（报告出品方：中信建投证券）

1. 特斯拉推进人形机器人产业链快速发展

人形机器人厂商不断涌现

人形机器人研究起步于双足行走的模仿，拓展至人工智能的研发。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。行走机构的设计以及相应控制方法的解决推动着人形机器人迈向自主式：1973年，加藤一郎等人在WL-5 的基础上配置了机械手以及人工视觉、听力装置组成了自主式机器人WAROT-1，人形机器人的研究也逐渐扩展到人工智能方面。

人形机器人在控制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。1990年以来，机器人的行走能力、智能化 和功能也越来越强大，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。

Tesla Bot坚持仿人设计，向高性能方向发展

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日展示了平台机型第二代版本，目前仍在第二代版 本的基础上持续改进。 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，在2023年5月的股东大会上，Tesla Bot已 经能够在工厂内实现稳步行走。最后，从功能来看，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；2023年5月股东大会上， 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。此外，在2023年5月的股东大会展示的新版本中，Tesla Bot还表现出了：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，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。

Tesla Bot将推动机器人更便宜更好用，带来需求爆发

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。

2. 人形机器人执行系统供应链分析

人形机器人执行系统总览

从执行系统来看，根据特斯拉2022年的AI日展示的细节，Tesla Bot拥有40个机电执行器，其中躯干+腿部+手臂共有28 个执行器，包括14个旋转执行器、14个线性执行器；手指有12个执行器。Tesla Bot躯干+腿部+手臂的28个执行器又可以分为6类，包括扭矩为20、110、180Nm的旋转执行器和牵引力为500、 3900、8000N的线性执行器。Tesla Bot手指的12个执行器分布于两只手，单个手拥有6个执行器、11个自由度。

电机：为人形机器人提供驱动力

电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，通常由定子、转子、壳体、结构件构成。电机可分 为电动机与发电机两个大类。电动机也称电机（俗称马达），它的主要作用是将电能转换为机械能，利用通电线圈产 生旋转磁场并作用转子形成磁电动力旋转扭矩，作为用电器或机械的动力源。发电机的主要作用是把机械能转化为电 能。本报告中所提到电机指电动机，以电磁场作为媒介将电能转化为机械能，实现旋转或直线运动，作为用电器或各 种机械的动力源。

编码器：实现电机位置&速度反馈，助力精准运动控制

编码器主要用来测量磁极位置和电机转角及转速。编码器是一种可以将角位移或直线位移转换成电信号，并将电信号 进行解析、编制和转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器通常安装在闭环控制的电机系统上用以 测量磁极位置和电机转角及转速。 编码器分辨率对电机系统的控制精度具有重要影响。编码器在电机系统中成本占比并不高，以伺服系统为例，编码器 占其成本中占比约为11%。但是，编码器对电机系统性能起决定性作用，对电机的定位精度、速度稳定性、功率损耗 和安全性都有重要影响。

减速机：实现动力传动的重要部件

减速机是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，起到匹配转速和传递扭矩的作用。减速机是一种相对精密的传动装置，其主要针 对的减速对象是电机，在原动件与工作机之间起到匹配转速和传递扭矩的作用。减速机的工作原理是将原动机提供到输入轴的动力，通 过减速机的输入轴上齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮传动到输出轴上，从而驱动工作设备运转，以达到降低转速、增大扭矩的作用。

减速机通常由齿轮、箱体、轴承、法兰、输出轴等主要部件组成。齿轮是轮缘上有齿、能连续啮合传递运动和动力的机械元件；轴承是 减速机中支撑相对旋转轴的部件；箱体指减速机的基座；法兰是减速机中的重要连接部件；输出轴是减速机向工作机输出动力的轴。

