2024年人形机器人行业研究方法论：特斯拉领衔人形机器人的从1到N.pdf

特斯拉领衔，人形机器人的从1到N人形机器人行业研究方法论证券研究报告证券研究报告 行业深度报告行业深度报告发布日期：2024年 9月2 日本报告由中信建投证券股份有限公司在中华人民共和国（仅为本报告目的，不包括香港、澳门、台湾）提供。在遵守适用的法律法规情况下，本报告亦可能由中信建投（国际）证券有限公司在香港提供。同时请务必阅读正文之后的免责条款和声明。分析师：朱玥分析师：朱玥SAC 编号：S1440521100008分析师：胡颖分析师：胡颖SAC 编号：S1440524050002摘要：事件催化&T&T链进展是核心影响因素2核心观点：回顾人形机器人整体行情，人形机器人指数涨跌主要受重要行业事件催化和特斯拉机器人进展影响，主要行情包含5个阶段。2022年5月，马斯克宣布进军人形机器人行业，引发首轮行情；2023年5月特斯拉公布Optimus最新进展，黄仁勋提出“具身智能”概念，AI大模型相继推出，引发机器人整体板块式行情；2023年11月，特斯拉公布技术方案变化，伴有行走测试预期，国内人形机器人创新中心成立，引发丝杠等细分环节收敛行情。经过两年发展，目前人形机器人行业处于从1到N的量产阶段，我们认为特斯拉机器人量产进度、AI大模型更迭代、海内外人形机器人产业化落地进程仍然是核心影响因素。人形机器人复杂程度是机器人之最，由电机、减速器、丝杠、传感器等核心零部件组成，海外厂商起步较早，国内企业性能逐步赶上。区别与传统工业机器人，人形机器人结构更为复杂，电机、减速器、丝杠等核心零部件使用数量更多，要求更高。电机：无框力矩电机、空心杯电机常用于人形机器人，未来技术路线将重点突破高功率、高扭矩密度、高过载需求；减速器：谐波减速器、行星减速器常用于人形机器人，但专用于人形机器人的高精度、大减速比，小体积，轻质量的减速器仍有提升空间；丝杠：回顾历史，丝杠在人形机器人使用较少，主要系价格昂贵，缺少机器人专用丝杠型号，随着国产企业相继突破技术瓶颈，未来性价比更高、效率更高的人形机器人专用丝杠有望打开市场空间；一体化关节：未来具备高功率密度、高精度、高爆发力的一体化关节将是主流零部件趋势之一，为机器人提供稳定的硬件基础。海内外多家人形机器人相继进入工厂实训，特斯拉表示明年将有上千台机器人在特斯拉工厂工作，人形机器人从1到N渐行渐近特斯拉表示，明年将有上千台人形机器人进入工厂工作；Figure机器人在宝马工厂进行实训，完成物料搬运等工作；美国Digit机器人在亚马逊进行物料搬运，机器人执行任务时实现100%自主性，任务完成成功率高达97%；国内机器人今年相继进入工厂实训，优必选、宇树等公司在新能源汽车厂开始实训工作，目前可以完成质检、贴车标等简单工作。投资建议：看好特斯拉及头部人形机器人产业链，关注高壁垒、高价质量环节看好国内一体化关节、龙头减速器、龙头电机企业受益于机器人量产放量，建议关注丝杠企业在技术上的突破和和送样进展。六维力、触觉传感器作为降本诉求最强的环节之一，看好国内企业实现技术突破+价格优势明显+服务灵活性更高等优势。重点关注：（1）执行器链环节：三花智控（汽车组覆盖）、拓普集团（汽车组覆盖）；（2）高壁垒丝杠环节：北特科技（汽车组覆盖）、贝斯特（汽车组覆盖）、恒立液压（机械组覆盖）等；（3）电机&减速器环节：双环传动（汽车组覆盖）、绿的谐波（机械组覆盖）、兆威机电（机械组覆盖）等；（4）高价值&核心部件传感器环节：东华测试（军工组覆盖）等。目录目录01.产业链简介：人形机器人核心构成02.历史股价复盘：事件催化&T&T链进展是核心影响因素03.产业链解析：核心零部件环节现状及趋势04.产业链大势研判：当前落地进展及需求展望05.投资建议&各环节跟踪产业链简介：人形机器人的核心构成5资料来源：Tesla，中信建投注：此图仅以特斯拉机器人作为人形机器人图例，列示公司未有相关产品的产业链公司图：人形机器人产业链图谱控制系统AI芯片中芯国际紫光国微一维力/力矩传感器柯力传感东华测试位置传感器-编码器加速器传感器IMU华依科技芯动联科速度传感器内部传感器摄像头舜宇光学联创电子六维力/力矩传感器柯力传感东华测试触觉传感器汉威科技敏芯股份高华科技安培龙听觉传感器外部传感器宁德时代电池组大脑结构件骨骼谐波减速器/行星减速器绿的谐波 双环传动中大力德 丰立智能丝杠新剑传动斯菱股份贝斯特北特科技鼎智科技 