力矩传感器广泛应用于人形机器人关节、脚踝及手部企业/高校力/力矩传感器触觉传感器Telsa触觉传感器---个三自由度立体相机）-ASIMO--WalkerXRGBD+双目、RGBD-6+0MIC阵列-6+0MIC阵列-64人形机器人零部件发展趋势：高性能、轻量化、一体化•总体来看，人形机器人零部件发展趋势向高性能、轻量化、一体化发展。人形机器人需要具备更高的性能，以支持更复杂的动作和更精确的控制；轻量化是提高人形机器人效率和机动性的关键；一体化设计可以简化机器人的结构，提高整体的可靠性和维护性。随着材料科学、制造技术等领域的创新，我们可以期待未来人形机器人在性能和应用范围上会有更大的突破。图、核心零部件的技术进步是人形机器人性能突破的关键资料来源：《机器人关节电机及其技术发展综述》，《OverviewofRoboticReducerTestingTechnology》，中信建投65产业链大势研判：当前落地进展及需求展望特斯拉：预