特斯拉人形機(jī)器人進(jìn)入量產(chǎn)前夕，有望給全球機(jī)器人市場(chǎng)帶來“鯰魚效應(yīng)”。

近期，特斯拉CEO馬斯克公布了最新的人形機(jī)器人Optimus的產(chǎn)量規(guī)劃。

根據(jù)規(guī)劃，特斯拉將在2026年將人形機(jī)器人的產(chǎn)量提升至5萬到10萬臺(tái)，并在2027年進(jìn)一步提高至100萬臺(tái)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)兩年產(chǎn)量增長(zhǎng)10倍的目標(biāo)。

馬斯克表示：“如果進(jìn)展順利，到明年（2026年）產(chǎn)量將增長(zhǎng)10倍，目標(biāo)是生產(chǎn)5萬到10萬臺(tái)人形機(jī)器人，之后的一年還將增長(zhǎng)10倍。”

此外，在CES 2025（國(guó)際消費(fèi)電子展）上，多家國(guó)內(nèi)外廠商展示了人形機(jī)器人產(chǎn)品和技術(shù)。

英偉達(dá)攜14款人形機(jī)器人亮相，其中6款來自中國(guó)，包括智元遠(yuǎn)征A2、星動(dòng)紀(jì)元Star1、銀河通用G1、宇樹H1及小鵬Iron等。英偉達(dá)與包括波士頓動(dòng)力、Figure AI、宇樹科技、小鵬汽車等在內(nèi)的多家人形機(jī)器人公司達(dá)成合作，提供AI技術(shù)、仿真平臺(tái)和計(jì)算硬件支持。

國(guó)內(nèi)方面，優(yōu)必選、宇樹、傅立葉、智元、樂聚等人形機(jī)器人本體廠商加速引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)程；華為、小鵬、小米、廣汽集團(tuán)等加碼布局人形機(jī)器人賽道，重量級(jí)玩家不斷增多加速產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

特斯拉人形機(jī)器人是全球機(jī)器人行業(yè)風(fēng)向標(biāo)。隨著特斯拉人形機(jī)器人量產(chǎn)在即，國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)有望加速迎來機(jī)遇。

從人形機(jī)器人供應(yīng)鏈來看，靈巧手、絲杠、減速器、傳感器、電機(jī)、控制器等都是值得重點(diǎn)關(guān)注的高價(jià)值環(huán)節(jié)，本文將對(duì)各大核細(xì)分環(huán)節(jié)進(jìn)行逐一拆解。

資料來源：特斯拉AI Day，Vehicle，中航證券、行行查

01

人形機(jī)器人關(guān)節(jié)

特斯拉人形機(jī)器人Optimus全身?yè)碛?8個(gè)自由度，上肢采用旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)方案，下肢采用線性關(guān)節(jié)執(zhí)行器方案。

關(guān)節(jié)部分整體成本占比約55%，主要包括旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、直線關(guān)節(jié)以及靈巧手。

1、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)

旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)主要包括驅(qū)動(dòng)器、無框力矩電機(jī)、諧波減速器、編碼器、機(jī)械離合器、軸承等，14個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)合計(jì)占比約14.1%。

無框力矩電機(jī)

在特斯拉人形機(jī)器人14個(gè)線性執(zhí)行器和14個(gè)旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器中都使用了無框力矩電機(jī)。

無框力矩電機(jī)作為人形機(jī)器人的核心零部件，能夠?qū)崿F(xiàn)極高的控制精度，用于人形機(jī)器人線性關(guān)節(jié)和旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。

無框力矩電機(jī)是力矩電機(jī)的一種，以輸出扭矩的的大小為性能指標(biāo)，通常可以被看成極對(duì)數(shù)很多的無刷、永磁、直驅(qū)伺服電機(jī)。

國(guó)產(chǎn)人形機(jī)器人本體廠商如宇樹H1、遠(yuǎn)征A1、小米Cyberone、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)，最大扭矩為360Nm。

旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中的無框力矩電機(jī)：

無框力矩電機(jī)目前存在較高的技術(shù)壁壘，全球市場(chǎng)呈頭部集中的格局。

主要制造商包括科爾摩根（美國(guó)）、威騰斯坦（德國(guó)）、尼得科（日本）、派克漢尼汾（美國(guó)）、MAXONMOTOR（瑞士）等。

科爾摩根是全球最早研發(fā)出無框電機(jī)的企業(yè)，具備高端產(chǎn)品核心生產(chǎn)技術(shù)，KBM系列無框電機(jī)為公司明星產(chǎn)品。

國(guó)內(nèi)無框電機(jī)行業(yè)玩家少，集中度較高，頭部企業(yè)占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位。

根據(jù)公開信息顯示，國(guó)內(nèi)無框電機(jī)主要參與者包括步科股份、昊志機(jī)電、偉創(chuàng)電氣、禾川科技等。

此外，無框力矩電機(jī)的性能在很大程度上取決于其電機(jī)結(jié)構(gòu)和編碼器。

編碼器影響電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制功能，高端產(chǎn)品主依賴進(jìn)口重要元件芯片、碼盤的制作工藝難度較大，是國(guó)產(chǎn)化的主要壁壘。

市場(chǎng)格局方面，編碼器市場(chǎng)長(zhǎng)期被海外企業(yè)占據(jù)，例如海德漢、多摩川、雷尼紹等。

我國(guó)本土領(lǐng)先供應(yīng)商包括禹衡光學(xué)（奧普光電）、長(zhǎng)春匯通（匯川技術(shù)）、宜科電子，蘇州捷之碩等，其中禹衡光學(xué)在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位、技術(shù)水平能夠和外資競(jìng)爭(zhēng)，市占率約7.7%。

整體來看，目前我國(guó)無框電機(jī)行業(yè)尚處于起步階段，市場(chǎng)參與者數(shù)量較少，國(guó)產(chǎn)替代空間廣闊。

諧波減速器

減速器是人形機(jī)器人用量?jī)r(jià)值較大的零部件，成本占比高達(dá)35%。

在人形機(jī)器人的關(guān)節(jié)部位，如肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)等，減速器被廣泛應(yīng)用以實(shí)現(xiàn)精確的傳動(dòng)和控制。

諧波減速器因其體積小、重量輕、傳動(dòng)比大等特點(diǎn)，常被用于這些需要精細(xì)操作的部位。

諧波減速器是靠波發(fā)生器使柔輪產(chǎn)生可控的彈性變形波，通過與剛輪的相互作用，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和 動(dòng)力傳遞的傳動(dòng)裝置。

特斯拉Optimus人形機(jī)器人主要采用的是諧波減速器和行星減速器，全身 14 個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)均采用諧波減速器，手部 12個(gè)自由度采用行星齒輪箱。

特斯拉 Optimus 機(jī)器人減速器方案：

諧波減速器全球市場(chǎng)格局方面，日系龍頭哈默納科壟斷諧波減速器市場(chǎng)，全球份額超 80%。

我國(guó)諧波減速器市場(chǎng)較為集中，前五大廠商出貨量占比超六成。綠的諧波引領(lǐng)國(guó)產(chǎn)替代，來福諧波、同川科技、大族精密等企業(yè)也加快市場(chǎng)布局。

伺服驅(qū)動(dòng)器

根據(jù)特斯拉 AI DAY 展示信息，特斯拉人 形機(jī)器人 Optimus 全身共 40 個(gè)關(guān)節(jié)執(zhí)行器，均為電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案，因此 Optimus 至少需 要 40 個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器，以確保機(jī)器人能夠靈活精準(zhǔn)地完成各種復(fù)雜動(dòng)作。

驅(qū)動(dòng)方式來看，主要是基于主控系統(tǒng)→控制器→驅(qū)動(dòng)→傳動(dòng)→執(zhí)行→傳感反饋的邏輯。

當(dāng)前伺服驅(qū)動(dòng)器也承擔(dān)部分運(yùn)動(dòng)控制功能，驅(qū)動(dòng)和控制有集成化發(fā)展趨勢(shì)。

國(guó)內(nèi)伺服驅(qū)動(dòng)主要廠商包括匯川技術(shù)、禾川科技、雷賽智能、埃斯頓、藍(lán)海華騰、鳴志電器等。

特斯拉關(guān)節(jié)執(zhí)行器分布：

軸承

人形機(jī)器人需要的軸承種類多且數(shù)量大。

軸承主要應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)執(zhí)行器關(guān)節(jié)連接（包括與減速器、電機(jī)等配合使用）的軸承包括角接觸軸承、交叉滾子軸承等；諧波減速器需要用到柔性軸承、滾針軸承等。

人形機(jī)器人靈巧手預(yù)計(jì) 使用 24 個(gè)滑動(dòng)軸承、24 個(gè)球軸承和 36 個(gè)滾針軸承。

國(guó)內(nèi)軸承環(huán)節(jié)主要布局廠商包括五洲新春、長(zhǎng)盛軸承、力星股份和國(guó)機(jī)精工等。

2、直線關(guān)節(jié)

特斯拉人形機(jī)器人直線關(guān)節(jié)也包括上述旋轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)中的驅(qū)動(dòng)器、無框力矩電機(jī)、編碼器，新增的部分在于增加了行星滾柱絲杠/梯形絲杠，以及軸承主要是深溝球軸承和四點(diǎn)接觸軸承。

14個(gè)直線關(guān)節(jié)合計(jì)成本占比約35.4%。

絲杠

絲杠是將旋轉(zhuǎn)與直線運(yùn)動(dòng)互相轉(zhuǎn)化的傳動(dòng)元件，按設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)角度分為梯形絲杠、滾珠絲杠、行星滾柱絲杠。

根據(jù)特斯拉發(fā)布的相關(guān)資料顯示，特斯拉人形機(jī)器人直線關(guān)節(jié)總共選用14個(gè)行星滾柱絲杠。

行星滾柱絲杠是人形機(jī)器人零部件最高價(jià)值環(huán)節(jié)，成本占比約28.6%。以特斯拉Optimus為例，單個(gè)行星滾柱絲杠的單價(jià)約為1500元/個(gè)，單臺(tái)人形機(jī)器人中行星滾柱絲杠的總價(jià)值約在2.1萬元以上。

行星滾柱絲杠是一種新型精密滾動(dòng)功能部件，具有尺寸小推力大和精度高等優(yōu)點(diǎn)，是高承載、高轉(zhuǎn)速和復(fù)雜工況條件下執(zhí)行機(jī)構(gòu)的最優(yōu)選擇。

絲杠主要分類：

從行星滾柱絲杠產(chǎn)業(yè)格局來看，海外具備先發(fā)優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)企業(yè)正在加速實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代。

瑞士GSA公司是全球第一大行星滾柱絲杠制造企業(yè)，在中國(guó)市場(chǎng)份額高達(dá)52%，占據(jù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)主要份額。

特斯拉形機(jī)器人Optimus直線關(guān)節(jié)為反式行星滾柱絲杠，使用的是瑞士GSA制造的RGTI 12.8。

根據(jù)公開資料顯示，國(guó)內(nèi)目前已布局行星滾柱絲杠的主要企業(yè)有北特科技、恒立液壓、貝斯特、雙林股份、五洲新春、新劍傳動(dòng)、南京工藝、鼎智科技、KGG等。

