（报告出品方/作者：华福证券，邓伟、游宝来）

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人形机器人：劳动力替代空间广阔

机器人自动化水平随制造业发展持续提升。机器人的发展跟随制造业自动化程度不断提升，从最早的单任务起重机式臂到机器人，再到能够与人直接交互的协作机器人， 再发展到与人工智能结合的人形机器人。在各行各业数字化转型的巨大需求牵引下，机器人在汽车制造、电子制造、仓储运输、医疗康复、应急救援等领域的应用不断深入拓展，推动机器人产业持续蓬勃发展。

工业类、服务类、特种类机器人同步蓬勃发展。机器人广泛应用于我国各行各业中，一般将其分为三类：工业机器人、服务机器人、特种机器人。工业机器人在汽车、电子、 金属制品、塑料及化工产品等行业已经得到了广泛的应用；服务机器人在建筑、教育领域需求牵引下，不断拓展应用场景和服务模式；特种机器人在极端环境、危险作业等场景下的操作能力大幅增强，在太空探测、深海探索、应急救援等应用领域有望快速发展。

工业机器人精度和稳定性要求高，人形机器人有望达到人类的灵活水平。当机器人的轴数增加，机器人就有更高的灵活性。四轴SCARA机器人是特别为高速取放作业而设计的，有4个自由度，而六轴机器人有6个自由度，提供了更高的生产灵活性，六轴机器人最初大规模应用在汽车行业，多以负载>20kg型号为主，随着六轴机器人逐渐向3C电子、金属加工、食品饮料、新能源等行业扩展，负载<20kg的小六轴出货量逐渐提升。人形机器人和工业机器人方案类似，传动部分有减速器、伺服电机、齿轮箱，控制部分为机器人的整机控制器，驱动方式主要是电机驱动。特斯拉机器人共有40个关节，包括28个关节驱动单元和12个高灵敏度要求的手部关节。

2000年本田公司研发了第一代人形机器人ASIMO，随后丰田、波士顿动力、特斯拉等企业参与进来，国内厂商优必选、小米、傅利叶也纷纷入局，加大研发，不断丰富应用场景。但人形机器人的研发周期较长，需要持续不断的、大量的资源和资金投入，国内走在前列的优必选在其招股书中披露22Q1-Q3亏损7.78亿元，对标电动车发展初期，降本成行业的首要问题。 另一方面，人形机器人的难点在于交互能力、通用人工智能的能力，对人体的仿生学和动力学要求高。更擅长加工精度和重负载的传统工业机器人厂商（ABB、Kuka、Fanuc、安川），优势迁移存在一定难度，从人工智能控制算法这一角度，以特 斯拉为代表的软件能力强的企业具备相当大的优势，有希望复刻电车电池行业快速的降本曲线，带动人形机器人产业发展。

政策催化机器人产业发展，各地明确人形机器人的场景定位。我国机器人产业2020年营业收入突破1000亿元，《“十四五”机器人产业发展规划》提出产业向中高端迈进，目标到2025年机器人产业营业收入年均增速超过20%。山东、深圳、北京等地陆续发布人形机器人相关行动方案，面向3C电子制造、新能源汽车生产等典型场景，突破复杂运动控制、定位导航、视觉处理和精细操作等技术瓶颈，推动人形机器人工程化和产业化。

潜在替代行业空间大，劳动力缺口带动百亿美元空间。特斯拉人形机器人的目标是帮助人们完成枯燥重复或危险的任务，集中在仓储运输、采矿伐木、家庭服务、服务业等领域。从潜在替代行业的角度看，根据美国劳工局统计的就业和平均薪水数据，针对不同行业在2030年的潜在替代空间，乐观和悲观市场空间预测分别为567/244亿美元，在硬件成本下降后有望加速替代。从补充劳动力缺口的角度看，假设按照2030年105万台空间的计算（替代美国210万劳动力缺口的50%），对标特斯拉人形机器人远期价格降至约2万美元，市场规模达210亿美元。

特斯拉Optimus：核心传动产品解析

特斯拉人形机器人加速迭代 。 2021年8月第一届Tesla AI Day上，特斯拉发布了首款人形机器人“擎天柱”（Optimus）的概念图，该人形机器人身高5英尺8英寸，重125磅，具有45磅的承载能力和150磅的硬拉能力，其控制将通过类似于电动汽车智能算法进行。2022年2月推出原型机，在2022年10月AI Day亮相接近于完整体的新一代人形机器人，2023年7月亮相世界人工智能大会。

