熱門資訊> 正文
源達投資策略：Optimus靈活手實現空中接球，上游供應鏈受益產業飛速發展
2024-12-04 17:35
來源：源達
投資要點：
特斯拉發佈Optimus靈活手視頻，或將增加對零部件數量需求
11月28日特斯拉機器人官號發佈視頻：Optimus已可穩定接住空中拋來的網球，手指能夠相對靈活彎曲。據特斯拉工程師介紹：新一代Optimus與上一代相比自由度成倍增加，其中手掌有22個自由度，手腕/前臂上有3個自由度。我們認為新一代Optimus有望增加對傳感器和驅控系統的需求：1）傳感器：靈活手需要覆蓋更多的觸覺感知面，需要配備更加集成和精準的觸覺傳感系統。2）驅控系統：靈巧手傳動方案在一級傳動中採用行星齒輪箱，二級傳動中採用滾珠絲槓，三級傳動中採用腱繩方案，將增加對減速器和絲槓需求。
人形機器人產業加速發展，華為成立具身智能產業創新中心
人形機器人產品加快迭代成熟，有望拉動六維力傳感器市場空間。2023年12月特斯拉發佈的Optimus Gen2已能完成單腿瑜伽等複雜動作，2024年12月Optimus靈活手已能完成空中抓取網球動作。2023年國產人形機器人領軍企業優必選推出工業版人形機器人Walker S，可在工商業領域精密作業。2024年12月華為全球具身智能產業創新中心宣佈正式運營，並與機器人、大族機器人和拓斯達等十六家公司簽訂戰略合作備忘錄。人形機器人產業有望加速向前發展。
人形機器人商業圖景遠大，上游供應鏈迎來市場擴容機遇
人形機器人可分為執行層、感知層和控制層。其中執行層和感知層對精密減速器和力傳感器具有大量需求。以Optimus為例：1）減速器：Optimus共有40個傳動關節，參考工業機器人約要使用14台諧波減速器和4台行星減速器；2）力傳感器：約需要14個力傳感器、14個力矩傳感器和4個六維力傳感器，在人形機器人的腕部和踝部均需配備一個六維力傳感器。考慮到人形機器人產品成熟度的快速提升，我們假設2025年人形機器人正式商業化，2025/2026/2027年銷量達1/5/10萬套。則根據我們測算，若人形機器人出貨量達到10萬套，約能提供11.2億元諧波減速器、1.6億元行星減速器和40億元的力傳感器市場增量。目前國產公司已在上述領域均有佈局且取得一定進展，結合人形機器人對降本和量產的需求，有望帶給國產公司發展機遇。
投資建議
建議關注：綠的諧波、雙環傳動、東華測試、柯力傳感等。
風險提示
行業競爭加劇；人形機器人商業化不及預期；產品導入不及預期等。
一、特斯拉發佈靈活手視頻，人形機器人產業鏈加速前進
2024年11月28日特斯拉機器人官方賬號發佈視頻新動態：Optimus已可穩定接住拋來網球並放下，手指實現相對靈活彎曲。視頻中工作人員進行2次拋球，將球拋至Optimus的右側，而Optimus則用左手在空中對網球完成抓取動作，在抓取數秒后松手。整體過程中動作流暢程度較高，左手手部協調性與人類幾乎無異。特斯拉Optimus工程師Milan Kovac介紹：新一代Optimus與上一代相比，手部擁有雙倍自由度，其中手掌有22個自由度，手腕/前臂上有3個自由度。同時，該視頻是在實驗室里通過遙操作實時完成。
我們認為新一代Optimus有望增加對傳感器和驅控系統的需求：1）傳感器：靈活手需要覆蓋更多的觸覺感知面，如在手指和手掌擁有足夠柔軟保護層基礎上，同時不影響觸覺傳感，需要具備更加集成和精準的觸覺傳感系統。2）驅控系統：靈巧手是一種高度靈活、複雜的末端執行器，需要配備更加精細、集成的驅控系統，特斯拉展示了一種驅動器外置的三級傳動方案可能性：該方案在一級傳動中採用行星齒輪箱，二級傳動中採用滾珠絲槓，三級傳動中採用腱繩方案。
