leyucom樂(lè)魚(yú)官網(wǎng)人形機(jī)器人行業(yè)專題報(bào)告：人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈深度梳理特斯拉展示Optimus最新視頻，產(chǎn)品迭代加速。2023年5月16日，特斯拉在2023股東大會(huì)上發(fā)布了Optimus人形機(jī)器人最新演示視頻，展示了其在自然行走、電機(jī)扭矩控制、力度控制、環(huán)境識(shí)別及記憶等方面的進(jìn)步。馬斯克強(qiáng)調(diào)，現(xiàn)在是推進(jìn)研發(fā)人形機(jī)器人的絕佳機(jī)會(huì)，因?yàn)榭梢怨蚕泶罅孔詣?dòng)駕駛領(lǐng)域的軟硬件技術(shù)成果，Optimus將使用與該公司電動(dòng)汽車相同的全自動(dòng)駕駛系統(tǒng)（FSD）。

　　人形機(jī)器人需求量未來(lái)或超百億臺(tái)，潛在空間巨大。特斯拉CEO埃隆·馬斯克將人形機(jī)器人視作特斯拉長(zhǎng)期價(jià)值的重要來(lái)源，20237月6日，2023世界人工智能大會(huì)在上海開(kāi)幕，馬斯克通過(guò)視頻形式發(fā)言認(rèn)為，在將來(lái)某個(gè)時(shí)刻，機(jī)器人與人類的比例可能超過(guò)1:1，這意味著機(jī)器人將比人類多，甚至是多很多。伴隨人形機(jī)器人需求量提升，產(chǎn)業(yè)鏈潛在市場(chǎng)空間巨大。

　　人形機(jī)器人產(chǎn)品陸續(xù)推出，優(yōu)必選商業(yè)化進(jìn)程領(lǐng)先。21世紀(jì)以來(lái)，國(guó)內(nèi)外機(jī)器人公司陸續(xù)推出各自人形機(jī)器人產(chǎn)品。本田自2000年起，先后發(fā)布三代ASIMO人形機(jī)器人，用于展示公司技術(shù)實(shí)力和進(jìn)行相關(guān)技術(shù)實(shí)驗(yàn)；美國(guó)波士頓動(dòng)力的Atlas是知名度極高的先進(jìn)動(dòng)力機(jī)器人代表，其前身PETMAN人形機(jī)器人研發(fā)目的是替代人類去測(cè)試危險(xiǎn)化學(xué)環(huán)境下的新型防護(hù)設(shè)備的可靠性。Atlas作為研究平臺(tái)，造價(jià)高昂，亦非商業(yè)化產(chǎn)品。日本軟銀的Pepper自2014年以來(lái)累計(jì)生產(chǎn)2.7萬(wàn)臺(tái)，應(yīng)用于教育、醫(yī)療、生活服務(wù)等場(chǎng)景，已于2020年停產(chǎn)。優(yōu)必選的Walker作為中國(guó)首個(gè)商業(yè)化雙足真人尺寸人形機(jī)器人，已在迪拜世博會(huì)中國(guó)館、沙特NEOM新未來(lái)城、中國(guó)科學(xué)技術(shù)館等場(chǎng)景應(yīng)用落地。

　　AI下一個(gè)浪潮將是“具身智能” ，潛在萬(wàn)億賽道前景廣闊。5月16日，NVIDIA（英偉達(dá)）創(chuàng)始人黃仁勛表示，下一波人工智能浪潮是“具身人工智能（embodied AI）”。具身人工智能是指有身體并支持物理交互的智能體，能與環(huán)境交互感知，自主規(guī)劃、決策、行動(dòng)。此前人類依賴手寫(xiě)代碼來(lái)控制機(jī)器人，而進(jìn)入AIGC時(shí)代，GPT等AI大模型有望有效解決這一痛點(diǎn)。

