人形机器人深度系列报告：机器人运动的“心脏”，电机有望迎来广阔空间

0人形机器人深度系列报告：机器人运动的“心脏”，电机有望迎来广阔空间证券研究报告|行业深度机械设备2023年11月16日证券分析师姓名：俞能飞资格编号：S0120522120003邮箱：yunf＠tebon.com.cn姓名：唐保威资格编号：S0120523050003邮箱：tangbw＠tebon.com.cn1请务必阅读正文之后的信息披露及法律声明。内容摘要 人形机器人快速进化，电机是其重要部件。随着工业机器人相关技术的日趋成熟，人们对机器人技术智能化本质的认识日益加深，与工业机器人相对固定的作业环境不同，人形机器人通常使用于人类的日常生活环境中。人形机器人具备类似人类的感知、决策、行为以及拟人化的移动特性，从外观上更加容易被使用者接受并产生亲切感，因此能够在人类所在的环境中与人类和谐相处，协助人类完成复杂和多样的工作。机器人关节驱动器是双足人形机器人关键部件，按动力来源可以分为液压、气动、电机驱动、记忆金属、生物类(心肌细胞)等，其中电机驱动和液压驱动是较为常见的两种形式，电机方案的优势在于，在运动控制方面，其设计比液压控制有更成熟的解决方案，处理器编码器也相对更容易正确获取运动状态的实时反馈，控制精度也有很大保障，而且相较液压成本便宜了很多。 机器人运动的“心脏”，对运动精度起决定作用。电机（俗称“马达”）是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。机器人关节系统包括驱动器、控制器和关节电机。机器人关节电机具有减速、传动、提升扭矩功能，它被视为机器人的执行单元，根据需要被安装在各关节上控制关节运动，机器人诸如行走、跑、弹跳等动作均由机器人关节电机驱动产生，是机器人运动的“心脏”。 Optimus主体部分共有28个执行器，线性及旋转各14个，所用电机为无框力矩电机。28个执行器分布于肩、肘、腕、躯干、髋、膝、踝等部位。根据2022特斯拉AI day的展示，28个执行器分布在：①肩部6个（旋转×6）；②肘部2个（直线×2）；③腕部6个（旋转×2+直线×4）；④躯干2个（旋转×2）；⑤髋部6个（旋转×4+直线×2）；⑥膝部2个（直线×2）；⑦踝部4个（直线×4）。Optimus手部共有12个执行器（双手），所用电机为空心杯电机。 产业化进程加速，电机有望迎来广阔空间。人形机器人作为通用机器人的代表和具身智能的优秀载体，一方面正在受益于通用人工智能的发展，另一方面，也以“具身智能”成为AI与物理世界的接口，和下一代通用人工智能的终端平台。AI大模型在机器人任务中主要扮演了推理决策的角色，将人类给出的自然语言指令拆解为机器人可执行的步骤。多模态的AI大模型补全了机器人核心的推理决策能力，有望助力人形机器人走向通用之路。 核心零部件供给是未来机器人产业规模化发展的重要支撑，人形机器人三大核心零部件包括减速器、伺服系统和控制器，成本合计占比超70%。目前在Optimus人形机器人核心零部件中，电机价值量合计占比约25%。假设未来10年全球人形机器人出货量达到500万台，无框电机单价2500元、空心杯电机单价1300元，则10年后人形机器人带来的无框电机增量市场有望为3500亿元，空心杯电机增量市场有望为780亿元，合计4280亿元市场空间。 建议关注：1）步科股份：第三代无框电机首创无框灌封工艺，和各个机器人厂家积极扩展合作；2）鸣志电器：空心杯电机技术在全球居于前列，已向人形机器人头部客户提交全套技术方案及样机；3）江苏雷利：空心杯电机等产品可用于人形机器人，部分产品在样品测试阶段已得到客户认可；4）鼎智科技：与母公司错位协同发展，线性执行器为行业领先产品；5）伟创电气：2022年成立机器人行业部，提供低压伺服、空心杯电机、特种无框力矩电机等核心部件；6）昊志机电：自主研发的DD电机用于机器人关节模组中，提供机器人关节动力来源；7）拓邦股份：空心杯电机已在电动夹爪、骨科动力工具等领域批量应用，看好人形机器人带来的增量机会；8）禾川科技：在机器人行业有产品和技术积累，未来将在无框力矩电机基础上开发组合式产品；9）拓普集团：设立电驱事业部，机器人产品包括旋转、直线执行器，已多次向客户送样并获得认可及好评。 风险提示：（一）宏观经济变化的风险；（二）市场及政策风险；（三）行业竞争加剧风险；（四）人形机器人进展不及预期。2请务必阅读正文之后的信息披露及法律声明。01 人形机器人快速进化，电机是其重要部件目录CONTENTS02 机器人运动的“心脏”，对运动精度起决定作用03 产业化进程加速，电机有望迎来广阔空间05 风险提示04 建议关注3请务必阅读正文之后的信息披露及法律声明。01人形机器人快速进化，电机是其重要部件4请务必阅读正文之后的信息披露及法律声明。01 人形机器人快速进化，电机是其重要部件1.1 人形机器人可用于日常环境，是国家科技综合水平的重要体现图表：优必选Walker机器人登上春晚资料来源：朱秋国等《人形机器人技术现状及场景应用思考》，李沁泠《人形机器人设计及步行控制研究》，虞汉中等《人形机器人技术的发展与现状》，科技每日推送官微，世界机器人总联盟官微，德邦证券研究所人形机器人通常用于日常生活环境，协助人类完成复杂和多样的工作。随着工业机器人相关技术的日趋成熟，人们对机器人技术智能化本质的认识日益加深。机器人技术向人类生产、生活的各个领域的渗透。与工业机器人相对固定的作业环境不同，人形机器人通常使用于人类的日常生活环境中。人形机器人具备类似人类的感知、决策、行为以及拟人化的移动特性，从外观上更加容易被使用者接受并产生亲切感，因此能够在人类所在的环境中与人类和谐相处，协助人类完成复杂和多样的工作。人形机器人具有显著的优势，是国家科技综合水平的重要体现。人形机器人又称仿人机器人或类人机器人，指具有人的形态和功能的机器人，具有拟人的肢体、运动与作业技能，以及感知、学习和认知能力。人形机器人具备人类的外形特征和行动能力，可以采用双腿行走方式，通过手臂和身体的协调完成一些简单的功能，以及通过简单的语言和人类交流。与传统的机器人相比，人形机器人具有显著的优势。人形机器人建立在多学科基础之上，综合运用机械、电气、材料、传感、控制和计算机来实现拟人化的功能，环境适应更通用、任务操作更多元、人机交互更亲和，是国际公认的机器人技术集大成者，是一个国家科技综合水平的重要体现。图表：具备一定服务功能的阿西莫机器人5请务必阅读正文之后的信息披露及法律声明。01 人形机器人快速进化，电机是其重要部件1.2 人形机器人发展历史：日本最先研究，目前进入早期产业化落地阶段图表：部分代表性人形机器人示意图资料来源：邓志东《智能机器人发展简史》，邱永康《人形机器人无力矩传感器外力检测方法研究》，顾浩楠《人形机器人历史沿革与产业链浅析》，互联网教育国家工程研究中心官微，界面新闻官微，中国机器人网官微，机器之心官网，德邦证券研究所商用工业机器人诞生于美国，人形机器人则以日本的研究成果最为瞩目。“Robot”（机器人）一词首先出现在捷克著名剧作家卡雷尔·恰佩克（Karel Capek）的话剧《罗素姆的万能机器人》中，这是一个源于捷克文“R