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在AI加持及需求推動下，人形的“iPhone時刻”即將到來，2025年有望迎來商業化元年並帶來板塊性的投資機會。
周匯/文
人形機器人利好催化頻出，內外部產業共振，商業化落地進展有望加速。
11月28日，特斯拉Optimus機器人官方賬號發布視頻，展示了其配備22個自由度靈巧手的機器人單手穩穩接住迎麵拋來網球的畫麵，相比上一代的11個自由度有了大幅提升。2024年以來，特斯拉視頻展示更多集中在應用端，從5月份的電池分揀演示，到10月份展現的跳舞、倒水、分發禮物等多組動作，再到11月份徒手接網球，其運動流暢度大幅提升。
在人工智能（AI）大模型的發展加持下，人形機器人的“iPhone時刻”有望在不久到來。
AI巨頭英偉達自然也不甘落後。2024年3月，英偉達宣布通過Project GR00T項目正式進軍人形機器人領域。據報道，英偉達已於日前接觸多家中國台灣地區的機床和關鍵零部件製造商，目標包括征求關鍵零組件的技術與規格，並探索合作企業加入其人形機器人供應鏈的可能性。此前，英偉達還曾表示，將於2025年上半年將其為人形機器人提供動力的新技術Jetson Thor推向市場，目的是在快速增長的機器人領域占有一席之地。
國內方麵，以華為為代表的科技企業也在加速布局人形機器人領域。11月15日，在人工智能應用創新成果發布會上，華為（深圳）全球具身智能產業創新中心宣布正式運營，當日，華為與樂聚機器人、大族機器人等16家企業簽署了戰略合作備忘錄，未來將共同推進具身智能機器人的創新應用。
政策方麵，自工信部2023年印發《人形機器人創新發展指導意見》後，各地陸續出台了有關人形機器人發展的文件。近期，為搶抓具身智能機器人產業發展的重大機遇，推動重慶市具身智能機器人產業創新發展，重慶市經濟信息委、市科技局等七部門聯合印發了《重慶市支持具身智能機器人產業創新發展若幹政策措施》，堅持科技創新與產業創新並舉，推動具身智能機器人產業快速生成和迭代發展。
12月6日，安徽省工業和信息化廳發布的《安徽省人形機器人產業發展行動計劃(2024—2027)》明確提出，安徽省人形機器人產業發展總體思路為搶抓科技創新、拓展應用場景、優化產業布局、強化組織保障。根據目標任務，到2027年，構建安徽省人形機器人產業的“23456”創新體係和產業生態，建成在國內具有重要影響力的人形機器人產業發展高地。
表示，人形機器人產業趨勢已成，行業預計從產業形成期過渡到產業擴張期，產業化發展有望顯著提速。隨著通用人工智能（AGI）技術持續突破、供應鏈格局趨於完善、下遊應用需求持續打開，人形機器人行業作為高端製造成長板塊的明珠，2025年將迎來板塊性投資機會。
認為，人形機器人0-1節點來臨，建議持續跟蹤。量是人形機器人賽道的核心矛盾，中國供應鏈+海外發達國家需求（高人力成本替代）及國內特種需求是兌現最快的方向。2025年是人形機器人商業化元年，2027年是人形機器人一般場景大規模商業化元年。
產業供應鏈方麵，國金證券建議關注高ASP（應用服務供應商）和高壁壘的靈巧手、絲杠等核心賽道。從產品價值占比來看，靈巧手（占比約32%） 絲杠（18%） 微型電機（18%） 減速器（12%） 力傳感器（7%）≈無框電機（7%）；從產業壁壘看看，靈巧手 行星滾柱絲杠 六維力矩傳感器 諧波減速器 微型電機 無框電機。靈巧手、關節、絲杠、減速器等賽道是人形機器人產業鏈的核心優質賽道。
產業鏈加速推進
11月28日，特斯拉Optimus機器人官方賬號發布視頻新動態：Optimus已可穩定接住拋來網球並放下，手指實現相對靈活彎曲。視頻中工作人員進行2次拋球，將球拋至Optimus的右側，而Optimus則用左手在空中對網球完成抓取動作，在抓取數秒後鬆手。整體過程中動作流暢程度較高，左手手部協調性與人類幾乎無異。
