轉(zhuǎn)自深企投研究

人形機(jī)器人發(fā)展將重塑全球產(chǎn)業(yè)格局，2024年有望成為量產(chǎn)元年。在AI大模型加持下，通用人形機(jī)器人研究取得顯著進(jìn)展，近期有望在汽車工廠等制造業(yè)場景中實(shí)現(xiàn)商用突破。長期來看，如果人形機(jī)器人對人類實(shí)現(xiàn)1:1乃至2:1的應(yīng)用比例，對應(yīng)市場規(guī)模可達(dá)到百萬億美元級別。

01人形機(jī)器人發(fā)展概況

1.產(chǎn)品概述

人形機(jī)器人，也稱為仿生人形機(jī)器人，目前還沒有權(quán)威的定義，一般認(rèn)為是應(yīng)當(dāng)具有類人的外觀、感知、決策、行為和交互能力，可以在生活、工作場景內(nèi)如人類一般完成外界感知、自主運(yùn)動、行為交互等一系列任務(wù)的機(jī)器人。

人形機(jī)器人將重塑全球產(chǎn)業(yè)格局。全球主要發(fā)達(dá)國家近年來紛紛加強(qiáng)人形機(jī)器人的整機(jī)制造、核心零部件和人工智能等領(lǐng)域布局，并上升到國家戰(zhàn)略層面。2023年11月，工信部在《人形機(jī)器人創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)意見》中明確指出：人形機(jī)器人集成人工智能、高端制造、新材料等先進(jìn)技術(shù)，有望成為繼計算機(jī)、智能手機(jī)、新能源汽車后的顛覆性產(chǎn)品，將深刻變革人類生產(chǎn)生活方式，重塑全球產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局。

2.研究進(jìn)展

人形機(jī)器人的研究和開發(fā)已經(jīng)進(jìn)行了半個世紀(jì)。日本早稻田大學(xué)的WABOT-1是世界上第一個仿人機(jī)器人，于1973年完成研制。早期研究重點(diǎn)聚焦于在機(jī)械外形設(shè)計，以及初步的控制算法上實(shí)現(xiàn)仿人。1986-1993年，日本本田公司接連開發(fā)了E0到E6等7種行走機(jī)器人，只有腿部結(jié)構(gòu)，主要用于研究行走功能。

2000年起至2018年，人形機(jī)器人開始具備更復(fù)雜的功能，如跑步、跳躍和與人互動。2000年本田推出ASIMO機(jī)器人，波士頓動力于2013年發(fā)布初代Atlas機(jī)器人，分別使用電機(jī)驅(qū)動和液壓驅(qū)動，在行走、運(yùn)動性能方面取得明顯進(jìn)展。

2018年至2022年，伴隨著AI技術(shù)進(jìn)步，人形機(jī)器人研究重點(diǎn)是使機(jī)器人能夠進(jìn)行復(fù)雜的決策和任務(wù)處理，并開始應(yīng)用于實(shí)際場景。在此期間，我國人形機(jī)器人創(chuàng)業(yè)公司逐步開始發(fā)布人形機(jī)器人、仿生四足機(jī)器人。2022年起，隨著AI大模型技術(shù)突飛猛進(jìn)，人形機(jī)器人發(fā)展進(jìn)入爆發(fā)期。2022年特斯拉首款人形機(jī)器人“Optimus”發(fā)布掀起行業(yè)熱潮，并在兩年不到的時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了快速迭代。在AI大模型等技術(shù)賦能下，人形機(jī)器人不僅在外形和行為上與人類相似，更具有強(qiáng)大智能、思維和類人的語言能力。

人形機(jī)器人大模型應(yīng)用取得顯著進(jìn)展。2024年3月，英偉達(dá)展示了多模態(tài)人形機(jī)器人通用基礎(chǔ)模型GR00T，可作為機(jī)器人的大腦，GR00T驅(qū)動的機(jī)器人能夠理解自然語言，通過觀察人類行為來快速學(xué)習(xí)協(xié)調(diào)、靈活性和其他技能。OpenAI與人形機(jī)器人獨(dú)角獸公司Figure合作推出的Figure 01機(jī)器人，依托OpenAI的大模型，能僅利用獨(dú)立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，接收人類指令，并執(zhí)行向人類傳遞蘋果、整理垃圾、放置餐具的動作。

大模型加速人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化。人形機(jī)器人所面臨的應(yīng)用場景與人類的日常生活接近，需要面對多種多樣、不重復(fù)、沒見過的任務(wù)，商業(yè)化的關(guān)鍵在于“AI大腦”，或者說是通過AI大模型加持實(shí)現(xiàn)通用性。目前人形機(jī)器人還需要依賴高度專業(yè)化的用戶操作，只能在特定場景下工作。大模型技術(shù)飛速發(fā)展，為人形機(jī)器人帶來了新的突破，依托深度學(xué)習(xí)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)，人形機(jī)器人能夠理解和執(zhí)行復(fù)雜的任務(wù)，具備更高的事物處理能力和自然語言交互能力，自主感知環(huán)境、理解任務(wù)、動作編排等自主完成一套動作成為可能，甚至能夠理解物理世界的基本規(guī)律。大模型的泛化能力為人形通用機(jī)器人的出現(xiàn)帶來曙光，泛化能力讓人形機(jī)器人能夠在沒有被訓(xùn)練過的場景中也能表現(xiàn)出色。當(dāng)然，目前機(jī)器人大模型距離真正的具身智能水平還有很長的路要走，面臨的問題包括：機(jī)器人大模型行動控制的周期仍太長，無法做到實(shí)時響應(yīng)，需要大量算力支撐；算法的訓(xùn)練需要大量機(jī)器人真實(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)際可用于訓(xùn)練機(jī)器人學(xué)會執(zhí)行新任務(wù)新技能的高質(zhì)量數(shù)據(jù)匱乏，等等。

3.應(yīng)用現(xiàn)狀

2021年起，人形機(jī)器人開始進(jìn)入商業(yè)化落地的初級階段。目前較有潛力的人形機(jī)器人發(fā)展方向主要面向制造業(yè)、航天探索、生活服務(wù)業(yè)、高校科研等，已應(yīng)用場景包括物流倉儲、汽車自動化、巡邏等領(lǐng)域。亞馬遜近期在其倉庫運(yùn)營中，測試由其投資的公司Agility Robotics開發(fā)的人形雙足機(jī)器人Digit，進(jìn)行的任務(wù)主要包括卸載貨車、搬運(yùn)箱子、管理貨架等，預(yù)計將在2025年全面上市。短期內(nèi)人形機(jī)器人有望首先在汽車工廠實(shí)現(xiàn)商業(yè)化落地，特斯拉的人形機(jī)器人將首先放在特斯拉汽車工廠應(yīng)用，優(yōu)必選Walker S已經(jīng)進(jìn)入蔚來汽車工廠實(shí)訓(xùn)，英偉達(dá)投資的Figure AI也將把產(chǎn)品放進(jìn)寶馬工廠進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。

馬斯克曾表示，特斯拉機(jī)器人最初的定位是替代人們從事重復(fù)枯燥、具有危險性的工作, 遠(yuǎn)景目標(biāo)是服務(wù)于千家萬戶比如做飯、修剪草坪、照顧老人等。預(yù)計2025年人形機(jī)器人將有望實(shí)現(xiàn)制造業(yè)場景應(yīng)用的突破，小批量應(yīng)用于電子、汽車等生產(chǎn)制造環(huán)境。