恒立液压无框力矩电机伟创电气步科股份禾川科技TQ电机力传感器编码器汇川技术禾川科技驱动器汇川技术科尔摩根关节CNC件旋转关节线性关节空心杯电机鸣志电器江苏雷利拓邦股份驱动器蜗轮蜗杆行星减速器中大力德双环传动精锻科技编码器灵巧手线传动力矩传感器控制算法：本体厂家/AI大模型蜗轮蜗杆接近觉传感器线缆壳体图：人形机器人与工业机器人上游零件、中游制造商、下游应用对比资料来源：中信建投人形机器人工业机器人上游中游：本体研发制造下游工业制造简单分拣灾害救援危险作业智慧物流安防巡逻服务娱乐工业制造搬运焊接装配加工码垛喷涂丝杠电机编码器轴承减速器执行器电池结构件其它零件驱动器控制器控制系统力/力矩传感器(二者均选配)触觉传感器摄像头(工业机器人选配)激光雷达IMUAI芯片传感器注：红色框线为两者都需要的零部件，蓝色框线仅为人形机器人必须零部件7特斯拉跟踪机器人产品进展硬件结构软件、多模态大模型任务完成度T链核心供应商核心供应商产能技术路线定点节奏潜在供应商产品研发进度送样进度产能量产进度内部测试对外销售合作客户产能行业跟踪全球机器人行业跟踪本体研发进度技术路线量产进度下游应用政策融资情况AI行业跟踪大模型数量大模型算力大模型技术路线大模型更新速度人形机器人应用进展股价复盘：事件催化&T&T链进展是核心影响因素01,0002,0003,0004,0005,0006,0007,0008,0009,000超额收益人形机器人指数沪深300指数双线驱动下行业主题性投资明显，人形机器人迎来发展新机遇。一方面,政策利好和科技创新为行业发展注入动力；另一方面，特斯拉Optimus人形机器人的持续进展备受关注。在这两大驱动力的推动下，人形机器人板块经历了数轮牛熊交替，行业投资逐渐升温，迎来了发展的新机遇。图、事件催化&T链进展成股价变化核心影响因素资料来源：Wind，中信建投2023.01.19：工信部印发“机器人+”应用行动实施方案；ChatGPT赋能人形机器人产业。2023.09.24：特斯拉更新Optimus进展2023.10：工信部印发人形机器人创新发展指导意见。2023.11：北京人形机器人创新中心成立。2023.12.29：优必选在港交所上市2024.01.25：特斯拉2023年报业绩说明会。2024.02：优必选Walker S在车厂首次实训；2024.03：优必选进入港股通标的名单。2023.03.02：特斯拉在2023 Investor Day展示进展。2023.05.17：特斯拉召开股东大会，公布Optimus最新进展。黄仁勋提出“具身智能”概念。2022.06.03：特斯拉预告在9月30日AI day发布人形机器人原型机。2022.10.01：特斯拉AI Day发布Optimus原型机。整体来看，人形机器人指数涨跌主要受重要事件催化影响和T链进展影响，主要行情可以分为以下5个阶段：第一轮上涨：2022年5-9月。马斯克预告将在9月30日AI day上发布推出首款人形机器人Tesla Bot原型机，引发机器人板块行情。第二轮上涨：2023年1-2月。工信部印发“机器人+”应用行动实施方案，OpenAI发布ChatGPT引爆网络，AI大模型发展超预期。第三轮上涨：2023年5-7月。特斯拉召开股东大会，公布Optimus最新进展，黄仁勋提出“具身智能”概念，引发人形机器人板块整体行情，各地相继出台涉及人形机器人产业的相关政策。第四轮上涨：2023年10-11月。政策支持和Optimus行走测试预期推动股价上涨。工信部发布人形机器人创新发展指导意见文件，北京人形机器人创新中心正式注册成立，机器人板块行情逐渐收敛，市场偏好丝杠等高壁垒环节。第五轮上涨：2024年2-4月。年后人形机器人市场逐步回暖，国内外事件催化频现，特斯拉发布Optimus最新进展。1001000200030004000500060007000800090002022-01-012022-05-012022-09-012023-01-012023-05-012023-09-012024-01-012024-05-01超额收益人形机器人指数沪深300指数首轮上涨：2022年5月2022年9月。从特斯拉来看，2022年6月马斯克宣布将在9月底的AI Day上推出首款人形机器人Tesla Bot原型机，引发机器人板块行情；从制造业行业来看，制造业整体复苏。图、马斯克预告将在9月30日的AI Day上发布人形机器人原型机，带动板块上涨资料来源：Wind，中信建投2022.04.21：亚马逊宣布成立工业创新基金AIIF，计划投资10亿美元来开发仓储机器人技术2022.06.03：马斯克预告将在9月30日的AI Day上发布人形机器人原型机。