汽车行业报告：人形机器人关节执行器，国产替代正当时

汽车行业报告：人形机器人关节执行器，国产替代正当时薛玉虎(证券分析师)王琭(联系人)S0350521110005S0350121120086xueyh@ghzq.com.cnwangl15@ghzq.com.cn证券研究报告2023年09月04日汽车请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明2重点关注公司及盈利预测重点公司代码股票名称2023/09/04EPSPE投资评级股价20222023E2024E20222023E2024E601689.SH拓普集团76.201.542.223.0437.9734.32 25.07 买入002050.SZ三花智控28.530.720.851.0629.6133.56 26.92 未评级002472.SZ双环传动34.500.680.971.2137.1835.57 28.51 买入300580.SZ贝斯特24.981.140.791.0116.2731.62 24.73 买入301310.SZ鑫宏业56.951.992.463.68-23.15 15.48 买入300124.SZ汇川技术68.981.642.072.6242.7733.32 26.33 增持688017.SH绿的谐波118.410.921.852.47105.0664.01 47.94 增持603728.SH鸣志电器70.200.590.630.9856.63111.43 71.63 未评级资料来源：Wind资讯，国海证券研究所（注：未评级公司盈利预测取自 Wind一致预期）资料来源：Wind资讯，国海证券研究所请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明3核心提要◆特斯拉人形机器人Optimus有望落地商业化，点燃人形机器人市场投资热情：✓人形机器人探索历史已超百年，但因技术不成熟、成本过高和应用场景有限等约束至今仍未大规模商业化应用。✓特斯拉机器人有望突破技术、成本和应用场景等既有瓶颈，实现大规模商业化应用：•复用特斯拉汽车FSD技术，共享汽车产业链供应商，实现研发协调和生产协同，提升研发速度，降低研发生产成本；•特斯拉超级工厂、人形机器人自我制造、汽车与火箭测试以及火星计划等应用场景助推人形机器人走向量产应用。◆“机器代人”符合社会发展趋势，以人形机器人为代表的具身智能有望成为第四次科技革命的核心领域，带动社会经济增长：✓人形机器人可破解劳动力不足难题，替代重复、危险的体力劳动，大幅解放生产力，根据Precedence Research，2032年全球市场将达286.6亿美元；✓人形机器人开启新一轮国际竞争，我们预计特斯拉现阶段仅关节硬件成本就存在70%以上的降本空间，我国供应商性价比、响应速度、产业链等优势凸显，有望凭借成本优势切入特斯拉人形机器人供应链，迎来重要发展机遇。◆ Tesla Bot采用电池组+电机驱动+刚性金属传动+串并联关节分布+视/力/位传感器的方案，核心构成可分为大脑和执行器：✓负责感知和控制的大脑复用了特斯拉汽车上FSD的芯片和算法，是特斯拉相对于其他人形机器人公司的一大优势；✓执行器分为旋转和线性两大类，分别占现阶段关节主要硬件成本的32.35%和62.82%，每一类有大小三个规格：•旋转执行器：无框力矩电机+谐波减速器+机械离合+力矩传感器+高低速双编码器+驱动器，用于肩肘腰髋等关节；•线性执行器：无框力矩电机 + 行星滚柱丝杠 + 力传感器 + 编码器 + 驱动器，用于腕肘膝踝等关节。✓关节执行器的通过伺服驱动器、伺服电机、编码器等零部件组成的伺服系统实现为位置和动作的精准控制：•无框力矩电机是以输出扭矩为衡量指标的无框架式永磁电机，优点：体积小、性能强、可集成外壳用于严苛环境；•编码器是测量机械旋转或位移的传感器，一体化机器人关节采用增量编码器+单圈绝对值编码器的双编码器方案。✓减速器是连接动力源和执行机构的中间机构，用于匹配转速和传递转矩，精密减速领域主要包括谐波减速器、RV减速器等，Tesla bot主要使用谐波减速器，约占现阶段关节硬件成本的6.65%；✓行星滚柱丝杠具有高承载、长寿命、抗冲击、高可靠性等特点，但结构复杂、加工难度大、成本较高。反转式行星滚柱丝杠可通过较小的导程实现更高的额定负载，尺寸更紧凑，密封性能更好，约占现阶段关节硬件成本的44.32%。请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明4核心提要◆投资建议：我国零部件供应商有望凭借价格低、质量高、产业链全等优势，插入以特斯拉Optimus为代表的人形机器人零部件供应链，国产替代进程加速进行。我们看好技术领先并在海外市场快速布局的零部件供应商，重点关注拓普集团、三花智控、双环传动、贝斯特、鑫宏业、汇川技术（机械组覆盖）、绿的谐波（机械组覆盖）、鸣志电器（电新组覆盖）。◆风险提示：关键技术创新不及预期风险；特斯拉机器人降本进度不及预期；特斯拉机器人量产能力不及预期；供应链国产替代不及预期风险；市场竞争加剧风险；宏观经济下行风险；人形机器人渗透率不及预期风险；地缘政治不确定性对供应链产生影响风险；外汇市场汇率波动风险；税收优惠政策变化的风险；国内外公司、国内国际市场对比研究具有局限性带来的风险。请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明5线圈环形磁铁集成电路板线圈端部绝缘电源线叠片过热保护装置霍尔传感器特斯拉机器人关键机械零部件概览旋转执行器14个：肩部6个、肘部2个、腰部2个、髋部4个常规旋转执行器构造无框力矩电机谐波减速器线性执行器14个：腕部4个、肘部2个、腿部8个线性执行器及关键零部件：反转式行星滚柱丝杠钢轮柔轮波发生器灵巧手及关键零部件空心杯电机构造前法兰机壳磁轭绕组永磁体滚珠轴承轴后法兰霍尔传感器PCB控制磁钢注：零部件信息仅供参考示意，非特斯拉最终方案；详见报告第三章资料来源： Maxon官网，Maxon微信公众号，2022特斯拉AI Day，新浪直播，天誉科技，绿的谐波招股说明书，科尔摩根官网，国海证券研究所请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明61. 人形机器人：AI赋能，大规模应用临近2. 人形机器人代替人类：科技进步与社会发展大势所趋3. 关节执行器国产替代大有可为4. 重点标的梳理汇总5. 投资建议与风险提示目录请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明701 人形机器人：AI赋能，大规模应用临近◆ 1.1 特斯拉有望突破研发、生产和应用三大瓶颈◆ 1.2 人形机器人初见大规模商业化曙光◆ 1.3 人工智能技术加速人形机器人落地应用请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明81.1、特斯拉机器人快速迭代，售价或限制在2万美元以内◼ 特斯拉人形机器人Optimus（擎天柱）两年内从概念到样机落地，快速开发迭代：✓ 2021年 AI Day，马斯克首次公布人形机器人的研发计划，并展示出真人扮演的 Optimus 概念机；✓ 2022年 AI Day，特斯拉正式展出 Optimus 样机，展示了其直立行走、搬运、洒水等基本的行为能力；✓ 2023 年 3 月 特 斯 拉 投 资 者 日 ， Optimus 展 现 出 平 稳 走 动 、 拧 螺 丝 的 能 力 ； 5 月 16 日 特 斯 拉 股 东 大 会 ，Optimus走路更加灵活自然、能够完成更加复杂的任务、更