摘要
推荐机器人关节及其相关零部件。关节主要由减速器、电机、控制器等部件组成，其中机器人厂商的减速器外购为主，控制器自制为主。我们认为人形机器人中成本占比高、格局相对确定的关节及其相关部件将率先爆发，考虑新能源汽车与人形机器人在三电系统、传感系统、人机交互系统有相似或重合，特斯拉产业链上的核心供应商也有望受益。
特斯拉是人形机器人市场的鲶鱼，Tesla bot是下一个新能源汽车。特斯拉计划将Optimus系列机器人与Model系列电动车作为同样重要的产品线，打通工业、商用、家用场景限制，填补劳动力缺口，用机器代替人类执行危险、无聊、重复和人们不愿意做的工作，整合各类应用场景，成为继PC、手机、智能电动汽车后下一代的超级智能终端。特斯拉人形机器最早将于2023年开始生产。回顾特斯拉在新能源汽车市场的表现，特斯拉人形机器人有望复制之前的路径，发挥其强大的工程能力以及人工智能上的优势，整合并创新现有技术，实现低成本、高效率的大规模量产，推动人形机器人全球化的应用。
人形机器人万亿蓝海市场即将爆发。随着控制方法、人工智能、深度学习等计算机、通信技术的不断突破，人形机器人快速迭代，产业化拐点即将到来。全球劳动力短缺日益严峻，预计2030年全球技术工人缺口超过8520万人，技术进步叠加资本进入，市场亟待人形机器人的产业化。假设未来人形机器人成本下降至汽车价格水平，人形机器人大规模应用，有望弥补全球劳动力缺口，人形机器人的市场空间有可能接近汽车市场，万亿蓝海市场即将爆发。
关节是人形机器人最重要的部件。与现有的工业机器人和服务机器人相比，人形机器人最大的变化在于机械结构系统，而关节是机械结构系统的基础，类似新能源汽车与传统汽车最大的变化在于动力系统，由原来的发动机+变速箱变成了三电系统，其中电池是三电系统中最重要的部件。从成本结构来看，关节占到机器人的1/3以上成本。从盈利能力来看，关节的相关部件的盈利能力也最高，尤其是减速器。我们预计大规模量产后每台人形机器人关节成本占比约29%-42%，其中减速器成本占比13%-16%，电机成本占比10%-16%，控制器成本占比6%-10%。
风险提示：人形机器人技术进展不及预期；人形机器人市场需求不及预期；特斯拉机器人不及预期。
正文要点
1. 结论
我们认为人形机器人中成本占比高、格局相对确定的关节及其相关部件将率先爆发，考虑新能源汽车与人形机器人在三电系统、传感系统、人机交互系统有相似或重合，特斯拉产业链上的核心供应商也有望受益。
2. Tesla bot：下一个新能源的机会
2.1. 特斯拉强势进入人形机器人市场
特斯拉人形机器人原型机即将发布，机器人市场的 “鲶鱼”。2021年8月19日，特斯拉在首个AI日上发布人形机器人概念图及视频，2022年6月21日，马斯克表示Tesla Bot的原型机将在9月30日的AI日首次现身，特斯拉人形机器人加速推进。
特斯拉人形机器人被命名为Optimus，最早将于2023年开始生产，用来填补劳动力缺口，执行危险、重复或太无聊而人们不愿意从事的工作。从公布的参数看，Optimus身高约172厘米、体重约56公斤、负载20千克，行走速度最高可达每小时5英里。身体由轻量材料覆盖，头部为扫描外界信息的屏幕，全身累计搭载了40个机电传动器。此外，该机器人采用特斯拉Dojo（道场）机器学习培训系统，芯片为自研AI训练芯片D1，和特斯拉共用自动驾驶软件系统（FSD）以及摄像头系统。
新一代的智能终端，下一个新能源汽车的机会。特斯拉计划将Optimus系列机器人与Model系列电动车作为同样重要的产品线，打通工业、商用、家用场景限制，填补劳动力缺口，用机器代替人类执行危险、无聊、重复和人们不愿意做的工作，整合各类应用场景，成为继PC、手机、智能电动汽车后下一代的超级智能终端。
2.2. 人形机器人万亿蓝海市场即将爆发
