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机械设备 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 1 / 27 机械设备 2022年 07月 08日 投资评级： 看好 （ 维持 ） 行业走势图 数据 来源： 聚源 特斯拉机器人风起，国产供应链远航 行业深度报告 孟鹏飞（分析师） 证书编号： S0790522060001 Optimus量产是特斯拉实现 L5自动驾驶关键，国产驱动部件迎来供应链机会 Optimus人形机器人量产后将发挥使用场景和视野高度等优势，为特斯拉神经 网络 算法提供海量长尾场景数 据 支持，帮助特斯拉实现 L5级别的 FSD算法迭代。机器人量产后，减速器、电机等驱动部件或寻求外部供应。基于与人形机器人相同的技术原理，在工业机器人领域具有技术积累和产能优势的厂商将首先受益。 量产与人车协动：特斯拉 Optimus的核心价值 长尾场景识别是 L4-L5 自动驾驶突破的必经之路。特斯拉的纯视觉 技术路线迭代需要路外数 据 补充缺乏的长尾场景， 人 形机器人可以在规避法律风险的同时进入室内环境收集人体形态 等长尾效应显著的 数 据 。 目前世界上相关技术水平可以支持人形机器人生产落地；特斯拉推出 Optimus机器人将提振产业链信心，加速降本量产。 减速器、 电机 等 传 统 驱动部件 厂商将获得产业链机会。 市场空间测算： 2030年加速渗透后人形机器人市场空间或达 4496亿元 人形机器人的目标客户与豪车消费群体高度重合。当前阶段人形机器人的消费主要由尝鲜、炫耀等情感需求拉动。假设 Optimus 将分别于 2023 年 /2025 年 /2030年实现首批预定 /规模量产 /渗透率加速提升，单价分别为 50/20/16.8 万元， 我 们测算 ， 人形机器人市场空间分别为 561.1/2153.9/4496.0亿元 。 按减速器均价 1000元、伺服电机均价 800 元、 Optimus 规模量产价格 20 万元计算，减速器和伺服电机成本分别占人形机器人 BOM 表的 20%和 16%； 假设 Optimus 各生产过程BOM表比例不变，参照 人形机器人市场空间测算结果， 我 们测算， 2023年 /2025年 /2030年驱动部件减速器和伺服电机的新增市场空间分别为 202.0/775.4/1618.6亿元 。 人形 机器人时代开启， 国产供应链确定性强 特斯拉人形机器人的出现让整个行业迈入更务实的思考阶段，技术驱动带来的颠覆性创新亦带来全新历史性机遇， 传统工业机器人核心零部件厂商已经具 备相应技术储备，有望在特斯拉即将开启的人形机器人时代率先受益。 我 们认为，国产零部件进入人形机器人供应链确定性：减速器 伺服电机 传感器。 （ 1）减速器：谐波减速器已实现技术突破，可实现进口替代 ，国内市场呈现中日双寡头垄断格局； RV 减速器也初步解决 传 动精度、扭转刚度、稳定性等性能问题， 未来 成长空间打开。受益标的： 绿的谐波、中大力德、双环 传 动。 （ 2）伺 服电机： 机器人需要高力矩、高精度、高稳定、强抗干扰的伺服电机 。特斯拉受益于电车业务，在电机方面有雄厚的技术积累， 但不排除在人形机器人方面寻求外部代工的可能。 目前用在机器人上的国产电机已实现重大突破。受益标的：汇川技术、 禾川科技、 埃斯顿 ；其中空心杯电机受益标的： 鸣志电器 、江苏雷利。 风险提示： 特斯拉机器人研发及量产进度不如预期，疫情反复及国际贸易摩擦加剧风险 -20%-11%-3%6%14%23%31%40%2021-07 2021-11 2022-03 2022-07机械设备 沪深 300相关研究报告 开源证券 证券研究报告 行业深度报告 行业研究 行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 2 / 27 目 录 1、 量产与人车协动：特斯拉 Optimus的核心价值 . 4 1.1、 拦路之虎，长尾场景识别是 L5自动驾驶突破必经之路 . 4 1.1.1、 纯视觉路线一枝独秀 . 4 1.1.2、 神经网络迭代遭遇瓶颈 . 5 1.2、 他山之石，海量路外数据助攻算法之玉 . 6 1.3、 万事俱备，相关技术已达落地标准 . 7 1.4、 东风将起，产业链信心提振加速降本进程 . 9 2、 市场空间测算： 2030年加速渗透后人形机器人规模或达 4496亿 . 9 2.1、 人形机器人整机： 2030年加速渗透后或达 4496亿市场空间 . 