整體來看，國(guó)內(nèi)行星滾柱絲杠行業(yè)正處于成長(zhǎng)期，未來國(guó)產(chǎn)技術(shù)突破帶來的技術(shù)降本有望形成對(duì)滾珠絲桿與梯形絲杠的向下替代邏輯。

3、靈巧手

靈巧手主要包括驅(qū)動(dòng)器、空心杯電機(jī)/無刷有齒槽電機(jī)、編碼器、精密行星減速器、行星齒輪箱、蝸輪蝸桿等，2個(gè)手部關(guān)節(jié)成本合計(jì)占比約5.5%。

空心杯電機(jī)/無刷有齒槽電機(jī)

人形機(jī)器人手部的手指關(guān)節(jié)需要較高的自由度，需配備體積小但能輸出功率高的電機(jī)，而空心杯電機(jī)匹配此要求。

空心杯電機(jī)作為人形機(jī)器人靈巧手末端執(zhí)行器的核心零部件，是目前性能最優(yōu)的電機(jī)方案之一。

特斯拉Optimus靈巧手采用6電機(jī)驅(qū)動(dòng)，需要使用12個(gè)空心杯電機(jī)。

空心杯電機(jī)的主要組成部分包括空心杯繞組、轉(zhuǎn)子組件、傳感器組件、法蘭、軸承、磁軛等，核心技術(shù)壁壘包括線圈設(shè)計(jì)、繞線工藝以及繞線設(shè)備等。

國(guó)際頭部企業(yè)主要采用一次性繞制成型的生產(chǎn)技術(shù)，且掌握壁壘線圈繞組設(shè)計(jì)和加工、壁壘繞線設(shè)備技術(shù)等核心技術(shù)。其自動(dòng)化程度較高，可加工0.08-0.2mm線徑、功率400W以下電機(jī)所需線圈。

國(guó)內(nèi)主要采用卷繞式生產(chǎn)，依賴人工且生產(chǎn)線徑受限，當(dāng)前一次成型繞線設(shè)備有待突破。

新進(jìn)入者的技術(shù)積累較淺，難以達(dá)到人形機(jī)器人領(lǐng)域的高效率等要求。

全球市場(chǎng)格局方面，瑞士Maxon、德國(guó)Faulhaber、瑞士Portescap等處于行業(yè)第一梯隊(duì)，并已經(jīng)大量申請(qǐng)空心杯電機(jī)相關(guān)的專利技術(shù)。

國(guó)內(nèi)一些優(yōu)秀廠商正在加速追趕和布局。以鳴志電器和鼎智科技產(chǎn)品為例，空心杯產(chǎn)品已應(yīng)用于軍工、醫(yī)療、半導(dǎo)體等高端領(lǐng)域，且可以定制不同規(guī)格產(chǎn)品，并能以“編碼器+控制器+空心杯電機(jī)+精密齒輪箱”方案形式提供產(chǎn)品。

工控領(lǐng)域頭部廠商偉創(chuàng)電氣也切入到機(jī)器人空心杯電機(jī)領(lǐng)域；微傳動(dòng)頭部企業(yè)兆威機(jī)電轉(zhuǎn)矩直流電機(jī)和無刷空心杯電機(jī)均已形成系列產(chǎn)品，兆威機(jī)電在CES 2025展會(huì)也上展出了其革命性產(chǎn)品靈巧手，采用并聯(lián)與線性電機(jī)技術(shù)，提供17-20個(gè)自由度，其6mm-16mm空心杯電機(jī)適用于多種機(jī)器人應(yīng)用；此外拓邦股份和雷賽智能等廠商也加碼布局該領(lǐng)域。

精密行星減速器

行星減速器采用行星齒輪系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的減速效果。

精密行星減速器主要由太陽(yáng)輪、行星輪、內(nèi)齒圈三大核心部件構(gòu)成，其主要的技術(shù)難點(diǎn)也在于三大部件的生產(chǎn)加工。

全球精密行星減速器供給格局相對(duì)分散，主要玩家包括日本新寶、紐卡特等國(guó)外巨頭，國(guó)內(nèi)科峰智能、紐氏達(dá)特和威騰斯坦等廠商引領(lǐng)國(guó)產(chǎn)替代，中大力德、南方精工、江蘇雷利、豐立智能等廠商也有行星減速器技術(shù)布局。

02

感知系統(tǒng)

人形機(jī)器人感知系統(tǒng)包括攝像頭、IMU、關(guān)鍵力矩傳感器、六維力矩傳感器、觸覺傳感器等，合計(jì)成本占比約25.8%

傳感器使人形機(jī)器人通過觸覺、視覺和聽覺等感知方式與外部環(huán)境進(jìn)行交互，還能使其感知自身的實(shí)時(shí)狀態(tài)。

人形機(jī)器人傳感器應(yīng)用位置：

觸覺傳感器應(yīng)用于機(jī)器人的關(guān)節(jié)和柔性皮膚等領(lǐng)域。作為視覺傳感的重要補(bǔ)充，觸覺傳感器可以使機(jī)器人通過觸摸來感知物體的形狀和質(zhì)地等物理特性，從而進(jìn)行精確的抓取操作。

觸覺傳感器主要分為柔性、和剛性（MEMS為主）。其中，柔性觸覺傳感器具有更高的價(jià)值，壁壘主要在材料和制造兩方面。

觸覺傳感器目前處于發(fā)展早期，當(dāng)前市場(chǎng)主要以Canatu、Sensel、Flexpoint等海外企業(yè)為主。柔性觸覺傳感器相關(guān)布局廠商包括漢威科技、申昊科技、帕西尼感知、柯力傳感、蘇試試驗(yàn)、中科納芯、墨現(xiàn)科技、康斯特、力感科技和鈦深科技等。

機(jī)器視覺是人工智能最重要的前沿技術(shù)之一，其底層邏輯在于為機(jī)器植入“人眼與大腦”，使機(jī)器可代替人工來對(duì)被檢測(cè)物品做測(cè)量與判斷。

當(dāng)前機(jī)器視覺向機(jī)器人視覺不斷進(jìn)化。人形機(jī)器人視覺方案目前主要以結(jié)構(gòu)光、雙目或多目RGB、TOF 等的組合方案為主。

優(yōu)必選人形視覺方案：

全球機(jī)器視覺市場(chǎng)以美國(guó)康耐視和日本基恩士為代表的廠商占據(jù)全球超 50%的市場(chǎng)份額。

國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺行業(yè)整體的品牌競(jìng)爭(zhēng)力有望持續(xù)提升。以海康威視、大恒科技、天準(zhǔn)科技、凌云光為代表的中國(guó)本土機(jī)器視覺廠商已在核心零部件技術(shù)與獨(dú)立軟件算法等方面進(jìn)行大力投入；奧比中光在中國(guó)服務(wù)機(jī)器人 3D 視覺傳感器領(lǐng)域市占率超過70%；奧普特?fù)碛型暾臋C(jī)器視覺核心軟硬件產(chǎn)品。

此外，IMU能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量人形機(jī)器人在三維空間中的角速度和加速度，該領(lǐng)域主要布局廠商有敏芯股份和芯動(dòng)聯(lián)科等。

力/力矩傳感器使機(jī)器人在執(zhí)行操作時(shí)能夠自主調(diào)整其姿態(tài)，從而確保操作的穩(wěn)定性和精確度。

根據(jù)傳感器的安裝位置，力控方式可分為末端力控和關(guān)節(jié)力控兩種。末端力控是在機(jī)械臂的末端安裝一維或六維力傳感器。

六維力傳感器是維度最高的力覺傳感器，能夠提供最高維度的力覺信息，并給出最為全面和精準(zhǔn)的力覺數(shù)據(jù)。

六維力傳感器相關(guān)布局廠商包括宇立儀器、坤維科技、鑫精誠(chéng)、藍(lán)點(diǎn)觸控、昊志機(jī)電、柯力傳感、東華測(cè)試、海伯森、瑞爾特等。

03

控制系統(tǒng)

控制器是機(jī)器人的大腦，主要負(fù)責(zé)發(fā)布和傳遞動(dòng)作指令。

人形機(jī)器人采集并處理多種模態(tài)數(shù)據(jù)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)復(fù)雜程度遠(yuǎn)高于工業(yè)機(jī)器人，對(duì)控制器實(shí)時(shí)算力、集成度要求高。

目前人形機(jī)器人廠商多為自行采購(gòu)上游零件，集成以實(shí)現(xiàn)對(duì)自家機(jī)器人的適配，控制算法和控制器的設(shè)計(jì)是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制的核心和壁壘，可能會(huì)延續(xù)工業(yè)機(jī)器人廠商負(fù)責(zé)本體制造+控制器部分的產(chǎn)業(yè)鏈分工。

該環(huán)節(jié)國(guó)內(nèi)主要參與廠商包括匯川技術(shù)、新時(shí)達(dá)、英威騰、雷賽智能、埃夫特、新松機(jī)器人、埃斯頓等。

從長(zhǎng)期視角觀察，隨著特斯拉人形機(jī)器人量產(chǎn)進(jìn)程加速，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)較強(qiáng)后續(xù)有望大幅提升核心零部件的需求，從而進(jìn)一步帶動(dòng)國(guó)內(nèi)廠商滲透率和市場(chǎng)份額提升。

本文重點(diǎn)關(guān)注人形機(jī)器人核心感知系統(tǒng)：機(jī)器視覺。

01

機(jī)器視覺行業(yè)概覽

機(jī)器視覺，是人形機(jī)器人感知和理解周圍環(huán)境的關(guān)鍵技術(shù)之一。

其本質(zhì)是為機(jī)器植入“眼睛”，利用環(huán)境和物體對(duì)光的反射來獲取及感知信息。

未來的機(jī)器人也將和人類一樣，大量信息都將通過視覺感知獲取。

機(jī)器視覺的產(chǎn)業(yè)鏈中，上游主要有光源、鏡頭、工業(yè)相機(jī)、工控機(jī)、圖像處理軟件等機(jī)器視覺組件設(shè)備的提供商；產(chǎn)業(yè)中游包括基于視覺應(yīng)用軟件的應(yīng)用系統(tǒng)（檢測(cè)、測(cè)量、定位、識(shí)別系統(tǒng)等）以及各類視覺設(shè)備；產(chǎn)業(yè)鏈下游主要為各行業(yè)的產(chǎn)線綜合解決方案供應(yīng)商終端行業(yè)。

機(jī)器視覺全景結(jié)構(gòu)圖：

通常來講，一個(gè)完整的機(jī)器視覺系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分：

“視”，即系統(tǒng)的硬件組成部分，主要包括：光源、鏡頭、工業(yè)相機(jī)、圖像采集卡；

“覺”，即系統(tǒng)的視覺處理軟件，主要由圖像獲取、攝像機(jī)標(biāo)定和獲取發(fā)送目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)三部分組成。

產(chǎn)業(yè)鏈上游的工業(yè)相機(jī)、圖像采集卡等核心零部件及算法軟件是整個(gè)機(jī)器視覺行業(yè)中價(jià)值量最高的部分。

工業(yè)相機(jī)：是機(jī)器視覺系統(tǒng)的核心部件，相當(dāng)于人眼的視網(wǎng)膜，成本占比約 27%。據(jù)公開信息顯示，目前國(guó)內(nèi)廠商奧普特、海康機(jī)器人（海康威視子公司）、大恒圖像和華睿科技（大華股份子公司）、埃科光電等廠商均已具備工業(yè)相機(jī)生產(chǎn)能力。

