机器人行业专题报告：人形机器人的国产供应链机遇

（报告出品：国海证券）

一、人形机器人行业发展历程

具身智能：第一人称视角，强调感知与理解环境

具身智能：能够感知并理解周边环境，通过自主学习完成任务的智能体。1950年，图灵在论文《Computing Machinery and Intelligence》中首次提出了这一概念，具身概念的可测量性、可解释性和可检验性，使得机器能够通过学习理解具身概念，具 身智能成为迈向通用智能的起点。英伟达创始人兼首席执行官黄仁勋在ITF World 2023半导体大会上表示：“人工智能的下一 个浪潮将是具身智能（embodied AI）”。

智能受脑、身体与环境协同影响，侧重智能体与环境的“交互”，利用行为实现学习。从认知的角度来看，人类为第一人称 视角的智能，以1963年的一个实验为例，被绑起来的猫，只能看这个世界，是一种旁观的智能；另一只猫可以主动去探索，是 具身的智能。前者有点像现在基于大量数据的智能，比如我们给机器很多盒子，并且标注这就是盒子，然后机器就会觉得这种 pattern 是盒子，属于第三人称的智能，而我们人类是通过体验才知道的。具身智能基于智能体具身行为的学习机制可以将数据 的采集、模型的学习融为一体，真正实现主动交互的学习，这也是对人类学习过程的更高级模拟。

具身智能运行框架：交叉学科发展，包含具身感知、具身想象、具身执行

多学科交叉+政策加速具身智能发展。具身智能包含具身感知、具身想象和具身执行三个模块，涉及机器人学、计算机视觉、认 知科学、博弈学等诸多学科，各学科相对成熟的积累为具身智能进一步发展提供基础。2023年5月，北京市发布的《北京市促进 通用人工智能创新发展的若干措施（2023-2025 年）（征求意见稿）》中提出探索具身智能、通用智能体和类脑智能等通用人工 智能新路径，包括推动具身智能系统研究及应用，政策支持加速具身智能技术突破。

具身感知（Perception）：通过视觉、触觉等传感器交互感知，构建模型，定义、获取、表达可以被机器人使用的具身概 念。具身想象（Imagination）：构建仿真引擎，模拟具身任务，为机器人具身执行提供支撑。具身执行（Execution）：基于计算机视觉、机器人学和计算机图形学，通过多模型训练，在多传感器合作下完成任务执 行。

特斯拉人形机器人快速迭代，环境感知与控制能力显著提升

特斯拉人形机器人Optimus全方位升级。特斯拉2023年 股东大会发布Optimus机器人最新视频，机器人外观较 2022年更精致，力度控制更加精准、AI学习与环境感知 能力提升，逐步满足执行复杂任务条件。

小米CyberOne全身21个自由度，实现双足运动姿态平衡，尚未商业化

小米于2022年8月公布首款全尺寸人形机器人CyberOne，高1.77米，重52kg。环境感知上，小米自研Mi-Sense深度视觉模组，结合AI算法，可对真实世界三维虚拟重建；情绪感知上，CyberOne搭载自研MiAI环境语义识别 引擎+MiAI语音情绪识别引擎，能够实现85种环境音识别和6大类45种人类情绪识别。关节运动上，全身5种关节驱动，合计13个，峰值扭矩300Nm。运动规划和控制上，自研全身控制算法，协调运动21个关节自由度。商业化情况：据2022年小米新品发布会，CyberOne单台成本在60-70万元左右，尚未商业化。

WalkerX具有41个自由度，可完成多个高精度动作，商业化初期

Walker系列人形机器人：是中国首个商业化双足真人尺寸人形机器人，于2018年首次亮相，一经推出即赢得了多项世界级奖项及认可。作为是一 款外形亲切、具有自然互动功能的真人尺寸人形机器人，其适用于家居及商务场景。WalkerX拥有41度的自由度以及类似人类的运动能力，能够 以每小时三公里的速度平稳而快速地行走，且在运动中，其单臂可承载的重量可达1.5公斤。在不同的地面，包括不平的地面、斜坡和楼梯上行走 时，Walker可以自行保持稳定和平衡。Walker可以规划自已的路线并在移动过程中避开障碍物，适应家庭和商业环境，还可以执行人类任务，例 如识别及抓取物体、开门、倒水、下棋、弹钢琴、绘图和其他游戏等。技术突破：Walker于2019年获《机器人报告》评选为最值得关注的五大人形机器人之一，并于2021年获24/7Tempo评为百年来最具突破性及创新性 的机器人发明之一。商业化情况：2021年世界人工智能大会，优必选表示Walker系列机器人单台成本在10万美金左右，根据优必选招股说明书2020财年、2021财年及 2022年前九个月，Walker系列产品的收入40万元、890万元及人民币730万元，商业化待拓展。

