在AI加持及需求推动下，人形机器人的“iPhone时刻”即将到来，2025年有望迎来商业化元年并带来板块性的投资机会。
周汇/文
人形机器人利好催化频出，内外部产业共振，商业化落地进展有望加速。
11月28日，特斯拉Optimus机器人官方账号发布视频，展示了其配备22个自由度灵巧手的机器人单手稳稳接住迎面抛来网球的画面，相比上一代的11个自由度有了大幅提升。2024年以来，特斯拉视频展示更多集中在应用端，从5月份的电池分拣演示，到10月份展现的跳舞、倒水、分发礼物等多组动作，再到11月份徒手接网球，其运动流畅度大幅提升。
在人工智能（AI）大模型的发展加持下，人形机器人的“iPhone时刻”有望在不久到来。
AI巨头英伟达自然也不甘落后。2024年3月，英伟达宣布通过Project GR00T项目正式进军人形机器人领域。据报道，英伟达已于日前接触多家中国台湾地区的机床和关键零部件制造商，目标包括征求关键零组件的技术与规格，并探索合作企业加入其人形机器人供应链的可能性。此前，英伟达还曾表示，将于2025年上半年将其为人形机器人提供动力的新技术Jetson Thor推向市场，目的是在快速增长的机器人领域占有一席之地。
国内方面，以华为为代表的科技企业也在加速布局人形机器人领域。11月15日，在人工智能应用创新成果发布会上，华为（深圳）全球具身智能产业创新中心宣布正式运营，当日，华为与乐聚机器人、大族机器人等16家企业签署了战略合作备忘录，未来将共同推进具身智能机器人的创新应用。
政策方面，自工信部2023年印发《人形机器人创新发展指导意见》后，各地陆续出台了有关人形机器人发展的文件。近期，为抢抓具身智能机器人产业发展的重大机遇，推动重庆市具身智能机器人产业创新发展，重庆市经济信息委、市科技局等七部门联合印发了《重庆市支持具身智能机器人产业创新发展若干政策措施》，坚持科技创新与产业创新并举，推动具身智能机器人产业快速生成和迭代发展。
12月6日，安徽省工业和信息化厅发布的《安徽省人形机器人产业发展行动计划(2024—2027)》明确提出，安徽省人形机器人产业发展总体思路为抢抓科技创新、拓展应用场景、优化产业布局、强化组织保障。根据目标任务，到2027年，构建安徽省人形机器人产业的“23456”创新体系和产业生态，建成在国内具有重要影响力的人形机器人产业发展高地。
浙商证券表示，人形机器人产业趋势已成，行业预计从产业形成期过渡到产业扩张期，产业化发展有望显著提速。随着通用人工智能（AGI）技术持续突破、供应链格局趋于完善、下游应用需求持续打开，人形机器人行业作为高端制造成长板块的明珠，2025年将迎来板块性投资机会。
国金证券认为，人形机器人0-1节点来临，建议持续跟踪。量是人形机器人赛道的核心矛盾，中国供应链+海外发达国家需求（高人力成本替代）及国内特种需求是兑现最快的方向。2025年是人形机器人商业化元年，2027年是人形机器人一般场景大规模商业化元年。
产业供应链方面，国金证券建议关注高ASP（应用服务供应商）和高壁垒的灵巧手、丝杠等核心赛道。从产品价值占比来看，灵巧手（占比约32%）>丝杠（18%）>微型电机（18%）>减速器（12%）>力传感器（7%）≈无框电机（7%）；从产业壁垒看看，灵巧手>行星滚柱丝杠>六维力矩传感器>谐波减速器>微型电机>无框电机。灵巧手、关节、丝杠、减速器等赛道是人形机器人产业链的核心优质赛道。
产业链加速推进
11月28日，特斯拉Optimus机器人官方账号发布视频新动态：Optimus已可稳定接住抛来网球并放下，手指实现相对灵活弯曲。视频中工作人员进行2次抛球，将球抛至Optimus的右侧，而Optimus则用左手在空中对网球完成抓取动作，在抓取数秒后松手。整体过程中动作流畅程度较高，左手手部协调性与人类几乎无异。
特斯拉Optimus工程师Milan Kovac介绍：新一代Optimus与上一代相比，手部拥有双倍自由度，其中手掌有22个自由度，手腕/前臂上有3个自由度。同时，该视频是在实验室里通过遥操作实时完成。
