報(bào)告出品方：海通國際

以下為報(bào)告原文節(jié)選

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1. Tesla Bot多次國內(nèi)亮相

2023年3月24日，特斯拉人形機(jī)器人Optimus攜全新Model X Plaid在昆山城東特斯拉中心巡展亮相。據(jù)工作人員介紹，Optimus與特斯拉汽車“技術(shù)同源”，全身擁有28個(gè)自由度，手部有 11個(gè)自由度，會利用動作捕捉學(xué)習(xí)人類，已經(jīng)可以行走、上樓梯、下蹲、拿取物體等動作。
2023年7月6日世界人工智能大會在上海舉辦，特斯拉Optimus再度參展亮相。規(guī)劃中，Optimus將會替代人類完成重復(fù)性、繁瑣性勞動，使得人類可以從事更多創(chuàng)造性工作。

1. 1Tesla Bot研發(fā)進(jìn)展

2021年8月特斯拉AI Day：馬斯克宣布人形機(jī)器人擎天柱（Tesla Bot）概念設(shè)計(jì)。
2022年9月特斯拉AI Day：Optimus原型機(jī)發(fā)布，該機(jī)器人重73公斤、高1.72米，可行走、揮手、搖擺等動作，能夠搬運(yùn)貨物、給植物澆水以及移動金屬棒。馬斯克預(yù)計(jì)，Optimus將于3-5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)上市，數(shù)量會達(dá)到百萬級，成本為2萬美元。
2023年3月特斯拉Investor Day ：Optimus 外觀有改善，還掌握了抓取小物品，生產(chǎn)維修機(jī)器人的能力。
2023年5月特斯拉股東大會：Optimus學(xué)會了像人一樣結(jié)隊(duì)緩慢前行，并且可以執(zhí)行更復(fù)雜的任務(wù)。在電機(jī)扭矩控制、力度控制、環(huán)境探索和記憶有了新進(jìn)展，還可根據(jù)人類動作范例訓(xùn)練AI、實(shí)現(xiàn)端到端控制。

2. 特斯拉入局，AI加速發(fā)展，人形機(jī)器人進(jìn)入行業(yè)拐點(diǎn)

2.1 從SDV到SDR，有望復(fù)制電動車路徑

人型機(jī)器人進(jìn)入技術(shù)拐點(diǎn)，有望復(fù)制電動車路徑。從技術(shù)發(fā)展路徑來看，軟件系統(tǒng)尤其自動駕駛和通用AI的快速發(fā)展正在重塑行業(yè)重心從硬件定義的傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人或協(xié)作機(jī)器人向軟件定義的通用人形機(jī)器人轉(zhuǎn)移，即軟件定義機(jī)器人（Software-definerobot，SDR）。隨著下游領(lǐng)域快速拓展，技術(shù)拐點(diǎn)降至，行業(yè)正在轉(zhuǎn)入量產(chǎn)階段，在技術(shù)進(jìn)步和規(guī)?；?yīng)下成本阻礙將快速打破，有望復(fù)制電動汽車“軟件定義汽車”（Software-define-vehicle，SDV）的發(fā)展路徑，拉動全產(chǎn)業(yè)鏈加速發(fā)展。

2. 2市場空間潛力巨大

人型機(jī)器人技術(shù)發(fā)展迅速，未來市場潛力很高。人形機(jī)器人的靈活性和環(huán)境適應(yīng)能力高，不需要特別改造環(huán)境，且使用壽命和殘值比其他機(jī)器人更高。隨著成本的降低，通用性帶來的規(guī)?；当拘?yīng)，可應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，從長期來看市場空間廣闊。
馬斯克稱人形機(jī)器人將會是今后特斯拉的長期價(jià)值來源。他認(rèn)為如果人形機(jī)器人和人的比例在2比1，那人們對人型機(jī)器人的需求量可能是100億至200億個(gè)，遠(yuǎn)超電動車的數(shù)量。弗若斯特沙利文預(yù)測，到 2026 年全球人形機(jī)器人市場規(guī)模將達(dá)到 80 億美元。麥肯錫稱到 2030 年，全球?qū)⒂卸噙_(dá) 8 億人的可能被自動化機(jī)器人取代。艾瑞咨詢則稱2021年中國智能機(jī)器人市場規(guī)模突破250億，2025年接近千億，CAGR約40%。