　　目前已有不少研究者嘗試將多模態(tài)的大語(yǔ)言模型作為人類與機(jī)器人溝通的橋梁。2023年3月，谷歌和柏林工業(yè)大學(xué)推出的史上最大的視覺(jué)-語(yǔ)言模型：PaLM-E，既可理解圖像，也能理解并生成語(yǔ)言、執(zhí)行各種復(fù)雜的機(jī)器人指令而無(wú)需重新訓(xùn)練；2023年4月，微軟研究團(tuán)隊(duì)展示了多個(gè)ChatGPT解決機(jī)器人難題的示例。特斯拉的Optimus、波士頓動(dòng)力的Atlas和Spot、優(yōu)必選的Walker X等作為“具身人工智能”的理想載體，有望充分受益“機(jī)器人+AI”趨勢(shì)帶來(lái)的發(fā)展機(jī)遇。

　　伺服器、減速機(jī)、是工業(yè)機(jī)器人三大核心零部件，成本占比超70%。人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈的上游為基礎(chǔ)原材料以及零部件，中游為機(jī)器人本體和系統(tǒng)集成，下游為不同應(yīng)用場(chǎng)景。《高精度小型化機(jī)器人關(guān)節(jié)的研究》一文表示，參考工業(yè)機(jī)器人，核心零部件占工業(yè)機(jī)器人成本超70％，其中減速器、伺服系統(tǒng)、分別占比約36％、24％、12％?？紤]到人形機(jī)器人相較于傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人自由度大幅提升，預(yù)計(jì)減速器、電機(jī)成本占比將會(huì)更高。

　　特斯拉Optimus機(jī)器人身高172cm，體重73kg，全身自由度共28個(gè)（不含靈巧手），用電功率/慢走時(shí)為100/500W；能夠硬拉68公斤，負(fù)重20公斤，擁有媲美人類的手和工作能力，可完成在工廠搬運(yùn)箱、澆水植物、移動(dòng)金屬棒等復(fù)雜動(dòng)作。電動(dòng)和驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)方面，Optimus軀干共有28個(gè)執(zhí)行器（不含靈巧手），配備2.3kWh/52V電池組；配有一塊特斯拉SOC芯片。關(guān)節(jié)執(zhí)行器方面，Optimus全身采用六種標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行器，包括20Nm/110Nm/180N三種旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器和500N/3900N/8000N三種線性執(zhí)行器，均具備良好的力和力矩輸出能力。 感知決策層面，Optimus配備基于FSD系統(tǒng)的Dojo超算平臺(tái)，搭載有8個(gè)特斯拉汽車同款攝像頭，具備強(qiáng)感知能力；搭載與Tesla汽車相同芯片，基于全身各部位傳感器輸入的信號(hào)進(jìn)行行動(dòng)決策和反饋控制。

　　機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)主要由伺服系統(tǒng)完成：機(jī)器人“大腦”（運(yùn)算決策系統(tǒng)）發(fā)出指令→“小腦”（）作出具體運(yùn)動(dòng)控制指令→伺服驅(qū)動(dòng)器接收指令后驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。其中執(zhí)行機(jī)構(gòu)由電機(jī)（空心杯電機(jī)/無(wú)框力矩電機(jī)）、減速器、末端執(zhí)行器件組成，減速器的作用是將電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，帶動(dòng)末端執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)→末端執(zhí)行器裝有位置傳感器、力矩傳感器等傳感器件，將運(yùn)動(dòng)信號(hào)檢測(cè)并反饋至→根據(jù)反饋信號(hào)對(duì)指令進(jìn)行對(duì)比和調(diào)節(jié)。

　　特斯拉Optimus共有14個(gè)旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器，電機(jī)+減速器成本占比超44%。根據(jù)特斯拉披露的參數(shù)推測(cè)，特斯拉Optimus全身預(yù)計(jì)使用14個(gè)旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器，由無(wú)框電機(jī)、諧波減速器、力矩傳感器、編碼器、角接觸軸承、交叉滾子軸承構(gòu)成，其中無(wú)框電機(jī)、諧波減速器、力矩傳感器占成本比重較大。參考阿里1688網(wǎng)站部分公司的報(bào)價(jià)，國(guó)產(chǎn)無(wú)框電機(jī)產(chǎn)品單價(jià)在1000-2000元左右，諧波減速器2000-5000元左右，力矩傳感器500元左右。