4.國內(nèi)外重點(diǎn)企業(yè)

伴隨特斯拉Optimus人形機(jī)器人快速迭代掀起熱潮，國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)資本加速人形機(jī)器人領(lǐng)域布局，全球主要科技巨頭如微軟、英偉達(dá)、亞馬遜、三星、騰訊、Open AI、軟銀集團(tuán)等紛紛投資人形機(jī)器人創(chuàng)業(yè)公司或直接進(jìn)場研發(fā)。國外已推出人形機(jī)器人的企業(yè)包括特斯拉、美國波士頓動力（目前被韓國現(xiàn)代收購）、挪威1X Technologies（Open AI參投）、美國Agility Robotics（亞馬遜等參投）、美國Figure（微軟、英偉達(dá)、亞馬遜、Open AI等參投）、美國Apptronik、英國Engineered Arts、加拿大Sanctuary AI、西班牙PAL Robotics、韓國Rainbow Robotics（三星投資）、本田、通用汽車等。

國內(nèi)已有數(shù)十家企業(yè)推出人形或仿生機(jī)器人。國內(nèi)在研、已推出人形機(jī)器人以及仿生四足機(jī)器人的企業(yè)包括騰訊、小米、大疆創(chuàng)新、優(yōu)必選、追覓科技、傅利葉智能、達(dá)闥科技、宇樹科技、開普勒、樂聚機(jī)器人、理工華匯、中科電機(jī)器人、小鵬鵬行、科大訊飛、智元機(jī)器人、云深處科技、帕西尼感知、哈崎機(jī)器人、大象機(jī)器人、鋼鐵俠科技、優(yōu)寶特、七騰機(jī)器人、九立機(jī)器人、渝微電子、蔚藍(lán)科技、清蕓機(jī)器人、逐跡動力、偉景機(jī)器人、五八智能科技、松延動力、戴盟機(jī)器人、睿爾曼智能、高擎機(jī)電、瑞森可、靈心巧手、松靈機(jī)器人、星動紀(jì)元、天太機(jī)器人、福德機(jī)器人等企業(yè)。2023年底優(yōu)必選成為國內(nèi)首家上市的人形機(jī)器人公司。

02人形機(jī)器人市場規(guī)模

人形機(jī)器人未來市場規(guī)模預(yù)測偏差較大。人形機(jī)器人還處于產(chǎn)業(yè)化初期，市場規(guī)模由產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)步速度、大規(guī)模商用進(jìn)程、下游滲透率決定。當(dāng)前人形機(jī)器人生產(chǎn)成本高昂，普遍10萬美元起步，核心零部件門檻高、需通過大規(guī)模量產(chǎn)持續(xù)降本，需要在機(jī)械設(shè)計、運(yùn)動控制、人工智能等領(lǐng)域不斷取得技術(shù)進(jìn)展并實(shí)現(xiàn)有效集成，并在通用性方面取得顯著進(jìn)展。由于對行業(yè)進(jìn)步速度和商業(yè)化進(jìn)程判斷存在不同認(rèn)識，目前各機(jī)構(gòu)對行業(yè)市場規(guī)模的預(yù)測差別較大，2030年市場空間預(yù)測從數(shù)億美元到千億美元不等。

普遍認(rèn)為至2030年全球人形機(jī)器人市場規(guī)模可達(dá)數(shù)百億美元。根據(jù)2023年7月Markets and Markets發(fā)布的報告數(shù)據(jù)，全球人形機(jī)器人市場規(guī)模預(yù)計將由2023年的18億美元提升至2028年的138億美元，年復(fù)合增速約50.2%。據(jù)高盛預(yù)測，未來10至15年內(nèi)，全球人形機(jī)器人市場規(guī)模將增至60億美元以上，樂觀估計，2035年市場規(guī)模可能達(dá)到1540億美元。根據(jù)特斯拉官方微信公眾號2022年10月1日發(fā)布的文章，特斯拉機(jī)器人預(yù)計將在3-5年（大約2025-2028年）內(nèi)交付，產(chǎn)量將達(dá)到數(shù)百萬臺，價格可能不到2萬美元，對應(yīng)市場規(guī)模可達(dá)數(shù)百億美元。根據(jù)2024年4月首屆中國人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)大會上發(fā)布的《人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究報告》預(yù)測，2024年中國人形機(jī)器人市場規(guī)模將達(dá)約27.6億元，2026 年達(dá)到104.71億元，2029年達(dá)到750億元，將占世界總量的32.7%，比例位居世界第一，到2035年有望達(dá)到3000億元規(guī)模。

遠(yuǎn)期來看，人形機(jī)器人市場空間可達(dá)百萬億美元。從機(jī)器換人的角度來看，由于人口老齡化、勞動力人口下降和人力成本上升等問題，人形機(jī)器人的應(yīng)用前景廣闊。人形機(jī)器人能夠發(fā)揮類人能力，用類人的感知、決策、運(yùn)動和執(zhí)行能力來幫助人們面對生產(chǎn)生活中的各種問題。隨著通用人工智能、感知和動力系統(tǒng)等方面取得了巨大進(jìn)步，人形機(jī)器人性能得到全面提升，成本逐漸下降，部署步伐加快，相關(guān)應(yīng)用場景也不斷擴(kuò)展，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑷娓采w從制造業(yè)到醫(yī)療、救援、服務(wù)業(yè)等各個領(lǐng)域。馬斯克預(yù)測最終機(jī)器人：人的比例是1：1甚至2：1，未來人形機(jī)器人需求量可達(dá)100億臺甚至以上，遠(yuǎn)期對應(yīng)空間百萬億美元級別。

03國內(nèi)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃政策

2021年12月，工信部等15部門印發(fā)《“十四五”機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，2022年7月科技部等6部門印發(fā)《關(guān)于加快場景創(chuàng)新以人工智能高水平應(yīng)用促進(jìn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》，2023年1月工信部等17部門印發(fā)《“機(jī)器人+”應(yīng)用行動實(shí)施方案》。2023年11月，工信部印發(fā)《人形機(jī)器人創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)意見》，明確人形機(jī)器人發(fā)展目標(biāo)，2025年實(shí)現(xiàn)整機(jī)批量生產(chǎn)，2027年要形成安全可靠的產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈體系。

根據(jù)國家層面發(fā)布的指導(dǎo)性政策，各省市也紛紛出臺地方性機(jī)器人產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，北京、上海、深圳、杭州等地區(qū)均明確提出發(fā)展人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)。

——北京市。2023年6月《北京市機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展行動方案（2023—2025年）》提出，對標(biāo)國際領(lǐng)先人形機(jī)器人產(chǎn)品，支持企業(yè)和高校院所開展人形機(jī)器人整機(jī)產(chǎn)品、關(guān)鍵零部件攻關(guān)和工程化，加快建設(shè)北京市人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心。

——上海市。2022年7月《上海市促進(jìn)智能終端產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動方案（2022-2025年）》，提出培育百億級智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)。2023年5月《上海市推動制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展三年行動計劃（2023-2025年）》明確加快人形機(jī)器人創(chuàng)新發(fā)展。

