人形机器人爆发将至！AI浪潮下的新兴蓝海，核心环节龙头梳理

特斯拉 2023 年年度股东大会上发布了 Optimus 人形机器人最新演示视频，马斯克表示，特斯拉的长期价值可能来自于 Optimus 人形机器人，如果人形机器人和人的比例是2:1 左右，那么人们对机器人的需求量可能是 100 亿乃至 200 亿个，远超电动车的数量。

以 ChatPGT 为代表的大模型正在引领新一轮人工智能浪潮，特斯拉的 Optimus 人形机器人显示了其相关技术正在快速发展，有望推动行业技术进步、产业降本，加速人形机器人商用化场景落地。#人工智能#

根据麦肯锡报告，到2030年，全球约有4亿个工作岗位将被自动化机器人取代，按20%渗透率和15-20万人形机器人单价来测算，全球人形机器人市场空间可达到12—16万亿元。中性预测下，2030年全球人形机器人市场规模855亿元，2021-2030年市场规模CAGR可达到71%。#人形机器人#

在人形机器人商业化趋势下，具备高性价比优势的国产零部件供应商有望受益。产业链中四大环节值得重点关注：

减速器环节

核心零部件在机器人生产过程中的成本占比较高，控制器、伺服系统及减速器的占比分别为15%、20%、35%，是影响下游机器人性能和利润空间的关键。

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减速器是一种精密的动力传达机构，其利用齿轮的速度转换器，使伺服电机在一个合适的速度下运转，并精确地将转速降到工业机器人各部位需要的速度，提高机械体刚性的同时输出更大的力矩。RV减速器和谐波减速器是工业机器人最主流的精密减速器。RV减速器由于具有更高的刚度和回转精度，一般放置在机座、大臂、肩部等重负载的位置，而谐波减速器一般放置于放置在小臂、腕部或手部。

减速器类型包括谐波减速器与RV 减速器。

相较于RV减速器，谐波减速器使用的材料、体积及重量大幅度下降，具备体积小、传动比高、高精密度等特性，主要应用于机器人小臂、腕部或手部。

价格方面谐波减速器也更为便宜。根据绿的谐波招股说明书披露，谐波减速器1000-5000元/台，而RV减速器为5000-8000元/台。#机器人#

工业机器人中多关节机器人所需谐波减速器较多，且多关节机器人渗透率仍有望继续提升。

谐波减速器产品下游应用领域示意图：

市场格局方面来看，在RV减速器领域，2021年日本巨头纳博特斯克国内市场销量虽占五成，但较2020年收缩3%，而双环传动市占率上行6%，达到15%，国内厂商中珠海飞马、中大力德、南通振康、秦川机床等也占据一定的市场份额。

从产品类型来看，国产谐波减速器替代相对明显，目前已涌现如绿的、来福等优质厂商，2021年，仅绿的谐波已达到25%的市场份额。

伺服环节

伺服系统以物体的位移、角度、速度为控制量，能够跟踪目标任意变化的自动化控制系统，通常由伺服驱动器和伺服电机组成。伺服系统是在变频技术基础上的延伸产品，能够按控制命令的要求，对功率进行放大、变换与调控等处理，精准、快速、稳定地控制驱动装置输出的力矩、速度和位置。

伺服系统上游原材料供应充足，下游需求十分旺盛。

上游原材料包括电子元器件、IC 芯片、五金件、PCB 四大类，其中具体又包括连接器、电容器、晶体管、接口器件、处理器、隔离器件、压铸件、冲压件等。

下游应用广泛，涵盖纺织、电子、机器人、医疗、光伏行业和锂电等多个行业。

目前以机器人、锂电、光伏为代表的行业处于高景气度区间，整体行业规模增速较高，未来有望有力支撑伺服系统的发展。

伺服系统产业链：

资料来源：信达证券

伺服为国产化率较高环节。国内工控巨头汇川以变频器技术同源发展伺服，根据MIR数据，汇川伺服系统市场份额从2015年的5.7%提升至2022年Q3的20.9%，荣登全球第一的宝座，市占率领先于第二名西门子10.6pp。对比曾占据中国市场一时的松下、安川等企业，国产伺服已获市场认可，未来渗透率有望进一步提升。

资料来源：MIR DATABANK、工控网、西南证券

旋转关节环节

旋转执行器包括无框电机、谐波减速器、双编码器、力矩传感器、角接触轴承交叉滚子轴承。从早期阶段推演到终局状态（单机售价2万美金时），降价空间最大的为无框电机（降价75%）、谐波减速器（降价75%）、角接触轴承（降价64%）。

旋转关节结构较为复杂，多个零部件具有较大降本空间：

特斯拉机器人的旋转关节采用高低速双编码器和力矩传感器。编码器方面，目前国产编码器的精度和综合性能和国外差距较大，国内高精度市场被日本厂商多摩川和尼康垄断，国内厂商主要面向中低端市场。传感器方面，全球传感器市场的主要厂商有霍尼韦尔、意法半导体、飞思卡尔、博世、飞利浦等，中国市场上的高端传感器进口占比高达85%，国产化率低，未来国产化空间较大。

特斯拉机器人关节处使用的轴承可以复用新能源汽车的轴承供应链，加速降本。

国际八大轴承公司在国际轴承市场的市场占有率合计达70.70%，中国企业占20.30%。

我国轴承产业目前大而不强，国内轴承行业规模较大，但参与者多且同质化现象严重，行业集中度低。中国前六大轴承公司的营业收入在国内市场占比仅为20.30%。

高端轴承市场被以SKF、NSK为代表的国际厂商占据，国内厂商以生产小型、中低端轴承为主。因此，国产轴承厂供应深沟球轴承、角接触轴承以及四点接触轴承更具备优势。

深沟球轴承示意图：

滚动体以日本椿中岛、美国NN为主的外资品牌掌握全球最先进的生产技术，国内企业中，以力星股份、五洲新春为代表的企业能够满足I级精度的要求，正在向更高端滚动体突破，同时此类国产企业正在扩充产能，实现部分滚动体的国产化。此外，国内仍有一部分中部规模（千万元以上、1亿元以下）、以及以低技术含量产品为主的小规模滚动体企业。#5月财经新势力#

线性关节

线性关节价值占比较高，国内生产商较稀缺。

特斯拉机器人全身使用12个线性执行器（亦称为伺服电缸），采用无框电机+滚柱丝杠的方案。丝杠的传动精度高，输出力能力强，但反驱透明度差（所以需要力传感器），响应速度偏慢。这套驱动方案可以实现高刚性，但可能会限制下肢高动态的运动能力。

滚柱丝杠是滚珠丝杠的一种细分品类，制造难度较大。目前高精度滚珠丝杠技术壁垒高，海外厂商占据垄断地位。国内仅有少量具备小批量研发制造能力的企业，包括秦川机床、新剑传动、鼎智科技。

特斯拉机器人线性、旋转关节处使用的无框电机是去掉轴、轴承、外壳、反馈或端盖的伺服电机，只包含定子和转子。海外厂商包括科尔摩根、Maxon、日本电产、Moog电机位列全球无框电机市场第一梯队，国内供应商包括步科股份、昊志机电。

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