圖1：特斯拉Optimus系列機器人發佈靈活手視頻，可穩定接住拋來網球
資料來源：TESLA，源達信息證券研究所
特斯拉推動人形機器人商業化加速，Optimus迭代速度驚人。2021年8月，馬斯克在特斯拉 AI DAY上首次提出Optimus的概念，並計劃在未來讓人形機器人取代人類從事部分危險工作和重複勞動。相比工業機器人，人形機器人的核心在於與智能化和類人化，所以智能製造、商業服務和家庭場景可能會是人形機器人的主要應用場景。2023年12月，特斯拉發佈的Optimus Gen2已能完成單腿瑜伽等複雜動作，2024年12月，機器人靈活手已能完成單手空中抓取網球動作，自2022年發佈demo起僅兩年，迭代速度驚人。而在人工智能大模型的發展加持下，人形機器人的「iPhone時刻」有望在不久到來。
圖2：特斯拉Optimus系列機器人迭代歷史
資料來源：機器之心，源達信息證券研究所
國產人形機器人加速迭代。2016年優必選推出Walker原型機，腿部擁有12個自由度，可以完成行走和上下斜坡的動作。2023年優必選推出工業版人形機器人Walker S，身高1.7米，體重60kg，可替換末端執行器，搭載41個高性能伺服關節以及多維力傳感器，機器人自主運動及決策能力大幅提高，可在工業及商用場景廣泛應用。
圖3：優必選Walker系列機器人迭代歷史
資料來源：優必選官網，源達信息證券研究所
2024年11月15日華為（深圳）全球具身智能產業創新中心宣佈正式運營。該中心由華為與深圳前海合作區管理局共同合作建立，佈局具身智能產業，將圍繞華為具身大模型積極佈局相關根技術與產業創新賦能，並與超百家企業共同搭建具身智能生態圈。會上華為與樂聚機器人、大族機器人、拓斯達、中堅科技、中軟國際、禾川人形機器人、兆威機電等16家企業簽署了戰略合作備忘錄。
圖4：華為（深圳）全球具身智能產業創新中心宣佈正式運營
資料來源：芯榜，源達信息證券研究所
二、人形機器人有望打開傳動裝置和傳感器市場空間
根據GGII發佈的《2024中國人形機器人產業發展藍皮書》，預計2024年全球人形機器人銷量為11867台，並預計至2030年銷量有望達605680台，GAGR=92.60%。預計人形機器人藴含的巨大市場潛力將會給六維力傳感器行業帶來遠大市場空間。
圖5：2024-2030年全球人形機器人銷量預測（台）
資料來源：GGII，源達信息證券研究所
人形機器人對減速器、力傳感器等零部件需求巨大。以2023年發佈的Optimus為例，共有40個關節驅動裝置（手臂12個、脖子2個、腰部2個、手部12個、腿部12個），其中需要用到大量的減速器、滾珠絲槓、力傳感器和驅動電機裝置。
圖6：特斯拉共有40個驅動關節
資料來源：特斯拉，源達信息證券研究所
特斯拉人形機器人Optimus所需的零部件可分為執行層、感知層和控制層三類。其中執行層以驅動電機和傳動裝置構成，驅動電機有無框電機、空心杯電機等，傳動裝置有減速器、絲槓和軸承等。感知層主要是傳感器，分為力傳感器和視覺傳感器兩類。控制層由芯片和算法系統構成，CPU和GPU構成機器人的「硬件大腦」，算法和系統構成機器人的「控制意識」。
圖7：Optimus零部件產業鏈
資料來源：覓途諮詢，源達信息證券研究所
三、力傳感器：機器人的觸覺感官
