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敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 1 预计Tesla bot 与电动车供 应链重叠度较高，但是 因功 能要求差异，除了目前 部分 车供应链龙头公司天 花板 打开之外，预计会带来诸多新技 术方 向的投资机会：（1）不同点 1：Tesla bot 以海外供应链为主，关 注海外建厂的零部件 厂商。特斯 拉机 器人（Optimus）供应 链基 本来自海 外，经 统计，电 池 系统（宁 德时 代、科达 利）、驱 动系 统（鸣志 电器、恒帅股 份、汇 川技 术等）、热管理（银轮股份、三 花智 控）、摄像头（舜 宇光 学、联 创电 子）、传感器（华域 汽车）和结 构件（拓 普集 团）供 应商 在海外 已建 厂或筹建 工厂，对 于获 取Optimus 订单 具有 区域 优势。（2）不同点 2：相比车端，电池成本占比降低，电 机电控成本占比提高。电 池在电 车/机器 人成 本占 比 分别为 38%、2%，电 机电 控单 位价 值量 大幅提 升，由 12%上 升至 约40%。因 此，车 和 bot 在 三电上 的导 向性 差异 度较 大，bot 对 电池成本的 容忍 度比 车要 高，预计高 质量 和体 积比 能量 的电池 应用 空间 更大。（3）不同点 3：执行系统是Optimus 外购价值量最大环节，bot 控制电机数量 和复杂性高于车。机 器人 电机要 求更 高控制精 度和 响应 速度，同 时单机 要求 的电 机数 量更 多（28 个关 节电 机和 12 个 手部空 心杯 电机），国 内对 应环节 的成 本低、技 术高 的企业 如鸣 志 电器（美国 建厂+步进 电机 和空心 杯电 机）、双环 传动（RV 减 速器 技术 灵敏 性）、中科三 环（特斯拉合 作磁 材厂 商）、恒帅 股份（美 国筹 建工 厂+微电 机隐形 冠军）等公 司均 有 机会进 入bot 供 应链；运 动算法 比车 端更为复 杂，因为 动作 需要 更多执 行器 配合，并 且动 作更具 多样 性。相同点：云 端训 练平台 dojo 和车 一样 使用 自动 标注 与数据 孪生，它 将感 知系 统获取 到的 信息 转化 为计 算机能 理解 的信息，用于 构造 机器 人眼 中的世 界，与车 端协 同效 应较强。bot 与车供应链存在共同 点和异质性，建议关注海 外建厂的汽零公司三 花智控、拓普 集团、恒帅 股份 等；另外，建议重点关注各环节新技 术、新材料和新工艺。（1）电 机：一体 化关 节是 最重 要 的发展 方向，对 应使 用低 速高扭 电机，当电机扭 矩足 够大 时可 减少 对减速 器的 使用；（2）碳纤维：当 前模 型与 特斯 拉 预计体 重水 平相 差较 大，骨骼和 肢体 或采用纤维 制备，同 时采 用更 轻更小 的零 部件，以 实现 轻量化；（3）电池：机 器 人要求 更高 能量 密度 的电 池以减 少体 重和体积，关注 高比 能量 方向 的技术 如超 高镍、软 包等；（4）安全件：机 器 人平 衡 性难以 保障，为 避免 摔坏 核心零 部件 或误工，主动 安全 上依 赖特 斯拉防 撞算 法，被动 安全 上可以 采用 安全 气囊 等。人形机 器人 技术 迭代 不及 预期风 险，产品 销量 不及 预期风 险，人形 机器 人投 资不及 预期 风险。特斯拉机器人零部件专题报告 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 2 内 容 目录 一、和 而不 同：供应 链可 共用，产品 导向 存在 异质 性.6 1、不 同点1：供应 链主 要 在海外.6 2、不 同点2：成本 结构 差 异大，电池 成本 占比 降低，电机 占比 最大.6 3、不 同点3：电机 和减 速 器要求 更高 的操 作精 度.7 4、不 同点4：视觉 算法 与 车端相 似，重塑 运动 算法.10 5、相 同点1：依托 车端 FSD 技术，Dojo 超 算平 台赢 在起跑 线.11 6、相 同点2：与车 端共 享 供应链.12 二、寻 找高 贝塔：关 注新 材料与 新工 艺.14 1、一 体化 关节 是最 重要 的 发展方 向，性价 比亟 待提 升.14 2、低 速高 扭电 机，减少 减 速器成 本.15 3、碳 材料 质量 轻弹 性强，机器人 轻量 化必 备.16 4、高 比能 量需 求迫 切：电 池材料 齐上 阵，向高 能量 密度发 展.17 5、安 全件 降低 摔倒 概率，减少维 