01000200030004000500060007000800090002023-01-032023-03-032023-05-032023-07-032023-09-032023-11-032024-01-032024-03-032024-05-03超额收益人形机器人指数沪深300指数第二轮上涨：2023年1月-2023年2月。政策端，工信部印发“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，服务机器人、特种机器人行业应用深度和广度显著提升。”行业端，2022年末OpenAI发布ChatGPT引爆网络，AI大模型发展超预期，以ChatGPT为代表的AI大模型关键技术可以用于机器人训练。图、2023年初，政策端和AI产业超预期，推动人形机器人指数上涨资料来源：Wind，中信建投1月19日：工信部印发“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”；ChatGPT赋能人形机器人产业。第二轮上涨：2023年1月初-2023年2月初。此阶段相关个股上涨主要系政策端以及AI概念驱动，受益个股主要是电机、执行器、减速器等等环节。图、工信部发布人形机器人实施方案，ChatGPT爆火，炒热人形机器人概念资料来源：各公司官网，中信建投公司环节2023年1-2月区间涨幅上涨原因鸣志电器空心杯电机37.99%机器人政策，人形机器人概念，T链预期绿的谐波谐波减速器35.19%人形机器人减速器概念步科股份无框电机33.37%机器人政策，人形机器人概念三花智控执行器30.00%机器人政策，人形机器人概念，T链预期拓普集团执行器29.23%机器人政策，人形机器人主题禾川科技无框电机/电机编码器24.33%机器人概念中大力德谐波减速器/行星减速器24.00%机器人减速器概念双环传动谐波减速器/行星减速器23.82%机器人减速器概念江苏雷利空心杯电机22.61%人形机器人概念丰立智能谐波减速器21.68%人形机器人概念1000200030004000500060007000800090002023-01-032023-03-032023-05-032023-07-032023-09-032023-11-032024-01-032024-03-032024-05-03超额收益人形机器人指数沪深300指数第三轮上涨：2023年5月初-2023年7月初。特斯拉5月17日在股东大会上公布Optimus最新进展，机器人可以稳定行走、抓取物体，并表示未来人形机器人需求将达百亿级别。同日英伟达创始人黄仁勋在ITF World 2023半导体大会上表示，AI下一个浪潮将是“具身智能”，引发板块持续上涨行情。图、2023年5月，特斯拉Optimus最新进展、黄仁勋提出“具身智能”概念，引爆人形机器人板块行情资料来源：Wind，中信建投56月：山东、深圳、北京等地相继出台政策文件，支持人形机器人发展。5月17日：特斯拉召开股东大会，公布Optimus最新进展。黄仁勋提出“具身智能”概念。第三轮上涨主行情：2023年5月初-2023年7月初，0-1板块性机会，概念相关个股普涨。NVIDIA创始人黄仁勋表示具身智能将成为下一波人工智能浪潮，特斯拉发布optimus最新进展，引发机器人整体板块行情，UCLA论文解析引发市场对减速器环节高度关注，同时电机、减速器、执行器等环节普遍受益。图、具身智能概念引发板块行情，0-1板块性机会出现，概念相关个股普涨资料来源：各公司官网，中信建投公司环节2023年5-7月区间涨幅上涨原因丰立智能减速器230.22%人形机器人主题，减速器概念，有减速器产品步科股份无框电机156.61%人形机器人主题，电机概念，有无框力矩电机产品鼎智科技行星滚柱丝杠147.96%人形机器人主题，滚柱丝杠概念，在微型行星滚柱丝杆研发与生产上有里程碑式达成昊志机电无框电机/减速器136.83%人形机器人主题，减速器/电机相关概念，公司有相关产品中大力德谐波减速器/行星减速器119.60%人形机器人主题，核心零部件减速器概念，公司有行星/谐波减速器产品鸣志电器空心杯电机118.01%人形机器人主题，灵巧手概念柯力传感六维力传感器115.58%人形机器人主题，传感器相关概念，公司有六维力产品江苏雷利空心杯电机/丝杠80.63%鼎智科技母公司，丝杠/空心杯电机概念双环传动谐波减速器/行星减速器66.74%人形机器人主题，减速器概念拓普集团执行器65.03%人形机器人主题，执行器概念01000200030004000500060007000800090002023-01-032023-03-032023-05-032023-07-032023-09-032023-11-032024-01-032024-03-032024-05-03超额收益人形机器人指数沪深300指数第四轮上涨：2023年10月底2023年11月中下旬。