[财信证券]：人形机器人行业深度报告（一）：集技术大成之手，可否重塑未来？ -尊龙凯时人生就博

行业深度 机械设备 证券研究报告 集技术大成之手，可否重塑未来？ 2025年04月08日 人形机器人行业深度报告（一） 评级同步大市 重点股票 2023a 2024e 2025e 评级 eps（元）pe（倍）eps（元）pe（倍）eps（元）pe（倍） 兆威机电 075 13214 086 11550 112 8857 增持 维持 鸣志电器 034 15954 018 29715 039 13550 增持 五洲新春 038 8168 038 8158 048 6444 买入 评级变动： 行业涨跌幅比较 机械设备沪深300 42 22 2 18 202404 202407 202410 202501 1m 3m 12m 机械设备 1914 042 408 沪深300 744 383 233 贺剑虹 分析师 执业证书编号s0530524100001 hejianhonghnchasingcom 相关报告 1专用设备行业2025年度策略：万物竞发，追逐技术驱动的“新时代”20250117 2专用设备行业点评：宁德时代发力换电，行业新生态来临20241224 资料来源：ifind，财信证券 投资要点： 我们认为人形机器人是继电脑、智能手机和新能源汽车后的另一个颠覆性产品的赛道。人形机器人产业链主要由上游零部件、中游人形机 器人本体及下游终端应用等环节组成。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。国内人形机器人起步较晚，但追赶迅速。目前行业尚处于产业化初期，入场企业繁多，国内入场企业基本全面覆盖产业链所有环节。根据ggii预测，预计到2030年全球人形机器人市场规模将达到150亿美元。 为什么当下时间节点最关注灵巧手？我们认为灵巧手是“人形”概念的重要体现，是机器人适应人类生存环境的最优解，且在人形机器人 全环节价值占比量较高。另外，特斯拉三代optimus在灵巧手方面变化显著，有望成为弹性最佳部件。 灵巧手的三大核心组件，驱动系统、传动系统和传感系统，目前方案百花齐放，均有突破可能。驱动系统：以电机驱动为主，空心杯电机 性能优越，无刷有齿槽电机具备成本优势。传动系统：当下以腱绳方案为主，也有混合传动的创新方案。传感系统：六维力传感器必不可少，电子皮肤为触觉传感最终尊龙凯时人生就博的解决方案。 灵巧手市场空间广阔。根据中商产业研究院预测，2024年全球机器人灵巧手市场容量将达7601万只，2030年全球机器人灵巧手市场容量 将达14121万只。2024年全球机器人灵巧手市场规模将达1706亿美元，2030年全球机器人灵巧手市场规模将突破30亿美元。 建议重点关注：灵巧手龙头兆威机电；电机及驱动系统龙头鸣志电器；具备热处理、精密机加工能力，全面布局行星滚柱丝杠和微型丝杠的五洲新春。建议关注：子公司与宇树科技签订合作协议的曼恩斯特；在腱绳材料领域具备优势的大业股份；掌握机器人用行星滚柱丝杠技 术的双林股份。 风险提示：人形机器人产业化进程不及预期；人形机器人核心部件降本进程不及预期；行业竞争加剧；原材料成本大幅变动。 此报告考请务必阅读正文之后的免责条款部分 内容目录 1人形机器人驱动向前，赛博伙伴重塑未来4 11人形机器人发展历史4 12人形机器人产业链介绍6 13人形机器人发展现状及未来展望8 2灵巧手：人形机器人拟人化核心之一，变化孕育机遇12 21为什么当下时间节点最关注灵巧手？