修成 本.18 三、产 业链 公司 梳理.18 1、热 管理：三 花智 控 特 斯拉汽 车热 管理 供应 商.18 2、热 管理：银 轮股 份 深 耕热管 理，成就 国产 龙头.20 3、结 构件：拓 普集 团 打 造平台 化战 略，绑定 大客 户驱动 高增 长.22 4、电 机：鸣志 电器 电机&控制 器领 先，已实 现全 球 化布局.25 5、微 电机：恒 帅股 份 清 洗系统 隐形 冠军，新 品拓 展致 21 年 收入 高增 长.27 6、减 速器：绿 的谐 波 率 先实现 谐波 减速 器国 产替 代.31 7、齿 轮及 减速 器：双环 传 动 高 精密 齿轮 龙头.33 四、投 资建 议.35 五、风 险提 示.35 图 表 目录 图表 1：与机 器人 相关 的 汽车零 部件 公司 海外 建厂 情况.6 图表 2：智能 电动 车成 本 结构：电池 占比 约38%.7 图表 3：人形 机 器 人电 池 成本下 降，电机 电控 成本 上升.7 图表 4：运动 控制 系统.7 图表 5：机器 人上 主要 采 用控制 电机.8 图表 6：Optimus 所 用线 性执行 器能 拉起 半吨 重的 钢琴.8 图表 7：特斯 拉电 动车5 种电机 参数.9 特斯拉机器人零部件专题报告 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 3 图表 8：特斯 拉机 器人 AI DAY6 种关 节驱 动器 参数.9 图表 9：减速 器配 合电 机 起到降 低转 速并 增大 扭矩 的作用.9 图表 10：少齿 差减 速器 特点对 比：谐波 减速 器综 合性质 更适 用于 人形 机器 人.9 图表 11：Optimus 采用 谐 波减速 器.10 图表 12：环境 识别 算法 与车端 相同，但 基础 数据 进行了 重新 采集 和训 练.10 图表 13：机器 人运 动算 法需要 同时 控制 多个 电机 组合完 成多 样化 的动 作.11 图表 14：特斯 拉自 动标 注和数 据孪 生同 时应 用于 车和机 器人.11 图表 15：机器 人可 沿用 车端的 智能 行驶 数据 闭环.12 图表 16：特斯 拉机 器人 与车端 可共 享 AI、芯片、算法、热管 理、摄像 头体 系.13 图表 17：模块 化关 节核 心零部 件系 统框 架.14 图表 18：Optimus 概念 形 态.15 图表 19：Optimus 现状.15 图表 20：人形 机器 人关 节逐步 采用 准直 驱驱 动器.16 图表 21：碳纤 维被 制作 成机器 人构 件的 流程.16 图表 22：碳纤 维可 用于 机器人 的躯 干和 四肢 各个 部位.17 图表 23：特斯 拉车 撞击 模拟模 型具 有 3900 万个 自 由点.18 图表 24：主动 防摔 作用 机制.18 图表 25：AI 智 能防 摔气 囊可用 于机 器人.18 图表 26：安全 气囊 机构.18 图表 27：三花 智控 发展 历史.19 图表 28：三花 智控 营业 收入情 况及 同比 增速.19 图表 29：三花 智控 归母 净利情 况及 同比 增速.19 图表 30：三花 智控 核心 产品.20 图表 31：三花 智控 合作 客户.20 图表 32：银轮 深耕 热管 理，各 应用 领域 产品 丰富.21 图表 33：银轮 股份 营业 收入情 况及 同比 增速.21 图表 34：银轮 股份 归母 净利情 况及 同比 增速.21 图表 35：银轮 加快 国际 化发展，客 户资 源优 质.21 图表 36：上市 以来 持续 扩充产 品线，单 车配 套价 值量可 达 3 万元.22 图表 37：拓普 集团 营业 收入情 况及 同比 增速.22 图表 38：拓普 集团 归母 净利情 况及 同比 增速.22 图表 39：借力 核心 客户，营收、净 利高 速增 长（左轴：亿元，右 轴：辆）.23 图表 40：拓普 集团 主要 产品均 已配 套市 场主 流车 企.23 图表 41：2016-2022 年 拓 普新业 务营 收占 比持 续提 升（亿 元）.24 图表 42：2016-2022 年 拓 普净利 润波 动向 上（左轴：净利 润，单位：亿 元；右轴：净利 润增 速，单位：%）24 特斯拉机器人零部件专题报告 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 4 图表 43：2016-2022 年 拓 普集团 毛利 率逐 步趋 稳（%）.24 图表 44：2021 年拓 普集 团产品 线多 元化（元）.24 