　　特斯拉Optimus全身預(yù)計(jì)使用14個(gè)線性執(zhí)行器，行星滾柱絲杠、反向滾柱絲桿是線性關(guān)節(jié)中價(jià)值量占比較高的零部件。特斯拉人形機(jī)器人線性關(guān)節(jié)由無(wú)框電機(jī)、反式滾珠絲杠和行星滾柱絲杠、力矩傳感器、位置傳感器（編碼器）、球軸承和四點(diǎn)接觸球軸承構(gòu)成。根據(jù)特斯拉披露的參數(shù)推測(cè)，特斯拉Optimus全身預(yù)計(jì)使用14個(gè)線性執(zhí)行器。線性執(zhí)行器最多可提升一臺(tái)九英寸三角鋼琴，提升能力優(yōu)異。行星滾柱絲杠具有高承載能力強(qiáng)、高強(qiáng)度、高精度、壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，加工難度高，因而在零部件成本中占比較高。參考阿里1688網(wǎng)站部分公司的報(bào)價(jià)，瑞士ROLLVIS行星滾柱絲杠產(chǎn)品售價(jià)在2萬(wàn)元/套左右，國(guó)產(chǎn)博特精工相關(guān)產(chǎn)品約1900元/套。

　　特斯拉Optimus靈巧手主要由空心杯電機(jī)、行星減速器、行星精密齒輪箱、螺紋絲杠和編碼器構(gòu)成。靈巧手采用六電機(jī)布局方式：大拇指采用雙電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)彎曲和側(cè)擺，其余四根手指各安裝一個(gè)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)動(dòng)作。因此，Optimus雙手共有12個(gè)執(zhí)行器，算上其他部位，特斯拉機(jī)器人全身執(zhí)行器數(shù)量為40個(gè)。 空心杯電機(jī)是靈巧手的核心部件?？招谋姍C(jī)具有尺寸小、功率低、控制性能好、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，是典型的微特電機(jī)。空心杯電機(jī)能夠滿足人形機(jī)器人靈巧手的設(shè)計(jì)和技術(shù)要求。

　　伺服系統(tǒng)是運(yùn)動(dòng)控制的核心部件，每臺(tái)人形機(jī)器人都需要一套伺服系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)主要由伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)和編碼器組成，編碼器通常嵌入伺服電機(jī)。伺服系統(tǒng)工作原理為：伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)出信號(hào)給伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)編碼器將伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)反饋給伺服驅(qū)動(dòng)器，伺服驅(qū)動(dòng)器再對(duì)信號(hào)進(jìn)行匯總、分析、修正。整個(gè)工作過(guò)程通過(guò)閉環(huán)方式精確控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置、速度、轉(zhuǎn)矩等輸出變量。伺服系統(tǒng)可通過(guò)閉環(huán)方式實(shí)現(xiàn)精確、快速、穩(wěn)定的位置控制、速度控制和轉(zhuǎn)矩控制，主要應(yīng)用于對(duì)定位精度和運(yùn)轉(zhuǎn)速度要求較高的工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域。

　　我國(guó)伺服系統(tǒng)市場(chǎng)主要分為歐美、日韓和國(guó)產(chǎn)品牌三大陣營(yíng)，歐美日系品牌長(zhǎng)期占據(jù)中高端市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)看，以德國(guó)西門(mén)子、倫茨、博世力士樂(lè)等為代表的歐系品牌產(chǎn)品過(guò)載能力強(qiáng)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、驅(qū)動(dòng)器開(kāi)放性好，處于行業(yè)第一梯隊(duì)，但價(jià)格昂貴；以安川、三菱、松下等為代表的日系品牌產(chǎn)品可靠性和穩(wěn)定性強(qiáng)，性價(jià)比更高，最適合國(guó)內(nèi)客戶需求；性能接近日系的臺(tái)系品牌憑借其低廉的價(jià)格在中低端發(fā)展較快。以匯川技術(shù)、禾川科技、雷賽智能為代表的廠商通過(guò)引進(jìn)、消化吸收國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平不斷提升，已逐漸在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中取得一定份額，下一步有望憑借性價(jià)比優(yōu)勢(shì)和技術(shù)積累向中高端加速滲透。

