近期，据机构调研，人形机器人产业链中部分旋转关节存在方案变动可能性(大腿部位行星减速器可能替代谐波减速器)，减速器概念股大涨并带动机器人板块全面走高。叠加傅利叶智能将于7月发布通用人形机器人GR-1以及此前英伟达CEO黄仁勋表示AI下一个浪潮将是“具身智能”，机器人概念重回风口。

　　机器人产业发展经历了实验室技术积累阶段，工业机器人先行，目前正逐步走向AI和人形机器人结合形成的“具身智能”时代。

　　工业机器人为誉为“制造业皇冠上的明珠”。2022年中国工业机器人市场规模609亿元，全球占比45%，为第一大市场。未来，从经济性看，人口老龄化加剧导致人力成本提升，机器替人为大势所趋；从政策导向看，2023年1月工信部发布《“机器人+”应用行动实施方案》，目标2025年我国制造业机器人密度较2020年实现翻番。未来我国工业机器人渗透率仍具备较大提升空间。

　　2021年特斯拉提出人形机器人计划，拉开人形机器人产业化序幕。当前，以ChatPGT为代表的大模型正在引领新一轮人工智能浪潮，而AI和人形机器人结合形成的具身智能有望成为最爆款的产品。英伟达创始人兼CEO黄仁勋此前表示，AI下一个浪潮将是“具身智能”，即能理解、推理、并与物理世界互动的智能系统。特斯拉人形机器人Optimus作为标志性产品，在2023年5月股东大会上展示了精准的控制、感知能力，获得广泛关注。

　　特斯拉人形机器人进展迅速，AI赋能推动解决痛点问题，人形机器人商业化进程有望加速。马斯克乐观预计，未来人形机器人的需求，可能会远远超过汽车的需求，未来人形机器人的市场需求将达到100亿台。从产业链来说，机构建议重点关注价值占比高、增量空间大、毛利率较可观的环节，包括减速器、伺服电机、传感器等部分。

　　机器人产业按产品服务对象分为工业机器人、服务机器人和特种机器人。其中工业机器人占比超50%，是应用最广泛的机器人。工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，能自动执行工作，靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。

　　全球工业机器人安装量稳步增长，中国安装量占比过半引领全球市场。根据国际机器人联合会IFR发布数据显示，2021年全球工厂安装了工业机器人51.74万台，同比增长34.90%，安装量创历史新高，2016-2021年年均增长率11.94%。中国作为全球最大的工业机器人单一市场，2021年工业机器人安装量26.82万台，同比增长59.28%，在全球市场占比超过了50%，2016-2021年年均增长率达到25.25%。另外根据GGII、IFR及中国电子学会数据显示，2022年中国工业机器人销量预计突破30万台，同比增速超过15%；2023年预计工业机器人销量将达到37.5万台，同比预计增速超23%。预计未来工业机器人市场将延续增长趋势。

　　我国机器人密度快速提升，仍有较大提高空间。根据IFR统计，2021年我国制造业工业机器人密度为322台/万人，已经超过美国位列全球第五，而与工业化较为发达的韩国、日本、德国相比仍有差距，其中密度最高的韩国达到1000台/万人，传统的工业强国日本和德国分别为399和397台/万人。2023年1月19日，工业和信息化部等十七部门印发《“机器人+”应用行动实施方案》，提出到2025年，制造业机器人密度较2020年实现翻番。如果按照2020年246台/万人的密度计算，到2025年机器人密度要达到接近500台/万人，相较于现在的水平仍具备较大提升空间。

　　人口红利逐渐消失，“机器换人”趋势驱动机器人产业长期发展。随着中国逐渐迈入老龄化，中国的人口红利正在快速消失，劳动力成本迅速上升。劳动力人口的快速下降与人工成本的大幅上升对制造企业的生存产生严重威胁，倒逼企业降低生产成本，提高生产效率，形成了“机器替人”的长期趋势。

　　政策不断出台，驱动国产机器人产业链发展。近年来，国家先后出台多项政策，助力中国机器人产业发展。根据“十四五”规划，我国计划2025年整机综合指标达到国际先进水平，关键零部件性能和可靠性达到国际同类产品水平，到2035年产业综合实力达到国际领先水平。工信部印发《“机器人+”应用行动实施方案》除了对工业机器的密度提出目标之外，还提出聚焦10大应用重点领域，突破100种以上机器人创新应用技术及解决方案，推广200个以上具有较高技术水平、创新应用模式和显著应用成效的机器人典型应用场景，打造一批“机器人+”应用标杆企业，建设一批应用体验中心和试验验证中心等。此外，北京、上海等多地亦有相关政策出台不断推出，有助于推动我国机器人产业的健康快速发展。