傳感器是機器人的重要組成部件，功能類似人的感官。傳感器是將被測信號按一定規律轉化成輸出信號的器件，通常由敏感元件和轉化元件組成。敏感元件能直接感知或響應被測量（輸入量）；轉化元件能將敏感元件中感知的被測量轉換成適合測量的電信號。
圖8：傳感器的基本原理
資料來源：《機器人多維力傳感器結構設計》，源達信息證券研究所
力傳感器的測量對象是力，並將力量值轉換為相關電信號，包括張力、拉力、壓力、重量、扭矩、內應力和應變等力學量。力傳感器是機器人感知力的核心器件，常見的力傳感器包括一維力傳感器、三維力傳感器和六維力傳感器。六維力傳感器適用於力作用點隨機並對測量精度要求較高的場景，適合在人形機器人和協作機器人中應用。
表1：常見的力傳感器類型
| 名稱 |
圖示 |
功能 |
| 一維力傳感器 |
|
僅能測量方向和作用點固定的力。標定座標軸為OZ軸，一維力傳感器可以測量與OZ軸方向完全重合的力F。 |
| 三維力傳感器 |
|
能夠測量方向隨機，但作用點固定的力。標定參考點為O，三維力傳感器可以測量力作用點固定在O點的力F。 |
| 六維力傳感器 |
|
能夠測量方向、作用點隨機的力。當力F的作用點不與標定參考點O重合時，六維力傳感器可以測量任意力F。 |
資料來源：坤維科技官方公眾號，源達信息證券研究所
根據MIR睿工業數據，2023年中國六維力傳感器市場規模為2.35億元，同比增長14.3%。其中2023-2026年受制於下游行業應用的不成熟，市場整體規模仍較小；2026-2030年中，人形機器人的大規模量產將顯著增加六維力傳感器需求，並推動生產成本降低，市場規模有望迎來快速擴容期。
圖9：2020-2030年中國六維力傳感器市場規模及預測
資料來源：MIR睿工業，源達信息證券研究所
六維力傳感器的原理可分為應變片、光學式和壓電/電容式。其中應變片式是市場主流，原理是材料受力產生形變，並轉化為材料電阻變化進行測量；光學式是通過光纖、光柵反映形變，再轉化為力；壓電式通過形變改變電荷；電容式通過極距變化改變電壓。
表2：常見的力傳感器類型
| 技術類型 |
原理 |
代表企業 |
| 應變片式 |
採用硅應變片或金屬箔，將材料形變轉化為電路阻值變化 |
ATI、鑫精誠、藍點觸控、坤維科技、宇立儀器、海伯森、Sintokogio、Bota Systems AG、SCHUNK、埃力智能等 |
| 光學式 |
通過光纖、光柵反映形變，再轉化成力 |
OnRobot、松果體、華力創等 |
| 壓電/電容式 |
電容通過極距變化改變電壓，壓電通過形變改變電荷 |
Robotiq、Robotous、WACOH-TECH、Kistler等 |
資料來源：《2023年協作機器人產業發展藍皮書》，源達信息證券研究所
人形機器人對力傳感器需求明確。以Optimus為例，約需要14個力傳感器、14個力矩傳感器和4個六維力傳感器，在人形機器人的腕部和踝部均需配備一個六維力傳感器。
| 圖10：人形機器人腕部需配備六維力傳感器 |
圖11：人形機器人踝部需配備六維力傳感器 |
|
|
|
| 資料來源：坤維科技官方公眾號，源達信息證券研究所 |
資料來源：坤維科技官方公眾號，源達信息證券研究所 |
人形機器人的商業化推進有望打開六維力傳感器市場空間。考慮到人形機器人產品成熟度的快速提升，我們假設2025年人形機器人正式商業化，並出貨1萬套，並在2026/2027年銷量達5/10萬套。同時基於人形機器人對零部件降本的要求，且六維力傳感器規模放量降低生產成本情況下，假設2025-2027年六維力傳感器價格由2萬元降至1萬元。則測算下若人形機器人出貨量達到10萬套，則能提供40億元的六維力傳感器市場增量。