　　機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器的工作原理是利用齒輪傳動(dòng)的原理，將電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為機(jī)器人關(guān)節(jié)的低速高扭矩旋轉(zhuǎn)。具體來(lái)說(shuō)，機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器由輸入軸、輸出軸、齒輪組、殼體等部分組成。電機(jī)通過(guò)輸入軸帶動(dòng)齒輪組旋轉(zhuǎn)，齒輪組中的輪逐級(jí)傳動(dòng)，最終帶動(dòng)輸出軸旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。 主要有諧波減速器、RV 減速器和精密行星減速器。按照控制精度劃分，減速器可分為一般傳動(dòng)減速器和。一般傳動(dòng)減速器控制精度低，可滿足機(jī)械設(shè)備基本的動(dòng)力傳動(dòng)需求?；爻涕g隙小、精度較高、使用壽命長(zhǎng)，更加可靠穩(wěn)定，應(yīng)用于機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等高端領(lǐng)域。種類較多，包括諧波減速器、RV 減速器、精密行星減速器等。

　　絲杠是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)副零件，在精度、強(qiáng)度和耐磨性等方面具有較高要求。絲杠根據(jù)其摩擦特性可分為滑動(dòng)絲杠、滾動(dòng)絲杠和靜壓絲杠。（1）滑動(dòng)絲杠：采用滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)。由于滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的滑動(dòng)摩擦阻力大，故其傳動(dòng)效率低、磨損快使用壽命短，已不能完全滿足現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)在高速度、高效率、高精度等方面的發(fā)展要求。（2）滾動(dòng)絲杠：可分為滾珠絲杠和滾柱絲杠兩大類，滾珠絲杠在螺母與絲杠滾道之間做滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，利用傳動(dòng)摩擦替代滾動(dòng)摩擦，傳動(dòng)效率最高可達(dá)98%。滾珠絲杠制造難度大，其制造過(guò)程甚至對(duì)濕度和溫度都有很高的要求。（3）靜壓絲杠：螺紋齒形超過(guò)該規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)螺紋的1.5-2倍，可獲得良好的油封性，提高了裝載能力。但是調(diào)整麻煩，且需要液壓系統(tǒng)，技術(shù)復(fù)雜，成本高。

　　軸承是機(jī)械產(chǎn)品中必不可少的重要部件，起支承轉(zhuǎn)動(dòng)軸的作用。根據(jù)軸承中摩擦性質(zhì)的不同，可將軸承劃分為滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承，二者最明顯的區(qū)別在于是否有滾動(dòng)體。角接觸球軸承和交叉滾子軸承是人形機(jī)器人關(guān)節(jié)的常用軸承。 角接觸球軸承的主要特點(diǎn)是在其構(gòu)造中使用了球形滾動(dòng)物來(lái)支撐軸承的旋轉(zhuǎn)，并且球和內(nèi)外圈之間的接觸點(diǎn)是角接觸點(diǎn)。角接觸球軸承可同時(shí)承受徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷，能在較高的轉(zhuǎn)速下工作，使用優(yōu)質(zhì)鋼制成，具有壽命長(zhǎng)、靜音等特點(diǎn)。