圖像采集卡：圖像采集卡是構(gòu)建完整的機(jī)器視覺系統(tǒng)的重要部件，其功能是建立和前端相機(jī)中的連接，管理相機(jī)控制信號(hào)，從相機(jī)中獲取數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能處理的信息。

我國(guó)機(jī)器視覺設(shè)備廠商使用的高速圖像采集卡主要依賴進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)化率較低。公開資料顯示，國(guó)內(nèi)圖像采集卡和圖像處理器環(huán)節(jié)中包括大恒圖像、維視圖像、凌云光、埃科光電、北京君正、富瀚微等也在加速布局。

光源：光源的作用是照亮目標(biāo)并突出可視化特征。與民用照明光源相比，機(jī)器視覺的光源在照度、均勻性和穩(wěn)定性三個(gè)核心指標(biāo)上有較高的要求。國(guó)內(nèi)廠商中奧普特是市占率最大的企業(yè)，主要參與廠商還包括沃德普和緯朗光電、大族激光、義眾實(shí)業(yè)等。

3D視覺：作為機(jī)器人感知的前沿和核心手段，根據(jù)成像原理的不同，3D視覺感知技術(shù)主要包括飛行時(shí)間（ToF）法、結(jié)構(gòu)光法等。

3D視覺感知行業(yè)經(jīng)過數(shù)十年發(fā)展，由早期工業(yè)級(jí)向消費(fèi)級(jí)拓展，當(dāng)前產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)國(guó)產(chǎn)進(jìn)程不斷深入，奧比中光、海康威視、奧普特、凌云光等正在成為國(guó)產(chǎn)替代頭部廠商。

圖像處理軟件及算法平臺(tái)：機(jī)器視覺系統(tǒng)中，軟件以及系統(tǒng)是核心，能為整套方案帶來更高的產(chǎn)品溢價(jià)。國(guó)內(nèi)軟件和算法環(huán)節(jié)代表廠商包括凌云光、深科達(dá)、商湯科技、虹軟科技和云從科技等率先入局。

機(jī)器視覺設(shè)備和集成：除了自主研發(fā)、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)器視覺核心部件，機(jī)器視覺廠商也深度結(jié)合下游實(shí)際場(chǎng)景，以整體解決方案的模式提供成套系統(tǒng)。

全球機(jī)器視覺高端市場(chǎng)由海外品牌主導(dǎo)，基恩士、康耐視兩大巨頭合計(jì)全球市占率超60%。國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺設(shè)備環(huán)節(jié)主流供應(yīng)商包括天準(zhǔn)科技、凌云光、奧普特、矩子科技、精測(cè)電子、賽騰股份、奧比中光、勁拓股份、先導(dǎo)智能、瑞芯微等；系統(tǒng)集成商主要布局者有凌云光、精測(cè)電子、依圖科技、智泰科技、維視圖像、格林深瞳等。

02

人形機(jī)器人主要視覺方案

現(xiàn)有的人形機(jī)器人視覺感知系統(tǒng)結(jié)合多模態(tài)感知能力和AI算法，實(shí)現(xiàn)環(huán)境理解和安全避障等功能，有望提升多目視覺、激光雷達(dá)等3D視覺技術(shù)的需求。

當(dāng)前人形機(jī)器人廠商大部分案例均使用3D視覺傳感器，各類型的深度相機(jī)被廣泛使用，部分廠商的方案同時(shí)搭配了激光雷達(dá)，如AgilityRobotics的 Digit、宇樹的 H1、智元的遠(yuǎn)征 A1 等。

國(guó)外廠商波士頓Dynamics的Atlas采用RGB攝像頭+ToF深度相機(jī)。

國(guó)內(nèi)大多廠商使用多傳感器融合方案實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知。從各廠商發(fā)布的產(chǎn)品參數(shù)看，國(guó)內(nèi)機(jī)器人廠商配置方案選擇3D攝像頭為主的RGB+Depth的深度方案，同時(shí)配上超聲波傳感、激光雷達(dá)、ToF傳感等進(jìn)行輔助。

優(yōu)必選采用RGBD+雙目相機(jī)；傅利葉GR-1采用深度相機(jī)；開普勒的先行者系類采用3D視覺+魚眼環(huán)視相機(jī)；小米的CyberOne配備了自研空間視覺模組+AI 交互相機(jī)。

特斯拉人形機(jī)器人Optimus的視覺傳感系統(tǒng)采用純視覺方案，結(jié)合多目立體視覺通過多攝像頭捕捉圖像信息以及先進(jìn)視覺處理算法FSD，面部配備汽車同款 Autopilot 攝像頭，最遠(yuǎn)監(jiān)測(cè)距離可達(dá) 250 米。

特斯拉純視覺方案能夠精準(zhǔn)感知深度、速度、加速度信息，與通常的激光雷達(dá)融合方案相比硬件成本顯著降低，而“算法+算力+數(shù)據(jù)”構(gòu)筑了高競(jìng)爭(zhēng)壁壘。

特斯拉Optimus視覺系統(tǒng)關(guān)鍵組成部分：

• 多目立體視覺：Optimus的視覺系統(tǒng)主要由多個(gè)攝像頭組成，分布在機(jī)器人的不同部位，以提供全方位的視覺感知能力。
  
• 視覺處理算法：特斯拉Optimus純視覺方案復(fù)用自動(dòng)駕駛底層技術(shù)FSD技術(shù)，核心在于海量數(shù)據(jù)、自研芯片與算法訓(xùn)練。通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和深度學(xué)習(xí)算法，F(xiàn)SD技術(shù)使Optimus能夠?qū)崟r(shí)分析攝像頭捕捉的畫面，識(shí)別物體、行人和交通標(biāo)志等，并規(guī)劃出安全的行動(dòng)路徑。
  

早在2023年9月，特斯拉發(fā)布的人形機(jī)器人進(jìn)展視頻中顯示，Optimus僅使用視覺和關(guān)節(jié)位置編碼器就能準(zhǔn)確判斷物體位置、排除干擾做出指令，“端到端”神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)本地運(yùn)行，視覺輸入圖像后即可輸出指令，無需聯(lián)網(wǎng)或人工操作。因此，也可以說自動(dòng)駕駛在機(jī)器人上復(fù)用邏輯能夠跑通。

當(dāng)前隨著特斯拉人形機(jī)器人量產(chǎn)臨近，國(guó)內(nèi)外廠商也積極加速入局，已經(jīng)有眾多人形機(jī)器人廠商發(fā)布了產(chǎn)品樣機(jī)，領(lǐng)先廠家已經(jīng)開始規(guī)模量產(chǎn)的規(guī)劃，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)正形成從加速過渡到擴(kuò)張期，產(chǎn)業(yè)鏈各細(xì)分環(huán)節(jié)有望迎來百花齊放。

人形機(jī)器人關(guān)鍵零部件全解析

當(dāng)前人形機(jī)器人量產(chǎn)臨近，馬斯克此前提出特斯拉人形機(jī)器人將在2025年實(shí)現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)，市場(chǎng)預(yù)期供應(yīng)鏈定點(diǎn)將在小規(guī)模量產(chǎn)前完成。

國(guó)內(nèi)方面本土人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)展加速，包括華為等眾多大廠將下一次人工智能機(jī)會(huì)鎖定具身智能方向；宇樹科技、智元科技、小鵬汽車等近期也不斷更新人形機(jī)器人進(jìn)展，行業(yè)加速進(jìn)入里程碑節(jié)點(diǎn)。

人形機(jī)器人量產(chǎn)有望全面帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈上游核心零部件。

當(dāng)前特斯拉Optimus硬件方案相對(duì)明確，全身包含28個(gè)執(zhí)行器，分旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器和線性執(zhí)行器2大類型6種規(guī)格。其中旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器采用“電機(jī)+精密減速器”結(jié)構(gòu)，線性執(zhí)行器采用“電機(jī)+滾柱絲杠結(jié)構(gòu)”。

其中，減速器、傳感器、電機(jī)、絲杠等高價(jià)值量零部件環(huán)節(jié)在Optimus的成本中占比較高，是具有較高價(jià)值的環(huán)節(jié)，值得重點(diǎn)關(guān)注。

01 空心杯電機(jī)

人形機(jī)器人手部關(guān)節(jié)空間狹小，需要具備一定承載力，空心杯電機(jī)是實(shí)現(xiàn)靈巧手功能的關(guān)鍵。

空心杯電機(jī)屬于直流永磁的伺服電機(jī)，是一種微特電機(jī)（尺寸不超過40mm），具有突出的節(jié)能特性、靈敏方便的控制特性和穩(wěn)定的運(yùn)行特性，技術(shù)先進(jìn)性十分明顯。

其最大的特點(diǎn)在于突破傳統(tǒng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，采用無鐵芯轉(zhuǎn)子。

無鐵芯的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)能夠徹底消除鐵芯中存在的渦流，從而消除其帶來的電能損耗。

此外，電機(jī)的重量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大幅度降低，完美契合人形機(jī)器人對(duì)應(yīng)手指關(guān)節(jié)輕量化、高精度等需求。

市場(chǎng)格局方面，海外的主要制造商包括瑞士MaxonMotor和德國(guó)Faulhaber等主導(dǎo)空心杯電機(jī)市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)企業(yè)正逐步突破量產(chǎn)壁壘。

空心杯電機(jī)的難點(diǎn)在于繞線工藝，目前國(guó)內(nèi)許多廠商不具備自動(dòng)繞線工藝。

根據(jù)公開資料顯示，國(guó)內(nèi)廠商江蘇雷利具備自動(dòng)繞線生產(chǎn)線，與鼎智科技合作共同研發(fā)繞線設(shè)備。江蘇雷利8mm有刷空心杯和10mm無刷空心杯已經(jīng)自研完成，且16mm空心杯電機(jī)已批量生產(chǎn)，供貨于海外市場(chǎng)。部分線性傳動(dòng)產(chǎn)品在人形機(jī)器人領(lǐng)域送樣并獲得客戶階段性認(rèn)可，目前未形成大批量訂單。

鳴志電器在人形機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ｗ⒂谑终颇＝M及指模所用的控制電機(jī)模組的研發(fā)和制造，具備該類控制電機(jī)模組的核心研發(fā)與制造技術(shù)，目前已經(jīng)向該領(lǐng)域頭部客戶提交了全套技術(shù)方案及樣機(jī)，供客戶作可靠性及實(shí)際應(yīng)用的測(cè)試驗(yàn)證。

拓邦股份在空心杯電機(jī)目前已接到行業(yè)內(nèi)客戶需求；偉創(chuàng)電氣針對(duì)人形機(jī)器人市場(chǎng)自主研發(fā)了10mm直流無刷空心杯電機(jī)系統(tǒng)，空心杯電動(dòng)機(jī)模組產(chǎn)品已取得小批量訂單。

根據(jù)特斯拉Optimus已公布的方案進(jìn)行測(cè)算，Optimus每只靈巧手上都裝有6個(gè)由空心杯電機(jī)驅(qū)動(dòng)的空心杯關(guān)節(jié)，為靈巧手提供多達(dá)11個(gè)自由度，使其能夠?qū)崿F(xiàn)更加靈活的操作。

02 無框力矩電機(jī)