图表 45：鸣志 电器 多种 产品可 运用 于人 形机 器人.25 图表 46：鸣志 电器 收入 以控制 电机 及其 驱动 系列 产品为 主.25 图表 47：鸣志 电器 营业 总收入 及同 比变 动.26 图表 48：鸣志 电器 归母 净利润 及同 比变 动.26 图表 49：鸣志 电器 销售 净利率 及销 售毛 利率 变化 情况.26 图表 50：鸣志 电器 主营 业务各 产品 毛利 率情 况.26 图表 51：鸣志 电器 已实 现全球 布局.27 图表 52：恒帅 股份 产品 示意图.27 图表 53：恒帅 股份 收入 以清洗 泵和 清洗 系统 为主，微电 机增 长迅 速.28 图表 54：恒帅 股份 收入 及增速.28 图表 55：恒帅 股份 归母 净利润 及增 速.28 图表 56：恒帅 股份 毛利 率和净 利率 较高.28 图表 57：恒帅 股份ROE 超过汽 零优 秀龙 头公 司.28 图表 58：恒帅 股份 清洗 泵全球 份额 超 过 20%.29 图表 59：恒帅 股份 前几 大客户 收入（万 元）.29 图表 60：恒帅 股份 早在2010 年 之前 进入 合资、日 系主机 厂体 系.29 图表 61：清洗 系统 构成.30 图表 62：清洗 系统 自制 和外购 毛利 率相 差 6pct.30 图表 63：清洗 泵自 制和 外购毛 利率 相 差 12pct.30 图表 64：帅股 份清 洗系 统毛利 率比 清洗 泵 高 10pct 左右.30 图表 65：隐藏 式门 把手 机构的 电动 执行 器.31 图表 66：恒帅 股份 毛利 率与福 耀玻 璃接 近.31 图表 67：恒帅 股份 净利 率超越 汽零 优秀 龙头.31 图表 68：绿的 谐波 主营 业务结 构.32 图表 69：绿的 谐波 营业 总收入 及同 比变 动.32 图表 70：绿的 谐波 归母 净利润 及同 比变 动.32 图表 71：地谐 波客 户及 收入情 况（万元）.32 图表 72：绿的 谐波 销售 毛利率 和销 售净 利率 变化 情况.33 图表 73：谐波 减速 器毛 利率变 化情 况.33 图表 74：双环 传动 主营 业务结 构.34 图表 75：双环 传动 营业 收入 22H1 增长18%.34 图表 76：双环 传动 归母 净利 润 22H1 实 现快 速增 长.34 图表 77：双环 传动 近年 毛利率 和净 利率 回升.34 特斯拉机器人零部件专题报告 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 5 图表 78：双环 传动 减速 器及其 他业 务毛 利率 最高.34 图表 79：双环 传动 主要 研发的 新能 源项 目情 况.35 特斯拉机器人零部件专题报告 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 6 1、不同点 1：供应链主要 在海外 特斯拉 机器 人零 部件 厂商 主要来 自海 外，重 点关 注 在海外 独立 建厂 的汽 车零 部件供 应商。拓普 集团、三花股 份、宁 德时代和 鸣志 电器 等均 已在 海外建 厂，汇川 技术、恒 帅股份 等均 规划 海外 建厂。据特斯拉发布会，机器人 将率先于美国生产，因此，在美洲已有工厂的鸣志 电器（美国已建）、三花智 控（墨西哥）和拓普 集团（美国 在建）等均有 较强 区位 优势，特 别是三 花智 控、拓 普集 团 已分别 成为 特斯 拉车 端热 管理和 金属 结构件供应 商，鸣志 电器、恒 帅股份 和汇 川技 术有 望凭 区位优 势和 成 本 优势 在未 来切入 机器 人供 应链。图表1：与机器人相关的汽车 零部 件公司海外建厂情况 14GWh 100GWh 400-2020.10.8 STP-102-来源：公司 官网，公 司公 告，国金 证 券研究 所 2、不同点 2：成本结构差 异大，电池成本占比 降低，电机占比最大 电池在 电车/机 器人 成本 占 比分别 为 38%/2%，变动 幅 度较大。AI Day 披 露，机 器人带 电量 为 2.3KWh，对 应价值 量约3000 元，而 Musk 预 测量 产机器 人整 体成 本 约 14-15 万元，因 此电 池成 本占 比约 2%，电池 在电 车成 本 中占比 约 38%，两者差 距较 大。但 3-5 年 后机器 人出 货量 若 如 Musk 所言达 百万 台，对应 电池 市场增 量空 间 约 30 亿元。