人形机器人行业专题报告：Tesla Bot风起，万亿赛道启航

（报告出品方/作者：东吴证券，曾朵红，谢哲栋）

核心观点：

Tesla Bot风起，万亿赛道启航

特斯拉“Optimus”即将横空出世，开启人形机器人纪元。马斯克将于2022年9月30日发布人形机器人 Optimus样机，电动车“掌门人”高调入局人形机器人究竟是“博眼球”，抑或“真功夫”？我们着重探究 Optimus落地推广的两大关键问题：

1）产品“从0到1”：人形机器人主要有人机交互、环境感知、运动控制这三大核心技术。特斯拉智能汽车≈自动驾驶+轮式机器人——电动车自动驾驶赋能Optimus人机交互、环境感知相关技术，背后是传感器方案、FSD芯片及核心算法平台等；但从“轮式机器人”到高达40个自由度（关节）的人形机器人，机电硬件（主要是电机及其驱动器+减速机）、运动软件算法待突破&迭代。

2）商业化可行性1→N：复盘特斯拉电动车的崛起之路，Optimus在智能化技术、市场营销等策略上均可复用电动车时代的经验，在人形机器人赛道上具备强竞争力和先发优势。放量节奏方面，参考Model S历程，我们预计人形机器人Optimus将于2023年底交付、2024-25迅速上量，2023-2025年销量分别10/50/100万台。

一、人形机器人：历经坎坷，持续发展

1.1.机器人概述：可编程操作机，全球达百亿美元

机器人是具备一定程度自主能力的可编程多功能操作机。根据美国机器人协会，机器人是一种可编程和多功能的操作机，或是为了执行不同任务而具可编程动作的专门系统。2021年全球机器人市场规模达410亿美元，未来空间较大。根据Statista数据，全球机器人销量 2019-2021年分别为329亿美元/363亿美元/410亿美元，目前仍处于较初期发展阶段，未来空间较大。根据我国2021年6月1日实施的《机器人分类》，机器人可被分为工业机器人、服务机器人两大类，工业机器人主要应用于工业环境用于制造目的，而服务机器人更重视人类交互。

1.2.人形机器人：服务机器人的最高级形态

人形机器人是服务机器人的最高级形态，可被广泛应用于生活生产的众多场景。人形机器人被誉为AI领域的终极形态，是指模仿人的形态和行为而设计制造的机器人，设计制造目的是为了与人工工具和环境进行交互，从而辅助甚至替代人类的生产生活。应用场景上，主要分为商用场景和个人/家庭应用场景两大类，涵盖物流、送餐、清洁、陪伴、娱乐等应用领域。

1.3.核心产品：技术仍需突破，商业化仍是难题

1.3.1.本田ASIMO：纯电机驱动的人形机器人“鼻祖”

本田ASIMO机器人于2000年推出，采用纯电机驱动，自由度57个，之后十余年不断迭代升级，具备跑、跳、爬楼梯甚至跳舞等功能。售价250万美元，未进行商业化，2018年7月停止更新。

1.3.2.波士顿动力ATLAS：液压驱动“集大成者”，带来极致运动控制性能

波士顿动力仿人机器人Atlas于2013年推出，采用液压驱动+控制模式，自由度28个，运动控制能力较为顶尖，目前可以实现多种“跑酷动作”。单台价值200万美金，目前无商业化尝试。

1.3.3.优必选WALKER：国产人形机器人先锋，商业化进程加速中

我国机器人领域领军企业优必选的WALKER原型机于2016年，采用纯电机驱动，自由度41个，并多次迭代，目前版本可进行弹琴、倒水、步态行走等，商业化进程加速中。

1.3.4.其他代表产品：商业化进程较艰难

其他代表性产品包括软银的Pepper、Engineered Arts的Ameca、Agility Robotics的Digit等成本均较高，其中Digit主打物流垂直应用场景，商业化效果最好。

二、需求：场景为本，空间广阔

2.1.场景预测：精准场景定位是商业化基础

服务机器人可以分为商业机器人和个人机器人,应用场景较为广泛。商业机器人是指在专业环境中执行服务的机器人，而个人机器人则用于私人家庭。根据Statista数据，商业机器人的应用场景主要包括医疗、物流、农业和其他（包括国防、公共关系等），个人/家庭机器人的应用场景主要为家务机器人（辅助吸尘、地板清洁、草坪修剪、游泳池清洁、窗户清洁、家庭安全等）、娱乐休闲机器人（用于满足情感需求、教育、陪伴等）。

2.2.需求预测：全球万亿蓝海市场，未来可期

家务场景机器人应用主要集中于亚洲、美国和欧洲。根据Statista数据，2022年亚洲、美国、欧洲的家务场景服务机器人销售额预计分别为28亿美元、24亿美元和17亿美元，合计共占89%。故我们选取其中的主要国家：亚洲的日本、中国、韩国，欧洲的英国、法国、德国、意大利，以及美国的家庭户数作为测算依据。