特斯拉Optimus工程師Milan Kovac介紹：新一代Optimus與上一代相比，手部擁有雙倍自由度，其中手掌有22個自由度，手腕/前臂上有3個自由度。同時，該視頻是在實驗室裏通過遙操作實時完成。
源達信息證券研究所認為，新一代Optimus有望增加對傳感器和驅控係統的需求。傳感器：靈活手需要覆蓋更多的觸覺感知麵，如在手指和手掌擁有足夠柔軟保護層基礎上，同時不影響觸覺傳感，需要具備更加集成和精準的觸覺傳感係統。驅控係統：靈巧手是一種高度靈活、複雜的末端執行器，需要配備更加精細、集成的驅控係統，特斯拉展示了一種驅動器外置的三級傳動方案可能性：該方案在一級傳動中采用行星齒輪箱，二級傳動中采用滾珠絲杠，三級傳動中采用腱繩方案。
特斯拉Optimus迭代速度驚人，人形機器人商業化不斷加速。2021年8月，特斯拉創始人兼CEO馬斯克在特斯拉AI DAY上首次提出Optimus的概念，並計劃在未來讓人形機器人取代人類從事部分危險工作和重複勞動。相比工業機器人，人形機器人的核心在於與智能化和類人化，所以智能製造、商業服務和家庭場景可能會是人形機器人的主要應用場景。2023年12月，特斯拉發布的Optimus Gen2已能完成單腿瑜伽等複雜動作；2024年12月，新一代Optimus的靈活手已能完成單手空中抓取網球動作，而此時僅距離2022年發布的demo版本僅兩年。
根據2024特斯拉股東大會，2024年底至2025年初改款完成後，Optimus將進入有限生產階段，用於特斯拉工廠測試。馬斯克預計，這款人形機器人將於2025年開始在特斯拉工廠工作，負責“危險、重複和無聊的任務”。到2026年，這款機器人可能會向其他公司推出。
按照馬斯克的預計，Optimus的定價將為3萬美元左右，不過之後會降價到2萬美元，並且將支持任何語言。馬斯克還放言稱，Optimus將成為特斯拉有史以來最大的產品，展望未來，人形機器人的數量可能會超過人類，可能達到100億至200億個。
認為，特斯拉Optimus機器人產品迭代迅速，有望給全球機器人市場帶來“鯰魚效應”，激發人形機器人玩家的活力。
在ITF World 2023大會上，英偉達創始人兼CEO黃仁勳表示， 人工智能下一個浪潮將是 “具身智能”。英偉達在機器人市場的布局始於2018年，這一年英偉達宣布推出包含全新硬件、軟件和虛擬世界機器人模擬器的NVIDIA Isaac，同時還推出專為機器人設計的計算機平台Jetson Xavier和相關的機器人軟件工具包。其後的幾年，英偉達從底層芯片到計算平台到訓練與驗證進行全方位布局。
2024年，英偉達成立GEAR並入股Figure AI，提供一套服務、模型以及計算平台用於開發、訓練和構建下一代人形機器人，從軟件平台到硬件本體，全麵切入人形機器人賽道。
中國也是全球機器人應用及研發大國。根據國際機器人聯合會（IFR）發布的《2024年世界機器人》報告顯示，中國機器人應用速度持續加快，在機器人密度方麵，2023年度中國已經超過德國與日本，躍居世界第三。目前，中國工業機器人密度達到了每一萬名員工配有470台機器人。中國是迄今為止全球最大工業機器人市場，數據顯示，2023年中國安裝的工業機器人數量達到27.6萬個，占全球新安裝量的51%。
企查查數據顯示，近十年，中國工業機器人相關企業注冊量逐年增加，2023年注冊6.95萬家相關企業，創近十年注冊量新高。截至11月29日，2024年中國已注冊6.07萬家工業機器人相關企業。企業存量方麵，中國現存30.2萬家工業機器人相關企業，行業分布上，超三成企業歸屬科學研究和技術服務業。
慧博投研表示，作為新興產業的戰略領導者和門戶看守者，國內人形機器人企業正在茁壯成長，未來或出現蘋果、特斯拉這般帶動整條產業鏈一同成長的龍頭企業，中國也正迎來國產人形機器人的商業奇點。