政策端，工信部于10月20日印发人形机器人创新发展指导意见，提出到2025年初步建立我国人形机器人创新体系，整机产品达到国际先进水平并实现批量生产；行业端，特斯拉在二季度说明会表示11月会制作完成搭载自主设计执行器的人形机器人，并进行行走和执行测试，市场对Optimus行走测试存在预期。图、2023年10月底-11月中下旬，人形机器人指数迎来第四轮上涨周期资料来源：Wind，中信建投10月20日：工信部印发人形机器人创新发展指导意见。11月：特斯拉机器人行走预期。第四轮上涨：2023年10月-2023年11月。11月催化密集，工信部政策催化，特斯拉行走测试预期。板块行情逐渐收敛，市场更加关注高技术壁垒+高价值量+强国产降本诉求的丝杠及丝杠设备环节，轻量化概念受关注。图、丝杠板块行情持续演绎资料来源：各公司官网，中信建投公司环节23年10月底-12月区间涨幅上涨原因鼎智科技行星滚柱丝杠90.73%人形机器人丝杠概念浙海德曼丝杠机床/刀具83.61%人形机器人丝杠设备概念贝斯特行星滚柱丝杠54.44%人形机器人丝杠概念北特科技行星滚柱丝杠54.34%人形机器人丝杠概念绿的谐波谐波减速器54.01%国内谐波减速器龙头华依科技IMU48.18%传感器概念东华测试六维力传感器45.22%六维力传感器概念中研股份轻量化材料39.05%人形机器人轻量化概念禾川科技电机/编码器37.37%人形机器人电机概念五洲新春行星滚柱丝杠33.37%人形机器人丝杠概念1701000200030004000500060007000800090002023-01-032023-03-032023-05-032023-07-032023-09-032023-11-032024-01-032024-03-032024-05-03超额收益人形机器人指数沪深300指数行业触底向好，迎来五轮走高趋势：2024年2月初2024年4月初。年后人形机器人市场逐步回暖，事件催化&特斯拉量产进展成催化因素。国内外事件催化频现，英伟达GTC 2024大会，Figure 01进展更新，优必选发布Walker S在新能源车厂首训视频，纳入港股通名单。特斯拉进展方面，发布Optimus行走更新视频，机器人行走更快更流畅。图、2024年2月初-2024年4月初，板块迎来第五轮上涨周期资料来源：Wind，中信建投2月：优必选Walker S在新能源车厂首次实训；马斯克更新Optimus行走视频；3月：优必选进入港股通标的名单；Figure 01 发布应用端到端大模型更新视频；18行业触底向好，迎来五轮走高趋势：2024年2月-2024年4月初。人形机器人市场逐步回暖，事件催化&特斯拉量产进展推动板块再次迎来走高趋势。特斯拉公布Optimus最新行走视频，丝杠、电机环节涨幅较大。本体方面，AI大模型赋能人形机器人，优必选与百度文心大模型合作，人形机器人应用落地加快。图、人形机器人进展超预期，板块触底向好资料来源：各公司官网，中信建投公司环节24年2-4月区间涨幅上涨原因优必选本体177.89%发布人形机器人Walker S最新视频，与百度实现战略合作北特科技行星滚柱丝杠112.85%丝杠概念丰立智能谐波减速器/丝杠112.60%丝杠概念，有丝杠产品在测试天奇股份本体109.40%公司与优必选共同成立合资公司优奇机器人；工业人形机器人已进入新能源汽车工厂总装车间进行实景训练步科股份无框电机100.28%电机概念，有电机产品鸣志电器空心杯电机83.98%空心杯电机概念五洲新春行星滚柱丝杠81.10%丝杠概念贝斯特行星滚柱丝杠79.19%丝杠概念浙海德曼丝杠设备78.22%工业母机走高，以旧换新政策，人形机器人丝杠设备日发精机丝杠设备76.79%丝杠设备概念，公司数控螺纹磨床用于新能源汽车、人形机器人上的丝杆与螺母的试磨情况良好，高效且精度符合客户要求指数波动下降，整体回调：2024年4月初-6月。