9 2.2、 人形机器人驱动部件：减速器、伺服电机或新增数百亿市场 . 11 3、 整装待发，国产驱动部件扬帆机器人千亿市场 . 12 3.1、 减速器：中日双寡头垄断，技术壁垒及价值量高企 . 14 3.2、 伺服电机：国内厂商众多，或存在供应链机会 . 16 3.3、 其他硬件 . 17 4、 受益标的 . 18 4.1、 减速器（ BOM占比 20%） . 18 4.1.1、 绿的谐波：国内首家量产谐波减速器的龙头厂商 . 18 4.1.2、 中大力德：减速器技术领先企业，全方位布局 . 18 4.1.3、 双环传动：高精密齿轮龙头， RV 减速器厚积薄发 . 19 4.2、 伺服电机（ BOM占比 16%） . 20 4.2.1、 汇川技术：国内伺服龙头，进军智能制造 . 20 4.2.2、 禾川科技：伺服新锐势如破竹 . 21 4.2.3、 埃斯顿：国产机器人龙头，打造多元产品矩阵 . 22 4.2.4、 鸣志电器：步进电机龙头，横向扩展伺服电机 . 22 4.2.5、 江苏雷利：空心杯电机国产领军者 . 23 5、 风险提示 . 24 附表：市场空间测算表 . 25 图表目录 图 1： 自动驾驶分为 5个级别 . 4 图 2： L2级别自动驾驶技术迎来加速普及期 . 4 图 3： 特斯拉 Autopilot HW 3.0搭载 8颗摄像头 . 5 图 4： 特斯拉 HW自动驾驶芯片逐渐采用自研 . 5 图 5： 特斯拉推出自主 FSD自动驾驶芯片 . 5 图 6： 特斯拉纯视觉路线高度依赖于神经网络 . 6 图 7： 特斯拉开发 Dojo超级计算机集群 . 6 图 8： Tesla FSD 装机量保持稳定 . 6 图 9： 特斯拉 Optimus与汽车共用 AI系统 . 7 图 10： 特斯拉 Optimus机器人与汽车共用 D1芯片 . 7 图 11： 人形机器人开发水平可分为 1-5级 . 7 图 12： 特斯拉人车协动：人形机器人、电车部件可平移使用 . 9 图 13： 机器人相关产业得到高度关注 . 9 行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 3 / 27 图 14： 2021年全球超豪华汽车品牌全球销量 6.7万台 . 10 图 15： 2021年全球主流豪华品牌汽车销量约 1058万台 . 10 图 16： 工业机器人核心零部件减速机、伺服电机及控制器成本占比接近 70%. 11 图 17： 估算人形机器人传动系统、控制系统和其他硬件成本占比约分别约为 36%（ 20%+16%）、 33%和 31% . 11 图 18： 上游核心零部件分为：减速器、伺服电机和控制系统 . 12 图 19： 三大核心零部件中减速器毛利率最高 . 13 图 20： 国产厂商在减速器、伺服系统领域已实现重大突破 . 14 图 21： Optimus双臂 /双腿 /双手分别有 12个自由度，颈部 /躯干分别有 2个自由度 . 15 图 22： NASA Valkyrie机器人全身配有 44个自由度 . 15 图 23： 国内谐波减速器市场被中日厂商垄断 . 16 图 24： RV 减速器国内厂商市占率大幅提升 . 16 图 25： 伺服电机体积小、精度高，大范围应用于机器人领域 . 17 图 26： 人形机器人结构件方面或可与电车协动 . 18 图 27： 绿的谐波毛利率保持在 47%以上，盈利能力较强 . 18 图 28： 2021年绿的谐波谐波减速器收入占比达 94% . 18 图 29： 中大力德签订 RV 减速器大额订单，充分彰显公司技术底蕴 . 19 图 30： 中大力德在 RV 减速器领域处于领先地位，覆盖市场主流客户 . 19 图 31： RV 减速器业务助力中大力德业绩快速放量， 2017-2021年 CAGR=20% . 20 图 32： 汇川技术 2021年营收 179亿元， 4年 CAGR =45% . 20 图 33： 汇川技术 2018-2021年净利润 CAGR=45% . 20 图 34： 禾川科技核心产品为伺服系统， 2021年营收占比为 88% . 21 图 35： 禾川科技伺服系统、伺服电机产品不断更新 . 21 图 36： 埃斯顿工业机器人设备 2018-2021 CAGR=40% . 22 图 37： 2021年埃斯顿工业机器人营收占比达 67% . 22 图 38： 鸣志电器下游客户覆盖全球 . 23 图 39： 江苏雷利 2021年实现营收 29亿元，同比提升 21% . 24 表 1： 特斯拉采用纯视觉路线 . 