人形机器人行业深度(硬件篇):特斯拉Optimus引领技术实现,国产零部件迎来机遇.pdf

投资要点
口 特斯拉Optimus选代迅速,已具备量产基础
2023年12月,特斯拉正式发布Optimus Gen2,与2022年AIDAY发布的Gen 1相比,期间历经儿次选代,性能大幅度提升。在速度和教捷性方面,Gen2的步行速度提高30%(2024年2月达到0.6米/秒,较2024年1月提升30%),可完成深蹲、瑜伽。跳舞等平街动作;在重量和平衡方面,Gen2的重量减轻了10公斤,政善了平街性,保留了性能和耐力,新增2个自由度颈部。脚部力/扭矩感应和模仿人脚的较接式脚趾;在手和传感方面,Gen2设计了全新的灵巧手,所有手指都具有触觉感应功能,可以完成拿取和放下鸡蛋等精细动作。
口 技术方案基本确定,硬件实力不断升级
人形机器人的总体架构主要包括感知层、决策层和执行层,感知层主要通过各类型传感器实时感知机器人的状态和环境信息,将信息流传递给决策层后,经过大模型及算法等处理分析后得出决策方案,进而由执行层的执行机构完成对应的动作。在硬件层面,特斯拉Optimus拥有14个戴性执行器、14个旋特执行喜和两只灵巧手,其中线性执行器的配置为无框力矩电机+行星滚柱丝杠+力传感器+编码器+驱动器+球轴承+四点接触球轴承;光特执行器的配置为无框力矩电机+谐波减速器+力矩传感器+双编码器+驱动器+交叉滚子轴承+角接触球轴承;灵巧手的配置为空心杯电机+行星减速器+编码器+驱动器+蜗轮蜗杆/绳驱+触觉等传感器。
口 人形空间或接近2000亿元,国产厂商迎来机遇
根据特斯拉Optimus所呈现的技术状态,我们认为2024年人形机器人量产版本有望初步成型,正式量产销售或在2025年。市场空间方面,我们测算当人形机器人销量为10万、50万和100万台时,BOM成本约分别为25万、18万和13万元,市场规模有望分别达到408亿,1297亿和1659亿元,成本端将具备应用经济性。
口 高壁垒和高价值掌部件重合度较高,国产加速违赶
(1)价值量:力矩电机,行星滚柱丝杠、减速器、六维力/力矩传感器及芯片/算力/大模型的价值量较大,其次为空心杯电机和力传感器。(2)行业壁垒:行星滚柱丝杠。六维力/力矩传感器,惯性和触觉/柔性传感器以及芯片/算力/大模型的行业壁垒很高,其次为电机和其他零部件等。(3)国产化率:行星滚柱丝杠。惯性和触觉/柔性传感器的国产化率较低,但总体国产企业均处于追赶中,少部分对标国际。
口 投责建议:关注高确定、高价值、高壁垒和增量环节
我们认为人形机喜人的产业大楚势已经确定,国外以特斯拉Optimus为代表,规划2025年小批量量产;国内以优必选为代表,目前已在汽车厂实训测试,预计工业场景的量产临近;以三花。拓普为代表的国内零部件环节产能先行准备。我们预计企业送样、验证、定点或产能规划等举措均可能成为一轮行情的催化剂。
建议关注:1)总成:拓普集团、三花智控;2)无框力炬电机:步科股份。吴志机电。
汇川技术,伟创电气,禾川科技等;3)空心杯电机:鸣志电器。伟创电气,鼎智科
技,江苏雷利。吴志机电等;4)行星液柱丝杠:北特科技。贝斯特。鼎智科技。江
苏雷利、恒力液压。秦川机床。五洲新春等;5)减速器:绿的谐波。吴志机电。中
大力德。国茂股份、双环传动。丰立智能。精锻科技等。6传感器:柯力传感。东
华测试、康斯特、安培龙。峰昭科技。汉威科技。奥比中光。中吴科技等。7)设备:
渐海德曼、日发精机。华装备、字环数控等。8)轻量化:中研股份。新瀚新材等。
口 风险提示
人形机器人产业化不及预期,技术方案迭代对零部件需求产生变化,零部件降价导致盈利能力下滑1特斯拉Optimus迭代迅速,引领人形机器人量产
2023年12月,特斯拉正式发布Optimus Gen2,与2022年AIDAY发布的Gen1相比,期间历经几次迭代,主要有以下改变:
(1)速度和教捷性
Gen 1:最初的型号行走速度缓慢,步态机械感强,可完成抓取。搬运等简单动作。
Gen 2:步行速度提高30%(2024年2月达到0.6米/秒,较2024年1月提升30%),可完成深蹲。瑜伽、跳舞等平街动作。
(2)重量和平衡
Gen 1:最初的型号缺乏实际应用所需的精细平街,没有特别关注减轻重量。
Gen 2:重量减轻了10公斤,改善了平街性,保留了性能和耐力,新增2个自由度颈部。脚部力/扭矩感应和模仿人脚的较接式脚趾。
3)手和传感
Gen1:最初的型号只能挥手,无法完成精细化动作。
Gen 2:设计了全新的灵巧手,所有手指都具有触觉感应功能,可以完成拿取和放下鸡蛋等精细动作。

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