1、 人形機(jī)器人：蓬勃發(fā)展，空間廣闊

1.1、 發(fā)展歷程：從樸素想象到產(chǎn)業(yè)化加速落地

人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)已步入發(fā)展快車道。人形機(jī)器人指具有人的形態(tài)和功能的機(jī)器 人，具有擬人的肢體、運(yùn)動(dòng)與作業(yè)技能，以及感知、學(xué)習(xí)和認(rèn)知能力。最早的 人形機(jī)器人概念來自于 15 世紀(jì)達(dá)·芬奇的設(shè)想。20 世紀(jì)后半葉，科學(xué)界與產(chǎn)業(yè) 界開始了對人形機(jī)器人正式的深入探索，以 WABOT-1 的問世為標(biāo)志，人形機(jī) 器人進(jìn)入了全尺寸初級行走階段；此后 ASIMO 的推出，標(biāo)志著已經(jīng)可以制造系 統(tǒng)高度集成的人形機(jī)器人。進(jìn)入 21 世紀(jì)之后，以波士頓動(dòng)力為代表的公司持 續(xù)推出運(yùn)動(dòng)能力更強(qiáng)的機(jī)器人版本，2022 年 10 月，特斯拉展示了 Optimus 機(jī)器人工程機(jī)，代表著人形機(jī)器人進(jìn)入加速產(chǎn)業(yè)化階段。

1.2、 產(chǎn)品特點(diǎn)：方向一致，各有新意

各家機(jī)構(gòu)對于人形機(jī)器人的研究方式是一致的：致力于對其感知、決策和執(zhí)行 能力的提升。在 2020 年以前，各家機(jī)構(gòu)在人形機(jī)器人上的研究重點(diǎn)主要在 “執(zhí)行能力”和“感知能力”，努力通過硬件設(shè)計(jì)的創(chuàng)新和優(yōu)化使得人形機(jī)器 人具有更強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)能力，包括感知障礙、靈活行走、搬運(yùn)重物等能力，這其中 的翹楚是波士頓動(dòng)力推出的 Atlas。近年來，隨著人工智能技術(shù)的加速發(fā)展，人 形機(jī)器人在“決策能力”上同樣取得了快速的進(jìn)步，人形機(jī)器人的智能化發(fā)展 迅速。

1.3、 空間展望：場景多樣，星辰大海

人形機(jī)器人潛在的應(yīng)用領(lǐng)域多種多樣。“類人”意味著其符合人類交互習(xí)慣， 也能快速適應(yīng)現(xiàn)存的人類社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施，這也意味著人形機(jī)器人可以應(yīng)用于人 類生活的方方面面。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展領(lǐng)域，制造業(yè)、建筑業(yè)、能源業(yè)均有大量的可 由人形機(jī)器人代為工作的崗位，如裝配、安裝、焊接、巡檢等；在社會(huì)民生領(lǐng) 域，人形機(jī)器人的應(yīng)用場景同樣廣闊，在商業(yè)社區(qū)、醫(yī)療健康、養(yǎng)老服務(wù)等方 面，都有廣闊的發(fā)揮空間。

機(jī)器人整個(gè)大行業(yè)的市場規(guī)模在持續(xù)增長。根據(jù)中國電子學(xué)會(huì)組織編寫的《中 國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告（2022 年）》：預(yù)計(jì)到 2024 年全球機(jī)器人市場規(guī)模將 有望突破 650 億美元，同比增長 12%；其中 2024 年工業(yè)機(jī)器人市場達(dá) 230 億 美元，同比增長 10%；服務(wù)機(jī)器人市場達(dá) 290 億美元，同比增長 16%；特種 機(jī)器人市場達(dá) 140 億美元，同比增長 16.7%。

國內(nèi)機(jī)器人行業(yè)的市場規(guī)模增速快于全球。預(yù)計(jì)到 2024 年中國機(jī)器人市場規(guī) 模將有望突破 251 億美元，同比增長 19.5%；其中 2024 年工業(yè)機(jī)器人市場達(dá) 115 億美元，同比增長 16.2%；服務(wù)機(jī)器人市場達(dá) 102 億美元，同比增長 23%；特種機(jī)器人市場達(dá) 34 億美元，同比增長 21.7%。