4 表 2： ASIMO、 Atlas和 Digit为目前市场上三大典型人形机器人 . 8 表 3： 人形机器人主要技术难点包括传动技术和 AI技术等 . 8 表 4： 假设 2023年人形机器人首批订单价格 50万元，测算人形机器人市场空间约 561.1亿元 . 10 表 5： 假设 2025年人形机器人规模量产价格 20万元，测算人形机器人市场空间约 2153.9亿元 . 10 表 6： 假设 2030年人形机器人渗透加速后价格 16.8万元，测算人形机器人市场空间约 4496.0亿元 . 11 表 7： 测算 2023年 /2025年 /2030年减速器、伺服电机等驱动部件新增市场空间约为 202.0/775.4/1618.6亿元 . 12 表 8： 减速器、伺服电机是影响机器人性能表现的关键部件 . 13 表 9： 减速器可分为 RV 减速器、谐波减速器、行星减速器和摆线针轮减速器 . 14 表 10： RV 减速器主要用于大负载关节，谐波减速器主要用于小负载关节 . 15 表 11： 估算人形机器人单机 RV/谐波 /行星减速器用量分别为 4/24/12个 . 15 表 12： 空心杯电机具备启动转矩低、能量转换利用率高以及转动波动小等特点 . 23 表 13： 受益标的集中在减速器和伺服电机两大领域 . 24 表 14： 2030年渗透加速后，人形机器人市场空间或达 4496亿元 . 25 行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 4 / 27 1、 量产与人车协动：特斯拉 Optimus的核心价值 2022年 6月 21日， 特斯拉 表示 将于 2022年 9月 30日推出人形机器人 “ 擎天柱（ Optimus）” 的原 型机。 Optimus身高 5英尺 8英寸（约合 1.72米），体重 125磅（约合 56.7千克），负载 20kg（手臂附加 5kg）， 全身具有 40个自由度， 行动速度最高可达 8公里 /小时。 我 们认为，特斯拉 Optimus机器人的核心价值在于量产 及量产带来的人车 协动 。Optimus机器人推出后，将对特斯拉纯视觉路线的 L5自动驾驶技术突破产生决定性影响；机器人量产是特斯拉是突破自动驾驶技术瓶颈和进一步实现算法迭代的必经之路。 1.1、 拦路之虎，长尾场景识别是 L5自动驾驶突破必经之路 我 国 汽车驾驶自动化分级国家 推荐 标准（ GB/T 40429-2021） 和 SAE美国 汽工程师协会 SAEJ3016将自 动驾驶分为 0-5级。目前 L2及 L2+级自动驾驶已迎来加速普及期， L3级别自动驾驶已在规划量产， L4、 L5等高阶自动驾驶技术仍处于发展瓶颈期。 图 1： 自动驾驶分为 5个级别 图 2： L2级别自动驾驶技术迎来加速普及期 资料 来源： SAE、开源证券研究所 数 据 来源： IDC、开源证券研究所 1.1.1、 纯视觉路线一枝独秀 当前自动驾驶技术路线主要有单车智能路线和车路协同路线两种，所采用的图像 传 感方式主要分为多 传 感器融合路线和纯视觉路线。其中多 传 感器融合路线的主要推动者包括英伟达、 Mobileye、 Waymo 等；而 特斯拉采用以车载摄像头为主导的纯视觉路线的单车智能。 2021年，特斯拉在北美地区上市的 Model 3和 Model Y取消了车载雷达，全车仅搭载了 8个摄像头。 表 1： 特斯拉采用纯视觉路线 厂商 车型 自动驾驶系统 自动驾驶 级别 自动驾驶 芯片 激光雷达 颗数 车载摄像头 颗数 特斯拉 Model 3 Autopilot HW3.0 L2+ 自研 FSD - 8 Model Y - 蔚来 ET7 NAD L3 NVDIA Orin 1 11 0%5%10%15%20%25%中国自动驾驶汽车市场 L2自动驾驶渗透率（ %）中国自动驾驶汽车市场 L2自动驾驶渗透率（ %）行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 5 / 27 小鹏 P5 XPILOT 3.5 L3 NVDIA Xavier 2 13 资料 来源：特斯拉、蔚来、小鹏汽车官网、开源证券研究所 图 3： 特斯拉 Autopilot HW 3.0搭载 8颗摄像头 资料 来源：特斯拉官网 相比多 传 感器融合方案，纯视觉路线对算 法和算力的要求更高 。 纯视觉路线需要将多摄像头捕捉到的 2D 图像映射到 3D 空间中 进行处理。