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Rexroth力士乐丝杆

中信建投吕娟:人形机器人产业链投资机遇

时间: 2025-03-18 12:09:58 |   作者: Rexroth力士乐丝杆

产品介绍/参数

  特斯拉发布Optimus Gen-2人形机器人,性能和应用场景得到优化,预计2025年实现批量生产。

  2.人形机器人政策不断加码,产业化步伐加快,有望为人形机器人领域提供有力支持。

  3.由于宏观经济和制造业景气度下滑风险,人形机器人产业链公司需关注市场变化和需求。

  4.此外,供应链波动风险、研发进展没有到达预期风险和技术风险等因素也需要关注。

  5.未来,人形机器人将在多个场景投入应用,如车辆周边、生活居家、工商业和外太空等。

  大发展,AI赋能深浅,关系到行业发展空间与竞争格局重构。人形机器人是具身智能最重要的载体,模型迭代与供应链降本加速其商业化落地,百家争鸣态势正形成。

  智元发布通用具身基座大模型GO-1和机器人灵犀X2,模型迭代加速具身智能发展——2025年机器人行业系列报告之五

  丝杠产业链:不仅受益自主可控,更受益人形机器人市场爆发 ——2025年机器人行业系列报告之四

  具身智能和人形机器人行业投资机会分析——2025年机器人行业系列报告之三

  Figure、1X新品发布,模型迭代加速人形机器人商业化落地——2025年机器人行业系列报告之二

  灵巧手:高灵活度末端执行器,Optimus Gen-3将推动微型丝杠、腱绳&传感器需求扩张 ——2025年机器人行业系列报告之一

  空心杯电机迎国产替代机遇,人形机器人助力市场扩容——工控&机器人系列深度

  Tesla Bot进步明显,机器人应用空间不断打开——工控和机器人系列报告

  智元发布通用具身基座大模型GO-1和机器人灵犀X2,模型迭代加速具身智能发展——2025年机器人行业系列报告之五

  智元机器人发布通用具身基座模型——智元启元大模型(Genie Operator-1)

  ,开创性提出了ViLLA架构,实现了可通过人类视频学习,完成小样本快速泛化,提升了机器人学习能力,结合此前发布的开源百万真机数据集AgiBotWorld,将降低具身智能门槛,有望加速具身智能的普及。此外,公司推出灵犀X2机器人,模块化设计能力提升,且在运动控制、交互能力方面表现优异。人形机器人厂商模型持续迭代,软硬件能力持续升级,将进一步打开人形机器人应用场景的想象空间,加速产业化发展。

  2025年3月10日,智元发布首个通用具身基座模型——智元启元大模型(Genie Operator-1),开创性地提出了Vision-Language-Latent-Action (ViLLA)架构,实现了可通过人类视频学习,完成小样本快速泛化,实现一脑多形并持续进化,结合公司此前发布的开源百万真机数据集AgiBotWorld,将降低具身智能门槛,促进机器人向着具备通用智能的自主体发展,在商业、工业、家庭等多领域发挥更大的作用,加速具身智能的落地应用。

  2025年3月11日,智元机器人在全网多个平台发布视频,推出灵犀X2机器人,其模块化设计能力突出。更需要我们来关注的是,X2通过结合深度强化学习和模仿学习算法的优势,不但可以像人一样走路,还可以奔跑、旋转、跳舞,甚至实现骑自行车等复杂动作,运动控制效果优异。此外,灵犀X2可实现复杂的交互能力,拥有毫秒级的交互反应,视频中与人类沟通交流流畅自然。

  随着国内外人形机器人厂商2025年分别逐步启动几千台或者万台的量产计划,2026年预期分别数万台或者10万台的量产计划,我们提议核心关注具备零部件低价批量供应能力的企业,以及具备技术或者产业链卡位优势的企业。

  证券研究报告名称:《智元发布通用具身基座大模型GO-1和机器人灵犀X2,模型迭代加速具身智能发展——2025年机器人行业系列报告之五》

  丝杠产业链:不仅受益自主可控,更受益人形机器人市场爆发 ——2025年机器人行业系列报告之四

  丝杠作为直线传动部件,应用广泛。丝杠是一种将旋转运动转化为直线运动的传动部件,按照摩擦特性可大致分为滑动丝杠、滚动丝杠和静压丝杠三类,大范围的应用于机床、航空航天、机器人、汽车等领域,目前机床是丝杠第一大下游,远期来看预计人形机器人有望成为其第一大下游。

  数控机床目前是滚珠丝杠应用最大的市场,约占45%;多选用滚珠丝杠,是对精度要求最高的下业之一,选型及测试亦极为严苛。目前高端滚珠丝杠国产化比例仅5%,国产替代空间较大,随工业母机自主可控愈发迫切,国内丝杠企业有望充分受益。

  AI加速人形机器人市场爆发,丝杠作为价值量占比19%左右的核心零部件,市场空间有望得以几何级放大

  自Tesla于2021年宣布推出人形机器人“擎天柱”,到现在Tesla即将推出第三代人形机器人、Figure推出搭载了Helix模型的新款、1X推出AI算法优化的NEO GAMMA等,国内的宇树、智元、优必选等步态、动作优化,我们正真看到模型迭代、训练算法优化,正在加速人形机器人商业化落地,目前多家人形机器人产品已经在下游工业客户展开实训,预计未来人形机器人市场规模将远超汽车、3C行业。

  以Tesla人形机器人为例,躯干与灵巧手将推动丝杠需求极大爆发。(1)根据目前的Tesla人形机器人版本,躯干处共有14个线性执行器

  ,采用“电机+行星滚柱丝杠+轴承+传感器”实现,反向行星滚柱丝杠得益于高精度、高承载、高效率的特点,成为其中的传动部件。

  与前面两代设计不同的是,Optimus Gen3灵巧手灵活性更好,预计共22个自由度,驱动系统包括线性执行器模块+腱绳模块,由于采用欠驱动,共17个线性执行模块,将