——深圳市。深圳市發(fā)布《深圳市培育發(fā)展智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)集群行動計劃（2022-2025年）》，并在《深圳市加快推動人工智能高質(zhì)量發(fā)展高水平應(yīng)用行動方案（2023-2024年）》提出加快組建廣東省人形機(jī)器人制造業(yè)創(chuàng)新中心。

——杭州市。擬出臺《杭州市促進(jìn)智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的實(shí)施意見》，提出打造以人形機(jī)器人創(chuàng)新引領(lǐng)，工業(yè)、服務(wù)、特種機(jī)器人支撐發(fā)展的“1+3+5”智能機(jī)器人創(chuàng)新發(fā)展體系。

——寧波市。寧波市編制了《寧波市機(jī)器人產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展實(shí)施方案（2023-2027年）》，正在完善《寧波機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃（2024-2027）》，并在2023年底成立浙江人形機(jī)器人創(chuàng)新中心，推動人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

04人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈概況

從總體來說，人形機(jī)器人由傳感系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)三大系統(tǒng)構(gòu)成：

——傳感系統(tǒng)。傳感系統(tǒng)是由一系列傳感器構(gòu)成，對應(yīng)于人體的“五官”，幫助獲取人形機(jī)器人內(nèi)外部的狀態(tài)信息。人形機(jī)器人使用的傳感器包括內(nèi)部傳感器和外部傳感器，內(nèi)部傳感器主要包括位置傳感器、速度傳感器、慣性傳感器等，用來檢測、提供本體狀態(tài)信息，如各關(guān)節(jié)的位置、速度、加速度等，從而為運(yùn)動控制提供信息支撐；外部傳感器主要有視覺傳感器、觸覺傳感器等，用來感知機(jī)器人所處的工作環(huán)境或工作狀況信息，使機(jī)器人的動作適應(yīng)外界情況的變化，達(dá)到更高層次的自動化。

——控制系統(tǒng)。相當(dāng)于機(jī)器人的“大腦”和“小腦”，是機(jī)器人的指揮中樞。“大腦”負(fù)責(zé)環(huán)境感知、行為控制、人機(jī)交互，通過深度學(xué)習(xí)和AI技術(shù)，并充分利用大模型，實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)、認(rèn)知和智能決策。“小腦”則負(fù)責(zé)運(yùn)動控制包括運(yùn)動規(guī)劃、姿態(tài)控制、動態(tài)平衡等，通過實(shí)時感知機(jī)器人的狀態(tài)和環(huán)境信息，小腦可以調(diào)整機(jī)器人的動作，使其能夠穩(wěn)定地行走、跑步、跳躍等。控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)處理作業(yè)指令信息、內(nèi)外環(huán)境信息，并依據(jù)預(yù)定的本體模型、環(huán)境模型和控制程序做出決策，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，通過驅(qū)動器驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各個關(guān)節(jié)按所需的順序、確定的軌跡運(yùn)動，完成特定的作業(yè)。

——執(zhí)行系統(tǒng)。對應(yīng)人體的軀干和四肢，負(fù)責(zé)執(zhí)行控制系統(tǒng)制定的操作，主要由伺服系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。“機(jī)器肢”指仿人機(jī)械臂、靈巧手、腿足等，“機(jī)器體”指骨骼、本體結(jié)構(gòu)等。伺服系統(tǒng)是能根據(jù)指令信號精確地控制執(zhí)行部件的運(yùn)動速度與位置的驅(qū)動系統(tǒng)，一般伺服系統(tǒng)由核心零部件電機(jī)、驅(qū)動器和傳感器/編碼器組成；傳動機(jī)構(gòu)是把動力從機(jī)器的一部分傳遞到另一部分，典型機(jī)構(gòu)有減速器、絲杠、蝸輪蝸桿傳動桿等。

人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈可以分為上中下游三大部分。上游是原材料、零部件以及軟件平臺，核心零部件包括伺服系統(tǒng)、執(zhí)行器、減速器、控制系統(tǒng)、驅(qū)動器等，成本占比最高、技術(shù)難度大，具備較高的壁壘。中游是本體及系統(tǒng)集成，下游為場景應(yīng)用。產(chǎn)業(yè)鏈如下圖所示。

基于對特斯拉Optimus人形機(jī)器人各組件的價值量預(yù)測，28個執(zhí)行器（包含旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、線性執(zhí)行器，即關(guān)節(jié)）的成本占比接近50%，傳感器占比16.8%，靈巧手占比14.0%，軟件占比9.3%，如下圖所示。

從具體零部件來看，無框力矩電機(jī)、減速器、六維力傳感器、行星滾柱絲杠、空心杯電機(jī)、驅(qū)動器等核心零部件的占比在60%以上，如下圖所示。

05核心零部件市場格局

1.關(guān)節(jié)電機(jī)

關(guān)節(jié)電機(jī)是人形機(jī)器人的核心硬件之一，機(jī)器人諸如行走、跑、彈跳等動作均由機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)驅(qū)動產(chǎn)生。電機(jī)是根據(jù)所接收的力矩、速度、位置等指令信號，帶動機(jī)械部件實(shí)現(xiàn)特定運(yùn)動。電機(jī)中的多種傳感器，如編碼器、力傳感器等，還會將電機(jī)與機(jī)械部件的實(shí)時運(yùn)作信息反饋給驅(qū)動器和控制器，從而完成精準(zhǔn)運(yùn)動控制。人形機(jī)器人使用的電機(jī)主要有無框力矩電機(jī)和空心杯伺服電機(jī)，無框力矩電機(jī)適用于旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和線性關(guān)節(jié)，空心杯伺服電機(jī)主要用于人形機(jī)器人的靈巧手（手部末端執(zhí)行器）。

——無框力矩電機(jī)

無框力矩電機(jī)是目前人形機(jī)器人執(zhí)行器普遍采用的電機(jī)類型。無框力矩電機(jī)通常也是永磁同步電機(jī)，沒有軸、軸承、外殼和端蓋，只有轉(zhuǎn)子和定子兩個部件，也是一種特殊的伺服電機(jī)。無框力矩電機(jī)由于沒有機(jī)殼，結(jié)構(gòu)緊湊，輸出功率大，在機(jī)器人關(guān)節(jié)、醫(yī)療機(jī)器人、傳感器萬向軸、無人機(jī)推進(jìn)和制導(dǎo)系統(tǒng)以及其他應(yīng)用領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，與人形機(jī)器人的關(guān)節(jié)執(zhí)行器高度匹配。

不考慮人形機(jī)器人放量，根據(jù)Technavio數(shù)據(jù)，2022年全球力矩電機(jī)市場規(guī)模為6.14億美元，預(yù)計到2027年達(dá)到9.03億美元，期間CAGR為8%。特斯拉Optimus人形機(jī)器人旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器和線性執(zhí)行器各14個，共28個，無框力矩電機(jī)也共28個。國產(chǎn)人形機(jī)器人如宇樹H1、遠(yuǎn)征A1、小米Cyber one、優(yōu)必選X1、傅里葉GR-1，關(guān)節(jié)單元也都使用無框力矩電機(jī)。考慮到人形機(jī)器人放量，無框力矩電機(jī)的市場增速將進(jìn)一步提高。根據(jù)浙商證券預(yù)測，2029年全球無框力矩電機(jī)市場超300億元，其中人形機(jī)器人下游占比達(dá)73%，2025年全球人形機(jī)器人用無框力矩電機(jī)市場規(guī)模有望達(dá)到60億元，2030年將有望達(dá)到282億元。

