人形机器人2对痛点、场景、价值量和投资机会的再思考

核心要点

1、人形机器人发展痛点人形机器人行业发展的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，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，人形机器人从早期的动辄几百万美元（如asiMO造价300-400万美元）下降到目前的几万美元（如EVE售价32万元），且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力能力不达标，具体可分为运动规划+关节驱动，随着近期AI算法的突破，运动规划能力有望明显提升，故短板在于关节驱动。

2、人形机器人应用场景展望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，率先渗透的地区或在欧美等高人力成本国家。

3、产业链价值量、壁垒

1）价值量电机+驱动环节（旋转和直线环节均在2万元/个机器人）>传感器（力矩传感器价格较高，特别是高性能的六维价格甚至上万一个，考虑到T可能不同关节要求不同）>谐波减速器（1.7万元/个机器人）>空心杯电机（0.8万元/个机器人，海外厂商价格在3-5k，国产厂商表示可降低至600元+）。其他零部件如精密齿轮箱、行星滚珠丝杠、轴承、编码器等价值量约在小几千元/个机器人。

2）壁垒六维力矩传感器>空心杯电机>行星滚珠丝杠>精密行星齿轮箱。注意价值量最大的电机环节（包括驱动器难点在于大批量生产+保持高精度下的一致性、稳定性，以及小型化（此前电机多用于机床行业，电机较大）。

六维力矩传感器在国内属于卡脖子环节，做的最好的系宇立仪器（进入ABB供应链，非上市）。传感器生产技术要点多，流程复杂，一方面上游包括芯片（考研供应链配套），另一方面，考验厂家对应用场景的把握（现实应用场景复杂、多变）。

空心杯电机国内能做的企业有鸣志电器、鼎智科技。关键技术于绕线，绕线的核心难点在于空心杯电机无铁芯转子的结构带来了绕线困难，海外绕线具体工艺处于保密状态，国内很多生产还处于手工或者半手工状态（无成熟的设备）。

行星滚珠丝杠国内企业（非上市）仅具备单件生产能力，和海外大规模量产企业仍有较大差距。壁垒在于设计（有专利壁垒）、原材料（微量元素配方）、工艺know-how（热处理等）。

4、产业链进展

1）特斯拉进展根据其一级供应商反馈，特斯拉机器人现正处于B样测试中，预计明年5月B样结束，7月定C样&价格，9月拉产线，若所有环节都顺利的话，明年有望出货1万台。

2）供应链进展

拓普集团直接对接了T。负责的是T人形机器人的执行器部分，目前在做3个线性执行器（T全部的线性执行器型号）和1个旋转执行器的开发，公司自供电机，行星滚珠丝杠自己设计量产找的非上市企业。

鸣志电器直接对接了T。根据专家反馈，2022年10月、12月分别为第一、第二轮送样，2023年3月第三轮送样，最近得到反馈，要求1）进一步轻量化、小体积，2）号屏蔽方面需要改进（与竞品相比）。

三花智控直接对接了T。

绿的谐波通过三花智控对接。此前公告和三花智控合资在墨西哥扩产。

鼎智科技/江苏雷利跟三花智控合作丝杆（有送样三花智控）、自己做空心杯电机（已经具备量产能力）。

丰立智能根据公告，公司长期看好机器人发展前景，提前布局谐波减速器及相关零部件（齿轮）的的技术储备。

柯立传感根据公告，公司部分传感器可应用于工业机器人相关领域，柯力目前已经在研发并小批量试制微型、扭距、多维力等传感器，今年加快推进在深圳的产线建设和相关细分领域的投并购。

5、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后雪大赛道。

站在当前时间点，我们看好这个产业原因系1）技术层面NVIDIA创始人黄仁勋提出的下一代人工智能浪潮是“具身智能”；2）代表性企业层面特斯拉旗下机器人Optimus运动控制能力进化明显+马斯克对人形机器人远景乐观。

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、产业链送样定点息）、AI发展等，继续看好特斯拉实现人形机器人梦想，打包推荐特斯拉供应链

1）特斯拉核心供应商线性关节-【拓普集团】；手部-【鸣志电器】、【鼎智科技】/【江苏雷利】；旋转关节-【三花智控】、【绿的谐波】。2）     特斯拉潜在供应商传感器-【柯力传感】、【汉威科技】；齿轮箱-【丰立智能】等。电机-【汇川技术】、【步科股份】、【中大力德】等。

图特斯拉人形机器人核心供应链弹性

来源天风证券研究所  

正文

1、人形机器人发展痛点是什么？

人形机器人目前没有标准定义，一般是指模仿人的形态和行为而设计制造的智能机器人。人形机器人从提出到现在已历时50余年，目前已进入产业化初试阶段

1973-2000年技术起步阶段。特点能初步模仿人类直立行走，但行动能力缓慢。

2001-2015年技术突破阶段。特点技术发展，功能性能突破，已具备初步的行动能力。

2016年-至今产业化初试。特点技术达到一定基础，初步探索落地场景，主要问题在实用性+成本。

图人形机器人发展阶段

来源观研天下、各公司官网、天风证券研究所

人形机器人行业发展的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，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，人形机器人从早期的动辄几百万美元（如ASIMO造假300-400万美元）下降到目前的几万美元（如EVE售价32万元），且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力能力不达标，具体可分为运动规划+关节驱动，随着近期AI算法的突破，运动规划能力有望明显提升，故短板在于关节驱动。