减速机是工业动力传动不可缺少的重要基础部件之一。绝大多数工作机负载大、转速低，不适宜用原动机直接驱动，需通过减速机来降 低转速、增加扭矩，因此绝大多数的工作机均需要配用减速机。作为工业动力传动不可缺少的重要基础部件之一，减速机广泛应用于环 保、建筑、电力、化工、食品、物流、塑料、橡胶、矿山、冶金、石油、水泥、船舶、水利等行业。

轴承：支撑旋转体，助力精准传动

轴承是机械设备中的一种重要零部件。轴承作为现代机械设备中应用广泛的一种高精密机械基础运动部件，其主要功能是支承旋 转轴或其它运动体，保证旋转精度，降低设备在传动过程中的载荷摩擦系数。轴承的精度、性能和可靠性对机械设备的性能起着 关键作用，轴承技术水平直接影响着工业发展的水平。

根据轴承工作时运转的轴与轴承座之间的摩擦性质，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两类。滚动轴承的摩擦系数小，摩擦阻力及 启动摩擦力矩小，功率消耗少，并且标准化、产业化程度高，应用最广泛，通常所说的轴承，一般也指滚动轴承。

滚动轴承基本由外圈、内圈、滚动体和保持架等构成。轴承套圈包括内圈、外圈，每个套圈上都有滚道，内圈的滚道在外表面， 外圈的滚道在内表面。滚动体在滚道上滚动，两者的接触面支撑施加在轴承上的负荷。滚动体可分为球和滚子两大类，滚子按形 状又分为圆柱滚子、滚针、圆锥滚子和球面滚子。滚动体在轴承套圈之间滚动，承担载重的任务。轴承按照滚动体的列数可以分 为单列、双列和多列。保持架并不直接承受载荷，其作用是按照一定的间隔将滚动体保持在正确的位置上，同时防止滚动体脱落。

丝杠：线性执行器重要部件，模拟人体肌肉功能

根据2022年特斯拉AI日，新版本的Tesla Bot依然拥有40个机电执行器——手臂8个、躯干8个、手部12个、腿部12个；其中采用线 性执行器的有14个，分别为腕部、踝部的俯仰（pitch）、偏航（yaw）角，髋部、肘部、膝部的俯仰（pitch）角。 线性执行器主要采用“电机+行星滚柱丝杠+轴承+传感器”实现，行星滚柱丝杠是核心部件之一。

关节总成：集成多个重要零部件，成本占比高

关节总成包含多个重要零部件，成本占比高，市场空间巨大。关节总成是机器人的核心部件之一，由于人型机器人需 要模拟人类的各种行动，因此需要较多的关节才能实现此要求，且每个关节需要使用无框力矩电机、位置传感器、谐 波减速器或丝杠等多个重要零部件。以Tesla Bot为例，根据我们测算，完全批量化生产后，其40个关节的执行系统成 本占整个人形机器人零部件成本的48.82%，未来市场空间巨大。

国内厂商积极布局。目前国内机器人关节总成领域主要有两类参与者：①三花智控、拓普集团由于过去和特斯拉在电 动车领域有良好的合作，因此开始逐步配合其人形机器人关节总成项目研发。②绿的谐波凭借自身谐波减速器、无框 力矩电机、电液驱动关节等技术积累，有望切入人形机器人关节总成。

3. 人形机器人感知系统供应链分析

传感器：机器人感知系统的重要器件

传感器(Sensor)是感受规定的被测量并按一定规律将其转换为有用信号的器件或装置。根据国家标准GB7665-87，传感器可被定 义为：“能感受规定的被测量并按照一定的规律（数学函数法则）转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组 成”。对于传感器来说，按照输入的状态，输入可以分成静态量和动态量。在各个值处于稳定的状态下，根据输出量和输入量的 关系可得到传感器的静态特性。传感器的静态特性的主要指标有线性度、迟滞、重复性、灵敏度和准确度等。传感器的动态特性 则指的是对于输入量随着时间变化的响应特性，动态特性通常采用传递函数等自动控制的模型来描述。