海外廠商研發(fā)起步早，國內(nèi)市場國產(chǎn)化率已達(dá)較高水平。目前全球無框電機(jī)代表性企業(yè)主要有美國科爾摩根Kollmorgen、德國TQ Robodrive、美國Allied Motion、美國Aerotech、美國派克漢尼汾Parker-Hannifin、德國威騰斯坦Wittenstein、日本電產(chǎn)Nidec等。國內(nèi)布局企業(yè)包括上海步科股份（A股）、廣州昊志機(jī)電（A股）、蘇州開璇智能（綠的諧波旗下）、貴州航天電器（A股）、成都微精電機(jī)、深圳大族電機(jī)、蘇州偉創(chuàng)電氣（A股）、無錫江南奕帆（A股）、浙江禾川科技（A股）等，不過國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品的轉(zhuǎn)矩密度、過載能力、轉(zhuǎn)矩脈動和國外高端無框力矩電機(jī)相比具有一定差距。根據(jù)覓途咨詢數(shù)據(jù)顯示，2022年國內(nèi)無框力矩電機(jī)市場中，國內(nèi)廠商步科股份的市場份額接近50%，其產(chǎn)品部分性能達(dá)到國際一流水平。

——空心杯電機(jī)

空心杯電機(jī)是一種采用無鐵芯轉(zhuǎn)子的直流永磁伺服控制微特電機(jī)，其直徑不超過40mm，空心杯電機(jī)主要由軸、軸承、電刷、換向器、杯形繞組（轉(zhuǎn)子）、轉(zhuǎn)軸、線圈、滑動軸承、外殼、磁鐵（定子）等組成。根據(jù)換向方式的不同，空心杯電機(jī)可分為有刷空心杯電機(jī)和無刷空心杯電機(jī)，無刷空心杯電機(jī)適用于需要長時間連續(xù)運(yùn)行和具有較高控制要求或可靠性要求的應(yīng)用場景，有刷空心杯電機(jī)適用于對產(chǎn)品靈敏性和可靠性要求較高的行業(yè)。空心杯電機(jī)在醫(yī)療器械中的應(yīng)用最為廣泛，其次是消費(fèi)電子產(chǎn)品。

空心杯電機(jī)是人形機(jī)器人靈巧手的關(guān)鍵部件。空心杯電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、能量密度高、功率低，完美契合人形機(jī)器人對應(yīng)手指關(guān)節(jié)輕量化、高精度等需求，從而滿足手部運(yùn)動的快速響應(yīng)。空心杯電機(jī)常與減速箱、編碼器和電機(jī)驅(qū)動器等配套設(shè)備搭配以實(shí)現(xiàn)高扭矩、強(qiáng)控制，配套成本較高。特斯拉Optimus手部關(guān)節(jié)（靈巧手）由空心杯電機(jī)+螺紋絲杠+精密行星齒輪箱+編碼器組成。根據(jù)頭豹研究院預(yù)估，空心杯電機(jī)在特斯拉Optimus手部執(zhí)行器零部件成本占比 54.5%，單臺人形機(jī)器人需要12個空心杯電機(jī)。

空心杯電機(jī)市場空間廣闊。不考慮人形機(jī)器人放量，根據(jù)Business Research數(shù)據(jù)，2022年全球空心杯電機(jī)的市場規(guī)模約為7.48億美元，預(yù)計到2028年達(dá)到11.86億美元，2023-2029年CAGR為8.0%。根據(jù)頭豹研究院數(shù)據(jù)，2022年全球空心杯電機(jī)市場規(guī)模約50億元，預(yù)計2022-2027年CAGR為7.1%。根據(jù)Market Research數(shù)據(jù)，全球空心杯電機(jī)市場主要集中在中國和歐洲，2021年市場份額分別為34.8%和25.9%。目前高端空心杯電機(jī)市場仍為歐洲主導(dǎo)，中國市場主要為中低端產(chǎn)品。目前空心杯電機(jī)海外供應(yīng)商報價在2000-3000元/個，國內(nèi)鳴志電器表示可降價至600元/個，按12個計算，單個人形機(jī)器人所需的空心杯電機(jī)價值量在7000元左右。

國產(chǎn)廠商較海外龍頭尚有差距。空心杯電機(jī)繞組的設(shè)計及工藝、自動化繞線設(shè)備是空心杯電機(jī)的核心技術(shù)壁壘。歐洲及北美廠商從事空心杯電機(jī)的研發(fā)及繞線設(shè)備研發(fā)較早，繞制設(shè)備較為先進(jìn)，也因此多使用自動化的一次成型生產(chǎn)技術(shù)。自動化繞線工藝設(shè)備被德國、瑞士、日本等少數(shù)發(fā)達(dá)國家所壟斷，價格昂貴，瑞士Meteor的繞線機(jī)全球占有率較高，田中精機(jī)等企業(yè)也具有技術(shù)優(yōu)勢。國內(nèi)中特科技、臺立電子、勤聯(lián)科技、昆山庫克自動化等均有繞線設(shè)備產(chǎn)品，但一次成型的自動化繞制設(shè)備較少。因此我國企業(yè)多使用手動繞線、半自動式的繞卷式生產(chǎn)技術(shù)，在生產(chǎn)效率、產(chǎn)品壽命、精度方面相較海外廠商仍存在一定的技術(shù)差距。國外龍頭企業(yè)小尺寸電機(jī)設(shè)計能力強(qiáng)，直徑最小尺寸可至6mm，而國內(nèi)企業(yè)少有12mm以下尺寸的空心杯電機(jī)產(chǎn)品， 直徑上限也比較高。

空心杯全球競爭格局高度集中。德國Faulhaber、瑞士Maxon、美國Portescap和美國Allied Motion四家海外廠商占據(jù)了全球市場份額的65%以上，其他海外廠商還有日本西鐵城Citizen、日本Orbray、日本電產(chǎn)Nidec等。近年來國產(chǎn)廠商也在不斷進(jìn)步，主要企業(yè)有上海鳴志電器（A股）、江蘇鼎智科技（A股，常州）、蘇州偉創(chuàng)電氣（A股）、深圳拓邦股份（A股）、深圳兆威機(jī)電（A股）、深圳雷賽智能（A股）、浙江禾川科技（A股）、深圳萬至達(dá)電機(jī)、常州昊升電機(jī)等。其中，鼎智科技已實(shí)現(xiàn)空心杯電機(jī)全自動量產(chǎn)，與鳴志電器等企業(yè)在國內(nèi)市場實(shí)現(xiàn)部分進(jìn)口替代，也開始逐步參與國際市場的競爭。但總體來說，內(nèi)資廠商應(yīng)用場景、高精尖產(chǎn)品性能等方面相比外資龍頭仍有不足。