優必選是國內最早開始研究人形機器人的企業之一，於2016年開始研發人形機器人Walker係列，2018年成功推出第一代大型雙足仿人服務機器人Walker，成為中國首家實現人形機器人商業化的企業。隨後，該產品經曆了幾次重要的技術迭代，在2019年推出第二代Walker，並在春節晚會上進行了表演。2021年推出了WalkerX，該機器人身高130cm，體重63kg，擁有41個高性能伺服關節構成的靈巧四肢，並搭載了多維力覺、多目立體視覺、全向聽覺和慣性、測距等全方位的感知係統。2023年優必選推出工業版人形機器人Walker S，身高1.7米，體重60kg，可替換末端執行器，搭載41個高性能伺服關節以及多維力傳感器，機器人自主運動及決策能力大幅提高，可在工業及商用場景廣泛應用。
作為國內科技企業的龍頭，華為也在加碼具身智能關鍵能力，優選合作夥伴打造合作生態圈。2017年，華為Wireless X Labs無線應用場景實驗室和軟銀簽署了聯網機器人領域相關合作諒解備忘錄(MoU)。2022年4月，華為與達闥機器人簽署合作協議，共同推進人工智能和雲端機器人產業繁榮發展。2023年6月，由華為全資持股的東莞極目機器有限公司正式成立，注冊資本8.7億元；近日，該公司發生工商變更，注冊資本增至38.9億元，增幅約347%。
11月15日，華為（深圳）全球具身智能產業創新中心宣布正式運營。該中心由華為與深圳前海合作區管理局共同合作建立，布局具身智能產業，將圍繞華為具身大模型積極布局相關根技術與產業創新賦能，並與超百家企業共同搭建具身智能生態圈。會上華為與樂聚機器人、大族機器人、、、中軟國際、禾川人形機器人、等16家企業簽署了戰略合作備忘錄。
確定性產業方向
國金證券表示，在以特斯拉為首的科技巨頭持續發力投入以及人工智能技術不斷進步的共同推動下，人形機器人產品和成本迭代速度顯著加快，成為未來最確定的產業方向之一。
從產品端看，2024年特斯拉人形機器人圍繞關節、靈巧手方案、算法訓練等快速迭代，運動和認知能力大幅提升。從成本端看，隨著絲杠、靈巧手、傳感器等產業鏈迭代加速，大規模量產線的加速研發和投入使用，生產成本開始走向大幅度下降的通道。人形機器人會先從高人工成本、較低任務複雜度的領域開始迭代。預計2025年，人形機器人在歐美等高人力成本地區或者國內特殊作業領域，具備商業化價值。
2023年11月2日，工信部發布的《人形機器人創新發展指導意見》指出，到2025年，人形機器人創新體係初步建立，“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；到2027年，人形機器人技術創新能力顯著提升，形成安全可靠的產業鏈供應鏈體係，構建具有國際競爭力的產業生態，綜合實力達到世界先進水平。國金證券預計，人形機器人2027年將會在國內一般應用場景具備商業化價值。
國金證券認為，中國供應鏈+高成本場景整機應用將成為兌現度最高的方向。人形機器人最核心矛盾在於量，有量就有產品和成本的快速迭代。中國供應鏈擁有研發效率高、成本低、迭代快的優勢，歐美等高人工成本場景將是量突破最早的方向，中國供應鏈+歐美高人工成本場景的特斯拉等整機公司或率先放量。
根據特斯拉等公司公開信息，2025年人形機器人產品將率先在自有工廠迭代和使用，預計2025年下半年開始或逐步加單放量，特斯拉將擁有“超過1000個，甚至可能達到數千個”Optimus機器人在運行；Agility Robotics官推顯示，其部署在GXO Spanx倉庫的人形機器人Digit，已經批量交貨並完成了10000個物流訂單的履約。海內外各家公司的人形機器人預計到2026年將達到上萬台的訂單量。
浙商證券認為，在勞動力短缺、人工成本昂貴背景下，人形機器人時薪性價比高。以美國為例，人形機器人有助於緩解美國製造業工人結構性短缺，且用工成本攀升的難題。特斯拉美國工廠、德國柏林工廠、中國上海工廠就業人數合計用工人數約7萬人，對於人形機器人的需求，在產業化初期、中期、遠期有望分別達0.7萬台、3.5萬台、6.3萬台。
美國家政服務業勞動力緊缺且昂貴，對人形機器人需求大。根據勞工部勞工統計局2019年5月數據，美國家庭保健和個人護理助理，包括精神科護理的從業人員將近150萬人，對於人形機器人的需求，預計在產業化初期、中期、遠期有望分別達15.0萬台、44.9萬台、89.9萬台。