源达信息证券研究所认为，新一代Optimus有望增加对传感器和驱控系统的需求。传感器：灵活手需要覆盖更多的触觉感知面，如在手指和手掌拥有足够柔软保护层基础上，同时不影响触觉传感，需要具备更加集成和精准的触觉传感系统。驱控系统：灵巧手是一种高度灵活、复杂的末端执行器，需要配备更加精细、集成的驱控系统，特斯拉展示了一种驱动器外置的三级传动方案可能性：该方案在一级传动中采用行星齿轮箱，二级传动中采用滚珠丝杠，三级传动中采用腱绳方案。
特斯拉Optimus迭代速度惊人，人形机器人商业化不断加速。2021年8月，特斯拉创始人兼CEO马斯克在特斯拉AI DAY上首次提出Optimus的概念，并计划在未来让人形机器人取代人类从事部分危险工作和重复劳动。相比工业机器人，人形机器人的核心在于与智能化和类人化，所以智能制造、商业服务和家庭场景可能会是人形机器人的主要应用场景。2023年12月，特斯拉发布的Optimus Gen2已能完成单腿瑜伽等复杂动作；2024年12月，新一代Optimus的灵活手已能完成单手空中抓取网球动作，而此时仅距离2022年发布的demo版本仅两年。
根据2024特斯拉股东大会，2024年底至2025年初改款完成后，Optimus将进入有限生产阶段，用于特斯拉工厂测试。马斯克预计，这款人形机器人将于2025年开始在特斯拉工厂工作，负责“危险、重复和无聊的任务”。到2026年，这款机器人可能会向其他公司推出。
按照马斯克的预计，Optimus的定价将为3万美元左右，不过之后会降价到2万美元，并且将支持任何语言。马斯克还放言称，Optimus将成为特斯拉有史以来最大的产品，展望未来，人形机器人的数量可能会超过人类，可能达到100亿至200亿个。
国信证券认为，特斯拉Optimus机器人产品迭代迅速，有望给全球机器人市场带来“鲶鱼效应”，激发人形机器人玩家的活力。
在ITF World 2023大会上，英伟达创始人兼CEO黄仁勋表示， 人工智能下一个浪潮将是 “具身智能”。英伟达在机器人市场的布局始于2018年，这一年英伟达宣布推出包含全新硬件、软件和虚拟世界机器人模拟器的NVIDIA Isaac，同时还推出专为机器人设计的计算机平台Jetson Xavier和相关的机器人软件工具包。其后的几年，英伟达从底层芯片到计算平台到训练与验证进行全方位布局。
2024年，英伟达成立GEAR并入股Figure AI，提供一套服务、模型以及计算平台用于开发、训练和构建下一代人形机器人，从软件平台到硬件本体，全面切入人形机器人赛道。
中国也是全球机器人应用及研发大国。根据国际机器人联合会（IFR）发布的《2024年世界机器人》报告显示，中国机器人应用速度持续加快，在机器人密度方面，2023年度中国已经超过德国与日本，跃居世界第三。目前，中国工业机器人密度达到了每一万名员工配有470台机器人。中国是迄今为止全球最大工业机器人市场，数据显示，2023年中国安装的工业机器人数量达到27.6万个，占全球新安装量的51%。
企查查数据显示，近十年，中国工业机器人相关企业注册量逐年增加，2023年注册6.95万家相关企业，创近十年注册量新高。截至11月29日，2024年中国已注册6.07万家工业机器人相关企业。企业存量方面，中国现存30.2万家工业机器人相关企业，行业分布上，超三成企业归属科学研究和技术服务业。
慧博投研表示，作为新兴产业的战略领导者和门户看守者，国内人形机器人企业正在茁壮成长，未来或出现苹果、特斯拉这般带动整条产业链一同成长的龙头企业，中国也正迎来国产人形机器人的商业奇点。