特斯拉机器人零部件专题报告 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 7 图表2：智 能 电 动车 成 本结 构：电 池占 比 约 38%图表3：人 形 机 器人 电 池成 本 下降，电 机 电 控成 本 上升 AI Day 电机电 控单 位价 值量 大幅 提升，由 12%上升 至约40%。Optimus 包含 28 个 关节 电机 和12 个手 部电 机，根 据需要 搭配 减速器使 用，手部 和脚 部等 位置都 包含 传感 器，当前 各部件 仍由 海外 厂商 供应，特别 是 28 个（6 类）关 节电机 均定 制而成，价格 高昂，国 内对 应环 节的成 本低、技术 高的 企 业如鸣 志电 器（美 国建 厂+步进电 机和 空心 杯电 机）、双环传 动（RV减速器技术灵敏性）、中科 三环（特斯拉合作磁材厂 商）、恒帅股份（美国筹建 工厂+微电机隐形冠军）等公司均有望为特斯 拉机 器人 供货。图表4：运 动 控 制系 统 3、不同点 3：电机和减速 器要求更高的操作精 度 车端主 要采 用动 力电 机，机 器人主 要采 用控 制电 机。汽 车底盘 驱动 单元 对电 机的 功率要 求高，同时 侧重 于电 机的启 动、运行和 制动 方面 的性 能指 标，因此 采用 动力 电机。机 器人各 关节 对控 制精 度和 响应速 度要 求更 高，因 此采 用控制 电机，其中伺服电机在控制精度、低频特性、过载能力和 响应速度等许多性能方面 都优于步进电机，更适用 于机器人领域。特斯 拉 Optimus 便采 用了 伺服电 机中 的空 心杯 电机（用于 手部）和 其他 普通 伺服电 机用 于身 体关 节。38%6%6%5%14%15%9%7%电池电机电控车身底盘内饰电子电器其他特斯拉机器人零部件专题报告 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 8 图表5：机 器 人 上主 要 采用 控 制电 机 来源：汽车 之家，国 金证 券研 究所 机器人 电机 更多，但 平均 扭矩更 小，总体 价值 量在 量产后 更小。由 于车 辆整 体重量 更高（model 3 基 础款整 备质 量 为1761kg，Optimus 机器 人 规划体 重约），需要 更大 的 动能，车端 使用 的电 机最 大功率 基本 约 200kw，除了 3D3 电机 外，扭矩均 超 过 300Nm，相比 机器人 螺旋 电机 最高 扭 矩180Nm 差别 较大。但Optimus 线 性执 行器 性能 较强，单个能 直接 拉起一台 半吨 重的 音乐 会三 角钢琴。图表6：Optimus 所用 线 性执 行 器能拉 起 半 吨重 的 钢琴 来源：Tesla AI Day 2022，国 金证 券研究 所 机器人 驱动 单元 完成 的动 作更为 复杂，对企 业建 模 和算法 能力 等要 求更 高。电动车 一般 只有 两个 驱动 单元，主 要应 用场景是 零百 加速、城 市巡 航、高 速驾 驶、赛车 等固 定场景，而 机器 人 有 28 个执行 器，执行 器的 任务 也更加 复杂，需要多个 关节 组合 配合 完成 行走、爬楼 梯、下 蹲、回 避、负 重前 行、用 一只 手 拿起物 体等 复杂 动作。特 斯拉需 要通 过模拟各个 动作 完成 时各 关节 的数据 来选 取最 合适 的相 关零部 件。特斯拉机器人零部件专题报告 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 9 图表7：特 斯 拉 电动 车 5 种 电 机参 数 图表8：特 斯 拉 机器 人 AI DAY6 种 关节 驱 动 器参 数 电机 型号 最大 功率 最大 扭矩 电机 类型 功率 密度 3D1 202kW5000rpm 404Nm 永磁同 步 高 3D3 137kW6380rpm 219Nm 交流异 步 中 3D5 180kW6000rpm 326Nm 永磁同 步 高 3D6 220kW5000rpm 440Nm 永磁同 步 高 3D7 194kW5400rpm 340Nm 永磁同 步 高 Tesla AI Day 2022 减速器 是目 前执 行机 构中 技术壁 垒最 高的 环节。减 速器是 连接 动力 源和 执行 机构的 中间 机构，具 有匹 配转速 和传 递 扭矩的作 用。减 速器 是由 多 个齿轮 组成 的传 动零 部件。由 于多 数机 械设 备不 适 宜用原 动机 直接 驱动，减 速器可 将传 动设备在高 转速 时的 动力，通 过输入 轴上 的小 齿轮 啮合 输出轴 上的 大齿 轮，以达 到降低 转速 和增 大扭 矩的 目的。