花旗全球洞察分析師Wenyan Fei大膽預測，到2050年，人形機器人的市場規模有望達到7萬億美元之巨。盡管家用市場潛力巨大，但人形機器人更有可能首先在工業環境和勞動力中得到廣泛應用。
國內方麵，國金證券預計，在政策指引下，人形機器人產業有望在2025年實現技術突破，2027年實現商業化突破。
2023年8月28日，工信部組織開展2023年未來產業創新任務揭榜掛帥工作，麵向元宇宙、人形機器人、腦機接口、通用人工智能4個重點方向，通過“揭榜掛帥”聚力解決機器人產業短板問題和“卡脖子”技術難題，推動機器人核心技術迭代升級、產業鏈成本降低、典型場景優化推廣，加快實現人形機器人規模化生產和應用。
2023年11月2日，工信部又印發了《人形機器人創新發展指導意見》，提出到2025年人形機器人創新體係初步建立，整機產品達到國際先進水平，並實現批量生產；到2027年，人形機器人技術創新能力顯著提升，構建具有國際競爭力的產業生態，綜合實力達到世界先進水平。
自上而下的政策支持體係，產生了一係列區域集群效應，各地區積極響應，北京、上海、深圳等地相應的支持性舉措已加速落地，有效地推動了人形機器人行業的快速發展。
2023年3月13日，上海經委等八部門聯合發布《上海市智能機器人標杆企業與應用場景推薦目錄》，促進產業成果賦能工業、醫療、建築、農業、商業、家用、應急等領域智能應用升級。提出力爭到2025年，上海將打造10家行業一流的機器人頭部品牌、100個標杆示範的機器人應用場景、1000億元機器人關聯產業規模。
2023年4月20日，北京經信局發布《北京市機器人產業創新發展行動方案（2023-2025年）（征求意見稿）》，提出到2025年，北京市機器人產業創新能力大幅提升，培育100種高技術高附加值先進產品、100種具有全國推廣價值的示範場景、100家專精特新“小巨人”企業，建成5個國家級機器人產業公共服務平台。全市機器人核心產業收入達到300億元以上，打造國內領先、具有國際先進水平的機器人產業集群。
12月5日，“機器人和智能製造技術與標準創新發展（杭州）大會”在杭州舉辦。大會以“標準引領高質量發展，創新賦能新質生產力”為主題，圍繞智能製造、機器人、工業軟件、仿生製造、工業數據等重點領域，通過技術創新研討、標準製定研討、產業鏈生態研討等形式進行深入交流，並發布了《人形機器人標準化白皮書》。
《人形機器人標準化白皮書》凝聚眾多科研人員、企業精英以及行業專家的心血與智慧，精準把握標準化建設的迫切需求與未來發展方向，繪製人形機器人產業/技術/標準圖譜，布局人形機器人標準化發展路線，助力各方深入洞察人形機器人產業發展趨勢，加速技術創新與應用場景的深度融合，為未來人形機器人標準化指明方向。
據杭州市經信局相關負責人介紹，杭州始終高度重視智能製造裝備和機器人產業發展，將智能物流裝備、增材製造、機器人等列為重點細分產業賽道，著力在主體培育、科技創新、推廣應用等方麵加大支持力度。
目前，杭州市在智能製造裝備領域共有規上企業217家，專精特新“小巨人”企業66家。機器人領域企業700餘家，規上企業46家，專精特新“小巨人”企業17家，上市公司3家。2024年1-9月，工業總產值102.97億元，營收110億元，利潤總額3.32億元，覆蓋了零部件、本體、係統集成等產業鏈主要環節，技術研發和產業發展水平總體處於國內前列。
長期來看，人形機器人相對於其他形態機器人，無論在工業生產或是專業服務場景都具有極高的通用性並能夠完成多種工作。
據國際機器人聯合會（IFR）的相關統計數據，2021年全球工業機器人市場裝機量達到57.1萬台，2025年預計達到69萬台，機器替人趨勢明顯。根據分析機構Markets and Markets的數據，人形機器人市場規模預計將由2023年的18億美元提升至2028年的138億美元，年複合增速約為50.2%。根據高工機器人產業研究所（GGII）發布的《2024中國人形機器人產業發展藍皮書》，預計2024年全球人形機器人銷量為1.19萬台，並預計至2030年銷量有望達60.57萬台，年複合增速將達到92.60%。
