人形機器人：黎明破曉AI歸宿

行業(yè)評級：增持中航證券研究所發(fā)布

證券研究報告請務必閱讀正文后的免責條款部分行業(yè)報告：機器人2024年9月20日人形機器人：黎明破曉，AI歸宿n人形機器人：行則將至

，量產可期。人形機器人是AI技術落地物理世界的優(yōu)質載體

，近兩年通用大模型的發(fā)展賦予人形機器人強大的泛化能力

，產業(yè)進入商業(yè)化落地的初級

階段

，特斯拉、

Open

AI、英偉達、三星等科技巨頭紛紛入局搶占行業(yè)高地

。

以特斯拉為例

，馬斯克于2021年提出人形機器人概念機Tesla

Bot，

2022年推出原型機

Optimus

，2023年12月推出Optimus-Gen2

，相比一代進化顯著

，感知、大腦、運控能力明顯提升。伴隨特斯拉Optimus落地

，2025年人形機器人將步入量產元年

，其應

用場景有望經歷“汽車工廠應用—制造業(yè)開始全面滲透鋪開—成熟后走進千家萬戶

”三個階段。據(jù)我們測算

，至2030年全球人形機器人需求有望達200萬臺

，對應市場空間超5700億元。n執(zhí)行系統(tǒng)：靈活關節(jié)

，絲杠、電機、減速器是關鍵。硬件決定人形機器人的運動靈活程度

，特斯拉Optimus關節(jié)由40個執(zhí)行器組成

，核心零部件包括絲杠、電機、減速器，旋轉關節(jié)、直線關節(jié)、靈巧手合計成本占比超過50%

，降本訴求下國內產業(yè)鏈更具優(yōu)勢。

1）絲杠：用于直線關節(jié)

，主要種類包括梯形絲杠和滾柱絲杠

，常見的加工工藝包

括車削、銑削、磨削

，其中磨床是粗加工和精加工環(huán)節(jié)的重要設備；目前成本占比23.4%

，降本需求最為迫切。2）

電機：無框力矩電機用于旋轉關節(jié)和直線關節(jié)

，空心杯電機/無刷有齒槽電機用于靈巧手

，電機合計成本占比約8.9%。

3）減速器：用于旋轉關節(jié)

，諧波減速器為當前主流方案

，部分精度要求較低的關節(jié)也可用行星減速器，

目前成本占比約4.1%。n感知系統(tǒng)：交互之媒

，多傳感器綜合賦能。傳感器是將機器人對內外部環(huán)境感知的物理量變換為電量輸出的裝置，可分為內部傳感器和外部傳感器

，人形機器人核心的傳感

器包括力矩傳感器、視覺傳感器、觸覺傳感器，

目前傳感器成本占比約24.7%。

1）力矩傳感器：旋轉關節(jié)和直線關節(jié)應用扭矩傳感器

，手腕、腳腕可使用六維力矩傳感器增加柔順控制能力。六維力/力矩傳感器成本及制造難度遠高于單維力矩傳感器

，早期應用場景以航天領域的空間機械臂為主。2）視覺傳感器：特斯拉Optimus采用純視覺

方案

，小米、宇樹等大多使用多傳感器融合方案。3）觸覺傳感器：特斯拉Optimus-Gen2手部搭配觸覺傳感器

，是相比上一代最大的邊際變化之一

，有望引領行業(yè)新趨勢。n控制系統(tǒng)：智能“小腦”，核心算法自研為主。運動控制是指對機械運動部件的位置、速度、方向等進行實時控制

，使其按照預期的運動軌跡和規(guī)定的運動參數(shù)進行運動。一般控制器需要根據(jù)機器人的任務場景與需求具體設計開發(fā)

，需要滿足低功耗、高算力、高集成度等要求，

目前各家人形機器人場景應用多樣

，且算力需求存在差異

，因此

控制器以自研為主。n投資建議：人形機器人產業(yè)趨勢明確，

目前產業(yè)進入從0到1的重要突破階段

，2024年是突破量產的關鍵一年

，后續(xù)應重視技術迭代、定點、新品發(fā)布等事件催化

，我們建議重點關注以下投資方向：

1）Tier1：三花智控、拓普集團；2）絲杠：北特科技、貝斯特、五洲新春；3）傳感器：柯力傳感、東華測試、漢威科技；4）減速器：綠的諧波、中大力徳、雙環(huán)傳動；

5）電機：鳴志電器、步科股份；6）國內整機：博實股份。n風險提示：AI技術迭代不及預期、人形機器人量產進度不及預期、國產替代不及預期、宏觀經濟波動等。核心觀點1.人形機器人：行則將至，量產可期2.人形機器人拆解及產業(yè)鏈總覽3.執(zhí)行系統(tǒng)：靈活關節(jié)，絲杠、電機、減速器是關鍵4.感知系統(tǒng)：交互之媒，多傳感器綜合賦能5.控制系統(tǒng)：智能“小腦”，核心算法自研為主6.投資建議目錄2000年本田推出身高一米二，可用雙腳流暢直立行走的Asimo（P4）；2002年北京理工大學研制出仿人機器人BRH-1；2003年日本工業(yè)技術研究院（AIST）

推出HRP-

1S和HRP-2原型機；豐田第一代仿人類機器人進化為有腿版；2004年意大利理工學院（IIT）發(fā)布iCub機器人原

型；2005年本田對Asimo進行升級改造

，實現(xiàn)人形機

器人奔跑

，速度達6km/h；PAL

Robotics推出可以行走、具有語言和視覺功能的機器人平臺REEM；2009年Atlas前身美軍雙足機器人Petman亮相；豐田發(fā)布第二代會跑步的機器人，

跑速

7km/h；2010年美國宇航局與通用公司計制造的機器宇航

員Robonaut2進入國際空間站；2011年本田推出All-NewASIMO；2013年波士頓動力初代人形機器人Atlas亮相；

豐田推出小型人形機器人Kirobo；2014年日本軟銀和法國AR聯(lián)合推出會表達情

緒的人形機器人Pepper；2021年7月；優(yōu)必選發(fā)布人形機器人WalkerX2021年8月特斯拉在AI

Day上首次發(fā)布人形機器人

Optimus概念；2022年8月小米公布首款人形機器人CyberOne；2022年10月特斯拉Optimus原型機首次亮相

，計劃3-5

年內實現(xiàn)量產

，售價控制在2萬美元；2023年5月特斯拉展示Optimus最新機型

，實現(xiàn)多個

機器人同時行走與抓取物品；2023年7月傅利葉推出最新研發(fā)的GR-1機器人

，擁有

良好的運動控制能力和感知計算能力；2023年8月宇樹發(fā)布第一款人形機器人Unitree

H1；智元發(fā)布人形機器人遠征A1；達闥首次展示人形機器人“七仙女

”小紫；追覓科技展示人形機器人；2023年11月樂聚機器人發(fā)布首款基于開源鴻蒙的人形

機器人

，涵蓋工業(yè)、服務等多場景應用；開普勒發(fā)布通用人形機器人先行者K1、S1、

D1三個型號；……1963年NASA造出了一個名為“機動多關節(jié)假人”的機器人“試穿”宇航服，能模擬35種基本人類動作；1973年日本早稻田大學加藤一郎團隊推出世界首