表3：人形機器人藴含的巨大商業想象力有望大大拓寬精密減速器市場空間
|
|
2025E |
2026E |
2027E |
| 人形機器人出貨量（萬套） |
1 |
5 |
10 |
| 六維力傳感器需求（個/套） |
4 |
4 |
4 |
| 六維力傳感器價格（元/個） |
20000 |
15000 |
10000 |
| 人形機器人用六維力傳感器市場空間（億元） |
8 |
30 |
40 |
資料來源：特斯拉，源達信息證券研究所測算
2023年中國六維力傳感器市場中，國產廠商份額約佔30%。中國六維力傳感器市場格局較為集中，TOP10廠商合計份額達69.5%。其中國外企業如ATI、Epson等仍佔據較大份額，國外企業合計佔國內市場的70%。國產公司中，宇立儀器市場份額較為領先，達38.1%。而藍點觸控、坤維信息和鑫精誠等國產公司也具備較強競爭力。此外柯力傳感、昊志機電等公司也在積極投入該行業，后續市場份額有望提升。
| 圖12：2023年中國六維力傳感器市場格局 |
圖13：2023年中國六維力傳感器國產公司份額情況 |
|
|
|
| 資料來源：MIR睿工業，源達信息證券研究所 |
資料來源：MIR睿工業，源達信息證券研究所 |
四、減速器：機器人的傳動關節
減速器的作用是在原動機和工作機中匹配轉速和傳遞扭矩。通常工作機的扭矩大、轉速低，而原動機則相反，因此需要通過減速器來降低轉速增大扭矩。精密減速器相比普通減速器具有精度高、穩定性好等優點，其中諧波減速器和RV減速器屬於運用較廣泛的精密減速器類型。諧波減速器體積小、精度高；而RV減速器負載高，但體積大。二者既可用於不同應用場景也可在機器人等場景中配合使用。
表4：RV減速器和諧波減速器是精密減速器主流類型，可匹配用於不同應用場景
| 類別 |
RV減速器 |
諧波減速器 |
| 技術特點 |
多級減速實現傳動，零部件較多 |
柔輪彈性變形傳遞運動，由柔輪、剛輪、波發生器組成 |
| 產品性能 |
大體積、高負載能力和高剛度 |
體積小、傳動比高、精密度高 |
| 應用場景 |
多關節機器人中機座、大臂、肩部等重負載的位置 |
機器人小臂、腕部或手部 |
| 終端領域 |
汽車、運輸、港口碼頭等（重負載） |
3C、半導體、食品、注塑、模具、醫療等（負載小於30Kg） |
| 價格區間 |
5000-8000元/台 |
1000-5000元/台 |
資料來源：綠的諧波招股説明書，源達信息證券研究所
| 圖14：諧波減速器通過柔輪傳動，結構簡潔、體積小 |
圖15：RV減速器結構複雜，通過多級齒輪傳動 |
|
|
|
| 資料來源：綠的諧波招股説明書，源達信息證券研究所 |
資料來源：環動科技官網，源達信息證券研究所 |
諧波減速器通過能發生彈性形變的柔輪實現傳動。在諧波減速器中剛輪固定，波發生器的轉動使柔輪發生彈性形變變成橢圓形形狀，且橢圓柔輪的長軸隨波發生器的轉動而變化。柔輪在形變過程中長軸處輪齒與剛輪輪齒槽逐漸齧合，且剛輪齒數比柔輪多兩齒，因此會發生錯齒運動。則根據柔輪輪齒與剛輪輪齒槽的一一對應關係，波發生器每順時針轉動一周，柔輪逆時針轉動兩齒。
圖16：諧波減速器通過波發生器帶動柔輪傳動，核心是使柔輪發生彈性形變
資料來源：綠的諧波招股説明書，源達信息證券研究所
人形機器人主要採用諧波減速器和行星減速器。以Optimus為例，共有40個關節驅動裝置（手臂12個、脖子2個、腰部2個、手部12個、腿部12個），其中我們假設有14個關節會採用諧波減速器，4個關節會採用行星減速器。行星減速器和諧波減速器存在一定應用場景重合，行星減速器的優點在於使用壽命長、價格低；但重量重、減速比低，因而我們認為在人形機器人應用場景中行星減速器難以大量替代諧波減速器。