  我们预计人形机器人丝杠在2030年市场空间有望达到500亿元以上,数十倍于原有规模。

  在全球人形机器人产量于2025、2027、2030、2035年分别达到1万台、100万台、300万台、800万台的假设下,同时考虑因大规模上产及工艺成熟带来的成本降低,2030年人形机器人领域行星滚柱丝杠需求有望达到545.76亿元,是传统行业对行星滚柱丝杠需求的10倍以上,远期来看,行业空间还将几何级放大。

  为了满足丝杠即将迅速增加的需求,在加工工艺方面,高效、降本将是必然趋势,以车代磨、旋风铣等新工艺不断涌现,相关设备与耗材受益

  材料、工艺及加工设施为丝杠行业的重要壁垒,倍增的市场对丝杠行业提出提高效率、减少相关成本的迫切要求,目前丝杠加工工艺以磨削为主,为了在粗加工环节尽可能替代磨削,提高效率、减少相关成本,衍生出车削、旋风铣、轧制等工艺,更多新工艺有望涌现,随着丝杠产量的逐步扩大,相关设备与耗材有望受益。

  (1)制造业景气度下滑风险;(2)人形机器人产业化落地低于预期的风险;(3)市场之间的竞争加剧风险;(4)供应链波动风险。

  证券研究报告名称:《丝杠产业链:不仅受益自主可控,更受益人形机器人市场爆发 ——2025年机器人行业系列报告之四》

  具身智能和人形机器人行业投资机会分析——2025年机器人行业系列报告之三

  所有设备公司均应该思考怎么样用AI赋能,提升产品的智能化水平、工作效率和客户满意程度,这将关系到设备行业的发展空间以及竞争格局重构。

  人形机器人作为一种具身智能,可以更好地与人类互动,或者在人类生活的环境中为人类服务。随着智能化程度提升,未来可能每个家庭甚至每个人平均拥有一台人形机器人,预计市场空间将超过汽车、智能手机,至少是数万亿市场规模。

  随着大模型的发展、优化迭代,训练成本越来越低,训练效率慢慢的升高,从视觉、语言到动作的执行越来越流畅。那些掌握了更高效大模型的企业,有可能后来居上。

  供应链日趋成熟,会吸引更加多的科研机构参与研究创新,吸引新兴创业者加入,吸引大企业以后来者姿态切入,推动人形机器人整机价格迅速下降。

  (1)AI发展放缓风险:无论是具身智能还是其中人形机器人的商业化落地进展,都依赖AI的持续发展完善,如果AI发展放缓甚至会出现停滞,那么将影响具身智能与人形机器人的产业化进程。(2)宏观经济波动风险:宏观经济假如慢慢的出现重大下行,会影响具身智能与人形机器人产品的需求,影响社会创新热情。(3)数据安全风险:无论是具身智能还是人形机器人,与物理世界的交互都会涉及到大量的数据及处理,有极大几率会出现数据、知识产权风险。(4)道德伦理风险:具身智能尤其是人形机器人的发展,可能引发社会伦理问题,需要提前加以干预和设定。

  证券研究报告名称:《具身智能和人形机器人行业投资机会分析——2025年机器人行业系列报告之三》

  Figure、1X新品发布,模型迭代加速人形机器人商业化落地——2025年机器人行业系列报告之二

  机器人行业新品连发,①Figure发布搭载了Helix VLA模型的新品,该模型可以从VLMs中提取常识性知识,并将其转化为可泛化的机器人控制指令,使得人形机器人的学习效率大为提升,在多个领域实现了第一。②1X发布NEO GAMMA,在人工智能、设计、硬件等方面做了全面升级,灵巧手采取腱绳结构,外皮肤覆盖尼龙材料,更适合家庭使用。我们大家都认为模型迭代、供应链降本,正加速人形机器人商业化落地,预计板块行情继续。

  2月20日,Figure推出其自研VLA模型Helix。视频展示了两个人形机器人在接受人类语言指令后协同工作,拾取并整理此前未接触过的物件的场景。Helix模型实现了对于人形机器人的全上半身控制、多机器人协作、抓取任何物品、单一神经网络、商业化落地就绪等多项行业第一。其首创的“系统1、系统2”架构的VLA模型,在速度和泛化能力、可扩展性、架构简单、关注点分离等方面相比此前方案有着非常明显优势。我们大家都认为,Helix在较少的训练数据下,展现出极强的泛化能力,训练效率明显提升,有助于人形机器人的通用化发展,利好板块的发展前景。

  2月22日1X发布NEO GAMMA人形机器人,在人工智能、设计、硬件等方面做了全面升级,为开启家庭内部测试铺平道路。我们大家都认为看点最重要的包含:①AI的全面升级,人形机器人蹲下捡起物品、坐在椅子上保持平衡等难度较高动作实现,同时能在未见过的新环境进行预测,实现抓取物体等动作;②腱绳的应用,NEO Gamma配备1X的肌腱驱动技术,将腱绳用于关节驱动;③尼龙材料的应用,NEO的针织服和鞋子采用全成衣无缝编织的尼龙材料。研发及产业化进展方面,2025年公司持续推进“NEO In Your Home”私人抢先体验计划,后续将逐步向普通大众开放。