　　傳感器是一種檢測(cè)裝置，能夠感受被測(cè)量的信息并將其轉(zhuǎn)化成可用的信息輸出。傳感器之于機(jī)器人相當(dāng)于人類各感知器官，機(jī)器人通過(guò)各類傳感器識(shí)別外部信息，并作出判斷和下一步動(dòng)作。 傳感器按檢測(cè)對(duì)象可劃分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器。內(nèi)部傳感器用以感知機(jī)器人的內(nèi)部狀態(tài)，包括位置傳感器、速度傳感器、力傳感器和平衡傳感器。外部傳感器用于測(cè)量機(jī)器人外部環(huán)境及狀態(tài)，包括視覺(jué)傳感器、觸覺(jué)傳感器、聽(tīng)覺(jué)傳感器、嗅覺(jué)傳感器和味覺(jué)傳感器。

　　公司共有五大塊業(yè)務(wù)，通用自動(dòng)化業(yè)務(wù)收入占比約50%。 整體情況：公司共有五大業(yè)務(wù)板塊，通用自動(dòng)化/新能源車電驅(qū)&電源系統(tǒng)/電梯/工業(yè)機(jī)器人/軌道交通占比分別50%/22%/22%/2%/2%。通用自動(dòng)化：公司是國(guó)內(nèi)工控龍頭，產(chǎn)品涵蓋通用變頻器、通用伺服系統(tǒng)、電液伺服系統(tǒng)、PLC&HMI、CNC、高性能電機(jī)、氣動(dòng)等和解決方案。在近兩年經(jīng)濟(jì)疲軟、通用自動(dòng)化需求承壓的環(huán)境下，公司把握結(jié)構(gòu)性機(jī)會(huì)，憑借交付能力和解決方案優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)較快增長(zhǎng)。2022年公司通用自動(dòng)化業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)收入114.65億元，同比增長(zhǎng)27.64%，其中通用變頻器/通用伺服系統(tǒng)/PLC&HMI/電液系統(tǒng)收入為43.29/49.89/13.13/4.50億元，2022年通用伺服系統(tǒng)在中國(guó)市場(chǎng)份額約21.5%，位居第一，PLC大量切入高端應(yīng)用領(lǐng)域，訂單增速超80%。

　　公司主要業(yè)務(wù)為諧波減速器，收入占比超93%。 諧波減速器：公司自2003年起主攻諧波減速器，經(jīng)過(guò)10年技術(shù)積累2013年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品上市銷售且快速放量，打破國(guó)外壟斷，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，當(dāng)前已處于國(guó)內(nèi)龍頭地位，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、高檔數(shù)控機(jī)床、航空航天、醫(yī)療器械及新能源設(shè)備等領(lǐng)域。公司諧波減速器產(chǎn)品性能和穩(wěn)定性不弱于國(guó)外品牌，具備更高產(chǎn)品性價(jià)比/更優(yōu)現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)能力/更短交貨周期/更快售后響應(yīng)速度等優(yōu)勢(shì)，積累了一大批工業(yè)機(jī)器人行業(yè)的優(yōu)質(zhì)龍頭客戶，市占率持續(xù)提升。2022年公司諧波減速器實(shí)現(xiàn)收入4.16億元，同比增長(zhǎng)-0.19%，占公司總收入的93.43%。

　　公司主要業(yè)務(wù)為液壓油缸與液壓泵閥，總收入占比接近90%。公司主要生產(chǎn)液壓元件及液壓系統(tǒng)，從液壓油缸制造逐步發(fā)展成為涵蓋高壓油缸、高壓柱塞泵、液壓多路閥、工業(yè)閥、液壓系統(tǒng)、液壓測(cè)試臺(tái)及高精密液壓鑄件等產(chǎn)品研發(fā)和制造企業(yè)，公司下游應(yīng)用領(lǐng)域主要為工程機(jī)械，下游客戶包括美國(guó)卡特彼勒、日本神鋼、日立建機(jī)、三一、徐工、柳工等知名主機(jī)廠。2022年公司液壓油缸/液壓泵閥/液壓系統(tǒng)/配件及鑄件分別實(shí)現(xiàn)營(yíng)收45.84/27.55/2.53/5.74億元，同比變動(dòng)-11.61%/-14.86%/+29.12%/-15.20%，占公司總收入的56.14%/33.73%/3.10%/7.03%。