| 表5：諧波減速器與行星減速器對比 |
圖17：Optimus共有40個驅動關節裝置 |
|||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||
| 資料來源：科峰智能招股説明書，源達信息證券研究所 |
資料來源：特斯拉，源達信息證券研究所 |
人形機器人的商業化推進有望打開精密減速器市場空間。考慮到人形機器人產品成熟度的快速提升，我們假設2025年人形機器人正式商業化，並出貨1萬套，並在2026/2027年銷量達5/10萬套。同時基於人形機器人對零部件降本的要求，且採用的減速器基本為微型減速器，價格相對較低。假設2025-2027年諧波減速器價格由1000元降至800元，行星減速器價格由600元降至400元。則測算下若人形機器人出貨量達到10萬套，則能提供11．2億元的諧波減速器市場增量和1．6億元的行星減速器市場增量。
表6：人形機器人藴含的巨大商業想象力有望大大拓寬精密減速器市場空間
|
|
2025E |
2026E |
2027E |
| 人形機器人出貨量（萬套） |
1 |
5 |
10 |
| 諧波減速器需求（台/套） |
14 |
14 |
14 |
| 諧波減速器價格（元/台） |
1000 |
900 |
800 |
| 人形機器人用諧波減速器市場空間（億元） |
1.4 |
6．3 |
11．2 |
| 行星減速器需求（台/套） |
4 |
4 |
4 |
| 行星減速器價格（元/台） |
600 |
500 |
400 |
| 人形機器人用行星減速器市場空間（億元） |
0.24 |
1．0 |
1.6 |
資料來源：特斯拉，源達信息證券研究所測算
五、建議關注
1．綠的諧波
綠的諧波打破諧波減速器進口壟斷。公司專注於諧波減速器的研發生產，通過自研「P形齒」等技術手段成功打破諧波減速器進口壟斷。目前公司產品下游應用領域主要分為機器人、機械設備、數控機牀和醫療設備四大類，其中工業機器人領域是公司主要營收來源，目前公司在國內工業機器人用諧波減速器市佔率居第二，份額已接近哈默納克。此外公司在2023年定增募投100萬台諧波減速器、20臺機電一體化產品產能，未來有望充分受益諧波減速器國產替代和人形機器人商業化機遇。
截至2024年前三季度，公司實現營收2.76億元，同比增長8．64%；歸母淨利潤0．59億元，同比下滑18．85%。展望2025年，半導體和消費電子行業有望復甦，且人形機器人商業化步伐進一步加快，公司業績有望加快修復。
| 圖18：2018-2024年Q3綠的諧波營收情況 |
圖19：2018-2024年Q3綠的諧波盈利情況 |
|
|
|
| 資料來源：Wind，源達信息證券研究所 |
資料來源：Wind，源達信息證券研究所 |
2．雙環傳動
公司是國內精密齒輪的重要生產商。基於公司精密齒輪業務，公司子公司環動科技專注於RV減速器等精密減速器的生產銷售，並已有擬分拆上市計劃，體現公司對精密減速器業務的重視。從公司業務看，齒輪業務的重要驅動力來自新能源汽車行業，2020-2022年公司用於新能源汽車的齒輪營收由1．87億元增長至19.14億元。此外公司RV減速器已在2022年中國工業機器人用RV減速器市場份額位居第二，公司目前約有10萬台/年RV減速器產能，未來有望受益國產化和人形機器人商業化機遇。
