机器人系列报告四：AI赋能，人形机器人产业提速，把握产业链受益机会

——机器人系列报告四 核心观点：人形机器人产业发展仍处于0-1阶段，当前行业投资逻辑偏向事件驱动型的主题投资，但可落地服务场景的人形机器人成长空间非常广阔，值得长期关注。本文将围绕以下热点问题作出讨论：①当前节点人形机器人产业有哪些变化？②如何判断其市场空间？③我国在Tesla人形机器人产业链中哪些环节具体受益？④各环节供应格局及壁垒如何？⑤市场化如何展望？我们认为AI赋能及多方入局情形下人形机器人产业发展明显加速，商业化节奏值得期待，我国制造企业凭借成本优势有望在人形机器人硬件端获益。本文亮点在于，我们对TeslaOptimus制造成本进行拆分，讨论各零部件基本原理、技术壁垒及供应格局，并从价值量/壁垒等维度指出可重点关注电机、滚珠丝杠、减速器、传感器等部件，进而跟踪各环节中的有望进入Tesla供应链或能实现技术突破、国产替代及产能释放的优秀国产制造企业。 市场边际变化：AI超预期发展及多方玩家入局，关注TeslaAI DAY等事件催化。我们认为2023年相对于2022年而言，市场最大的边际变化在于：一方面，人形机器人是AI+机械的最大落地场景，ChatGPT接入机器人，有望使得人机互动更加智能，更多元化，产业落地有望加速。另一方面，全球范围内兴起人形机器人热潮，特斯拉、波士顿动力、Engineered Arts、1X Technologies、优必选、达闼、小米、傅利叶智能等海内外企业纷纷入局，风投企业软银集团创始人孙正义亦在今年6月股东大会中表示出对AI革命的强烈兴趣。展望未来，我们认为短期可以重点关注今年7月傅利叶智能的新品发布会及9月TeslaAI DAY，长期需要跟踪人形机器人于明后两年的量产进度。 市场空间判断：成长性明确，长期价值有望超过电动车。据高盛预测，在技术得到革命性突破的理想情况下人形机器人2025-2035年销量CAGR可达94%，2035年市场规模达1540亿美元。若参照电动汽车发展历程，则乐观情况下人形机器人2025-2035年销量CAGR可达59%。从劳动力替代角度来看，人形机器人在两年投资回报期情形下将逐步实现从B端至C端的量产推广。Tesla CEO马斯克在今年5月股东大会中指出长期维度人形机器人价值将超过电动车。 三大方向— —锂电设备2022年报及2023年一季报综述 受益环节：把握我国制造企业在人形机器人硬件端受益机会。 参照智能手机及电动汽车的发展，苹果IOS系统及特斯拉FSD系统均由企业自研自控，是软件算法的核心部分。而硬件方面，为达降本诉求通常采取外购形式，因此我们认为中国制造企业有望凭借明显的成本优势在人形机器人硬件产业链上获得受益机会。 成本拆分：Tesla Optimus关节成本占比超51%，重点关注电机、丝杠、减速器、传感器。根据Tesla数据，我们假设Optimus将分别使用14个旋转执行器、14个直线执行器和12个手部执行器，并预计①旋转执行器：主要由无框力矩电机+谐波减速器/行星减速器+力矩传感器+编码器+轴承组成；②线性执行器：主要由无框力矩电机/步进电机+行星滚柱丝杠/滚珠丝杠+力矩传感器+编码器+轴承组成。③手部执行器:主要由空心杯电机+行星齿轮箱+滚珠丝杠+传感器+编码器组成。结合我们预期价格，可得Optimus制造成本约2.25万美金，其中关节执行器总成本占比达51.42%，旋转关节、线性关节、手部关节占比分别达20.87%、22.41%和8.13%。从价值量、技术壁垒排序判断可得： 零部件成本排序：无框力矩电机（10.34%）、行星滚柱丝杠（9.85%）、力矩传感器（7.51%）、谐波减速器（5.91%）、编码器（5.54%）、空心杯电机(4.43%)、轴承（3.02%）。 技术壁垒排序：行星滚柱丝杠、六维力矩传感器、空心杯电机、谐波减速器、无框力矩电机、行星减速器。 市场化展望：应用场景“用得上”、规模化降本“买得起”是量产关键。