個全尺寸人形智能機器人WABOT-1；1984年加藤一郎教授和多個研發(fā)實驗室合作

，開發(fā)出更智能化的WABOT-2；1985年中國哈爾濱工業(yè)大學開始涉足二足步行機

器人相關研究；1986-1992年本田開發(fā)了雙足機器人E0、

E1、

E2、

E3、

E4、

E5、

E6；1993-1997年本田開啟了為原型機加裝上半身的研發(fā)，

推出人形機器人P1、

P2、

P3；1998年本田公司聯(lián)合川田工業(yè)公司和國家先進工

業(yè)科學技術研究所（AIST）

共同發(fā)布了全新的機器人系列HRP；1999年上海交通大學研制仿人機器人SFHR

，共24

個自由度；2016年改進后的Atlas正式亮相，并擁有了更強的

運動平衡能力；540臺優(yōu)必選Alpha機器人亮相央視2016年春晚；2017年本田發(fā)布第三代人形機器人T-HR3；2019年優(yōu)必選發(fā)布第二代人形機器人Walker；1.1人形機器人發(fā)展歷程：當夢想照進現(xiàn)實，商業(yè)化行則將至高度集成發(fā)展階段以本田仿人機器人為代表高動態(tài)發(fā)展階段以波士頓動力Atlas為代表商業(yè)化落地的初級階段以特斯拉Optimus等為代表早期發(fā)展階段以早稻田大學WABOT為代表2016-20202021-至今1960-19992000-2015資料來源：leaderobot，各公司官網，中航證券研究所4產品示意圖發(fā)布時間2011年2016年體重48kg80kg身高130cm150cm步行速度9km/h5.4km/h續(xù)航時間40min（步行）90min全身自由度共57個DOF頭3+腕14+手24+腰2+腿12共28個DOF臂12+頸2+腰2+腿12腿部自由度單腿6個DOF髖3+膝1+踝2單腿6個DOF髖3+膝1+踝2雙手有十指無十指負載1kg約20.41kg商業(yè)化情況目前暫無商業(yè)化對象，出席會展/表演等目前暫無商業(yè)化對象售價沒有進行大規(guī)模商業(yè)化，只租不賣，租用一天約200萬日元（約合12萬人民幣）200萬美元n為什么機器人要做成人形？

1）

現(xiàn)實世界的

工作、生活場景多數(shù)是為人類專門設計的

，

人形機器人可以很好地適應場景而無需改變

現(xiàn)有設施。

2）

因為具備人的形狀

，人形機

器人在人機交互過程中更容易被人接受

，更具有情感價值。n為什么人形機器人還未大規(guī)模商業(yè)化？人形機器人有著幾十年的發(fā)展歷程，

在特斯拉Optimus受到廣泛關注之前，

日本本田和美國波士頓都有人形機器人推出

，但沒有商業(yè)

化量產

，原因在于：

1）

成本居高不下：

波士頓動力Atlas與本田

Asimo

的成本均達到

了百萬美元以上；

2）

技術難點尚未完全攻

克：如軟件端不能適應復雜應用場景、交互

能力差、運控平衡能力有待提升

，硬件端續(xù)

航能力不足、執(zhí)行器的精度和功率密度/力矩密度仍需提升。1.1人形機器人天然適應人類生活場景，成本與技術為制約其量產的主要因素波士頓動力Atlas本田第三代ASIMO圖表：本田Asimo和波士頓動力Atlas受限于成本與軟硬件等功能尚未大規(guī)模商業(yè)化資料來源：河馬機器人實驗室，本田，波士頓動力，中航證券研究所5n通用大模型為具身智能帶來革命性潛力。人形機器人的硬件決定運動的靈活程度

，零部件多為其他行業(yè)的應用遷移

，成本痛點可通過產業(yè)鏈規(guī)模生產解決；而軟件算法充當機器人的“大腦”

，決定機器人的應用上限

，是機器人商業(yè)化拓展的主要瓶頸。此前

，機器人依賴固有的程序設定執(zhí)行任務

，難有在各類場景通用的算法

，機器人的落地應用受限。近年來LLM、VLM、VNM等通用大模型的發(fā)展賦予了機器人本體強大的泛化能

力

，機器人可以適用于更多復雜場景、非專業(yè)人員不需編程即可實現(xiàn)操作

，人形機器人商業(yè)化進程提速?！熬呱碇悄堋钡臋C器人不再是機械式地完成單一任務

，而是能夠基于感知到的任務和環(huán)境進行自主規(guī)劃、決策、行動、執(zhí)行的新個體

，語言交互、智能決策、

自主學習、多模態(tài)感知等能力全面提升。①將任務信息

轉化為向量?

環(huán)境信息（圖片）執(zhí)行控制指令?

與環(huán)境交互反饋，

完成任務輸出控制指令?

機器人控制指令模型③根據(jù)任務和環(huán)境生成指令②將桌子上信息表示為向量1.2多模態(tài)大模型賦予機器人泛化能力，具身智能曙光初現(xiàn)輸入?

任務信息（文字）從桌子上拿籃球大語言模型LLM控制向量視覺模型ViT資料來源：工業(yè)互聯(lián)網產業(yè)聯(lián)盟，中航證券研究所圖表：多模態(tài)大模型加速機器人智能迭代6n科技巨頭加速入局推動產業(yè)革新。

1）特斯拉：

2022年9月30日特斯拉推出人形機器人Optimus原型機

，2023年馬斯克表示特斯拉的長期價值將

來自AI和機器人；2）OpenAI

：2023年3月

，OpenAI投資挪威人形機器人公司1X

Technologies；2024年5月

，OpenAI稱已重啟機器人團隊兩

個月；

3）三星：2023年1月

，三星向韓國機器人廠商Rainbow

Robotics投資590億韓元；4）英偉達：2023年5月

，黃仁勛表示

，人工智能的下一個浪潮將是具身智能；

2024年2月

，英偉達成立通用具身智能體研究部門；

2024年3月

，英偉達發(fā)布人形機器人大模型Project

GR00T；2024年6月

，黃仁勛強調“下一波AI的浪潮是物理AI

，機器人時代已經到來”；

5）

Figure

AI

：2022年成立

，2024年2月獲英偉達、微軟、OpenAI、英特爾等科技公司共計6.75億美元的投資。1.3特斯拉引領，科技巨頭加速入局推動產業(yè)革新圖表：特斯拉機器人泛化能力顯著提升圖表：英偉達GR00T項目可與多款人形機器人集成資料來源：特斯拉，英偉達，新浪財經、中國網資訊等，中航證券研究所7n特斯拉Optimus快速迭代

，

引領新一輪科技革命浪潮。馬斯克在2021年AIDAY上提出人形機器人概念機TeslaBot，

隨后開始快速發(fā)展迭代

，

2022年2月搭建完成開發(fā)平臺

，2022年10月在AI

DAY上正式推出原型機Optimus

，此時可實現(xiàn)行走、搬運、灑水等簡單動作

，2023年12月推出Optimus-Gen2

，相比一代顯著進化

，感知、大腦、運控能力明顯提升。特斯拉人形機器人可形成完整的產業(yè)閉環(huán)

，

商業(yè)化落地值得期待：

Optimus復用自動駕駛相關技術

，快速實現(xiàn)了從概念機到智能靈活機器人的進化

，特斯拉汽車的工廠生產和門店銷售也為人形機器人提供了商業(yè)化落地的初步場景

，產業(yè)鏈優(yōu)勢為降本提供了可能

，遠期量產價格目標為2萬美元/臺。發(fā)布概念機完成開發(fā)平臺發(fā)布原型機第一次進化第二次進化Optimus-Gen2發(fā)布僅展示了Tesla