無框電機(jī)屬于伺服電機(jī)的一種，是驅(qū)動(dòng)人形機(jī)器人執(zhí)行器工作的動(dòng)力來源。

無框電機(jī)消除了傳統(tǒng)電機(jī)的鐵芯，結(jié)構(gòu)緊湊小巧，可實(shí)現(xiàn)更高的功率密度，具有低能耗和低摩擦的特點(diǎn)。

Optimus執(zhí)行器中電機(jī)結(jié)構(gòu)拆解：

高效無框電機(jī)是人形機(jī)器人廠家的核心護(hù)城河，行業(yè)目前存在較高的技術(shù)壁壘，廠家多以自研電機(jī)為主，重研發(fā)輕制造，量產(chǎn)售賣廠家少。

全球市場(chǎng)呈頭部集中的格局，無框力矩電機(jī)主要制造商包括科爾摩根（美國(guó)）、威騰斯坦（德國(guó)）、尼得科（日本）、派克漢尼汾（美國(guó)）、MAXONMOTOR（瑞士）等。

我國(guó)無框電機(jī)行業(yè)玩家少，集中度較高，頭部企業(yè)占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位。

根據(jù)公開信息顯示，國(guó)內(nèi)無框電機(jī)主要參與者包括步科股份、昊志機(jī)電、雷賽智能、偉創(chuàng)電氣、禾川科技等。

此外，無框力矩電機(jī)的性能在很大程度上取決于其電機(jī)結(jié)構(gòu)和編碼器。

編碼器影響電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制功能，高端產(chǎn)品主依賴進(jìn)口重要元件芯片、碼盤的制作工藝難度較大，是國(guó)產(chǎn)化的主要壁壘。

市場(chǎng)格局方面，編碼器市場(chǎng)長(zhǎng)期被海外企業(yè)占據(jù)，例如海德漢、多摩川、雷尼紹等。據(jù)MIR數(shù)據(jù)，2023年多摩川和海德漢兩家合計(jì)在我國(guó)市占率約42%。

我國(guó)本土領(lǐng)先供應(yīng)商包括禹衡光學(xué)（奧普光電）、長(zhǎng)春匯通（匯川技術(shù)）、宜科電子，蘇州捷之碩等，其中禹衡光學(xué)在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位、技術(shù)水平能夠和外資競(jìng)爭(zhēng)，市占率約7.7%。

03 減速器

機(jī)器人領(lǐng)域使用的精密減速器包括RV減速器、諧波減速器、精密行星減速器、擺線針輪減速器、濾波減速器等。

人形機(jī)器人對(duì)減速器小型化和輕量化要求高，因此諧波和精密行星減速器最適配。

諧波減速器是旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的核心部件，在機(jī)器人小臂、腕部、手部等部位具有較大優(yōu)勢(shì)。

主要是由波發(fā)生器、柔輪、剛輪組成，其工作原理是利用波發(fā)生器使柔輪產(chǎn)生可控彈性變形，并與剛輪相嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的齒輪傳動(dòng)。

其具有單極傳動(dòng)比大、體積小、質(zhì)量小、運(yùn)動(dòng)精度高并能在密閉空間和介質(zhì)輻射的工況下正常工作的優(yōu)點(diǎn)。

競(jìng)爭(zhēng)格局方面，海外代表廠商為日本哈默納科、日本新寶，國(guó)內(nèi)廠商綠的諧波率先打破國(guó)外壟斷引領(lǐng)國(guó)產(chǎn)替代。國(guó)內(nèi)實(shí)力較強(qiáng)的諧波減速器企業(yè)還包括來福諧波、福德機(jī)器人、大族傳動(dòng)、同川科技等。

精密行星減速器方面，國(guó)產(chǎn)高端精密行星減速器傳動(dòng)精度、傳動(dòng)效率、噪音等關(guān)鍵指標(biāo)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，在部分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了進(jìn)口替代。

國(guó)內(nèi)機(jī)器人廠商宇數(shù)科技-G1選擇自研一體化執(zhí)行器（減速器選用行星減速器），手部、腰部均選用行星減速器，整體大約需要37個(gè)行星減速器；傅利葉智能-FourierGR1選擇自研一體化執(zhí)行器（減速器選用行星減速器），單個(gè)靈巧手帶有6個(gè)自由度，腿部和手臂分別有超過5個(gè)自由度，整體大約需要32個(gè)行星減速器。

精密行星減速器供給格局相對(duì)更分散，全球主要是日本新寶、紐卡特等國(guó)外巨頭，國(guó)內(nèi)科峰智能的市場(chǎng)份額約5%左右，中大力德、智同科技等也是精密行星減速器主要參與廠商。

此外，RV減速器有更高的剛性和扭矩承載能力，進(jìn)而具有負(fù)載大、疲勞強(qiáng)度穩(wěn)定、傳動(dòng)比范圍大的特點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)RV減速器生產(chǎn)規(guī)模較大的廠商主要有雙環(huán)傳動(dòng)、中大力德、南通振康、秦川機(jī)床等，其中雙環(huán)傳動(dòng)RV減速器市占率15.1%。

04 六維力傳感器

六維力傳感器是人形機(jī)器人傳感器中價(jià)值量最高的部分。

與單維力傳感器相比，多維力矩傳感器除了要解決對(duì)所測(cè)力分量敏感的單調(diào)性、一致性問題外，還需解決因結(jié)構(gòu)加工和工藝誤差引起的維間干擾問題、動(dòng)靜態(tài)標(biāo)定問題以及矢量運(yùn)算中的解耦算法和電路實(shí)現(xiàn)等，對(duì)設(shè)備和材料要求較高，研發(fā)制造難度遠(yuǎn)高于單維力傳感器。

整體來看，六維力傳感器行業(yè)壁壘高，除了核心的技術(shù)復(fù)雜性和設(shè)備制造難度之外，還存在其他多方面的問題，如資金壓力、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等，以及上游生產(chǎn)的技術(shù)要求和下游市場(chǎng)的渠道問題對(duì)行業(yè)發(fā)展的限制。

六維力傳感器當(dāng)前市場(chǎng)規(guī)模較小，MIR 預(yù)測(cè)2026 年后有望出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。

特斯拉 Optimus 人形機(jī)器人中使用的傳感器：

目前已使用六維力傳感器的產(chǎn)品包括特斯拉Optimus、優(yōu)必選WalkerX、達(dá)闥小紫XR-4等。

根據(jù)MIR數(shù)據(jù)，我國(guó)六維力傳感器市場(chǎng)集中度較高，國(guó)內(nèi)廠商宇立儀器、藍(lán)點(diǎn)觸控、坤維科技、海伯森、鑫精誠(chéng)等是行業(yè)主要參與者，柯力傳感、東華測(cè)試、昊志機(jī)電等近年來也在該領(lǐng)域加速布局。

05 柔性觸覺傳感器

觸覺傳感器在很大程度上取決于其是否具有柔性，因此柔性觸覺傳感器往往具有更高的價(jià)值。

柔性觸覺傳感器可以使機(jī)器人直接感知環(huán)境可使機(jī)器人直接感知環(huán)境。

特斯拉Optimus-Gen2靈巧手新方案共11個(gè)自由度，每根手指搭配觸覺傳感器，操作更加靈活，是相比上一代最大的邊際變化之一。

市場(chǎng)格局方面，目前柔性觸覺傳感器技術(shù)由國(guó)外企業(yè)領(lǐng)先，全球范圍內(nèi)生產(chǎn)商主要包括Novasentis、Tekscan,Inc.等。國(guó)內(nèi)柔性傳感器主要應(yīng)用于消費(fèi)電子領(lǐng)域，人形機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用目前尚處于驗(yàn)證和測(cè)試階段，尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，主要布局廠商包括漢威科技、帕西尼、申昊科技、墨現(xiàn)科技、鈦深科技等。

06 視覺傳感器

視覺傳感器作為人形機(jī)器人的“眼睛”，根據(jù)圖像信息獲取維度、處理數(shù)據(jù)類型的不同，可分為2D視覺與3D視覺。

2D視覺通過工業(yè)相機(jī)來獲取平面圖片，基于物體的平面特征進(jìn)行分析，但無法獲取空間坐標(biāo)信息。

3D視覺能夠采集視野內(nèi)空間每個(gè)點(diǎn)位的三維坐標(biāo)信息，通過算法獲取三維立體成像，并分析出目標(biāo)在空間中的位置、形狀、體積、平面度等信息。

國(guó)內(nèi)3D視覺感知行業(yè)由早期工業(yè)級(jí)向消費(fèi)級(jí)拓展，產(chǎn)業(yè)鏈國(guó)產(chǎn)進(jìn)程加速，領(lǐng)先布局企業(yè)包括奧比中光、海康威視、奧普特、凌云光、天準(zhǔn)科技、矩子科技、中科慧眼等。

07 行星滾柱絲杠

絲杠是實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)化的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，常見絲杠品類包括梯形螺紋絲杠、滾珠絲杠和行星滾柱絲杠，性能逐一提升。

特斯拉Optimus機(jī)器人采用反向式行星滾柱絲杠方案，其具有結(jié)構(gòu)緊湊、承載力大等優(yōu)勢(shì)，可用于線性執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)傳動(dòng)的精準(zhǔn)控制，更好地幫助機(jī)器人執(zhí)行復(fù)雜精細(xì)的任務(wù)。

行星滾柱絲杠主要由絲杠、滾柱、螺母、內(nèi)齒圈、保持架和彈性擋圈組成，可以將絲杠旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槁菽钢本€運(yùn)動(dòng)，主要用于人形機(jī)器人線性關(guān)節(jié)，可以提升腿部關(guān)節(jié)的扭矩密度。

行星滾柱絲杠有三大技術(shù)壁壘：原材料、工藝流程、生產(chǎn)設(shè)備。

全球代表性行星滾柱絲杠企業(yè)主要分布在德國(guó)、瑞士和瑞典，主要市場(chǎng)份額由Rollvis、GSA和Ewellix占據(jù)。

根據(jù)公開信息，目前已布局行星滾柱絲杠的主要企業(yè)有北特科技、恒立液壓、貝斯特、雙林股份、五洲新春、禾川科技、斯菱股份、新劍傳動(dòng)、南京工藝、鼎智科技、KGG等。

當(dāng)前隨著特斯拉人形機(jī)器人量產(chǎn)臨近，國(guó)內(nèi)外廠商也極加速入局，已經(jīng)有眾多人形機(jī)器人廠商發(fā)布了產(chǎn)品樣機(jī)，領(lǐng)先廠家已經(jīng)開始規(guī)模量產(chǎn)的規(guī)劃，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)正形成從加速過渡到擴(kuò)張期，產(chǎn)業(yè)鏈各細(xì)分環(huán)節(jié)有望迎來百花齊放。

未來輕量化有望成為人形機(jī)器人核心的關(guān)注焦點(diǎn)之一。

特斯拉Optimus-Gen2二代人形機(jī)器人在不犧牲性能的情況下減重10公斤，主要依靠的是一種輕量化材料：PEEK材料。

PEEK材料在特斯拉人形機(jī)器人的關(guān)節(jié)、四肢、軀體和四肢骨架等部位都有廣泛應(yīng)用，輕量化特性有助于降低人形機(jī)器人的整體重量，提高機(jī)器人的能效和靈活性，成為人形機(jī)器人“輕量化”的解決方案。

