人形机器人产业趋势下的投资机会

来源：九方智投 2024-11-20 20:22

随着AI技术的迅速突破和政策的持续支持，人形机器人已成为科技创新的前沿领域之一，展现出巨大的市场潜力和广阔的发展前景。从工业制造到商业服务，再到家庭消费端，人形机器人的应用场景日益丰富，特别是在工业领域，人形机器人有望革新工厂自动化流程，成为高效且高性价比的智能化解决方案。因此，投资者可以关注人形机器人产业链上的各个环节，包括底层技术、本体制造、核心零部件等，以及具备领先技术和市场优势的企业。同时，随着国内外科技巨头如特斯拉、华为、宁德时代等纷纷入局，预期不久时间人形机器人将大量实现产业化量产，帮助人类实现跟高效的生活和生产方式。同时也会带来，整个产业链巨大的投资机会。以下是近期人形机器人行业的重要事件：

1：11月15日，华为（深圳）全球具身智能产业创新中心宣布正式运营，与16家企业签署合作备忘录。首期方案计划：华为将整合其各部门的具身智能相关能力，共同建设具身智能大脑、小脑、工具链等关键根技术：1）基础投入：①具身智能根技术实验室提供共性技术底座；②大脑根技术涉及具身智能大模型、多模态大模型以及算力等；③小脑关键技术包括柔性自动化装配、柔性自动化测试、多机器人协同制造以及通用双臂精细制造等。2）联创项目：通过华为赋能具身智能技术，联合本体厂商及制造企业共同解决企业技术难题，打造解决企业实际问题的具身爆款产品。

2：11月19日Figure发布短片，机器人在宝马工厂作业，每天进行1000次装配工作，实现端到端自主化运行，步态稳定、动作流畅，效率提升4倍，成功率提升7倍。

3：11月16日，特斯拉在北美官网推出人形机器人迷你模型，售价$40，上架即售罄，模型比例 1:10，20 个活动关节，附赠充电底座，外观和动作与Gen2一样。目前二手售价$1300。

4：11月15日，宁德时代未来能源（上海）研究院联合上海交通大学研发多款机器人，为投入工厂应用准备。

图：人形机器人行业主要机器人产品

数据来源：九方金融研究所

人形机器人成本构成分布

根据Tesla AI Day的预测数据，以特斯拉Optimus为例，2023 年人形机器人核心零部件价值量排名为无框力矩电机（21%）、减速器（16%）、力传感器（16%）、丝杠（14%）、空心杯电机（4%）、惯导imu（1%）和其他（28%）。从单机价值量占比来看，无框力矩电机、减速器和力传感器价值量占比较高，这些核心零部件的质量和性能直接影响到机器人的整体表现和应用潜力。同时相关产业链公司也将占据较大的产业链价值量，未来随着人形机器人产业链的快速发展，空间巨大。相关行业龙头将会持续受益，行业的快速发展。

人形机器人空间和规模测算

据中商产业研究院数据，20234年全球人形机器人市场规模约18 亿美元左右，预计 2028 年将达 140 亿美元，五年 CAGR=50.3%。全球人形机器人现在属于产业爆发前期，行业规模还并未大规模打开，主要是生产技术还需要提高，目前因为单台人形机器人的成本还是相对较高，造成普通人还没办法消费，限制了其大规模应用，造成应用场景较少。但是随着技术的进步，如果人形机器人单台成本下降到普通人可接受的范围，同时机器人可以适应多种应用场景，切实的帮助人类提高工作和生活效率，那时候人形机器人的市场规模将彻底被打开，未来是一片蓝海市场。

人形机器人的关键构成

力矩电机（21%）、减速器（16%）、力传感器（16%）这三个是主要构成人形机器人成本的关键和核心。

电机这块主要分为空心杯和无框力矩电机，空心杯电机与无框力矩电机是人形机器人常用零部件，生产复杂，壁垒较高。机器人诸如行走、跑、弹跳等动作均由机器人关节电机驱动产生，机器人关节电机作为机器人的核心硬件直接决定机器人的重要性能。同时空心杯电机和无框力矩电机均具备结构紧凑，输出功率大的特点，对人形机器人匹配度较高。空心杯电机是采用了空心杯绕线技术的直流有刷或者直流无刷电机，属于伺服电机的一种，适用于需要快速动作、功率较大的随动系统中，比较契合灵巧手；无框力矩电机是一种无框架式的无刷永磁同步电机，适用于旋转关节和线性关节。