Bot的提出概念后6個月，

完原型機Optimus亮相，

可Optimus行走流暢、力對物體分類、做瑜伽，感頸部新增兩個自由度、輕大致形態(tài)成開發(fā)平臺制造實現(xiàn)直立行走、搬運、灑感知能力強、可完成復知、大腦、運控能力明顯量化提升、使用六維力矩水等動作雜物體分類提升傳感器和觸覺傳感器1.3特斯拉Optimus進展超預期，行業(yè)開啟新一輪“軍備競賽”圖表：特斯拉Optimus快速迭代升級，感知、學習、運控能力明顯提升20212022.220222023.52023.92023.12資料來源：特斯拉，中航證券研究所AI

DAYAI

DAY8發(fā)布時間2021年8月19日2021年7月7日2022年8月11日2023年7月6日2023年8月18日2023年8月15日

2023年11月17日體重56.7kg63kg52kg55kg55kg47kg85kg身高173cm130cm177cm165cm175cm180cm178cm步行速度8km/h3km/h3.6km/h5km/h7km/h1.5m/s/全身自由度共40個DOF臂12+頸2+腰

2+腿12+手12共41個DOF臂12+頸3+

腿14+手12共21個DOF臂10+頸1+腿10共40個DOF共49個DOF其中手

12共19個DOF手8+腰

1+腿10共40個DOF，其中手12腿部自由度單腿6個DOF髖3+膝1+踝2單腿6個DOF髖3+膝1+踝

2單腿5個DOF髖3+膝1+踝1//單腿5個DOF髖3+膝

1+踝1/雙手有十指有十指無十指無十指有十指靈巧手選配有十指負載硬拉68kg扛重20.41kg伸展狀態(tài)單臂1.5kg

雙手

3kg1.5kg50kg整機承重80kg，單

臂最大負載5kg//商業(yè)化情況對外出售目前無商業(yè)化對象，暫時

出席會展/表演等/預計2024-2025年量

產交付目前無商業(yè)化對象，暫時出席會展/表演

等預計2023年四季度量

產交付對外出售售價預計售價2萬美元（約合14萬人民幣）明年投入工廠測試，3-5年內實現(xiàn)量產///目標成本20萬元以內預計售價低于9萬美元

（約合65萬人民幣）預計2024年對外發(fā)售，預計售價2-3萬美元（約合14-21萬人

民幣）1.3特斯拉Optimus進展超預期，行業(yè)開啟新一輪“軍備競賽”

圖表：近兩年主要人形機器人產品對比

資料來源：各公司官網及微信公眾號、人形機器人大講壇公眾號、中國機器人網、中航證券研究所小米CyberOne宇樹Unitree

H1開普勒

先行者K1特斯拉

Optimus優(yōu)必選

WalkerX智元

遠征A1傅利葉

GR-1產品示意圖公司產品名9n人形機器人將逐漸從工廠走向家庭

，從to

B走向

to

C。從主流機器人廠商的戰(zhàn)略規(guī)劃來看

，人形機器人將率先應用于工業(yè)制造領域

，積累成熟后

將拓展至商用服務、家庭陪伴等場景。這主要是因為工廠制造場景相對簡單、機器替人需求更加迫切

，而商業(yè)和家庭場景復雜

，對人形機器人的軟硬件要求高。n《人形機器人創(chuàng)新發(fā)展指導意見》指明特種服務、制造業(yè)、民生三大示范場景

，擘畫2027深度融合實體經濟。我國人形機器人應用分兩步走：第

一階段目標為2025年在特種服務、制造業(yè)、

民生領域率先應用；第二階段目標是

，至2027年產業(yè)加速實現(xiàn)規(guī)?；l(fā)展

，應用場景更加豐富

，相關產品深度融入實體經濟

，成為重要的經濟增長新引擎

，人形機器人深入生活未來可期。2023-20242025-20272028-2033以新能源汽車制造場景為人形機器人在工業(yè)場景的

切入點

，實現(xiàn)人形機器人在搬運、涂料等工業(yè)場景中的測試逐步拓展至中等難度任務

，重點打造3-5個專用場景下

的應用

，逐漸實現(xiàn)規(guī)模商業(yè)化

，橫向拓展至消費電子

制造業(yè)等其他行業(yè)及應用場景。進一步拓展到較為復雜的任務場景

，具備超過10+

種技能

，成為多任務通用型工業(yè)人形機器人。1.4人形機器人將在工廠率先落地，未來將應用于商業(yè)服務、家庭陪伴?在特種服務、制造業(yè)、民生領域率先應用，

①特種服務：面向惡劣條件、

危險場景作業(yè)等需求，如要地警戒守衛(wèi)、民爆、救援等；②制造業(yè)：3C、

汽車等制造業(yè)重點領域，具體場景包括裝配、轉運、檢測、維護等；③民

生及重點行業(yè)：醫(yī)療、家政、農業(yè)、物流等民生領域2027?產業(yè)加速實現(xiàn)規(guī)模化發(fā)展，應用場景更加豐富，相關產品深度融入實體經

濟

，成為重要的經濟增長新引擎。資料來源：《人形機器人創(chuàng)新發(fā)展指導意見》，優(yōu)必選，中航證券研究所圖表：《人形機器人創(chuàng)新發(fā)展指導意見》提出我國人形機器人兩階段應用目標圖表：優(yōu)必選人形機器人制造業(yè)應用規(guī)劃202510n2030年人形機器人累計需求有望達200萬臺

，對應市場空間約5700億元。伴隨特斯拉Optimus落地

，2025年人形機器人將步入量產元年

，其應用場景有望經歷“特斯拉引領在特定領域工廠應用—制造業(yè)開始全面滲透鋪開—成熟后走進千家萬戶

”三個階段。我們對人形機器人銷量進行預測

，考慮到人形機器人前期供應以特斯拉等頭部廠商為主、隨后在制造業(yè)滲透應用

，基于此

，我們做出如下核心假設和測算邏輯：

1）第一階段（2025-2027年）

：以特斯拉等工廠應用為核心

，假設①特斯拉工廠工

人數(shù)量每年增長15%；

②人形機器人在其工廠中的滲透率分別為5%、20%、

50%；③特斯拉工廠人形機器人在全球的市占率分別為90%、75%、

55%；

2）第二階段（2028-2030年）

：①據(jù)UNIDO數(shù)據(jù)

，2015-2021年全球制造業(yè)人數(shù)年均降低0.075%

，假設2024-2030年仍保持這一速度降低；②參考新能源車滲透率提升速度

，假設2028-2030年全球制造業(yè)人形機器人滲透率分別為0.07%、0.19%、0.45%。

3）單價：成本將隨規(guī)模效應逐漸降低

，根據(jù)優(yōu)必選、宇樹、小米等廠商價格

，我們估計2023年人形機器人單價約80萬元

，隨后每年以15%的幅度遞減。根據(jù)以上假設

，我們預計2030年人形機器人新增需求量有望達114萬臺

，對應新增市場空間約3000億元。圖表：至2030年全球人形機器人累計需求量有望達約200萬臺20232024202520262027202820292030第一階段：2025-2027，以特斯拉工廠應用為測算基礎特斯拉工廠工人數(shù)量預計（人）

特斯拉工廠人形機器人滲透率（人機比）特斯拉工廠人形機器人市占率76000874001005105%90%11558720%75%13292450%55%第二階段：

2028-2030，在全球制造業(yè)

全球制造業(yè)人數(shù)預計（億人）4.424.414.414.414.404.404.404.39范圍內滲透

全球制造業(yè)人形機器人滲透率0.01%0.02%0.07%0.19%0.45%人形機器人需求量（萬臺）0.0050.0080.572.9810.8630.8083.54197.71人形機器人新增需求量（萬臺）0.0030.562.417.8819.9452.74114.17單價（萬元）8068584942353026人形機器人累計市場規(guī)模（億元）0.400.6032.88151.39480.501188.352779.605707.61人形機器人新增市場規(guī)模（億元）0.2032.27118.51329.11707.851591.242928.011.52025年為量產元年，至2030年全球累計需求量有望達200萬臺資料來源：特斯拉，UNIDO，中航證券研究所預測111.6政策持續(xù)發(fā)力，劍指2025年量產、

