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人形机器人产业链纵析:寻找供应链“隐形冠军”.docx
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人形机器人产业链纵析:寻找供应链“隐形冠军”.docx
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人形机器人产业链纵析:寻找供应链“隐形冠军”
一、产业端看好人型机器人商业化,投资端看好核 心零部件
Tesla Bot 技术革新进行时,有望引领产业风口
特斯拉人形机器人 Tesla Bot 技术革新进行时。自 21 年 8 月特斯拉首次发布人形机器人 概念机以来,不到 2 年时间,
特斯拉已经实现了多次技术进步。目前已经实现了直立 行走、搬运物体、洒水等复杂任务,是机器人在 AI 训练、环境
感知、精确控制等方 面底层技术革新的结果。
技术实力和产业化速度角度,看好 Tesla Bot 实现机器人梦想。放眼全球,特斯拉并 非首个生产人形机器人的厂商,
但其他厂商均受制于技术及成本问题尚未商业化, 特斯拉结合其自动驾驶和机器视觉的领先技术优势,预计成本将降
至 2 万美元/台,是 目前最有可能实现产业化落地的厂商。
机器视觉与自动驾驶技术迁移可复用,帮助 Tesla Bot 建立领先优势。机器视觉是机 器人接收外界信息的基础;自动
驾驶为机器人自主导航、避障赋能。Tesla Bot 搭载 FSD 自动驾驶系统并做出适应性修改,支持对机器人采集的视、听、
触觉等数据类 型的输入。此外,Tesla Bot 搭载 D1 芯片,单芯片算力可达 362TFLOPs,为机器人提 供算力保障。
人形机器人产业化指日可待,万亿蓝海市场蓄势待发
按照人形机器人应用 3 阶段发展,我们预计市场规模可达十万亿。 第一阶段:达到“替代重复性劳动”的应用标准,但
尚不能执行更复杂的任务, 且用户对新兴事物接受度不高,应用场景较为局限。预计 Tesla Bot 将首先应用于特 斯拉
自身超级工厂内的流水线工作。个人买家方面,预计仅有超高净值消费者出于 收藏、体验等目的,将购买这一高科技
产品。
第二阶段:在少数工厂中的应用效果得到了验证,大众对人形机器人接受度逐渐提 高,人形机器人开始走向制造业各
类工厂以及商业服务业的更多场景。人形机器人 开始变得更加灵活,处理工业机器人不能处理的制造业场景,并广泛
走入餐厅、超 市、商场等各类场景,以其类人的外表和更高效的生产力、更低廉的成本迅速取得 市场优势。
第三阶段:大模型 AI 与人形机器人结合应用落地,具身智能成为现实,大众对人形 机器人接受度达到顶峰。具身智能
使人形机器人像人一样思考,像人一样行动。这 一阶段的机器人可满足人类的最高精神需求—情感需求,因此人形机
器人开始走入 家庭,尤其是独居者家庭。
特斯拉引领产业变革,看好零部件产业链机会
看好硬件零部件产业链投资机会:硬件为特斯拉降本的关键所在,大概率外购。单 个 Tesla Bot 躯干包含 16 个旋转关
节执行器和 12 个线性关节执行器,双手共需 12 个手部 执行器。旋转执行器采用力矩电机+减速器方案、线性执行器
采用电机+行星滚柱丝 杠方案,灵巧手采用空心杯电机+齿轮箱的结构。随着人形机器人产业化落地,硬件 零部件产
品具备持续成长空间,预计中国企业将在部分产品上扮演重要角色。
二、人形机器人产业链纵析,寻找供应链“隐形冠军”
FSD:搭载 D1 超级芯片,智能算法能力领跑全球
特斯拉自制 FSD,搭载自研芯片及自动辅助摄像头。 优化调整 FSD,提高与人型机器人适配度。考虑到机器人与电动
车在需求及形式上 的差异,特斯拉对植入人形机器人的 FSD 系统进行优化。 Dojo 系统算法领跑全球,计算效率高。
Dojo 由 25 个 D1 芯片组成,D1 采用 7nm 制程工 艺,搭载 500 亿个晶体管、354 个训练节点,BF16、CFP8、FP32
算力可达 362、362、 22.6TFLOPS,实现了超强算力和超高带宽,相较于其他产品的计算效率提高 30 倍。
减速器:谐波减速器为最优方案
谐波减速器为人形机器人最优方案。谐波减速器负载小、精度高、结构紧凑,在工 业机器人领域用于小负载六轴、小
负载 SCARA 及协作机器人,在人形机器人中主要 应用于小臂、大臂等上肢旋转关节。行星减速器抗冲击能力强,可应
用于人形机器人下肢旋转关节:由于行星减速器不 容易因冲击负载而损坏,相较于谐波更适合人形机器人下肢旋转关
节。
国内谐波减速器市场竞争格局:日系厂商为谐波减速器主要玩家,2022 哈默纳科市 场占有率达 34%;国内厂商竞争
力显著增加,2022 年绿的谐波市占率位居第二。 人形机器人产业化进程中,国产品牌具备显著竞争力:1)价格低,