預(yù)計(jì)人形機(jī)器人的增速將大幅快于機(jī)器人行業(yè)的整體增速。根據(jù) Stratistics MRC 的數(shù)據(jù)，2021 年全球人形機(jī)器人的市場規(guī)模為 15 億美元，預(yù)計(jì)到 2028 年將達(dá)到 264 億美元，2021-2028 年的 CAGR 達(dá) 50.5%；其中，分領(lǐng)域來看， Stratistics MRC 預(yù)計(jì)教育和娛樂領(lǐng)域的人形機(jī)器人復(fù)合增速最快，醫(yī)療保健領(lǐng) 域占據(jù)最大的市場份額；分地區(qū)來看，Stratistics MRC 預(yù)計(jì)亞太地區(qū)的復(fù)合增 速最快，北美地區(qū)的份額最高。

就下游應(yīng)用場景來看，人形機(jī)器人兼具工業(yè)品和消費(fèi)品的屬性，放量的核心在 于價(jià)格和性能。 如果把人形機(jī)器人看做消費(fèi)品，前期影響其銷售的核心因素是性能，性能當(dāng)中 最核心的為“智能化”水平。也就是說，隨著人形機(jī)器人智能化水平的持續(xù)提 升，會(huì)有不斷的增量消費(fèi)者選擇體驗(yàn)，此時(shí)發(fā)展路徑類似于特斯拉汽車從 Roadster 到 Model S 的階段；中后期影響其銷售的核心因素是成本，此時(shí)逐 漸變?yōu)榇蟊娤M(fèi)品，類似于特斯拉 Model 3 的階段。

如果把人形機(jī)器人看做工業(yè)品，其通用化的屬性，與專用化降本的趨勢是有所 沖突的。所以只有在某些特定領(lǐng)域上，人形機(jī)器人的性價(jià)比高于人工且高于工 業(yè)機(jī)器人的時(shí)候，其才會(huì)有比較好的放量。但是從產(chǎn)業(yè)鏈上來看，人形機(jī)器人 和工業(yè)機(jī)器人在很多零部件上是相通的，人形機(jī)器人的發(fā)展和工業(yè)機(jī)器人的發(fā) 展是互相帶動(dòng)、互相促進(jìn)的。由人力資源短缺、人口老齡化等帶來的工業(yè)專用 機(jī)器人的需求，同樣會(huì)促進(jìn)整個(gè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)進(jìn)步和降本，進(jìn)而利好人 形機(jī)器人的發(fā)展。

1.4、 行業(yè)復(fù)盤：特斯拉引領(lǐng)，下一步關(guān)注量產(chǎn)節(jié)奏

復(fù)盤人形機(jī)器人板塊的走勢，明顯可以看出催化的核心主線是技術(shù)進(jìn)步：2022 年底人工智能技術(shù)大幅進(jìn)步，使得市場意識到“智能化”的人形機(jī)器人或許很 快可以真正落地，人形機(jī)器人行業(yè)迎來一波大的行情。2023 年 5 月，特斯拉宣 布打通了 FSD 和人形機(jī)器人的底層模塊；2023 年 12 月，特斯拉發(fā)布了第二代 Optimus 產(chǎn)品，身體平衡與操控能力大幅提升：算法層面、硬件層面的大進(jìn) 步，也都帶動(dòng)了人形機(jī)器人板塊的上漲。 下一階段將步入雙主線階段：技術(shù)進(jìn)步和量產(chǎn)節(jié)奏。一方面，技術(shù)進(jìn)步仍然會(huì) 持續(xù)地給人形機(jī)器人帶來催化。另一方面，2023 年，各家企業(yè)陸陸續(xù)續(xù)地發(fā)布 原型機(jī)，特斯拉的第二代 Optimus 產(chǎn)品表現(xiàn)出來的性能已經(jīng)非常吸引目標(biāo)人 群。下一步市場關(guān)注的重點(diǎn)就是從原型機(jī)到量產(chǎn)的節(jié)奏。

2、 產(chǎn)業(yè)鏈總覽：橫跨軟硬件，包羅機(jī)械電 氣

人形機(jī)器人是硬件和軟件的高度結(jié)合體，是機(jī)械、電氣、人工智能等多領(lǐng)域交 叉打造的明珠。人形機(jī)器人包括感知、決策、執(zhí)行三大系統(tǒng)，由視覺傳感器、 觸覺傳感器，芯片、算法，動(dòng)力單元、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、線性關(guān)節(jié)、手部關(guān)節(jié)等共同 組成。

