人形机器人行业研究：风再起时，电机零部件充分受益
（报告出品：华福证券）
人形机器人：劳动力替代空间广阔
机器人产业迎来升级换代、跨越发展新窗口
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。
人形机器人展现强大灵活性
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
人形机器人入局玩家增多，产业化降本诉求强烈
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。
全球劳动力衰竭持续，人形机器人替代空间广阔
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Optimus迭代，加速人形机器人产业化进程
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。
特斯拉Optimus全身共40个关节
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。
特斯拉Optimus执行器解决方案
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。
关节价值量高，无框电机打开需求空间
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
电机驱动：人形机器人的商业化解决方案
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