　　国产化率逐步提升，国产机器人产业链迎发展机遇。由于我国工业机器人产业链发展较晚，目前ABB、发那科、库卡及安川电机四家国际巨头占据了国内工业机器人近60%的市场份额。但近些年来，国内品牌机器人本体公司凭借着高性价比和本土化服务的优势，也逐渐占据了一定的市场份额，市场占有率也不断提高，自主品牌机器人本体市场占有率已经从2014年的不足10%提升到2018年的28%。根据MIR的数据，预计2023年我国工业机器人国产化率将达到37%，未来随着政策的扶持、技术的进步和应用经验的积累，国产化率有望加速提升，国产工业机器人产业链将迎来发展机遇。

　　2021年特斯拉提出人形机器人计划，拉开人形机器人产业化序幕。2021年8月，马斯克在首届特斯拉人工智能日上宣布特斯拉人形机器人计划，代号“擎天柱”(Optimus)，并用图片展示了擎天柱的大致形态。随后在2022年10月，特斯拉第二届人工智能日上，擎天柱首次亮相。2023年5月16日在特斯拉股东大会上，马斯克又以视频的形式展示了擎天柱在自然行走、电机扭矩控制、力度控制、环境识别及记忆等方面的进步，在最新的视频中擎天柱已经能够稳定行走，并可以在工厂灵活行走、抓取物品，以及用不同力度敲击鸡蛋而保持不破碎，而2022年刚刚亮相时擎天柱还无法稳定行走，短短不到一年的时间擎天柱能够取得如此进步，展现了人形机器人产业化的可能性和潜力。

　　目前，行业内代表性人形机器人产品还包括波士顿动力Atlas、国内的小米CyberOne、优必选WalkerX等。

　　人形机器人需求空间广阔。在2023年的特斯拉股东大会上，马斯克表示特斯拉的长期价值可能来自于擎天柱人形机器人，如果人形机器人和人的比例是2:1左右，那么人们对机器人的需求量可能是100亿乃至200亿个，远超电动车的数量。根据高盛的《人形机器人投资案例》研究报告，预计在未来的10-15年，人形机器人市场规模至少达到60亿美元，如果克服诸如产品设计、用例、技术、可负担价格，以及广泛公众接受度等障碍，到2035年有望达到1520亿美元的市场规模，与电动汽车市场旗鼓相当，人形机器人产业链价值的潜在市场空间较为广阔。

　　人形机器人相较工业机器人结构更为复杂，产业化催生运动模块需求。人形机器人的关节数量多达25-50个，自由度更高，零部件类型多、用量大，成本占比高达整机的50%。以特斯拉擎天柱为例，其全身共有40个驱动器，其中躯干和四肢有28个驱动器，双手有12个驱动器，可实现全身200多个自由度，手部11个自由度。躯干和四肢的驱动器共有6种类型，其中3种旋转驱动器和3种线性驱动器，旋转驱动器采用谐波减速器，内部具有离合器，采用永磁力矩电机驱动；线性驱动器采用内部旋转螺杆结构，通过永磁力矩电机带动螺杆旋转推动执行杆，将旋转运动转为直线运动。人形机器人的产业化将催生对于运动驱动模块的大量需求，其中可能涉及的核心零部件包括减速器、电机、滚珠丝杠、传感器等。

　　刚需应用场景不足、成本高昂，人形机器人尚在早期阶段。人形机器人的终端应用市场包括医疗、教育、救灾救援、公共安全、生产制造、家庭陪护等多个领域，但目前人形机器人的功能相对简单、还未达到真正的智能程度，并且已实现量产的机器人都有着明确的应用场景，例如工业机器人在工业领域实现的搬运、焊接、点胶等工艺，扫地机器人的家用功能等等，而人形机器人尚无能够大规模应用的刚需场景。现阶段人形机器人的成本较高，主要是由于机械结构复杂、控制系统和传感器等部件的成本较高，导致整机成本居高不下，相同应用场景下性价比不高，例如小米发布的CyberOne的售价预计高达10万美元，而马斯克表示特斯拉将致力于大规模量产并降低成本，预计最终价格不到2万美元。而在人形机器人降本的过程中，国产机器人零部件企业有望基于产品性价比优势获得更多参与机会。