图表9：减 速 器 配合 电 机起 到 降低 转速 并 增 大扭 矩 的作 用 来源：国金 证券 研究 所 谐波减 速器 率先 应用 于 Optimus，输 出扭 矩较 大且 质 量和体 积更 小。应用 较广 的减速 器中，谐 波减 速器 在额定 工况 下的输出 扭矩 较大，代表 其 承载能 力较 强，同 时整 机 体积较 小，传 动精 度高 和 传动效 率较 高。RV 输出 扭 矩更大，但体 积、质量、传 动精 度和 传动 效 率上效 率参 数较 略差。因 此谐波 减速 器更 适用 于轻 量化要 求高 的人 形机 器人，特 斯拉 发布 会便披露 使用 谐波 减速 器。图表10：少齿差减速器特点对 比：谐波减速器综合性质 更适 用于人形机器人 减速器种类 输出扭矩 整机体积 质量 传动精度 传动效率 行星 小 小 中 一般 高 摆线针轮 小 大 重 一般 较高 RV 大 中 中 较高 高 谐波 中 较小 较轻 高 较高 滤波 中 小 轻 较高 一般 来源：汽车 之家，国 金证 券研 究所 减速器技术壁垒较高，绿 的谐波优势明显。因为谐 波减速器做逆向工程难度 大，各公司产品的原理和 模型不太明确，通过模 仿难 以赶 上竞 争对 手。而 当前 除了 绿的 谐波、哈默 纳科 和日 本新 宝 外，暂 无第 四家 实力 较强 的竞 争 对手 出现。特斯拉机器人零部件专题报告 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 10 图表11：Optimus 采用 谐 波减 速 器 来源：特斯 拉AI Day 2022，国金 证 券研究 所 4、不同点 4：视觉算法与 车端相似，重塑运动 算法 在车端 自动 驾驶 的感 知算 法基础 上，机器 人的 视觉 算法对 环境 数据 进行 了重 新收集 和训 练。机器 人的 计算机 视觉 网 络神经算 法直 接从 自动 驾驶 系统获 取，唯 一改 变的 是 对环境 数据 进行 了重 新收 集和训 练。车 端对 当期 环 境、未来 预计 路径、路 径上 事物 活动 路径 的计算 方法 都有 成熟 的算 法，为 机器 人对 不同 行 动路 径 建模 提供 了可 迁移 性非 常 强的 框架。图表12：环 境 识 别算 法 与车 端 相同，但 基 础 数据 进 行了 重 新采 集和 训 练 来源：特斯 拉AI Day 2022，国金 证 券研究 所 机器人 运动 控制 算法 远比 车端更 复杂，控制 维度 更 多。身体 自我 意识、节能 态势、避 免摔 倒、四 肢协 作是决 定机 器人运动维 度的 重要 算法。机 器人需 要采 用传 感器 了解 自己和 环境 的状 态，采 用 最节能 的运 动姿 势，避 免 摔倒，而 且需 要双手和 双脚 同时 协作 完成 任务。与 车不 同的 主要 是 车不容 易摔 倒，且 车端 前 驱和后 驱执 行器 运动 组合 较为简 单，两 个驱动器 工作 便可 让车 辆运 动，但机 器人 需要 几十 个 关节同 时配 合，各 自采 用 不同的 转速、扭矩、偏转 角度才 能实 现期望的动 作，因此 机器 人运 动控制 算法 更为 复杂，以 便于实 现室 内导 航、接待 服务、制作 产品 等相 关动 作。特斯拉机器人零部件专题报告 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 11 图表13：机 器 人 运动 算 法需 要 同时 控制 多 个 电机 组 合完 成 多样 化的 动 作 来源：特斯 拉AI Day 2022，国金 证 券研究 所 5、相同点 1：依托车端FSD 技术，Dojo 超算平台赢 在起跑线 云端训 练平 台 dojo 和车 一样使 用自 动标 注与 数据 孪生，它将 感知 系统 获取 到的信 息转 化为 计算 机能 理解的 信息，用于构造 机器 人眼 中的 世界。数据 孪生 英文 名为digital twin（数字 双胞 胎），是将环 境中 各种 事物 创造 一个数 字版 的克隆体。自动 标注 即自 动 图像标 注，是 让计 算机 自 动地给 无标 注的 图像 加上 能够反 映图 像内 容的 语义 关键词，类似 自动抠图。图表14：特 斯 拉 自动 标 注和 数 据孪 生同 时 应 用于 车 和机 器 人 来源：特斯 拉AI Day，国金 证券 研究 所 特斯拉机器人零部件专题报告 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 12 超海量 数据&超 强数 据识 别+训练 技术，机 器人 可沿 用 车端的 智能 行驶 数据 闭环，站 在巨 人的 肩膀 上前 行。