當(dāng)人形機(jī)器人銷量達(dá)到百萬臺級別時(shí)，機(jī)器人總成市場空間將超過千億元。 （注：全文中如無特殊注明，貨幣單位均為人民幣）。我們以特斯拉 Optimus 的零部件構(gòu)成進(jìn)行測算，當(dāng)人形機(jī)器人銷量達(dá)到百萬臺級別時(shí)，機(jī)器人總成的 市場空間將超過千億元。線性關(guān)節(jié)總成、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)總成的市場空間會(huì)超過 500 億元。無框力矩電機(jī)、力矩傳感器、行星滾柱絲杠、諧波減速器等的市場空間 將超過百億。整個(gè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈都將迎來巨大的發(fā)展空間。

3、 核心零部件充分受益，國產(chǎn)替代波瀾壯闊

3.1、 電機(jī)：核心的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)

電機(jī)是人形機(jī)器人中動(dòng)力的產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，可以類比做人的肌肉。機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方 式可以分為電動(dòng)驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)，其中，電動(dòng)驅(qū)動(dòng)由于效率高、精 確度高、成本低等優(yōu)勢，得以廣泛應(yīng)用。

人形機(jī)器人中使用最多的為空心杯電機(jī)和力矩電機(jī)。電機(jī)按照控制方式分類， 可以分為伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)按照驅(qū)動(dòng)方式分類，可以分為直流電機(jī)和 交流電機(jī)。直流電機(jī)中，按照線圈類型分類，可以分為有鐵芯的電機(jī)和空心杯 電機(jī)；按照換向方式分類，可以分為有刷電機(jī)和無刷電機(jī)。特斯拉 Optimus 機(jī) 器人中，包含了 28 個(gè)無框力矩電機(jī)和 12 個(gè)空心杯電機(jī)，電機(jī)占整體價(jià)值量的 比例高達(dá) 28%。

3.1.1、空心杯電機(jī)：高度適配靈巧手

空心杯電機(jī)是一種微型伺服電動(dòng)機(jī)，與靈巧手關(guān)節(jié)高度適配。它可以利用永磁 鐵產(chǎn)生磁場，從而實(shí)現(xiàn)直流供電。與傳統(tǒng)電機(jī)的不同之處在于，空心杯電機(jī)采 用的是無鐵芯轉(zhuǎn)子。無鐵芯轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)使得空心杯電機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）重 量大幅降低，從而降低了電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；（2）消除了由于鐵芯形成渦流造成 的電能損耗；（3）降低了轉(zhuǎn)子自身的機(jī)械能損耗。

空心杯電機(jī)當(dāng)前全球市場規(guī)模在 50 億元人民幣左右。根據(jù) GII 數(shù)據(jù)，2022 年 全球空心杯電機(jī)市場規(guī)模為 7.48 億美元，預(yù)計(jì) 2028 年達(dá) 11.86 億美元， 2022-2028 年的 CAGR 為 7.98%。其中，根據(jù) GII 數(shù)據(jù)，2021 年有刷空心杯電 機(jī)占比為 67%，無刷空心杯電機(jī)占比為 33%。

外國企業(yè)占據(jù)大部分份額，國產(chǎn)替代空間廣闊。根據(jù) QY Research 數(shù)據(jù)，按照 市場規(guī)模計(jì)，2022 年全球空心杯電機(jī) CR5 為 67%，前五名企業(yè)包括 Faulhaber、Portescap、Allied Motion Technologies、Maxon Motor 及 Nidec Copal Corporation。

空心杯電機(jī)的壁壘主要體現(xiàn)在專利、繞線機(jī)、以及正向設(shè)計(jì)能力上?？招谋?產(chǎn)上的難點(diǎn)在于線圈沒有鐵芯支撐，繞線工藝比較復(fù)雜：（1）Maxon Motor、FAULHABER Group 等龍頭企業(yè)由于先發(fā)優(yōu)勢，申請了一系列的專 利，構(gòu)筑了一定的專利壁壘；（2）空心杯電機(jī)對繞線機(jī)的性能、效率要求很 高。此外，頭部企業(yè)擁有很強(qiáng)的正向設(shè)計(jì)能力，可以根據(jù)客戶的需求，設(shè)計(jì)出 性能滿足客戶要求的、可靠穩(wěn)定的產(chǎn)品。

3.1.2、無框力矩電機(jī)：高度適配機(jī)器人關(guān)節(jié)