人形机器人尚处于商业化早期，市场化痛点在于刚需应用场景挖掘、规模化降本及产业标准构建。①应用场景——“用得上”：人形机器人有望优先于B端展开应用，比如特斯拉首批机器人可能落地其超级工厂，降本&智能化水平提升后传导至C端服务场景；②规模化降本——“买得起”：马斯克在AI DAY中提到Optimus目标价格低于2万美金。我们认为Optimus有望通过其强大的软件算法能力、明确的降本目标及应用场景，成为人形机器人行业首个实现大规模量产并商业化的项目。 相关受益企业：根据成本分析，执行器中成本占比较高的部件主要是电机、丝杠及减速器等，建议关注：①执行器：【拓普集团】、【三花智控】；②空心杯电机：【鸣志电器】、【鼎智科技】；③无框力矩电机：【步科股份】、【禾川科技】、【汇川技术】；④滚珠丝杠：【秦川机床】、【江苏雷利】、【鼎智科技】、【恒立液压】、【贝斯特】。⑤谐波减速器：【绿的谐波】、【双环传动】。⑥行星减速器：【中大力德】、【通力科技】。 风险提示：机器人推广不及预期、市场竞争加剧、产品迭代不及预期、政策风险、测算具有主观性。 1.AI赋能人形机器人产业提速，把握我国硬件受益机会 1.1.人形机器人0-1阶段，如何看待变化？ 产业0-1阶段，当前变化在于AI赋能&多方入局&性能改进。人形机器人产业的发展仍处于0-1阶段，2022年9月30日TeslaAI DAY首次展示其人形机器人的详细参数、开发过程和行动能力，当时引发了社会、产业及市场广泛的关注。当前时间节点，我们认为较去年相比，主要的变化在于AI大模型赋能带来的对具身智能落地的想象、产业资本关注提升下多方巨头的入局以及Tesla人形机器人性能的迭代改进。 变化一：AI大模型赋能，人形机器人成为具身智能的最佳载体。AI大模型在语言、视觉、运动控制、降低研发成本等多方面为人形机器人产业赋能。(1）语言能力：快速迭代的ChatGPT具有不亚于人的语言生成能力，为机器人的语音交互难题提供了解决方案，2023年4月，人工智能公司Levatas与波士顿动力合作，将ChatGPT和谷歌语音合成技术接入Spot机器狗，实现与人类的交互。(2）视觉能力：在SAM模型的加持下，机器视觉的准确性、识别速度和零样本迁移能力得到革命性提升，有望赋能人形机器人适配更多工业场景和生活场景。(3)运动控制：以AI模型为基础的运动控制系统目前仍在不断迭代中，未来有望广泛应用于人型双足机器人的平衡和协调性控制。(4）降低研发成本：AI虚拟仿真测试大幅降低了测试成本，提升数据收集效率，加速产品迭代周期。此外，AI大模型广泛也应用于人形机器人的自动化决策、路径设计与规划等领域。人形机器人作为人工智能的最佳载体，将充分享受到AI大模型高速发展的红利。 图1.AI大模型高速发展 图2.AI赋能Tesla人形机器人 变化二：产业资本关注度提升，多方入场加速布局。自2021年起，特斯拉、波士顿动力、本田、Engineered Arts、1X Technologies等海外企业纷纷发布了人形机器人产品或其迭代产品；国内企业优必选、达闼机器人、小米、傅里叶智能、纯米科技亦逐步进行产品首发及更新，相应的诸多相关零部件企业亦准备进入机器人领域布局，越来越多的企业开始瞄准人形机器人赛道，开展相关的研究计划及产品落地。风投企业软银集团创始人孙正义亦在今年6月股东大会中表示出对AI革命的强烈兴趣。当前人形机器人产业链仍处于商业化的早期，大部分产品位于概念机或试制机阶段，技术、性能及成本均未达到量产阶段，因此我们需要关注行业中重大事件及重大政策的影响，尤其是Tesla于今年9月30日AI Day上关于Optimus的最新进展及量产节奏。 图3.2021年起人形机器人重大事件梳理 变化三：TeslaOptimus5月最新版本发布，产品性能升级功能完善。