优必选是国内最早开始研究人形机器人的企业之一，于2016年开始研发人形机器人Walker系列，2018年成功推出第一代大型双足仿人服务机器人Walker，成为中国首家实现人形机器人商业化的企业。随后，该产品经历了几次重要的技术迭代，在2019年推出第二代Walker，并在春节晚会上进行了表演。2021年推出了WalkerX，该机器人身高130cm，体重63kg，拥有41个高性能伺服关节构成的灵巧四肢，并搭载了多维力觉、多目立体视觉、全向听觉和惯性、测距等全方位的感知系统。2023年优必选推出工业版人形机器人Walker S，身高1.7米，体重60kg，可替换末端执行器，搭载41个高性能伺服关节以及多维力传感器，机器人自主运动及决策能力大幅提高，可在工业及商用场景广泛应用。
作为国内科技企业的龙头，华为也在加码具身智能关键能力，优选合作伙伴打造合作生态圈。2017年，华为Wireless X Labs无线应用场景实验室和软银签署了联网机器人领域相关合作谅解备忘录(MoU)。2022年4月，华为与达闼机器人签署合作协议，共同推进人工智能和云端机器人产业繁荣发展。2023年6月，由华为全资持股的东莞极目机器有限公司正式成立，注册资本8.7亿元；近日，该公司发生工商变更，注册资本增至38.9亿元，增幅约347%。
11月15日，华为（深圳）全球具身智能产业创新中心宣布正式运营。该中心由华为与深圳前海合作区管理局共同合作建立，布局具身智能产业，将围绕华为具身大模型积极布局相关根技术与产业创新赋能，并与超百家企业共同搭建具身智能生态圈。会上华为与乐聚机器人、大族机器人、拓斯达、中坚科技、中软国际、禾川人形机器人、兆威机电等16家企业签署了战略合作备忘录。
确定性产业方向
国金证券表示，在以特斯拉为首的科技巨头持续发力投入以及人工智能技术不断进步的共同推动下，人形机器人产品和成本迭代速度显著加快，成为未来最确定的产业方向之一。
从产品端看，2024年特斯拉人形机器人围绕关节、灵巧手方案、算法训练等快速迭代，运动和认知能力大幅提升。从成本端看，随着丝杠、灵巧手、传感器等产业链迭代加速，大规模量产线的加速研发和投入使用，生产成本开始走向大幅度下降的通道。人形机器人会先从高人工成本、较低任务复杂度的领域开始迭代。预计2025年，人形机器人在欧美等高人力成本地区或者国内特殊作业领域，具备商业化价值。
2023年11月2日，工信部发布的《人形机器人创新发展指导意见》指出，到2025年，人形机器人创新体系初步建立，“大脑、小脑、肢体”等一批关键技术取得突破，确保核心部组件安全有效供给；到2027年，人形机器人技术创新能力显著提升，形成安全可靠的产业链供应链体系，构建具有国际竞争力的产业生态，综合实力达到世界先进水平。国金证券预计，人形机器人2027年将会在国内一般应用场景具备商业化价值。
国金证券认为，中国供应链+高成本场景整机应用将成为兑现度最高的方向。人形机器人最核心矛盾在于量，有量就有产品和成本的快速迭代。中国供应链拥有研发效率高、成本低、迭代快的优势，欧美等高人工成本场景将是量突破最早的方向，中国供应链+欧美高人工成本场景的特斯拉等整机公司或率先放量。
根据特斯拉等公司公开信息，2025年人形机器人产品将率先在自有工厂迭代和使用，预计2025年下半年开始或逐步加单放量，特斯拉将拥有“超过1000个，甚至可能达到数千个”Optimus机器人在运行；Agility Robotics官推显示，其部署在GXO Spanx仓库的人形机器人Digit，已经批量交货并完成了10000个物流订单的履约。海内外各家公司的人形机器人预计到2026年将达到上万台的订单量。
浙商证券认为，在劳动力短缺、人工成本昂贵背景下，人形机器人时薪性价比高。以美国为例，人形机器人有助于缓解美国制造业工人结构性短缺，且用工成本攀升的难题。特斯拉美国工厂、德国柏林工厂、中国上海工厂就业人数合计用工人数约7万人，对于人形机器人的需求，在产业化初期、中期、远期有望分别达0.7万台、3.5万台、6.3万台。
美国家政服务业劳动力紧缺且昂贵，对人形机器人需求大。根据劳工部劳工统计局2019年5月数据，美国家庭保健和个人护理助理，包括精神科护理的从业人员将近150万人，对于人形机器人的需求，预计在产业化初期、中期、远期有望分别达15.0万台、44.9万台、89.9万台。