空心杯电动机属于直流永磁的伺服、控制电动机。空心杯电机按照其换向方式可以分为有刷空心杯电机和无刷空心杯电机两种。空心杯电机分为有刷和无刷两种，有刷电机转子无铁芯，无刷电机（又称无刷无齿槽电机）定子无铁芯。

是力矩电机的一种变体，保留了传统电机中用于产生扭矩和速度的部分，但没有轴、轴承、外壳或端盖。无框力矩电机一般只有两个部件，转子和定子。转子通常是内部部件，由带永磁体的旋转钢圆环组件构成，直接安装在机器轴上。定子是外部部件，由齿轮外部环绕钢片和铜绕组构成，以产生紧密攀附在机器壳体内的电磁力。主要应用于控制系统中作为控制转速，位置等的执行机构。

现阶段力矩电机行业市场空间较小，增长速度相对平稳。根据机构的统计数据，2023 年全球力矩电机市场规模6.57 亿美元，从 2022 年至 2027 年间全球市场将以 8.01%的 CAGR 增长至 9.03 亿美元。不过这里的市场规模主要是传统应用带来的平稳增长，我们预计未来人形机器人行业的蓬勃发展将带动无框力矩电机产品的快速增长。美国 Kollmorgen 是全球无框力矩电机的龙头，拥有超过 70 年的运动控制研发经验，其电机产品性能处于全球领先地位。奥地利 AVS Mechatronics GmbH、瑞士 Maxon Motor、德国TQ Robodrive、美国 Aerotech、美国 Allied Motion 等公司均是无框力矩电机领域的领先供应商，提供各种定制化的产品解决方案。国内目前进展较快的公司有步科股份、昊志机电等。

1：步科股份：产品验证销售积累丰富，前三季度出货一万套从第一代无框力矩电机产品上市至今，已有七八年的发展时间，目前销售的是第三代产品，已充分得到市场验证及认可，形成可观收入，且已应用于协作机器人上。现阶段产品性能已经能与国际品牌媲美，目前有52mm-132mm 共 10 种框架尺寸，覆盖 3-25kg 负载需求，相同转矩下，尺寸更小，温升更低。首创无框灌封工艺，轻量化设计、更薄机身，运动速度更快，更平稳，与市场产品相比，铜损下降率高达 20%。目前常州智能制造生产基地已经竣工投产。

2：拓邦股份：能控制系统领先企业，空心杯电机领域先发优势明显空心杯电机领域先发优势明显，有望受益人形机器人带来的新增量。公司主营业务为智能控制系统解决方案的研发、生产和销售，即以电控、电机、电池、电源、物联网平台的“四电一网”技术为核心，面向家电、工具、新能源、工业和智能解决方案等行业提供各种定制化解决方案。在机器人行业，公司空心杯电机产品在工业机器人的电动夹爪等中高端应用场景，兼具高精度和高性价比的特点，具备过载能力强、能量转换效率高，轻量化等产品优势，伺服驱动系统在工业机器人如多关节型、SCARA 机器人领域的应用，具备稳定性、易用性，兼容性等优势。

减速器，是一种常用的机械装置，通常用于将输入轴的高转速转换为输出轴的低转速，同时增加输出扭矩。减速器主要通过齿轮、蜗杆、行星齿轮等传动机构来实现这一功能。按照构架和传动原理的不同，减速器可分为通用减速器、专用减速器、精密减速器，其中精密减速器具有体积小、重量轻、精度高、使用寿命长、稳定性高等特点，可对机械传动实现精准控制，主要应用于人形机器人等高端制造领域。

按应用场景的不同，精密减速器可分为精密行星减速器、谐波减速器、RV 减速器。谐波减速器传动比大，精度高、体积小，在人形机器人小臂、腕部等部位有较强优势；精密行星减速器体积小、寿命高，一般单级减速比小；RV减速器具备高精度、大速比、高刚性、高疲劳强度特点。从公开资料看，各人形机器人厂商会采用不同的减速器方案，如优必选 Walker X 采用谐波减速器，而宇树科技 Unitree H1 则以行星减速器为主。谐波减速器、行星减速器是当前人形机器人中主要的减速器类型。