2.六維力傳感器

——產(chǎn)品概況

人形機(jī)器人上應(yīng)用的傳感器眾多，涵蓋力傳感器（六維力矩傳感器）、攝像頭（圖像傳感器）、雷達(dá)（激光、毫米波、超聲波）、編碼器、柔性觸覺傳感器（電子皮膚）、慣性傳感器、聲學(xué)傳感器、位置傳感器、接近傳感器、嗅覺傳感器等10多個種類的傳感器。在人形機(jī)器人應(yīng)用的各類傳感器中，當(dāng)前六維力傳感器的價值量占比最大。

力傳感器按照測力的維數(shù)，可分為1-6維力傳感器，其中以一維、三維、六維力傳感器最為常見。一維力傳感器適用于測量軸線和力的方向完全重合的場景，比如稱重傳感器；三維力傳感器適用于力的作用點(diǎn)固定，且與標(biāo)定參考點(diǎn)重合，但力的方向隨機(jī)變化的場景，常用于醫(yī)療器械、自動化設(shè)備。六維力傳感器適用于力的作用點(diǎn)和方向均隨機(jī)變化的場景，比如機(jī)器人末端關(guān)節(jié)控制。

六維力傳感器是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、精密作業(yè)的剛需。在復(fù)雜、精細(xì)作業(yè)場景下，機(jī)器人末端工具或工件與外界環(huán)境的接觸力需要被精確地感知，控制系統(tǒng)據(jù)此修正機(jī)器人的運(yùn)動，以保證機(jī)器人作業(yè)質(zhì)量。此時六維力傳感器對機(jī)器人實(shí)現(xiàn)柔順化、智能化操作起到關(guān)鍵作用。目前六維力傳感器主要用于鑄件打磨拋光、工件裝配等工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，協(xié)作機(jī)器人、康復(fù)機(jī)器人等醫(yī)療服務(wù)領(lǐng)域，汽車部件和系統(tǒng)級測試、發(fā)動機(jī)和動力總成測試、車輛和試驗(yàn)廣測試、總裝和最終測試等汽車測試領(lǐng)域，航空航天、深海及核環(huán)境等國防領(lǐng)域。近年來，隨著AI技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展，智能機(jī)器人擁有了強(qiáng)大的自主感知、自主決策能力，可以完成更復(fù)雜的任務(wù)，應(yīng)用場景得到了進(jìn)一步拓展。

特斯拉引領(lǐng)人形機(jī)器人快速迭代，六維力傳感器有望成為高增長賽道。在特斯拉人形機(jī)器人迭代過程中，六維力傳感器的價值量較高且用量持續(xù)增長。在面對精密操作、復(fù)雜路況時，人形機(jī)器人需要精準(zhǔn)測量關(guān)節(jié)受力情況，以控制機(jī)器人動作，因此一般在手腕、腳腕上各用2個六維力傳感器，一共需要4個；關(guān)節(jié)力控主要用一維傳感器，其中旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)在減速器外部放置一個力矩傳感器，直線關(guān)節(jié)使用一個拉壓力傳感器，一共需要28個。國內(nèi)小米、優(yōu)必選、小鵬、傅利葉智能、宇樹科技等也紛紛推出人形機(jī)器人原型機(jī)，國產(chǎn)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)也進(jìn)入高速發(fā)展期。

六維力傳感器主要由應(yīng)變片、彈性體、信息處理器、保護(hù)銷、傳感器基座和傳感器端蓋構(gòu)成。被測元件首先將力和力矩傳給敏感元件，然后通過轉(zhuǎn)換元件進(jìn)行濾波、調(diào)制、解調(diào)、衰減、運(yùn)算等處理，將力信號轉(zhuǎn)化為電壓、電流等信號，最后通過軟件進(jìn)行解耦，將信號拆解成三個方向的力和力矩。應(yīng)變片是力傳感器的核心部件，無論是材料選擇，還是在彈性體上的位置分布，都決定了傳感器的最終性能。

——市場規(guī)模

人形機(jī)器人六維力傳感器當(dāng)前單價高，未來放量降本空間大。根據(jù)《機(jī)器人多維力傳感器》及愛采購網(wǎng)數(shù)據(jù)，進(jìn)口六維力傳感器的價格約為1萬美元/臺，F(xiàn)UTEK實(shí)驗(yàn)用大型六維力傳感器價格在10萬-20萬元之間，國產(chǎn)大多數(shù)在2萬元左右。單價昂貴是限制六維力傳感器大批量應(yīng)用的主要原因。協(xié)作、人形機(jī)器人等市場對多維高精度力傳感器的需求不斷提升，假定未來人形機(jī)器人產(chǎn)量達(dá)到百萬臺級別，在大批量需求下，六維力傳感器從當(dāng)前的小批量定制走向標(biāo)準(zhǔn)化批量生產(chǎn)，市場價格有望出現(xiàn)十倍級的下降、下探至2000-3000元區(qū)間。

目前六維力傳感器市場規(guī)模較小，人形機(jī)器人高速發(fā)展有望帶動百億市場需求。根據(jù)GGII數(shù)據(jù)，2022年中國市場六維力傳感器銷量為8360套，同比增長57.97%，對應(yīng)市場規(guī)模為2.39億元，同比增長52.04%；其中機(jī)器人行業(yè)銷量為4840套，同比增長62.58%，市場規(guī)模達(dá)1.56億元，同比增長54.35%。預(yù)計到2027年，中國市場六維力傳感器銷量有望突破8.4萬套，2023-2027年復(fù)合增長率超過60%，其中機(jī)器人（不含人形機(jī)器人）行業(yè)銷量有望突破4.2萬套；2027年六維力傳感器市場規(guī)模將超過16億元，2023-2027年復(fù)合增長率為50%。按照GGII預(yù)測，到2030年，全球人形機(jī)器人領(lǐng)域力傳感器市場規(guī)模將達(dá)328億元，其中人形機(jī)器人領(lǐng)域六維力傳感器市場規(guī)模將達(dá)138億元。

——競爭格局

全球領(lǐng)先企業(yè)集中在歐美，起步較早。國外對多維力傳感器的研究從20世紀(jì)70年代初期開始，目前，全球機(jī)器人多維力傳感器生產(chǎn)廠家主要有美國的ATI、AMTI、JR3、Lord，瑞士的Kistler，德國的Schunk、HBM等,加拿大Robotiq，丹麥OnRobot等公司。這些公司的特點(diǎn)是產(chǎn)品豐富，定制化項目多，因此涉及的下游很多。

協(xié)作機(jī)器人領(lǐng)域六維力傳感器國產(chǎn)化率較高。國內(nèi)對六維力傳感器的研究始于20世紀(jì)90年代，近幾年，入局六維力傳感器領(lǐng)域的廠商越來越多，目前主要公司包括宇立儀器、坤維科技、鑫精誠、海伯森、藍(lán)點(diǎn)觸控、神源生智能、瑞爾特測控等。根據(jù)GGII數(shù)據(jù)，在協(xié)作機(jī)器人領(lǐng)域，2022年六維力傳感器國產(chǎn)化率較高，坤維科技出貨量第一，市占率約60%，其后為ATI、藍(lán)點(diǎn)觸控、宇立儀器（進(jìn)入特斯拉供應(yīng)商名單）、鑫精誠等。國產(chǎn)廠商在下游行業(yè)應(yīng)用方面各有側(cè)重。