3. Optimus結(jié)構(gòu)拆解 – “軟件定義機(jī)器人”

軟件能力拓展機(jī)器人功能邊界。傳統(tǒng)意義上工業(yè)機(jī)器人或服務(wù)機(jī)器人以硬件決定功能，輔以軟件優(yōu)化體驗(yàn)，對于人性機(jī)器人，過去幾十年探索也主要以硬件性能優(yōu)化、機(jī)械結(jié)構(gòu)小型化為主要方向，隨著近年來AI崛起，尤其是以谷歌Transformer模型廣泛應(yīng)用以來，AI應(yīng)用開始席卷語言、視覺、自動駕駛等領(lǐng)域，賦予了人形機(jī)器人更大的想象空間，大模型AI作為人形機(jī)器人的靈魂，有望拓展人形機(jī)器人通用屬性，使機(jī)器人從工具品類向生產(chǎn)力本身轉(zhuǎn)型，為其盡快轉(zhuǎn)入量產(chǎn)拐點(diǎn)提供可能。

3. 1 Optimus結(jié)構(gòu)拆解 – 對比人體

Optimus由軟件和硬件部分組成。
（1）硬件部分包括驅(qū)動裝置、控制裝置和傳感器。以具體功能看主要包括負(fù)責(zé)中央計(jì)算的計(jì)算核心和負(fù)責(zé)運(yùn)動執(zhí)行的關(guān)節(jié)系統(tǒng)（線性關(guān)節(jié)、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和手部關(guān)節(jié)）（2）軟件部分包括用于交互和控制的通用性AI以及源自于自動駕駛定位的FSD系統(tǒng)。

4. 人型機(jī)器人零部件產(chǎn)業(yè)鏈

4.1 零部件產(chǎn)業(yè)鏈：伺服系統(tǒng)

伺服系統(tǒng)由伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動器、編碼器共同構(gòu)成。伺服驅(qū)動器將輸入控制量轉(zhuǎn)化為電信號，驅(qū)動電機(jī)運(yùn)動并根據(jù)反饋信息進(jìn)行調(diào)節(jié)。伺服電機(jī)是執(zhí)行器。編碼器通常嵌入于伺服電機(jī)，用于測量運(yùn)動參數(shù)和實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

4.2 零部件產(chǎn)業(yè)鏈：電機(jī)

電機(jī)主要有無框力矩電機(jī)和空心杯電機(jī)。
無框電機(jī)由轉(zhuǎn)子和定子組成，可直接固定在機(jī)械設(shè)備上，具有節(jié)能環(huán)保、高精度和免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，且無框力矩電機(jī)適用于體積小、質(zhì)量輕、慣量低、功率高的應(yīng)用場合。
空心杯電機(jī)分為有刷和無刷，無刷因轉(zhuǎn)速更高、壽命更長適合應(yīng)用在人形機(jī)器人手部。

4. 3零部件產(chǎn)業(yè)鏈：空心杯電機(jī)

有刷空心杯電機(jī)轉(zhuǎn)采用的是無鐵芯轉(zhuǎn)子，這種結(jié)構(gòu)徹底消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗。
無刷空心杯電機(jī)其定子部分使用空心杯繞組，采用無齒槽鐵芯設(shè)計(jì)，具有傳統(tǒng)直流無刷電機(jī)高轉(zhuǎn)速、長壽命、低噪音的特性，又兼具有刷空心杯電機(jī)高功率密度、高效率的優(yōu)勢。