國金證券表示，根據特斯拉Optimus的公開信息，預計Optimus量產BOM（量產物料）成本中運動係統（包含線性執行器+旋轉執行器+靈巧手）成本最高，約占70%以上。從ASP看：靈巧手（占比約32%） 絲杠（18%） 微型電機（18%） 減速器（12%） 力傳感器（7%）≈無框電機（7%）。從壁壘看：靈巧手 行星滾柱絲杠 六維力矩傳感器 諧波減速器 微型電機 無框電機。
靈巧手：供應鏈優質賽道
作為結合了仿生學新型末端執行器的靈巧手，擁有靈巧性高、適應性強、可完成多種不同類型的複雜操作等優點。人形機器人產業的快速發展將為靈巧手市場帶來增量需求，根據頭豹研究院預測，預計保守情況下，2030年全球人形機器人靈巧手市場規模為320.6億元，年複合增長率為81.2%，樂觀情況下達879.7億元，年複合增長率為 109.3%。
國金證券認為，靈巧手涉及仿生結構、驅動、傳動、感知、複合/智能材料、建模與控製等多方麵綜合能力把控。綜合性能上，靈巧手的難點在於高靈巧性、高自由度與低驅動數低重量小體積之間的權衡；商業化落地上，存在性能和成本之間取得合理平衡的困難。
靈巧手自由度提升是必然發展方向。根據特斯拉公開信息，Optimus GEN3靈巧手相比於GEN2的主要變化在於：手部增加自由度，預計對應的電機數量將從原本的6個提升到13-17個；同時，驅動器裝載在手腕部位。
當前靈巧手單手純BOM成本約4.5萬元（采用國產空心杯電機和滾柱絲杠，13個主動自由度）至13.3萬元（采用進口空心杯電機和滾柱絲杠,17個主動自由度）。量產後，隨著空心杯電機、絲杠、傳感器等通過設備國產化和規模化等措施降本後，成本會大幅度下降。國金證券預計量產後單手價格有望做到1萬元以下。
機器人目標價格1萬-2萬美元/台，假設靈巧手的價值量占比約13%，則單手目標造價約為0.91萬元人民幣，降本空間約為395%-1330%。當空心杯電機和滾柱絲杠通過設備國產化和規模化等措施降本後，造價會無限往原材料成本靠近。
目前，靈巧手產業化還處於起步狀態，迭代能力決定長期競爭力。根據國金證券研報顯示，當前美國在機器人靈巧手技術上處於領先地位，特別是在人工智能、傳感器融合以及仿生技術領域有顯著優勢。
靈巧手核心技術指標包括自由度、抓握力等，從自由度角度看，海外特斯拉、Shadow Hand、SCHUNK和ILDA已經將DOF自由度做到20個以上，國內青龍靈巧手自由度做到19個，處於國內較為領先地位。從抓握力角度看，海外的QBhand和國內的星動紀元較為領先，抓握力分別達到62N和80N，國內市場的兆威機電、因時機器人、傲意、騰訊Robotics X實驗室等企業也在積極布局。目前，國內靈巧手技術稍落後於海外，但是迭代效率上領先，長期看，靈巧手及核心供應鏈將由國內公司主導。
驅動上，電機驅動是當前主流的靈巧手驅動方式，由於第三代靈巧手自由度增加，所需電機數量增加，利好空心杯電機和無刷有齒槽電機供應商；傳動上，腱繩+蝸輪蝸杆是特斯拉第一代方案，隨著行業手部靈巧手絲杠的日漸成熟，疊加特斯拉提升單手承載力的需求，手部采用絲杠進行傳動可能是一種發展方向，若單手絲杠為13根，則單個人形機器人需要26根絲杠，價值量占比約47.9%，利好絲杠產業鏈供應商；傳感器上，第一代采用霍爾傳感器，第二代新增觸覺傳感器，由於觸覺傳感器價值量較大，利好相關公司。
其中，作為靈巧手的核心部件，空心杯電機性能優異，是電機領域“皇冠上的明珠”。空心杯電機是一種特殊的直流電機，在結構上突破了傳統直流電機的結構形式，由於采用無鐵芯轉子，空心杯電機性能優異，具備節能特性、控製特性、拖動特性、輕量化特性等優點。受益於上述優良的性能，空心杯電機下遊應用場景廣泛。
隨著工業技術飛速發展及下遊需求不斷增加，全球空心杯電機行業市場規模持續不斷擴大。根據QY Research的數據，2022年全球空心杯電機行業市場規模預計為7.48億美元，預計2028年市場規模將達到11.9億美元，2022-2028年的複合增長率約為7.98%。
