机械设备行业深度报告：特斯拉机器人：AI赋能加速迭代，国产硬件降本优势明显
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3.0 智报告 2023-06-20 20 0 3.95MB 37 页 12数查币
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2023 年05 月19 日
投资评级：看好（维持）
行业走势图
数据来源：聚源
《出口新高、复苏在即，通用激光行
业将迎新一轮成长—行业周报》-
2023.5.14
《开源证券_行业投资策略_机械行业
2023 年度中期投资策略：自主可控、
AI 赋能、一带一路_机械团队
_20230507》-2023.5.11
《Q1 核电火电景气上行，激光设备
合同负债增幅较大—行业周报》-
2023.5.7
特斯拉机器人：AI 赋能加速迭代，国产硬件降本优
势明显
——行业深度报告
孟鹏飞（分析师）
熊亚威（分析师）
mengpengfei@kysec.cn
证书编号：S0790522060001
xiongyawei@kysec.cn
证书编号：S0790522080004
特斯拉强势入局人形机器人：广阔蓝海，抢占先机
人形机器人具备通用性，理论上几乎能完成所有人类进行的任务，未来将拥有
比汽车更大的市场空间。马斯克曾称特斯拉汽车是放在轮子上的机器人，特斯
拉必然利用这个天然优势抢占人形机器人广阔市场的先机。人形机器人与智能
汽车协同，也将助力特斯拉以更低的成本实现完全自动驾驶的电车。
AI 是特斯拉投入人形机器人的最强竞争力，数据、大模型赋能加速迭代落地
Optimus 问世前，人形机器人存在成本高、不智能、控制水平差的缺陷，无法
实现量产。而 Optimus 突破了不智能、难控制的缺陷，采用类似汽车域控制器
的控制方式并复用 FSD 系统，通过闭环数据引擎，不断升级的感知、规划控制
算法以及高算力、模型训练效率达 8分钟/个的超算系统共同打通“感知-认知-
决策”链路，拥有了智能属性。2023 年，以 GPT-4 为代表的 AI 大模型迎来突
破性进展，将进一步提升特斯拉机器人交互、决策、感知能力，加速迭代落
地。Open AI 领投人形机器人公司 1X 证明了 AI 在人形机器人领域大有可为。
特斯拉机器人降本潜力大，国产硬件供应商迎来重要机遇
特斯拉机器人在设计上也选择了硬成本最低、软成本最大的方式后发制人，类
似在自动驾驶感知领域以纯视觉方案代替激光雷达。特斯拉机器人硬件成本包
括40 个关节执行器以及其他结构件。根据我们测算，目前硬件成本占 BOM 表
比例超过 50%，要达到 2万美金售价还有 84%的降价空间。特斯拉机器人关节
执行器采用的零部件种类和现有的工业机器人基本一致，由于没有像工业机器
人一样对实现高速运动的要求，一定程度上降低了生产难度，因此只需根据人
形机器人的特点对零部件进行调整修改就可以进行标准化的大批量生产，而且
轴承、齿轮箱、滚珠丝杠、电机等部件可复用特斯拉汽车的供应链。国产硬件
供应商具备很强的低成本大规模量产能力，迎来了导入特斯拉机器人硬件供应
链的重要机遇。
站在特斯拉机器人产业化落地起点，国产厂商增长动能充沛
2023 年的投资者日上可以看到 Optimus 已经由需要被人推着行走升级为可以独
立行走，证明了特斯拉机器人优秀的软硬件设计可以实现快速迭代。2023 年特
斯拉将在墨西哥超级工厂生产新车型，Optimus 有望在汽车总装产线首次投入
使用，开启产业化落地的进程，在 TO B 端迭代升级后渗透到广阔的社会服
务、家庭服务市场。国产零部件厂商迎接增长浪潮，按照技术壁垒由高到低对
受益标的分类：滚柱丝杠：秦川机床、恒立液压、新剑传动；编码器和传感
器：奥普光电、汇川技术、埃斯顿、昊志机电；空心杯电机：鸣志电器、江苏
雷利；无框电机：步科股份；谐波减速器：汉宇集团、绿的谐波、中大力德、
双环传动、丰立智能；轴承：力星股份。
风险提示：Optimus 迭代不及预期、中国企业进入特斯拉供应链不及预期。
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行业深度报告
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内容目录
1、 人形机器人远期空间大于汽车，特斯拉强势入局抢占先机 .................................................................................................. 4
2、 手握 FSD 系统，AI 是Tesla 投入人形机器人的最强竞争力 ................................................................................................. 5
2.1、 Optimus 问世前：成本高、不智能是人形机器人无法量产的原因 ............................................................................ 5
2.2、 最强大脑：Optimus 复用完全自动驾驶解决方案 FSD ................................................................................................ 5
2.2.1、 海量数据储备节省开发人形机器人的前期费用 ................................................................................................ 6
2.2.2、 不断升级的感知、规控算法................................................................................................................................ 7
2.2.3、 模型训练的最强算力基础设施：DOJO 超级计算机 ......................................................................................... 9
2.3、 大模型发展超预期，加速提升人形机器人交互、决策、感知能力 ......................................................................... 10
3、 特斯拉机器人降本核心途径：中国企业供应关节模组 ........................................................................................................ 13
3.1、 旋转关节 ........................................................................................................................................................................ 13
3.1.1、 传感器与编码器：全球百亿市场，海外厂商垄断高精度领域 ...................................................................... 14
3.1.2、 谐波减速器：特斯拉机器人带来翻倍空间，70 亿供给缺口待国产厂商填补 ............................................. 16
3.1.3、 关节轴承：用量超预期，可复用汽车供应链加速降本 .................................................................................. 18
3.2、 线性关节 ........................................................................................................................................................................ 19
3.2.1、 滚柱丝杠：传动新星撬动千亿市场，国内厂商将从 0→1 打破海外垄断 .................................................... 19
3.2.2、 机器人关节高功率密度的选择：无框电机 ...................................................................................................... 21
3.3、 灵巧手：关注率先实现微型线性执行器量产的企业 ................................................................................................. 21
3.4、 国产加工设备取得长足进展，为零部件厂加速扩产保驾护航 ................................................................................. 22
3.5、 其他零部件：电池、视觉传感性能优异 ..................................................................................................................... 23
4、 落地场景:先在汽车总装厂落地，后渗透至广阔 TO C 市场 ................................................................................................ 23
4.1.1、 关键时点：新车型将在墨西哥工厂生产，Optimus 或将首次批量应用 ....................................................... 23
4.1.2、 按量产规模不同，降本节奏分为 3阶段 .......................................................................................................... 24
5、 受益标的 ................................................................................................................................................................................... 24
5.1、 奥普光电：国内光栅编码器领军者............................................................................................................................. 25
5.2、 汇川技术：工控行业龙头，打通工业机器人上游核心部件及中游本体链条 ......................................................... 25
5.3、 埃斯顿：掌握运动控制核心技术的国产机器人本体龙头 ......................................................................................... 26
5.4、 秦川机床：磨齿机、磨床核心标的，子公司布局滚珠丝杠 ..................................................................................... 27