2021年8月Tesla在首个AIDay上第一次公开分享人形机器人概念TeslaBot，随后在2022年2月推出Tesla Bot电线裸露的初代原型机，后于同年9月的AIDay上展示了Optimus的系列参数及相关视频，包括行走、浇花、在工厂搬运物品等行动能力，成为当时第一个没有遥控、外部电源，完全依靠AI算法、自身电池电控和高驱动的电驱执行器驱动的人形机器人。2023年5月16日（北美时间），Tesla在2023年股东大会上发布其人形机器人最新视频，我们可以看到其性能更加稳定、形态也更加自然，新的变化主要在于： ①控制能力：机器人展示机械臂控制、机械扭矩控制能力，行走、抓取物体自然，能实现敲打鸡蛋而不打破。 ②环境探索与记忆能力：机器人承接了视觉AI，安装相同的无人驾驶系统FSD，并接入和特斯拉汽车同样的神经网络，可以更加全面完善地识别周边环境，探索环境并产生记忆。 ③学习能力：机器人可以基于人类动作演示来进行动作的学习，升级了端到端的控制能力，能用机械手进行各种物体交互。 图4.Tesla机器人更新时间线 图5.TeslaOptimus电机转矩控制展示 图6.TeslaOptimus基于人类动作演示学习 1.2.老龄化&用工成本提升，人形机器人潜在空间巨大 人口加速老龄化，劳动力出现缺口。据中国卫健委统计，2015年中国65岁以上人口比例达10.5%，高于世界平均水平8.4%。2020年间，中国65岁以上人口比例快速攀升至13.5%，增速亦高于同期世界平均水平。据联合国经社部预测，2035年中国65岁以上人口比例将达高达22.5%，进入超老龄化社会。同期，全球平均水平亦将上升至13.2%，接近严重老龄化。 据此，全球均面临着日益严峻的人口老龄化问题，劳动力供给将面临严重短缺。 人均工资逐年上升，用工成本水涨船高。据国家统计局数据显示，中国人均工资从2019年的9.05万上升至2022年的11.4万，复合增长率达8%，用工成本压力快速上升，假定未来中国人均工资年增长率仍为8%，2025年预期中国人均工资将达14.4万元。同期，若Optimus投入量产，据马斯克宣称售价约为2万美元，约合14万元，与中国人均工资基本持平。据此，人形机器人有望占据成本优势，在工业和服务业中实现渗透率的提升。 图7.中国和世界65岁以上人口占比增长迅速 图8.中国劳动力成本快速上升，机器人替代潜力巨大 理想情形下，2025-2035年人形机器人销量增速有望达94%，两年投资回报期。 根据哈默纳科官网公告显示的高盛预测， ①最乐观情形：2035年人形机器人市场规模可达1540亿美元，与2021年电动汽车市场规模相近，2025-2035年复合增速达94%。为了达到最乐观情形，技术必须有革命性的突破：比如机器人的电池需支持长达20小时的连续工作；机器人需要兼具敏捷性和智能性；运动规划算法的效率和算力需大幅提升；机器人需自主学习并适应工作环境；机器人制造成本需年均降低15%-20%。此外，消费者对机器人进入生活的接受度也需要大幅提升。高盛认为，上述技术突破虽然看似难以实现，但考虑到机器人的发展速度已然超乎公众想象，最乐观情形亦有可能达成。 ②乐观情形：若参照全球电动汽车发展历程，预计2025-2035年人形机器人销量CAGR可达40%左右。乐观状态下，若人形机器人发展速度快于电动汽车发展进程，则预计2025-2035年人形机器人销量CAGR可达59%。 ③中性情形：预计未来10-15年内人形机器人市场有望达到60亿美元； ④极悲观情形：人性机器人技术发展遇到瓶颈而停滞，预计2025-2035年人形机器人销量CAGR可能为0%； 从劳动力替代角度来看，预计2025年-2028年厂商达到两年投资回报期，2030年-2035年客户端达到两年投资回报期。 此外，特斯拉CEO马斯克在AI DAY以及股东大会上表示其人形机器人量产目标售价预计能够达到2万美元，销量有望达百万台级别。 图9.全球人型机器人市场规模预测 1.3.成本优势下，把握我国在硬件领域的受益机会 人形机器人产业链与工业机器人具有一定重合度，但在上游零部件以及下游应