特 斯拉 已通过强大 的车 队训 练和 超 300 万辆 已售 智能 车搜 集海 量数据，将 算法 进行 不断 优化，目 前 FSD beta 用户 超16 万人，拥有超 过 14.4 亿 帧视 频数 据，同时 摈弃 近千 人的 标注 团队，对数 据标 注流 程进 行了全 面优 化，训练 速度 提高 30%。机器人可沿 用车 端成 熟的 算法 来识别 世界 和探 索室 内和 室外世 界。图表15：机 器 人 可沿 用 车端 的 智能 行驶 数 据 闭环 来源：国金 证券 研究 所 其他光 谱波 长技 术加 持，自动驾 驶汽 车与 机器 人协 同，应用 场景 拓宽：除可 见光视 角下 的感 知，其 他 光谱波 长亦 能辅助构建 客观 世界，因 此未 来在其 他波 长（如红 外、毫米波、激 光等）亦有 在 特斯拉 机器 人上 应用 的潜 力。机 器人 基于特斯拉 超算 平台 和户 外数 据，将可 以独 立出 门，实 现为客 户购 菜、导 盲、遛 狗、领航、接 送儿 童上 下 学等功 能。同 时机器人 收集 到的 室内 和户 外数据 可进 一步 完善 全球 地图 3D 网 络。其他部 位：热 管理 和语 音 交互系 统单 位价 值量 大幅 下降。车 端电 池较 大且 对 座舱内 安全 性保 障度 要求 较高，因 此需 要较为复 杂的 热管 理系 统来 防止电 池过 热甚 至发 生自 燃或爆 炸现 象；特斯 拉 Optimus 电池 一共 仅 2.3KWh，相比 model 3 单车60KWh 下降 了97%，对应热 管理 需求 下降，仅 集成在 关节 机电 系统 中。语音交 互系 统对 降噪 要求 下降，对 应价 值量 下滑。车端语 音交 互面 临较 多杂 音，对噪 声处 理能 力要 求 较高，对 应成 本较高。而人 形机 器人 面对 的环境 以安 静的 室内 居多，对降 噪能 力要 求小。6、相同点 2：与车端共享 供应链 预计Optimus 与车共享AI、芯片、算法、热管 理、摄像头体系。成本和效率上看：车 型 上 已经采 用的 热管 理、摄像 头和芯 片等 硬件，可 以直 接复用 车端 零部 件，利于 后续批 量化购买和 生产，规模 优势 助 力成本 管控，与成 熟供 应 商扩展 在机 器人 领域 的合 作可以 减少 前期 认证 工作 等，从而 提升开发 效率。特斯拉机器人零部件专题报告 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 13 图表16：特斯拉机器人与车端 可共 享 AI、芯片、算法、热管 理、摄像头体系 分类 1 分类 2 零 部件 是 否与电车 共享 车 端零部件 相关厂 商 备注 基础结构件 感知系统软件 摄像头 是 三星电机、安森美、舜宇光学、联创电子、安森美、韦尔股份 3 个 Autopilot 摄像头：鱼眼 摄像头，左前摄像头与右前摄像头 传感器 毫米波雷达：法雷奥、华域汽车、德赛西威、保隆科技 手指搭载了具备感知功能的传感器，可以自适应进行抓握 计算机控制硬件 主控芯片 是 机器人自研：AP320/420，台积电代工 自研 SOC 芯片，将具备通信功 能，已具备 wifi、LTE 以及音频功能，具备硬件级 别安全功能；FSD芯片放置于胸膛，为机器人提供算力支持 AI 训练芯片 机器人自研：DOJO 芯片，三星 代工 将采用 DOJO 进行训练 执行系统 关节电机 伺服电机：汇川科技、宁波恒 帅 其中，空心杯电机：明治电机、鸣志电器 控制关节电机共 28 个，并为 方便量产而进行共性研究 手部 单手电机 6 个，可提起20 磅物 体;四个手指各一个（弯 曲 功 能），大 拇 指 两 个（内 旋+弯 曲），这样可以同时保持手指灵活和成本的降低 减速器 谐波减速器：哈默纳科、双环 传动、绿的谐波 RV 减速器：纳博特斯克 动力系统 电池 LG、松下、宁德时代 2.3kwh，电压 52V，特殊之处 在于动力系统高度集成于一个 PCB 冷却系统 热管理 是 三花智控 高度集成充电管理、传感器等，并复用汽车电池的能量管理系统 其他 皮肤 美国的供应商 采用轻质材料，目前美国总部还在讨论用纯碳纤维还是碳纤维+镁铝合金的方案 易磨损皮肤 天宜上佳和金博股份 碳陶瓷 结构件 拓普集团-脸部屏幕 新泉股份-算法与AI 软硬件 算法架构 感知端 是 机器人自研 多种共同适用于 FSD 与BOT 的 算法 控制端 是 人形机器人控制与运动的平衡算法 AI 硬件 接口处理器 800GB/S 内存带宽，32G 高宽带 内存、900TB/s ttp带宽、32G/s PCIE 4.0 带宽 静态随机存取存储器 能以 400GB/s 的速度加载，并 以 270GB/s 的速度存储 热膨胀系数管理 CTE 降幅已经高达 54%AI 软件 编译器 是 25 个 DOJO 编译器操作只需要 5 微秒，同样的操作在24 个 GPUS 上需要150 微秒 来源：特斯 拉AI DAY，特斯 拉官 网，公司公 告，调研 数据，国 金证 券研 究 所 技术上看：依 托特 斯拉 成 熟的自 动驾 驶技 术，Optimus 核心 模块 技术 领先。