在谐波减速器方面，全球谐波减速器市场集中度较高，仍以海外厂商为主，但国产市占率不断提高。据科峰智能招股书显示，全球谐波减速器市场中，拥有 50 余年技术积累和市场经验的哈默纳科（日本）市占率约 82.0%，而绿的谐波（中国）仅约占 7.0%。在国内谐波减速器市场，哈默纳科、绿的谐波、来福谐波（中国）市占率分别为 35.5%、24.7%、7.7%。

在精密行星减速器方面，全球精密行星减速器市场相对分散，日本、德国等国家的精密行星减速器处于行业领先地位，其在材料、精度、可靠性、使用寿命等方面更具优势，但国内厂商的研发实力和品牌影响力也在不断提升。从全球角度看，据 QY Research 显示，精密行星减速器前五的厂商分别为新宝/ 尼得科传动（日本）、纽卡特（德国）、威腾斯坦（德国）、精锐科技（中国台湾）、科峰智能（中国），市场份额合计占比为 47.4%。在国内市场，精密行星减速器前五的厂商分别为新宝/尼得科传动（日本）、科峰智能（中国）、纽氏达特（中国）、精锐科技（中国台湾）、利茗（中国台湾），市场份额分别为 20.4%、11.7%、9.4%、 7.1%、5.3%。

图：行业内主要厂商采用的减速器类型

数据来源：九方金融研究所

图：谐波减速器和行星减速器国内竞争格局

数据来源：九方金融研究所

人形机器人中，最重要的就是手臂和视觉等器件，会装上大量的传感器，这里我们拿占比最大的力矩传感器来分析。

力矩传感器可将力或力矩的量值转换为相关电信号。根据所测力的维数不同可分为一维力和多维力传感器，一维力传感器仅可测量单一维数方向上的力或力矩，多维力传感器可以检测多个维数方向上的力或力矩。其中六维力矩传感器是维度最高的力觉传感器，检测的力觉信息最为全面。六维力矩传感器能同时测量沿三个坐标轴方向的力和绕三个坐标轴方向的力矩，因此当力的方向和作用点在三维空间内随机变化时需选用六维力传感器。六维力传感器不仅可以精确测力，且在获得力矩信息后，可以利用力矩信息来推算获取受力部件的姿态；同时监测力矩是否在安全范围内，有效避免传感器的过载损坏。

图：六维力矩传感器结构图

数据来源：九方金融研究所

根据GGII 数据，2024年中国市场六维力/力矩传感器销量2万套左右，预计到 2027年销量突破8.4万套，复合增速超60%；预计到2027年市场规模超15-20亿元。当下产品基数仍然较小，随着人形机器人的快速发展，力矩传感器规模也将高速增长。

全球六维力品牌主要包括日韩、欧美和国产三大阵营，国产品牌与海外主流仍有差距。日韩品牌主要配套本土机器人本体厂商；欧美品牌可分为传统传感器生产商和知名的机器人末端工具生产商；国产品牌在串扰、抗过载能力及维间耦合误差等方面和海外主流品牌仍存在差距。根据MIR统计，中国市场第一梯队企业包括美国ATI及中国的宇立仪器、蓝点触控、坤维科技。国内第三梯队，比如昊志机电，柯力传感，鲁班机器人等都有相关技术研发。

柯力传感：力学起步发展多品种传感器，成长为领先的智能传感器品牌。成立于1995年，是智能传感器行业领军企业，主要研制和生产各类型物理量传感器，以及不同工业物联网系统及多场景应用解决方案。公司从力学起步融合多物理技术发展多品种传感，展开多维度产业布局和经营。目前公司已是全球大型钢制传感器制造企业和工业物联网应用拓展引领者之一，连续多年称重传感器国内市场占有率第一位。公司坚持“力敏+其他物理量传感器+智能物流设备+工业物联网自动化设备+物联网平台企业”的五大投资方向，投资优质企业强化战略投资布局；另一方面，公司积极打造柯力“四城联动”集团化项目规划，即宁波总部、深圳研发创新投资高地、安徽和郑州生产基地。公司助力产业生态建设，最终以研发创新中心+产业投资+产业园+产业大脑+产业集团化为核心，培育传感器森林，目标成为国内品种多、融合深、场景优的全球智能制造传感器公司。

图：我国力矩传感器市场规模测算