花旗全球洞察分析师Wenyan Fei大胆预测，到2050年，人形机器人的市场规模有望达到7万亿美元之巨。尽管家用市场潜力巨大，但人形机器人更有可能首先在工业环境和劳动力中得到广泛应用。
国内方面，国金证券预计，在政策指引下，人形机器人产业有望在2025年实现技术突破，2027年实现商业化突破。
2023年8月28日，工信部组织开展2023年未来产业创新任务揭榜挂帅工作，面向元宇宙、人形机器人、脑机接口、通用人工智能4个重点方向，通过“揭榜挂帅”聚力解决机器人产业短板问题和“卡脖子”技术难题，推动机器人核心技术迭代升级、产业链成本降低、典型场景优化推广，加快实现人形机器人规模化生产和应用。
2023年11月2日，工信部又印发了《人形机器人创新发展指导意见》，提出到2025年人形机器人创新体系初步建立，整机产品达到国际先进水平，并实现批量生产；到2027年，人形机器人技术创新能力显著提升，构建具有国际竞争力的产业生态，综合实力达到世界先进水平。
自上而下的政策支持体系，产生了一系列区域集群效应，各地区积极响应，北京、上海、深圳等地相应的支持性举措已加速落地，有效地推动了人形机器人行业的快速发展。
2023年3月13日，上海经委等八部门联合发布《上海市智能机器人标杆企业与应用场景推荐目录》，促进产业成果赋能工业、医疗、建筑、农业、商业、家用、应急等领域智能应用升级。提出力争到2025年，上海将打造10家行业一流的机器人头部品牌、100个标杆示范的机器人应用场景、1000亿元机器人关联产业规模。
2023年4月20日，北京经信局发布《北京市机器人产业创新发展行动方案（2023-2025年）（征求意见稿）》，提出到2025年，北京市机器人产业创新能力大幅提升，培育100种高技术高附加值先进产品、100种具有全国推广价值的示范场景、100家专精特新“小巨人”企业，建成5个国家级机器人产业公共服务平台。全市机器人核心产业收入达到300亿元以上，打造国内领先、具有国际先进水平的机器人产业集群。
12月5日，“机器人和智能制造技术与标准创新发展（杭州）大会”在杭州举办。大会以“标准引领高质量发展，创新赋能新质生产力”为主题，围绕智能制造、机器人、工业软件、仿生制造、工业数据等重点领域，通过技术创新研讨、标准制定研讨、产业链生态研讨等形式进行深入交流，并发布了《人形机器人标准化白皮书》。
《人形机器人标准化白皮书》凝聚众多科研人员、企业精英以及行业专家的心血与智慧，精准把握标准化建设的迫切需求与未来发展方向，绘制人形机器人产业/技术/标准图谱，布局人形机器人标准化发展路线，助力各方深入洞察人形机器人产业发展趋势，加速技术创新与应用场景的深度融合，为未来人形机器人标准化指明方向。
据杭州市经信局相关负责人介绍，杭州始终高度重视智能制造装备和机器人产业发展，将智能物流装备、增材制造、机器人等列为重点细分产业赛道，着力在主体培育、科技创新、推广应用等方面加大支持力度。
目前，杭州市在智能制造装备领域共有规上企业217家，专精特新“小巨人”企业66家。机器人领域企业700余家，规上企业46家，专精特新“小巨人”企业17家，上市公司3家。2024年1-9月，工业总产值102.97亿元，营收110亿元，利润总额3.32亿元，覆盖了零部件、本体、系统集成等产业链主要环节，技术研发和产业发展水平总体处于国内前列。
长期来看，人形机器人相对于其他形态机器人，无论在工业生产或是专业服务场景都具有极高的通用性并能够完成多种工作。
据国际机器人联合会（IFR）的相关统计数据，2021年全球工业机器人市场装机量达到57.1万台，2025年预计达到69万台，机器替人趋势明显。根据分析机构Markets and Markets的数据，人形机器人市场规模预计将由2023年的18亿美元提升至2028年的138亿美元，年复合增速约为50.2%。根据高工机器人产业研究所（GGII）发布的《2024中国人形机器人产业发展蓝皮书》，预计2024年全球人形机器人销量为1.19万台，并预计至2030年销量有望达60.57万台，年复合增速将达到92.60%。