01

PEEK材料行業(yè)概覽

機(jī)器人常用的輕量化材料包括鎂合金、鋁合金、碳纖維復(fù)合材料、工程塑料等。

在當(dāng)前“以塑代鋼”和“輕量化”的大背景下，PEEK材料作為一種高分子新材料，以其優(yōu)異的性能用于在中高端領(lǐng)域逐步替換金屬材料的使用。

PEEK（聚醚醚酮）材料是金字塔尖的特種工程塑料，具有耐高溫、耐磨、耐腐蝕、自潤(rùn)滑等特性，其絕緣性和耐化學(xué)性方面均優(yōu)于普通金屬。密度約為鋁合金的一半，能夠?qū)崿F(xiàn)輕量化，同時(shí)保持高強(qiáng)度和剛性。

這種材料的主要應(yīng)用場(chǎng)景為航空航天、電子電氣、機(jī)器人、汽車、能源、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域。

其中，當(dāng)前市場(chǎng)份額最大的領(lǐng)域是航空航天，未來人形機(jī)器人有望成為增速最快的應(yīng)用方向之一。

02

PEEK材料在人形機(jī)器人中的應(yīng)用

根據(jù)公開披露數(shù)據(jù)對(duì)比，特斯拉、優(yōu)必選、智元等機(jī)器人平均重量約在58Kg。

其中齒輪和關(guān)節(jié)用1kg純PEEK材料，肢體中用8kgCF/PEEK，預(yù)計(jì)單臺(tái)機(jī)器人對(duì)PEEK消耗量為6.6kg。人形機(jī)器人靈巧手核心零部件解析

關(guān)節(jié)和四肢：

PEEK齒輪：應(yīng)用于人形機(jī)器人的關(guān)節(jié)四肢等部位，提供穩(wěn)定的傳動(dòng)和支撐。

PEEK軸承：應(yīng)用于人形機(jī)器人的關(guān)節(jié)等位置，具有優(yōu)異的耐磨性和自潤(rùn)滑性，能夠減少摩擦和磨損，提高機(jī)器人的使用壽命。

軀體和四肢骨架：

PEEK骨架：應(yīng)用于人形機(jī)器人的軀體和四肢，相比金屬材料，PEEK骨架能夠減重40%，同時(shí)保持足夠的強(qiáng)度和剛性，滿足機(jī)器人的負(fù)載和靈活性需求。

03

PEEK材料產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂?/strong>

PEEK屬于合成樹脂，產(chǎn)業(yè)鏈上游是化學(xué)原料和化學(xué)纖維制造行業(yè)，原材料主要包括氟酮（最關(guān)鍵）、對(duì)苯二酚、二苯砜和碳酸鈉等，添加劑包含碳纖維、玻璃纖維和PTFE；中游包括PEEK顆粒、PEEK粉末、PEEK增強(qiáng)顆粒等PEEK產(chǎn)品制造；下游為各類終端領(lǐng)域。

PEEK材料產(chǎn)業(yè)鏈上游材料

PEEK的生產(chǎn)需要使用高純度的原材料，并對(duì)原材料進(jìn)行嚴(yán)格的篩選和處理，以確保最終產(chǎn)品的質(zhì)量。

產(chǎn)業(yè)鏈上游原材料整體成本占比較高，其中氟酮成本占比過半。

氟酮（DFBP）是合成PEEK的關(guān)鍵原材料，其純度和品質(zhì)直接影響PEEK的產(chǎn)品質(zhì)量。

氟酮合成工藝復(fù)雜價(jià)格高昂，每生產(chǎn)1噸PEEK需要消耗約0.7-0.8噸氟酮單體。

在全球范圍內(nèi)除英國(guó)威格斯有部分自有產(chǎn)能以及印度有少許產(chǎn)能外，全球氟酮主要產(chǎn)能集中在我國(guó)的三家企業(yè)：新瀚新材，中欣氟材和營(yíng)口興福。

根據(jù)公開資料，2023年國(guó)內(nèi)主要氟酮由新瀚新材和營(yíng)口興福供應(yīng)，產(chǎn)能分別為4200和2000噸。

2023年中欣氟材和新瀚新材分別新增5000、2500噸氟酮進(jìn)入試生產(chǎn)階段，2025年全國(guó)氟酮總產(chǎn)能有望達(dá)1.37萬噸。

此外，對(duì)苯二酚是PEEK聚合反應(yīng)的主要原材料，占粗粉成本比例15%左右；碳酸鈉成本占比僅占1%，且為大宗化學(xué)品，由PEEK帶來的彈性較小。

該環(huán)節(jié)對(duì)進(jìn)口產(chǎn)品不存在依賴，國(guó)內(nèi)主流對(duì)苯二酚生產(chǎn)廠商包含南京華虹化工、南京新化原和上海棋成原力化工等公司。

碳纖維、玻璃纖維和PTFE占PEEK復(fù)合增強(qiáng)類產(chǎn)品成本約20%，占全部產(chǎn)品成本比例約5%。

玻璃纖維隨全球需求轉(zhuǎn)移至中國(guó)后，逐步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代，目前碳纖維需求也正在往中國(guó)轉(zhuǎn)移，吉林系、寶旌系、上海石化、中復(fù)神鷹、中簡(jiǎn)科技、恒神股份和光威復(fù)材等廠商引領(lǐng)國(guó)產(chǎn)替代。

PEEK材料中游生產(chǎn)環(huán)節(jié)

PEEK材料市場(chǎng)中游生產(chǎn)進(jìn)入門檻高，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，工業(yè)化生產(chǎn)難度大，行業(yè)具有較高的壁壘，新進(jìn)入者難以在短時(shí)間內(nèi)與深耕行業(yè)的頭部企業(yè)抗衡。

PEEK的合成過程涉及復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)和工藝步驟，需要高度的專業(yè)知識(shí)和技術(shù)實(shí)力。

國(guó)際廠商對(duì)其技術(shù)、配方、設(shè)備等相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)和技術(shù)秘密的保護(hù)和封鎖十分嚴(yán)格，國(guó)內(nèi)廠商完全需要自主研發(fā)。

在PEEK樹脂研發(fā)成功后的近50年中，全球范圍內(nèi)僅有英國(guó)威格斯、比利時(shí)索爾維、德國(guó)贏創(chuàng)、中研股份（中國(guó)）4家產(chǎn)能達(dá)到千噸級(jí)的企業(yè)。

當(dāng)前全球PEEK生產(chǎn)廠商呈現(xiàn)“一超多強(qiáng)”的競(jìng)爭(zhēng)格局。

英國(guó)威格斯是全球最大的PEEK生產(chǎn)商，其次是比利時(shí)索爾維和德國(guó)贏創(chuàng)，三家企業(yè)的產(chǎn)能占比超過全球總產(chǎn)能的80%。

目前我國(guó)PEEK的研發(fā)集中在高校、科研院所和極少數(shù)企業(yè)之中。主要產(chǎn)能集中在中研股份、浙江鵬孚隆、吉大特塑料等公司。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)企業(yè)在原料和設(shè)備方面具有成本優(yōu)勢(shì)，國(guó)產(chǎn)PEEK市場(chǎng)售價(jià)顯著低于國(guó)際市場(chǎng)價(jià)格。

中研股份是全球第四大PEEK生產(chǎn)商，是繼英國(guó)威格斯、比利時(shí)索爾維和德國(guó)贏創(chuàng)之后全球第4家PEEK年產(chǎn)能達(dá)到千噸級(jí)的企業(yè)，也是目前PEEK年產(chǎn)能和產(chǎn)量最大的中國(guó)企業(yè)，現(xiàn)已超越英國(guó)威格斯成為中國(guó)市場(chǎng)銷量最大的公司，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)引領(lǐng)進(jìn)口替代。

當(dāng)前下游多領(lǐng)域需求跟進(jìn)，并朝著高端化、精細(xì)化方向發(fā)展，PEEK的需求量有望持續(xù)提升，國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品售價(jià)下降也將帶動(dòng)我國(guó)PEEK產(chǎn)品出口量增長(zhǎng)。

近年來國(guó)內(nèi)企業(yè)已突破海外技術(shù)封鎖，多個(gè)國(guó)產(chǎn)PEEK產(chǎn)品主要性能指標(biāo)已達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平，且得益于較低的原料、人工等成本，高性價(jià)比優(yōu)勢(shì)明顯，PEEK國(guó)產(chǎn)替代步伐有望加快。

根據(jù)公開信息和公司公告，國(guó)內(nèi)PEEK產(chǎn)業(yè)鏈上下游各環(huán)節(jié)布局廠商還包括南京聚隆、華密新材、富恒新材、雙一科技、崇德科技、聚賽龍、同益股份、雙林股份、漢宇集團(tuán)、沃特股份、金發(fā)集團(tuán)、萬潤(rùn)股份、南京首塑、君華特塑等。

隨著全球電子信息、汽車、航空航天產(chǎn)能持續(xù)向亞太地區(qū)轉(zhuǎn)移，我國(guó)PEEK材料市場(chǎng)增長(zhǎng)迅猛。在政策扶持下人形機(jī)器人和低空經(jīng)濟(jì)等新興領(lǐng)域?qū)EEK材料需求強(qiáng)勁，國(guó)內(nèi)PEEK材料應(yīng)用空間十分廣闊。

本文重點(diǎn)梳理人形機(jī)器人核心減速器三大環(huán)節(jié)：諧波減速器、行星減速器和RV減速器。

減速器行業(yè)概覽

減速器上游包括原材料供應(yīng)，如銅材、鋼材等金屬材料，以及軸承、箱體等零部件和生產(chǎn)設(shè)備。

中游生產(chǎn)制造核心環(huán)節(jié)包含通用減速器、專用減速器和精密減速器等不同類型的減速器產(chǎn)品，這一核心環(huán)節(jié)匯聚了眾多專業(yè)減速器生產(chǎn)企業(yè)，如國(guó)內(nèi)各環(huán)節(jié)頭部代表廠商綠的諧波、雙環(huán)傳動(dòng)、中大力德等。

減速器主要分為三種類型：諧波減速器、行星減速器和RV減速器。

減速器在人形機(jī)器人的具體應(yīng)用包括：

關(guān)節(jié)傳動(dòng)：在人形機(jī)器人的關(guān)節(jié)部位，如肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)等，減速器被廣泛應(yīng)用以實(shí)現(xiàn)精確的傳動(dòng)和控制。例如，諧波減速器因其體積小、重量輕、傳動(dòng)比大等特點(diǎn)，常被用于這些需要精細(xì)操作的部位。

集成應(yīng)用：行星減速器等類型的減速器被集成于伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，以實(shí)現(xiàn)更緊湊、高效的傳動(dòng)系統(tǒng)減速器制造整體是“系統(tǒng)工程”。

負(fù)載支撐：對(duì)于負(fù)載較大的關(guān)節(jié)部位，如腿部、腰部和肘部等，RV減速器因其較高的承載能力和穩(wěn)定性而被廣泛采用。

整體來看，諧波方案?jìng)鲃?dòng)比大、體積小；行星方案體積小、壽命高；RV方案精度高、疲勞強(qiáng)度高。

人形機(jī)器人軀干執(zhí)行器通常有旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器和線性執(zhí)行器兩類，其中旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的合作更為普遍，許多機(jī)器人本體甚至采用全旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的方案。

