2024人形机器人核心硬件市场发展白皮书

M22024ProprietaryandConfidentialAllRightsReserved. 2024人形机器人核心硬件市场发展白皮书 M2觅途咨询·人形机器人研究团队 •人形机器人核心零部件的迭代路径 •人形机器人核心零部件企业发展现状 •核心零部件市场现状及发展趋势 •中国企业业务机会分析 •核心观点 人形机器人核心硬件市场洞察： 1.人形机器人作为新质生产力的典范，融合了人工智能、高端制造、新材料等尖端技术，技术的不断革新，有望成为继计算 机、智能手机、新能源汽车之后的又一场颠覆性创新。 2.市场前景：随着人形机器人技术的不断突破，人形机器人在市场应用方面展现出巨大潜力，随着人形方案的基本定型，为上游核心硬件产业带来了较为确定性的、前所未有的发展机遇。据预测，到2035年，核心硬件的年市场规模有望达到数千万人民币。 3.产业布局方面：中国以其完整的产业链和丰富的企业资源，成为全球人形机器人核心硬件企业分布最为密集的市场，随着国家政策的支持以及各地人形机器人创新中心的建立，产业集群效应慢慢形成，为企业的发展带来了空前的机遇。 4.产品技术成熟度方面：尽管中国企业在人形机器人核心硬件的布局上较为广泛，但产品技术的成熟度与市场需求之间仍存在差距，与国际领先企业相比，仍有提升空间。 5.企业可持续发展方面：人形机器人量产计划的推迟确实为相关核心硬件企业带来了技术、资金等方面的压力。企业要想实现可持续发展，就必须构建一个产学研协同、产业链协作以及政策支持的均衡发展体系。 •人形机器人核心零部件的迭代路径 •人形机器人核心零部件企业发展现状 •核心零部件市场现状及发展趋势 •中国企业业务机会分析 •核心观点 4 直线关节 执行器关节 本报告中所指核心硬件为无框力矩电机、丝杠、减速器、电机、传感器等零部件。企业范围为核心零部件的生产企业 力矩传感器、位置传感器 传感器 丝杠 无框力矩电机 轴承 驱动器 编码器 其他部件 旋转关节 无框力矩电机谐波减速器传感器力矩传感器、位置传感器 轴承 驱动器 编码器 其他部件 灵巧手 空心杯电机精密行星减速机传感器六维力传感器、触觉传感器 涡轮蜗杆/绳驱 驱动器 编码器 其他部件 人形机器人 人形机器人核心硬件主要由执行关节和身体其他 部位的传感器、芯片、电池等构成。 M22024ProprietaryandConfidentialAllRightsReserved. 头颈部视觉传感器等 其他主要部件 躯干部 FSD、电池、IMU惯导等 双脚部被动自由度等 5 从特斯拉Optimus的迭代来看，硬件的构成基本定型，未来研发的重点在于成本优化以及对实际应用场景的深度适用。如：调整部 分硬件参数；增加手部的灵活性及自由度…使其能够更好的满足特定任务。 身高：173cm体重：63kg自由度：50个 速度：2.5km/h 核心部件 构成 产品名称 应用部位 数量（个） T型/滚珠丝杠 小臂 4 行星滚柱丝杠 大腿、小腿、大臂 10 无框力矩电机 所有直线、旋转关 28 节 六维力传感器 手腕、脚踝 4 •直线关节（14 空心杯电机 灵巧手 12 谐波减速机 旋转关节 14 •旋转关节（14•灵巧手（2） 精密行星减速机 灵巧手 12 轴承（球轴承/ 大臂、小臂、大腿、小腿、髋部、肘部、肩部胸腔上、下 触点轴承/交叉滚子、角接触 70 球轴承）IMU惯性传感器 2 三维力传感器 Gen1 手肘、膝盖 4 •PEEK轻量化结构 •执行器硬件未改变 产品优化： 1、行走速度提升30% 2、工作时间提升至4销售 3、颈部增加2自由度 研发路径： 1、可靠性的增强 2、动作灵活性及稳定性的加强 3、关键结构、硬件设备参数的微调 Gen2 身高：173cm体重：56kg自由度：52个 速度：3.5km/h 核心部件： 1、手部自由度增加到22； 2、…. 