国金证券表示，根据特斯拉Optimus的公开信息，预计Optimus量产BOM（量产物料）成本中运动系统（包含线性执行器+旋转执行器+灵巧手）成本最高，约占70%以上。从ASP看：灵巧手（占比约32%）>丝杠（18%）>微型电机（18%）>减速器（12%）>力传感器（7%）≈无框电机（7%）。从壁垒看：灵巧手>行星滚柱丝杠>六维力矩传感器>谐波减速器>微型电机>无框电机。
灵巧手：供应链优质赛道
作为结合了仿生学新型末端执行器的灵巧手，拥有灵巧性高、适应性强、可完成多种不同类型的复杂操作等优点。人形机器人产业的快速发展将为灵巧手市场带来增量需求，根据头豹研究院预测，预计保守情况下，2030年全球人形机器人灵巧手市场规模为320.6亿元，年复合增长率为81.2%，乐观情况下达879.7亿元，年复合增长率为 109.3%。
国金证券认为，灵巧手涉及仿生结构、驱动、传动、感知、复合/智能材料、建模与控制等多方面综合能力把控。综合性能上，灵巧手的难点在于高灵巧性、高自由度与低驱动数低重量小体积之间的权衡；商业化落地上，存在性能和成本之间取得合理平衡的困难。
灵巧手自由度提升是必然发展方向。根据特斯拉公开信息，Optimus GEN3灵巧手相比于GEN2的主要变化在于：手部增加自由度，预计对应的电机数量将从原本的6个提升到13-17个；同时，驱动器装载在手腕部位。
当前灵巧手单手纯BOM成本约4.5万元（采用国产空心杯电机和滚柱丝杠，13个主动自由度）至13.3万元（采用进口空心杯电机和滚柱丝杠,17个主动自由度）。量产后，随着空心杯电机、丝杠、传感器等通过设备国产化和规模化等措施降本后，成本会大幅度下降。国金证券预计量产后单手价格有望做到1万元以下。
机器人目标价格1万-2万美元/台，假设灵巧手的价值量占比约13%，则单手目标造价约为0.91万元人民币，降本空间约为395%-1330%。当空心杯电机和滚柱丝杠通过设备国产化和规模化等措施降本后，造价会无限往原材料成本靠近。
目前，灵巧手产业化还处于起步状态，迭代能力决定长期竞争力。根据国金证券研报显示，当前美国在机器人灵巧手技术上处于领先地位，特别是在人工智能、传感器融合以及仿生技术领域有显著优势。
灵巧手核心技术指标包括自由度、抓握力等，从自由度角度看，海外特斯拉、Shadow Hand、SCHUNK和ILDA已经将DOF自由度做到20个以上，国内青龙灵巧手自由度做到19个，处于国内较为领先地位。从抓握力角度看，海外的QBhand和国内的星动纪元较为领先，抓握力分别达到62N和80N，国内市场的兆威机电、因时机器人、傲意、腾讯Robotics X实验室等企业也在积极布局。目前，国内灵巧手技术稍落后于海外，但是迭代效率上领先，长期看，灵巧手及核心供应链将由国内公司主导。
驱动上，电机驱动是当前主流的灵巧手驱动方式，由于第三代灵巧手自由度增加，所需电机数量增加，利好空心杯电机和无刷有齿槽电机供应商；传动上，腱绳+蜗轮蜗杆是特斯拉第一代方案，随着行业手部灵巧手丝杠的日渐成熟，叠加特斯拉提升单手承载力的需求，手部采用丝杠进行传动可能是一种发展方向，若单手丝杠为13根，则单个人形机器人需要26根丝杠，价值量占比约47.9%，利好丝杠产业链供应商；传感器上，第一代采用霍尔传感器，第二代新增触觉传感器，由于触觉传感器价值量较大，利好相关公司。
其中，作为灵巧手的核心部件，空心杯电机性能优异，是电机领域“皇冠上的明珠”。空心杯电机是一种特殊的直流电机，在结构上突破了传统直流电机的结构形式，由于采用无铁芯转子，空心杯电机性能优异，具备节能特性、控制特性、拖动特性、轻量化特性等优点。受益于上述优良的性能，空心杯电机下游应用场景广泛。
随着工业技术飞速发展及下游需求不断增加，全球空心杯电机行业市场规模持续不断扩大。根据QY Research的数据，2022年全球空心杯电机行业市场规模预计为7.48亿美元，预计2028年市场规模将达到11.9亿美元，2022-2028年的复合增长率约为7.98%。