商业服务应用主要集中于美国和欧洲，亚洲增速较快。根据Statista数据，2022年美国、欧洲的商业服务场景机器人销售额分别为91亿美元、60亿美元，合计占比超60%，亚洲销售额 2022年达48亿美元，相比2019年增长接近100%，增速较快。

三、特斯拉Optimus：运动控制待突破，商业化可期

3.1.特斯拉Optimus:引爆人形机器人市场

首次提出概念：2021年8月20日，马斯克在首届特斯拉人工智能日（AI DAY）上首次发布特斯拉人形机器人（Tesla Bot）计划，代号“擎天柱”（Optimus），正式宣布进军机器人领域，预计2022年完成，第一版可在2023年投入生产。财报会议提到：2022年4月，马斯克在财报会议上指出，Optimus的重要性将在未来几年逐渐显现，最终将比汽车业务、比FSD更具价值。

演讲中提及：2022年的TED访谈中，马斯克也提到人形机器人的第一批生产打算用于那些危险、无聊、重复以及人们不情愿去做的工作。并且表示，起码在两年内可以生产出有实际用途的产品，且价格预计比制造一辆车的价格更便宜（特斯拉汽车在中国的售价最低为30万元左右）。确定发布时间：2022年6月，马斯克在推特上发文，将特斯拉第二个人工智能日（AI Day）由原定的8月19日推迟到9月30日，可能推出Optimus原型机，同时马斯克在接受彭博社采访时称：人形机器人Optimus将在9月30日的特斯拉AI日活动上面世。

3.2.技术：自研算力芯片加持，运动控制重点突破

人机交互：近几年人机交互技术从之前只能接受固定命令，到现在通过大量的深度学习和图像训练，可以精准进行不同场景下的语音语义&图像识别，应用端主要体现在智能家居等领域。环境感知：指通过摄像头、雷达、传感器（力矩、倾角、红外、触觉、温度等）对机器周围环境的监控&获取信息，应用最为极致的主要为自动驾驶。

运动控制：主要包括硬件、软件两方面： 1）硬件主要为电池、控制器、电机、减速器等，目前难点在核心关节的电机系统设计、材料轻量化等方面；2）软件主要是协调几十个关节协同运作，含各类运动控制算法（例如现有人形机器人采用水平反应控制、目标ZMP控制、步长位置控制等算法）。

3.3.商业化：“1到N”可期，节奏预计快于ModelS

十年间特斯拉电动车年销量从百辆迅速增长至近百万辆。回顾特斯拉近十年销量，2011年特斯拉全球销量不足300辆，历经十年迅速增长至2021年的93.6万辆，10年CAGR高达124%。其中， 2012年Model S上市，特斯拉销量增长至2650辆；2018年Model 3在美交付，销量同比高增139% 达到25万辆；2021年国产Model Y上市。 Model 3/Y价格下沉引爆市场，为销量贡献主力军。2018年 Model S/X进入销量瓶颈期， Model 3/Y在18-21年销量实现高速增长，销量占比稳步提升。其中2021年 Model S/X销2.5万辆，同比-56.2%，销量占比2.7%；2021年 Model 3/Y销91.1万辆，同比+106%，销量占比97.3%，贡献2021年主要增量。

四、供给：关注相关产业链配套机会

4.1.人形机器人成本拆分与产业链梳理

人形机器人产业链可分为三大部分：上游零部件&原材料（价值量占比高）、中游系统集成& 本体制造、下游个人/企业相关应用场景。特斯拉为系统集成商，我们预计软件算法及部分核心零部件仍由特斯拉自研（代工交给供应商）与电动车业务上特斯拉扮演的角色类似。人形机器人的成本可拆分为动力总成系统（占总成本比重的60%）、智能感应系统（占20%）、结构件及其他（占20%）三部分。其中，动力总成系统包括电池系统、电驱系统（这里的动力总成定义类似电动车上的“三电系统”），我们预计两者分别占总成本的10%、50%。

4.2.伺服：运动控制核心部件，国产替代进行时

伺服：运动控制的核心。伺服是自动化运动控制核心部件，以位置、速度、转矩为控制量，动态跟踪目标变化从而实现控制。伺服系统主要由伺服电机（含编码器）、伺服驱动器构成驱动器接受上层控制器（上位机）指令，控制伺服电机进行相应转动。

4.3.减速器：增量空间明显，谐波减速器受益最大

精密减速器是一种精密的动力传达机构，连接了伺服电机和执行机构，电机一般高转速+低扭矩，因此减速器的核心作用是降低转速+提升扭矩。工业上常用的减速器主要可分为RV减速器和谐波减速器，二者具有众多不同：1）构造上：RV 减速器较为复杂，谐波减速器结构简单，只包括钢轮、柔轮、波发生器三部分；2）性能上： RV减速器寿命长、抗冲击负载大，但价格高；谐波减速器体积小&重量轻，但无法用于大负载应用；3）应用场景上：RV减速器通常应用于医疗机械、机床、雷达换向装置等方面，谐波减速器则多用于服务机器人、工业机器人、智能家居上。