無框力矩電機(jī)，是一種以輸出扭矩為衡量指標(biāo)的無框架式永磁電機(jī)。無框力矩 電機(jī)的原理與傳統(tǒng)的永磁電機(jī)相同，不同點(diǎn)主要在于結(jié)構(gòu)上：無框力矩電機(jī)沒 有機(jī)殼，只有轉(zhuǎn)子和定子 2 個(gè)部件。

無框力矩電機(jī)非常適配于機(jī)器人關(guān)節(jié)。無框力矩電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擺脫了傳統(tǒng)的 機(jī)殼約束，利用機(jī)器的自身軸承支撐轉(zhuǎn)子，將電機(jī)無縫內(nèi)置于機(jī)器設(shè)計(jì)中。無 框力矩電機(jī)體積小、扭矩高、穩(wěn)定性高的特點(diǎn)與機(jī)器人關(guān)節(jié)的要求非常適配。

力矩電機(jī)、無框電機(jī)當(dāng)前的全球市場規(guī)模均在 50 億元人民幣左右。根據(jù) technavio 的數(shù)據(jù)，2022 年，全球力矩電機(jī)銷售規(guī)模為 6.1 億美元，預(yù)計(jì) 2027 年全球力矩電機(jī)銷售規(guī)模達(dá) 9 億美元，2022-2027 年 CAGR 為 8%。根據(jù) QY Research 的數(shù)據(jù)，2022 年，全球無框電機(jī)銷售規(guī)模為 6.7 億美元，預(yù)計(jì) 2029 年全球無框電機(jī)銷售規(guī)模達(dá) 11.7 億美元，2022-2029 年 CAGR 為 9%。 從競爭格局來看，海外企業(yè)仍處于領(lǐng)先地位。從事無框力矩電機(jī)行業(yè)的主要制 造商包括威騰斯坦（德國）、科爾摩根（美國）、尼得科（日本）、派克漢尼 汾（美國）等企業(yè)。國內(nèi)企業(yè)中，步科股份、昊志機(jī)電等也推出了相關(guān)產(chǎn)品。

3.1.3、相關(guān)標(biāo)的

鳴志電器，空心杯電機(jī)國內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)。公司專注于運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域核心技術(shù)及系 統(tǒng)級解決方案的研發(fā)和經(jīng)營，通過合資設(shè)立安浦鳴志自動(dòng)化，收購美國 AMP 及 瑞士 T Motion 兩家國際知名的、專業(yè)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制產(chǎn)品及運(yùn)動(dòng)控制核心技 術(shù)開發(fā)的企業(yè)，整合并形成了全球領(lǐng)先的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制產(chǎn)品研發(fā)、制造平臺， 公司的步進(jìn)電機(jī)、直流無刷電機(jī)、空心杯電機(jī)、電機(jī)+絲杠模組、電機(jī)+減速機(jī) 模組等產(chǎn)品被國內(nèi)外客戶廣泛使用。

偉創(chuàng)電氣，積極拓展機(jī)器人電機(jī)業(yè)務(wù)。公司于 2022 年成立機(jī)器人行業(yè)部，切 入機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈，目前主要是以機(jī)器人大配套為主，主要面向移動(dòng)類、協(xié)作 類、服務(wù)類的機(jī)器人領(lǐng)域，提供低壓伺服、空心杯電機(jī)、特種無框力矩電機(jī)等 核心部件。2023 年，公司發(fā)布空心杯電機(jī)產(chǎn)品 ECH13 系列、無框電機(jī) FO1 系 列。

3.2、 減速器：核心的動(dòng)力傳達(dá)機(jī)構(gòu)

減速器是人形機(jī)器人中核心的動(dòng)力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，可以類比做人的關(guān)節(jié)。減速器在 原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間起到匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，主要有精密行星減速 器、諧波減速器、RV 減速器等類別。特斯拉 Optimus 機(jī)器人中，包含了 14 個(gè)諧波減速器和 12 個(gè)行星減速器，電機(jī)占整體價(jià)值量的比例高達(dá) 17%。