中国是全球最大的空心杯电机市场，发展前景广阔。根据QY Research的数据，中国2021年空心杯电机市场为2.36亿美元，占全球份额34.8%，预计2028年中国市场规模达到4.7亿美元，占全球份额39.8%。2022-2028年的复合增长率约为10.44%。
分产品类别看，无刷空心杯电机占比持续提升。2022年全球有刷空心杯电机市场规模4.92亿美元，占比65.8%，无刷空心杯电机市场规模2.56亿美元，占比34.2%。但随着电子控制技术的发展与普及，驱动器的价格有望降低，无刷空心杯电机的市场份额将会持续提升。根据观研报告网的预测，至2028年无刷空心杯电机的市场份额将上升至42.2%。
根据QY Research的数据，2021年全球前三大厂商占据空心杯电机市场55.43%的市场份额，市场集中度较高。海外厂商如德国Faulhaber和瑞士的Maxon等企业深耕行业多年，行业地位较高，且掌握了大批量生产的核心工艺。国内厂商如鸣志电器、鼎智科技等通过本土化的销售战略逐渐打开国内市场，但核心技术与海外老牌龙头企业比仍有一定差距。
丝杠：有望迎国产化突破
人形机器人产业链由上游的零部件生产、中游的人形机器人本体制造以及下游的终端应用等环节构成。在上游零部件环节中，涵盖了感知系统、控制系统、执行系统以及相关软件等多个部分。具体到执行系统，其核心零部件主要包括电机、减速器、丝杠、编码器和力传感器等。
其中，丝杠是位于直线执行器末端的线性传动装置，其作用是减速器输出的扭矩转换成线性往复运动力，从而驱动关节完成轴向往复运动。以特斯拉Optimus为例，对其成本进行拆分分析，可以得到滚珠丝杠占到机器人总制造成本的12.07%，其中行星滚柱丝杠占比9.85%，滚柱丝杠占比2.22%。
其中，行星滚柱丝杠技术壁垒较高，由于在精度保持性、功能可靠性、寿命、精度、刚度等关键性能指标上落后于海外产品，国产品牌市场占有率低。国产落后的地方主要体现在制造设备、加工工艺、原材料等方面。国金证券研报显示，由于人形机器人带来行业研发灵巧手丝杠研发热潮，预计后续更多的公司将研发完成手部的滚珠丝杠和行星滚柱丝杠。根据各公司公告显示，当前KGG和新剑传动已完成手部丝杠研发，五洲新春正在研发中。
目前，中国滚柱丝杠行业市场规模仅占全球的5%，约为4.4亿元，2023-2028年中国行星滚柱丝杠行业市场将以7.5%的年复合增速扩大，预计2028年达到6.79亿元。
慧博投研预测，人形机器人可能采用反向式行星滚柱丝杠作为其核心零部件，以一台人形机器人需要使用14个线性执行器，每个执行器配备一个反向式行星滚柱丝杠，如果人形机器人年产量达到500万台，可为行星滚柱丝杠带来668亿元市场空间。
国金证券表示，在机器人丝杠设备的国产替代大潮中，2025年有望迎来丝杠专用磨床的效率和精度提升。
丝杠核心加工流程中，单位价值量最高的设备是热处理和高精度磨床。机器人丝杠总体流程类似于行星滚珠丝杠，要经过热处理、车、铣、磨或冷锻等流程，中间涉及的设备包含圆锯机、热处理设备、车床或滚丝机、铣床、磨床（外螺纹磨床、内螺纹磨床、端面磨床、外圆磨床等）、检测仪等。
国产丝杠具备较强的实用性需要同时具备高精度、高良率和高效率。但目前国内丝杠设备很难同时做到三点。存在精度达不到机器人行星滚柱丝杠高精度需求、良率较低的问题，同时高精度磨床当前存在效率较低、加工速度慢的问题，因此国产设备要满足大批量量产需求还需要同时解决效率低的问题。预计2025年通过专用定制设备的出现，将有效提升国产丝杠加工设备的精度和效率，当前国产设备已经开始突破。
慧博投研综合各大券商研究机构的观点认为，短期看人形机器人使用的行星滚柱丝杠采用海外成熟供应商舍弗勒的概率较大，但长期看量产爬坡压力巨大，作为加工流程短的纯打铁件，国内企业技术突破的可能性较大、大规模工业化量产经验丰富，看好在设备和团队上领先的厂商。