　　人工智能是机器人实现智能化的关键，机器人是人工智能的重要落地场景。机器人可以笼统的分为两类，一类是非智能机器人，一类是有智能机器人。人工智能能够让机器人理解、推理并与物理世界互动的智能系统，不同于传统机器人仅具有“物理”执行力，大模型可通过将图像、文字、具身数据联合训练，引入多模态输入，进而提升大模型和环境的交互能力和学习能力，推动机器人向更智能、灵活和自主的方向发展。

　　人形机器人商业化应用面临主要难题之一便是产品功能简单，智能化水平不足。人形机器人是AI的优秀载体，AI为人形机器人注入“灵魂”助力应用场景落地。2023年5月，英伟达创始人兼首席执行官黄仁勋在ITFWorld2023半导体大会上表示，人工智能的下一个浪潮将是具身智能（EmbodiedAI）。具身智能简单来说就是AI的大脑加上躯体。

　　AI大模型将从语音、视觉、决策、控制等多方面实现同人形机器人的结合，形成感知、决策、控制闭环。在语音层面，语言大模型为机器人的自主语音交互提供了解决方案，包括上下文理解、多语种识别、多轮对话、情绪识别、模糊语义识别等通用语言任务上；在视觉层面，通用视觉大模型的多任务训练方案能使得机器人更好地适应人类生活场景：大模型的强拟合能力使人形机器人在进行目标识别、避障、三维重建、语义分割等任务时，具备更高的精确度；而在决策层面，基于多模态的预训练大模型将增强机器人可完成任务的多样性与通用性，让其不局限于文本和图像等单个部分，而是多应用相容，拓展单一智能为融合智能，使机器人能结合其感知到的多模态数据实现自动化决策。AI技术使得人形机器人能够更好的理解和适应环境，具有更高的自主决策能力和智能水平，为人形机器人注入了“灵魂”，从而进一步拓展人形机器人的应用场景，加快其商业化进程。

　　另一方面，在工业机器人领域，AI能够增强机器人适应差异的能力，有助于机器人在工业领域渗透率的进一步提升。工业机器人痛点之一在于开发交付门槛较高，需要专业工程师手动编写代码、反复调试后，才能匹配产线特有的任务需求，高昂成本极大阻碍了工业机器人的普及。在AI大模型趋势下，工程师可通过大模型自动生成代码指令完成机器人功能的开发与调试，用日常对线年初，谷歌推出视觉语言模型PaLM-E，并运用到工业机器人上，根据环境变化寻找行动方案，无需任何人类引导。2023年阿里巴巴将千问大模型接入工业机器人，成功用对话操控机器人工作。在工业领域内，机器人能够与人类直接对话，加速应用实现及潜在应用领域渗透率飞跃，是未来十年最重要的机会之一。

　　机器人产业链上游包括核心零部件（价值占比高）及系统与技术支持部分，中游为系统集成及本体制造。下游为细分应用场景（ToB&ToC），如教育、物流、康养等。人形机器人产业链与传统机器人产业链大致相似，上游核心部件除减速器、伺服电机、控制器、传感器外，增加了体现算力水平的芯片。随着机器人感知、决策、控制、交互能力升级，软件系统与配套技术支持在产业链中占比加大。

　　减速器与伺服系统、控制器并称为工业机器人三大核心零部件，合计共占工业机器人成本的70%（其中减速器约30%，伺服系统约20%，控制器约17%）。对人形机器人而言，前面提到，人形机器人的产业化将催生对于运动驱动模块的大量需求，运动模块成本占比高达整机的50%，未来产业化将催生运动模块相关零部件的需求，包括减速器、电机、滚珠丝杠、传感器等。综合来看，重点关注上游核心零部件的投资机会。

　　伺服电机系统：工业自动化行业中应用最广的电机，作为自动化运动控制核心部件，它将电能转换为机械能，可实现对速度、转矩与位置进行精确、快速、稳定的控制。伺服电机系统一般由驱动器、电机、编码器构成。