中國是全球最大的空心杯電機市場，發展前景廣闊。根據QY Research的數據，中國2021年空心杯電機市場為2.36億美元，占全球份額34.8%，預計2028年中國市場規模達到4.7億美元，占全球份額39.8%。2022-2028年的複合增長率約為10.44%。
分產品類別看，無刷空心杯電機占比持續提升。2022年全球有刷空心杯電機市場規模4.92億美元，占比65.8%，無刷空心杯電機市場規模2.56億美元，占比34.2%。但隨著電子控製技術的發展與普及，驅動器的價格有望降低，無刷空心杯電機的市場份額將會持續提升。根據觀研報告網的預測，至2028年無刷空心杯電機的市場份額將上升至42.2%。
根據QY Research的數據，2021年全球前三大廠商占據空心杯電機市場55.43%的市場份額，市場集中度較高。海外廠商如德國Faulhaber和瑞士的Maxon等企業深耕行業多年，行業地位較高，且掌握了大批量生產的核心工藝。國內廠商如、等通過本土化的銷售戰略逐漸打開國內市場，但核心技術與海外老牌龍頭企業比仍有一定差距。
絲杠：有望迎國產化突破
人形機器人產業鏈由上遊的零部件生產、中遊的人形機器人本體製造以及下遊的終端應用等環節構成。在上遊零部件環節中，涵蓋了感知係統、控製係統、執行係統以及相關軟件等多個部分。具體到執行係統，其核心零部件主要包括電機、減速器、絲杠、編碼器和力傳感器等。
其中，絲杠是位於直線執行器末端的線性傳動裝置，其作用是減速器輸出的扭矩轉換成線性往複運動力，從而驅動關節完成軸向往複運動。以特斯拉Optimus為例，對其成本進行拆分分析，可以得到滾珠絲杠占到機器人總製造成本的12.07%，其中行星滾柱絲杠占比9.85%，滾柱絲杠占比2.22%。
其中，行星滾柱絲杠技術壁壘較高，由於在精度保持性、功能可靠性、壽命、精度、剛度等關鍵性能指標上落後於海外產品，國產品牌市場占有率低。國產落後的地方主要體現在製造設備、加工工藝、原材料等方麵。國金證券研報顯示，由於人形機器人帶來行業研發靈巧手絲杠研發熱潮，預計後續更多的公司將研發完成手部的滾珠絲杠和行星滾柱絲杠。根據各公司公告顯示，當前KGG和新劍傳動已完成手部絲杠研發，正在研發中。
目前，中國滾柱絲杠行業市場規模僅占全球的5%，約為4.4億元，2023-2028年中國行星滾柱絲杠行業市場將以7.5%的年複合增速擴大，預計2028年達到6.79億元。
慧博投研預測，人形機器人可能采用反向式行星滾柱絲杠作為其核心零部件，以一台人形機器人需要使用14個線性執行器，每個執行器配備一個反向式行星滾柱絲杠，如果人形機器人年產量達到500萬台，可為行星滾柱絲杠帶來668億元市場空間。
國金證券表示，在機器人絲杠設備的國產替代大潮中，2025年有望迎來絲杠專用磨床的效率和精度提升。
絲杠核心加工流程中，單位價值量最高的設備是熱處理和高精度磨床。機器人絲杠總體流程類似於行星滾珠絲杠，要經過熱處理、車、銑、磨或冷鍛等流程，中間涉及的設備包含圓鋸機、熱處理設備、車床或滾絲機、銑床、磨床（外螺紋磨床、內螺紋磨床、端麵磨床、外圓磨床等）、檢測儀等。
國產絲杠具備較強的實用性需要同時具備高精度、高良率和高效率。但目前國內絲杠設備很難同時做到三點。存在精度達不到機器人行星滾柱絲杠高精度需求、良率較低的問題，同時高精度磨床當前存在效率較低、加工速度慢的問題，因此國產設備要滿足大批量量產需求還需要同時解決效率低的問題。預計2025年通過專用定製設備的出現，將有效提升國產絲杠加工設備的精度和效率，當前國產設備已經開始突破。
慧博投研綜合各大券商研究機構的觀點認為，短期看人形機器人使用的行星滾柱絲杠采用海外成熟供應商舍弗勒的概率較大，但長期看量產爬坡壓力巨大，作為加工流程短的純打鐵件，國內企業技術突破的可能性較大、大規模工業化量產經驗豐富，看好在設備和團隊上領先的廠商。