图人形机器人产品对比

来源机器人大讲堂、各公司官网、天风证券研究所

2、人形机器人需求场景是什么？

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，率先渗透的地区或在欧美等高人力成本国家。

已投入应用情况2023年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经在美国和欧洲投入使用，这款机器人在两个工业现场担任保安工作与其他安保机器人不同，它有一个头、一张脸、两条手臂，并且可以自主导航。据了解，全球保安人数约在2000-2500万人，在保安市场渗透个10%就有200-250万台人形机器人的市场空间，按照单台10-20万元的价格，对应市场空间2000-5000亿。

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辄上百万元，从上百万降至十几万元难度较大。但我们近期测算发现，美国特斯拉工厂工人起薪在19美元/h（麦当劳工人在14-19美元/h），欧洲德国法律要求人工最低时薪在13欧（合14美元），若人形机器人能替代，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20W），按照5年折旧，1年工作350天*24h，对应小时成本在1.7美元，远低于人工成本19美元/h。欧美市场的高人力成本，使得其对低成本的机器人需求迫切性十足。

3、人形机器人产业链价值量如何分配？

由于目前暂无量产的人形机器人，产业链没有细致的成本拆分，我们通过看工业机器人、服务机器人成本构成+结合目前特斯拉机器人已有息，大致推算人形机器人产业链价值量分布。

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于早期+本体制造的高壁垒，我们认为国内企业的机会多在核心零部件，故后文重点分析核心零部件。

图工业机器人产业链分布

来源艾瑞咨询、天风证券研究所

工业机器人三大核心零部件分别为减速器（成本占比25-30%）、伺服系统（成本占比25%左右）、控制器（成本占比20%左右），其中伺服系统主要由驱动器、电机、编码器所组成。

与工业机器人的环境特定、追求效益、对精度和力矩要求高等特点相比，服务机器人工作环境处于不确定性较大的领域，应用场景比较复杂，对环境识别、控制算法、人工智能等要求更高。服务机器人的核心零部件及技术主要包括激光雷达、视觉识别、SLAM导航、伺服舵机、语音技术等，根据我们得知的某服务机器人内部数据显示，成本构成中大头为传感器（22%）、机加件（20%）。

图工业机器人成本构成（%）                                     图服务机器人成本构成（%）

来源艾瑞咨询、天风证券研究所           来源某服务机器人公司数据、天风证券研究所

综合考虑人形机器人既需要类似工业机器人的对精度和力矩的控制，又需要类似服务机器人对环境的感知能力，再结合特斯拉机器人视频中展示的零部件+T产业链调研，我们对人形机器人运动控制层面核心零部件拆分如下表所示

1）从价值量上看电机+驱动环节（旋转和直线环节均在2万元/个机器人）>传感器（力矩传感器价格较高，特别是高性能的六维价格甚至上万一个，考虑到T可能不同关节要求不同）>谐波减速器（1.7万元/个机器人）>空心杯电机（0.8万元/个机器人，海外厂商价格在3-5k，国产厂商表示可降低至600元+）。其他零部件如精密齿轮箱、行星滚珠丝杠、轴承、编码器等价值量约在小几千元/个机器人。

2）从壁垒上看六维力矩传感器>空心杯电机>行星滚珠丝杠>精密行星齿轮箱。注意价值量最大的电机环节（包括驱动器难点在于大批量生产+保持高精度下的一致性、稳定性，以及小型化（此前电机多用于机床行业，电机较大）。

图特斯拉机器人运动控制零部件价值量拆分   （预测数据，如有分歧，欢迎私戳探讨）

来源天风证券研究所  

六维力矩传感器

定义在指定的直角坐标系内，传感器如果能同时测量沿三个坐标轴方向的力和绕三个坐标轴方向的力矩，这类力觉传感器我们就称它为六维力传感器，或者六轴力传感器。

壁垒传感器产品与普通元器件产品不一样，传感器产品还包括芯片、陶瓷基板等都不是传感器企业自己做的，必须由上游配套企业提供。为此，传感器企业自身需要具备整合技术的能力，与上游供应链企业分工协作来完成；另一方面，传感器生产工艺、技术要点繁多、流程复杂，涉及材料控制、工艺控制等，增加供应链协同难度。六维力传感器不是三个一维力传感器和三个扭矩传感器结构的简单叠加，它的非线性力学特征明显，要考虑多通道号的温漂、蠕变、交叉干扰、数据处理的实时性，再加之六维联合加载标定的复杂性 ，六维力传感器的技术难度可谓是一维力传感器难度的六次方。

供应商六维力矩传感器在国内处于卡脖子环节，目前国内宇立做的最好，但和海外龙头仍有一定差距。1）国外TDK、ST、ADI；2）国内宇立仪器（非上市）、坤维科技（非上市）、海伯森（非上市）、柯力传感、汉威科技。