人形机器人板块整体回调，5月5日特斯拉发布最新optimus训练视频，传感器仅采用2D视觉、触觉传感器和力传感器。同时马斯克预告optimus灵巧手自由度将提升，市场推断可能采用丝杠或谐波减速器方案。受益环节主要为传感器、丝杠、减速器。图、板块整体回调，传感器、丝杠、减速器等环节受益于T链进展资料来源：各公司官网，中信建投公司环节24年4-6月区间涨幅上涨原因斯菱股份行星滚柱丝杠91.75%丝杠概念，T链送样，公司使用部分超募资金人民币11,706.53万元用于投资建设“机器人零部件智能化技术改造项目”；北特科技行星滚柱丝杠55.85%T链送样，公司在上海设立全资子公司上海北特机器人部件，配合客户研发人形机器人用的丝杠产品。安培龙传感器51.24%六维力传感器概念，立项“基于微熔技术的力&力矩传感器项目”研发，六维力传感器新技术方向之一敏芯股份触觉传感器43.84%人形机器人传感器概念高华科技触觉传感器39.51%人形机器人传感器概念，申请MEMS压力传感器专利丰立智能谐波减速器36.23%减速器概念，谐波减速器给机器人整体企业送样中浙海德曼丝杠机床/刀具29.56%丝杠设备概念华依科技IMU28.62%传感器概念，公司在机器人领域的应用有相关布局沃尔德丝杠刀具22.91%丝杠刀具概念五洲新春行星滚柱丝杠22.79%丝杠概念，T链送样人形机器人零部件指数：选取各环节最具代表性的标的编制，反映了人形机器人零部件从2022年至今的股价变动情况。以人民币计价，所用标的股价采用前复权，标的上市日期股价设为1000，使用市值加权平均，频率为日。图、各环节指数选取最具代表性标的编制资料来源：wind，中信建投产品类型证券代码公司名称产品类型证券代码公司名称执行器002050.SZ三花智控丝杠603667.SH五洲新春301550.SZ斯菱股份601689.SH拓普集团300580.SZ贝斯特603009.SH北特科技灵巧手603728.SH鸣志电器丝杠设备688577.SH浙海德曼关节电机688698.SH伟创电气000837.SZ秦川机床300809.SZ华辰装备688160.SH步科股份002520.SZ日发精机谐波/谐波减速器688017.SH绿的谐波传感器603662.SH柯力传感002472.SZ双环传动300354.SZ东华测试002896.SZ中大力德600480.SH凌云股份301368.SZ丰立智能300007.SZ汉威科技-60.00%-40.00%-20.00%0.00%20.00%40.00%60.00%80.00%100.00%2022/1/12022/5/12022/9/12023/1/12023/5/12023/9/12024/1/12024/5/1三花智控绝对收益拓普集团绝对收益人形机器人指数绝对收益沪深300绝对收益Optimus整体躯干共有28个执行器，高确定性+高价值量驱动股价快速反应，超额收益逐步回顾。执行器是人形机器人价值量和确定性是最高的环节，在第一轮行情中执行器快速反应，绝对收益跑赢人形机器人指数，后续几轮行情持续跑赢，超额收益逐步回归。图、执行器高确定性+高价值量驱动股价快速反应资料来源：Wind，中信建投2022.06.03：特斯拉预告在9月30日AI day发布人形机器人原型机2023.01.19：工信部印发“机器人+”应用行动实施方案2023.11：行走测试预期，特斯拉在23Q2业绩提到预计11月进行行走测试。Optimus灵巧手单手使用6个电机，具备11个自由度，灵巧手行情由确定性+稀缺性驱动。灵巧手一般采用电机驱动，特斯拉采用空心杯电机，我们选取鸣志电器作为空心杯环节标的，灵巧手环节对股价反应迅速，稀缺性+确定性驱动跑赢人形机器人指数，历史最高涨幅最大。图、确定性+稀缺性驱动，历史最高涨幅最大资料来源：Wind，中信建投-100.00%-50.00%0.00%50.00%100.00%150.00%200.00%250.00%300.00%2022/1/12022/5/12022/9/12023/1/12023/5/12023/9/12024/1/12024/5/1鸣志电器绝对收益人形机器人指数绝对收益沪深300绝对收益2022.06.03：特斯拉预告在9月30日AI day发布人形机器人原型机。2023.03.01：特斯拉在2023 Investor Day上展示了Optimus的最新视频，可实现装配任务，手指关节可实现抓取。2024.05.05：马斯克在社交平台预告灵巧手自由度将提升至22个。