五、重点企业分析

5.1.三花智控：汽车热管理龙头，机器人打开空间

传统制冷2022年有望达到20-30%同比增速，中长期保持相对稳健。受益于竞争对手盾安被格力收购，2022年美的、海尔等客户转单至三花，全年有望同增20-30%。中长期看传统制冷业务CAGR有望10%增长，家用制冷、微通道、亚威科相对稳健（行业缓慢、公司全球份额高），商用制冷行业增速快+国产替代份额提升，有望给传统制冷板块带来结构性机会。

5.2.绿的谐波（机械组覆盖）：谐波减速器龙头，增量空间可期

绿的谐波是国产谐波减速器龙头，专业从事精密传动装置研发、设计、生产和销售的高新技术企业，主要产品是谐波减速器、机电一体化产品和精密零部件，目前国内销售额市占超20%。减速器市场成长期，营收归母增速较快，长期保持高毛利，盈利能力强。2021年营业收入达到4.43亿元（其中谐波减速器占比90%+），同增105%，归母净利润达1.89亿元，同增131%，营收和归母增速较快主要由于我国谐波减速器处于成长期，市场扩张较为明显。毛利水平方面，2017年以来，毛利率持续维持40%以上，其中核心产品谐波减速器毛利超过50%，盈利能力较强。

5.3.鸣志电器：产品结构优化，解决方案能力提升

鸣志电器是我国步进电机龙头，营收稳步增长。公司混合式步进电机在全球享有较高市场地位，全球份额10%+，打破日本企业的长期垄断。公司收入稳步增长，2022Q1受疫情、汇率、国际海运费多因素影响，公司增速有所下滑，当期收入/归母净利润分别为6.76/0.39亿元，分别同比+10.03%/-31.44%；销售毛利率/销售净利率分别为38.32%/5.82%。

5.4.拓普集团（汽车组覆盖）：打造世界级Tier0.5供应商

NVH领域自主龙头，顺应产业趋势，客户结构不断更新。公司核心业务NVH（减震+内饰）属于整车系统工程，因此能够参与整车项目的同步研发，与OEM建立稳定的伙伴关系。截至2019年，根据我们测算，公司减震产品全国市占率达到7.4%（销量口径），内饰产品因为全产业链布局带来较高的毛利率。随着国内汽车行业的趋势变化：合资增长(2015年之前)→自主突破(2015-2019年)→新能源崛起(2020年)，公司核心客户从通用→吉利→特斯拉不断更新，同时布局海外新能源车企（Rivian）以及国内造车新势力(蔚小理+华为)等，营收体量有望顺应产业的变革持续增长。

5.5.汇川技术：国内工控龙头，抗周期能力显现

通用自动化：2022年紧抓结构性机会、保供应保交付。2022H1公司借助外资缺货机遇，快速响应客户需求，PLC、机器人继续维持50%以上高增，PLC接替伺服成为下一个高增产品；伺服、变频增速同比在30%+。展望2022年，尽管市场回归同比5-10%左右的温和增长，但先进制造需求仍旺盛+外资供应压力大，公司库存充足以保障交付，全年工控板块营收有望同比30%以上。

5.6.禾川科技：工控新锐羽翼渐丰，机器人伺服领先

伺服系统：高景气行业占比高+外资替代，但我们预计公司伺服业务可达35%+CAGR：1）下游结构来看，锂电、光伏、机器人等景气较高的先进制造业已占到60%，公司2022H1订单增速较高。2）疫情、芯片短缺背景下，公司凭借产品定制化服务抢占外资份额，2020年起伺服销售额份额每年以2-3pct提升。利润端随新一代伺服产品于22H2开始放量，毛利率有望回升至40%+。

5.7.江苏雷利：产品闭环布局中，微电机领航者

微电机赛道领航者，营收稳步增长，利润率有所回升。公司是我国领先的微电机企业，通过不断外延并购、内部扩张业务领域不断拓宽，应用包括微特电机、医疗器械、新能源汽车零部件、家用电器四个行业。公司收入增速稳定，2022Q1受疫情、汇率等因素影响营收有所下滑，当期营业收入/归母净利润分别为7.21/0.69亿元，分别同比+0.42%/-16.69%，销售毛利率/销售净利率分别为27.85%/11.44%。

5.8.雷赛智能：运动控制全面布局，步进系统龙头

运动控制核心部件和解决方案专家，伺服、PLC步入成长期。雷赛智能聚焦运动控制领域，布局伺服系统、控制器、步进系统三大主业。伺服进入成长期，2019年发布旗舰系列L7系列伺服、20年发布了L8系列高端交流伺服系统，21年起持续提升销售额份额；PLC发力伊始，经过市场验后也有望高增。战略方面聚焦新能源、机床、3C、物流四大行业，并积极推进流程型组织变革、完善薪酬体系。