3.2.1、諧波減速器：體積小、精度高

諧波減速器具有體積小、精度高的優(yōu)勢。諧波減速器是一種靠波發(fā)生器使柔輪 產(chǎn)生可控的彈性變形波，通過其與剛輪的相互作用，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞的傳 動(dòng)裝置，其構(gòu)造主要由帶有內(nèi)齒圈的剛性齒輪（剛輪）、帶有外齒圈的柔性齒 輪（柔輪）、波發(fā)生器三個(gè)基本構(gòu)件組成。諧波傳動(dòng)技術(shù)突破了機(jī)械傳動(dòng)采用 剛性構(gòu)件的模式，使用了一個(gè)柔性構(gòu)件來實(shí)現(xiàn)機(jī)械傳動(dòng)，具有傳動(dòng)精度高、體 積小的優(yōu)點(diǎn)，非常適合應(yīng)用于人形機(jī)器人的線性關(guān)節(jié)等部位。

諧波減速器當(dāng)前的中國市場規(guī)模在 25 億元。根據(jù)頭豹研究院預(yù)測，2022 年， 中國市場諧波減速器銷售規(guī)模為 25 億元，受益于機(jī)器人、精密加工設(shè)備、航 天航空、雷達(dá)設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域的快速發(fā)展，預(yù)計(jì) 2025 年市場空間將達(dá) 到 41 億元。

哈默納科一家獨(dú)大，國內(nèi)企業(yè)奮力追趕。根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2021 年， 哈默納科占據(jù)了全球諧波減速器 82%的市場。但是在中國市場，哈默納科的市 占率僅為 35%，大幅低于其全球市占率，綠的諧波市占率為 25%，來福諧波市 占率為 8%。國內(nèi)企業(yè)的產(chǎn)品在性能、壽命等指標(biāo)上已經(jīng)基本達(dá)到與哈默納科 相同的水平，但是哈默納科在諧波減速器行業(yè)中深耕多年，與頭部機(jī)器人企業(yè) 建立了良好穩(wěn)固的合作關(guān)系，所以當(dāng)前的國內(nèi)企業(yè)更多的在國內(nèi)市場上開啟對 哈默納科的替代。

3.2.2、行星減速器：效率高、成本低

行星減速器是傳動(dòng)效率最高的齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由行星齒 輪、行星架和太陽輪構(gòu)成的行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。精密行星減速器工作時(shí)，通常 是伺服電機(jī)等原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)太陽輪旋轉(zhuǎn)，太陽輪與行星輪的嚙合驅(qū)動(dòng)行星輪產(chǎn)生 自轉(zhuǎn)；同時(shí)，由于行星輪另外一側(cè)與減速器殼體內(nèi)壁上的環(huán)形內(nèi)齒圈嚙合，最 終行星輪在自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)下將沿著與太陽輪旋轉(zhuǎn)相同方向在環(huán)形內(nèi)齒圈上滾動(dòng)，形 成圍繞太陽輪旋轉(zhuǎn)的“公轉(zhuǎn)”運(yùn)動(dòng)。太陽輪和齒圈存在齒數(shù)差，從而達(dá)到減速 目的。

行星減速器當(dāng)前的全球市場規(guī)模在 90 億元人民幣左右。根據(jù) QY Research 的 數(shù)據(jù)，2022 年，全球市場行星減速器銷售規(guī)模為 12 億美元，中國市場行星減 速器銷售規(guī)模為 5 億美元，預(yù)計(jì) 2029 年全球行星減速器銷售規(guī)模達(dá) 22.31 億 美元，2022-2029 年 CAGR 為 9%；中國市場規(guī)模達(dá) 11.49 億美元，2022- 2029 年 CAGR 為 13%。

競爭格局相對分散，海外企業(yè)占據(jù)領(lǐng)先地位。在全球范圍內(nèi)，德國、日本等國 家的精密行星減速器產(chǎn)品在材料、設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量控制、精度、可靠性和使用 壽命等方面處于行業(yè)領(lǐng)先地位。國產(chǎn)品牌陣營以科峰智能、紐氏達(dá)特、中大力 德為主要代表，國外精密行星減速器主要廠家為日本新寶、紐卡特、威騰斯坦 等。根據(jù) QY Research 統(tǒng)計(jì)的銷售金額數(shù)據(jù)，2022 年全球 CR5 為 47%，日本 新寶、紐卡特、威騰斯坦占據(jù)前三位。

3.2.3、相關(guān)標(biāo)的

綠的諧波：國內(nèi)諧波減速器龍頭。公司是國內(nèi)少數(shù)可以自主研發(fā)并實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?生產(chǎn)的諧波減速器的廠商，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、數(shù)控機(jī) 床、醫(yī)療器械、半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備、新能源裝備等高端制造領(lǐng)域。公司通過自主 創(chuàng)新、自主研發(fā)，發(fā)展完善了新一代諧波嚙合“P 齒形”設(shè)計(jì)理論體系、新一 代三次諧波技術(shù)；公司已通過 ISO9001 及 ISO14001 國際質(zhì)量體系認(rèn)證，并且 為我國多項(xiàng)精密減速器領(lǐng)域國家標(biāo)準(zhǔn)主要起草單位。