2027年深度應用n人形機器人國家頂層方案出臺

，更多落地政策值得期待。2023年9月

，工信部組織的2023未來產業(yè)創(chuàng)新任務揭榜掛帥工作中對人形機器人的核心基礎、重點產品、公共支撐、示范應用等方面提出了發(fā)展任務和目標。2023年11月

，工業(yè)和信息化部印發(fā)《人形機器人創(chuàng)新發(fā)展指導意見》

，提

出人形機器人有望成為繼計算機、智能手機、新能源汽車后的顛覆性產品

，并明確2025年實現(xiàn)批量生產、

2027年相關產品深度融入實體經濟

，成為重要的經濟增長新引擎；指導意見是國家層面首個僅針對人形機器人政策方案

，后續(xù)更多地方和產業(yè)政策值得期待。圖表：《人形機器人創(chuàng)新發(fā)展指導意見》明確提出2025年量產、2027年深度應用的發(fā)展目標政策名稱發(fā)布時間主要目標/內容《人形機器人創(chuàng)新發(fā)展指導意見》2023.10到2025年

，我國人形機器人創(chuàng)新體系初步建立，“大腦、小腦、肢體”等一批關鍵技術取得突破

，確保核心部組件安全有效供給。整機產品達到國際先進水平

，并實現(xiàn)批量生產

，在特種、制造、民生服務等場景得到示范應用

，探索形成有效的治理機制和手段。到2027年

，人形機器人技術創(chuàng)新能力顯著提升形成安全可靠的產業(yè)鏈供應鏈體系

，構建具有國際競爭力的產業(yè)生態(tài)

，綜合實力達到世界先進水平。產業(yè)加速實現(xiàn)規(guī)?；l(fā)展

，應用場景更加豐富

，相關

產品深度融入實體經濟

，成為重要的經濟增長新引擎。《上海市促進智能機器人產業(yè)高質量創(chuàng)新發(fā)展行動方案

（2023-2025年）》2023.10到2025年

，明確一個總體目標

，即打造具有全球影響力的機器人產業(yè)創(chuàng)新高地；促進三個突破

，在品牌、應用場景和產業(yè)規(guī)模方面實現(xiàn)“十百千”突破——打造10家行業(yè)一流的機器人頭部品牌、100個標桿示范的機器人應用場景、1000億元機器人關聯(lián)產業(yè)規(guī)模；建設三個公共服務平臺

，智能機器人檢測與中試驗證創(chuàng)新中心、人形機器人制造業(yè)創(chuàng)新中心、通用機器人產業(yè)研究院等；推動制造業(yè)重點產業(yè)工業(yè)機器人密度達500臺/萬人

，機器人行業(yè)應用深度和廣度顯著提升?！?023年未來產業(yè)創(chuàng)新任務揭榜掛帥工作》2023.9面向元宇宙、人形機器人、腦機接口、通用人工智能4個重點方向

，聚焦核心基礎、重點產品、公共支撐、示范應用等創(chuàng)新任務

，發(fā)掘培育一批掌握關鍵核心技術、具備較強創(chuàng)新能力的優(yōu)勢單位

，突破一批標志性技術產品

，加速新技術、新產品落地應用。（以2025年為目標）《北京市促進機器人產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干措施》2023.8加快機器人技術體系創(chuàng)新突破、推動機器人產業(yè)集聚發(fā)展、加快“機器人+”場景創(chuàng)新應用、強化機器人產業(yè)創(chuàng)新要素保障《北京市機器人產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展行動方案(2023-2025年》2023.6到2025年

，本市機器人產業(yè)創(chuàng)新能力大幅提升

，培育100種高技術高附加值機器人產品、100種具有全國推廣價值的應用場景

，萬人機器人擁有量達到世界領先水平

，形成創(chuàng)新要素集聚、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活躍的發(fā)展生態(tài)。全市機器人核心產業(yè)收入達到300億元以上

，打造國內領先、國際先進的機器人產業(yè)集群?！渡钲谑屑涌焱苿尤斯ぶ悄芨哔|量發(fā)展高水平應用行動方案

（2023—2024年）》2023.5聚焦通用大模型、智能算力芯片、智能傳感器、智能機器人、智能網聯(lián)汽車等領域

，實施人工智能科技重大專項扶持計劃

，重點支持打造基于國內外芯片和算法的開源通用大模型；支持重點企業(yè)持續(xù)研發(fā)和迭代商用通用大模型；開展通用型具身智能機器人的研發(fā)和應用。實施核心技術攻關載體扶持計劃

，支持科研機構與企業(yè)共建5家以上人工智能聯(lián)合實驗室

，加快組建廣東省人形機器人制造業(yè)創(chuàng)新中心?！丁皺C器人+"應用行動實施方案》2023.1到2025年

，制造業(yè)機器人密度較2020年實現(xiàn)翻番

，服務機器人、特種機器人行業(yè)應用深度和廣度顯著提升

，機器人促進經濟社會高質量發(fā)展的能力明顯增強。聚焦10大應用重點領域

，突破100種以上機器人創(chuàng)新應用技術及解決方案

，推廣200個以上具有較高技術水平、創(chuàng)新應用模式和顯著應用成效的機器人典型應用場景。資料來源：工信部等，中航證券研究所121.人形機器人：行則將至，量產可期2.人形機器人拆解及產業(yè)鏈總覽3.執(zhí)行系統(tǒng)：靈活關節(jié)，絲杠、電機、減速器是關鍵4.感知系統(tǒng)：交互之媒，多傳感器綜合賦能5.控制系統(tǒng)：智能“小腦”，核心算法自研為主6.投資建議目錄n根據(jù)特斯拉AIDay示意圖

，特斯拉機器人包括40個自由度

，其中有14個旋轉關

節(jié)、

14個線性關節(jié)、

12個手部關節(jié)。n旋轉關節(jié)：執(zhí)行器分為三類

，扭矩/質量分別為20Nm/0.55kg、

110Nm/1.62kg、180Nm/2.26kg；具體應用部位包括肩部、大臂、小臂、腰部；n線性關節(jié)：

執(zhí)行器分為三類，

出力/重量分別為500N/0.36kg、

3900N/0.93kg、8000N/2.20kg；具體應用部分包括大臂、小臂、大腿、小腿。n手部關節(jié)：單只手由6個執(zhí)行器構成

，其中大拇指對應2個執(zhí)行器

，其余每個手

指對應1個執(zhí)行器。自由度旋轉關節(jié)手部關節(jié)直線關節(jié)靈巧手6（

*2）6（

*2）手臂

7（*2）肩部大臂小臂31（*2）（*2）12（*2）（*2）腰部

22腿部

6（*2）髖部大腿小腿2（*2）22（*2）（*2）合計141214402.1特斯拉人形機器人拆解：

14個旋轉關節(jié)+14個直線關節(jié)+12個手部關節(jié)圖表：特斯拉人形機器人線性關節(jié)與旋轉關節(jié)分布示意圖圖表：特斯拉人形機器人執(zhí)行器分為旋轉執(zhí)行器（3小類）和線性執(zhí)行器（3小類）圖表：特斯拉人形機器人包括14個旋轉關節(jié)、14個直線關節(jié)、