图力传感器

来源机器人大讲堂、天风证券研究所

空心杯电机

定义在结构上突破了传统电机的转子结构形式，采用的是无铁芯转子，也叫空心杯型转子。这种新颖的转子结构彻底消除了由于铁芯形成涡流而造成的电能损耗。

壁垒无刷空心杯电机生产的关键技术于绕线。目前绕线方式包括斜绕，叠绕，直绕，马鞍绕，同心绕等。斜绕组以其绕线工艺简单易操作被广泛应用，国外两大知名空心杯电机生产公司德国Faulhaber和瑞士maxon均采用斜绕组电枢杯，采用先进的绕线工艺技术，采用自动化设备一次性绕制成型，绕组杯平整度，一致性很好。绕线的核心难点在于空心杯电机无铁芯转子的结构带来了绕线困难，海外绕线具体工艺处于保密状态，国内很多生产还处于手工或者半手工状态（无成熟的设备）。

供应商海外龙头在稳定性、批量生产上领先国内，但国内鸣志电器、鼎智科技已具备量产能力，且价格明显降低（海外价格在3-5k，鸣志电器在600元+）。1）国外瑞士MAXON、德国FAULHABER和丹纳赫的德国子公司PORTESCAP；2）国内鸣志电器、鼎智科技（江苏雷利子公司）。

图无刷空心杯电机

来源电机设计工艺工程、天风证券研究所

行星滚柱丝杠

定义行星滚柱丝杠是一种由主丝杠、滚柱、螺母、齿圈、法兰盘等组成，可实现直线运动与旋转运动相互

转换的精密传动机构，具有高承载、长寿命、抗冲击、 高可靠性等特点。

壁垒1）设计行星滚珠丝杠有一定设计壁垒（海外有一定专利限制）2）原材料主要是钢材，不同供应商材料差距很大，有配方的差异（微量元素添加），有较大价格差异（进口材料是国产价格的2-3倍）；3）工艺know-how如材料采购后的热处理阶段，有温度、流程等差异。

供应商国内企业仅具备单件生产能力，和海外大规模量产企业仍有较大差距。1）国外瑞典SKF、瑞士Rollvis、 德国INA、美国Exlar、瑞士GSA、英国Power Jack、德国LTK 及日本NTN 株式会社等；2）国内山东博特精工、常州思科瑞传动科技、南京工艺（均为非上市）。

图标准式行星滚柱丝杠结构组成

来源中国知网、天风证券研究所

4、核心环节的进展

1）特斯拉进展根据其一级供应商反馈，特斯拉机器人现正处于B样测试中，预计明年5月B样结束，7月定C样&价格，9月拉产线，若所有环节都顺利的话，明年有望出货1万台。

2）供应链进展

拓普集团直接对接了T。负责的是T人形机器人的执行器部分，目前在做3个线性执行器（T全部的线性执行器型号）和1个旋转执行器的开发，公司自供电机，行星滚珠丝杠自己设计量产找的非上市企业。

鸣志电器直接对接了T。根据专家反馈，2022年10月、12月分别为第一、第二轮送样，2023年3月第三轮送样，最近得到反馈，要求1）进一步轻量化、小体积，2）号屏蔽方面需要改进（与竞品相比）。

三花智控直接对接了T。

绿的谐波通过三花对接。此前公告和三花合资在墨西哥扩产。

鼎智科技/江苏雷利跟三花合作丝杆（有送样三花）、自己做空心杯电机（已经剧本量产能力）。

丰立智能根据公告，公司长期看好机器人发展前景，提前布局谐波减速器及相关零部件（齿轮）的的技术储备。

柯立传感根据公告，公司部分传感器可应用于工业机器人相关领域，柯力目前已经在研发并小批量试制微型、扭距、多维力等传感器，今年加快推进在深圳的产线建设和相关细分领域的投并购。

5、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后雪大赛道。

站在当前时间点，我们看好这个产业原因系

1）软件层面NVIDIA创始人黄仁勋提出的下一代人工智能浪潮是“具身智能”，即能够理解、推理并与物理世界互动的智能系统；不同于传统机器人仅具有“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，进而提升大模型和环境的交互能力和学习能力，为机器人注入了“灵魂”；

2）优秀供给层面特斯拉旗下机器人Optimus运动控制能力进化明显+马斯克对人形机器人远景乐观。 Optimus目前可捡起物品、环境发现和记忆，基于AI模仿人类动作，能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、产业链送样定点息）、AI发展等，继续看好特斯拉实现人形机器人梦想，打包推荐特斯拉供应链1）特斯拉核心供应商线性关节-【拓普集团】；手部-【鸣志电器】、【鼎智科技】/【江苏雷利】；旋转关节-【三花智控】、【绿的谐波】。2）     特斯拉潜在供应商传感器-【柯力传感】、【汉威科技】；齿轮箱-【丰立智能】等。电机-【汇川技术】、【步科股份】、【中大力德】等。

图特斯拉人形机器人核心供应链弹性