5.5、 恒立液压：国内液压件龙头，定增项目加码线性驱动器产能 ................................................................................. 29
5.6、 鸣志电器：海外布局最充分的国产空心杯电机供应商 ............................................................................................. 29
5.7、 步科股份：伺服电机实力逐步展现............................................................................................................................. 30
5.8、 江苏雷利：不断向高附加值领域拓展的微特电机龙头 ............................................................................................. 31
5.9、 汉宇集团：谐波减速器后起之秀，生产效率、机电一体化实力国内领先 ............................................................. 31
5.10、 绿的谐波：国内谐波减速器龙头 .............................................................................................................................. 32
5.11、 中大力德：机器人运动执行部件制造的多面选手 ................................................................................................... 32
5.12、 昊志机电：高度稀缺的机床高端主轴、机器人关节模组供应商 ........................................................................... 33
5.13、 双环传动：国内精密齿轮加工领导者，布局机器人用减速器、优势复制 ........................................................... 34
5.14、 丰立智能：国内高端电动工具用齿轮龙头，谐波减速器带来新增长 ................................................................... 34
5.15、 力星股份：国内精密轴承钢球龙头........................................................................................................................... 34
6、 风险提示 ................................................................................................................................................................................... 35
图表目录
图1： 2022 年特斯拉 AI DAY 展出的 Optimus 全架构 ................................................................................................................. 4
图2： 特斯拉最新 FSD 系统总览图 ............................................................................................................................................... 6
图3： Tesla FSD 装机量保持稳定 ................................................................................................................................................... 6
图4： 数据引擎自成闭环，驱动迭代开发 .................................................................................................................................... 7
图5： FSD 视觉感知神经网络架构 ................................................................................................................................................ 8
图6： 利用 Transformer 神经网络训练，实现从 2维图像空间到三维向量空间变换 ................................................................ 8
图7： Optimus 通过人类示教可以学会一类通用工作的执行方法 .............................................................................................. 9
图8： Optimus 复用 Occupancy Network 感知网络 ....................................................................................................................... 9
图9： 相比英伟达 A100，Dojo 运行神经网络模型的效率 倍增 ............................................................................................... 10
图10： 使用 Dojo 降低 GPU 集群服务成本 ................................................................................................................................. 10
图11： 不断迭代的自言语言大模型 ............................................................................................................................................. 10
行业深度报告
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图12： 通过 chat gpt，实现机器人与人类的自然语言交互 ....................................................................................................... 11
图13： Chat GPT 控制机械臂拼出一个微软的 Logo .................................................................................................................. 12
图14： SAM 能很好得对图像中的所有内容进行自动分割 ....................................................................................................... 12
图15： 对比当前时点和终局状态下 BOM 表拆解，线性关节和灵巧手的降本空间最大 ...................................................... 13
图16： 旋转关节成本拆分，早期阶段 ........................................................................................................................................ 14
图17： 旋转关节 BOM 拆分，终局状态 ..................................................................................................................................... 14
图18： 旋转关节拆解 .................................................................................................................................................................... 14
图19： 特斯拉旋转关节采用双编码器+力矩传感器 .................................................................................................................. 15
图20： 协作机器人关节模组中采用双编码器............................................................................................................................. 15
图21： 光编码器精度高于磁编码器 ............................................................................................................................................ 15
图22： 六维力传感器应用于中国空间站机械臂 ......................................................................................................................... 16
图23： 节卡机器人发动机装配中使用六维力传感器 ................................................................................................................. 16
图24： 电机+谐波减速器构成了特斯拉机器人三种不同力矩的旋转执行器 ........................................................................... 16
图25： 谐波减速器厂商技术路径对比 ........................................................................................................................................ 17