科峰智能（未上市）：國內(nèi)精密行星減速器龍頭。公司依托于高精密齒輪加工 模塊化產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造、熱處理等領(lǐng)域的技術(shù)積累，形成了精密行星減速器、 工程機(jī)械用行星減速器、諧波減速器、精密零部件及其他的四大系列化產(chǎn)品。 根據(jù) QY Research 數(shù)據(jù)，以銷售金額口徑計(jì)，公司 2022 年在中國精密行星減 速器市場中市占率為 12%，僅次于日本新寶。

3.3、 傳感器：核心的感知部件

傳感器是人形機(jī)器人中核心的感知部件，可以類比做人的感覺器官。傳感器是 能夠感應(yīng)各種非電量（如物理量、化學(xué)量、生物量），且按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換 成便于傳輸和處理的另一種物理量（一般為電量）的測量裝置或器件。傳感器 通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，其中敏感元件是指傳感器中直接感應(yīng)被測量 的部分，轉(zhuǎn)換元件是指傳感器能將敏感元件的輸出轉(zhuǎn)換為適于傳輸和處理的電 信號部分。

人形機(jī)器人中應(yīng)用最多的為力矩傳感器。根據(jù)傳感器的作用，一般將傳感器分 為內(nèi)部傳感器和外部傳感器。內(nèi)部傳感器（體內(nèi)傳感器）主要測量機(jī)器人內(nèi)部 系統(tǒng)狀態(tài)；外部傳感器（檢測外部環(huán)境傳感器）安裝在機(jī)械手或移動(dòng)機(jī)器人 上，主要測量機(jī)器人外界周圍環(huán)境。按照檢測方法分類，可以將傳感器分為光 學(xué)、機(jī)械、超聲波、電阻、半導(dǎo)體、電容、氣壓等的傳感器。特斯拉 Optimus 機(jī)器人中，包含了 40 個(gè)力矩傳感器和 3 個(gè)視覺傳感器，傳感器占整體價(jià)值量 的比例高達(dá) 19%。

3.3.1、力/力矩傳感器：精細(xì)感知的重要依靠

力/力矩傳感器是一種能感知力、力矩并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。主要包 括本體單元和應(yīng)變/形變檢測系統(tǒng)兩部分。力/力矩傳感器的核心原理是將力作 用下的形變轉(zhuǎn)換成電信號。當(dāng)有力/力矩作用時(shí)，力/力矩施加于傳感器本體單 元上，并引起本體單元的應(yīng)變或形變，檢測系統(tǒng)可感知本體的應(yīng)變或形變，通 過電路將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)電壓，通過測量電壓值來表征力/力矩大小，并轉(zhuǎn)換成可 用輸出信號，實(shí)現(xiàn)力/力矩的測量。

按照測量原理，力/力矩傳感器可以分為光電式、應(yīng)變式、電容式、壓電式等多 種類型。這其中，應(yīng)變式力/力矩傳感器是當(dāng)前技術(shù)最為成熟、應(yīng)用最廣泛的傳 感器類型，具有結(jié)構(gòu)簡單、制作容易、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。

按照測量維度，力/力矩傳感器可以分為一至六維力/力矩傳感器。一般傳感器 能測幾個(gè)維度，就是幾維傳感器。一維、三維和六維力/力矩傳感器最常見。對 于六維力/力矩傳感器而言，空間中任意方向的力 F，其作用點(diǎn) P 不與傳感器標(biāo) 定參考點(diǎn)重合且隨機(jī)變化，這種情況下就需要選用六維力/力矩傳感器來完成測 量任務(wù)，同時(shí)測量 Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz 六個(gè)分量。六維力/力矩傳感器 的內(nèi)部算法，會(huì)解耦各方向力和力矩間的干擾，使力的測量更為精準(zhǔn)。這類傳 感器更適用于參考點(diǎn)的距離較遠(yuǎn)，且隨機(jī)變化情景，測量精度要求較高。

