机械设备行业深度：中美共振，人形机器人产业奇点到来

请仔细阅读本报告末页声明 证券研究报告 | 行业深度 2024 年 05 月 06 日 机械设备 中美共振，人形机器人产业奇点到来 AI 赋能机器人及 Optimus 进展成为双主线。人形机器人产业趋势的共识在多轮行情中逐渐形成，呈现 AI 技术发展+产业巨头加持+政策支持的三重共振，AI 赋能机器人及特斯拉 Optimus 进展也成为板块的双主线。多模态视觉语言模型与机器人的结合超大众预期。2023 年 12 月特斯拉发布 Optimus Gen-2 的视频，相比于第一代 Optimus 人形机器人，第二代Optimus 增加六维力传感器、触觉传感器，进步明显，速度快 30%、重量减轻 10kg。 灵巧手：空心杯电机是最可靠动力源，传动方案多样。灵巧手是人形机器人的亮点，是具备高度灵活和精细控制能力的末端执行器。从动力源看，目前空心杯电机仍是最可靠方案，空心杯作为高效的微特电机，天然适配灵巧手。传动方面，绳驱与连杆为当前主流，其中绳驱方案一定程度上模拟了人手的肌腱结构，排布灵活且需要的内部空间较小，是最具潜力的方案。 旋转执行器：减速器是核心，谐波仍为当前主流方案。旋转执行器是机器人普遍采用的执行器，适用在机器人关节处，核心是减速器。特斯拉在2023 年 AI day 上展示了三款旋转执行器，对应小中大三个功率等级。旋转执行器的动力源通常是无框力矩电机，而减速器则存在不同方案的选择。常用的精密减速器当中，行星减速器与谐波减速器是较适合于机器人的种类，其中谐波减速器由于其高传动比的特性，是人形机器人性能最优的方案。 线性执行器：行星滚柱丝杠和大功率密度电机是关键，设备国产化是丝杠大规模量产前提。线性执行器是特斯拉人形机器人的特色方案，主要由电机+丝杠组成，主要用于大臂、和下肢。特斯拉对于线性执行器的要求主要是大导程、承载力足够大、且体积小、反应速度快。对于电机而言，大功率密度电机更符合要求，但是工艺上仍需要解决大功率密度电机中存在的噪音大、效率低、温度高等问题。对于丝杠而言，反向式行星滚柱丝杠负载更大、体积更小，更适合用于人形机器人。 机器人加速国内传感器行业发展，国内传感器厂商为机器人蓄力。机器人了解周围环境需要广泛的信息，传感器是重要的“中介”，是机器人软硬件结合关键步骤之一，人形机器人需要的传感器种类众多，包括但不限于触觉/力/扭矩/视觉/惯性等传感器，传感器技术涉及物理、电子、材料学等多种学科融合，存在极高的技术壁垒，因此过去在传感器市场中占据一席之地的更多是国外厂商。行至今日，国内众多优秀的传感器公司如雨后春笋般出现，如发布多维触觉传感器的帕西尼、具备全方位 3D 视觉产业链技术的奥比中光、具备玻璃微熔拉压力传感器技术的安培龙等，国内传感器厂商有望在人形机器人浪潮中充分受益。 投资建议：（1）第一梯队：鸣志电器、绿的谐波、三花智控、拓普集团、金力永磁；（2）丝杠&设备：北特科技、贝斯特、五洲新春、浙海德曼、华辰装备、日发精机；（3）传感器：安培龙、峰岹科技、东华测试、柯力传感、汉威科技。 风险提示：机器人量产进度不及预期、产业链国产化进度不达预期、测算误差风险。 增持（维持） 行业走势 作者 分析师 张一鸣 执业证书编号：S0680522070009 邮箱：zhangyiming@gszq.com 分析师 邓宇亮 执业证书编号：S0680523090001 邮箱：dengyuliang@gszq.com 研究助理 刘嘉林 执业证书编号：S0680122080032 邮箱：liujialin@gszq.com 相关研究 1、《机械设备：Mobile Aloha 发布，机器人场景泛化能力进一步强化》2024-01-12 2、《机械设备：机器人硬件拆解七：丝杠生产工艺流程详解》2023-12-21 3、《机械设备：：机器人硬件拆解 6：末端触觉与力控》2023-12-21 -32%-16%0%16%2023-052023-082023-12机械设备沪深300 20242024 年 0505 月 0606 日 P.2 请仔细阅读本报告末页声明 内容目录 一、AI 赋能机器人及 Optimus 进展成为双主线 ........................................................................................................ 5 1.1 复盘：AI 技术发展&产业巨头加持&政策支持三重共振 .................................................................................. 5 1.2 2024 年多模态视觉语言模型与机器人的结合超大众预期 ............................................................................... 8 1.3 特斯拉工程化能力强，Optimus 有望加快交付 ............................................................................................. 16 二、硬件：机器人是 AI 与执行器的结合 ................................................................................................................. 19 2.1 灵巧手：空心杯电机是最可靠动力源，传动方案多样 ................................................................................... 19 2.2 旋转执行器：减速器是核心，谐波仍为当前主流方案 ................................................................................... 25 2.3 线性执行器：行星滚柱丝杠和大功率密度电机是关键，设备国产化是丝杠大规模量产前提 ............................. 29 2.4 传感器是人形机器人与 AI 结合的关键之一 .................................................................................................. 44 三、投资建议 ....................................................................................................................................................... 58 风险提示 .....