算力方面， 特斯拉 于2019年推出了自主 FSD自动驾驶芯片 ， 算力可达 144 TOPS； 并 发布 了 基于 4纳米工艺的 HW 3.0 自动驾驶芯片，在帧率上照前代由英伟达硬件驱动的 Autopilot 提高了 21倍。 图 4： 特斯拉 HW自动驾驶芯片逐渐采用自研 图 5： 特斯拉推出自主 FSD自动驾驶芯片 资料来源：特斯拉官网、中国风光储网、开源证券研究所 资料来源： 特斯拉官网 1.1.2、 神经 网络 迭代遭遇瓶颈 算法方面， 特斯拉的纯视觉 自动驾驶技术高度依赖于神经 网络 。 神经 网络 是模拟人类大脑处理信息方式的简化模型，可以通过训练进行学习：随着输入数 据 量和重复次数的不断丰富与增多，其处理结果的准确度会持续提高，最终实现在未知结果的 未来 案例中进行应用。因此， 特斯拉 打通纯视觉技术路线 需要： （ 1）依靠高算力行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 6 / 27 平台进行神经 网络 训练； （ 2）获取海量数 据 用于算法迭代。 图 6： 特斯拉纯视觉路线高度依赖于神经 网络 资料 来源：特斯拉官网 关于高算力平台，特斯拉研发了 专门用于模型训练的 Dojo超级计算机群 ，内置特斯拉自研 AI训练芯片 D1；关于算法迭代，特斯拉推出了 FSD Beta软件（完全自动驾驶测试版）收集路面信息。截至 2022年 Q1， FSD Beta装机台数已达 14.8万台。 图 7： 特斯拉开发 Dojo超级计算机集群 图 8： Tesla FSD 装机量保持稳定 资料 来源：特斯拉官网 数 据 来源： Teslike Order Tracker、 钛 媒体 、开源证券研究所 实现 L4、 L5 高阶自动驾驶技术的难点在于， 真实路况下的长尾场景接近于无限，当前算法 技术仍然 无法准确处理。 截至 2021年 9 月，特斯拉已经积累了 60亿英里的车队数 据 ， 经过特斯拉车内 网络 训练的图像共有 3.71 亿张， 另有标签 4.8 亿个 ，已经达到了预估实现自动驾驶技术的最小数 据 量级。但 L4级别的自动驾驶技术却仍未到来。 我 们认为，其中一个重要原因或为人的行为姿态等关键数 据 长尾效应显著，但在日常道路中表现单一，在行驶数 据 中并不能得到充分体现。 因此，扩大数 据 收集场景， 增加 长尾场景训练量级，是特斯拉突破自动驾驶技术瓶颈的 必经之路 。 1.2、 他山之石，海量路外数 据 助攻算法之玉 0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%50%050100150200250特斯拉全球累计交付量（万台）特斯拉 FSD装机台数（万台）FSD 渗透率行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 7 / 27 人 形机器 人能够大量收集路外数 据 ，提高长尾场景训练量级。 目前人 形机器人多用于室内环境，主要场景包括高端商务、院校科研、家庭陪伴等。相比道路环境，室内环境可以充分提供 多样化人 体 姿态等 各种在行驶过程中出现概率极低的场景数据 。 既能够规避汽车等非人形机器需要面对的道路限制和相关法律风险，又在视野高度和广度上具有小型机器人所不具备的优势。 特斯拉 Optimus人形机器人所采用的 Dojo D1超级计算机芯片和 FSD芯片摄像头皆与汽车相同，并与汽车共用 AI系统，受相同的视觉神经 网络 和自动驾驶技术驱动。 经由机器人摄像头采集的海量 长尾 场景数 据 最终 能够 传 输至 Dojo 进行算法训练，最后通过 OTA定 义更新到 FSD上， 从而 帮助自动驾驶技术 突破瓶颈 。 我 们认为，助力自动驾驶突破是特斯拉 Optimus 量产最重要的商业价值，也是特斯拉 Optimus的核心价值。 图 9： 特斯拉 Optimus与汽车共用 AI系统 图 10： 特斯拉 Optimus机器人与汽车共用 D1芯片 资料 来源：特斯拉官网 资料 来源：特斯拉官网 1.3、 万事俱备，相关技术已达落地标准 目前，人形机器人 的相关技术水平已经能够支持整机落地 。 其中较为典型的为日本本田 ASIMO 机器人、波士顿动力 Atlas 机器人和 美国 Agility Robotics 的 Digit机器人。大多数机器人开发水平在 L4左右， 特斯拉 Optimus可能 达到 L4-L4.5。 