二、人形机器人产品解析

AI赋能机器人智能化，环境感知和辅助决策功能实现突破

AI与机器人是相对独立的学科：AI是以实现模拟人类智能行为为目的的智能体（intelligent agent），机器人则是面向任务、面向应 用的机器，模拟人类行为只是机器人达成任务的手段之一。深度学习的提出促进AI技术在机器人场景的渗透。从机器人感知、决策、执行三部分来看，AI技术目前主要运用在机器人的感知领 域和部分辅助决策领域。多模态大语言模型快速迭代进化赋能机器人：微软发表论文提出了利用ChatGPT操控机器人的基本思路，谷歌PaLM-E模型实现了视 觉语言任务融合的训练，英伟达开发多模态具身智能系统Nvidia VIMA，马斯克认为通用型AI算法支持的机器人，是特斯拉未来长 期价值所在。

PaLM大模型：探索通用人工智能，参数大幅提升，指导机械手行动

2023年3月，谷歌推出5620亿参数的大模型PaLM-E，其模型能力实际上综合了ViT（Vision Transformer，220亿参数）和PaLM（5400亿参数）两个 模型的能力。前者将大模型能力泛化至CV领域，赋予大模型视觉能力；后者凭借优秀的语言理解、逻辑推理、代码生成等能力，赋予大模型思考 能力。2023年5月，谷歌于I/O大会上正式发布PaLM-2。作为谷歌下一代语言大模型，谷歌在三方面实现大模型能力的升级，进一步优化计算效率、丰富 训练语料、完善模型架构，使得性能相较初代PaLM模型呈现二次提升。

旋转关节：无框电机+减速器，实现多角度、精细化、高动态移动需求

据2022特斯拉AI Day发布会，我们推测特斯拉Optimus全身使用14个旋转执行器，旋转执行器包括无框电机、减速器、双编 码器、力矩传感器、角接触轴承、交叉滚子轴承。无框力矩电机、减速器和力矩传感器是旋转关节中价值占比最高的零部件。

伺服电机：运动控制核心部件

伺服电机系统：工业自动化行业中应用最广的电机，作为自动化运动控制核心部件，它将电能转换为机械能，可实现对速度、 转矩与位置进行精确、快速、稳定的控制。伺服电机系统一般由驱动器、电机、编码器构成。特斯拉机器人线性、旋转关节处预计使用无框力矩电机，它是去掉轴、轴承、外壳、反馈或端盖的伺服电机，只包含定子和转 子。无框力矩电机的核心优势是输出力矩大、结构紧凑、使用寿命长、散热性好。

线性关节：无框电机+滚柱丝杠，追求低成本、低功耗、高可靠性

特斯拉Optimus全身预计使用14个线性执行器，将采用无框电机+滚柱丝杠的方案。丝杠的传动精度高、能耗低、高负载，但反驱透明度差（需配 备力矩传感器），响应速度偏慢。无框电机+滚柱丝杠方案可以实现低功耗、高负载、高刚度，但可能会限制下肢高动态的运动能力。行星滚柱丝杠结构复杂、加工难度大因而成本较高。行星滚柱丝杠、倒置滚柱丝杆是线性关节中价值量占比较高的零部件，在特斯拉机器人硬件 总成本中占比较高。未来可通过技术迭代+规模化生产实现大幅降本，满足大规模应用需要。

视觉感知：纯视觉方案，高性能+低成本

基于特斯拉自动驾驶技术的视觉感知方案，技术成熟，成本更低。特斯拉Optimus环境感知移植于特斯拉全自动驾驶系统， Optimus机器人头部搭载三枚摄像头（鱼眼摄像头+左右摄像头），通过YUV色彩+全景分割（Panoptic Segmentation）+ 自研的三维重建算法（3D Occupancy Network）对环境进行解构分析。Optimus视觉方案继承了Autopilot算法框架，基 于机器人工作特点，通过重新采集数据、训练神经网络，以捕获环境高频特征，实现机器人工作环境三维重建，生成对机器 人自身位置、姿态等信息，实现自主导航、路径规划等。

三、人形机器人国产供应链投资机遇：聚焦占比高、增量大、高毛利环节

人形机器人产业链：上游核心零部件、中游研发生产集成、下游应用场景

人形机器人产业链上游包括原材料及核心部件（价值占比高），中游为系统集成及本体制造。下游为细分应用场景（To B& To C），如教育、物流及移动、康养及巡检等。人形机器人产业链与传统机器人产业链大致相似，上游核心部件除减速器、伺服电机、控制器、传感器外，增加了体现算力水平的 芯片。随着机器人感知、决策、控制、交互能力升级，软件系统与配套技术支持在产业链中占比加大。