全球及我國六維力傳感器主要企業(yè)如下表所示。

表1  全球六維力傳感器主要企業(yè)

資料來源：深企投產(chǎn)業(yè)研究院整理。

3.行星滾柱絲杠

——產(chǎn)品概況

絲杠是是實(shí)現(xiàn)人形機(jī)器人自由度的關(guān)鍵部件。絲杠是線性關(guān)節(jié)中價值量占比最高的零部件。絲杠的主要功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動，是工具機(jī)械和精密機(jī)械上最常使用的傳動元件，可分為梯形絲杠、滾珠絲杠（又稱滾珠絲桿副、滾珠螺桿）、滾柱絲杠等。梯形絲杠和滾珠絲杠在機(jī)械機(jī)床領(lǐng)域已成熟應(yīng)用。行星滾柱絲杠屬于螺紋絲杠的高精尖分支，將螺旋與行星運(yùn)動結(jié)合，綜合性能要求較高。在相同絲杠直徑下，行星滾柱絲杠比滾珠絲杠的承載能力提高6倍，相同負(fù)載下節(jié)省1/3空間，壽命提高14倍，工作環(huán)境溫度范圍提高2倍，具備載荷大、精度高、體積小、使用壽命長等特點(diǎn)，因此更適用于人形機(jī)器人。自特斯拉Optimus人形機(jī)器人采用行星滾柱絲杠方案開始，行星滾柱絲杠受到更多關(guān)注。但行星滾柱絲杠加工難度大、成本遠(yuǎn)高于滾珠絲杠，目前海外供應(yīng)商行星滾柱絲杠目前單個價格高達(dá)2萬元，大批量供應(yīng)預(yù)計單價在5000元/個，相比之下滾珠絲杠價格在幾十元至數(shù)百元不等，價格差別巨大，因此目前滾柱絲杠市場需求遠(yuǎn)不及滾珠絲杠。

行星滾柱絲杠已在海外軍用及高端民用市場規(guī)模應(yīng)用。全球行星滾柱絲杠商業(yè)化起步于1970年代，已經(jīng)在海外軍工裝備、汽車產(chǎn)線、大型機(jī)床、電動執(zhí)行器等產(chǎn)品領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，在航空、航天、船舶、石化、電力、醫(yī)療機(jī)械等要求大承載、高精度、長壽命的領(lǐng)域中，行星滾柱絲杠成為優(yōu)選項。

——市場規(guī)模

隨著人形機(jī)器人放量，滾柱絲杠市場規(guī)模將快速增長。滾柱絲杠加工流程長、制造壁壘高，相應(yīng)價值量較高，其毛利率可達(dá)60%，盈利能力位居人形機(jī)器人零部件前列。根據(jù)IHS Markit數(shù)據(jù)，2022年全球滾柱絲杠銷售數(shù)量8.6萬根，銷售額6.5億元人民幣，其中中國銷售數(shù)量1.0萬根，銷售額1.1億元人民幣。人形機(jī)器人放量將帶動滾柱絲杠需求高速增長。以特斯拉Optimus為例，單臺人形機(jī)器人需要14個行星滾柱絲杠。未來隨著冷鍛等工藝趨于成熟，行星滾柱絲杠制造成本有進(jìn)一步下探空間，長期市場單價可降至千元出頭級別。根據(jù)華鑫證券報告，從未來市場空間來看，2030年人形機(jī)器人出貨量有望達(dá)205萬臺，對應(yīng)2870.3億元的市場空間，到2030年，應(yīng)用于人形機(jī)器人的行星滾柱絲杠價值量為229.6億元，CAGR為154.1%，如下圖所示。

——競爭格局

滾柱絲杠當(dāng)前由國際廠商主導(dǎo)，國產(chǎn)替代前景廣闊。行星滾柱絲杠受加工設(shè)備、加工工藝、材料和熱處理工藝、測試設(shè)備、產(chǎn)業(yè)工人等因素的制約，如高端磨床由歐洲、日本廠商主導(dǎo)且部分產(chǎn)品對中國進(jìn)行出口限制，國內(nèi)還無法實(shí)現(xiàn)規(guī)模化地商業(yè)推廣和應(yīng)用，海外廠商占據(jù)國內(nèi)80%的市場份額。

目前全球滾柱絲杠市場由海外廠商主導(dǎo)，全球主要廠商包括瑞士GSA（舍弗勒控股）、瑞典Ewellix（原SKF斯凱孚，隸屬于舍弗勒）、瑞士Rollvis（被GSA收購）、德國Rexroth（隸屬于博世力士樂）、美國Moog（收購意大利VCS）等，舍弗勒集團(tuán)多年來通過收購取得主導(dǎo)地位。其余海外廠商還有美國CMC、美國Exlar、英國PowerJacks、日本的THK、NSK等，均未形成大規(guī)模生產(chǎn)。海外企業(yè)中，美國Moog、英國PowerJacks等生產(chǎn)滾柱絲杠用于自身生產(chǎn)的電動缸等產(chǎn)品使用，產(chǎn)品不外銷。臺灣地區(qū)廠商主要有優(yōu)仕特、上銀科技、銀泰等。

大陸滾柱絲杠廠商主要有南京工藝裝備、山東博特精工等，已投產(chǎn)的企業(yè)還有杭州新劍傳動（建成國內(nèi)首條行星滾柱絲杠產(chǎn)線），研發(fā)布局企業(yè)主要有漢江機(jī)床（A股秦川機(jī)床旗下）、鼎智科技（A股，常州）、禾川科技（A股，衢州）、五洲新春（A股，紹興，滾柱絲杠零部件）、無錫貝斯特（A股）等。目前南京工藝裝備的產(chǎn)品性能與外國產(chǎn)品差距相對較小。

4.減速器

——產(chǎn)品概況

減速器（又稱減速機(jī)）的主要作用是降低轉(zhuǎn)速，增大轉(zhuǎn)矩，提升載荷能力，從而達(dá)到理想的傳動效果。精密減速器具有更高控制精度，主要應(yīng)用于機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等高端領(lǐng)域，包括諧波減速器、RV減速器、精密行星減速器、擺線針輪行星減速器等類別。

人形機(jī)器人使用的減速器要求傳動鏈短、質(zhì)量輕、體積小、功率大、易于控制。當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域使用的減速器以RV減速器和諧波減速器為主，特斯拉Optimus旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)使用的主要減速器是諧波減速器，部分較大關(guān)節(jié)可配合使用行星減速器，以提升抗沖擊能力。在特斯拉Optimus的示范帶動下，短期內(nèi)諧波減速器可能成為人形機(jī)器人應(yīng)用的主流。隨著各廠商的人形機(jī)器人紛紛推出、減速器技術(shù)迭代，特別是準(zhǔn)直驅(qū)執(zhí)行器控制方式可以使用成本更低的低減速比減速器（如行星減速器和擺線針輪減速器），未來行星減速器在人形機(jī)器人的滲透率有望提升。

