走进机器人，图拆特斯拉Optimus

2023年7月31日图拆特斯拉Optimus——走进机器人行业评级：看好分析师施毅邮箱shiyi@stocke.com.cn证书编号S1230522100002证券研究报告添加标题首页2本报告针对特斯拉2022年10月1日在其“AI Day 2022”发布的Tesla Bot（Optimus）进行细致分析研究，采用“一页原文，一页译文，一页解读”的形式展开报告，对Optimus的设计制造思路进行解读，对其中涉及的重要零部件与智能系统逐一拆解分析。通过对Optimus的第一性分析，我们旨在展示“具身智能”落地实现的希望：特斯拉将其在电动汽车产业的多年经验移植到人形机器人的设计、制造中，极大地加速了Optimus的迭代速度；另一方面，特斯拉将“降本”思路贯穿设计始终，从材料选择到驱动器设计，大量“做减法”；特斯拉将电动车的FSD模块移植到机器人具身感知系统中，加速Optimus迈向“智能化”的步伐。同时，通过对Optimus全身各系统的拆解分析，我们希望可以展示人形机器人产业链（力矩传感器、伺服电机、空心杯电机、减速器、金属永磁材料等）的投资机会。具身智能，未来可期。uVgVkWmU8ZoWpOpO6MaOaQtRrRmOoNkPoOsNkPsRoP7NmNsNwMmQqNvPoPsN添加标题95%摘要31、Optimus概览•人形机器人变革过程•Optimus主要参数2、硬件仿真•结构分析•破坏分析•集成结构控制设计•人体仿生设计灵感—膝盖关节3、驱动器•基本构造•设计思路•选型优化与结果4、手部•人体仿生学设计5、自主性概览添加标题95%摘要46、运动规划•机器人运动规划4大挑战•机器人运动规划概述•机器人运动规划器工作原理7、运动控制和状态估计•现实世界中机器人摔倒的缘由•如何进行状态估计与运动控制8、操控•机器人：不止于行走，更要有用•实现机器人对现实世界事物的操控风险提示•Optimus设计生产进展不及预期；•AI技术迭代不及预期；•翻译错误风险.风险提示51、Optimus设计生产进展不及预期：若Optimus设计开发进度不及预期，可能会影响市场对行业的判断；2、AI技术迭代不及预期：若AI技术发展不及预期，特斯拉FSD开发进展不顺，将对人形机器人发展产生不利影响；3、翻译错误风险：报告内容根据Tesla AI Day 2022-Bot发布会现场展示翻译而来，或因语法理解、翻译有误、翻译不完整等原因造成含义与原表述存在偏差的风险，译文内容仅供参考.目录C O N T E N T SOptimus概览人形机器人变革过程Optimus主要参数010203硬件仿真结构分析破坏分析集成结构控制设计人体仿生设计灵感—膝盖关节驱动器基本构造设计思路选型优化与结果6手部04 人体仿生学设计目录C O N T E N T S0506自主性概述运动规划机器人运动规划4大挑战机器人运动规划概述机器人运动规划器工作原理707运动控制和状态估计现实世界中机器人摔倒的缘由如何进行状态估计与运动控制08操控机器人：不止于行走，更要有用实现机器人对现实世界事物的操控Optimus概览01Partone人形机器人变革过程Optimus主要参数8原文：What’s changed019资料来源：Tesla AI Day 2022-Bot，浙商证券研究所我们的理解0110概念开发和集成平台最新一代概念软件集成硬件升级基于车辆设计的基础原文：Human Form0111资料来源：Tesla AI Day 2022-Bot，浙商证券研究所译文：人类形态0112人类形态耗电量静坐功耗 100W慢走功耗500W质量73千克自由度全身- 200+手 - 27资料来源：Tesla AI Day 2022-Bot，浙商证券研究所我们的理解0113代替人类工作神奇的人体结构自如的流体动力学——运动范围和人体力量是惊人的有效或无效有效：少量的获取食物维持一天的消耗无效：无运动却在消耗能量我们的理解0114人体结构Optimus模仿代替人类工作降低闲置功耗自由度的合理配置更高效的工作最新一代0115橙色部分驱动器蓝色部分电子系统资料来源：Tesla AI Day 2022-Bot，浙商证券研究所我们的理解0116优化成本和效率问题人体基础的研究第一发展平台+车辆设计基础设计和分析构建和验证最新一代目的：规模化量产减少零件数量：减少了传感和布线减少每个元件的功耗：集中配电和计算平台的物理中心原文：最新一代--配件介绍0117资料来源：Tesla AI Day 2022-Bot，浙商证券研究所译文：最新一代--配件介绍0118电池组2.3 千瓦时52V 标准集成电子组件最新一代机器人大脑1x Tesla SOCWi-Fi ，LTE音频保护&安全全身 28个结构驱动器手 11个自由度资料来源：Tesla AI Day 2022-Bot，浙商证券研究所我们的理解0119•配电和计算集中到平台的物理中心——躯干中心•躯干中心有电池组（维持一天的工作）•独特之处：所有电池的电子设备集中到电池组的单个PCB中，从传感、融合、充电管理汇集到一个系统中，借鉴了电子产品与汽车产品的设计•流线型的设计与高效简单的冷却•大脑——特斯拉车上的FSD系统•结合自动驾驶的硬件和人形平台的软件•改变：1、做到人类大脑能够做到的行为：处理视觉数据，基于多个感官和传感输入，得出决策；支持通信，有很多无线连接和音频支持；2、硬件安全性需过关，保护机器人自身和周围的人资料来源：Tesla AI Day 2022-Bot，浙商证券研究所硬件仿真02Partone结构分析破坏分析集成结构控制设计仿人设计灵感—膝盖关节20硬件仿真0221全身 28个结构驱动器原文 ：结构分析0222资料来源：Tesla AI Day 2022-Bot，浙商证券研究所我们的理解0223以特斯拉汽车为例：车辆撞击安全测试物理生产能力模拟能力补充：特斯拉Model 3碰撞测试表现优异正面撞击时：电动汽车前面没有发动机，为溃缩区提供了充足的空间；车辆头部先撞击障碍物，这时汽车的引擎盖会皱缩并吸收冲击力，防止乘客舱倒塌并伤害里面的人。特斯拉的车身结构经过强化，能够承受更多额外的压力，使得车辆的引擎盖褶皱更少，为驾驶员创造更大的生存空间极高的自由度——3500万资料来源：Tesla AI Day 2022-Bot，搜狐网，浙商证券研究所破坏控制0224资料来源：Tesla AI Day 2022-Bot，浙商证券研究所破坏控制0225汽车安全方面的能力移植人形机器人用于汽车撞击实验的软件也被用于机器人的撞击实验，进行破坏控制，确保机器人摔倒时不会过度损伤。最多是一些表面损伤，而不会破坏或影响“大脑”，“大脑”成本高昂，制作、维修困难。批量生产结构0226驱动器完成指定的任务躯干关节驱动器不同关节选用不同驱动器资料来源：Tesla AI Day 2022-Bot，浙商证券研究所添加标题95%0227原文：Integrated Structural Controls Design资料来源：Tesla AI Day 2022-Bot，浙商证券研究所0228译文：集成结构控制设计资料来源：Tesla AI Day