研发路径： 1、降本 2、灵活性及稳定性的加强 3、“实验品”向“商品”转变 Gen3 身高：173cm体重：56kg 自由度：74个（预计） 速度：8km/h（预计） 6 M22024ProprietaryandConfidentialAllRightsReserved. 未来随着灵巧手的自由度增加，行星滚柱丝杠、空心杯电机、精密行星减速机的成本占比将有所提高… 2024年特斯拉人形机器人核心零部件价值量估算 M2觅途咨询根据特斯拉产品的应用，以产品市场价值量平均水平进行核算。六维力传感器、行星滚柱丝杠、无框力矩电机以及谐波减速机在特斯拉人形机器人的核心硬件中成本占比最高。 六维力传感器 26.2% 行星滚柱丝杠 13.1% 无框力矩电机 7.3% 谐波减速机 7.3% 空心杯电机 6.3% 轴承 5.2% 精密行星减速机 3.1% 三维力传感器 3.1% T型丝杠滚珠丝杠 2.1% 其他 26.0% 信息来源：M2觅途咨询 7 以特斯拉Optimus为例：2024年人形机器人核心零部件应用分布 产品名称 应用部位 数量 T型/滚珠丝杠 小臂 4 行星滚柱丝杠 大腿、小腿、大臂 10 无框力矩电机 所有直线、旋转关节 28 六维力传感器 手腕、脚踝 4 空心杯电机 灵巧手 12 谐波减速机 旋转关节 14 精密行星减速机 灵巧手 12 轴承（球轴承/触点轴承/交叉滚子、角接触球轴承） 大臂、小臂、大腿、小腿、髋部、肘部、肩部 70 IMU惯性传感器 胸腔上、下 2 三维力传感器 手肘、膝盖 4 其他(（结构件/通讯/动力/FSD/视觉、触觉等）) - - M22024ProprietaryandConfidentialAllRightsReserved. 加拿大 瑞 典 英丹麦 国德国斯洛伐克瑞士 美国西班牙 美国典型企业： 意大利 中国典型企业： 中国日本 日本典型企业： 减速机：哈默纳克、纳博特斯克、 力传感器：ATI 空心杯：AllientInc 无框力矩电机：科尔摩根、Parker 企丝杠：CMC、Moog、Exlar 数 业轴承：铁姆肯 0~100 量 减速机：绿的谐波、双环、中大力德、大族、湖北科峰 丝杠：南京工艺、汉江机床 空心杯电机：鸣志电器、昊志机电、拓 邦股份 六维力传感器：宇立仪器、坤为科技等轴承：人本轴承、五洲新春等 台资丝杠企业：上银、银泰、TBI等 住友 丝杠：NSK、THK、黑田空心杯电机：尼得科、CITIZENMICRO、Orbray 轴承：不二越、NTN、恩斯克、捷太格特、美蓓亚 *企业名单仅展示重点国家的部分企业 信息来源：MDATA;M2觅途咨询 中国人形机器人核心硬件市场存在显著的增长潜力，但同样也面临着诸多的挑战。中国本土企业在技术创新和国产化水平也在逐步提升，但与国际先进水平相比，仍有较大的成长空间。 中国人形机器人核心硬件市场市场成熟度分析 Comments 国产化水平 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 扩大成本优势、提高服务质量 壁垒低、市场成熟（销售\服务） T型丝杠 精密行星减速机 无框力矩电机 HD减速机 三维力传感器 高端轴承 空心杯电机 传统市场为基础 长期战略 持续创新、扩大成本优势短期战略（生产\销售\服务） 行星滚柱丝杠 六维力传感器 破壁垒、重合作 中期战略（研发、服务） 人形机器人 人形机器人核心硬件市场虽尚未成熟，但竞争已然日益激烈： 1.在目前人形机器人核心硬件占比超过10%的产品，中国本土企业尚无成熟且市场占有率很高的产品，这表明市场对于高性能、高可靠性的人形机器人核心硬件的需求尚未得到充分满足。 2.在人形机器人的成本结构中，行星滚柱丝杠和六维力传感器等关键组件的占比均超过10%，但国产化率相对较低。在这些关键技术领域，中国企业仍需实现核心技术的突破。 3.另一方面，中国企业在精密行星减速机、无框力矩电机和HD减速机等技术领域已展现出一定的优势。