12 22驱动方式：电机驱动为主流趋势15 221驱动方式的分类15 222驱动电机类型：空心杯电机or无刷有齿槽电机18 23传动系统：多种路线共存，决定稳定性和灵活性的核心指标19 231腱绳传动20 232连杆传动齿轮传动22 24传感系统：技术难度高，期待产业化落地24 25灵巧手市场空间有望稳定增长，国内产品价格优势显著27 3投资建议28 4风险提示29 图表目录 图1：人形机器人发展史5 图2：人形机器人行业处于发展导入期5 图3：人形机器人产业链6 图4：人形机器人框架图8 图5：人形机器人厂商主要分布地区9 图6：特斯拉optimus拿取鸡蛋10 图7：智元远征a210 图8：波士顿动力atlas10 图9：宇树科技g110 图10：全球人形机器人市场空间及销量预测11 图11：中国人形机器人市场空间及销量预测11 图12：国内老龄人口增长迅速11 图13：国内智慧养老市场规模持续提升11 图14：夹爪用途较为单一12 图15：灵巧手在人形机器人中的价值占比12 图16：人手的自由度14 图17：特斯拉三代机器人灵巧手变化显著14 图18：特斯拉optimusgen3灵巧手自由度拆分14 图19：灵巧手分类15 图20：全驱动灵巧手示意图16 图21：欠驱动灵巧手示意图16 图22：全驱动手产品16 图23：欠驱动手产品16 图24：雷赛智能dh系列灵巧手均使用无刷空心杯电机驱动17 图25：sanctuaryai的液压驱动灵巧手17 图26：空心杯电机结构18 图27：直流无刷电机结构图19 图28：腱绳传动原理21 图29：腱绳传动灵巧手示例21 图30：连杆传动原理22 图31：各类蜗杆传动示意图23 图32：腱绳丝杠混合传动方式23 图33：特斯拉第三代灵巧手使用混合传动方案24 图34：行星滚珠丝杠结构24 图35：三类力传感器受力对比25 图36：2023年全球前五大六维力传感器供应商25 图37：部分触觉传感器工作原理26 图38：电子皮肤特征27 图39：全球机器人灵巧手市场容量28 图40：全球机器人灵巧手市场空间28 表1：各类型人形机器人厂商代表企业8 表2：空心杯电机特点19 表3：三种主要传动方式介绍20 表4：腱绳材料对比22 表5：部分灵巧手价格参考28 1人形机器人驱动向前，赛博伙伴重塑未来 11人形机器人发展历史 人形机器人的探索始于20世纪70年代，经历了早期发展阶段（19702000年）、集成发展阶段（20012011年）、高动态运动与交互能力提升阶段（20122020年）、智 能化发展阶段（2020年至今）等四个阶段，人形机器人从最初以模仿人类外观和基本动作为起点，逐步演变成了具有人类特征的智能系统，并推动了人工智能、自动控制、机器视觉、材料科学、精密仪器等相关科学领域的研究。 国际上对人形机器人的研究起步较早，得益于20世纪领先的科研水平与先进的技术基础设施，人形机器人早期发展主要集中在美国和日本。1967年，日本启动了极具影响力的wabot项目，并于1972年成功研制了世界上第一个全尺寸人形“智能”机器人 wabot1。2000年，本田推出了asimo，能够行走、跑步、跳跃并上下楼梯，最高运动速度可达9公里小时。自2006年起，asimo逐步融合视觉识别等技术，具备了基本的交互能力，能够完成如拧瓶、倒水、端茶和踢球等任务，标志着人形机器人进入了集成的发展阶段。 2013年，波士顿动力公司发布了更具影响力的由液压驱动的atlas人形机器人，能够推开房门、在各种复杂地形中行走，并具备自我恢复平衡的能力。2017年，第四版atlas成功完成了跳跃、跳高、后空翻等高难度体操动作，并在2019年展示了更复杂的体操动作组合，展现了极高的动态运动能力。 2020年，以特斯拉optimus、optimus二代人形机器人为代表，人形机器人进入了智能化的发展阶段，朝着高度集成、感知环境、运动自如、精细操作的方向迈进。人形机器人能够自主执行更复杂的任务，如从传送带上捡起电池单元并精确放入托盘中。2025年3月22日消息，特斯拉公司创始人马斯克透露，其人形机器人擎天柱optimus已在位于弗里蒙特工厂的试产线上顺利完成制造。 国内人形机器人起步较晚，但追赶迅速。我国对人形机器人的探索起步于20世纪 80年代末，并且早期的机器人研究主要集中在高校以及科研院所。 