图26： 特斯拉机器人根据不同位置的受力特点选用不同轴承 ................................................................................................. 18
图27： 特斯拉线性关节使用行星滚柱丝杠................................................................................................................................. 19
图28： 线性关节成本拆分，早期阶段 ........................................................................................................................................ 19
图29： 线性关节 BOM 拆分，终局状态 ..................................................................................................................................... 19
图30： 行星滚柱丝杠电动缸优势明显 ........................................................................................................................................ 20
图31： 滚柱丝杠滚动体直径和接触点的数量大大高于滚珠丝杠 ............................................................................................. 20
图32： 行星滚柱丝杠将替代滚珠丝杠和液压驱动，成为未来最主流的精密传动部件 ......................................................... 20
图33： Maxon 无框电机应用于协作机器人关节 ........................................................................................................................ 21
图34： 无框电机只包含定子和转子，可输出大力矩 ................................................................................................................. 21
图35： 灵巧手内的执行器是一个微型伺服电缸 ......................................................................................................................... 22
图36： 特斯拉机器人电池、主板、风扇集成于胸腔中 ............................................................................................................. 23
图37： 2023 年投资者日展示，特斯拉机器人已经可以独立行走 ............................................................................................ 24
图38： 特斯拉机器人进行拼装 .................................................................................................................................................... 24
图39： 预计 2030 年人形机器人成本将下降至 2-3 万美元 ........................................................................................................ 24
图40： 受益标的总览 .................................................................................................................................................................... 25
图41： 汇川技术运控类产品毛利率领先行业............................................................................................................................. 26
图42： 汇川技术布局除减速器外的工业机器人核心部件以及工业机器人本体 ..................................................................... 26
图43： 埃斯顿是国产工业机器人龙头（销量，2022 年） ........................................................................................................ 27
图44： 埃斯顿工业机器人销量、毛利率双升............................................................................................................................. 27
图45： 鸣志电器境内外市场齐头发展 ........................................................................................................................................ 30
图46： 公司高度重视研发 ............................................................................................................................................................ 30
图47： 被收购公司在机器人、半导体、航空航天等领域有技术积累和成熟解决方案 ......................................................... 30
图48： 步科股份 146W 无框电机的额定转矩可达到 1350mNm ............................................................................................... 31
图49： 2020-2022 年，常州精纳净利润同比增速提升 .............................................................................................................. 31
图50： 中大力德持续投入固定资产，大量购置的设备已经摊销完毕 ..................................................................................... 33
图51： 昊志机电形成了完善的协作机器人产品链条 ................................................................................................................. 33
图52： 公司成功自主研发六维力矩传感器，实力彰显 ............................................................................................................. 33
表1： 波士顿动力人形机器人 VS 本田 ASIMO 人形机器人 ....................................................................................................... 5
表2： Optimus 根据关节活动需求分别安装线性执行器和旋转执行器（单位：个） ............................................................ 13
表3： 全球谐波减速器供需格局 .................................................................................................................................................. 17
表4： 主要谐波减速器厂机电一体化实力对比........................................................................................................................... 17
表5： 磨床、齿轮加工机床是生产机器人关节零部件的核心设备 ........................................................................................... 22
表6： 公司在机床主机以及核心部件滚珠丝杠、刀具、数控系统领域的产品布局 ............................................................... 27
表7： 定增项目即将落地，公司机床及核新部件产能加码助推新增长 ................................................................................... 28
表8： 站在特斯拉机器人产业化落地起点，国产厂商增长动能充沛 ....................................................................................... 35
摘要：

机械设备请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1/37机械设备2023年05月19日投资评级：看好（维持）行业走势图数据来源：聚源《出口新高、复苏在即，通用激光行业将迎新一轮成长—行业周报》-2023.5.14《开源证券_行业投资策略_机械行业2023年度中期投资策略：自主可控、AI赋能、一带一路_机械团队_20230507》-2023.5.11《Q1核电火电景气上行，激光设备合同负债增幅较大—行业周报》-2023.5.7特斯拉机器人：AI赋能加速迭代，国产硬件降本优势明显——行业深度报告孟鹏飞（分析师）熊亚威（分析师）mengpengfei@kysec.cn证书编号：S07905220600...

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作者：智报告 分类：先进制造 价格：12数查币 属性：37 页 大小：3.95MB 格式：pdf 时间：2023-06-20

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