图 11： 人形机器人开发水平可分为 1-5级 资料 来源：优必选官网、开源证券研究所 行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 8 / 27 表 2： ASIMO、 Atlas和 Digit为目前市场上三大典型人形机器人 机器人名称 示意图 公司 传 动特点 成本 /售价 ASIMO 日本本田 全部使用电机驱动 成本 300-400万美元 /台 Atlas 波士顿动力 液压单元驱动，实现更大的扭矩输出 成本 1500-2000万人民币 /台 Digit Agility Robotics 重心上移 ， 节约功耗 售价 25万美元 /台 资料 来源：电子工程专辑官网、开源证券研究所 特斯拉 Optimus的技术难点主要 集中在 传 动装置上。 人形机器人的主要技术难点为：（ 1） 传 动技术上，需要解决双足行走时的平衡问题、伺服驱动器承重问题、 机电 传 动响应速度 问题等；（ 2） AI技术方面，需要搭建稳定高效的视觉算法、步态算法等。目前，特斯拉自主研发的 FSD 系统和 Dojo D1 芯片已能够在算法算力上对Optimus进行有力支撑。但在电机、舵机等驱动件方面，特斯拉还存在一定开发空间。 表 3： 人形机器人主要技术难点包括 传 动技术和 AI技术等 关键技术 传 动技术 高性能伺服舵机技术（关节） 高精度、高稳定性的大扭矩伺服驱动器 高扭矩密度、低成本的中小扭矩伺服舵机 硬件 机械 传 动技术 离合器技术、弹性体技术、欠驱动灵巧手技术等 运动规划与控制 步态规划算法 、 稳定控制算法 安全交互柔性控制算法等 软件 AI技术 计算机视觉算法、视觉神经 网络 等 ， 语音技术 资料 来源：优必选官网、开源证券研究所 我 们认为，对于摄像头、柔性皮肤等技术壁垒高、制作难度大的部件，特斯拉将发挥其电动汽车领域积累的供应链及技术优势，进行汽车供应商平移或自制供应；对于减速器、 电机 等 技术要求较低的驱动部件 ， 特斯拉或寻求外部供应。 因此， 在工业机器人领域具有技术积累和产能优势的厂商可能首先获益。 行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 9 / 27 图 12： 特斯拉人车协动：人形机器人、电车部件可平移使用 资料 来源：特斯拉官网、开源证券研究所 1.4、 东风将起，产业链信心提振加速降本进程 人形机器人 的 造价成本 高昂。 受研发投入、设备要求、上下游产业链等因素影响 ，人形机器人成本售价居高不下： 日本 ASIMO机器人 成本 在 300-400万美元 /台 ；波士顿动力 Atlas机器人成本为 1500-2000万人民币； Digit的单台售价达 25万美元。 特斯拉 Optimus或加速人形机器人降本。 自 2022年 6月 21日特斯拉宣布推出Optimus以来，机器人相关产业得到了业内外的高度 关注 。 我 们认为， 特斯拉 此举 将振奋 行业 信心，带动上下游 产业链 发展，最终实现机器人部件的大幅降本， 加速实现人形机器人 量产 进程 。 图 13： 机器人相关产业得到高度 关注 数 据 来源： 百度 指数、开源证券研究所 2、 市场空间测算： 2030 年加速渗透后 人形机器人 规模或达4496亿 2.1、 人形机器人整机： 2030年加速 渗透后 或达 4496亿市场空间 2,5003,0003,5004,0004,5005,0005,500“机器人”百度搜索指数 特斯拉 Optimus发布会 行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 10 / 27 人形机器人整机方面， 根 据 特斯拉 发布会披露 ， Optimus的最终 造价 将略低于汽车售价。按买车价格 为 家庭年结余收支 的 1.5倍 计算， 50 万元以上豪华汽车买主的家庭结余收支为 75万元以上，百万元以上超豪华汽车买主的家庭结余收支为 150万元以上，具备不同等级的 Optimus机器人的消费能力。 图 14： 2021年全球超豪华汽车品牌全球销量 6.7万台 图 15： 2021年全球主流豪华品牌汽车销量约 1058万台 数 据 来源：车聚网、开源证券研究所 注：迈凯伦为 2020年销量 数 据 来源：车聚网、各公司年报、开源证券研究所 2021年 全球 百万元以上 超豪华汽车品牌全球销量 6.7万台 ， 50万元以上 主流 豪车品牌 销量约 1058万台 。 当前阶段人形机器人 的 主要消费动机为满足尝鲜、炫耀等情感需求 ，渗透率较低；预计 未来 量产降价及技术升级后，渗透率将得到显著提升。 