　　减速器：人形机器人对减速器需求有明显拉动，谐波减速器增量空间大，关注RV减速器和行星减速器。精密减速器类似于工业机械的“肌腱”，连接了伺服电机和执行机构，电机一般高转速+低扭矩，因此减速器的核心作用是降低转速+提升扭矩，从而精准调节机器转动角度。工业上常用的减速器主要可分为RV减速器和谐波减速器，相比RV，谐波减速器应用领域更精细，人形机器人旋转关节处预计会大量使用谐波减速器，带来产业链较大增量空间。根据机构对Optimus人形机器人减速器使用量预估，单个人形机器人RV减速器预计使用量2个，主要用于胯部等旋转大关节处，而谐波减速器预计使用量12个，用于其他旋转小关节处。除此之外，近期，据机构调研，人形机器人产业链中部分旋转关节存在方案变动可能性，大腿部位行星减速器可能替代谐波减速器，行星减速器为新的增量机会，值得关注。

　　特斯拉Optimus全身预计使用14个线性执行器，将采用无框电机+滚柱丝杠的方案。丝杠的传动精度高、能耗低、高负载，但反驱透明度差（需配备力矩传感器），响应速度偏慢。无框电机+滚柱丝杠方案可以实现低功耗、高负载、高刚度，但可能会限制下肢高动态的运动能力。行星滚柱丝杠结构复杂、加工难度大因而成本较高。行星滚柱丝杠、倒置滚柱丝杆是线性关节中价值量占比较高的零部件，在特斯拉机器人硬件总成本中占比较高。未来可通过技术迭代+规模化生产实现大幅降本，满足大规模应用需要。

　　特斯拉Optimus机械手采取空心杯电机+腱绳驱动的方式，单手包括6个执行器，可实现11个自由度，由微型电机驱动。空心杯电机结构紧凑、能量密度高、功率低，和人形机器人机械手需求契合度高。

　　传感器是检测装置，能感受到被测量的信息，将感受到的信息，按一定规律变换成电信号或其他形式的信息输出，是实现自动检测和自动控制的首要环节。机器人传感器分为内部传感器和外部传感器，内部传感器包括位置传感器、速度与加速度传感器、力矩传感器、姿态传感器等，用于感知机器人自身的状态；外部传感器主要包括触觉传感器、视觉传感器、接近度传感器、听觉传感器、嗅觉传感器等，用于检测机器人所处的外部环境。

　　前面提到，虽然目前机器人核心零部件国产化率仍较低，但凭借着高性价比和本土化服务的优势，近些年国产机器人及核心零部件技术不断取得突破，市场占有率不断提高。减速器市场约80亿，其中谐波约30亿，外资品牌占比超过30%，但国产厂商份额明显提高，绿的谐波份额已达25%，RV约50亿，内资品牌占比超过20%；伺服系统整体市场280亿，工业机器人用伺服系统约30亿，其中，海外品牌占比仍超过40%，根据 MIR 睿工业的数据，2021 年我国伺服市场中，汇川、安川和松下分别以 16%、11%、10%的市场份额位列前三，国产品牌打破了外资垄断伺服市场的局面；工业机器人控制器市场规模约15亿，其中外资品牌占比超过60%。控制器国产化率低，内资厂商尚未形成竞争力。

　　此前提到人形机器人面临的痛点之一就是成本较高，马斯克此前表示特斯拉人形机器人目标价格要降到2万美元，降本为特斯拉人形机器人商业化的关键之一，国产硬件供应商具备很强的低成本大规模量产能力，迎来了导入特斯拉机器人硬件供应链的重要机遇。市场预期特斯拉人形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。比如三花智控是特斯拉汽车热管理系统一级供应商，目前已布局机器人产业，并对接特斯拉；同样作为特斯拉一级供应商的拓普集团鸣志电器，都有消息称已经对接特斯拉，其中拓普集团负责人形机器人的执行器部分，鸣志电器负责空心杯电机部分。此外，谐波减速器龙头企业绿的谐波公告将与三花智控共同出资在三花墨西哥工业园设立一家合资企业，主营业务为谐波减速器相关产品的研发、生产制造及销售，亦有望打入特斯拉人形机器人产业链。

　　此外，当前国内企业如小米、优必选等企业均发布了自己的人形机器人产品。与此同时，2023年7月，“傅利叶智能通用机器人战略发布会”将在上海举行。届时，该公司最新研发成果——通用人形机器人GR-1将首次与公众见面。国内人形机器人产业发展进入加速期，相关零部件的需求有望迎来快速增长。在国产替代的大背景下，未来人形机器人关键零部件国产化有望进一步加速。

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