根 据特斯 拉发 布会，Optimus 会直 接采用车 端自 动驾 驶系 统已 经训练 成熟 的 AI、算 法和 芯片体 系，这些 环节 基本 由硬科 技（自动 驾驶、火 箭）技 术强大的特 斯拉 公司 自研。Optimus 机 器人 类似 有双 腿无 四轮的 电动 车，与智 能电 动车的 核心 运维 结构 相似，都具 有感知系 统（摄 像头、传感 器）、决 策系 统（AI、芯片、算 法）、动力 系统（电池）、执行 系统（电机、减速 器）等，其中决 策系 统是 机器 人厂 商的主 要匹 配环 节，而特 斯拉在 车端 拥有 全球 最领 先的自 动驾 驶决 策系 统，将其移 植 到特斯拉机器人零部件专题报告 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 14 机器人 身上 比其 他从 零开 始研发 的机 器人 更有 先天 优势。当前特 斯拉 机器 人急 需解 决能量、质量 和成 本问 题。目 前 Optimus 还 存在 较 多问题，如防 摔能 力差、没有脑 子、重 量过高、续 航能 力差，具有 较大的 进步 空间，同时 也 给相关 零部 件带 来巨 大的 投资机 会。结 合特 斯拉 考 虑的能 量、质 量和成本 三因 素，参考 相关 专利和 文献，我 们认 为特 斯拉进 步的 方向 主要 有轻 量化、高输 出密 度和 高抗 摔能力。轻量化 解决 方法：（1）使 用碳纤 维作 为躯 干材 料，由于碳 纤维 质量 轻且 具有 较好的 弹性 和强 度，可 用 于机器 人的躯干和 四肢 等细 小部 位，对于减 轻整 备质 量具 有最 显著的 帮助。（2）使 用 高 能量密 度电 池，在 提供 充 足电能 的同时，具备 较小 的体 积和 质 量。（3）采 用轻 质量 的运 动系统 构件，如采 用空 心 杯电机 和谐 波减 速器，对 比类似 性能竞品可 减 少 30%以上 的体 积和质 量。（4）一体 化成 形：机 电一 体化，减 少焊 接部位 的结 构件 数量 和质 量。高输出 密度 解决 方法：（1）电池端 在材 料上 采用 高镍 三元正 极材 料，同 时配 备 PET 铜 箔、低 厚度 隔膜、添 加 LiFSI等能提 升电 池能 量密 度的 材料，工艺 上选 用 刀 片电 池等能 提升 体积 利用 率的 电池形 状和 箱体 设计，利 用 CTP 等技术直接 将电 池与 机器 人躯 体进行 集成。高抗摔 能力 解决 方法：（1）主动 安全：优化 避障 系 统和自 动行 驶系 统，主动 降低机 器人 磕碰 和摔 倒风 险。（2）被动安全：采 用安 全气 囊、防磨损 橡胶 等。1、一体化关节是最重要 的 发展方向，性价比亟 待提 升 关节的 结构：旋转关 节=无框 力矩 电机+谐波减 速器+双 编码 器+力 矩传感 器+交叉 辊子 轴承 输 出。线性关 节=力矩 电机+丝杠 导轨+力矩 传感 器。其他关 节：手部 关节、腰 部关节、膝 部仿 生设 计。图表17：模 块 化 关节 核 心零 部 件系 统框 架 来源：汽车 之家，国 金证 券研 究所 关节是 实现 机器 人行 动和 执行任 务的 关键 技术 部位，技术 不成 熟对 于机 器人 就相当 于人 没有 健全 的四 肢。当 前机 器 人的关节 面临 的问 题有：（1）成本高，特斯 拉采 用海 外厂 商定制 电机 和减 速器 等零 配件，综 合成 本高。（2）体 积大，Optimus关节一 体化 程度 不高，肩 部、大 腿等 部位 的关 节体 积与 2021 年特 斯拉 机器 人 概念形 态仍 有差 距。特斯拉机器人零部件专题报告 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 15 图表18：Optimus 概念 形 态 图表19：Optimus 现状 来源：Tesla AI Day 2022，国 金证 券研究 所 来源：Tesla AI Day 2022，国 金证 券研究 所 一体化 机器 人关 节设 计可 以提高 机器 人的 灵活 性，减少制 造时 间和 总体 成本。