2023.07.20：特斯拉23Q2业绩说明会，已生产5-10台，预计11月进行行走测试，Optimus 关节电机采用无框力矩电机，关节电机行情由板块行情驱动为主。无框力矩电机竞争格局相对分散，最高涨幅低于更稀缺的空心杯电机，跟随板块行情启动后跑赢人形机器人指数。图、关节电机由板块行情驱动为主资料来源：Wind，中信建投-60.00%-40.00%-20.00%0.00%20.00%40.00%60.00%80.00%2022/1/12022/5/12022/9/12023/1/12023/5/12023/9/12024/1/12024/5/1关节电机指数绝对收益人形机器人指数绝对收益沪深300绝对收益2023.05.17：特斯拉召开股东大会，公布Optimus最新进展。黄仁勋提出“具身智能”概念。Optimus采用谐波减速器，减速器环节跟随板块行情，随着行情演绎，其超额收益逐步收敛回归。2023年6月，UCLA人形机器人论文引发市场对减速器环节的高度关注，提升行星减速器在人形机器人的使用可能性。图、减速器技术壁垒高、价值量大，国产化进程仍有空间资料来源：Wind，中信建投-60.00%-40.00%-20.00%0.00%20.00%40.00%60.00%2022/1/12022/5/12022/9/12023/1/12023/5/12023/9/12024/1/12024/5/1谐波&行星减速器指数绝对收益人形机器人指数绝对收益沪深300绝对收益2022.06.03：特斯拉预告在9月30日AI day发布人形机器人原型机。2023.06：UCLA拜访特斯拉Optimus。此前，UCLA论文引发市场对减速器环节高度关注，该论文全部采用行星减速器。2023年11月以来，市场更加关注高技术壁垒+高价值量+强国产降本诉求的丝杠环节。11月催化密集，特斯拉行走测试预期，工信部正常催化，丝杠板块行情开始持续演绎。图、丝杠板块从2023年11月开始走高，有望先行实现国产替代资料来源：Wind，中信建投-60.00%-40.00%-20.00%0.00%20.00%40.00%60.00%80.00%2022/1/12022/5/12022/9/12023/1/12023/5/12023/9/12024/1/12024/5/1丝杠指数绝对收益人形机器人指数绝对收益沪深300绝对收益2023.11：特斯拉行走测试预期。2023.10：工信部印发人形机器人创新发展指导意见。2024.02：马斯克在社交平台发布Optimus在实验室行走视频。-60.00%-40.00%-20.00%0.00%20.00%40.00%60.00%80.00%100.00%丝杠设备指数绝对收益人形机器人指数绝对收益沪深300绝对收益丝杠设备行情节奏跟随板块行情，2023年以来，丝杠行情带动同样高技术壁垒+强国产降本诉求的丝杠设备环节持续演绎。11月催化密集，工信部政策催化，特斯拉行走测试预期，国产厂商持续研发螺纹磨床技术，受到市场广泛关注。图、丝杠行情引发市场关注高壁垒设备环节资料来源：Wind，中信建投2023.11：特斯拉行走测试预期。2023.10：工信部印发人形机器人创新发展指导意见。人形机器人传感器种类多样，标的相对分散，传感器环节主要跟随板块行情，特斯拉技术方案迭代提升其确定性。图、传感器跟随板块行情，特斯拉技术方案持续催化资料来源：Wind，中信建投-50.00%-40.00%-30.00%-20.00%-10.00%0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%2022/1/12022/5/12022/9/12023/1/12023/5/12023/9/12024/1/12024/5/1传感器指数绝对收益人形机器人指数绝对收益沪深300绝对收益2023.12.13：特斯拉更新视频，增加足部的力/力矩传感器，手部触觉传感器。2024.03.13：Figure 发布了和 OpenAI 合作后的首个机器人 Figure 01 的演示。产业链解析：核心零部件环节现状及趋势电机将电能转换成机械能，为机器人提供动力。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。转子绕组切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。