同時，絲杠供應鏈還將影響著人形機器人關節總成中對線性執行器還是旋轉執行器的選擇。國金證券認為，絲杠供應鏈越成熟，使用線性執行器概率越高。
特斯拉第一代人形機器人包含28個活動關節，包含3種類型的旋轉執行器和3種類型的線性執行器。旋轉執行器主要位於肩部和盆骨，關節需要大範圍地旋轉；而線性執行器放置在膝蓋肘部和腳踝，關節隻需要1-2個自由度並經曆有限的扭轉。與之相反，宇樹機器人基本全身采用旋轉執行器。
線性執行器相比於旋轉執行器精度更高更節能，但成本更高。線性執行器優勢在於精度保持性好、剛度好、易實現傳動的零背隙性、耐衝擊能力強、脈衝性強、能量效率高，適用於腿部機構，尤其是小腿，有利於提高續航能力。但其劣勢在於動態特性差、減速比較高導致輸出速度偏低、帶寬偏低、不利於高動態運動、關節透明度不佳導致需要額外的力傳感器、成本較高。
國金證券認為，成本可以通過規模效應和特定的設計和工藝降低，並且不損失性能。例如加工方式上可以采用冷鍛工藝進行高一致性和低成本生產。經測算，冷鍛成本預計比車銑磨低50%以上,主要受益於加工速度提升。因此時間線拉長看，絲杠的成本將大幅降低，減少線性執行器的成本負擔。
減速器：技術壁壘較高
減速器是旋轉執行器的核心零部件之一，其作用是在原動機和工作機中匹配轉速和傳遞扭矩。通常工作機的扭矩大、轉速低，而原動機則相反，因此需要通過減速器來降低轉速增大扭矩。精密減速器相比普通減速器具有精度高、穩定性好等優點。
目前，諧波減速器、行星減速器以及新型減速器存在技術路線問題。特斯拉人形機器人主流路線是諧波減速器方案，由於承載力需求提升，研發新型減速器或者行星減速器具備必要性。國產人形機器人大都采用行星減速器為主，諧波減速器為輔。
國金證券認為，使用諧波減速器方案需用到力矩傳感器做力控，結構和成本更加複雜，多級行星結構相對簡單、但精度相對較低。從產品和成本差異度看，諧波減速器賽道好於行星減速器，諧波減速器未來規模經濟和成本迭代空間大於行星。
特斯拉Optimus共有40個關節驅動裝置（手臂12個、脖子2個、腰部2個、手部12個、腿部12個），諧波減速器數量多於行星減速器。行星減速器和諧波減速器存在一定應用場景重合，行星減速器的優點在於使用壽命長、價格低；但重量重、減速比低，因而源達信息證券研究所也認為在人形機器人應用場景中行星減速器難以大量替代諧波減速器。
目前，全球諧波減速器市場較為集中，日本哈默納科、日本新寶等企業技術水平處於行業領先地位。根據新思界產業研究中心發布的調研報告，2021年哈默納科全球市場占有率約82%，占比約7%，其他廠商占比約11%。
國內諧波齒輪傳動技術發展相對較晚，內資綠的諧波率先在國內實現了諧波減速器的產業化和規模化，同時也湧現了來福、大族等優質廠商。國內部分企業通過技術攻關、生產工藝的改進，研發出的產品在性能和穩定性等方麵已能夠達到國際先進水平，打破了國外的技術壟斷，對國外品牌進口逐漸形成一定的替代。
源達信息證券研究所認為，人形機器人的商業化推進有望打開精密減速器市場空間。考慮到人形機器人產品成熟度的快速提升，假設2025年人形機器人正式商業化，並出貨1萬套，並在2026-2027年銷量達5萬套、10萬套。同時基於人形機器人對零部件降本的要求，且采用的減速器基本為微型減速器，價格相對較低。假設2025-2027年諧波減速器價格由1000元降至800元，行星減速器價格由600元降至400元。若人形機器人出貨量達到10萬套，則能提供11.2億元的諧波減速器市場增量和1.6億元的行星減速器市場增量。
傳感器：市場空間逐步打開
除了減速器，人形機器人還對力傳感器等零部件需求巨大。以特斯拉Optimus為例，其所需的零部件可分為執行層、感知層和控製層三類。其中感知層主要是傳感器，分為力傳感器和視覺傳感器兩類。
傳感器是機器人的重要組成部件，功能類似人的感官。傳感器是將被測信號按一定規律轉化成輸出信號的器件，通常由敏感元件和轉化元件組成。敏感元件能直接感知或響應被測量（輸入量）；轉化元件能將敏感元件中感知的被測量轉換成適合測量的電信號。