契合人形机器人 降本需求;(2)硬件条件已达人形机器人要求:人形机器人对减速器的精度及负载 要求均低于工业
机器人,国产厂商可以满足人形机器人要求。
电机:机器人的心脏
按照用途不同电机可划分为驱动类电机和控制类电机,其中控制电机按照控制方式 的不同可分成伺服电机、步进电机。
伺服电机被称为“工业机器人的心脏” ,一般 安装在机器人的“关节”处,为工业机器人提供精准的控制效果。
【鸣志电器】步进电机全球一线品牌,切入伺服电机打开成长天花板
混合步进电机龙头,打破海外垄断,业绩增长稳健。鸣志电器在混合步进电机领域为 国内龙头,打破日本垄断,2022
年全球市占率位居前三。2015-2022 年公司营收/CAGR 均为 14%,业绩增长稳健。 切入控制电机赛道,打开成长天
花板。公司通过外延并购将产品拓展至伺服电机、直 流无刷电机、空心杯电机等高成长性品类,打开未来成长天花板。
【步科股份】移动机器人配套电机龙头,无框力矩电机有望进入核心供应链
移动机器人配套电机龙头,工控领域实力雄厚。步科股份产品涵盖伺服系统、步进 系统、人机交互界面等驱动控制部
件及解决方案,应用于移动机器人、工业机器人、 新能源制造等重要领域。 子公司常州精纳对标海外,无框力矩电机
有望进入核心供应链。常州精纳为步科股 份全资子公司,主营产品各类电机,其中无框力矩电机主要应用于协作机器
人及服 务机器人,产品性能对标海外龙头,有望进入人形机器人核心供应链。
空心杯电机:人形机器人灵巧手核心零部件
定义:空心杯电机是一种无铁芯转子的直流伺服电机,线圈无内部支撑结构,由导线 绕制而成。 技术原理:线圈通过
连接板和换向器、主轴连接在一起共同组成转子,连接板固定导 线和传递力矩,线圈在磁铁和外壳之间的缝隙中旋转,
带动整个转子旋转。 空心杯电机具备体积小,效率高,功率密度高,可控性高,噪音小,散热效果好等优 点,契合人
形机器人灵巧手需求。国内相关受益标的包括鸣志电器及鼎智科技。
线性驱动器:行星滚柱丝杆技术壁垒高,国产厂商具备稀缺性
线性驱动器:线性驱动器是将旋转运动转化为直线运动的模块化产品。 行星滚柱丝杠:可实现直线运动与旋转运动相
互转换,相较于滚珠丝杠,行星滚柱 丝杠性能更加优异、寿命更长,在产品设计、原材料选择、机加工等方面均有较
高 的技术壁垒。 市场竞争格局:国内市场由外资公司主导,头部厂商包括瑞典 SKF、瑞士 GSA、德国 INA 等,国产
厂商拓普集团、博特精工(未上市)等仍处于加速追赶阶段。
三、具身智能趋势下,看好视觉、力学等各类传感器
具身智能趋势下,看好视觉、力传感器等环节
具身智能指能够感知并理解周边环境,通过自主学习完成任务的智能体。 具身智能下更重视感知层、交互层,看好传
感器及软件。感知层和认知层是机器人 向具身智能机器人迈进的门槛,机器视觉和多态语言大模型的快速迭代有望大
幅提 升机器人的感知能力和认知能力。
视觉传感:机器人三大功能的核心基础
人类感知信息的三个维度:视觉>听觉>语义 。 视觉传感为机器人三大功能的核心基础。视觉传感是实现环境感知、
运动控制甚至 人机交互三大核心功能的基础,人类的五大感官中视觉的获取的信息占比超 55%, 机器视觉能力对于感
知层面至关重要。
视觉传感:机器视觉等 AI 解决方案助力人形机器人发展
相较于雷达,人形机器人更可能采用摄像头方案,未来机器视觉、AI 解决方案公司 有望进入市场。交互模块以 AI 技术
的应用核心,完成 对于大脑分析判断工作的模拟 实现;视觉是人机交互三大核心功能的基础,未来机器视觉、AI 公司
前景广阔。
人形机器人视觉传感产业链或与自动驾驶汽车类似:厂商通过外购摄像头结合自研 软件算法或直接寻求一套成熟解决
方案。特斯拉机器人/汽车均采用自研的 FSD 系统 和感知计算单元,光学镜头、摄像头模组的难度高、壁全深,实力雄
厚的光学公司 有望率先参与人形机器人产业链。 车载镜头市场由舜宇光学领衔,2020 年全球市占率超过 30%
力传感器:重要信号转换元件,六维力传感器处于卡脖子环节
力传感器是将力的量值转换为相关电信号的器件。六维力传感器技术壁垒高,多应 用于高精密场景:六维力传感器能
够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,是维度最高的力传感器,能够给出最全面的力觉信息,
相较于低维 力传感器,六维力传感器的技术难度和使用难度高,但对于机器人产业链的智能装 配和其他场景的精密场
景非常重要。
六维力传感器在国内处于卡脖子环节,国内外产品仍存在差距。目前国产六维力传 感器厂商较为稀缺,以柯力传感、
宇立仪器(未上市)、坤维科技(未上市)为代表厂 商,其中宇立虽是 KUKA、ABB 等“四大”的力传感器合作商,但目前
与海外龙头 TDK、ST、ADI 等仍有一定差距。
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