假设特 斯拉 Optimus 的主要客户群体与 百万元以上超豪华汽车买主、 豪华品牌汽车买主高度重合 ，且特斯拉机器人量产进程如期推进，分别于 2023年 /2025年 /2030年实现 Demo机落地预定 /规模量产 /渗透加速， 我 们做出如下测算： （ 1） 2023年 Demo机落 地后， 假设特斯拉 Optimus机器人的预定价格为 7.5万美元（折合约人民币 50万元），对百万元以上超豪华汽车买主群体和 50万元豪华汽车买主群体的渗透率分别为 10%和 1%： 测算人形机器人市场空间约 561.1亿元。 表 4： 假设 2023 年 人形机器人 首批订单价格 50 万元，测算人形机器人市场空间约561.1亿元 人形机器人 整机 市场空间测算 Optimus单价： 50万元 百万元以上超豪华车买主 50万元以上豪华车买主 人形机器人渗透率 10% 1% 人形机器人销量（ 万 台 /年） 0.65 10.6 人形机器人市场空间（亿元） 32.3 528.8 2023年首批订单 市场空间（亿元） 561.1 数 据 来源：开源证券研究所 （ 2） 2025年实现 规模 量产后 ， 假设特斯拉 Optimus机器人的预定价格为 3万美元（折合约人民币 20万元），对百万元以上超豪华汽车买主群体和 50万元豪华汽车买主群体的渗透率分别为 30%和 10%： 测算人形机器人市场空间约 2153.9亿元。 表 5： 假设 2025 年 人形机器人 规模量产价格 20 万元，测算人形机器人市场空间约2153.9亿元 人形机器人 整机 市场空间测算 Optimus单价： 20万元 百万元以上超豪华车买主 50万元以上豪华车买主 24,269 14,659 5,586 6,182 8,405 1,155 2,700 1,710 05,00010,00015,00020,00025,00030,0002021年超豪华汽车品牌全球销量（台）252.2 240.0 168.9 93.6 30.0 23.3 76.0 69.9 37.6 30.1 17.9 9.1 9.1 0501001502002503002021年全球主流豪华品牌销量（万台）行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 11 / 27 人形机器人 整机 市场空间测算 人形机器人渗透率 30% 10% 人形机器人销量（ 万 台 /年） 1.94 105.8 人形机器人市场空间（亿元） 38.8 2115.1 2025年规模量产 市场空间（亿元） 2153.9 数 据 来源：开源证券研究所 （ 3） 2030年渗透 加速后， 假设特斯拉 Optimus机器人的预定价格为 2.5万美元（折合约人民币 16.8万元），对百万元以上超豪华汽车买主群体和 50万元豪华汽车买主群体的渗透率分别为 50%和 25%： 测算人形机器人市场空间约 4496.0亿元。 表 6： 假设 2030年 人形机器人 渗透加速后价格 16.8万元，测算人形机器人市场空间约 4496.0亿元 人形机器人 整机 市场空间测算 Optimus单价： 16.8万元 百万元以上超豪华车买主 50万元以上豪华车买主 人形机器人渗透率 50% 25% 人形机器人销量（ 万 台 /年） 3.23 264.4 人形机器人市场空间（亿元） 54.3 4441.7 2030年加速渗透 市场空间（亿元） 4496.0 数 据 来源：开源证券研究所 2.2、 人形机器人驱动部件：减速器、伺服电机或新增数百亿市场 人形机器人零部件方面， 产业链较为成熟的工业机器人中， 核心零部件减速器、伺服电机和控制器的成本占比接近 70%，分别约为 30%、 21%和 15%。 考虑到相对应用场景单一确定的工业机器人，人形机器人应用场景多变复杂， 我们认为，控制系统和 AI 的成本占比可能会上升至 1/3。按 减速器和伺服电机均价分别为 1000元和 800元 、人形机器人自由度 40个、 Optimus量产价格 20万元估算，人形机器人 传 动系统（减速器、伺服电机等）、控制系统及 AI和其他硬件（散热系统、外壳等）成本占比 分别约为 36% （ 20%+16% ）、 33% 和 31% 。 