12個手部關節(jié)線性執(zhí)行器旋轉執(zhí)行器資料來源：特斯拉AI

Day，知乎，中航證券研究所14n旋轉關節(jié)：主要由“驅動器+力矩傳感器+編碼器+無框力矩電機+諧波減速器+軸承+機械離合器”組成

，與協(xié)作機器人關節(jié)模塊類似

，通過輸入

傳感器傳輸數(shù)據(jù)到驅動器

，進而控制電機

，并由諧波減速器放大輸出力矩

，輸出傳感器再作位置反饋、優(yōu)化算法。n直線關節(jié)：主要由“驅動器+力矩傳感器+編碼器+無框力矩電機+絲杠+軸承”組成

，通過驅動器帶動無框力矩電機旋轉

，再由減速元件絲杠將旋轉運動轉化為直線運動。n手部關節(jié)：主要由“驅動器+編碼器+傳感器+空心杯電機+行星減速箱+蝸桿蝸輪”組成

，具備自適應能力和非可逆驅動能力

，可承重20磅、使用工具、精確抓取零件。2.1特斯拉人形機器人拆解：旋轉關節(jié)、直線關節(jié)、手部關節(jié)拆解諧波減速器交叉滾子軸承永磁體無接觸力矩傳感器輸入位置傳感器輸出位置傳感器角接觸軸承機械離合器力矩傳感器位置傳感器永磁體反向行星滾柱絲杠定子深溝球軸承四點接觸軸承蝸桿蝸輪1

2

3

456圖表：特斯拉人形機器人旋轉、直線執(zhí)行器示意圖圖表：特斯拉人形機器人手部關節(jié)示意圖資料來源：特斯拉AI

Day，中航證券研究所多級行星減速箱空心杯電機15驅動器：300元/個*1無框力矩電機：1200元/個*1匯川技術、禾川科技、

藍海華騰等步科股份、禾川科技、

昊志機電滾柱絲杠/梯形絲杠（平均8600元/個）北特科技、貝斯特、恒立液壓、五洲新春編碼器：400元/個*1奧普光電、匯川技術、禾川科技軸承（深溝球軸承100元*1+四點接觸軸承50元*1）五洲新春、力星股份、長盛軸承、國機精工驅動器：300元/個*1無框力矩電機：1200元/個*1匯川技術、禾川科技、

藍海華騰等步科股份、禾川科技、

昊志機電諧波減速器：1500元/個*1或行星減速器諧波：綠的諧波、豐立智能、雙環(huán)傳動；

行星：中大力德等編碼器：400元/個*2制動器：80元/個*1奧普光電、匯川技術、禾

川科技華伍股份等軸承（交叉滾子軸承150元*1+角接觸軸承100元*2）五洲新春、力星股份、長盛軸承、國機精工2.2人形機器人單機成本預估及潛在供應商概覽（以Tesla

Bot及國內相關零件為例）驅動器：300元/個*6空心杯電機：1000元/個*6匯川技術、禾川科技、

藍海華騰等鳴志電器、江蘇雷利（鼎智科

技）、禾川科技編碼器：400元/個*6奧普光電、匯川技術、禾川科技蝸輪蝸桿：50元/個*5行星齒輪箱：200元/個*6攝像頭（500元*3）IMU（1000元*4）奧普特等芯動聯(lián)科、敏芯股份力矩傳感器（關節(jié)、六維）觸覺傳感器（200元*10）柯力傳感、東華測試、坤維科技等漢威科技、申昊科技

電池模組

3000元控制器

圖表：人形機器人成本拆解及潛在供應商概覽（以TeslaBot為例）

控制器：300元/個*40新時達、拓邦股份、雷賽智能、英威騰、萬訊自控等電池：3000元寧德時代、億緯鋰能、比亞迪等主控芯片：32000元/個*1特斯拉自研資料來源：特斯拉AI

Day

，Vehicle，百度愛采購，電動汽車觀察家，OK特斯拉，理想汽車，中航證券研究所

旋轉關節(jié)

4230元/組*14

線性關節(jié)

10650元/組*1411650元/組*2感知系統(tǒng)108500元32000元12000元靈巧手大腦162.2特斯拉人形機器人BOM成本預估（以國內零件價格為例）圖表：特斯拉人形機器人BOM成本預估（以國產對應零件為例）機器人關節(jié)/結構分類現(xiàn)階段成本終局成本單價

單機價值量單價

單機價值量關節(jié)旋轉關節(jié)*141112112300120015004008015010042304200168002100011200112021002800592201.0%

4.0%

5.0%

2.7%

0.3%

0.5%

0.7%

14.1%111211210050060020050100501850140070008400560070014001400259001.0%

4.9%

5.9%

4.0%

0.5%

1.0%

1.0%

18.3%直線關節(jié)*14111111300120086004001005010650420016800120400560014007001491001.0%

4.0%

28.6%

1.3%

0.3%

0.2%

35.4%11111110050015002005030238014007000210002800700420333201.0%

4.9%

14.8%

2.0%

0.5%

0.3%

23.5%靈巧手*2666653001000200400501165036001200024004800500233000.9%2.9%0.6%

1.1%

0.1%

5.5%6116651003001002002094008400660012002400200188005.9%4.7%0.8%

1.7%

0.1%

13.3%關節(jié)部分合計23162055.0%7802055.1%能源動力電池模組1300030000.7%1250025001.8%350015000.4%33009000.6%4100040001.0%460024001.7%感知系統(tǒng)2841075020000200210008000020001085005.0%

19.0%

0.5%25.8%2841030030001008400120001000237005.9%

8.5%

0.7%16.7%控制系統(tǒng)控制器40300120002.9%4015060004.2%大腦132000320007.6%1150001800012.7%其他336638.0%134659.5%成本合計420782.6141685驅動器無框力矩電機諧波減速器編碼器（位置傳感器）機械離合器交叉滾子軸承角接觸軸承14個旋轉關節(jié)合計驅動器無框力矩電機行星滾柱絲杠/梯形絲杠編碼器（位置傳感器）深溝球軸承四點接觸軸承14個直線關節(jié)合計驅動器空心杯電機/無刷有齒槽電機

行星齒輪箱編碼器（位置傳感器）蝸輪蝸桿2個手部關節(jié)合計資料來源：特斯拉AI

Day

，Vehicle，百度愛采購，電動汽車觀察家，OK特斯拉，理想汽車，中航證券研究所測算關節(jié)力矩傳感器六維力矩傳感器觸覺傳感器感知系統(tǒng)合計FSD攝像頭IMU數(shù)量數(shù)量成本占比成本占比172.2特斯拉人形機器人各環(huán)節(jié)/零部件成本占比預估（以國內零件價格為例）圖表：現(xiàn)階段人形機器人各環(huán)節(jié)成本占比圖表：終局人形機器人各環(huán)節(jié)成本占比資料來源：特斯拉AI

Day

，Vehicle，百度愛采購，電動汽車觀察家，OK特斯拉，理想汽車，中航證券研究所測算u旋轉關節(jié)

u直線關節(jié)

靈巧手感知系統(tǒng)

大腦控制系統(tǒng)

其他u旋轉關節(jié)

u直線關節(jié)

靈巧手感知系統(tǒng)

大腦控制系統(tǒng)

其他14.1%35.43%30.97%14.82%u傳感器

u絲杠

電機a減速器

控制器

大腦a其他25.79%5.54%u傳感器

u絲杠

電機a減速器

控制器

大腦a其他7.60%2.85%4.99%10.84%圖表：現(xiàn)階段人形機器人各零部件成本占比12.70%23.52%圖表：終局人形機器人各零部件成本占比8.71%2.85%7.60%16.73%13.27%19.67%25.4%11.27%4.23%4.23%