力矩傳感器當(dāng)前的全球市場規(guī)模超過 500 億元。根據(jù) Research and Markets 的數(shù)據(jù)，2022 年，全球市場力矩傳感器銷售規(guī)模為 75 億美元，預(yù)計(jì) 2023 年 全球市場力矩傳感器銷售規(guī)模為 80.6 億美元，2030 年將達(dá)到 134 億美元， 2023-2030 年的 CAGR 為 7.5%。

六維力/力矩傳感器步入加速增長期。根據(jù) GGII 數(shù)據(jù)，2022 年中國市場六維力 /力矩傳感器銷量 8360 套，同比增長 58%，其中機(jī)器人行業(yè)銷量 4840 套，同 比增長 63%。GGII 預(yù)計(jì)，到 2027 年中國市場六維力/力矩傳感器銷量有望突 破 8.4 萬套，2022-2027 年的 CAGR 超過 60%，其中機(jī)器人行業(yè)銷量有望突破 4.2 萬套。根據(jù) GGII 數(shù)據(jù)，2022 年中國六維力/力矩傳感器市場規(guī)模 2.39 億 元，同比增長 52%，其中機(jī)器人行業(yè)六維力/力矩傳感器市場規(guī)模 1.56 億元， 同比增長 54%。GGII 預(yù)計(jì)，2027 年中國六維力/力矩傳感器市場規(guī)模將超過 15 億元，2022-2027 年的 CAGR 超過 45%。

國外企業(yè)具有先發(fā)優(yōu)勢，中國公司加速追趕。受益于機(jī)器人市場需求催化，中 國六維力/力矩傳感器市場近年來入局者逐年增加，坤維科技、鑫精誠、宇立儀 器、藍(lán)點(diǎn)觸控等國內(nèi)企業(yè)先后進(jìn)入該領(lǐng)域，并在機(jī)器人、汽車、3C 等應(yīng)用領(lǐng)域上占據(jù) 了一席之地。ATI、SCHUNK 等海外企業(yè)作為全球龍頭，積累多年，仍舊有明顯 的領(lǐng)先優(yōu)勢。

3.3.2、視覺傳感器：進(jìn)一步加強(qiáng)感知能力

機(jī)器視覺可以進(jìn)一步強(qiáng)化人形機(jī)器人的感知能力。目前 2D 視覺正在向 3D 視覺 進(jìn)行延伸。隨著智能制造的不斷深入，面對復(fù)雜的物件辨識和尺寸量度任務(wù)， 以及人機(jī)互動(dòng)所需要的復(fù)雜互動(dòng)，2D 視覺在精度和距離測量方面均出現(xiàn)部分技 術(shù)局限，市場對 3D 視覺的需求開始與日俱增。在人形機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域，3D 視 覺傳感器可以幫助機(jī)器人高效完成人臉識別、距離感知、避障、導(dǎo)航等功能， 使其更加智能化。 機(jī)器視覺當(dāng)前的全球市場規(guī)模在 800 億元左右。GGII 數(shù)據(jù)顯示，2021 年全球 機(jī)器視覺市場規(guī)模約為 804 億元，同比增長 12%，GGII 預(yù)計(jì)至 2025 年該市場 規(guī)模將超過 1200 億元。2022-2025 年 CAGR 約為 12%。GGII 數(shù)據(jù)顯示，2021 年中國機(jī)器視覺市場規(guī)模 138 億元（該數(shù)據(jù)未包含自動(dòng)化集成設(shè)備規(guī)模），同 比增長 47%。其中，2D 視覺市場規(guī)模約為 127 億元，3D 視覺市場約為 12 億元。根據(jù) GGII 預(yù)測，到 2025 年我國機(jī)器視覺市場規(guī)模將達(dá)到 469 億元，其中 2D 視覺市場規(guī)模將超過 360 億元，3D 視覺市場規(guī)模將超過 100 億元。

從國內(nèi)機(jī)器視覺整體市場來看，內(nèi)外資品牌的競爭已開始呈現(xiàn)分庭抗禮的局 面。甚至在某些產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，國產(chǎn)的份額已絕對領(lǐng)先于外資。如鏡頭、光源領(lǐng) 域，國產(chǎn)代表廠商 OPT、東莞 RESS、長步道等；相機(jī)領(lǐng)域，國產(chǎn)代表廠商海 康機(jī)器人、華?？萍?、大恒圖像等。從內(nèi)外資品牌份額來看，根據(jù) GGII 數(shù)據(jù)顯 示，2021 年國產(chǎn)品牌機(jī)器視覺市場份額占比 58%，進(jìn)口替代進(jìn)程開始提速。

