摘要：可以分为两个主要层面：首先，它需要结合对任务的理解以及环境数据来确定最佳的行动路径；其次，它够独立产生运动指令，以实现精确的运动控制。这使得机器人能够执行人机交互、环境感知和高级规划任务。

1、人形机器人包含人机交互、环境感知、运动控制三大核心能力，三大核心技术决定人形机器人商用前景

机器人的决策能力主要依赖于大模型技术。

可以分为两个主要层面：首先，它需要结合对任务的理解以及环境数据来确定最佳的行动路径；其次，它够独立产生运动指令，以实现精确的运动控制。这使得机器人能够执行人机交互、环境感知和高级规划任务。

在路径规划的具体实施上，通常涉及到三种 大型模型的协同工作：

视觉导航模型（VNM）、大语言模型（LLM）和视觉言多模态大模型（VLM）。人形机器人首先使用VNM收集周围环境的视觉数据，然后LLM将这些数据解析成地标的文本描述。接着，VLM将文本描述 与目标进行匹配，最后VNM根据匹配结果完成路径规划。

特斯拉采取纯视觉方案，其余大多数人形机器人厂商采用深度相机+激光 /超声波雷达的方案。

特斯拉Optimus机器人的3D传感模块以多目视觉为主， 波士顿动力Atlas采用激光雷达+深度相机，优必选WALKERX 采用基于多目 视觉传感器的3D视觉定位，小米CyberOne机器人所搭载的Mi-Sense深度视 觉模组是由小米设计，欧菲光协同开发完成，其机器视觉深度相机模块主要由 iToF 模组、RGB模组、可选的IMU模块组成。

液驱追求极致性能，电驱更符合商业化路线

电动驱动能够进行更为灵活、精准、方便的运动控制，但不易进行重负载活动，核心部件为电机，代表企业为特斯拉；液压驱动更为高效且可以做到无极调节，驱动强劲，出力大但不灵活，适用于弹跳和重负载活动，核心部件为液压缸、液压阀等，代表企业为波士顿动力；

相比电气驱动，液压驱动输出力矩大、功率密度高和过载能力强，因而能满足波士顿动力Atlas高负载动作和快速运动的需求；波士顿动力 身共28个液压执行器，可执行高负载复杂动作。但液压驱动的方式能耗大、 成本高，同时容易出现漏液等问题、可维护性差。

商用场景下高负载动作（如 跑酷、后空翻等）属于非必要行为。单台 Optimus全身40个执行器，其中：身体关节部分采用减速器/丝杆+伺服电机的传动方式，共计28个执行器；机 械手基于欠驱动方案，采用电机+腱绳驱动的传动结构，单手6个电机，11个 自由度。

随着电驱系统功率密度和响应速度的不断提升，我们认为结合电驱成 本低、易于维护且技术应用成熟的优势，基于电驱的人形机器人商业化可能性 更高。

重点关注核心零部件板块机会

人形机器人三大核心零部件包括减速器、伺服系统和控制器，成本合计占比约70%。

以特斯拉Optimus为例，人形机器人主要包括躯干、四肢和手部等结构。躯干中集成了电池包模组，“大脑”同样位于躯干中；四肢部分主要为28个 执行器，分为直线和旋转两类。单手是采用6个执行器，拥有11个自由度。全身执行器布置方案为14个直线执行器+14个旋转执行器，分布在肩部(3个 旋转)x2、大臂(1个直线)x2、小臂(2个直线+1个旋转)x2、腰部(2个旋转)、 髋部(2个旋转)x2、大腿(2个直线)x2和小腿(2个直线)x2。

特斯拉人形机器人 BOM成本中，关节部件价值量占比超一半。目前已 知特斯拉人形机器人 BOM 成本大约为 49298 美元。其中，关节的 BOM成 本大约为 31480美元，占总成本的 63.9%。在特斯拉人形机器人 BOM成本 中，关节部件价值量占比超过一半。在整机的 BOM 成本中，除开软件系统 （FSD），零部件价值量占比按高低排列分别为：传感器、电机、谐波减速器、 丝杠。

减速器

精密减速器包括谐波减速器、RV减速器、行星减速器，目前特斯拉人形 机器人的主流路线使用的精密减速器为谐波减速器。特斯拉人形机器人主流 路线是谐波减速器方案，国产人形机器人较多采用行星减速器为主，谐波减速 器为辅。两者方案存在争议，因此在定型过程中，仍然存在新的组合或新的可 能性。采用谐波减速器的方案需要配合力矩传感器以实现精确的力控制，这使 得整体结构更为复杂，成本也随之增加。相比之下，多级行星减速器的结构设 计相对简单，但其控制精度不如谐波减速器。从产品性能和成本效益的角度来 看，谐波减速器在市场中的表现优于行星减速器，其未来的规模经济和成本降 低潜力也更大。