图 16： 工业机器人核心零部件减速机、伺服电机及控制器成本占比接近 70% 图 17： 估算人形机器人 传 动系统、控制系统和其他硬件成本占比约 分别约为 36% （ 20%+16% ）、 33% 和 31% 数 据 来源：前瞻产业研究院、开源证券研究所 数 据 来源：开源证券研究所 假设特斯拉 Optimus 人形机器人各生产阶段 BOM 表比例不变，根 据 2023 年/2025 年 /2030 年人形机器人整机 预测 市场规模 561.1/2153.9/4496.0 亿 元测算，减速32%22%12%25%9%工业机器人零部件成本占比减速器伺服电机控制器本体外壳其他36%33%31%人形机器人各部件成本占比传动系统：减速器、电机等控制系统及 AI其他硬件：散热系统、结构件、外壳等行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 12 / 27 器、伺服电机等驱动部件新增市场空间约为 202.0/775.4/1618.6亿元。 表 7： 测算 2023年 /2025年 /2030年 减速器、伺服电机等 驱动部件新增 市场空间约为 202.0/775.4/1618.6亿元 时间 人形机器人整机 市场空间（亿元） 零部件市场空间 驱动部件市场空间 （亿元） 零部件名称 BOM表比例 新增市场空间（亿元） 2023年 首批预定 561.1 减速器 20% 112.2 202.0 伺服电机 16% 89.8 控制 系统及 AI 33% 185.2 本体外壳及其他 31% 173.9 2025年 规模量产 2153.9 减速器 20% 430.8 775.4 伺服电机 16% 344.6 控制 系统及 AI 33% 710.8 本体外壳及其他 31% 667.7 2030年 渗透加速 4496.0 减速器 20% 899.2 1618.6 伺服电机 16% 719.4 控制 系统及 AI 33% 1483.7 本体外壳及其他 31% 1393.8 数 据 来源：开源证券研究所 3、 整装待发，国产驱动部件扬帆机器人千亿市场 人形机器人是人类对于机器人的最初想象，也是机械科技的最终设想。 特斯拉人形机器人的出现让整个行业迈入更务实的思考阶段，技术驱动带来的颠覆性创新亦带来全新历史性机遇 。 人形机器人 与 传 统工业机器人在外观上区别较大，但基本 传 动原理相差无几。传 统工业机器人的零部件主要分为驱动部件、控制器和结构件等。其中驱动部件应用于各活动关节，主要包括减速器、伺服电机等；控制器如关节控制器、处理器等；结构件包括机体外壳、 连接件、散热器 等。 图 18： 上游核心零部件分为：减速器、伺服电机和控制系统 资料 来源： 前瞻产业研究院、 开源证券研究所 驱动部件中，减速器是 技术壁垒最高的机器人关键零部件 ，伺服电机是 影响机器人工作性能的主要因素 。 目前国内 工业机器人 驱动部件 厂商已经具备 相当 技术 产能行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 13 / 27 储备， 有望将迎来人形机器人 数百亿级产业链机会。 表 8： 减速器、伺服电机是影响机器人性能表现的关键部件 技术环节 工序原理 减速器 为保证 机器人在生产中能 够可靠地完成工序任务，在重复执行相同的动作时能保证工艺质量， 机器人需要很高的定位精度和重复定位精度 。因此， 提高和确保机器人的精度就需要采用减速器 。减速器是机器人最重要的零部件， 机器人运动的核心部件 “关节 ” 就是由 它构成，每个关节都要用到不同的减速机产品。作为技术壁垒最高的机器人关键零部件 的 减速器按结构不同可以分为五类： 1. 谐波齿轮减速器； 2. 摆线针轮行星减速器； 3. RV减速器； 4. 精密行星减速器； 5. 滤波齿轮减速器。 其中， RV减速器和谐波减速器是机器人最主流的精密减速器。 伺服电机 伺服电机是 机器人的动力系统，一般安装于机器人的关节处，是机器人运动的心脏，通常又可细分为两个部分，一为马达本体，二为运动控制系统。 伺服电机在机器人中用作执行单元，是影响机器人工作性能的主要因素。 伺服电机主要分为步进、交流和直 流，机器人行业应用多的是交流伺服，约占 65%。 控制器 控制器是机器人的大脑，负责发布和 传 递动作指令。包含硬体及软体两部分。硬体是工业控制板卡，软体则是控制演算法。一般较成熟的机器人厂商多半自行开发控制器，以保障品质的稳定性及产品的维修体系，因此也是各机器人制造商的核心技术所在 。 资料 来源： 机器人网、 开源证券研究所 三大核心零部件中， 减速器的 毛利率最高， 可 达 40%，伺服 电机和控制器毛利率分别为 35%和 25%。 图 19： 三大核心零部件中 减速器 毛利率最高 数 据 来源：前瞻产业研究院、开源证券研究所 根 据 特斯拉发布会披露， Optimus机器人全身将拥有 40个自由度，即装配 40个关节，对应 40 个减速器和 40 个电机。