$江苏雷利(SZ300660)$ 参考高盛的预计，2035年人形机器人全球市场空间将增到378亿美元，CAGR复合增速63.98%，远超新能源汽车市场行业37.9%的复合增速，未来市场空间潜力巨大。
人形机器人的应用场景有望经历“汽车工厂应用—制造业开始全面渗透铺开—成熟后走进千家万户”三个阶段。马斯克表示，Optimus将与特斯拉的车辆共享一切核心技术，预计未来每个人都将拥有自己的人形机器人，且成本会持续降低，计划降到2万美元至3万美元一台。
人形机器人行业概览
根据专业书籍《Humanoid Robots》的归纳，人形机器人应当能“在人工作和居住的环境工作，操作为人设计的工具和设备，与人交流”，是具有与人类似的身体结构和运动方式（双足行走、双手协作等）的智能机器人。
在此前提下，人形机器人最终应具有与人类似的身体结构，包括头、躯干和四肢，使用双足行走，用多指手执行各种操作，并具有一定程度的认知和决策智能。
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作为通用化程度高、高度集成和智能化的机器人，人形机器人既需要极强的运动控制能力，也需要强大的感知和计算能力。
其技术难点在于尽可能模仿人的各类场景下“感知-认知-决策-执行”的过程，涉及仿生感知认知技术、生机电融全技术、人工智能技术、大数据云计算技术、视深导航技术等各领域的尖端技术。
Tesla Bot人形机器人图：
图片资料来源：特斯拉官网
人形机器人主要包含四大核心技术模块：
环境感知模块、智能AI芯片模块、运动控制模块、操作系统模块。
环境感知模块主要负责数据采集与环境认知（视觉、声音、雷达、压感、光感）等传感器。
智能AI芯片模块包括负责数据处理和算力的存储器和智能芯片。
运动控制模块包括能量管理系统和动作执行系统（驱动器、控制器、减速器等）等。
操作系统模块包括硬件抽象描述、底层驱动程序管理、共用功能的执行、程序间消息传递、程序发行包管理等。
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人形机器人产业链
人形机器人产业或依托较为成熟的工业机器人产业链。
产业链上游包括减速器、电机、丝杠、控制器、传感器等硬件部分，以及软件系统部分；中游为人形机器人本体厂商；下游是人形机器人的应用终端领域。
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从当下看，价值占比高以及增量空间大的主要是上游核心零部件。
长期来看，最具价值的部分或在于软件部分，即能够自研或掌握运动控制、人工智能算法等核心技术者，将掌控人形机器人的中枢与大脑，某种程度上将有望在技术层面主导人形机器人的发展方向和发展节奏。
01 执行系统
执行器是人形机器人的关键硬件，主要负责将能量转化为机器人的机械运动，其价值量较高。
执行器又分为旋转执行器和直线/线性执行器。
旋转执行器用于使机器人的关节进行旋转运动；直线执行器则用于推拉动作，如手臂的伸展。
以特斯拉Optimus为例，其关节由40个执行器组成，核心零部件包括丝杠、电机、减速器，旋转关节、直线关节、灵巧手合计成本占比超过50%。
图片数据来源：Tesla AI DAY
无框力矩电机
无框力矩电机可以用于模仿关节的活动，也可用于模拟肌肉的拉伸，具有高扭矩、性能稳定和高精度等优点，可以满足人形机器人要求。
特斯拉Optimus就在14个线性执行器和14个旋转执行器中使用了无框力矩电机，以实现精准控制并节省空间。
无框力矩电机目前存在较高的技术壁垒。
全球无框电机主要生产企业包括瑞士MAXON MOTOR公司、美国穆格公司（MOOG）、美国森萨塔科技公司（Sensata）、美国科尔摩根公司（Kollmorgen）、美国Novanta集团等。其中，科尔摩根是全球最早研发出无框电机的企业。
国内只有少量厂商能提供品质较高的无框力矩电机，市场呈头部集中的趋势。据公开资料显示，国内在无框力矩电机主要布局厂商包括步科股份、昊志机电、鸣志电器、鼎智科技、江苏雷利、微光股份、航天电器、微精电机等。根据觅途咨询数据显示，在国内无框力矩电机市场中。
丝杠
丝杠是将旋转运动变成直线运动的传动附件，具备较高的承载力和精度。
根据摩擦特性可分为滑动丝杠、滚动丝杠和静压丝杠三类，其中滚动丝杠又可以分为滚珠丝杠和行星滚柱丝杠两大类。
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特斯拉机器人线性执行器使用行星滚柱丝杠。滚柱丝杠负载高、寿命长且导程小，主要用于承载要求更高的大臂、大腿、小腿。
丝杠在人形机器人上的应用：
图片资料来源：Tesla day