依照使用电源类型，可分为直流电机和交流电机。30图、电机由转子和定子等部件组成资料来源：Nidec，中信建投资料来源：新能源汽车构造与检修，中信建投输出轴轴承转子绕组定子轴承托架导线图、电机类型品类多样电机的机械输出主要由转速和扭矩来决定。转矩是各种工作机械传动轴的基本载荷形式，与动力机械的工作能力、能源消耗、效率、运转寿命及安全性能等因素紧密联系。转速则是电机旋转的速度，与电源频率和磁极对数相关。31图、扭矩、转速、功率是电机的重要参数资料来源：RCS，中信建投输入功率W电压V电流A输出功率W电机转速rad/s扭矩NmA机械输出损耗输入效率%=输出功率 输入功率资料来源：Nidec，江苏省机械工程学会，中信建投图、电机的转速和扭矩决定了其机械输出A为常数常用参数含义功率电机两侧电压和电流的乘积额定功率额定电流和额定电压的乘积转矩使机械元件转动的力矩称为转动力矩效率有用功率对驱动功率的比值减速比减速机构中瞬时输入速度与输出速度的比值空载转速电机在不带负载的情况下的转速空载电流电动机不带动任何负载（空转）的电流额定转速在额定功率下电机的转速，即满载时的电机转速额定转矩在额定功率时运转的转矩称额定转矩，也称满载转矩堵转扭矩电动机转速随着负载增大到一定程度转速会急剧下降，当轴上负载使电动机转速下降为0时，称堵转，此时负载转矩即为堵转转矩无框力矩电机区别于传统电机，由转子和定子组成，没有固定外部机构或框架，利用机器的自身轴承支撑转子，将电机无缝内置于机器设计中。其结构设计使其具备高效率、高精度等优异的动态性能，广泛应用于工业自动化、机器人、医疗设备、航空航天等领域。32图、无框力矩电机由转子和定子组成资料来源：机电之家，中信建投资料来源：达瑞微电机，研一机械，中信建投图、无框力矩电机具有优异动态性能定子转子极高的刚度可以做为直驱动力源，它不需要皮带和皮带轮，丝杆或齿轮箱，就能直驱负载。效率高无框力矩电机直接集成到机器的结构中，效率高。静音无框力矩电机直接集成到机器的结构中，改变了传动方式（甚至不用减速机），带来了明显的静音效果。稳定性高无框力矩电机直接集成到机器的结构中，减少了所用的零件，因此机器更易稳定工作。低维护性较传统电机相比更少的机械部件，无易磨损或需维护的组件美国科尔摩根是全球无框力矩电机龙头，拥有超 70 年的运动控制研发经验，电机性能在全球处于第一梯队。国内目前进展较快的公司包括步科股份、昊志机电等。步科股份是国内最早做无框电机的厂商之一，到2022年，步科进一步推出第三代无框力矩电机FMC系列，产品优化了电磁方案，转矩密度进一步提升，新一代产品的过载能力、额定扭矩等性能已经逐步接近国际龙头科尔摩根的产品。33图、科尔摩根电机积累深厚，广泛应用与机器人领域资料来源：wind，各公司官网，中信建投公司公司国家国家下游应用领域下游应用领域Kollmorgenollmorgen美国医疗、航空航天、国防、机器人AerotechAerotech美国适合直接驱动应用，例如打印和扫描Allied motionAllied motion美国航空航天与国防、自动化、精密医疗设备、机器人、AGV、手持式电动工具ParkerParker美国旋转工作台、材料成型、材料搬运、造纸机、搅拌机、压缩机、特种机械、电动缸、绞车、医疗、航空航天、军事TQ TQ RobodriveRobodrive德国人形机器人、协作机器人、外骨骼、医疗和服务机器人、机械工程、航空tecnotiontecnotion荷兰晶圆处理机器人、航空航天、机床、数字切割机、打印设备、Delta 机器人、SCARA机器人、轻量级臂端工具、木材切割机、手术机器人、样本处理、康复设备Maxon MotorMaxon Motor瑞士外骨骼、电动义肢、外科电动工具、手术机器人、空气轴承、半导体、航空阀门和执行器、无人机、小型工业机器人、农业机器人、服务型机器人、协作机器人、汽车步科股份步科股份中国协作机器人、仿生机器人、医疗器械、半导体设备、新能源林泉电机林泉电机中国机械臂、石油装备、航天设备昊志机电昊志机电中国按摩机器人、协作机器人大族电机大族电机中国立式铣车复合加工中心、光伏PECVD设备、PVD去膜机、精密机床、医用直线加速器微精电机微精电机中国航空航天、船舶重工、国防、电子系统空心杯电机采用无铁芯转子，该种转子结构可以消除传统电机中因铁芯形成涡流引起的电能损耗。空心杯电机不仅重量轻、转动惯量小，减少了机械能损耗，还因其转子结构的优化而提升了运转特性，在医疗、航天航空、工业自动化、机器人等领域成为电动机的发展趋势。