同时，丝杠供应链还将影响着人形机器人关节总成中对线性执行器还是旋转执行器的选择。国金证券认为，丝杠供应链越成熟，使用线性执行器概率越高。
特斯拉第一代人形机器人包含28个活动关节，包含3种类型的旋转执行器和3种类型的线性执行器。旋转执行器主要位于肩部和盆骨，关节需要大范围地旋转；而线性执行器放置在膝盖肘部和脚踝，关节只需要1-2个自由度并经历有限的扭转。与之相反，宇树机器人基本全身采用旋转执行器。
线性执行器相比于旋转执行器精度更高更节能，但成本更高。线性执行器优势在于精度保持性好、刚度好、易实现传动的零背隙性、耐冲击能力强、脉冲性强、能量效率高，适用于腿部机构，尤其是小腿，有利于提高续航能力。但其劣势在于动态特性差、减速比较高导致输出速度偏低、带宽偏低、不利于高动态运动、关节透明度不佳导致需要额外的力传感器、成本较高。
国金证券认为，成本可以通过规模效应和特定的设计和工艺降低，并且不损失性能。例如加工方式上可以采用冷锻工艺进行高一致性和低成本生产。经测算，冷锻成本预计比车铣磨低50%以上,主要受益于加工速度提升。因此时间线拉长看，丝杠的成本将大幅降低，减少线性执行器的成本负担。
减速器：技术壁垒较高
减速器是旋转执行器的核心零部件之一，其作用是在原动机和工作机中匹配转速和传递扭矩。通常工作机的扭矩大、转速低，而原动机则相反，因此需要通过减速器来降低转速增大扭矩。精密减速器相比普通减速器具有精度高、稳定性好等优点。
目前，谐波减速器、行星减速器以及新型减速器存在技术路线问题。特斯拉人形机器人主流路线是谐波减速器方案，由于承载力需求提升，研发新型减速器或者行星减速器具备必要性。国产人形机器人大都采用行星减速器为主，谐波减速器为辅。
国金证券认为，使用谐波减速器方案需用到力矩传感器做力控，结构和成本更加复杂，多级行星结构相对简单、但精度相对较低。从产品和成本差异度看，谐波减速器赛道好于行星减速器，谐波减速器未来规模经济和成本迭代空间大于行星。
特斯拉Optimus共有40个关节驱动装置（手臂12个、脖子2个、腰部2个、手部12个、腿部12个），谐波减速器数量多于行星减速器。行星减速器和谐波减速器存在一定应用场景重合，行星减速器的优点在于使用寿命长、价格低；但重量重、减速比低，因而源达信息证券研究所也认为在人形机器人应用场景中行星减速器难以大量替代谐波减速器。
目前，全球谐波减速器市场较为集中，日本哈默纳科、日本新宝等企业技术水平处于行业领先地位。根据新思界产业研究中心发布的调研报告，2021年哈默纳科全球市场占有率约82%，绿的谐波占比约7%，其他厂商占比约11%。
国内谐波齿轮传动技术发展相对较晚，内资绿的谐波率先在国内实现了谐波减速器的产业化和规模化，同时也涌现了来福、大族等优质厂商。国内部分企业通过技术攻关、生产工艺的改进，研发出的产品在性能和稳定性等方面已能够达到国际先进水平，打破了国外的技术垄断，对国外品牌进口逐渐形成一定的替代。
源达信息证券研究所认为，人形机器人的商业化推进有望打开精密减速器市场空间。考虑到人形机器人产品成熟度的快速提升，假设2025年人形机器人正式商业化，并出货1万套，并在2026-2027年销量达5万套、10万套。同时基于人形机器人对零部件降本的要求，且采用的减速器基本为微型减速器，价格相对较低。假设2025-2027年谐波减速器价格由1000元降至800元，行星减速器价格由600元降至400元。若人形机器人出货量达到10万套，则能提供11.2亿元的谐波减速器市场增量和1.6亿元的行星减速器市场增量。
传感器：市场空间逐步打开
除了减速器，人形机器人还对力传感器等零部件需求巨大。以特斯拉Optimus为例，其所需的零部件可分为执行层、感知层和控制层三类。其中感知层主要是传感器，分为力传感器和视觉传感器两类。
传感器是机器人的重要组成部件，功能类似人的感官。传感器是将被测信号按一定规律转化成输出信号的器件，通常由敏感元件和转化元件组成。敏感元件能直接感知或响应被测量（输入量）；转化元件能将敏感元件中感知的被测量转换成适合测量的电信号。