考虑到目前的技术产能水平， 我 们认为，国内厂商的供应链机会主要在减速器、伺服电机和控制器方面，估算进入供应链的确定性减速器 伺服电机 控制器。 （ 1）减速器： 目前 谐波减速器已实现技术突破，可 基本 实现进口替代 。国内谐波减速器市场基本被中国、日本厂商垄断； RV 减速器 也初步解决 传 动精度、扭转刚度、稳定性等性能问题， 未来 成长空间打开 。 考虑到日本企业的零件成本相对高昂，国内厂商进入特斯拉机器人供应链机会较大。 受益标的 ： 绿的谐波、中大力德、双环 传 动。 （ 2）伺服电机： 受益于电车业务，特斯拉在电机方面已经有了雄厚技术积累，但不排除其寻求代工厂帮助的可能。伺服电机的整体技术壁垒低于减速器，目前国内电机厂商众多，在技术和应用场景等方面皆已取得突破，或有机会进入特斯拉机40%35%25%15%0.000.050.100.150.200.250.300.350.400.45减速器 伺服电机 控制器 本体制造工业机器人上游产业链毛利率行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 14 / 27 器人供应链。可 关注 已进入特斯拉车链的相关上下游厂商。 受益标的 ： 汇川技术、 禾川科技、 埃斯顿； 其中空心杯电机 标的 ： 鸣志电器 、江苏雷利。 （ 3）控制器： 国产厂商已经 实现从 0到 1的突破 ，但由于底层软件架构和核心控制算法的不足，国产控制器在稳定性、响应速度、易用性方面与国际主流产品存在差距。 由于控制器成本较高，多数 机器人厂商会选择自研，尤其是大型厂商。 因此，特斯拉控制器部件自制概率较大。 图 20： 国产厂商在减速器、伺服系统领域已实现重大突破 资料 来源： 亿欧智库 、开源证券研究所 3.1、 减速器： 中日双寡头垄断， 技术壁垒 及 价值量 高企 减速器可以通过降低转速而提高扭矩，以 传 递较大的负荷，克服伺服电机功率有限导致输出的扭矩较小的缺陷。 根 据 构架 和 传 动原理的不同，减速器可分为 RV 减速器、谐波减速器 、 行星减速器 和摆线针轮减速器 。 表 9： 减速器可分为 RV 减速器、谐波减速器、行星减速器和摆线针轮减速器 减速器 组成构架 优点 缺点 RV 减速器 行星齿轮减速器的前级摆线针 轮减速器的后级 传动比范围大、寿命长、精度保持稳定、效率高 ； 刚性好、抗冲击能力强、传动平稳、精度高，适合中、重载荷的应用 。 制造难、价格贵，在低负载环境下性能不如谐波减速器 谐波减速器 波发生器、刚轮、柔轮、轴承 运动传动精度高、传动比大、质量小、体积小、较小的传动惯性、密闭空间传动 ； 结构简单紧凑，适合于小型化、低、中载荷的应用 。 材料容易疲劳损坏、损耗功率大；有回程误差，无法自锁 摆线针轮减速器 输入部分、减速部分 单级传动比为 6-119，可代替两级普通圆柱齿轮减速器，体积可减少 1/2-2/3，质量约减少 1/3-1/2。 机构复杂、制造安装精度高，转臂轴承受力大 精密行星减速器 行星轮，太阳轮，外齿圈 高刚性，高精度、高传动效率，高的扭矩体积比，终身免维护等特点 。 安装形式多样，较为复杂 资料来源：高工咨询、高工机器人、开源证券研究所 与通用减速器比，机器人关节减速器 需要 具有 传 动链短、体积小、功率大、质量行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 15 / 27 轻和易控制等特点 ， RV 减速器和谐波减速器是机器人较为常用的类型。 RV 减速器体积大、负载重，多用于大臂、肩部等大关节；谐波减速器体积小，负载轻，多用于腕部、手部等小关节。 表 10： RV减速器 主要用于大负载关节，谐波减速器主要用于小负载关节 类别 RV减速器 谐波减速器 结构 技术特点 通过多级减速实现 传 动 ,一般由行星齿轮减速器的前级和摆线针轮减速器的后级组成 ,组成的零部件较多 通过柔轮的弹性变形 传 递运动 ,主要由柔轮、刚轮、波发生器三个核心零部件组成。与 RV 及其他精密减速器相比 ,谐波减速器使用的材料、体积及重量大幅度下降 产品性能 大体积 、 高负载能力 、 高刚度 体积小、 传 动比高、精密度高 应用场景 一般应用于多关节机器人中机座、大臂、肩部等重负 载的位置 主要应用于机器人小臂、腕部或手部 终端领域 汽车、运输、港口码头等行业中通常使用配有 RV 减速器的重负载机器人 3C、半导体、食品、注塑、模具、医疗等行业中
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