特斯拉在AIDAY上展示了六種軀干執(zhí)行器，其中旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器分別有20Nm/110Nm/180Nm三種力矩等級(jí)，對(duì)應(yīng)小/中/大三種功率。

根據(jù)特斯拉、智元、宇樹、傅利葉、優(yōu)必選的人形機(jī)器人減速器方案，各廠商基于不同減速器的特征、成本等因素的考量，采用不同的減速器方案。

以特斯拉-OptimusGen2為例，選擇旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)均使用諧波減速器，靈巧手（單只）帶有6個(gè)自由度，腿部和手臂分別有超過5個(gè)自由度；整體大約需要14個(gè)諧波減速器。

優(yōu)必選人形機(jī)器人主要采用諧波減速器，同時(shí)自研諧波+行星減速器；智元遠(yuǎn)征A1機(jī)器人采用諧波一體關(guān)節(jié)，以及自研帶行星減速器的關(guān)節(jié)電機(jī)；宇樹自研自產(chǎn)G1的關(guān)節(jié)模組，共有3種類別，帶雙編碼器的行星減速器關(guān)節(jié)模組最大瞬時(shí)扭矩140Nm；傅利葉人形機(jī)器人采用諧波+行星減速器方案。

整體來看，在人形機(jī)器人精密減速器中，諧波減速器因優(yōu)秀的性能成為首選，行星減速器則作為諧波減速器的有效補(bǔ)充方案在某些場(chǎng)景下得以應(yīng)用。

01

諧波減速器

諧波減速器由波發(fā)生器、柔輪和剛輪三大零部件組成。

通過柔輪變形產(chǎn)生的周期性波動(dòng)來實(shí)現(xiàn)剛輪輪齒與柔輪輪齒之間的少齒差內(nèi)嚙合，從而完成運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力的傳遞。

柔輪：是諧波減速器核心部件，其外齒與鋼輪內(nèi)齒不斷進(jìn)行嚙入、嚙合、嚙出和脫開的往復(fù)循環(huán)。其采用40Cr合金鋼制造，例如40CrMoNiA、40CrA，目前柔輪材料大多依賴從國(guó)外進(jìn)口。國(guó)內(nèi)廠商方面，翔樓新材料精密冷軋和熱處理領(lǐng)域核心技術(shù)引領(lǐng)國(guó)產(chǎn)替代。目前其諧波減速器柔輪材料已經(jīng)送樣給綠的諧波，是國(guó)內(nèi)唯一一家通過綠的諧波產(chǎn)品檢驗(yàn)并進(jìn)入驗(yàn)廠環(huán)節(jié)的柔輪材料供應(yīng)商。

剛輪：多采用球墨鑄鐵制造，能夠提供良好的韌性、耐磨性。

波發(fā)生器：由柔性軸承與橢圓形凸輪組成，目前國(guó)內(nèi)諧波減速器廠商已經(jīng)開始加速軸承的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，以綠的諧波為例，其諧波減速器用軸承以自產(chǎn)為主，外購(gòu)軸承主要為特定型號(hào)的深溝球軸承。

產(chǎn)業(yè)壁壘較方面來看，諧波減速器生產(chǎn)壁壘較高，技術(shù)、設(shè)備與人員均存在難點(diǎn)。

諧波傳動(dòng)技術(shù)包括總體結(jié)構(gòu)、柔輪、剛輪、凸輪、柔性軸承、交叉滾子軸承、齒形、波發(fā)生器等多個(gè)分支，從專利申請(qǐng)數(shù)量的角度來看，總體結(jié)構(gòu)、波發(fā)生器等是諧波減速器技術(shù)的研發(fā)重點(diǎn)。

競(jìng)爭(zhēng)格局方面，諧波減速器呈現(xiàn)寡頭壟斷高度集中的格局。

全球份額比國(guó)內(nèi)市場(chǎng)更集中，日本哈默納科是諧波減速器全球和國(guó)內(nèi)的最大供應(yīng)商，在諧波減速器領(lǐng)域長(zhǎng)期保持領(lǐng)先地位。

目前國(guó)產(chǎn)諧波減速器已基本可以實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代，綠的諧波市場(chǎng)份額僅次于哈默納克并率先打破海外廠商壟斷局面。

綠的諧波產(chǎn)品圖示：

圖片來源：綠的諧波官網(wǎng)

國(guó)內(nèi)同川科技也自主研發(fā)出具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的諧波減速器，并已實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。漢宇集團(tuán)通過收購(gòu)?fù)萍迹孀阒C波減速器領(lǐng)域。

昊志機(jī)電在諧波減速器領(lǐng)域形成了完整的產(chǎn)品族譜，已經(jīng)攻克了齒形設(shè)計(jì)、凸輪廓設(shè)計(jì)、齒輪表面處理等關(guān)鍵技術(shù)，建立了諧波減速器測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及檢測(cè)體系，其諧波減速器產(chǎn)品也包含波發(fā)生器這一關(guān)鍵部件。

來福諧波的產(chǎn)品線覆蓋全面，包括諧波減速器、關(guān)節(jié)模組及精密零部件三大板塊，其中波發(fā)生器作為諧波減速器的核心部件，也是來福諧波的重要產(chǎn)品之一。

大族激光旗下子公司杉川諧波擁有自主研發(fā)能力和先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，已自研生產(chǎn)了多個(gè)系列的諧波減速器產(chǎn)品，包括HMCS、HMHD、HMHS、HMCD等四大系列，共200余款諧波減速器，產(chǎn)品在傳動(dòng)效率和精度保持性和壽命等方面均達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

02

精密行星減速器

行星減速器具有高精度傳動(dòng)的特點(diǎn)，其齒輪嚙合緊密，摩擦損失小，能夠減小齒輪系的傳動(dòng)誤差，提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)精度。

行星減速器常主要為人形機(jī)器人的關(guān)節(jié)提供動(dòng)力支持。

例如，在機(jī)器人的腿部、髖部等關(guān)鍵部位，行星減速器能夠確保機(jī)器人在執(zhí)行行走、跳躍等復(fù)雜動(dòng)作時(shí)擁有足夠的動(dòng)力和穩(wěn)定性。

行星減速器的結(jié)構(gòu)主要包括中心太陽(yáng)輪、行星齒輪、內(nèi)齒圈。

工作時(shí)中心太陽(yáng)輪驅(qū)動(dòng)內(nèi)部受力旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)行星齒輪在內(nèi)齒圈軌道內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，依賴齒輪之間的嚙合來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的減小，行星架作為輸出軸，將減速后的運(yùn)動(dòng)傳遞給負(fù)載。

行星減速器圖示：

資料來源：科峰智能

精密行星減速器對(duì)生產(chǎn)過程的工藝及核心技術(shù)掌握及產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)能力要求較高。

頭部廠商往往具備兩方面優(yōu)勢(shì)并保證其市場(chǎng)地位：一是設(shè)計(jì)能力壁壘，包括模塊化、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、精度等方面的設(shè)計(jì)能力；二是工藝技術(shù)能力壁壘，新進(jìn)入者的專職工藝技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)不足、人員欠缺。

國(guó)際領(lǐng)先的單級(jí)精密行星減速器的精度可在1′以內(nèi)，保持高精度的穩(wěn)定使用壽命達(dá)到2萬小時(shí)，且產(chǎn)品一致性較高。

精密行星減速器供給格局相對(duì)更分散，全球CR3接近40%左右。

相對(duì)諧波減速器，行星減速器市場(chǎng)技術(shù)門檻相對(duì)較低，各家行星減速器的可選尺寸范圍較大，從性能角度來看，國(guó)內(nèi)廠商與海外廠商產(chǎn)品并無顯著差距。

由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)較為激烈，因此并沒有明顯的市場(chǎng)主導(dǎo)企業(yè)。

全球主要是日本新寶、紐卡特等國(guó)外巨頭，國(guó)內(nèi)科峰智能市場(chǎng)份額約5%左右；三大龍頭日本新寶、科峰智能、紐氏達(dá)特整體份額可以占到45%左右，中大力德、精銳機(jī)電、寧波東力等廠商也在行星減速器領(lǐng)域有所布局。

03

RV 減速器

RV減速器結(jié)構(gòu)和制造工藝復(fù)雜，相較于諧波減速器具有更高的技術(shù)和投資門檻。

盡管國(guó)內(nèi)一些企業(yè)已經(jīng)能夠批量生產(chǎn)RV減速器，但整體來在這一領(lǐng)域核心技術(shù)尚未完全掌握。

當(dāng)前本土RV減速器品牌主要仍聚焦在本土機(jī)器人品牌的中低端和中低負(fù)載產(chǎn)品系列。

市場(chǎng)格局方面，國(guó)內(nèi)RV減速器相對(duì)集中，兩大龍頭占據(jù)超過一半市場(chǎng)份額。

國(guó)產(chǎn)RV減速器已實(shí)現(xiàn)初步的國(guó)產(chǎn)替代，除雙環(huán)傳動(dòng)外，珠海飛馬、智同科技、中大力德、南通振康、秦川機(jī)床、六環(huán)傳動(dòng)等也是該領(lǐng)域具有實(shí)力的廠商。

目前我國(guó)超100家本土企業(yè)涉足精密減速器生產(chǎn)，企業(yè)數(shù)量逐漸增多，且技術(shù)和研發(fā)實(shí)力逐步提升。后續(xù)在主機(jī)廠降本訴求以及合作響應(yīng)需求下，國(guó)產(chǎn)替代有望趨勢(shì)逐漸明晰。

從長(zhǎng)期視角觀察，隨著特斯拉人形機(jī)器人量產(chǎn)在即，產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)明確，后續(xù)有望大幅提升核心零部件的需求，從而進(jìn)一步帶動(dòng)國(guó)內(nèi)廠商滲透率和市場(chǎng)份額提升。

本文重點(diǎn)關(guān)注人形機(jī)器人兩大核心電機(jī)：無框力矩電機(jī)和空心杯電機(jī)。

01

無框力矩電機(jī)行業(yè)概覽

人形機(jī)器人電機(jī)有三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：高效率、高動(dòng)態(tài)和高功率密度。

目前力矩電機(jī)是人形機(jī)器人執(zhí)行器普遍采用的電機(jī)類型之一。

無框力矩電機(jī)是力矩電機(jī)的一種，以輸出扭矩的的大小為性能指標(biāo)，通常可以被看成極對(duì)數(shù)很多的無刷、永磁、直驅(qū)伺服電機(jī)。

無框結(jié)構(gòu)上省去了電機(jī)的外殼，使得電機(jī)更好嵌入，其顯著的特征是較大的徑長(zhǎng)比和較多數(shù)目的磁極。

與有框電機(jī)相比，無框電機(jī)的優(yōu)勢(shì)包括更高的轉(zhuǎn)矩密度、更強(qiáng)的散熱能力、以及針對(duì)定制系統(tǒng)的靈活性。

將無框電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子直接集成到支撐傳動(dòng)組件的軸承系統(tǒng)，可以在很大程度縮小關(guān)節(jié)組件的尺寸。

