（报告出品方/作者：国泰君安证券，徐乔威、张越）
运控模块采用电机驱动模式。特斯拉人形机器人主要采用电机驱动的传统方式，并结合利用微齿轮谐波减速器与丝杠。相比于液压驱动，电机驱动的优势在于精度高、精密控制与成本低。此外，特斯拉尤为重视灵巧手环节。为了实现更为精密、复杂的动作，配置灵巧手是人形机器人的未来趋势。其核心在于大力矩以及对于力和位移的感知能力。而要实现这一点，则需借助深度强化学习，使得机器人从反复试验中学习迭代。这一过程可能需要上亿次的训练。
回顾历史：人形机器人技术不断迭代，产品推陈出新，大致可以划分为以下三个阶段：
第一阶段：基本功能实现阶段（2000年以前）。人形机器人旨在模仿人类动作、融入人类生活。从1973年第一台人形机器人面世至今，人形机器人在模仿人类特征方面硕果累累。2000年以前，人形机器人已实现行走、抓握等基本动作。
第二阶段：基本功能完善阶段（2000年-2015年）。在此期间人形机的基本功能得到完善，实现了跑步、人机交互、简单的与人沟通、协助人类完成体力劳动及科研工作。
第三阶段：下游应用探索阶段（2015年至今）。根据2015年至今人形机器人的应用市场，目前人形机器人主要应用于协助科学研究、个人护理、教育、社交等领域，部分机型已实现商业化。我们认为当前国内外人形机器人的发展已经取得一定突破，然而成本高昂、缺乏实用性和商业化应用似乎成为了人形机器人发展的重要阻碍。
未来趋势1：从目前开发的人形机器人进展及对比中我们不难发现，在未来发展趋势上，人形机器人一致以外形向人类细部特征靠拢，功能具备真实人类运动、灵活、环境判断能力为主。
未来趋势2：人形机器人成本及售价呈下降趋势。伴随人形机器人技术的发展，为迎合市场应用及商业化的需求，售价也从数百美元降至数万欧元，主要原因在于核心零部件成本降低。
产业趋势明确可期，长期市场空间广阔
行业渗透率提升的关键在于技术迭代与降本驱动
乘技术迭代之风，拥抱AI新时代
降本后经济性提升，驱动渗透率加速
对比现有机器人价格，阻碍渗透率提升的因素在于成本过高。历史上人形机的成本居高不下：ASIMO机器人一台造价在300-400万美金之间，且只租不卖，而租用ASIMO一天需花费约200万日元(约合12万人民币)；波士顿动力的Atlas则算不上商业化产品，仅有MIT和港中文等高校有公布拿到了Atlas产品；波士顿动力旗下四足机器人在美国售价为7.45万美元，而一般仿人机器人比四足机器人的复杂度要高得多。因此，要想让人形机器人负担得起并实现商业化落地，单位成本必须大幅下降。距离2万美金售价目标仍有大幅降价空间。马斯克表示，未来目标是将人形机器人的成本降至2-3万美元（约合14-21万元）。据优必选，根据量产规模不同，人形机器人降本进程大致分为3个阶段：1）千台小批量生产，降本20%-30%至约10万美元；2）万台量产级别，降本50%至5万美元；3）百万台大规模量产，降本70%-80%至2-3万美元。
类比电车行业，规模化生产后可实现明显降本。我们认为：降本工作主要通过技术方案改进、复用电车平台减少投入以及量产带来的规模效应等途径实现。依托优秀的供应链能力，特斯拉在电车降本方面便已表现出强劲的实力。2018年当特斯拉电动车小幅放量，销量达到24.5万辆时，Model3实现整车降本30%；2022年当特斯拉电动车渗透率进一步加速，销量达到131.4万辆时，规模效应更加凸显，下一代汽车平台实现降本50%。我们认为，人形机器人的发展历程可参考特斯拉电动车，两者可能具有相似之处，在规模化生产后可实现明显降本。
利好政策密集频发，助力产业趋势演绎
利好政策赋能，提供大幅增长空间。2023年以来，国家先后出台多项政策，聚焦技术创新、具体应用，鼓励帮扶机器人产业发展，助力中国机器人产业从“做大”到“做强”。在国家层面，工信部等十七部门提出《“机器人+”应用行动实施方案》，计划制造业机器人密度较2020年实现翻番；在地方层面，北京和深圳市政府相继出台政策，加速人形机器人产品研制和推广，开展通用型具身智能机器人的研发和应用，推动整机产品在不同典型场景的推广应用。
远期规划宏大，市场蓝海一片
已有部分玩家在人形机器人产品方面取得重大进展。行业内代表性人形机器人产品包括特斯拉的Optimus、波士顿动力的Altas。后者采用液压驱动的方案，从而促成了优异的运动性能、更好的承压能力；前者采用电机驱动的方案，从而促成了更低的生产和运维成本，更利于商业化的落地。国内代表性产品还有小米的CyberOne、优必选的WalkerX。其中，精准的运动控制技术能力是产品的核心竞争力之一。2023年6月14日，腾讯通过将前沿的预训练AI模型和强化学习技术应用至机器人控制领域，从而让机器狗Max的灵活性和自主决策能力得到大幅提升。
TeslaBot风起，国产零部件起航
关节采用仿生学关节设计，6类执行器复用实现身体28个自由度（28个执行器）+手部22个自由度（12个执行器）。执行器分为身体上及手上的关键模组。以特斯拉Optimus为例，在身体上有3类旋转和3类直线执行器，旋转和线性（直线）执行器各14个；灵巧手单手11个自由度和6个执行器，包括6个主动自由度（大拇指2个，其余均1个）和5个被动自由度。