然而，这些产品在人形机器人的整体成本结构中所占比例相对较小,且本土企业目前主要集中在中低端市场，在高端产品领域的技术水平和市场竞争力仍有待进一步提升。 4.*国内部分企业直线关节采用滚珠丝杠方案在成本上较行星 滚柱丝杠方案有所减省。 杠* 滚珠丝 0%3%6%9%12%15%18%21%24%27% 成本占比 信息来源：MDATA;M2 觅途咨询 目录 •人形机器人核心零部件的迭代路径 •人形机器人核心零部件企业发展现状 •核心零部件市场现状及发展趋势 •中国企业业务机会分析 •核心观点 人形机器人核心硬件市场规模及发展预期 人形机器人的商业化进程期待爆款场景的出现，从而带来有效降本催生新的需求场景，形成飞轮效应...市场需求的扩张将给硬件市场带来指数级的增量空间，预计2035年人形机器人成本降到20万人民币以下（含灵巧手部件），硬件市场规模将达到4.9千亿人民 币。2025~2030年人形机器人为上游核心硬件市场带来的市场增量预期 2024E 2025E 2030E 2035E 全球人口（亿人） 82 83 85 87 人形机器人渗透率1* （台/百万人） 0.1 0.6 8.2 344.8 人形机器人销量（万台） 0.1 0.5 7.0 300.0 人形机器人单台硬件价格2* （万元/台） 39.8 35.8 24.8 16.3 市场规模 （销量*单价） 398.0 1,791.0 17,365.0 488,279.0 人形机器人发展带来的核心硬件市场增量单位：MnRMB 398 +350% 1,791 +58% 17,365 +95% 488,279 2024E2025E2030E2035E 注*：1、人形机器人的渗透率需要根据各国人口数量、人口结构、经济环境如消费水平、就业结构、失业率等多重复杂因素综合考量，本报告仅为概算数据，请选择性参考。 2、单台造价的预测为通常状态下，未来在增量刺激下每年5%~10%的降价空间进行估算。 信息来源：M2觅途咨询 11 直线关节 丝杠 无框力矩电机 旋转关节 谐波减速机 精密行星减速机 灵巧手 空心杯电机 1.上银（中国-台湾） 2.银泰（中国-台湾） 3.TBI（中国-台湾） 4.NSK（日本） 19.NSK（日本） 20.Exlar（美国） 21.舍弗勒（德国） 22.伊维莱（瑞典） 1.步科股份（中国） 2.科尔摩根（美国） 3.航天电器（中国） 4.昊志机电（中国） 1.本润（中国） 2.大族（中国） 3.福德（中国） 4.哈默纳科（日本） 1.Nidec（日本） 2.湖北科峰（中国） 3.纽氏达特（中国） 4.Apex（中国台湾） 1.MAXONMotor（瑞士） 2.FAULHABER（德国） 3.PORTESCAP（瑞士） 4.AllientInc（美国） 5.THK（日本） 23.南京工艺（中国） 5.微精电机（中国） 5.来福（中国） 5.利茗机械（中国台湾）5.Orbray（日本） 6.黑田（日本） 7.SHUTON（西班牙） 8.斯凯孚（瑞典） 9.伊维莱（瑞典） 10.力士乐（德国） 11.南京工艺（中国） 12.汉江机床（中国） 13.GSA（瑞士） 14.汉江机床（中国） 24.博特精工（中国） 25.优仕特（中国） 26.贝斯特（中国） 27.江苏雷利（中国） 28.恒立液压（中国） 29.五洲新春（中国） 30.新剑传动（中国） 6.TQSystemsGmbH（德国） 7.Paker（美国） 8.伟创电气（中国） 9.绿的谐波（中国） 10.Aerotech（美国） 轴承 6.绿的谐波（中国） 7.山卓（中国） 8.同川（中国） 9.Nidec（日本） 10.中技克美（中国） 11.双环传动（中国） 12.中大力德（中国） 6.中大力德（中国） 7.纽卡特（德国） 8.斯德博（德国） 9.威腾斯坦（德国） 10.摩铎利（意大利） 6.Nidec（日本） 7.鸣志电器（中国） 8.未蓝智控（中国）