机械设备行业专题研究：人形机器人迭代下供应链的新机遇

　　特斯拉机器人快速迭代，国产供应链迎来新机遇

    2021 年特斯拉在AI Day 上首次提出其人形机器人Optimus 的渲染图；2022年AI Day 上，特斯拉推出原型机，在没有外接线缆的情况下实现了缓慢行走与挥手；2023 年5 月股东大会上，特斯拉人形机器人已经可以实现流畅的行走与抓取物品，灵活度较原型机大大提高。经过我们的测算，目前特斯拉机器人关节的总成本为41 万元左右，从高到低价值量占比前四的零部件分别为：力矩传感器、滚柱丝杠、无框电机、谐波减速器。

    　　通用机器人迎来曙光，已具备协作安全性

    　　我们认为人形双足机器人为通用机器人的最优解，因为人类社会的种种事物都按照人类的生理结构进行设计的，为了适应种类多样的任务，达到通用的目的，贴近人类形态的双足机器人其隐形成本最小。2023 年5 月，特斯拉机器人腿部的末端关节能够在落地的同时不打碎鸡蛋，也能够轻松地抓取物品，证明其末端肢体关节的力矩控制能力有了显著的提高，增强了与人协同时的安全性。通过共用特斯拉汽车上的FSD 自动驾驶系统，特斯拉机器人已经可以利用视觉自主识别、记忆周围环境，构建地图。工程师也可以通过AI 对其进行肢体的模拟训练，大大降低了其开发成本。

    　　力矩传感器/滚柱丝杠/无框电机/谐波减速器为高价值量环节

    　　旋转执行器、线性执行器、灵巧手共同构建擎天柱全身40 个关节。旋转执行器由角接触轴承、谐波减速器、交叉滚子轴承、编码器、无框电机、力矩传感器构成。特斯拉线性执行器由深沟球轴承、无框电机、力矩传感器、编码器、反式滚柱和四点接触球轴承构成。灵巧手主要由空心杯电机、螺纹丝杠、行星精密齿轮箱和编码器构成。根据我们的测算，目前特斯拉机器人关节BOM 表成本为41 万元左右，其中力矩传感器、滚柱丝杠、无框电机、谐波减速器价值量占比较高。

    　　力矩传感器/滚柱丝杠/空心杯电机技术壁垒较高

    　　六维力矩传感器除了要解决对所测力分量敏感的单调性和一致性问题外，还要解决因结构加工、工艺误差引起的维间（轴间）干扰问题和电路实现，技术难度大。对于滚柱丝杠来说，企业为了实现高速或精密的加工，除在机床设备的结构刚性进行加强设计外，必须同时具备高速主轴系统和高速进给系统，才能达到材料切削过程的高速化，这对于企业的制造能力和设计能力都有较高的要求。空心杯电机核心技术难点在于大批量生产和精密齿轮箱减速器。国内众多厂商采用手工绕线的方式生产，在生产效率、产品寿命、精度方面存在劣势。

    　　风险提示：特斯拉机器人方案变更；成本测算具有一定局限性；特斯拉机器人产业化不及预期。