5.93%1828.61%14.54%12.70%18.3%16.8%1.人形機器人：行則將至，量產可期2.人形機器人拆解及產業(yè)鏈總覽3.執(zhí)行系統(tǒng)：靈活關節(jié)，絲杠、電機、減速器是關鍵4.感知系統(tǒng)：交互之媒，多傳感器綜合賦能5.控制系統(tǒng)：智能“小腦”，核心算法自研為主6.投資建議目錄n無框力矩電機用于人形機器人線性關節(jié)和旋轉關節(jié)。無框力矩電機是一種特殊類型的永磁無刷同步電機

，沒有軸、軸承、外殼、反饋或端蓋

，僅包含定子和轉子兩個部件，

內部部件轉子由帶永磁體的旋轉鋼圓環(huán)組件構成

，直接安裝在機器軸上；定子是外部部件

，齒輪外部環(huán)繞鋼片和銅繞組

，以產生緊密攀附在機器殼體內的電磁力。n無框力矩電機具有高效率、結構緊湊、易維護等優(yōu)勢。

1）高效率：將電機直接集成到轉軸元件上

，可降低整體系統(tǒng)慣量

，進而降低電機加減速所需扭矩

，使得電機的運動和穩(wěn)定時間更好控制、增加系統(tǒng)管帶寬

，提高機器效率；

2）結構緊湊：增大轉矩密度

，進而減少占地面積、

降低重量；

3）易維護：機械部件更少、沒有易磨損或需維護的組件。3.1無框力矩電機：高效率、結構緊湊、易維護，用于人形機器人線性關節(jié)和旋轉關節(jié)圖表：無框力矩電機示意圖圖表：機器人旋轉關節(jié)模組拆解示意圖資料來源：科爾摩根，知乎，中航證券研究所20n國內供應商已具備一定競爭實力。無框力矩電機在磁路和工藝設計方面有一定技術壁壘

，需要在低壓供電的環(huán)境下輸出更大功率

，當前主要應用在協(xié)作機器人關節(jié)模組

，市場規(guī)模較小，

國外技術較為領先。

國外主要供應商包括科爾摩根、TQ

Robodrive、

Nidec、

Parker等；國內步科股份進度較為靠前

，2016年推出的首代無框力矩電機已經可以媲美國外龍頭，

目前公司的第三代無框力矩電機產品可以對標國際領先產品

，部分型號

具備一定優(yōu)勢

，此外

，偉創(chuàng)電氣、禾川科技等均有相關產品布局。專業(yè)化：通過深入優(yōu)化電磁方案，獲得更高的轉矩密度；精細化：目前有52mm-132mm10種框架尺寸，

覆蓋3-25kg負載需求，相同轉矩下，尺寸更小，溫升更低；特色化：首創(chuàng)無框灌封工藝，輕量化設計、更薄機?，

運動速度更快，更平穩(wěn)，與市場產品相比，

銅損下降率高達20%；新穎化：與市場主流的諧波減速機尺寸匹配

，更?的中空內徑滿足客戶多樣化的穿線需求公司的自動化設備控制核心部件主要包括工業(yè)人機界面、伺服系統(tǒng)、步進系統(tǒng)、可編

程邏輯控制器、變頻器等，且廣泛應用于物流設備、機器人、包裝設備、食品設備、

服裝設備、醫(yī)療設備等自動化設備行業(yè)。步科股份公司是一家技術驅動的工業(yè)自動化控制核心部件及整體解決方案提供商，

主要產品包括伺服系統(tǒng)、

PLC等，

并在近年沿產業(yè)鏈上下游不斷延伸，

涉足上游的工控芯片、傳

公司有較成熟的伺服電機、步進電機、空心杯電機、無框電機等各類電機及相關傳感器產品，其中

感器和下游的高端精密數(shù)控機床等領域。

2020年公司伺服系統(tǒng)的市場占有率約為3%，伺服產品在國內有較高的市場占有率，其他產品均有實現(xiàn)量產，但銷售占比較少。國產品牌中位列第二。禾川科技3.1無框力矩電機：外資企業(yè)主導，國內部分企業(yè)具備競爭實力全球領先的運動控制系統(tǒng)和配件供應商，

主要產品包括高性能、高可靠性的電機、驅七種框架尺寸，可適應主流嵌入式設備和協(xié)作機器人設計；48伏及以下直流電壓工作；繞組針對

動器、直線執(zhí)行器、AGV控制解決方案和自動化平臺，

擁有逾百萬款標準和定制產3.5kg和

15kg協(xié)作機器人應用的速度和轉矩要求進行了優(yōu)化；在不超過85°C的條件下性能最佳，

品。

但在高達

155°C的繞組溫度下依然能夠連續(xù)充分維持性能表現(xiàn)。專業(yè)從事中高端數(shù)控機床、機器人、新能源汽車核心功能部件等的研發(fā)設計、生產制造、銷售與維修服務的國家高新技術企業(yè)，

主要產品包括電主軸、伺服電機、驅動器、轉矩波動≤1%，更利于機器人力矩控制；

3.5倍過載能力，使得機器人負載能力大大加強。傳感器等。公司名稱公司簡介無框力矩電機產品情況資料來源：科爾摩根，步科股份，昊志機電，WIND，中航證券研究所圖表：國內外主要無框力矩電機公司及產品情況科爾摩根昊志機電21圖表：三類精密減速器比較RV減速器諧波減速器行星減速器技術特點通過多級減速實現(xiàn)傳動，

一般由行星齒輪減速器的前級和

擺線針輪減速器的后級組成，組成的零部件較多，

結構較

復雜。通過柔輪的彈性變形傳遞運動，

主要由柔輪、剛輪、波發(fā)

生器三個核心零部件組成。與

RV及其他精密減速器相比，

諧波減速器使用的材料、體積及重量大幅度下降。由一個中心太陽齒輪、多個行星齒輪和一個內圈齒輪組成。

行星齒輪圍繞太陽齒輪轉動，

并同步與內圈齒輪進行嚙合。產品性能大體積、高負載能力、高剛度。小體積、低負載能力、高精密度、耐沖擊。小體積、輕重量、高承載能力、高精度、長壽命、平穩(wěn)運

動、低噪音、具有功率分流和多齒嚙合獨用的特性、較大輸出扭矩。主要缺點體積較大，精度略低于諧波減速器。柔輪壽命有限，

輸入轉速不宜過高。結構復雜、散熱困難、材料要求高。應用場景一般應用于多關節(jié)機器人中機座、大臂、肩部等重負載的

位置。主要應用于小負載工業(yè)機器人小臂、腕部或手部；

協(xié)作和SCARA機器人大部分動力關節(jié)。主要應用于直角坐標機器人；保證工業(yè)機器人的定位精度

和重復定位精度，傳遞更多的扭矩。終端領域汽車、運輸、港口碼頭等行業(yè)中通常使用配有RV減速器

的重負載機器人。3C、半導體、食品、注塑、模具、醫(yī)療等行業(yè)中通常使用

由諧波減速器組成的30kg負載以下的機器人。包裝、印刷、切割、涂膠、灌裝、流水線等自動化設備。價格區(qū)間5,000-8,000元/臺。1,000-5,000元/臺。300-2500元/臺。n精密減速器包括RV減速器、諧波減速器、行星減速器。減速器是多個齒輪組成的傳動零部件