新一代Optimus自由度提升，共40个关节 。特斯拉发布的最新一代Optimus在身体机械部分有28个关节（14个旋转执行器+14个线性执行器），2个灵巧手共有12个关节（6个执行器*2）。 特斯拉人形机器人的灵巧手在设计中模仿了人手，拥有自适应抓取能力。手部结构为五指多关节，拇指采用双电机驱动弯曲和侧摆，其它四指各一个电机。共计6个执行器、11个自由度，负荷20磅，能够自适应抓取角度，具备工具使用能力、小物件精准抓握能力。

Optimus身体共计28个执行器，包括三种旋转执行器和三种线性执行器。 根据图示统计，特斯拉人形机器人全身的28个执行器分布在肩部（6个）、肘部（2个）、腕部（6个）、躯干（2个）、髋部 （6个）、膝部（2个）、踝部（4个）。旋转执行器和线性执行器各14个。 注：Yaw、Roll、Pitch用来区分绕y轴（垂直）、z轴（前后）、x轴（水平）旋转。

硬件层面，在特斯拉等大主机厂带动下，人形机器人有希望复刻电车电池行业快速的降本曲线。无框电机的单机价值量最高。执行器方面，单台机器人价值量分布集中在无框电机，按单个价值量约214美元假设，单台机器人所需28个无框电机，合计价值量 6,000美元，占总执行器价值量的32.8%。 未来随着硬件降本程度加大，假设2030年人形机器人需求量达 105万台（替代美国210万劳动力缺口的50%），单台人形机器人电机价值量按2,800美元（28个，单价100美元）计算，创造无框电机约30亿美元需求空间。

核心零部件：电机解决方案有望受益

以电机为驱动的核心动力单元：控制精度更高，具备大规模量产和能耗优势。 人形机器人一般采用关节驱动器，而驱动方式主要有电机驱动、液压驱动和气体三种方式。1）电机驱动：具有简单、驱动控制成熟、技术成熟，比较常见，但由于电机负载能力的限制，其负载能力也较弱；2）液压驱动：成本略高，但具有很大的功率体积比，从而使机器人具备高动态行走能力且负载能力强；3）气体驱动：具备压缩性，能够使机器人更柔顺地进行运动， 但是其功率体积比最低，负载能力差。目前在全球头部人形机器人厂商中，波士顿动力在Atlas机器人上应用液压来进行驱动， 其余厂商大多以电机驱动方式为主。

电机种类多样，应用广泛，带动全球市场规模稳步提升。电机以旋转电机为主，根据电磁感应原理实现电能和机械能相互转换。伺服电机能将输入的电压信号转换为电机轴上的机械输出量，达到拖动控制元件的目的；步进电机能够将电脉冲转化为角位移；力矩电机是一种扁平型多级永磁直流电动机，能够降低转矩脉动和转速脉动。 电机产品广泛应用于国民经济的各个领域，大中型电机广泛应用于工业领域，如冶金、电力、石化、煤炭、矿山、建材、造纸等。电机还应用于电子信息领域、轨道交通领域、家电领域以及新能源汽车领域等行业。根据QYResearch数据，2019年我国电机市场规模达到了344亿美元，预计2026年将增长至617亿美元，年复合增长率8.83%。2016年全球电机市场规模为 1097亿美元，2021年达到了1313亿美元，过去五年复合增长率为3.66%，预计2027年将达到2072亿美元，年复合增长率 6.79%。

电机行业结合多门学科，要求企业具备多平台能力。 1）电机行业，综合了电机理论、微电子、电力电子、计算机科学、控制工程理论、精密机械和新材料等多门学科，涉及电机技术、材料技术、计算技术、 控制技术、微电子技术、电力电子技术、传感技术、网络技术等技术领域，是典型的机电一 体化产品。2）国内电机企业，要真正做好该领域，取决于是否三套团队齐备：电机电磁技术、驱动控制技术、精密机械加工（ 材料）。但国内目前真正完整具备以上能力的企业较少，与发那科、安川等国际知名企业仍有较大距离。中国是全球第一大电机生产国，日本、德国、美国等是研发主导力量，掌控着全球大部分高档、精密、新型技术。从份额来看，中国电机行业规模占比30%，美国占和欧盟分别占比27%和20%。