3.3.3、相關(guān)標(biāo)的

柯力傳感：應(yīng)變式傳感器龍頭，積極拓展機(jī)器人傳感器業(yè)務(wù)。公司在目前已有 的微型、扭矩、多維力等高端力學(xué)傳感器品類基礎(chǔ)上，加快自主研發(fā)，積極尋 求與各大機(jī)器人廠商的商務(wù)合作。根據(jù)客戶的不同需求，公司已經(jīng)進(jìn)行了多款 扭矩傳感器、多維力傳感器等產(chǎn)品的送樣和試制。 漢威科技：氣體傳感器龍頭，加速拓展柔性傳感器業(yè)務(wù)。公司柔性微納傳感器 業(yè)務(wù)主要由控股子公司蘇州能斯達(dá)開展，能斯達(dá)目前已形成四大核心技術(shù)、七大產(chǎn)品系列，柔性微納傳感技術(shù)水平及產(chǎn)業(yè)化程度國內(nèi)領(lǐng)先。柔性微納傳感器 目前已在智能機(jī)器人領(lǐng)域有明確的應(yīng)用，并與小米科技、九號科技、深圳科易 機(jī)器人等積極開展業(yè)務(wù)合作。

3.4、 執(zhí)行器：至關(guān)重要的“小總成”

執(zhí)行器是由多種零部件共同組成的、將能量轉(zhuǎn)化為機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)的核心部件。 執(zhí)行器的基本構(gòu)成包含電機(jī)、減速器、編碼器、力矩傳感器和軸承等部件，各 個(gè)零部件一起配合，共同完成機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)動(dòng)作。按照運(yùn)動(dòng)類型的不同，執(zhí)行 器可以分為旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器和線性執(zhí)行器兩類。考慮到執(zhí)行器的重要性以及較高的 復(fù)雜度，在整個(gè)人形機(jī)器人行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中，擁有強(qiáng)大生產(chǎn)能力和執(zhí)行力 的執(zhí)行器 Tier1 廠商至關(guān)重要。 拓普集團(tuán)：深入綁定特斯拉的汽車零部件企業(yè)，發(fā)力拓展執(zhí)行器業(yè)務(wù)。公司為 汽車零部件平臺型供應(yīng)商，與特斯拉有著深入的合作，公司為特斯拉底盤、熱 管理等零部件的供應(yīng)商。2023 年 7 月，公司拆分設(shè)立機(jī)器人事業(yè)部，發(fā)力拓展 機(jī)器人業(yè)務(wù)。公司在機(jī)器人執(zhí)行器業(yè)務(wù)的核心優(yōu)勢有：（1）具備永磁伺服電 機(jī)、無框電機(jī)等各類電機(jī)的自研能力；（2）具備整合電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、控制器 的經(jīng)驗(yàn)；（3）具備精密機(jī)械加工能力；（4）具備各類研發(fā)資源及測試資源的 協(xié)同能力。公司研發(fā)的機(jī)器人直線執(zhí)行器和旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器，已經(jīng)多次向客戶送 樣。

三花智控：深入綁定特斯拉的熱管理龍頭企業(yè)，發(fā)力拓展執(zhí)行器業(yè)務(wù)。公司為 熱管理龍頭企業(yè)，是特斯拉核心的熱管理解決方案供應(yīng)商。在仿生機(jī)器人領(lǐng) 域，公司聚焦機(jī)電執(zhí)行器，全方面配合客戶產(chǎn)品研發(fā)、試制、調(diào)整并最終實(shí)現(xiàn) 量產(chǎn)落地；同時(shí)，同步配合客戶量產(chǎn)目標(biāo)，積極籌劃機(jī)電執(zhí)行器海外生產(chǎn)布 局。 新興裝備：以伺服控制技術(shù)為核心的航空裝備企業(yè)，發(fā)力拓展執(zhí)行器業(yè)務(wù)。公 司為航空裝備企業(yè)，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于直升機(jī)、固定翼飛機(jī)和無人機(jī)等領(lǐng)域。 2023 年 5 月，公司成立全資子公司北京長興動(dòng)力機(jī)器人科技有限公司，致力于 機(jī)器人業(yè)務(wù)的拓展。截至 2023 年 12 月，公司已完成第一代旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器試制， 正在進(jìn)行第一代直線執(zhí)行器試制。