力傳感器的測量對象是力，並將力量值轉換為相關電信號，包括張力、拉力、壓力、重量、扭矩、內應力和應變等力學量。力傳感器是機器人感知力的核心器件，常見的力傳感器包括一維力傳感器、三維力傳感器和六維力傳感器。六維力傳感器適用於力作用點隨機並對測量精度要求較高的場景，適合在人形機器人和協作機器人中應用。
目前一個人形機器人基本會配備4個六維力傳感器。單個六維力傳感器的價格在2萬元以上，導致了較高的應用成本門檻。國內廠商正努力降本，比如坤維科技正發力六維力傳感器全自動化生產的實現，以高產量攤薄單個傳感器成本，未來在十萬乃至百萬台的年產能下，六維力傳感器售價將下降一個數量級。源達信息證券研究所認為，人形機器人的商業化推進有望打開六維力傳感器市場空間。
根據GGII的數據顯示，2022年中國市場六維力傳感器銷量8360套/2.39億元，同比增長57.97%/52.04%，其中機器人行業銷量4840套/1.56億元，同比增長62.58%/54.35%。
考慮到人形機器人產品成熟度的快速提升，假設2025年人形機器人正式商業化，並出貨1萬套，並在2026-2027年銷量達5萬套、10萬套。同時基於人形機器人對零部件降本的要求，且六維力傳感器規模放量降低生產成本情況下，假設2025-2027年六維力傳感器價格由2萬元降至1萬元。若人形機器人出貨量達到10萬套，則能提供40億元的六維力傳感器市場增量。
2023年中國六維力傳感器市場中，國產廠商份額約占30%。中國六維力傳感器市場格局較為集中，TOP 10廠商合計份額達69.5%。其中國外企業如ATI、Epson等仍占據較大份額，國外企業合計占國內市場的70%。國產公司中，宇立儀器市場份額較為領先，達38.1%而藍點觸控、坤維信息和鑫精誠等國產公司也具備較強競爭力。此外、等公司也在積極投入該行業，後續市場份額有望提升。
PEEK：輕量化材料之路
輕量化材料主要對應人形機器人的輕量化需求，國金證券預計2025年行業輕量化程度將進一步提升。機器人本體輕量化技術是解決續航焦慮的主要途徑之一以特斯拉Optimus為例，Optimus Gen2相比第一代減重10公斤。
國金證券認為，聚醚醚酮（PEEK）綜合性能處於塑料金字塔頂端，有望成為人形機器人核心應用的輕量化材料，輕量化材料領域建議重點關注PEEK材料。
PEEK材料具備耐熱、阻燃、耐磨和耐腐蝕等優勢，可大幅度減小材料本身的自重，符合下遊機器人領域輕量化趨勢，有望實現以塑代鋼，是實現“輕量化”的極佳解決方案。
PEEK材料研發已久，但全球大規模生產的企業較少，且主要產能被外資企業壟斷，主要係實驗室合成工藝與實際工業化生產工藝差異較大，需要深厚的生產技術、經驗的積累。此外，PEEK材料工業化生產的驗證周期較長。一是生產工藝難；二是驗證周期長，產能爬坡需要7年左右，下遊客戶認證開發周期需要3-5年。
根據國金證券的研報，當前全球PEEK生產廠商呈現“一超多強”的競爭格局。全球龍頭威格斯年產能7150噸，占全球份額60%；2021年銷量4132.5噸，市占率為53.55%。龍二比利時索爾維現有年產能2500噸，2021年銷量1425噸，市占率為18.47%。龍三德國贏創產能達1800噸，2021年銷量912噸，市占率11.82%。
PEEK樹脂在保證力學和其他性能的同時，必須保證純度高，產品批次穩定，尤其對產品金屬含量要求極為嚴格，PEEK樹脂內金屬等雜質過高會導致使用過程中產生靜電擊穿電路板、晶圓。因此，國產PEEK在電子信息領域所占比例較低。但自2016年開始，以為代表的國內企業打破了國外公司在這一應用領域的壟斷，中國自主生產的PEEK產品在國內電子信息領域的應用逐步擴大。目前，國產龍頭為中研股份和鵬孚隆，2021年銷量分別為623噸、226噸，市占率分別為8.1%、2.9%。
本文刊於12月14日出版的《證券市場周刊》
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