，利用齒輪的嚙合改變電機轉速、扭矩及承載能力

，

也可實現(xiàn)精密控制。減速器種類及型號繁多

，按照控制精度劃分

，可分為一般傳動減速器和精密減速器。一般傳動精密減速器控制精度低

，可滿足機械設備基本的動力傳動需求。精密減速器回程間隙小、精度較高、使用壽命長

，更加可靠穩(wěn)定

，應用于機器人、數(shù)控機床等高端領域

，具體包括RV減速器、諧波減速器、行星減速器。n人形機器人旋轉關節(jié)將應用諧波減速器

，手部或部分低精度身體關節(jié)或將應用行星減速器。

RV減速器體積較大

，在人形機器人領域應用有限。諧

波減速器體積小、減速比大、精密度高

，將用于人形機器人身體旋轉關節(jié)；行星減速器體積小、重量輕、傳動效率高、壽命長

，但精度較諧波減速器低

，將用于人形機器人手部關節(jié)或對精度要求較低的部分身體關節(jié)。3.2減速器：人形機器人旋轉關節(jié)或將應用諧波減速器，手部或部分身體關節(jié)或將應用行星減速器資料來源：工業(yè)機器人，綠的諧波招股書，紐格爾，中大力德，中航證券研究所22n諧波減速器目前下游以工業(yè)機器人為主

，人形機器人中期或將帶來400億元空間增量。諧波減速器具有單級傳動比大、體積小、質量小、運動精度高并能在密閉空間和介質輻射的工況下正常工作的優(yōu)點。與一般減速器相比

，在輸出力矩相同時

，諧波減速器的體積可減小2/3、重量可減輕1/2

，在機器人小臂、腕部、手部等部件具有較強優(yōu)勢，

目前下游應用以工業(yè)/協(xié)作機器人為主。據(jù)宇博智業(yè)產業(yè)研究數(shù)據(jù)

，2023年我國諧波減速器市場規(guī)模約30億元

，預計2025年有望達到近50億元。若以2030年人形機器人累計需求200萬臺計算

，諧波減速器增量市場有望超過400億元。n人形機器人將加速諧波減速器國產替代。

國內減速器廠商進步明顯

，部分產品關鍵技術指標已趕超國外，

國內諧波減速器龍頭綠的諧波市占率

2021年同比提升3.7pcts至24.7%；此外

，來福諧波、福德機器人、

同川精密、

國茂股份等廠商加速布局諧波產能

，未來國產替代有望加速。3.2減速器：諧波減速器中期增量空間有望超400億元，國產替代加速進行圖表：2018-2025年我國諧波減速器市場規(guī)模圖表：2020-2021年我國諧波減速器競爭格局資料來源：宇博智業(yè)產業(yè)研究，中航證券研究所23n行星減速器可在人形機器人部分關節(jié)替代諧波減速器。行星減速器具有高剛性、高精度、高傳動效率、高扭矩、高傳動效率、高扭矩、體積小等特點

，單級行星減速器減速比一般不小于3

，最大一般不超過10；行星減速器的級數(shù)（即行星齒輪套數(shù)）一般不超過3級。據(jù)QYResearch數(shù)據(jù)

，2022年全球行星減速器銷量為540.15萬元

，銷售金額為12.03億美元

，其中我國境內銷量231.91萬臺

，銷售金額為5億美元；預計2029年全球行星減速器銷售規(guī)模達22.31億美元

，我國市場規(guī)模達11.49億美元。n行星減速器整體技術難度低于諧波減速器

，國內企業(yè)具有競爭實力。行星減速器全球主要供應商包括日本新寶、紐卡特、威滕斯坦；

國內科峰智能、紐氏達特、

中大力德等本土供應商競爭實力不斷提升

，相比外資企業(yè)性價比高，

2022年科峰智能、紐氏達特在國內市占率分別為11.7%、

9.4%。單位：百萬美元3.2減速器：行星減速器或替代部分諧波減速器，國產化率相對較高資料來源：科峰智能招股書，QY

Research，中航證券研究所紐氏達特9.4%精銳科技

7.1%25002000150010005000圖表：2022年我國行星減速器銷售金額約5億美元圖表：2022年我國精密行星減速器競爭格局科峰智能

11.7%日本新寶

20.4%其他

46.1%利茗

5.3%

全球

中國24n特斯拉人形機器人包括三類共14個線性執(zhí)行器

，分布在手臂和腿部。特斯拉Optimus有14個線性執(zhí)行器

，具體包含三種類型，

出力/重量分別為500N/0.36kg、

3900N/0.93kg、8000N/2.20kg；分布位置位于大臂（2*1）、小臂（2*2）、大腿（2*2）、小腿（2*2）。n絲杠現(xiàn)階段成本較高

，未來有下降空間。線性執(zhí)行器由“驅動器+無框力矩電機+絲杠+力矩傳感器+編碼器+軸承”組成

，其中絲杠為其重要組成部分。根據(jù)我們估算

，現(xiàn)階段絲杠在特斯拉人形機器人成本中占比約為23.4%

，終局成本占比預計為13.9%。從種類上來看

，人形機器人用絲杠分為梯形絲杠和滾柱絲杠兩類

，其中梯形絲杠用于小臂

，滾柱絲杠用于承載要求更高的大臂、大腿、小腿。3.3絲杠：人形機器人線性執(zhí)行器的重要組成部分倒置滾珠絲杠行星滾柱絲杠大臂，2*1，滾柱絲杠小臂，2*2，梯形絲杠圖表：特斯拉Optimus線性關節(jié)使用4個梯形絲杠和10個滾柱絲杠圖表：特斯拉人形機器人線性關節(jié)及結構示意圖大腿，2*2，滾柱絲杠小腿，2*2，滾柱絲杠資料來源：特斯拉AI

Day，中航證券研究所25n與滾珠絲杠相比

，滾柱絲杠負載高、壽命長、轉速與加速度大、導程小

，更適合應用于人形機器人。絲杠是將旋轉運動變成直線運動的傳動附件，

根據(jù)摩擦特性可分為滑動絲杠、滾動絲杠和靜壓絲杠三類

，其中滾動絲杠又可以分為滾珠絲杠和行星滾柱絲杠兩大類，

區(qū)別在于行星滾柱絲杠負載傳遞單元為螺紋滾柱

，是典型的線接觸；而滾珠絲杠負載傳遞單元為滾珠

，是點接觸。與滾珠絲杠相比

，行星滾柱絲杠擁有更多接觸點，

因而

能夠承受更高靜態(tài)負載和動態(tài)負載

，靜載為滾珠絲杠的3倍

，壽命為滾珠絲杠的15倍；

剛度和抗沖擊能力更強，

因而轉速和加速度更大；螺距設計范圍更廣

，導程可設計更小。3.3絲杠：行星滾柱絲杠負載高、壽命長、速度大，更適用于人形機器人場景純滾動比率

很高較高資料來源：新劍傳動，高亮《航天精密傳動機構行星滾柱絲杠的設計與研究》，中航證券研究所滾動體循環(huán)運動方式滾柱圍繞絲杠軸心做行星運動借助反向機構實現(xiàn)循環(huán)滾動滾動體的離心力行星機構阻止離心力高速運轉時會產生較大離心力滾動體受載面積大，任何時候都

同時受載，無循環(huán)交變力。滾珠受載面積小，且輪流受載，產生循環(huán)交變應力。圖表：滾柱絲杠與滾珠絲杠運動機理和受力狀態(tài)對比圖表：行星滾柱絲杠與滾珠絲杠對比示意圖滾動體受力狀態(tài)行星滾柱絲杠滾珠絲杠滾動體示意圖分類滾柱滾珠26n行星滾柱絲杠根據(jù)其結構組成和零部件相對運動關系的不同