在机器人中应用无框力矩电机，主要是因为机器人尺寸限制或环境方面的特殊需求，同时能够实现高功率和高转矩密度。相较于有框电机，无框电机配置灵活，安装方便，着眼于目前驱动系统的高度集成化趋势，更贴合工程师的目标期望；工程师无需像传统设计那样考虑电机接口，只需要在系统设计中给予电机相当小的空间位置预留即可，可以最大限度的缩小驱动系统中动力输出单元的空间占用，以此来达到更高的系统集成。 关节无框电机是专业为机器人关节设计研发生产。电机既有中空大孔径，能保证关节模组完美融合的组合。通过独特的磁路设计、绕线并线工艺及传感器安装结构设计，减小电机体积；无框设计降低机器人运行的自身负载，特殊转子设计解决了机器人线束走线困难的问题。

重点公司分析

行业分布：公司是全球最大的制冷控制元器件和全球领先的汽车热管理系统控制部件制造商拥有制冷家电热管理、新能源汽车热管理两大领域系列化控制部件和组件类产品，9类主导产品全球占有率第一，超过20类产品全球占有率前三位。在仿生机器人领域，公司聚焦机电执行器，全方面配合客户产品研发、试制、调整并最终实现量产落地。

合作版图：全球众多车企和空调制冷电器厂家的战略合作伙伴，已成为松下、大金、三菱、东芝、格力、美的、海尔等世界著名制冷、空调主机厂的战略供方和合作伙伴。2023年4月14日，绿的谐波和三花智控公告将在墨西哥合资建厂，充分利用绿的谐波的相关产品优势和公司的客户渠道优势，研发、生产和销售谐波减速器，可用于机器人执行器。

产能布局：集团设有动力底盘系统、饰件系统、域想智行和机器人电驱四大事业部。智能驾驶产业园占地2600亩，一到五期已投产。重庆智慧工厂一期180亩、安徽淮南工厂一期200亩正式开工建设。长兴工厂一期、西安工厂一期120亩将陆续开工。波兰工厂一期已投产，墨西哥工厂一期220亩年底安装设备。公司拆分设立机器人事业部，通过整合优势资源实现业务聚焦，公司的执行器包括电机、电控及减速机构等部件，人形机器人相关样品已送样客户，打开远期市场空间。

合作版图：凭借领先的研发技术、制造技术、质量管理和全球供应能力，与国内外多家汽车制造商建立了良好的合作关系，已成为奥迪、宝马、通用、吉利、福特、奔驰、大众、高合、蔚来、小鹏、LUCID等汽车制造商的全球合作伙伴。

鸣志电器成立于1994年，由设备状态管理系统业务起家，逐步延伸至步进电机领域，目前已成为全球步进电机排名前三企业； 而后通过内生+外延方式，形成步进电机、无刷电机、伺服电机、空心杯电机、驱动器、控制器等多产品矩阵的发展模式。22 年公司持续优化自身产品结构，在信息化、自动化、智能化应用领域打造具备核心竞争力的产品。公司布局新兴、高附加值应用领域业务取得显著成效包括工业自动化、医疗器械和生化分析、移动服务机器人、光伏/锂电/半导体、智能汽车电子。

收购子公司加强协同：2014年3月，公司以1658.2万美金的价格收购了美国AMP（APPLIED MOTION PRODUCTS,INC）公司99%的股份，获得先进的步进伺服控制驱动技术，公司在工业自动化、医疗/生命科学领域获得优势，并开拓北美市场； 2015年3月以2923.74万元收购了Lin Engineering Inc.公司100%的股份，获得高端步进电机技术，并进一步打开北美市场； 2018年12月，公司以3197.71瑞士法郎收购了T Motion(Technosoft Motion AG )公司100%的股份，掌握了空心杯电机和无齿槽电机的驱动控制技术，并进一步释放产品的协同效应。

发展历程：科力尔公司始创于1992年，前身为深圳市科力尔电机有限公司，专注于微特电机与智能驱控技术的开发、生产与销售，迄今已成为中国最大的微特电机研发、制造和出口企业之一，其中罩极电机销量全国第一，2017年8月于深交所挂牌上市。

合作版图：经过多年经营，公司产品性能已经达到国际水平，产品价格富有竞争力，成为伊莱克斯、松下、美的、海信、广电运通等国内外知名家电企业的重要供应商。2019年以来，通过推动产品升级，开拓了苹果、华为、富士康、海康威视等一批优质客户。