全球劳动力短缺日益严峻，预计2030年全球技术工人缺口超过8520万人。根据全球高级管理人才顾问公司Korn Ferry对全球人才展开的调查进行建模的指出2030年全球人才缺口将达到8520万，A级工人（指已完成大专或大学等高等教育，或具有高级贸易学院资格）的短缺相当于其所考察的20个国家中高技能劳动力的21%，如果不加以控制，人才短缺造成的损失预计达8.5万亿美元，相当于德国和日本一年的GDP总和。除了印度以外，2030年美国、德国、英国、中国、日本都面临不同程度的人才短缺；金融业、TMT行业、制造业预计2030年人才缺口分别达到1070万、430万、790万人。
人形机器人万亿级蓝海市场即将爆发。麦肯锡报告预计2030年全球15%-30%（约4-8亿人）会因人工智能发生变化，全球50%的工作可以被机器人替代，有60%的工作岗位上30%的工作量可由机器人代劳。据世界银行统计，2021年全球劳动力人口约35亿人，假如机器人成本能够下降至接近汽车，机器人大规模应用，补充劳动力的缺口，将迎来下一个万亿级别的蓝海市场。
3. 人形机器人虽远必至，万亿蓝海市场即将爆发
3.1. 人形机器人处在爆发前夜的初期阶段
回顾新能源车的发展，人形机器人处在市场化的前夜。在特斯拉出现之前，新能源车也面临过成本与需求不清晰的混沌期，主要是短期技术的限制造成的。尽管电动汽车19世纪就诞生，早于汽油车，但当时电池密度低、寿命端，无法与快速进步的内燃机汽车竞争，在过去百年之中市场先选择了汽油车。随着2005年后电池技术的多轮迭代，续航、充电、寿命等性能都取得突破，在特斯拉的引领下，成本与需求的瓶颈被打破，新能源汽车市场最终迎来了爆发。
人形机器人目前尚未大规模量产，但随着控制方法、人工智能、深度学习等计算机、通信技术的不断突破，人形机器人快速迭代，以最新一代的波士顿动力双足机器人Atlas为例，仅6年左右的时间，Atlas从蹒跚学步进展到了流畅跑酷。在劳动力不足的大背景下，技术进步叠加资本进入，产业也亟待更多人形机器人的市场化落地。
特斯拉有望成为人形机器人行业的破局者，特斯拉人形机器人Optimus是新能源车中的Model系列。特斯拉从Roaster到Model S/X ，再到Model 3/Y，加速了全球电动化，尤其是特斯拉中国工厂，一方面实现了更高效率、更低成本的大规模生产，另一方面拉动了消费者对电动车接受度的提升。特斯拉人形机器人有望复制其在新能源汽车上的路径，发挥其强大的工程能力以及人工智能上的优势，整合并创新现有技术，实现低成本、高效率的大规模量产，推动人形机器人全球化的应用。另外，中国供应链在特斯拉新能源汽车降本上发挥了重要作用，上海工厂扮演了特斯拉产能释放的最重要的角色之一，我们认为在人形机器人市场，中国供应商和供应链同样也会发挥类似的作用。
3.2. 机器人关节是人形机器人的核心之一
仿生机器人由三大部分（传感、控制、机械）和六大系统（感知、人机交互、控制、驱动、机械、机器人与环境交互）组成，其中机械部分是其他几个部分的基础，机械部分有驱动系统和机械系统；按部位分类，机械部分又可以分为头、胸腔、手臂、手、腿和足等。
关节是机器人的关键点之一，也是机器人成本占比最高的部件。机器人关节是指机器人各个零部件之间发生相对运动的机构。机器人关节模组包括电机、减速器、控制器等。一般成年人的骨头有206块，大的关节有78个，仿人机器人模拟人类的关节和骨骼架构，因此通常有15-70个关节。人的关节运动特点是运作速度快、机动性好，同时脚着力点是离散的、高速碰撞的，因此人形机器人的关节往往要满足瞬时高功率输出、高能量利用效率以及抗瞬时冲击能力，关节设计是人形机器人的难点和要点之一，包括关节数量、布置方式以及整机构型。