空心杯电机分为有刷和无刷两种类型。有刷空心杯电机转子无铁芯，无刷空心杯电机定子无铁芯。有刷电机通过碳刷和换向器完成电能的传输和换向，而无刷电机则通过控制器处理霍尔传感器的位置信号来实现换向，无需物理换向结构。34图、有刷空心杯电机的线圈、换向器和连接板一起旋转，形成转子资料来源：鸣志电器，中信建投资料来源：鸣志电器，中信建投图、无刷空心杯电机是线圈固定，永磁铁旋转作为转子海外空心杯电机厂商先发优势和技术积淀优势明显。全球空心杯电机市场的龙头企业包括Maxon Motor、Faulhaber、Portescap、Allied motion、Nidec等公司，根据头豹研究院数据，2022年内全球空心杯电机CR5为67%。中国空心杯电机厂商起步较晚，在全球市场中与国际厂商仍然存在一定的差距。35图、全球空心杯电机竞争格局中，欧美企业占据主要优势资料来源：wind，各公司官网，中信建投公司公司国家国家下游应用领域下游应用领域FaulhaberFaulhaber德国机舱设备、卫星、行星着陆器、电动夹具、医用呼吸机、显微镜等光学设备、外科机器人、农业机器人、仿人机器人PortescapPortescap美国遮光窗帘系统、座椅运动系统、阀门和执行器、配料分送设备、便携式气体探测仪、仿人机器人、土地测绘全站仪、安保和监视摄像机、电动螺丝刀、移动肠道进食泵、医用分析仪、仿生和外骨骼系统、外科手术机器人Allied motionAllied motion美国移液枪、外骨骼、假肢、航天航空、自动化、工业机械、机器人Citizen MicroCitizen Micro日本医疗设备、工业设备、光学设备、机器人OrbrayOrbray日本专业摄像机、广播控制、导尿管、摄像镜头驱动、测量仪器、工业伺服、内窥镜(OCT)、导管消融术、超声内镜、微创手术、手术钻头、微型机器人、通讯机器人NidecNidec日本光学摄像头、无人机、汽车配件Maxon MotorMaxon Motor瑞士手术机器人、口腔外科设备、心脏辅助设备、外骨骼、义肢、电动移液器、电动螺丝刀、捆扎工具和装订机、摄像机、航空航天产品、机器人、汽车鸣志电器鸣志电器中国导弹的飞行方向快速调节、高倍率光驱的随动控制、快速自动调焦、高灵敏的记录和检测设备、工业机器人、仿生义肢、便携式、仪器仪表、个人随身装备、野外作业的仪器设备、电动车、玩具车、电动牙刷、飞行器、医疗技术、测量设备鼎智科技鼎智科技中国医疗设备、分析仪、显微镜、晶片制造、探针测试装配、手机、平板电脑、笔记本电脑、智能包装机、切割机、灌装机、3D打印、工业型机器人、服务型机器人、家庭自动化机器人、夹具、AGV拓邦股份拓邦股份中国纹身机、医疗设备、电动窗帘、打磨机、水泵、手持电动工具、电动窗帘、机器人、工业夹具、半导体设备兆威机电兆威机电中国照相机、机械手、玩具、手机摄像头、遥控装置、精密医疗器械伟创电器伟创电器中国人形机器人灵巧手、手术机器人、移动机器人、机械臂无刷直流电机根据定子是否开槽分为有齿槽电机和无齿槽电机，常规多为开槽设计。有齿槽电机的定子有齿槽结构，线圈缠绕在定子周围的槽内。无齿槽电机的定子无齿槽结构，线圈在单独的外部操作中缠绕，然后在电机组装过程中直接插入气隙中。无齿槽电机无齿槽效应，转矩可预测且高度可控，更适用于高速和小尺寸的应用；有齿槽电机的单位体积转矩输出、电机常数、效率更高。在需要平稳运行、高加速度和高转矩常数的系统中，有齿槽电机是第一选择。36图、有齿槽电机与无齿槽电机的定子结构不同资料来源：控制工程网，中信建投资料来源：控制工程网，中信建投图、有齿槽设计比无齿槽设计能够更好地集中磁能有齿槽电机无齿槽电机轴磁通向电机具有轴向磁场，定子、转子呈盘式结构。在电机结构方面，轴向磁通电机的定子、转子均呈盘形结构，定子与转子间的气隙是与电机转轴垂直的平面，磁场方向垂直于气隙面，与转轴方向平行。与传统径向磁通电机对比，轴向磁通电机具备体积小、质量轻、高功率及扭矩密度等优点，多应用于电动汽车、飞机等领域。37图、径向磁通电机的磁场方向为径向资料来源：电子工程世界，中信建投资料来源：YASA官网，中信建投图、图表4：YASA车用轴向磁通电机性能更优项目名称项目名称YASA车用轴向磁通电机车用轴向磁通电机传统电动汽车径传统电动汽车径向磁通电机向磁通电机质量（质量（kg）2450体积体积(L)510制动马力（制动马力（bhp）480250扭矩扭矩(Nm)800400扭矩密度扭矩密度（Nm/L）1604