由于無框力矩電機(jī)的中空結(jié)構(gòu)便于走線，因此適用于集成度較高的人形機(jī)器人。

旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中的無框力矩電機(jī)：

02

無框力矩電機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈

無框力矩電機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈上游原材料中，磁性材料主要包括鋼鐵、銅、鋁等用于制造電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子；編碼器用于將電機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)精確控制；中游是電機(jī)制造環(huán)節(jié)；下游廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、醫(yī)療設(shè)備、航空航天、光學(xué)以及其他技術(shù)要求較高的領(lǐng)域中。

根據(jù)科爾摩根披露信息，其關(guān)鍵原材料包括釹鐵硼磁材、SS400系列鋼材、電工鋼、銅材、樹脂、集成電路板等。

資料來源：科爾摩根官網(wǎng)

無框力矩電機(jī)的性能在很大程度上取決于其電機(jī)結(jié)構(gòu)和編碼器。

編碼器影響電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制功能，高端產(chǎn)品主依賴進(jìn)口重要元件芯片、碼盤的制作工藝難度較大，是國(guó)產(chǎn)化的主要壁壘。

市場(chǎng)格局方面，編碼器市場(chǎng)長(zhǎng)期被海外企業(yè)占據(jù)，例如海德漢、多摩川、雷尼紹等。據(jù)MIR數(shù)據(jù)，2023年多摩川和海德漢兩家合計(jì)在我國(guó)市占率約42%。

我國(guó)本土領(lǐng)先供應(yīng)商包括禹衡光學(xué)（奧普光電）、長(zhǎng)春匯通（匯川技術(shù)）、宜科電子，蘇州捷之碩等，其中禹衡光學(xué)在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位、技術(shù)水平能夠和外資競(jìng)爭(zhēng)，市占率約7.7%。

國(guó)內(nèi)企業(yè)禹衡光學(xué)前身長(zhǎng)春第一光學(xué)儀器廠于1965年成立，1986年開始引進(jìn)日本制造技術(shù)，確立編碼器產(chǎn)品為發(fā)展重點(diǎn)，逐步形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和品牌。2013年，奧普光電收購(gòu)禹衡光學(xué)，切入光柵傳感器業(yè)務(wù)。

長(zhǎng)春匯通生產(chǎn)的磁編碼器應(yīng)用于公司自產(chǎn)的伺服電機(jī)，開發(fā)的產(chǎn)品主要有增量式光電編碼器、絕對(duì)式光電編碼器等，匯川技術(shù)通過收購(gòu)長(zhǎng)春匯通進(jìn)入編碼器行業(yè)。

蘇州捷之碩公司的產(chǎn)品邁可斯可替代內(nèi)策爾、雷尼紹等品牌，廣泛應(yīng)用于機(jī)器人關(guān)節(jié)、半導(dǎo)體、精密設(shè)備等領(lǐng)域。

03

無框力矩電機(jī)市場(chǎng)格局

無框力矩電機(jī)目前存在較高的技術(shù)壁壘，全球市場(chǎng)呈頭部集中的格局。

全球無框力矩電機(jī)主要制造商包括科爾摩根（美國(guó)）、威騰斯坦（德國(guó)）、尼得科（日本）、派克漢尼汾（美國(guó)）、MAXONMOTOR（瑞士）等。

科爾摩根是全球最早研發(fā)出無框電機(jī)的企業(yè)，具備高端產(chǎn)品核心生產(chǎn)技術(shù)，KBM系列無框電機(jī)為公司明星產(chǎn)品。

我國(guó)無框電機(jī)行業(yè)玩家少，集中度較高，頭部企業(yè)占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位。

根據(jù)公開信息顯示，國(guó)內(nèi)無框電機(jī)主要參與者包括步科股份、昊志機(jī)電、偉創(chuàng)電氣、禾川科技等。

步科股份進(jìn)度較為靠前，已成功推出具有溫度控制穩(wěn)定、尺寸小、功率密度高等優(yōu)勢(shì)第三代無框電機(jī)可以對(duì)標(biāo)國(guó)際領(lǐng)先產(chǎn)品，部分型號(hào)具備一定優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)品在高端人形機(jī)器人領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

昊志機(jī)電的無框力矩電機(jī)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)≤1%，更利于機(jī)器人力矩控制，能夠提供3.5倍過載能力，可應(yīng)用于協(xié)作機(jī)器人、輕型機(jī)器人、人形機(jī)器人等多個(gè)領(lǐng)域。

此外，國(guó)產(chǎn)人形機(jī)器人本體廠商如宇樹H1、遠(yuǎn)征A1、小米Cyberone、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)，最大扭矩為360Nm。

宇樹、智元、小米機(jī)器人均自研關(guān)節(jié)電機(jī)，能夠更好適配各自廠商的機(jī)器人產(chǎn)品。

目前，我國(guó)無框電機(jī)行業(yè)尚處于起步階段，市場(chǎng)參與者數(shù)量較少，國(guó)產(chǎn)替代空間廣闊。隨著特斯拉人形機(jī)器人量產(chǎn)將至，作為核心零部件環(huán)節(jié)，行業(yè)景氣度有望進(jìn)一步提高。

04

空心杯電機(jī)行業(yè)概覽

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)器人的關(guān)鍵部件，是使機(jī)器人發(fā)出動(dòng)作的機(jī)構(gòu)。

機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓驅(qū)動(dòng)、氣體驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)三種。

其中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)具有高精度、實(shí)時(shí)響應(yīng)等優(yōu)勢(shì)，更適合人形機(jī)器人靈活度高的發(fā)展趨勢(shì)。

而空心杯電機(jī)作為人形機(jī)器人靈巧手末端執(zhí)行器的核心零部件，是目前性能最優(yōu)的電機(jī)方案之一。

空心杯電機(jī)是一種微型伺服直流電機(jī)，采用的是無鐵芯轉(zhuǎn)子，消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗，其電樞繞組為空心杯線圈，是一個(gè)空心的杯狀結(jié)構(gòu)。

相比傳統(tǒng)電機(jī)，空心杯電機(jī)更符合人形機(jī)器人靈巧手空間緊湊、負(fù)載能力的要求，且具有體積小、功率大、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)。

根據(jù)特斯拉在AIDay發(fā)布的Optimus人形機(jī)器人數(shù)據(jù)，其軀干部分裝有28個(gè)執(zhí)行器，靈巧手單手裝配6個(gè)執(zhí)行器，合計(jì)自由度高達(dá)50個(gè)，這些執(zhí)行器主要由空心杯電機(jī)和無框力矩電機(jī)等控制電機(jī)以及其他零件組成。

05

空心杯電機(jī)核心壁壘

空心杯電機(jī)的主要組成部分包括空心杯繞組、轉(zhuǎn)子組件、傳感器組件、法蘭、軸承、磁軛等。

行業(yè)主要難點(diǎn)在于繞組設(shè)計(jì)、動(dòng)平衡設(shè)計(jì)及資金投入。

核心技術(shù)壁壘包括線圈設(shè)計(jì)、繞線工藝以及繞線設(shè)備。

國(guó)際頭部企業(yè)主要采用一次性繞制成型的生產(chǎn)技術(shù)，且掌握壁壘線圈繞組設(shè)計(jì)和加工、壁壘繞線設(shè)備技術(shù)等核心技術(shù)。其自動(dòng)化程度較高，可加工0.08-0.2mm線徑、功率400W以下電機(jī)所需線圈。

國(guó)內(nèi)主要采用卷繞式生產(chǎn)，依賴人工且生產(chǎn)線徑受限，當(dāng)前一次成型繞線設(shè)備有待突破。

新進(jìn)入者的技術(shù)積累較淺，難以達(dá)到人形機(jī)器人領(lǐng)域的高效率等要求。

空心杯線圈結(jié)構(gòu)（馬鞍形）及卷繞式生產(chǎn)示意圖：

06

空心杯電機(jī)競(jìng)爭(zhēng)格局

在全球空心杯市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)方面，海外廠商較早建立起技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

德國(guó)、瑞士、美國(guó)、日本等頭部企業(yè)長(zhǎng)期保持較高的市場(chǎng)占有率，形成一定程度上的壟斷。

瑞士Maxon、德國(guó)Faulhaber、瑞士Portescap等處于行業(yè)第一梯隊(duì)，并已經(jīng)大量申請(qǐng)空心杯電機(jī)相關(guān)的專利技術(shù)。

國(guó)內(nèi)一些優(yōu)秀廠商正在加速追趕和布局。

以鳴志電器和鼎智科技產(chǎn)品為例，空心杯產(chǎn)品已應(yīng)用于軍工、醫(yī)療、半導(dǎo)體等高端領(lǐng)域，且可以定制不同規(guī)格產(chǎn)品，并能以“編碼器+控制器+空心杯電機(jī)+精密齒輪箱”方案形式提供產(chǎn)品。

根據(jù)公開資料顯示，鳴志電器目前已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)銷售。公司主要通過兩次并購(gòu)掌握核心技術(shù)：收購(gòu)美國(guó)LinEngineering、瑞士TechnosoftMotionAG，后者在空心杯的驅(qū)動(dòng)控制領(lǐng)域始終保持全球領(lǐng)先的技術(shù)水平。

橫向?qū)Ρ韧吞?hào)MAXON和鳴志電器的空心杯電機(jī)產(chǎn)品，鳴志電器在空載轉(zhuǎn)速、最大連續(xù)轉(zhuǎn)矩等核心指標(biāo)上與海外頂尖廠商差距不斷縮小。

鼎智科技的空心杯電機(jī)已經(jīng)基本成熟，并處于中小批量供貨階段，自研的空心杯電機(jī)繞線設(shè)備實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)批量生產(chǎn)，鼎智科技于2019年被江蘇雷利收購(gòu)，成為其控股子公司。

工控領(lǐng)域頭部廠商偉創(chuàng)電氣也切入機(jī)器人領(lǐng)域，布局空心杯電機(jī)、無框電機(jī)等產(chǎn)品。偉創(chuàng)電氣自主研發(fā)空心杯電機(jī)，在空心杯電機(jī)領(lǐng)域的13mm款產(chǎn)品可以達(dá)到空載轉(zhuǎn)速85000rpm，最大輸出功率58W，最大額定轉(zhuǎn)矩7Nm，效率可達(dá)90%。適用于靈巧手10mm的空心杯電機(jī)模組已經(jīng)取得小批量訂單。

微傳動(dòng)頭部企業(yè)兆威機(jī)電轉(zhuǎn)矩直流電機(jī)和無刷空心杯電機(jī)均已形成系列產(chǎn)品，用于人形機(jī)器人等領(lǐng)域，正開展4mm直徑無刷空心杯電機(jī)攻關(guān)，以突破國(guó)外技術(shù)壁壘；8mm永磁步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化量產(chǎn)，且積極布局3.4mm和4.4mm等更難度產(chǎn)品。

拓邦股份是國(guó)內(nèi)最早從事伺服研發(fā)的企業(yè)之一，目前在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)及空心杯電機(jī)的產(chǎn)品應(yīng)用，其中空心杯無刷電機(jī)CB2060無負(fù)載轉(zhuǎn)速為12000-70000r/min，額定負(fù)載轉(zhuǎn)速達(dá)到9000-58000r/min，扭矩15-80mN.m。