  1)宏观经济和制造业景气度下滑风险;2)供应链波动风险;3)研发进展没有到达预期风险。

  证券研究报告名称:《Figure、1X新品发布,模型迭代加速人形机器人商业化落地——2025年机器人行业系列报告之二》

  灵巧手:高灵活度末端执行器,Optimus Gen-3将推动微型丝杠、腱绳&传感器需求扩张 ——2025年机器人行业系列报告之一

  ①灵巧手可模拟人手的各种灵巧抓取和复杂操作,智能化、灵巧化程度逐渐提升,未来有望随着人形机器人和AI发展在工业、商业、航空航天、医疗等领域应用。②Optimus Gen-3灵巧手预计拥有22个自由度,将使用17个线性执行器模块和腱绳模块。依照我们测算,随着特斯拉推动人形机器人及灵巧手产业链成本下降,未来供应商的单价和利润率虽然会呈现下行趋势,但是能以价换量实现市场空间的几何级增长,Gen-3规格的灵巧手远期市场规模有望超千亿,微型丝杠、腱绳和传感器等零部件市场规模也将大幅扩张。

  灵巧手是一种特殊的末端执行器,可模拟人手的各种灵巧抓取和复杂操作,实现与环境的良好交互。随着人形机器人和AI发展,以灵巧手为代表的高性能末端执行器,得到持续的研发投入和广泛关注,有望应用在工业、商业、航空航天、医疗等领域。

  ①灵巧手驱动方案有电机驱动、液压驱动、气压驱动和形状记忆合金驱动等选择,目前以电机驱动为主流,具有控制精度大、输出力矩稳定等显著优点。②灵巧手传动方案有腱绳传动、连杆传动和齿轮传动等选择,其中腱绳传动适应远距离传动,可灵活布置,传动柔性,应用最为广泛。③根据自由度与驱动源数量,灵巧手有全驱动和欠驱动两种方案,欠驱动得益于更简单的结构设计、更低的成本,应用更多。④根据应用的材料和结构,灵巧手可分为机械灵巧手和人工肌肉灵巧手,机械灵巧手为目前主流方案,人工肌肉灵巧手柔性特点突出。⑤灵巧手未来在柔性感知、紧凑化和精密化、深度仿生、创新型方案设计方面有望继续优化发展。

  Optimus灵巧手复盘与前瞻:预计Gen-3将有更多线性执行器和腱绳。

  从自由度来看,Optimus Gen-1和Gen-2灵巧手单手均拥有11个自由度;Gen-3灵巧手预计共有22个自由度,其中灵巧手的食指、中指、无名指分别具有4个自由度,拇指以及小指分别具有5个自由度。从驱动系统零部件来看,Gen-1和Gen-2灵巧手单手使用6个执行器模组+腱绳蜗轮蜗杆模块;Gen-3灵巧手单手预计使用17个线性执行器模块+腱绳模块。

  Optimus小臂复盘与前瞻:Gen-3将更纤细,不再线性执行器。

  Optimus Gen-1、Gen-2和Gen-3小臂线性执行器大体架构类似,但是在细节上略有不同。Gen-1小臂线性执行器使用滑动丝杠,Gen-2和Gen-3则使用行星滚柱丝杠;Gen-1 和Gen-2小臂线性执行器前后各有一个球关节且不固定在小臂上, Gen-3的线性执行器预计固定在小臂上且使用连杆,为手腕处预留更多空间。

  Optimus Gen-3规格高灵活度灵巧手远期市场空间有望超过千亿。

  特斯拉有望推动人形机器人及灵巧手产业链成本下降,进而带动灵巧手需求量开始上涨。预计未来零部件供应商的单价和利润率虽然会呈现下行趋势,但是能以价换量实现市场空间的几何级增长。以Optimus Gen-3规格的灵巧手测算,当人形机器人整机产量达到500万台时,灵巧手市场规模将达到1087.3亿元,微型丝杠、腱绳和传感器等零部件市场规模也将大幅扩张。

  一方面,灵巧手是人形机器人与外界交互的重要执行器,随着特斯拉发布人形机器人量产展望,人形机器人灵巧手有望放量,微型丝杠、腱绳模块和传感器需求有望大幅度的增加。另一方面,灵巧手可以不依附人形机器人独立存在,可以有明显效果地替代电动夹爪等末端执行器,远期市场容量有望逐步扩大,慢慢的变多的零部件供应商将切入灵巧手领域。

  1)宏观经济和制造业景气度下滑风险;2)供应链波动风险;3)研发进展没有到达预期风险。

  证券研究报告名称:《灵巧手:高灵活度末端执行器,Optimus Gen-3将推动微型丝杠、腱绳&传感器需求扩张 ——2025年机器人行业系列报告之一》

  2023年12月13日,特斯拉发布Optimus Gen-2视频,展示了新版本人形机器人的性能提升和结构设计优化情况。

  ①从参数来看,相较于2023年的第一代版本,Optimus Gen-2的步行速度提升30%、重量减轻10千克(不牺牲性能)。②从运动表现来看,相较于2023年5月、9月发布的视频,Optimus Gen-2 在行走的稳定性、操作的精细化程度、平衡性以及全身控制力均有明显提升。

  ①一方面,Optimus Gen-2的快速迭代,体现了特斯拉在人形机器人方向的重视程度和强大的研发能力;②另一方面,人形机器人的稳定行走能力、轻量化水平、精细化操作能力的逐步提升,使得人形机器人距离安全有效的在各类场景中使用更近一步。

  Optimus Gen-2较Gen-1版本结构设计加强完善:①从颈部设计来看,Optimus Gen-1的颈部不具备自由度,而在Gen-2版本中颈部具备2个自由度。②从脚部设计来看,Optimus Gen-1的脚部设计较为简单,而Gen-2版本脚部采用仿人式几何设计,拥有力/扭矩传感,脚趾为铰接式设计。③从手部设计来看,12月13视频中展示了手部更多细节,Optimus Gen-2的单手自由度仍然是11个,但是响应速度和执行速度更快,其中手指部分使用了全手指触觉传感器,帮助人形机器人实现精细化操作。

  ①从新增的结构来看,Optimus Gen-2颈部有两个自由度,我们判断至少会新增两个力/扭矩传感器。②从灵巧度提升角度来看,Optimus Gen-2的灵活运动、精细化操作都需要用更多的传感器,例如在执行拿鸡蛋任务时,Optimus Gen-2用到了全手指触觉传感器。