——競爭格局

在機(jī)器人精密減速器領(lǐng)域，日本哈默納科、納博特斯克占據(jù)了全球工業(yè)機(jī)器人減速器市場70%左右的份額。RV減速器當(dāng)前全球由日本納博特斯克等企業(yè)主導(dǎo)，國產(chǎn)替代加速推進(jìn)。諧波減速器全球市場日本哈默納科一家獨(dú)大，由于諧波減速器相比較于RV減速器技術(shù)要求較低，中國廠商已完成技術(shù)攻克，近年來國內(nèi)市場國產(chǎn)品牌奮起直追，綠的諧波等企業(yè)在傳動精度、傳動效率上已接近國際領(lǐng)先水平，基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代。精密行星減速器全球市場主要被德國、日本企業(yè)占據(jù)。

表2  機(jī)器人減速器主要企業(yè)

資料來源：深企投產(chǎn)業(yè)研究院整理。

5.末端執(zhí)行器（靈巧手）

——產(chǎn)品概況

末端執(zhí)行器主要安裝于機(jī)器人腕部末端，是直接執(zhí)行任務(wù)的裝置，其性能將直接影響機(jī)器人整體的工作性能。末端執(zhí)行器按照其功能可分為工具類末端執(zhí)行器、抓手類機(jī)器人末端執(zhí)行器。靈巧手作為手部形式末端執(zhí)行器，結(jié)合仿生學(xué)在于環(huán)境交互過程中具備靈活度高、可操作性強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

手部形式末端執(zhí)行器研究已有50多年，從開始簡單的機(jī)械手發(fā)展成現(xiàn)在的高科技人形仿生靈巧手，經(jīng)歷了兩指夾持器、多指抓持手（三指或四指）、多指靈巧手的技術(shù)進(jìn)展。多指靈巧手可模仿人手，實(shí)現(xiàn)人手相對應(yīng)的操作，機(jī)構(gòu)形式為多指關(guān)節(jié)，最普遍的手指數(shù)目為3-5個，關(guān)節(jié)數(shù)為每個手指3個。

——市場規(guī)模

人形機(jī)器人帶動靈巧手市場規(guī)模快速增長。根據(jù)頭豹研究院預(yù)測，保守估計2030年全球人形機(jī)器人的銷量達(dá)到100 萬臺，對應(yīng)人形機(jī)器人靈巧手市場規(guī)模為320.6億元，2023-2030年 間CAGR達(dá)81.2%。

——競爭格局

目前全球已有多家公司推出商品化的機(jī)器人多指靈巧手，但售價高昂。英國Shadow Robot在2004年即已推產(chǎn)品，是目前最成熟的商品化多指靈巧手之一，價格約30萬美元。德國SCHUNK公司的SVH五指手報價70萬元以上。波蘭Clone Robotics計劃在2024年推出第一條液壓驅(qū)動的靈巧手產(chǎn)品線。國內(nèi)哈爾濱工業(yè)大學(xué)與德國宇航中心合作開發(fā)的HIT/DLR靈巧手售價在90萬元以上。國內(nèi)已推出靈巧手的企業(yè)包括因時機(jī)器人、騰訊Robotics X實(shí)驗(yàn)室、智元機(jī)器人、思靈機(jī)器人等。因時機(jī)器人是目前國內(nèi)第一家實(shí)現(xiàn)靈巧手量產(chǎn)的企業(yè)，并首次將靈巧手單價降到 5 萬元以下。

6.柔性傳感器

——產(chǎn)品概況

柔性傳感器是指采用柔性材料制成的傳感器。柔性傳感器主要由柔性基底、薄膜材料和電極組成，柔性基底通常使用聚酰亞胺（PI）、聚酯（PET）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）等材料。由于材料和結(jié)構(gòu)靈活，柔性傳感器具有良好的柔韌性、延展性，可以自由彎曲甚至折疊，可根據(jù)應(yīng)用場景任意布置，能夠方便地對被測量單位進(jìn)行檢測。

柔性傳感器種類豐富。按照感知機(jī)理分類，柔性傳感器包括柔性電阻式傳感器、柔性電容式傳感器、柔性壓磁式傳感器和柔性電感式傳感器等。按照用途分類，柔性傳感器包括柔性壓力傳感器、柔性氣體傳感器、柔性濕度傳感器、柔性溫度傳感器、柔性應(yīng)變傳感器、柔性磁阻抗傳感器和柔性熱流量傳感器等。其中，柔性壓力傳感器還包括電容式、壓阻式、壓電式等，其所用的基礎(chǔ)材料包括納米線、碳納米管、聚合物納米纖維、金屬納米顆粒、石墨烯等。柔性傳感器分類如下圖所示。

柔性傳感器應(yīng)用前景廣闊。柔性傳感器借助于石墨烯、碳納米管、高分子膜、高分子電解質(zhì)和有機(jī)聚合物等性能優(yōu)越的基礎(chǔ)材料，特殊環(huán)境與信號的測量范圍擴(kuò)大，在拉、壓、彎、扭等變形下仍能保持良好的性能，相比剛性器件具有更好的便攜性和適應(yīng)性，極大拓展了傳感器的應(yīng)用場景，不僅是游戲領(lǐng)域中的智能穿戴設(shè)備，還有醫(yī)療大健康領(lǐng)域的電子皮膚、疾病診斷設(shè)備、健康監(jiān)測設(shè)備、智能頸枕、智能按摩設(shè)備，消費(fèi)領(lǐng)域的智能手環(huán)、元宇宙手套，智能家居領(lǐng)域的智能床墊，甚至是馬斯克提出的腦機(jī)接口。

電子皮膚是柔性傳感器的重要應(yīng)用，讓人形機(jī)器人擁有類人觸覺。人形機(jī)器人要走進(jìn)家庭，與人類安全地交互、靈巧操作各種物體，觸覺感知是基礎(chǔ)。柔性觸覺傳感器又稱為“電子皮膚”（E-skin），電子皮膚高度模擬生物皮膚，具有延展性、自愈性、高機(jī)械韌性等特性，作為人形機(jī)器人外表面蒙皮，能夠?qū)崿F(xiàn)與環(huán)境接觸力、溫度、濕度、震動、材質(zhì)、軟硬等特性的檢測，為機(jī)器人提供豐富的觸覺信息。高柔彈性、高靈敏度的電子皮膚觸覺傳感器使機(jī)器人更加靈活、纖細(xì)、智能、人性化，有助于人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化落地。

——市場規(guī)模

目前人形機(jī)器人柔性觸覺傳感器單價高昂，市場還處于發(fā)展早期。海外大陣列多功能柔性觸覺傳感器平均1片的價格高達(dá)15萬元。國內(nèi)廠商若實(shí)現(xiàn)以更低的成本制造相近性能的產(chǎn)品，未來有望成為多功能大陣列柔性傳感器產(chǎn)業(yè)化的中堅力量。根據(jù)QYResearch數(shù)據(jù)，2022年全球柔性觸覺傳感器約15.34億美元市場，預(yù)計2029年市場規(guī)模增長至53.22億美元，2022-2029年CAGR為17.9%，機(jī)器人、醫(yī)療領(lǐng)域需求為市場增長的主要驅(qū)動力。