雷賽智能空心杯電機(jī)采用馬鞍型全自動(dòng)繞線技術(shù)、一次成型，對(duì)標(biāo)全球最優(yōu)空心杯電機(jī)技術(shù)水平，空心杯電機(jī)產(chǎn)品提供EC標(biāo)準(zhǔn)型、ECH高轉(zhuǎn)速、ECT大轉(zhuǎn)矩三大系列，已經(jīng)成功應(yīng)用于人形機(jī)器人靈巧手、協(xié)作機(jī)器人關(guān)節(jié)、AGV/AMR移動(dòng)機(jī)器人等領(lǐng)域。

當(dāng)前人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程提速，核心零部件國(guó)產(chǎn)替代趨勢(shì)明確。未來隨著國(guó)產(chǎn)機(jī)器人硬件迭代升級(jí)，成本優(yōu)勢(shì)將逐漸顯現(xiàn)。空心杯電機(jī)方面，隨著疊加國(guó)產(chǎn)繞線機(jī)器持續(xù)突破，國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)加速攻克空心杯電機(jī)壁壘，有望打開高端空心杯電機(jī)市場(chǎng)。

隨著特斯拉人形機(jī)器人量產(chǎn)進(jìn)程加速，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)較強(qiáng)，后續(xù)有望大幅提升核心零部件的需求，從而進(jìn)一步帶動(dòng)國(guó)內(nèi)廠商滲透率和市場(chǎng)份額提升。

本文重點(diǎn)關(guān)注人形機(jī)器人三大核心傳感器：觸覺傳感器、視覺傳感器和力/力矩傳感器。

01

力/力矩傳感器

力/力矩傳感器能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量機(jī)器人關(guān)節(jié)或末端執(zhí)行器受到的力和力矩，為控制系統(tǒng)提供關(guān)鍵的反饋信息。可以讓機(jī)器人在執(zhí)行操作時(shí)能夠自主調(diào)整其姿態(tài)，從而確保操作的穩(wěn)定性和精確度。

按照測(cè)量維度的不同，力傳感覺器可以分為一維至六維力傳感器。

從主流的傳感器的測(cè)量維度來看，一、三、六維力矩傳感器為常見產(chǎn)品，二、五維力矩的相對(duì)較少。

測(cè)量維度的數(shù)量越多，產(chǎn)品生產(chǎn)難度越大。

根據(jù)坤維科技CTO袁明論介紹：“如果力的方向是固定的，可以采用一維力傳感器；如果力作用點(diǎn)與傳感器標(biāo)定參考點(diǎn)重合，但力的方向隨機(jī)變化，可以用三維力傳感器；而如果力的方向和作用點(diǎn)都在三維空間里隨機(jī)變化，就應(yīng)該選用六維力傳感器進(jìn)行測(cè)量。”

六維力傳感器是維度最高的力覺傳感器，能夠提供最高維度的力覺信息，并給出最為全面和精準(zhǔn)的力覺數(shù)據(jù)。

六維力矩傳感器壁壘也最高的，所需應(yīng)變片數(shù)量是單維力傳感器的數(shù)倍，疊加生產(chǎn)難度大，其成本遠(yuǎn)高于單維力矩傳感器。

在人形機(jī)器人的末端安裝六維力傳感器，可以獲取力傳感器往后段的力覺信息。

人形機(jī)器人對(duì)力傳感器需求明確，以特斯拉人形機(jī)器人Optimus為例，關(guān)節(jié)使用扭矩傳感器和拉力傳感器，手腕和腳腕關(guān)節(jié)使用六維力傳感器，能夠同時(shí)測(cè)量三維空間中的三個(gè)力分量和三個(gè)力矩分量，為機(jī)器人提供全面的力覺信息。

優(yōu)必選為人形機(jī)器人均在手腕和腳踝處配置了4個(gè)六維力/力矩傳感器。

資料來源：優(yōu)必選官網(wǎng)

目前六維力傳感器市場(chǎng)基數(shù)偏小，尚未形成明顯規(guī)模效應(yīng)。

全球市場(chǎng)國(guó)外老牌廠商眾多，歐美國(guó)家起步較早。市場(chǎng)格局較為集中，前十廠商合計(jì)份額達(dá)約70%。

在全球六維力傳感器市場(chǎng)中，ATI占據(jù)較大的市場(chǎng)份額，是眾多機(jī)器人和自動(dòng)化設(shè)備制造商的首選供應(yīng)商。ATI率先開發(fā)出六維力和力矩傳感器，能夠測(cè)量XYZ三個(gè)方向的力和力矩。

國(guó)內(nèi)廠商中目前可批量化供應(yīng)的企業(yè)較少，宇立儀器、藍(lán)點(diǎn)觸控、坤維信息、鑫精誠(chéng)、海伯森等具備較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，部分指標(biāo)對(duì)標(biāo)海外產(chǎn)品，柯力傳感、昊志機(jī)電、東華測(cè)試、安培龍、神源生智能、瑞爾特測(cè)控等公司近年來加速布局。

在2023年中國(guó)六維力傳感器市場(chǎng)中，宇立儀器位居第二，市場(chǎng)份額12.2%。排名第一的是ATI，市場(chǎng)份額占比為22.4%。宇立儀器的六維力傳感器被用于優(yōu)必選的Walker S1人形機(jī)器人中。

藍(lán)點(diǎn)觸控的六維力傳感器產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入大族、珞石、新松、UR等協(xié)作機(jī)器人的供應(yīng)鏈中。

坤維科技的六維力傳感器與節(jié)卡、遨博、睿爾曼、越疆、思靈等協(xié)作機(jī)器人廠商開展了深度合作。

柯力傳感目前已給國(guó)內(nèi)多家工業(yè)機(jī)器人、協(xié)作機(jī)器人和人形機(jī)器人客戶送樣，已取得部分協(xié)作機(jī)器人客戶的批量訂單。此外，柯力傳感已向華為交付了六維力傳感器樣品，樣品客戶已測(cè)試合格，訂單已完成交付。

在人形機(jī)器人量產(chǎn)前，本體企業(yè)會(huì)優(yōu)先找尋研發(fā)能力強(qiáng)的六維力矩傳感器生產(chǎn)廠商配套本體開發(fā)。

在產(chǎn)品定型后量產(chǎn)降本是關(guān)鍵，具備大規(guī)模降本能力特別是擁有自動(dòng)化貼片設(shè)備，且具有力傳感器大規(guī)模量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)占優(yōu)。

02

觸覺傳感器

觸覺傳感器是機(jī)器人直接感知環(huán)境作用的重要傳感器，應(yīng)用于機(jī)器人的關(guān)節(jié)和柔性皮膚等領(lǐng)域。

作為視覺傳感的重要補(bǔ)充，觸覺傳感器可以使機(jī)器人通過觸摸來感知物體的形狀和質(zhì)地等物理特性，從而進(jìn)行精確的抓取操作。

特斯拉人形機(jī)器人手部傳感器中價(jià)值量最大的是觸覺傳感器。

觸覺傳感器主要分為柔性、和剛性（MEMS為主）。

其中，柔性觸覺傳感器具有更高的價(jià)值，壁壘主要在材料和制造兩方面。

材料選擇包括敏感材料有機(jī)聚合物、石墨烯以及柔性基底材料。

觸覺傳感器目前處于發(fā)展早期，當(dāng)前市場(chǎng)主要以Canatu、Sensel、Flexpoint等海外企業(yè)為主。

國(guó)內(nèi)布局觸覺傳感器的廠商有蘇州能斯達(dá)電子（漢威科技）、申昊科技、墨現(xiàn)科技、力感科技、瑞滸科技等、埔慧科技、帕西尼感知、鈦深科技、柔宇科技、宇博智能、蘇試試驗(yàn)、中科納芯等。

未來各場(chǎng)景更精細(xì)的觸覺感知能力需求將推動(dòng)機(jī)器人觸覺傳感器需求進(jìn)一步增加，如人形機(jī)器人的肢體、胸腔等部位有望成為潛在應(yīng)用場(chǎng)景。

03

視覺傳感器

視覺傳感器通過相機(jī)獲取環(huán)境圖像，進(jìn)行物體識(shí)別和跟蹤。

深度攝像頭（如激光雷達(dá)、ToF攝像頭）可以幫助獲取3D空間信息，使人形機(jī)器人能夠識(shí)別周圍環(huán)境中的物體行人和障礙物等，實(shí)現(xiàn)避障和導(dǎo)航等功能。

激光雷達(dá)用于環(huán)境的高精度測(cè)距，幫助機(jī)器人了解周圍障礙物的位置和動(dòng)態(tài)，為路徑規(guī)劃和避障提供重要信息。

禾賽科技推出了面向機(jī)器人領(lǐng)域的迷你3D激光雷達(dá)JT系列產(chǎn)品，采用禾賽第四代自研芯片，擁有全球最廣的360° x 187°超半球視野，為機(jī)器人提供零盲區(qū)的三維感知能力。

速騰聚創(chuàng)推出了全球首款機(jī)器人全固態(tài)數(shù)字化激光雷達(dá)E1R，搭載數(shù)字化SPAD-SoC芯片和2D VCSEL芯片，可以支持各類型移動(dòng)機(jī)器人在不同光照條件場(chǎng)景中穿梭作業(yè)。

奧比中光最新研發(fā)的dToF（直接飛行時(shí)間）激光雷達(dá)傳感器芯片LS635，集成了高性能SPAD像素以及高性能數(shù)據(jù)處理模塊的激光雷達(dá)傳感器芯片，采用行業(yè)最先進(jìn)的3D堆疊工藝的背照式SPAD-SoC芯片，已應(yīng)用于機(jī)器人、無人機(jī)和自動(dòng)駕駛等場(chǎng)景。

機(jī)器視覺是人工智能最重要的前沿技術(shù)之一，其底層邏輯在于為機(jī)器植入“人眼與大腦”，使機(jī)器可代替人工來對(duì)被檢測(cè)物品做測(cè)量與判斷。

當(dāng)前機(jī)器視覺向機(jī)器人視覺不斷進(jìn)化，人形機(jī)器人視覺方案目前主要以結(jié)構(gòu)光、雙目或多目RGB、TOF 等的組合方案為主。

全球機(jī)器視覺市場(chǎng)以美國(guó)康耐視和日本基恩士為代表的廠商占據(jù)全球超 50%的市場(chǎng)份額。

國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺行業(yè)以海康威視、大恒科技、天準(zhǔn)科技、凌云光為代表的中國(guó)本土機(jī)器視覺廠商已在核心零部件技術(shù)與獨(dú)立軟件算法等方面進(jìn)行大力投入；奧比中光在中國(guó)服務(wù)機(jī)器人3D視覺傳感器領(lǐng)域市占率超過70%；奧普特?fù)碛型暾臋C(jī)器視覺核心軟硬件產(chǎn)品。

此外，IMU能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量人形機(jī)器人在三維空間中的角速度和加速度，通過感知機(jī)器人身體的傾斜、旋轉(zhuǎn)等姿態(tài)變化，為控制系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)反饋，使其能夠快速調(diào)整機(jī)器人的步態(tài)和姿態(tài)，以保持平衡防止摔倒。該領(lǐng)域主要布局廠商有敏芯股份和芯動(dòng)聯(lián)科等。

隨著特斯拉人形機(jī)器人量產(chǎn)進(jìn)程加速，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)較強(qiáng)，后續(xù)有望大幅提升核心零部件的需求，從而進(jìn)一步帶動(dòng)國(guó)內(nèi)廠商滲透率和市場(chǎng)份額提升。

來源：網(wǎng)絡(luò)