假设人形机器人平均价格20万元，规模效应下每个RV、谐波减速器价格下降至3000元和1000元左右，每个电机和控制器价格下降至500-800元和300-500元，那么对应的每台人形机器人关节成本占比约29%-42%，其中减速器成本占比13%-16%，电机成本占比10%-16%，控制器成本占比6%-10%。
4.从新能源汽车角度看Tesla bot的投资机会
动力电池及其产业链是新能源汽车板块表现最强的主线之一。动力电池既是新能源汽车技术突破的关键，电池关系到整车的续航、充电、安全、寿命等多方面因素。动力电池也是成本占比最高的部件，单车价值量在万元以上，成本占比接近40%。动力电池长期前景确定性高，同时竞争格局清晰，市场集中度高，呈现一超多强格局，动力电池及其产业链各个环节的龙头和优质供应商均在过去10年的新能源汽车投资中展现了超额收益的优异表现。
机器人关节及其相关部件是最重要的投资主线之一。与现有的工业机器人和服务机器人相比，人形机器人最大的变化在于机械结构系统，而关节是机械结构系统的基础，类似新能源汽车与传统汽车最大的变化在于动力系统，由原来的发动机+变速箱变成了三电系统，电池是三电系统中最重要的部件。
从成本结构来看，关节占到机器人的1/3到50%以上成本。以工业机器人为例，减速器、伺服电机、控制器成本占比分别为35%、20%、15%，整体成本占比70%左右。从盈利能力来看，关节的相关部件的盈利能力也较高，尤其是减速器，主要是减速器产品壁垒高，全球竞争格局集中度高（现有龙头市场份额超过70%）。
关节主要由减速器、电机、控制器等部件组成，其中机器人厂商的减速器外购为主，控制器自制为主。
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减速器：连接动力源与执行机构之间的传动机构，能将马达的转速降低，并让转矩提升。减速器是个重资产、高投入、慢回报的产业，从全球工业机器人大厂来看，多未自行研发减速器，主要采购日本厂商纳博和哈默的产品，这两家公司占据了全球减速器市场70%以上，国内双环、绿的近几年实现了国产替代，持续抢占减速器市场份额。
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电机：是机器人的动力系统，一般安装于机器人的关节处，是机器人运动的心脏，可细分电机本体和运动控制系统两个部分。机器人关节电机有交流伺服电机、微型电动机、直流伺服电机和步进电机等。伺服电机主流供应商包括日本松下、摩川、安川、三菱、三洋、富士以及欧美厂商如德国伦茨（Lenze）、博世力士乐（Bosch Rexroth）等，其中日系厂商在工业机器人伺服电机中的市场份额约40%。
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控制器：是机器人的“大脑”，包含硬件和软件两部分。硬件是工业控制板卡，软件是控制演算法。一般较成熟的机器人厂商都自行开发控制器，以保证品质的稳定性及产品的维修体系，因此也是各机器人厂商的核心技术所在。
我们认为人形机器人中成本占比高、格局相对确定的关节及其相关部件将率先爆发，考虑新能源汽车与人形机器人在三电系统、传感系统、人机交互系统有相似或重合，特斯拉产业链上的核心供应商也有望受益，推荐标的双环传动、拓普集团、绿的谐波（国君机械覆盖），受益标的三花智控等。
5.风险提示
人形机器人技术进展不及预期。人形机器人的行业处在初期阶段，技术与产业化仍然有不确定性，技术进展有可能不及预期。
人形机器人市场需求不及预期。人形机器人市场需求尚未挖掘，产品落地后市场需求有可能不及预期。
特斯拉机器人不及预期。人形机器人市场有赖于主要厂商的推动，特斯拉有可能战略改变、技术瓶颈等原因导致其机器人产品不及预期。
本文作者：国君汽车团队，来源：国君证券，原文标题：《【国君汽车 行业专题】从新能源汽车角度看Tesla bot的机会》，文章有删减