电机：需求量与价值量较大的环节
伺服电机：精度较高，常使用于闭环伺服系统
伺服电机市场规模持续增长。近年来，中国伺服电机产业市场规模呈现持续增长态势，受益于下游产业工业机器人、电子制造设备等新兴产业市场增容的需求，将继续保持较快的增长速度。我国伺服电机市场规模从2017年的116亿元增长到2021年约169亿元。经MIR估算，2023年我国伺服电机市场规模将增长至197亿元。伺服系统是能精确控制执行机构的自动控制系统。主要由伺服驱动器、伺服电机和编码器组成。使伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出量，随着输入量的任意变化而变化的自动控制系统，是工业自动化的关键零部件，是实现精准定位、精准运动的必要途径。
无框力矩电机：紧凑的无框架式永磁电机
无框力矩电机，是一种以输出扭矩为衡量指标的无框架式永磁电机。无框电机不同于传统的永磁电机，它只有转子和定子2个部件，因而不再受制于电机壳体外框的束缚，利用机器的自身轴承支撑转子，将电机无缝内置于机器设计中。特点是效率高、安装便捷，同等扭矩尺寸更小、更轻量，能满足协作机器人、人形机器人小型化、轻量化的要求。由于人形机要求紧凑的尺寸，同时要求实现高功率和高转矩，因此无框电机应用于机器人驱动器是必然。
空心杯电机：直流永磁的伺服控制电机
减速器：高精度的关节传动，顺应柔性化趋势
减速器的主要原理为通过机械传动装置实现对原动机的减速和增矩。从分类来看，减速器可分为谐波减速器、RV减速器与行星减速器。在人形机器人的演化历程中：1）第一代产品采用RV和谐波减速器，且有用量的演绎之争；2）2022年10月特斯拉公布旋转关节方案后，两者不再演绎，考虑精度和体积重量因素，使用RV减速器的可能性比较低；3）谐波减速器扭矩小、刚性有限，在髋关节等不一定满足需求；以及行星减速器具有成本低、耐久性好、制造难度小等优势，因而被纳入备选方案。为了实现量产及批量出货，后续方案仍有变更调整的可能。
谐波减速器：国产厂商市占率提升明显
日本厂商占据市场主导地位，国产替代正在进行。根据GGII数据，2018年国产减速器出货量市场份额不足30%，剩余市场份额则由外资品牌占据。根据华经产业研究院数据，2021年日本著名精密减速机厂商哈默纳科市占率为35.50%，紧随其后的是国内龙头绿的谐波，市占率达到了24.70%，相比2020年提升了3.67pct。
RV减速器：国产替代仍存在空间
RV减速器：由行星齿轮减速器的前级和摆线针轮减速器的后级组成；其刚性好、抗冲击能力强、传动平稳、精度高，适合中、重载荷的应用，但RV减速器需要传递很大的扭矩，承受很大的过载冲击，保证预期的工作寿命，因而在设计上使用了相对复杂的过定位结构。RV减速器市场规模增长态势较好。从行业需求来看，RV减速器的需求可分为新增工业机器人需求与存量减速器更换需求。根据GGII数据，2022年中国工业机器人RV减速器与谐波减速器使用量分别为45.94万台与63.96万台，RV减速器使用数量整体小于谐波减速器。根据IFR预测，2025年RV减速器中国市场规模有望达到60.2亿元，全球市场规模将达到99.3亿元。
竞争格局上看，日本厂商纳博特斯克具有绝对领先地位。全球超过60%的减速器市场份额被日本厂商占据，根据2021年数据，日本龙头企业纳博特斯克一家独大，市占率52%。国内厂商市占率较低，主要参与者有双环传动、中大力德和秦川机床，2021年市占率分别为15%、4%、3%。
行星减速器：出口产品仍价值量较低
丝杠：技术壁垒高的核心传动部件
丝杠，可分为滑动丝杠、滚珠丝杠和行星滚柱丝杠。1）滑动丝杠：结构简单但精度较差、属于滑动摩擦，造成容量损耗。传动效率在25%~40%。主要用于电梯、汽车等领域。2）滚珠丝杠：属于滚动摩擦，效率较高、精度较高、高速、价格高，传动效率90%-99%。3）行星滚柱丝杠：由主丝杠、滚柱、螺母、齿圈、法兰盘等组成，可实现直线运动与旋转运动相互转换，具有高负载、高精度、高可靠性等特点，传动效率75%~80%。主要壁垒在于设计专利与工艺know-how，广泛应用于机床、工业机器人和航天航空等领域。
传感器：感知外界环境的关键部件
力矩传感器：高壁垒六维力矩传感器，力控的最优解
电子皮肤：或为触觉终极方案
机器视觉：赋予机器人“看”的眼睛
其他零部件：性能优异
液压弹簧是人形机器人的韧带。液压弹簧主要装在平衡缸上，用于重负载关节实现物理储能，减少对电机和减速器的扭矩压力。用量：膝关节、大臂、胸腹等力量较大的部位，单个人形机器人用量6-10个弹簧；目前价值量约1000元左右/个。考虑后续量产降价，我们判断整体价值量可能在3000左右。当下特斯拉机器人在试验阶段，弹簧仍为欧美供应商。华纬科技已切入ABB机器人上海工厂，目前正在洽谈，在量产阶段依旧具有国产导入机会。