截至2024年前三季度，公司實現營收67．43億元，同比增長14．83%；歸母淨利潤7．38億元，同比增長25．21%。
| 圖20：2018-2024年Q3雙環傳動營收情況 |
圖21：2018-2024年Q3雙環傳動盈利情況 |
|
|
|
| 資料來源：Wind，源達信息證券研究所 |
資料來源：Wind，源達信息證券研究所 |
3．東華測試
東華測試是國內力學測試領域的領軍企業。公司在力學性能測試領域積累深厚，實現核心技術自主可控，業務板塊可分為結構力學研究、結構安全性在線監測和防務PHM、民用PHM和電化學工作站四大板塊。公司主要產品包括傳感器、測試分析系統和軟件平臺。基於公司力學測試產品的通用性，公司有望向新能源、航天航空、工業和人形機器人等行業拓展，拓寬公司成長空間。
2024年前三季度公司實現營收3．54億元，同比+15．88%；歸母淨利潤為0．99億元，同比+20．30%。
| 圖22：2018-2024年Q3東華測試營收情況 |
圖23：2018-2024年Q3東華測試盈利情況 |
|
|
|
| 資料來源：Wind，源達信息證券研究所 |
資料來源：Wind，源達信息證券研究所 |
4．柯力傳感
公司是國內智能傳感器行業的領軍企業，在國內稱重傳感器市場14年市佔率保持第一。公司具備完善的管理價格和生產體系，並保持較高的產品研發投入。目前公司已加大了對光柵傳感器、電量傳感器、視覺傳感器、激光傳感器等多種物理量傳感器的投入，並重視六維力傳感器在人形機器人行業的發展機遇，捕捉行業發展機會。
截至2024年前三季度，公司實現營收9．19億元，同比+14．03%；歸母淨利潤為1．91億元，同比-10．74%。后續公司佈局的多種物理量傳感器有望迎來收穫期，未來業績增長空間值得期待。
| 圖24：2018-2024年Q3柯力傳感營收情況 |
圖25：2018-2024年Q3柯力傳感盈利情況 |
|
|
|
| 資料來源：Wind，源達信息證券研究所 |
資料來源：Wind，源達信息證券研究所 |
六、投資建議
1．建議關注
未來人形機器人的量產將大幅增加對減速器、力傳感器等執行層驅動裝置零部件的需求，目前國產公司已在上述領域均有佈局且取得一定進展，結合人形機器人對降本和量產的需求，有望帶給國產公司發展機遇。建議關注：綠的諧波、雙環傳動、東華測試、柯力傳感等。
2．盈利一致預期
表7：重點公司盈利預測
| 公司 |
代碼 |
歸母淨利潤（億元） |
PE |
總市值（億元） |
||||
| 2023E |
2024E |
2025E |
2023E |
2024E |
2025E |
|||
| 綠的諧波 |
688017.SH |
0.9 |
1.2 |
1.5 |
230.1 |
178.0 |
138.3 |
209 |
| 雙環傳動 |
002472.SZ |
10.3 |
12.8 |
15.5 |
23.6 |
19.0 |
15.7 |
243 |
| 東華測試 |
300354.SZ |
1.8 |
2.4 |
3.0 |
28.5 |
21.3 |
16.5 |
50 |
| 柯力傳感 |
603662.SH |
3.1 |
3.7 |
4.4 |
47.4 |
39.9 |
34.0 |
149 |
資料來源：Wind一致預期（2024/12/3），源達信息證券研究所
七、風險提示
行業競爭加劇；
人形機器人商業化不及預期；
產品導入不及預期。
責任編輯：劉萬里 SF014