  人形机器人商业化条件日益成熟,Tesla Bot将推动人形机器人更便宜更好用

  人形机器人在操控方法和人工智能技术不断更迭的基础上取得了迅速发展,商业化条件日益成熟。

  由日本早稻田大学加藤一郎教授率先解决了人形机器人的双足行走问题,至此揭开了人形机器人研究的序幕。1990年以来,机器人的行走能力、智能化和功能也慢慢变得强大,本田公司的ASIMO是行业的典范。2010以来,互联网的发展推动人形机器人受到了更多大众关注,技术也愈发成熟,2015年,Pepper的市售是人形机器人走入大众市场的重大尝试,2021年波士顿动力旗下Atlas的跑酷视频一经发出便收获百万点赞,电动车巨头Tesla也于2021年宣布将推出人形机器人产品“擎天柱”,预计该项目的价值将超过电动车和FSD芯片。2022年以来,人形机器人商业化程度加速,三星推出“Semicon人形机器人”的计划,傅里叶智能、宇树科技、达阀机器人、小鹏等厂商陆续发布人形机器人产品。

  2020年,全球工业机器人安装量约达到38.35万台,同比增长2.76%;2021年全球工业机器人安装量达到51.74万台,同比增长34.90%。2021年全球工业机器人保有量达到347.71万台,同比增长15.33%。目前全球工业机器人的年安装量水平,还不如全球挖机的年销量(超过60万台,其中中国市场2022年销量15.2万台),工业机器人与挖机都是人工替代,且前者应用场景更多,理论上工业机器人年安装量应该远高于挖机年销量。

  我们认为有两个重要问题造成全球工业机器人市场规模还比较低:一是价格还不够便宜,二是智能化程度还不够高。马斯克曾于2022年特斯拉AI日表示特斯拉人形机器人最终售价可能少于2万美元,并且在2023年5月的股东大会上表示“需求可能会上百亿(台)”,据此计算整个人形机器人市场规模总量约200万亿美元。我们大家都认为:首先,要达到这样的市场总量需要很长的时间;其次,这是一个总量市场规模而非年度市场规模的概念。根据马斯克公开发言、麦肯锡相关咨询报告以及我们自己的判断,预计当人形机器人产业迭代成熟之后,所对应的年度市场规模会有数万亿元。按照马斯克对特斯拉人形机器人未来的量价指引,预计Tesla Bot会借鉴特斯拉电动车的生产、管理经验,要求供应商具备批量、低价交付能力,同时将特斯拉电动车的FSD芯片和DOJO算法应用到人形机器人上,会让机器人又便宜又好用,推动需求爆发。由于工业机器人与人形机器人在零部件和算法上有众多重叠和相似之处,上述人形机器人产生的潜在成果会扩散到工业机器人领域,推动工业机器人变得更便宜更好用,激发市场更多的需求,反过来又会推动供应链降本,能预见,未来在工业机器人和人形机器人市场,零部件供应商的单价和利润率都会呈现下行趋势,但是以价换量,需求会极大爆发。

  特斯拉要实现供应链做到批量、低价供货,我们判断需要从两方面推进:①预计特斯拉机器人将和电动车共享部分零部件供应链以此来降低成本,这部分零部件目前在汽车、汽车电子已经有成熟的应用,如常规摄像头、鱼眼摄像头、电池组、热管理、毫米波雷达等,产业已经比较成熟,生产企业毛利率已经较低,我们将其定义汽车通用类零部件。②对于无法共享汽车零部件的部分,特斯拉预计将通过减少零部件规格、提高单一品类用量的方式实现成本降低,如将躯干+手臂+腿部的28个关节分为6个规格的执行器。其中位置传感器(编码器)、力传感器、交叉滚子轴承、角接触轴承等零部件过去在工业自动化等领域已经有批量化应用,人形机器人批量化生产以后,价格会明显下降,我们将其定义为自动化通用类零部件;无框力矩电机(含驱动器)、谐波减速器、行星滚柱丝杠、空心杯电机(含驱动器)、精密减速箱、无接触力矩传感器等零部件由于生产成本、生产工艺等原因目前批量化生产水平较低,有很大的降本空间,我们将其定义为待规模化生产零部件。

  我们按照人形机器人批量化生产水平,将人形机器人生产分为三个阶段,其中阶段一是量产前,产业链还不完善,各零部件成本主要参考目前市场价格;阶段二是实现批量化生产过程中,产业链还没有完全成熟,但是各零部件成本较目前已经有所降低;阶段三是已经完全实现批量化生产,产业链已经成熟,各零部件成本较目前大幅降低。

  不同类别零部件降价幅度会有所不同,待规模化生产零部件预计未来降幅最大。汽车通用类零部件目前已经实现规模化生产,未来新增人形机器人批量化生产以后,生产规模的进一步扩大有望推动其价格继续降低,但是降幅有限,我们假设阶段二、阶段三分别较前一阶段下降10%;自动化通用类零部件在工业自动化生产中已经有大批量应用,但是人形机器人新增的广阔的空间有望推动其价格明显下降,假设其阶段二、阶段三分别较前一阶段下降20%;待规模化生产零部件目前产品规模化生产水平较低,如果人形机器人实现量产,未来单一品类用量将大幅提升,规模化生产水平将推动价格大幅降低,假设其阶段二、阶段三分别较前一阶段下降40%。