力传感器的测量对象是力，并将力量值转换为相关电信号，包括张力、拉力、压力、重量、扭矩、内应力和应变等力学量。力传感器是机器人感知力的核心器件，常见的力传感器包括一维力传感器、三维力传感器和六维力传感器。六维力传感器适用于力作用点随机并对测量精度要求较高的场景，适合在人形机器人和协作机器人中应用。
目前一个人形机器人基本会配备4个六维力传感器。单个六维力传感器的价格在2万元以上，导致了较高的应用成本门槛。国内厂商正努力降本，比如坤维科技正发力六维力传感器全自动化生产的实现，以高产量摊薄单个传感器成本，未来在十万乃至百万台的年产能下，六维力传感器售价将下降一个数量级。源达信息证券研究所认为，人形机器人的商业化推进有望打开六维力传感器市场空间。
根据GGII的数据显示，2022年中国市场六维力传感器销量8360套/2.39亿元，同比增长57.97%/52.04%，其中机器人行业销量4840套/1.56亿元，同比增长62.58%/54.35%。
考虑到人形机器人产品成熟度的快速提升，假设2025年人形机器人正式商业化，并出货1万套，并在2026-2027年销量达5万套、10万套。同时基于人形机器人对零部件降本的要求，且六维力传感器规模放量降低生产成本情况下，假设2025-2027年六维力传感器价格由2万元降至1万元。若人形机器人出货量达到10万套，则能提供40亿元的六维力传感器市场增量。
2023年中国六维力传感器市场中，国产厂商份额约占30%。中国六维力传感器市场格局较为集中，TOP 10厂商合计份额达69.5%。其中国外企业如ATI、Epson等仍占据较大份额，国外企业合计占国内市场的70%。国产公司中，宇立仪器市场份额较为领先，达38.1%而蓝点触控、坤维信息和鑫精诚等国产公司也具备较强竞争力。此外柯力传感、昊志机电（维权）等公司也在积极投入该行业，后续市场份额有望提升。
PEEK：轻量化材料之路
轻量化材料主要对应人形机器人的轻量化需求，国金证券预计2025年行业轻量化程度将进一步提升。机器人本体轻量化技术是解决续航焦虑的主要途径之一以特斯拉Optimus为例，Optimus Gen2相比第一代减重10公斤。
国金证券认为，聚醚醚酮（PEEK）综合性能处于塑料金字塔顶端，有望成为人形机器人核心应用的轻量化材料，轻量化材料领域建议重点关注PEEK材料。
PEEK材料具备耐热、阻燃、耐磨和耐腐蚀等优势，可大幅度减小材料本身的自重，符合下游机器人领域轻量化趋势，有望实现以塑代钢，是实现“轻量化”的极佳解决方案。
PEEK材料研发已久，但全球大规模生产的企业较少，且主要产能被外资企业垄断，主要系实验室合成工艺与实际工业化生产工艺差异较大，需要深厚的生产技术、经验的积累。此外，PEEK材料工业化生产的验证周期较长。一是生产工艺难；二是验证周期长，产能爬坡需要7年左右，下游客户认证开发周期需要3-5年。
根据国金证券的研报，当前全球PEEK生产厂商呈现“一超多强”的竞争格局。全球龙头威格斯年产能7150吨，占全球份额60%；2021年销量4132.5吨，市占率为53.55%。龙二比利时索尔维现有年产能2500吨，2021年销量1425吨，市占率为18.47%。龙三德国赢创产能达1800吨，2021年销量912吨，市占率11.82%。
PEEK树脂在保证力学和其他性能的同时，必须保证纯度高，产品批次稳定，尤其对产品金属含量要求极为严格，PEEK树脂内金属等杂质过高会导致使用过程中产生静电击穿电路板、晶圆。因此，国产PEEK在电子信息领域所占比例较低。但自2016年开始，以中研股份为代表的国内企业打破了国外公司在这一应用领域的垄断，中国自主生产的PEEK产品在国内电子信息领域的应用逐步扩大。目前，国产龙头为中研股份和鹏孚隆，2021年销量分别为623吨、226吨，市占率分别为8.1%、2.9%。
本文刊于12月14日出版的《证券市场周刊》
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