通 过采 用模 块化 关节，拥有标 准化 的独立工作 单元，同时 能够 与 各种其 他部 件和 系统 接口 匹配，以 创建 复杂 的机 器 人系统。高度 集成 的机 电 模块化 关节 相比传统机 器人 系统，有更 高 的功率 密度、更轻 的质 量、更 高的 动态 性能 和可 靠 性。以科 尔摩 根为 例，其 设计了 模块 化的无框力 矩电 机、LVDC 驱 动 器、专用 谐波 减速 机、制 动器、双 反馈 系统 以及 热 传感器，同时 让体 积、重 量、性能、可靠性和使 用寿 命都 得到 了优 化。一体化 关节 成本 占比 最高，降 本空 间最 大。成 本=原 材料+加工 费，当 前技 术溢 价 高，规 模效 应小。未来 预计通 过规 模效应大 幅降 低零 部件 成本。当 前可 知道 的是 各环 节 成本下 界，若 原材 料成 本 占比较 高，如 电机 大部 分 由铜线 构成，则铜材料 成本 可为 电机 成本 提供下 界。降本途 径：电机=铜成 本+加 工工 艺，未来成 本不 会低 于钢 材、钕铁硼 永磁 体和 铜线 等原 材料本 身的 价格。电机 成 本预计 占关节成本 比重 约 40-50%，成 本根据 功率 和扭 矩大 小和 供应商 不同，价格 从几 百 到两千 元不 等。预 计随 技 术提升 和规模效应 增加，电 机成 本会 逐步靠 近原 材料 成本。减速器=材料+加 工工 艺，进口目 前 约 3000 元/个，国内一 般低 于 2000 元/个。减 速 器占 关节 成本 比重 约 20%。其他：驱动 模块、传 感器、碳纤 维等。由 于机 器人 有 28 个运 动关 节，内外 传感器 将达 到数 十个，且 关节电 机 需要配备 驱动 模块（包含MCU 或 ESP 等），合计 成本 占 比较高。而碳 纤维 成本 为2-4 万元/吨，同时 每个 部位 的加工费用较 高，未来 预计 跟随 产能提 升而 有规 模效 应。2、低速高扭电机，减少 减 速器成本 人形机 器人 驱动 器经 过 30 年的 发展，经 历了 从刚 性驱动 器到 弹性 驱动 器再 到准直 驱驱 动器 的过 程。准直驱 驱动 器 可以提高 驱动 器的 扭矩 密度、瞬 间响 应性 和抗 冲击 能 力，同时 降低 成本，但因 为只有 电机 端有 位置 编码 器，这就 面临 机器人断 电之 后，驱动 器如 何回到 机械 零位 的问 题。当前人 形机 器人 关节 采用 准直驱 驱动 电机，未来 将 减少对 减速 器的 需求。最 理想的 状态 是没 有减 速器，直 接由 电机 驱动关节。直接 驱动 减少 了减 速机构，从而 减少 了传 动过 程中减 速机 构产 生的 间隙 和松动，极大 地提 高了 机器 人的精 度，同时也 减少 了由 于减 速机 构的摩 擦及 传动 转矩 脉动 所造成 的机 器人 控制 精度 降低的 问题。因 此具 有部 件 少、结 构简 单、容易维 修、可靠 性高 等特 点。实现直 接驱 动的 关键 环节 是直驱 电动 机，其 应该 具 有以下 特性：（1）输 出扭 矩大：为 传统 驱动 方式 中 伺服电 动机 输出扭矩 的 50-100 倍。（2）转 矩脉动 小：直接 电动 机的 转矩脉 动可 以控 制在 输出 转矩 的 5%-10%以内。（3）效率：与采 用合理阻 抗匹 配的 电动 机（传统驱 动方 式）相 比，直 驱电机 是在 功率 转换 较差 的使用 条件 下工 作的，因 此负载 越大，越倾向于 选用 较大 的电 动机。特斯拉机器人零部件专题报告 敬请参 阅最 后一 页特 别声 明 16 但受限 于电 机工 艺和 技术，电 机直 驱驱 动器 的扭 矩 密度不 能满 足机 器人 应用 的需求，因此 目前 采用 折 中方案，使用 电机的同 时运 用减 速器 以增 大扭矩。图表20：人 形 机 器人 关 节逐 步 采用 准直 驱 驱 动器 来源：国 内外 双足 人形 机器 人驱 动 器研究 综述，国金 证券 研究 所 3、碳材料质量轻弹性强，机器人轻量化必备 碳纤维 拥有 质量 轻、弹 性 强的特 点，用 于机 器人 可 以减轻 重量 并增 加弹 性和 强度。一 般手 部可 使用 的 碳纤维 是碳 纳米管、碳纳 米管 纤维 螺旋 纱 线、石墨 烯纤 维螺 旋纱 线、复 合纤 维螺 旋纱 线、石 墨烯网 格纱 线。足 部和 其 他骨骼 可用 普通碳纤维。图表21：碳 纤
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