自1986年开始，哈尔滨工业大学先后研发出hit系列机器人，hit机器人以电机驱动，机身共12个自由度，可以实现静态行走。国防科技大学于2000年率先自行研制出我国具有历史意义的第一台仿人机器人“先行者”，这一阶段研究集中在机器人关节以及简单步态控制上。2010年后，人工智能和机器学习的进步大幅提升了人形机器人的认知能力，以优必选alpha2、walker等为代表的人形机器人，能够稳定地执行复杂动作，甚至在挑战性场景中自主做出决策。 2020年后，随着人工智能技术快速发展与市场需求的增长，以宇树科技h1与升级版g1、小米cyberone、浙江人形naviai等为代表的人形机器人，能识别语义和情绪，具备平稳行走和复杂动作能力，助推我国人形机器人产业步入了智能化发展阶段。2025 年1月28日晚，在2025年春节联欢晚会上，杭州宇树科技的机器人在张艺谋导演的创意融合舞蹈《秧bot》中亮相，标志着我国在人形机器人技术方面又迈入了新的阶段。 图1：人形机器人发展史 资料来源：全国机器人标准化技术委员会，人形机器人标准化白皮书（2024） 我们认为人形机器人是继电脑、智能手机和新能源汽车后的另一个颠覆性产品的赛道。根据行业生命周期理论（industrylifecycle），行业的生命发展周期主要包括四个发展阶段：幼稚期，成长期，成熟期，衰退期。我们认为人形机器人目前尚处于发展的导 入期即幼稚期，行业格局尚不明朗，在社会发展背景的需求下以及产品、产业和政策等条件的促进下商业化落地将加速。 图2：人形机器人行业处于发展导入期 资料来源：经讯 12人形机器人产业链介绍 人形机器人产业链主要由上游零部件、中游人形机器人本体及下游终端应用等环节组成。目前，由于人形机器人尚未在下游终端应用领域实现规模化商业落地，部分核心 零部件在人形机器人领域的应用由于处于产业早期因此尚未得到充分验证。我国人形机器人供应链仍处于持续构建中，未来有技术储备，能够率先进入量产供应链的公司有望脱颖而出。 图3：人形机器人产业链 资料来源：高工机器人，中国人形机器人产业发展蓝皮书（2024） 人形机器人的上游包括减速器、电机、丝杠、控制器、传感器等硬件部分，以及软件系统部分。在整条产业链中，从长期来看，最具价值的部分在于软件部分，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；从当下看，价值占比高、增量空间大的主要是传感器、减速器、电机、丝杠等核心零部件。 决策控制系统：是人形机器人的“大脑”，负责处理来自各种传感器的数据，做出决 策并发送指令给执行机构。智能芯片是决策控制的核心，它集成了高性能处理器、内存和其他必要的计算资源，能够快速处理复杂的算法。控制器则负责协调各个子系统的运作，确保机器人的动作流畅、准确。 智能感知系统：是人形机器人的眼睛、耳朵和感觉器官。摄像头用于视觉识别，可以捕捉环境图像，帮助机器人识别物体、人脸或导航路径。雷达则用于距离测量和障碍 物检测，提高机器人的避障能力。麦克风收集声音信息，使机器人能够听到周围的声音，实现语音识别和交流。imu（惯性测量单元）则用于测量机器人的姿态和加速度，对于保持平衡至关重要。 动力系统：为机器人提供能量来源。电池包通常安装在机器人的胸部，因为这里空间较大且便于散热。现代人形机器人多采用高能量密度的锂电池，以保证长时间的工作 时间和足够的功率输出。此外，高端人形机器人一般会配备能量管理系统，可以根据实际需求动态调整能耗，延长续航时间。 关节：是人形机器人实现灵活运动的关键部件。线性执行器和旋转执行器分别用于直线和旋转运动。线性执行器通常由无框力矩电机驱动，通过凌柱丝杠将旋转运动转化为直线运动，同时配备轴承减少摩擦。旋转执行器则使用螺波减速器和无框力矩电机， 力矩传感器用于监测关节的受力情况，确保运动的安全性和准确性。 灵巧手：是人形机器人与外界交互的重要工具。空心杯电机和步进电机提供精确的驱动力，行星减