谐波减速器：渗透率提升+场景延拓推动需求增长，国产份额快速提升

工业机器人渗透率提升+机械自动化场景延拓提升谐波减速器需求，根据华经产业研究院数据，到2025年国内谐波减速器市场规模预计将达到33亿 元，其中工业机器人为主要应用领域，规模达27.5亿元。人形机器人关节数量多，对谐波减速器的需求比例远高于工业机器人，相比其他产业链环节，谐波减速器具备最大增量空间 。竞争格局方面，日企哈默纳科为全球寡头，全球市占率超8成，国内市场，国产品牌市场份额快速提升。根据GGII数据，绿的谐波作为国内谐波减 速器龙头，2021年国内市占率（销量）为24.7%，较2020 年21%的市占率有所增长，并且市占率仅次于全球龙头哈默纳科。谐波减速器相比 RV减 速器技术壁垒偏低，发展时间较短，上下游产业链未形成稳固利益联盟，国内厂商相对容易突破，国产替代加速进行时。

丰立智能：国内高端电动工具用齿轮龙头，谐波减速器带来新增长

丰立智能成立于1995年，专注于钢齿轮、精密减速器及零部件、精密机械件、粉末冶金制品以及气动工具等产品的研发制造，产品广泛应用于电动工具、农林机械、医疗器械、 智能家居、特高压电网、工业缝纫机等领域。营收结构：2022年，公司主营业务按照产品类型可以分为四大板块，分别是齿轮（2.28亿元，53.1%）、谐波减速器及零部件（1.05亿元，24.78%）、气动工具及零部件（0.92 亿元，21.43%）、新能源传动（0.01亿元、0.26%）。齿轮业务为公司的核心产品及主要业务来源，收入占比维持在50%以上；此外，谐波减速器业务带来新增长，收入占比提 升至25%附近。公司已进入全球一流供应链体系，与博世、史丹利百得、牧田、创科实业等电动工具行业跨国龙头建立长期稳定的业务合作，产品实力得到认可。公司通过与博世的合作，从 齿轮业务延伸至精密减速器业务，公司开始陆续向百得、牧田、日立等跨国巨头供货精密减速器。

汇川技术：中国工业自动化行业的领军企业，通用伺服市占率居国内第一

公司是专门从事工业自动化和新能源相关产品研发、生产和销售的高新技术企业。定位服务于中高端设备制造商，公司已经成为国内最大的中低压变频器与伺服系统供应商、行 业领先的电梯一体化控制器供应商、我国新能源汽车电机控制器的领军企业。公司是国家高新技术企业，掌握了高性能矢量变频技术、PLC技术、伺服技术和永磁同步电机等核 心平台技术。作为行业龙头，公司充分享受机器换人和工厂自动化/ 智能化行业利好：2022 年汇川技术实现营收 230.1亿元，同比增长 28.2%；归母净利润43.2 亿元，同比增长 20.9%。2022 年，公司通用伺服系统在中国市场份额约 21.5%，位居第一名；低压变频器产品位居第三名；小型 PLC 产品在中国市场的份额约 11.9%，位居第二名。

空心杯电机：灵巧手核心零部件，长期被外资垄断，蕴藏国产替代机遇

空心杯电机作为微特电机的一种，在高精度、高速响应、紧凑高效场景得到广泛应用。根据华经产业研究院2023年发布的报告，从微特电机的下游看，信息处理、家用电器和武器、航空等领域占据主要份额，市场份额占比分别为29%、26%、20%，其余为汽车电器设备、视像处理、工业控制等领域。人形机器人灵巧手核心零部件：随着人形机器人量产曙光，未来有望快速增长。竞争格局：空心杯电机市场长期被外资垄断，蕴藏大量国产替代机遇。目前空心杯市场被德国FAULHABER、瑞士Maxon、日本电产主导，随着国产 厂商的量产工艺水平不断突破，未来有望实现国产替代。鸣志电器、江苏雷利、鼎智科技等为我国空心杯电机主要生产商。

奥比中光：国内3D视觉传感器龙头，多业务布局发展

奥比中光成立于2013年，于 2022 年 7 月登陆科创板，为行业领先3D视觉感知整体技术方案提供商。公司主营业务是3D视觉感知产品的设计、研发、生产和销售，现已成为全球 少数几家全面布局六大3D视觉感知技术（结构光、iToF、双目、dToF、Lidar以及工业三维测量）的公司，拥有全栈式技术研发能力和全领域技术路线布局。公司营收情况整体稳定，归母净利润收窄有望转正：受2020年疫情影响业绩下滑，近两年受益于各下游应用领域的稳定需求，且公司产品在服务机器人、智能门锁等细分场景 的渗透率加速提升，公司营收已恢复增长状态，经营状况向好。公司收入主要来源于 3D 视觉传感器、消费级应用设备及工业级应用设备，其中 3D 视觉传感器为主要组成部分，公司产品毛利水平较高。持续高研发投入巩固公司技术核心竞争优势，高强度投入芯片、算法及激光雷达。

报告节选：

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