谐波减速器下游行业主要集中在工业机器人领域，其他行业市场有待扩 展。谐波减速器的下游主要集中在工业机器人行业，2022年至2023年工业机 器人的占比大约在57%左右，基本保持不变。其他行业中，机床及非标自动化 设备领域使用相对较多，2023年占比分别为14%和11%。机床及非标自动化 设备领域之所以一直未大批起量，主要是目前谐波减速机并非必须使用产品， 例如，在机床行业中，谐波减速器主要适用于对空间和重量有较高要求的精雕 机、雕铣机和牙雕机等设备。

未来半导体行业、医疗领域以及人形机器人等方向对谐波减速器需求有 望增加。谐波减速器在除机器人以外的精密传动领域亦可广泛适用，应用行业 正不断拓宽至半导体制造设备、医疗器械以及人形机器人等领域。半导体行业 对设备的精度要求高，其中晶圆机器人和整套设备均使用了大量的谐波减速 机，随着中国半导体行业的发展，预计谐波减速器在该行业的应用比例将显著 增加。医疗领域中谐波减速器用量较小，但预计未来增长较快。随着手术机器 人等技术的发展，医疗行业对谐波减速机的需求会不断增加。同样人形机器人 作为潜在谐波减速机应用行业，预计未来将不断放量。2020年，全球谐波减 速器市场规模达30.4亿元，预计到2025年将达到129.1亿元。随着机器人等 行业的快速发展，中国减速器市场规模已超过20亿元，2025年，中国谐波减 速器市场规模将达到41亿元。

全球谐波减速器市场呈现高度集中的格局，哈默纳科占据主导地位。根 据新思界产业研究中心的报告《2021-2025年中国谐波减速器行业市场深度调 研及发展前景预测报告》，哈默纳科的全球市场份额约为82%，绿的谐波的市 场份额约为7%，剩余的市场份额则由其他厂商共同占据，大约为11%

全球减速器市场中谐波减速器行业龙头为哈默纳科，其他参与者有尼得 科、绿的谐波、来福谐波等。目前，哈默纳科技术和专利领先，产品寿命高、 故障率低、品类丰富，覆盖全球市场。近年来谐波减速器国内厂商的市场份额 日益扩大，主要厂商有绿的谐波、来福谐波等。

2023 年，内资企业在中国谐波减速器市场销量占比远超外资企业。2023 年，外资厂商哈默纳科在中国市场约有9%的市占率。哈默纳科通过产品性能 优势、加强与大客户合作以及采取降价策略，成功维持了一定的市场份额。国 内厂商中，绿的谐波以 26%的市占率在中国市场中占据主导地位，作为专注 于谐波业务的上市公司，在技术和批量化生产方面具有显著优势。来福谐波减 速器通过专注于中低端市场和开发特定型号产品，实现了市场份额的快速增 长。同时，杉川谐波和同川科技等企业近年来也纷纷进入谐波领域，并依靠母 公司的资金、技术、渠道等支持，实现了出货量的显著提升。

国产减速器替代进口产品的主要驱动力有以下两个方面。首先，国际品 牌较长的交货周期在一定程度上制约了国内机器人制造商的发展速度；其次， 得益于国内出台的一系列扶持政策，中国对精密减速器等关键技术的投入不 断加大。一些国内企业通过技术突破和生产工艺的创新，显著提高了产品的性 能和可靠性，从而突破了国外技术垄断的局面。

电机

人形机器人主要用的是无框力矩电机和空心杯电机。其中每个线性执行 器和旋转执行器都用到1个无框力矩电机，合计28个。每只人形机器人手里 面含有6个执行器，其中每个执行器里面还有1个空心杯电机，合计12个。

无框力矩电机适用于机器人关节处，无刷空心杯电机与灵巧手关节适配 性高。相比于传统有框电机，无框力矩电机具有节省空间、减少部件数量、提 升系统性能等优势，符合人形机器人关节处对电机空间小、可靠以及效率高的 要求，因此适合应用于机器人关节处的动力来源。无刷空心杯电机体型小且功 率密度大，与灵巧手关节适配性高。灵巧手的关节需要配备体积小且能输出较 大力的电机。因此，功率密度高、效率高且体型较小的空心杯电机适合用于灵 巧手关节。

人形机器人的灵巧手是一个关键的升级点，它具备独立升级的潜力。特 斯拉在We Robot 曝光的Gen3 灵巧手从单手11个自由度升级为22个自由 度，接入了Optimus Gen2的前臂，然后徒手随机接网球。灵巧手作为实现人 形机器人多功能性的核心组件之一，其开发工作量巨大，技术方案也在不断演 进。预计未来灵巧手可能会提供多种配置选项，以满足不同层次产品的需求， 从而实现高端与中低端产品的共存。