丝杠全球市场格局方面，国外龙头制造商 Rollvis、GSA 和 Ewellix 市场份额占比分别为 26%、26%、14%。
国内丝杠领域以南京工艺、博特精工为代表，主要布局厂商还包括舍弗勒、北特科技、双林股份、贝斯特、五洲新春、鼎智科技、斯菱股份、KGG 、新剑传动、恒立液压等。其中，新剑传动、KGG 和五洲新春已经研发出灵巧手部丝杠。
国内外丝杠主要布局厂商：
图片资料来源：中国设备工程
减速器
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转矩的作用，是机器人使用的精密传动装置。
作为人形机器人机械系统中的关键组件，减速器对机器人的运动性能起着决定性作用。
由于人形机器人结构更接近人形，每个关节受力更加复杂，对减速器负载和电机响应速度要求更高。
人形机器人使用的减速器主要是谐波减速器、行星减速器和RV减速器。
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谐波减速器是一种靠波发生器使柔轮产生可控的弹性变形波，通过其与刚轮的相互作用，实现运动和动力传递的传动装置。
谐波减速器具传动速比大，承载能力高，传动精度高以及体积小等优点，更适配于人形机器人。
全球市场格局方面，国外厂商哈默纳科已经完成手指微型谐波减速器研发；国内绿的谐波和宏勤自动化科技也有研发手部微型谐波减速器。
绿的谐波2024年中报显示，其超小型谐波减速器可以做到最小外径为 6mm，适用于智能机器人手指关节。据公开资料显示，绿的谐波全球市占率约为25%，位列国产第一，全球第二。
当前国内谐波减速器主要厂商还包括来福谐波、德福机器人、大族精密传动、同川科技、国茂股份、双环传动、丰立智能、光洋股份、优德精密等。
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此外，行星减速器可以在人形机器人部分关节替代谐波减速器。
从市场格局来看，行星减速器整体行业进入壁垒较高，产品结构复杂，制造安装难度较大。
在全球范围内，精密行星减速器市场主要被少数几家企业所占据，德国企业处于领先地位，如德国纽卡特、德国威腾斯坦、德国赛威传动等，其他竞争力较强的还有日本企业，例如日本住友、日本电产等。国内科峰智能、纽氏达特、中大力德等本土供应商引领国产替代。
在RV减速器市场，日本纳博特斯克处于垄断地位，占据了我国市场一半以上的份额，海外主要厂商还包括日本住友等。国内主要厂商包括双环传动、秦川机床、中大力德、南通振康、珠海飞马、智同科技等数家企业都在大力发展国产RV减速机产品。
02 灵巧手
灵巧手是人形机器人的核心部件。
灵巧手原理是通过驱动空心杯电机，经过行星减速器减速，再经过涡轮蜗杆减速，拉动腱绳，实现手指的抓取。
灵巧手构成包括6个执行器（空心杯电机），11个自由度，自适应抓取；其中拇指有两个执行器。
自由度角度看，海外特斯拉、ShadowHand、SCHUNK和ILDA已经将DOF自由度做到20个以上。
国内青龙灵巧手自由度做到19个，处于国内较为领先地位。
抓握力角度方面，海外的QBhand和国内的星动纪元较为领先，抓握力分别达到62N和80N。国内市场上，因时机器人、傲意、腾讯RoboticsX实验室等企业也在积极布局，且具有低成本供应链优势，未来国产灵巧手有望占据更多市场份额。
据特斯拉公开资料，特斯拉第三代灵巧手相比于第二代的变化为：手部增加了自由度，从11提升到22个，从而对应的电机数量将可能从原本的6个提升到13-17个；驱动器搭载位置从手掌改为手腕部位。
灵巧手价值量最高的零部件为空心杯电机、丝杠、减速器、触觉传感器。
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空心杯电机
空心杯电机是人形机器人灵巧手的关键零件。
人形机器人手指关节自由度提升，考虑到人形机器人的仿真性，其手指关节处需要配备体积小且能输出较大力的电机，空心杯电机具备较强契合度。
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空心杯电机占单台机器人成本的4.43%，属于占比较高的零部件环节。在结构上突破了传统电机的转子结构形式，采用的是无铁芯转子，也叫空心杯型转子。其具有可靠的运行稳定性、高能量密度、启动和制动迅速等优势。
空心杯应用领域较高端，设计及制造壁垒高，市场空间相对无刷、伺服等通用产品更小。
全球竞争格局来看，海外品牌占据高端市场，国内产品性价比优势明显。
海外厂商Maxon、Faulhaber、Portescap起步较早，在空心杯电机领域较为领先，2023 年外资企业市场份额达到 85%以上。