4. 4零部件產(chǎn)業(yè)鏈：海外品牌占據(jù)高端市場

海外品牌占據(jù)高端市場，國內(nèi)產(chǎn)商有望受益。特斯拉軀干關(guān)節(jié)大概率會選擇無框力矩電機(jī)，手部選擇空心杯電機(jī)。目前無框力矩電機(jī)的代表是美國科爾摩根，國內(nèi)是步科股份，無刷空心杯電機(jī)海外以MAXON為主，國內(nèi)鳴志電器、江蘇雷利、鼎智科技、恒帥股份具備相應(yīng)技術(shù)。據(jù)NTCysd預(yù)測，至2028年全球空心杯電機(jī)市場規(guī)模為11.9億美元。復(fù)合增速8.47%。

4.5 零部件產(chǎn)業(yè)鏈：減速器

人型機(jī)器人使用的減速器主要為諧波減速器與RV（行星）減速器。精密減速器是機(jī)器人等高端設(shè)備所需的傳動裝置，具有更高控制精度，可匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩。諧波減速器通過彈性變形波傳遞動力，具有高精度、小體積和重量等特點(diǎn)。RV減速器由漸開線圓柱齒輪行星減速機(jī)構(gòu)和擺線針輪行星減速機(jī)構(gòu)組成，具有良好的負(fù)載能力和剛度。

4. 6零部件產(chǎn)業(yè)鏈：諧波減速器

諧波減速器結(jié)構(gòu)：諧波減速器主要由帶有內(nèi)齒圈的剛性齒輪（剛輪）、帶有外齒圈的柔性齒輪（柔輪）、波發(fā)生器三個(gè)基本構(gòu)件組成。
工作原理：柔輪彈性變形呈橢圓狀，長軸處齒輪與剛輪完全嚙合，短軸處不接觸。波發(fā)生器轉(zhuǎn)動時(shí)，柔輪產(chǎn)生錯(cuò)齒運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動傳遞。

4. 7零部件產(chǎn)業(yè)鏈：RV（行星）減速器

RV減速器結(jié)構(gòu)：RV減速器由第一級漸開線圓柱齒輪行星減速結(jié)構(gòu)和第二級擺線針輪行星減速結(jié)構(gòu)兩部分組成。
工作原理：通過2級變速實(shí)現(xiàn)減速功能。
優(yōu)點(diǎn)：負(fù)載能力、剛度、抗疲勞度較好。

4. 8零部件產(chǎn)業(yè)鏈：減速器

預(yù)計(jì)Tesla Bot 旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)主要采用諧波，手部采用精密減速器，RV減速器有概率在下半身替代諧波。RV減速器因抗沖擊能力強(qiáng)于諧波以及成本低，有望用在機(jī)器人下半身4個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上。諧波減速器全球龍頭為哈默納科，國內(nèi)綠的諧波、來福諧波、同川精密有技術(shù)儲備，RV減速機(jī)全球龍頭是賽威傳動等，國內(nèi)企業(yè)有中大力德、雙環(huán)傳動等有技術(shù)儲備。

4. 9零部件產(chǎn)業(yè)鏈：減速器

4.10 零部件產(chǎn)業(yè)鏈：絲杠

絲杠分為滑動絲杠、滾動絲杠，滾動絲杠有滾珠絲杠、滾柱絲杠兩種。絲杠是一種精度很高的零件，它能精確地確定工作臺坐標(biāo)位置，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動，面且還要傳遞一定的動力，所以在精度、強(qiáng)度及耐磨性等方面都有很高的要求。

4.11 零部件產(chǎn)業(yè)鏈：滾珠絲杠

預(yù)計(jì)人型機(jī)器人在下半身關(guān)節(jié)采用行星滾柱，上半身采用滾珠絲杠。滾珠絲杠應(yīng)用于直線關(guān)節(jié)，可以轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和直線運(yùn)動，既是傳動原件也是轉(zhuǎn)化元件。滾珠絲桿是由絲桿軸和螺母組成，而其中螺母又是由鋼球、預(yù)壓片、反向器、防塵器等組成，具有摩擦損失小、傳動效率高、精度高、軸向剛度高、不能自鎖、具有傳動的可逆性等優(yōu)點(diǎn)。

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