2022 年全球力矩电机市场规模为 6.1 亿美元，2020 年全球空心杯电机 市场规模6.23亿美元。2017-2022年全球力矩电机市场规模复合增速为8.8%， 2022 年全球力矩电机市场规模为 6.1 亿美元。2020 年全球空心杯电机市场 规模6.23亿美元，预计到2025年全球空心杯电机市场为9.36亿美元。

无框力矩电机长期依赖国外厂商，国产化进程正在推进。科尔摩根是国 际无框力矩电机龙头企业，产品性能处于第一梯队，广泛应用于机器人、AGV、 机床、医疗设备、印刷和包装等领域。国内步科股份、昊志机电等公司近年来 发展迅猛，今年伟创电气也开始对无框电机进行产品开发。国内无框力矩电机 发展迅速，但性能方面较国外产品仍有差距。

全球空心杯电机前三大企业均为外资，国资份额较少。2021年，前三大 企业占有全球55.4%的市场。全球空心杯电机主要制造商包括Faulhaber (冯 哈伯) 、Portescap、 Maxon (马克森) 、 Allied Motion (艾莱德摩新) 、鸣志 电器、拓邦股份等。国内企业主要占据中低端市场，产量规模较大，但高端市 场份额仍然较低。跟海外公司相比，国内公司产品差距主要在材料选用、本体 设计、机电控制等；鸣志电器的优势在于价格低、服务好、交货周期更短。

传感器

力矩传感器可为机械臂提供实时力和力矩，人形机器人对柔顺控制要求 高的手腕和脚踝或将使用六维力矩传感器。力矩传感器是机械臂的关键部件 之一，可为机械臂提供实时力和力矩信息。力矩传感器可实现机械臂对操作对 象的力感知，从而协助机械臂完成精细和智能的操作任务。按照测量维度，力 矩传感器可分为一至六维力矩传感器。人形机器人中，六维力矩传感器主要用 在对柔顺控制要求高的手腕和脚踝。六维力传感器也被称为六轴力/力矩传感 器、F/T传感器，用于精确测量X、Y、Z三个方向的力信息和Mx、My、Mz三个维度的力矩信息。人形机器人中，对柔顺控制要求高的手腕和脚踝或将使 用六维力矩传感器，而身体的其他关节将使用关节扭矩传感器（单维）。

全球传感器市场超万亿，中国占比约20%。根据Statista，2022年全球 市场规模为2512.9亿美元，中国市场规模为510.1亿美元。中国市场占全球 传感器市场的比例维持在20%上下，在全球市场中的份额也相对稳定。

中国六维力(矩)传感器市场近年入局者逐年增加，但受限于该领域高技术 壁垒，具备批量化产品供应能力厂商依然偏少。我国力矩传感器行业仍处在 初期阶段，竞争格局较为分散。相比于单轴传感器，六维力矩传感器生产技术 和流程较为复杂，具有较高的技术壁垒，目前我国参与企业主要有昊志机电、 宇力仪器(未上市，ABB、安川、KUKA等的合作供应商)、以及坤维科技(未上 市，与节卡、遨博等国内协作机器人著名厂商开展深度合作)、柯力传感等。

丝杆

滚动丝杆可划分为滚珠丝杆和行星滚柱丝杆两类，人形机器人常用行星 滚柱丝杆。丝杆是机械设备常用的精密滚动部件。丝杆将回转运动转化为直线 运动，或将直线运动转化为回转运动的理想产品。按照滚动体的不同，滚动丝 杆可划分为滚珠丝杆和行星滚柱丝杆两类。行星滚柱丝杆具有高承载、耐冲 击、体积小、高速度、低噪音、高精度、长寿命等优点，被特斯拉应用于人形 机器人。

国内行星滚柱丝杆市场主要被国外厂商占据，国内厂商占比较低。2022 年国内行星滚柱丝杆市场主要被国外厂商占据，国外龙头制造商Rollvis、GSA 和Ewellix 市场份额占比分别为27%、26%、13%；国内行星滚柱丝杆厂商以 优仕特、南京工艺、博特精工为代表，市场份额分别为8%、3%、3%。

我国丝杆产业的上市公司数量较多，中游丝杆制造厂商有恒立液压、双 林股份、秦川机床、五洲新春、北特科技、贝斯特、禾川科技、长盛轴承、鼎 智科技等。恒立液压精密加工工艺深厚，募投项目重点布局滚珠丝杠项目；贝 斯特全面布局滚珠丝杠赛道，瞄准工业母机、人形机器人等领域进行开拓；鼎 智科技深耕微特电机、丝杠部件和螺母技术，线性执行器具备先发优势。

来源：全产业链研究一点号