  党中央、国务院高度重视未来产业发展,习深刻指出,要“以科技创新推动产业创新,积极培育新能源、新材料、先进制造、电子信息等战略性新兴产业,积极培育未来产业,加快形成新质生产力,增强发展新动能”。2023年以来,部委和多个省市政府发布人形机器人产业相关政策,工信部对人形机器人领域实行揭榜挂帅工作,针对人形机器人项目提供资金支持,北京市、上海市、深圳市等地区提出将加快建设地区人形机器人产业创新中心,集中突破人工智能大模型等关键技术。我们认为,人形机器人政策不断加码,将为人形机器人的研发和应用提供强有力的支持,在政策和技术的双重支持下,人形机器人突破关键核心技术和产业化的步伐将加快。

  ①宏观经济和制造业景气度下滑风险:机器人产业链公司受宏观经济波动影响较大,行业与宏观经济波动的相关性明显,尤其是和工业制造的需求、基础设施投资等宏观经济重要影响因素强相关。若未来国内外宏观经济环境发生变化,下业投资放缓,将可能影响机器人产业链的发展环境和市场需求。②供应链波动风险:受全球宏观经济、贸易战、自然灾害等影响,若原材料紧缺,芯片等关键物料供应持续出现失衡,将引起机器人零部件制造业厂商生产成本增加甚至无法正常生产,经营业绩可能会受影响。③研发进展不及预期风险:目前,机器人领域,尤其是人形机器人领域,研发仍然面临较多的困难和不确定性。

  证券研究报告名称:《特斯拉发布Optimus Gen-2,性能和结构优化明显》

  工信部印发《人形机器人创新发展指导意见》,明确部署发展目标、重点任务和保障措施

  该指导意见进一步强调了人形机器人产业在中国未来产业、经济发展中的重要地位。

  ①从对人形机器人的定位来看,本次发布的指导意见明确指出,人形机器人有望成为继计算机、智能手机、新能源汽车后的颠覆性产品,发展潜力大、应用前景广,是未来产业的新赛道。②从对人形机器人的重视程度来看,该指导意见正式提到将人形机器人作为科技竞争的新高地、未来产业的新赛道、经济发展的新引擎。③我们认为,该指导意见的制定突出强调了人形机器人在国内未来产业中的重要性,正式将人形机器人对未来对经济的拉动作用定义为经济发展的“新引擎”,代表了国家对人形机器人产业的重视程度进一步加深,将有效推动人形机器人产业高质量发展,高水平赋能新型工业化,有力支撑现代化产业体系建设。

  该指导意见提出人形机器人发展目标:①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。整机产品达到国际先进水平,并实现批量生产,在特种、制造、民生服务等场景得到示范应用,探索形成有效的治理机制和手段。培育2-3家有全球影响力的生态型企业和一批专精特新中小企业,打造2-3个产业发展集聚区,孕育开拓一批新业务、新模式、新业态。②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。产业加速实现规模化发展,应用场景更加丰富,相关产品深度融入实体经济,成为重要的经济增长新引擎。

  该指导意见部署突破关键技术、培育重点产品、拓展场景应用、营造产业生态以及强化支撑能力等五项重点任务。

  ①在关键技术突破方面,打造人形机器人“大脑”和“小脑”、突破“肢体”关键技术、健全技术创新体系。②在产品培育方面,打造整机产品、夯实基础部组件、推动软件创新。③在场景拓展方面,服务特种领域需求、打造制造业典型场景、加快民生及重点行业推广。④在生态营造方面,培育优质企业、完善创新载体和开源环境、推动产业集聚发展。⑤在支撑能力方面,健全产业标准体系、提升检验检测和中试验证能力、加强安全治理能力。

  ①加强统筹协同。统筹推进技术攻关、产业发展、融合应用、安全治理等工作。②完善产业政策。推动实施人形机器人创新工程,围绕专用软件、核心部组件、整机及应用示范等重点任务加大投入。③加快人才引育。加强人形机器人相关学科专业人才培养,创新产学研合作培养模式。加强高端人才海外交流引进,健全人才服务体系。④深化交流合作。拓展人形机器人国际合作空间,推动产业国际化发展。深度参与国际规则和标准制定,为全球人形机器人产业发展贡献中国智慧。

  1)智能制造装备研发及产业化进程不及预期的风险:面对产业数字化巨大的需求前景,如果我国厂商不能及时拓展新的技术应用领域,或产业化进程不及预期,将可能错过进入新行业领域的最佳时机。2)机器人及中国智能装备需求不及预期的风险:我国当前发展面临诸多困难挑战,外部环境不确定性加大,全球通胀仍处于高位,世界经济和贸易增长动能减弱,外部打压遏制不断上升。不排除这些因素或不可预见因素,影响我国未来对高端智能制造装备的需求。3)宏观经济波动风险:若未来国内外宏观经济环境发生变化,下业投资放缓,将可能影响智能制造行业的发展环境和市场需求,从而给国内厂商的经营业绩和盈利能力带来不利影响。4)市场竞争加剧风险:如果国际厂商加大本土化经营力度,以及国内厂商在技术、经营模式方面的全面跟进和模仿,国内市场竞争将日趋激烈,国内厂商面临市场竞争加剧的风险。

  空心杯电机结构紧凑、效率高,广泛应用于航空航天、工业自动化等高精尖领域和电动工具等民用领域。2021年全球空心杯电机市场规模约6.75亿美元,市场规模受限于较高的应用成本。空心杯电机契合人形机器人机械手需求,根据测算,当特斯拉人形机器人产量达到500万台时,空心杯电机市场扩容216亿元。瑞士MAXON、德国FAULHABER等外资龙头占据绝大部分市场份额,在技术积累、应用领域、定制服务及全球化布局等方面具有优势。以鸣志电器、鼎智科技等为代表的内资厂商持续加大研发投入,实现产品—设备—零部件国产替代三步走,从医疗领域快速进入产业链,收购&设立境外子公司走向全球市场,凭借价格优势有望加速国产替代。

