2023人形机器人产业链核心环节分析及相关公司梳理报告

一、产业链概述

人形机器人产业链分为上游、中游和下游三个层次。上游主要是零部件和软件系统供应商，包括电机、关节、传感器、控制器、操作系统等。中游是人形机器人本体的制造商，负责将各个零部件组装成完整的机器人产品，并进行测试和质检。下游则是人形机器人的终端应用市场，包括医疗、教育、救灾救援、公共安全、生产制造、家庭陪护等多个领域。

以特斯拉人形机器人为例，硬件由传感器、减速器、电机、滚柱丝杠、轴承等零部件构成，组装形成人形机器人本体，经过与算法软件的耦合测试，最后应用于工业、服务、教育、医疗、巡检、清洁和娱乐等下游终端应用需求领域。

二、伺服系统

1. 减速器：人形机器人关节主要采用谐波减速器，其优势是体积小、重量轻、传动比高、精度高，但在刚性方面存在一定缺陷。行星减速器结构刚性较好，可替代谐波减速器用于容易发生碰撞的关节，例如膝盖、腿部等。
2. 电机：主要采用无框力矩电机和空心杯电机。无框力矩电机结构简单，适用于集成度较高的人形机器人；空心杯电机采用无铁芯转子，提高能量转换效率。
3. 丝杠：主要采用行星滚柱丝杠，具有更高的静态负载和动态负载、更强的刚度和抗冲击能力及更高的转速及更大的加速度。

三、传感器

1. 视觉传感器：参考车载摄像头市场，国内厂商市占率较高。人形机器人视觉传感产业链或与自动驾驶汽车类似，厂商通过外购摄像头结合自研软件算法或直接寻求一套成熟解决方案。
2. 力矩传感器：六维技术壁垒较高，竞争格局仍较分散。目前国产六维力传感器厂商较为稀缺，以柯力传感、宇立仪器、坤维科技为代表厂商。
3. 惯导：国际龙头份额集中，国产厂商积极突破。MEMS IMU市场份额分布相对集中，国际厂商占据垄断地位，国内参与竞争的厂商较少。

四、算法软件

1. 运动控制：人形机器人对各个关节的运动控制需要主CPU和控制器的配合。人形机器人对控制系统实时性要求极高，控制器大量使用。运动控制器算法开发、大规模量产能力强的供应商最受益。
2. 传感器信息融合感知与智能自主控制：拥有FSD算法作为基础，特斯拉已打通FSD和机器人的底层模块，实现了一定程度的算法复用。
3. AI是人形机器人的“大脑”：人形机器人离不开机器视觉与神经网络，AI已成为人形机器人的核心。ChatGPT或带来人形机器人下一拐点，在医疗、养老、教育等应用生态中快速从“功能”进化为“智能”。

五、市场空间

1. 智能服务机器人：2026年全球市场有望达67.6亿美元。
2. 人形机器人：从小众高端走向大众化，2030年市场有望达475亿元。
3. 人形机器人：核心零部件市场空间测算：未详细列出，但文中提到核心零部件市场空间巨大。

六、行业机遇与挑战

1. 执行机构成本过高，产业链有望扩散：部分环节有较高的确定性，相关行业的公司未来有望在人形机器人在国内逐步量产的过程中直接受益。
2. 目前执行器方案成本较高，降本压力巨大：执行器仍然是未来人形机器人降本的关键部分。
3. 行星减速器、滑动丝杠等低成本方案或迎来成长机遇：在降本的压力下，行业内或许也会在部分产品上使用行星齿轮减速器产品，未来滑动丝杠、滚珠丝杠等其他丝杠类产品也具备一定的成长潜力。

七、重点环节公司梳理

1. 执行器总成：三花智控、拓普集团。
2. 丝杠：恒立液压、贝斯特、长盛轴承、秦川机床。
3. 减速器：绿的谐波、双环传动、国茂股份、中大力德。
4. 力矩电机：步科股份、昊志机电。
5. 空心杯电机：鸣志电器、鼎智科技、伟创电气。
6. 力矩传感器：柯力传感、苏州固锝。
7. 运动控制：拓邦股份、雷赛智能、万讯自控、英威腾、海得控制。
8. 人形机器人AI相关：科大讯飞、汉王科技。