——競爭格局

全球柔性觸覺傳感器市場由歐美主導(dǎo)。觸覺傳感器是我國重點(diǎn)攻艱的35項“卡脖子”技術(shù)之一，市場需求對外依賴度超過90%。全球柔性觸覺傳感器市場主要參與者分布在北美和歐洲，海外廠商主要包括美國Tekscan、美國Pressure Profile System、美國Sensor Products Inc.、德國Weiss Robotics、美國SynTouch、美國Flexpoint、德國Tacterion GmbH、美國Novasentis、日本JDI、瑞士Baumer Group、德國Fraba Group、芬蘭Canatu、美國Sensel、芬蘭FORCIOT等，據(jù)QY Research數(shù)據(jù)，2022年全球機(jī)器人觸覺傳感器CR5市占率約為76%。國內(nèi)布局企業(yè)主要有鈦深科技（深圳）、漢威科技（A股，子公司蘇州能斯達(dá)）、杭州申昊科技（A股）、廣東奧迪威（A股）、帕西尼感知（深圳）、墨現(xiàn)科技（東莞）等。

7.軸承

——產(chǎn)品概況

軸承是機(jī)械設(shè)備中廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)運(yùn)動部件。軸承被稱為“機(jī)械的關(guān)節(jié)”，主要作用是支承旋轉(zhuǎn)軸、減小摩擦，通過承受徑向荷載和軸向荷載傳動力和運(yùn)動。人形機(jī)器人中使用的軸承主要包括滾動軸承和自潤滑軸承。

在人形機(jī)器人中，滾動軸承主要是搭配電機(jī)、減速器（諧波減速器或RV減速器），或者直接用在線性關(guān)節(jié)中。使用在準(zhǔn)直驅(qū)執(zhí)行器中的滾動軸承有滾珠軸承、滾柱軸承、滾針軸承、薄截面公制軸承等。準(zhǔn)直驅(qū)執(zhí)行器的電機(jī)和減速器中都會使用滾動軸承。特斯拉Optimus關(guān)節(jié)執(zhí)行器使用角接觸、深溝球、交叉滾子等多款滾動軸承，單機(jī)的滾動軸承用量約為84-96套，單機(jī)價值量在0.4-1萬元之間。

自潤滑軸承具有輕量化、小體積、無噪聲、免維護(hù)等優(yōu)勢，適用于人形機(jī)器人關(guān)節(jié)中絕大多數(shù)的摩擦點(diǎn)位。單關(guān)節(jié)對自潤滑軸承的需求量為5-10套，特斯拉Optimus有15個活動關(guān)節(jié)，對應(yīng)自潤滑軸承需求量為75-150套。按10元/套單價計算，單臺人形機(jī)器人的自潤滑軸承價值量為750-1500元。

——市場規(guī)模

軸承是通用零部件，市場規(guī)模龐大，人形機(jī)器人應(yīng)用占比小。根據(jù)Grand View Research數(shù)據(jù)，2023年全球軸承市場規(guī)模為1209.8億美元，并預(yù)計到2030年達(dá)到2266.0億美元，期間CAGR約為9%；其中2023年亞太地區(qū)份額為40%，中國為主要市場，預(yù)計亞太地區(qū)軸承市場規(guī)模將快速增長，到2030年將超過982.0億美元。根據(jù)中國軸承工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2021年受益于軍工領(lǐng)域高增速以及風(fēng)電軸承國產(chǎn)替代趨勢，我國軸承行業(yè)營收達(dá)到2278億元，增速高達(dá)18%。

——競爭格局

國際高端軸承產(chǎn)品及制造技術(shù)基本被瑞典、德國、日本和美國壟斷。在全球范圍內(nèi)，瑞典斯凱孚SKF、日本恩斯克NSK、日本捷太格特JTEKT、日本恩梯恩NTN、日本美蓓亞NMB、不二越NACHI、美國鐵姆肯TIMKEN、德國舍弗勒Schaeffler八大廠商占據(jù)全球75%的市場份額（按銷售額），中國廠商則占據(jù)全球20%的市場份額。國內(nèi)重點(diǎn)企業(yè)主要有萬向錢潮、溫州人本股份、洛陽LYC軸承、洛陽新強(qiáng)聯(lián)、五洲新春、大連瓦軸集團(tuán)、浙江長盛軸承（A股）等。

8.編碼器

——產(chǎn)品概況

編碼器是安裝在伺服電機(jī)上的一種傳感器，應(yīng)用于機(jī)械角度、速度、位置的測量。根據(jù)工作原理不同，可分為光學(xué)編碼器、磁性編碼器、霍爾式編碼器和電容式編碼器。目前的準(zhǔn)直驅(qū)執(zhí)行器方案使用的是位置編碼器，其作用是獲取和傳遞電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置和轉(zhuǎn)速信息。編碼器雖然在電機(jī)系統(tǒng)中成本占比不高，但對電機(jī)系統(tǒng)性能起決定性作用，對電機(jī)的定位精度、速度穩(wěn)定性、功率損耗和安全性都有重要影響。編碼器配套無框力矩電機(jī)是人形機(jī)器人旋轉(zhuǎn)/直線模組穩(wěn)定性和可靠性的保證，開發(fā)出更多組合產(chǎn)品。

伺服行業(yè)是編碼器第一大應(yīng)用市場。根據(jù)MIR睿工業(yè)數(shù)據(jù)，2023年編碼器下游四大行業(yè)分別為伺服（33%）、機(jī)床（20%）、風(fēng)電（11%）和電梯（10%），合計占比高達(dá)74%，其中伺服行業(yè)下游包括數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療器械、機(jī)器人、汽車制造等。

——市場規(guī)模

2023年我國編碼器市場規(guī)模有所下滑。根據(jù)MIR睿工業(yè)數(shù)據(jù)，我國編碼器市場規(guī)模（外銷，不含自用）由2022年的高點(diǎn)25.95 億元下降至2023年的23.65 億元，同比下降9%，主要是由于電梯、起重、機(jī)床、工程機(jī)械、紡織、印刷包裝等OEM行業(yè)端出現(xiàn)負(fù)增長，下游行業(yè)需求乏力導(dǎo)致對應(yīng)的工業(yè)自動化市場下滑。

——競爭格局

編碼器市場競爭格局較為分散，外資品牌占主導(dǎo)地位。高精度是編碼器的技術(shù)難關(guān)所在，也是伺服電機(jī)的核心技術(shù)之一，國內(nèi)機(jī)器人伺服電機(jī)所用的多圈絕對值編碼器嚴(yán)重依賴進(jìn)口，國內(nèi)技術(shù)發(fā)展程度不足，國產(chǎn)化率較低。國外主流編碼器廠商有美國艾美柯AMCI、德國艾斯姆ASM、德國亨士樂HENGSTLER、德國海德漢HEIDENHAIN、德國西克SICK、德國倍加福、德國庫伯勒Kuebler、瑞士堡盟Baumer、瑞士宜科ELCO、日本歐姆龍OMRON、日本多摩川、日本內(nèi)密控、日本光洋精機(jī)等。2023年我國編碼器市場中多摩川（28.5%）和海德漢（16.6%）占據(jù)了45%以上的市場份額。內(nèi)資編碼器廠商包括長春禹衡光學(xué)（A股奧普光電子公司，2023年市占率8.5%）、長春匯通（A股深圳匯川技術(shù)子公司）、浙江禾川科技（A股）、無錫信捷電氣（A股）、蘇州偉創(chuàng)電氣（A股）、深圳雷賽智能（A股）等。