  空心杯电机属于直流、永磁、伺服微特电机,在结构上省去了铁芯,因此能消除涡流、磁滞效应而产生的能量消耗。空心杯电机还有结构紧凑、效率高、精度高等优点。空心杯电机分为有刷、无刷两种,其中有刷空心杯电机采用机械电刷换向,价格相对较低;无刷空心杯电机采用电子换向,转速上限高,转子惯量小,功率体积比大。空心杯电机应用场景广泛,主要应用于航空、航天、工业自动化等尖端行业,逐渐拓展至电动工具等民用领域。

  全球空心杯市场规模从2021年的6.75亿美元增长至2025年的9.36亿元,CAGR为8.52%。2021年全球空心杯电机市场规模仅占微特电机的1.73%,比重较小。

  规模受限原因:市场空间受应用成本限制,主要由于配套成本高+生产工艺复杂。

  空心杯电机价格高于普通直流电机,主要受到配套成本和生产工艺影响。一方面,空心杯电机常与减速箱、编码器等配套设备搭配,配套成本较高;另一方面,空心杯电机生产工艺复杂,线圈生产技术要求较高。

  空心杯电机和人形机器人的机械手需求高度契合,根据测算,当特斯拉人形机器人产量达到500万台时,空心杯电机市场可扩容216亿元。

  空心杯电机市场集中度高,2021年CR3为55.43%,主要被瑞士Maxon,德国Faulhaber、美国Portescap等外资厂商占据。鸣志电器、鼎智科技、拓邦股份等优质内资厂商积极布局空心杯电机业务,有望逐步实现国产替代。

  。①技术积累:外资厂商较早涉足空心杯电机业务,拥有数十年技术经验,高精度产品处于领先。②应用领域:外资龙头下游应用广泛,在航空航天等领域具有先入优势。③定制化服务:外资龙头定制化经验丰富,积累实现丰富的驱动配置方案。④全球化布局:外资龙头通过收购兼并不断拓宽区域覆盖,叠加全球化产销布局,筑高进入壁垒。

  展望内资厂商:技术进步、切入医疗领域、海外拓展,借助价格优势加速国产替代。

  内资厂商持续加大研发投入,推进产品—设备—零部件国产替代三步走。同时,内资厂商以医疗等领域作为切入点, 积极并购&设立境外子公司完善产品布局,持续打造全球化服务网络,并有望凭借价格优势加速空心杯电机产业链国产替代。

  空心杯电机技术发展不及预期。国内空心杯电机技术仍处于发展阶段,空心杯线圈绕线技术、生产设备等环节与外资厂商存在差距,若国内厂商空心杯电机技术发展缓慢,导致空心杯电机供给受限。人形机器人研发进展不及预期。人形机器人作为空心杯电机的下游需求新增长点,而目前机器人领域,尤其是人形机器人领域,研发仍然面临较多的困难和不确定性。人形机器人研发受阻,导致空心杯电机需求不及预期。原材料价格波动风险。受全球宏观经济、贸易战、自然灾害等影响,若原材料紧缺,空心杯电机的关键物料供应持续出现失衡,将引起空心杯电机零部件制造业厂商生产成本增加甚至无法正常生产,经营业绩可能会受影响。

  证券研究报告名称:《空心杯电机迎国产替代机遇,人形机器人助力市场扩容》

  人形机器人是AI最有前景的落地方向之一,未来不仅能将人类从低级和高危行业中解放出来,提升人类生产力水平和工作效率,还可以在工业、商业、家庭、外太空探索等领域具有广阔应用场景。预计当人形机器人产业迭代成熟之后,所对应的年度市场规模会有数万亿元。

  特斯拉人形机器人借鉴电动车的生产管理经验,有望推动产业链成本下降,进而带动机器人需求爆发,预计未来零部件供应商的单价和利润率预虽然会呈现下行趋势,但是可以以价换量实现市场空间的极大增长。

  过去,人形机器人参与者主要为波士顿动力、Ameca等没有实现商业化量产的厂商,零部件主要为定制产品,参与的供应商较少。现在,随着特斯拉发布人形机器人量产展望,越来越多的零部件供应商以及整机企业将切入人形机器人领域。建议关注两类公司:①技术实力强、已有成功经验,未来参与人形机器人市场的确定性非常高的标的;②具有同源技术产品的厂商,可能会横向拓展切入人形机器人产业链。

  ①宏观经济和制造业景气度下滑风险:机器人行业受宏观经济波动影响较大,产业与宏观经济波动的相关性明显,尤其是和工业制造的需求、基础设施投资等宏观经济重要影响因素强相关。若未来国内外宏观经济环境发生变化,下业投资放缓,将可能影响机器人产业链的发展环境和市场需求。②供应链波动风险:受全球宏观经济、贸易战、自然灾害等影响,若原材料紧缺,芯片等关键物料供应持续出现失衡,将引起机器人零部件制造业厂商生产成本增加甚至无法正常生产,经营业绩可能会受影响。③研发进展不及预期风险:目前,机器人领域,尤其是人形机器人领域,研发仍然面临较多的困难和不确定性。

  自2021年AI日推出概念机以来,特斯拉人形机器人已经完成多个版本迭代, 2022年AI日展示了平台机型第二代版本,目前仍在第二代版本的基础上持续改进。

  ,Tesla Bot在2022年4月就完成了第一次步态行走,其后在6月、8月、9月持续完善行走功能,本次股东大会上,Tesla Bot已经能够在工厂内实现稳步行走。

  ,2022年10月,Tesla Bot具备了一定的抓取、搬运、上下料功能;2023年3月,Tesla Bot展示了使用螺丝刀的功能;本次股东大会上,Tesla Bot展示了双手处理复杂任务的能力,这是当前人形机器人最难做到的一部分。

  ①精准的控制力, Tesla Bot电机转矩控制已经可以达到十分精密的水平,能够在运动过程中不打碎脚下的鸡蛋。②探索并记忆环境功能,目前特斯拉汽车的FSD(全自动驾驶)系统和人形机器人的底层模块已经打通,人形机器人可以使用FSD构建强大的视觉系统,通过摄像头让模型快速迁移,有望构建有史以来最大的人形机器人数据飞轮。