视觉传感器：纯视觉感知方案，与Tesla自动驾驶同源

根据2021年8月特斯拉AI日上的展示，特斯拉电动车的感知方案采用纯视觉感知方案，完全摒弃掉激光雷达、毫米波雷达等非摄像头传感器， 仅采用摄像头进行感知，在自动驾驶领域独树一帜。 人类通过眼睛感知世界的原理为：光线通过眼睛被视网膜采集信息，经过传递与预处理，信息抵达大脑视觉皮层，神经元从视网膜传递的信 息中提取出颜色、方向、边缘等特征结构，再传递给下颞叶皮层，然后经过认知神经网络的复杂处理最终输出感知结果。 自动驾驶视觉感知方案是效仿人类视觉系统原理，摄像头便是“汽车之眼”，特斯拉汽车共计采用八个摄像头分布在车体四周，车身前部有 三个摄像头，分别为前视主视野摄像头、前视宽视野摄像头（鱼眼镜头）以及前视窄视野摄像头（长聚焦镜头），左右两侧各有两个摄像头， 分别为侧方前视摄像头和侧方后视摄像头，车身后部有一个后视摄像头，整体实现360度全局环视视野，最大监测距离可以达到250米。

4. 人形机器人其他零部件供应链分析

电池：为人形机器人提供动力源

锂离子电池在新能源电动车中应用较为广泛。电池是能将化学能转化成电能的装置，按照是否可重复使用进行划分，电池可以分 成原电池与蓄电池。原电池也叫一次电池，制成后即可产生电流，但在放电完毕即被废弃。蓄电池又称为二次电池，使用前须先 进行充电，充电后可放电使用，放电完毕后还可以反复充电循环使用。蓄电池按所用电芯的正负极材料可以进一步铅酸电池、镍 镉电池、镍氢电池和锂离子电池。其中，锂离子电池由于比能量高、循环寿命高等优势目前在新能源电动车中应用较为广泛。

锂离子电池主要由正极材料、负极材料、电解质、隔膜4个部分组成。其中正负极材料能够使得锂离子在其中进行可逆地嵌入和 脱出，以达到储存和释放能量的目的。电解质一般具有的锂离子电导率和极低的电子电导率，能够让锂离子可以在电解液中快速 传导并减少自放电。隔膜处于正负极材料中间，避免电池因两电极直接接触而短路，并且对电解质具有较好的浸润性，能够形成 锂离子的迁移通道。

热管理：提升能效、控制温度

热管理需要满足能效提升和控制温度需求，根据不同场景应用不同的架构。①家用空调：变频控制是空调技术升级核 心方向，涉及电动压缩机、电子膨胀阀、换热器等部件应用； ②燃油车汽车空调：发动机提供动力源并作为热源，空 调冷媒（制冷）回路结构简单。 ③新能源车热管理系统：目标是降低电池实现制冷与制热功能的能耗，实现各回路热 量与冷量需求的内部匹配以及三电系统及座舱温度平稳可控。

结构件：铝合金压铸件有望在人形机器人中继续使用

铝合金兼顾减重率和性价比，有望在人形机器人中继续使用。根据2023年特斯拉股东大会中展示的人形机器人形象，Tesla Bot使用铝合金作为外壳。我们判 断 Tesla Bot在后续版本中仍将继续使用铝合金结构件，主要由于铝合金结构及成本、轻量化、工艺成熟度、环保优势明显：①成本：铝合金材料价格略高于 高强度钢，远低于镁合金与碳纤维材料；②从减重率看：铝合金密度为2.8g/cm3，减重率在40%~50%之间，仅弱于碳纤维和镁合金，大幅强于高强度钢；③ 工艺难度：铝合金相关工艺已十分成熟，生产效率较高，铝压铸、铝压延、铝挤压、铝锻造工艺已实现大规模应用；④回收率：铝合金的回收率最高，可推 动再生铝产业发展，符合当前节能减排迫切需求，也可降低上游原材料成本。

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（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】。「链接」