国内布局工业用空心杯电机的企业如鸣志电器、兆威机电、拓邦股份、鼎智科技、微光股份、伟创电气、禾川科技等正在加速切入人形机器人领域，实现国产化降本。
03 感知系统
人形机器人的感知包括图像识别、输入信息处理、姿态解算和运动控制。
通过软硬件协同工作，如3D视觉、相机、语音处理算法、惯性测量单元和控制算法等，以实现全面环境感知和响应。
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感知系统的传感器是将机器人对内外部环境感知的物理量变换为电量输出的装置，可分为内部传感器和外部传感器。
人形机器人核心的传感器包括力矩传感器、视觉传感器、触觉传感器，目前传感器成本占比约24.7%。
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六维力矩传感器
力矩传感器是机械臂感知力度的重要部件。
其中，六维力/力矩传感器是壁垒最高的传感器，成本及制造难度远高于单维力矩传感器。
人形机器人手腕、脚腕可使用六维力矩传感器增加柔顺控制能力。
全球市场格局来看，欧美国家起步较早，ATI、AMTI等外资供应商在灵敏度、串扰、抗过载能力及维间耦合误差等方面具有领先优势。
早期我国研发团队多为国防军工和科研院所，近年来国内本土供应商持续涌现，如宇立仪器、江苏雷利、坤维科技、鑫精诚、海伯森、蓝点触控、神源生智能、瑞尔特测控等，均已有相关的产品落地并进入产业化应用。此外，昊志机电、柯力传感、东华测试等已经具备六维力/力矩传感器的生产能力，部分产品型号开始进入下游用户的验证测试阶段。
触觉传感器
人形机器人灵巧手需要大面积低精度皮肤+高敏感指腹，手部传感器中价值量最大的是触觉传感器。
特斯拉Optimus-Gen2手部搭配触觉传感器，是相比上一代最大的边际变化之一，有望引领行业新趋势。
市场格局方面，全球触觉传感器主要厂商有 Tekscan、Pressure Profile Systems、Sensor Products Inc.等，全球前三大厂商共约 占有 65%的市场份额。
公开资料显示，国内布局了触觉传感器的公司有苏州能斯达电子（汉威科技）、墨现科技、力感科技、瑞浒科技等、埔慧科技、帕西尼感知科技、韧和科技、他山科技、柔宇科技、宇博智能、常州福普生、上海澄科电子、常州柔希电子等。
视觉传感器
人形机器人需要具备对外界环境的识别能力，实现导航、避障、交互等功能，需要使用传感器识别物体、测距等。
视觉传感器的本质是为机器植入“眼睛”，利用环境和物体对光的反射来获取及感知信息。
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特斯拉最著名的AI算法是其机器视觉中的纯视觉解决方案，该算法在人形机器人的制造中将其延续；此外，小米和宇树等厂商大多使用多传感器融合方案。
人形机器人的视觉传感器包括ToF深度相机、激光雷达、多目视觉等。其传感器方案和需求场景与自动驾驶存在类似之处，因此价值量较高的自动驾驶类传感器存在新的机遇。因此自动驾驶传感器厂商、机器视觉厂商都是人形机器人传感器的潜在参与者。
公开资料显示，视觉传感器国内主要布局厂商包括奥比中光、奥普特、天准科技、凌云光、华睿科技等厂商引领国产替代。
国内视觉传感器相关公司产品布局及进展：
图片资料来源：iFinD，各公司公告，中航证券
04
人形机器人竞争格局
当前全球参与者已经有数十年的研发经验，波士顿动力Atlas、本田ASIMO、KAIST HUBO、优必选Walker、Agility Digit均为经典产品代表，已展现出一定的运动能力、执行任务能力和环境适应能力。
国内方面，在特斯拉引领人形机器人的这几年里，国内厂商包括小米、小鹏、傅利叶、智元、宇树、达闼、追觅、开普勒等厂商也在加速入局人形机器人领域。
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此外，具备自研AI处理器的厂商可以为人形机器人的神经网络提供算力支撑，国内代表厂商包括寒武纪、商汤科技、海光信息等。人形机器人的落地需要下游场景的数据融合，具备AI算法落地的厂商具有比较优势，代表厂商包括科大讯飞、海康威视、虹软科技、商汤科技、云从科技、旷视科技等。
从产业链发展趋势来看，全产业链模式有望成为未来人形机器人厂商的重要趋势。包括在上游核心零部件领域取得技术突破、实现国产替代的厂商；中、下游，“核心零部件生产+本体生产+系统集成”的全产业链模式的厂商将会获得优势竞争地位。国内供应商有望凭借成本优势快速切入“本体+零部件”环节，加速关键技术国产替代的进程，完善产业链相关布局。