  人形机器人未来将对社会变革与发展产生重要影响作用,将人类从低级和高危行业中解放出来,使人类能够专注于高级智慧活动,从而提升生产力水平和工作效率。马斯克在本次股东大会上也表示,人形机器人未来需求可能远超汽车,未来特斯拉的长期价值将主要来自人形机器人——“未来每个人都会拥有一个人形机器人,有些人甚至不止一个”。根据麦肯锡预测,长期来看,全球人形机器人市场空间可达120万亿级别,是一个崭新且空间庞大的蓝海市场。

  “具身智能有望引领下一代AI浪潮”,人形机器人将成为具身智能的合适载体

  人工智能和加速计算正在共同改变技术行业,“下一波AI浪潮将是具身智能”。

  2023年5月16日,英伟达创始人兼首席执行官黄仁勋在ITF World 2023半导体会议上表示,AI的下一个浪潮将是具身智能(Embodied AI)。具身智能是给AI大脑加上躯体后,能够通过感知、推理、决策和行动来与环境互动,并具有自主决策和行动的能力的人工智能系统,它可能的载体包括机器人、自动驾驶汽车,甚至聊天机器人。

  我们认为:以Tesla Bot为例,人形机器人未来将具备计算机视觉、自然语言处理、动作规划和控制功能,并且可以拥有语音交互、行走和执行复杂任务等与物理世界互动能力。因此,人形机器人未来将成为下一代人工智能浪潮中,具身智能的合适载体。

  ①特斯拉的Dojo AI超级计算机项目用于加速训练和推理具身AI模型。②英伟达的多模态人工智能系统VIMA可以学习概念并实现相应的行动,例如识别两个不同的物体,并把其中一个小部件放进容器中。③2023年3月,挪威人形机器人制造商1X Technologies宣布完成A2轮融资,获得OpenAI创业基金领投的2350万美元融资。④此外,苹果、谷歌、亚马逊、微软等国际领先的科技企业都已经布局了智能语音助手系统。

  发展机器人是大势所趋。①人口老龄化及劳动力成本攀升,促使机器人需求不断增长。

  根据国务院发展研究中心的预测,2020年至2030年,中国劳动人口预计将从989百万人降至963百万人,劳动参与率预计将从68.4%降至65.2%。此外,中国的平均劳动力成本已显著增加。2017年至2021年,城镇职工年平均工资从人民币7.43万元增加到人民币10.68万元,同期复合年增长率为9.5%。因此,许多行业产生了利用机器人应对劳动力短缺和劳动力成本增加相关挑战的巨大需求。

  2015年,在国务院发布的《中国制造2025》规划中,机器人产业与人工智能及自动化一同被列为推动制造业转型升级高水平发展的重点领域之一。2021年,工信部等多个部门发布《“十四五”机器人产业发展规划》,该计划提出“要于该期间一批机器人核心技术及高端产品取得突破”。2023年1月,工信部及中国多个其他政府部门联合发布《“机器人+”应用行动实施方案》,促进机器人在各行各业的应用。

  一方面,在传统制造业中,改变生产任务需要重新编写系统代码,还需要调试检验代码的正确性,人力和时间成本较高。利用多模态大模型对特定任务中的物体识别、机械臂控制进行学习,从而使得机械臂可以很好的完成分拣、装配等常规流水线任务,使用者只需要说出清晰的指令,系统将自动完成程序录入,快速进入新的任务状态。另一方面,多模态大模型推理能力强、准确度高,训练过程人力成本低,采用“无监督预训练”(亦称“自监督学习”)模式可以让大模型在海量数据中自行学习,无需人类干预,让模型快速地在训练中成长。随着AI计算能力逐步增强,人与机器之间实现柔性协作能力有望实现提升,整个社会的生产模式和协作方式将经历重大的系统性变革。

  :一方面,结合多模态数据感知,家用服务机器人将能够理解用户的语言指令,匹配语言指令做出规划和执行。另一方面,除了传统的清洁、物体识别抓取等功能外,陪伴也将是一项重要能力,通过语音、图片的输入,家用服务机器人可以对用户当前情感状态进行预测,并匹配情感状态使用不同输出模型。

  首先,配送机器人拥有传感器、人工智能和地图系统,可以获得周围环境和具置信息,利用多模态模型,配送机器人可以完成OCR任务、获得目的地信息,从而进行分拣及相关路径规划。其次,在配送过程中,机器人获取的图像也将与目的地具体信息进行匹配,准确定位到小区、楼栋、单元,甚至到楼层和住户。

  人形机器人工作环境的复杂性对其运动精度与算法准确性提出了更高的要求,对于多模态大模型而言,可以通过模型参数量增大和训练数据量增大等方法来进一步提升模型效果。从GPT-1到GPT-3,模型的参数量从1.1亿个增长到了1750亿个,而PaLM-E已经达到5620 亿个参数,目前还未看到参数量与数据量增长对模型效果提升的瓶颈。在未来关于AI通用大模型的研究会持续进展,参数量与数据量会持续增长直至达到瓶颈,多模态大模型也将随之更加智能精确。此外多模态大模型通过采用自监督训练方式使得数据收集变得简单,不需要额外进行人工标注,从而在训练数据量增大的同时能够节省人力成本,提高训练效率。

  ①宏观经济和制造业景气度下滑风险:机器人行业受宏观经济波动影响较大,产业与宏观经济波动的相关性明显,尤其是和工业制造的需求、基础设施投资等宏观经济重要影响因素强相关。若未来国内外宏观经济环境发生变化,下业投资放缓,将可能影响机器人行业的发展环境和市场需求。②供应链波动风险:受全球宏观经济、贸易战、疫情防控、自然灾害等影响,若原材料紧缺,芯片等关键物料供应持续出现失衡,将引起机器人零部件制造业厂商生产成本增加甚至无法正常生产,经营业绩可能会受影响。③研发进展不及预期风险:目前,机器人领域,尤其是人形机器人领域,研发仍然面临较多的困难和不确定性。