，可分為標準式、反向式、循環(huán)式、軸承環(huán)式、差動式五大類。標準式滾柱絲杠適用于環(huán)境惡劣、高負載、高速等場景

，主要應用于精密機床、機器人、軍工裝備等領域，是目前主要的應用類型。3.3絲杠：標準式滾柱絲杠適用于高負載、高速等場景，應用最為廣泛分類示意圖結構組成運動方式適用場景適用于環(huán)境惡劣、高負載、高速等場景，主要應用于精密

機床、機器人、軍工裝備等領域，是目前應用最廣泛的類型。由絲杠將動力傳遞給滾柱，再由滾柱通過軸承環(huán)的自由旋轉運動將動力傳遞到推力圓柱滾子軸承上，最后

再傳輸?shù)铰菽笟んw表面。當發(fā)生旋轉運動時，滾柱被凸輪環(huán)推入凹槽，完成一

個循環(huán)運動，而整個國產滾柱始終與螺母保持嚙合，

使得滾柱回到開始嚙合的位置。資料來源：邢思《循環(huán)式行星滾柱絲杠副的設計與工作特性研究》，柯浩《行星滾柱絲杠傳動精度分析與設計》，中航證券研究所主要適用于高承載、高效率等場合，如石油化工、重型機械等領域。適用于高剛度、高承載、高精度、中低速運行場合，如醫(yī)

療器械、光學精密儀器等領域。多用于惡劣環(huán)境、較大負載、要求高速度和大傳動比的場合，如航空、航天、船舶、電力等領域。以絲杠旋轉為驅動，通過絲杠與滾柱之間的螺旋運動

帶動螺母做直線運動。通過螺母的旋轉運動輸入動力源，以絲杠運動直線運

動作為輸出，滾柱和絲杠之間沒用相對軸向位移。通過改變絲杠與滾柱、滾柱與螺母的嚙合接觸位置，來改變整個結構的導程（傳動比）。圖表：滾柱絲杠可分為標準式、反向式、循環(huán)式、軸承環(huán)式、差動式五大類絲杠、滾柱、軸承環(huán)、圓柱滾

子軸承、螺母絲杠、滾柱、螺母（均采用不

同牙型角的螺紋）絲杠、螺母、滾柱（螺紋升角

為零的圓弧溝槽）、凸輪環(huán)絲杠、滾柱、內齒圈、螺母、

保持架絲杠、螺母、滾柱、彈簧擋圈更適應高速重載的工作場合軸承環(huán)式差動式反向式標準式循環(huán)式27n滾柱絲杠的核心部件絲杠、滾柱和螺母都是小螺距的精密螺紋件

，加工工序基本一致

，傳統(tǒng)的加工方式可分為切削和滾壓兩大類：

切削：以兩端中心孔為加工工藝工序基準

，通過熱處理、車削、磨削等10-20余道工序逐一完成

，制造精度高達P1級

，可實現(xiàn)定位和傳動功能；

滾壓：用成形滾壓模具使工件產生塑性變形以獲得螺紋的加工方法

，開模工藝自動化程度高

，批量生產后成本低、效率高

，但制造精度較低

，一

般在P7級左右

，僅實現(xiàn)傳動功能。工序12345678910111213141516171819202122232425半精車

銑粗磨3.3絲杠：切削工藝制造精度高，包括車削、銑削、磨削等核心工序資料來源：《精密行星滾柱絲杠副工藝制造與傳動性能研究》，中航證券研究所圖表：行星滾柱絲杠核心部件加工工序（以切削工藝為例）半精車

滾齒

銑粗磨洗鍵槽

磨端部螺紋

研中心孔洗鍵槽

磨端部螺紋

研中心孔低溫時效并

檢驗精磨并全面

檢驗低溫時效并

檢驗低溫時效并

檢驗精磨并全面

檢驗精磨并全面

檢驗時效處理并

檢驗時效處理并

檢驗時效處理并

檢驗加工端

面及修

中心孔加工端

面及修

中心孔研中心孔

粗磨探傷研中心孔

粗磨探傷加工端面

及中心孔加工端面

及中心孔高溫時效

并檢驗感應淬火

并檢驗表面氮化

并檢驗滲碳淬火

并檢驗高溫時效

并檢驗高溫時效

并檢驗研中心孔

半精磨研中心孔

半精磨螺母

螺母毛坯滾柱

滾柱毛坯絲杠

絲杠毛坯預備熱

處理預備熱處理預備熱處理銑螺紋

粗磨粗磨探傷半精磨半精車28粗車粗車粗車入庫入庫入庫校直校直工藝流

程

步

驟設備球化退火爐、

校直機車床、銑床、

磨床感應淬火設備磨床n滾柱絲杠粗加工環(huán)節(jié)技術路線多樣

，精加工環(huán)節(jié)磨床仍必不可少。滾柱絲杠的切削工藝大致可分為毛坯下料、預備熱處理終熱處理（淬火）

、精加工、裝配檢驗等步驟。其中粗加工包括車削、銑削、磨削三種工藝路線（可單獨或組合使用），

“以車代磨”、“旋風銑”等新加工工藝理論上可替代磨削、提升加工效率

，但目前技術有待成熟，精加工仍需磨削技術、（退火）、粗加工、最

精加工工藝為磨削。

磨床必不可少。3.3絲杠：粗加工環(huán)節(jié)路線多樣，精加工環(huán)節(jié)磨削仍為重要工藝提高絲杠的表面質量和

加工精度使用成形刀具在工件表面沿螺旋線方向切削出螺紋槽提高螺紋的表面硬度及

耐磨性降低材料組織硬度，

改善材料性能、切削性能及消除殘余應力資料來源：《精密滾珠絲杠機械加工工藝規(guī)程研究》，中航證券研究所路線：車削、銑

削、磨削路線：磨削裝配、檢驗、

入庫感應淬火并

檢驗退火熱處理

并校直粗加工精加工毛坯圖表：滾柱絲杠加工工藝及設備29n人形機器人將進一步打開滾柱絲杠市場空間。據(jù)PersistenceMarketResearch數(shù)據(jù)

，2023年全球滾柱絲杠市場規(guī)模預計為3.00億美元

，伴隨工業(yè)自動化對精密機械的需求增長

，滾柱絲杠將在機床、航空航天、汽車、機器人等領域加速應用

，2033年市場規(guī)模有望達到5.57億美元

，年均復合增速約為6.4%。進一步

，若考慮人形機器人放量給滾柱絲杠帶來的新需求

，滾柱絲杠全球市場規(guī)模有望持續(xù)高增。n滾柱絲杠制造壁壘高

，供應商數(shù)量少、

目標下游分散。

目前全球滾柱絲杠的供應商主要包括Ewellix、

Rollvis、GSA、

Rexroth、CMC、南京工藝、

濟寧波特、優(yōu)仕特

，據(jù)《E公司滾柱絲杠產品營銷策略研究》數(shù)據(jù)，

2022年Rollvis、

GSA、

Ewellix、

Rexroth四家公司在我國合計市占率約為

78%

，而國內廠商在供貨質量方面與歐美企業(yè)存在較大差距。3.3絲杠：人形機器人將打開滾柱絲杠長期空間，國內相關供應商較為稀缺圖表：

2023-2033年全球滾柱絲杠市場規(guī)模CAGR約6.4%

圖表：

2022年我國滾柱絲杠市場競爭格局資料來源：Persistence

Market

Research，王有雪

《E公司滾柱絲杠產品營銷策略研究》，中航證券研究所30n滾柱絲杠生產難度大

，建議