  证券研究报告名称:《Tesla Bot进步明显,机器人应用空间不断打开》

  首先,从研发进展来看,自2021年AI日推出概念机以来,特斯拉人形机器人已经完成多个版本迭代,2022年AI日展示了平台机型和最新版本;其次,从步态行走技术来看,Tesla Bot在2022年4月就完成了第一次步态行走,其后在6月、8月、9月持续完善行走功能;最后,从功能来看,Tesla Bot在步态行走的基础上,已经具备了一定的抓取、搬运、上下料功能。

  ①    Tesla Bot在坚持外形仿人的基础上,进一步实现仿人关节结构和手掌结构;

  ②    Tesla Bot最新版本机器人的拥有40个执行器,其中手臂8个、躯干8个、手部12个、腿部12个,并且由概念机中展示的刚性驱动为主转变为刚性驱动+弹性驱动。

  ③    Tesla Bot和电动车在底层技术和设计思路上有共通之处,预计研发能够持续快速推进,并且实现良好的性能、成本控制。面向消费者的版本预计将在3-5年内实现交付,未来的产量将达到百万台级别,售价则会低于2万美元。

  特斯拉人形机器人供应商和特斯拉车规级供应商会存在部分重叠,未来会继续受益车规市场的增长,还有望受益机器人市场带来的额外增量。

  随着国内仿生机器人研发进展不断,国内厂商在自动驾驶、人工智能、多维度传感等领域的需求也会逐步体现。

  人形机器人较工业机器人拥有更多的关节,除了精密减速机之外,可能还涉及伺服、舵机、线性执行器等。这些核心零部件的性能、成本控制重要性尤为重要。

  人形机器人研发进展不及预期;供应链受地缘政治冲突影响风险;自动导航技术研发进展不及预期风险。

  证券研究报告名称:《特斯拉人形机器人发布:产品快速迭代,发展前景可期》

  根据特斯拉2021年的AI日,Tesla Bot外形设计接近人类平均身材,全身采用轻量化材料,并且在面部有一个重要信息显示屏。它的四肢使用40个机电执行器进行操作,其中手臂12个、颈部2个、躯干部2个、手部12个、腿部12个。此外,它具有人类级仿生手,脚部为2轴平衡设计,有力反馈感应,可以实现平衡和敏捷的动作。

  根据马斯克公开接受采访的信息,特斯拉人形机器人实现量产后的定价有望在2.5万美金左右,相当于六关节工业机器人的定价体系。这样的定价,未来如果想要有盈利,我们判定离不开中国供应链的支持,因为从全球制造业竞争力来看,只有中国供应链可以助力Tesla Bot减少相关成本、保障交付。

  根据特斯拉人形机器人已经发布的公开信息以及我们对各个零部件成本的理解,预计成本构成情况如下:

  1)动力总成系统:电池系统+电驱系统,占总成本的35%左右。电池系统包含电芯、热管理等,电驱系统包含电机、电控与减速器等。2)智能感应系统:包括感知计算以及闭环诊断等系统,包含毫米波雷达、图像传感器、温度传感器、FSD芯片、算力芯片等,占成本的25%左右。3)结构件:分为金属、非金属结构件,金属结构件主要做骨架,用于机器人的支撑,主要为铝合金或铝镁合金;非金属结构件主要做机器人的外表皮肤或者防护,包含PU树脂皮肤、缓冲材料、碳陶等,占成本的25%左右。4)线)其他零散单元,包括面罩玻璃等,占比约5%。

  1)预计特斯拉机器人将和电动车共享部分供应链从而降低成本,电动车中使用的动力电池、热管理、结构件、部分传感器亦可用于人形机器人,机器人的研发及量产可直接依托于特斯拉电动车成熟供应链体系,有利于迅速实现量产及降低成本。

  2)除了与车规共享的供应链之外,还有一部分可能只用于人形机器人的供应链,比如精密减速机、电机控制器、外涂覆&碳陶材料等。考虑人形机器人紧凑的结构设计,对执行动作精度的要求,谐波减速机的用量会比较高,很可能是单类成本占比最高的零部件。

  马斯克在首届AI智能日提及Tesla Bot的研发目标:“我们要确保它会一直对人友好,能把人从危险的、重复的,无聊的任务中解放出来,甚至还能跟已经高度自动化的特斯拉车辆生产进一步结合协作。”

  考虑到Tesla Bot的人形形态,同时具有较高的自由度,可以在一定程度上完成平衡和敏捷的动作,承担20kg左右的负载,我们预计它适用于车辆周边、生活居家、工商业等通用或定制化应用场景,甚至有可能被派往火星等外太空环境中工作。

  1)车辆周边场景:特斯拉机器人和汽车在底层算法上互通,因此预计Tesla Bot能够协同电动车实现多个场景应用,机器人将成为电动车智能场景中的一环。

  2)生活居家场景:①初期预计只能完成简单工作,例如室内场景中实现搬东西、收快递、倒垃圾等功能,在外出场景中实现陪伴、监测外界环境等功能;②在经过真实场景积累,迭代更新算法和功能后,Tesla Bot预计能够进一步从事精细化工作。

  3)工商业等应用场景:特斯拉人形机器人,作为人类生产力的延伸,预计未来能够适用于节拍要求不高、灵活性要求高的工商业场景,替代人类从事一些危险或者重复单调的工作。

  4)外太空场景:马斯克在2021年AI日上宣称希望未来能将机器人送到外太空,做一些人类无法从事的工作。

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