报告行业投资评级 - 机械设备行业评级为看好 [4] 报告的核心观点 - 人形机器人零部件供应商有望深度受益于行业发展，主机厂掌握关节“定义权”，未来产业链将形成“自主设计、外包生产”模式 [1] - 旋转关节具备高价值量和高确定性，是优先关注的投资方向 [1] - 人形机器人会带动整个工业自动化板块市场总需求大幅增长，建议重点关注关节模组总成、轴向电机、减速器、传感器 [3] 根据相关目录分别进行总结 人形机器人零部件供应商有望深度有益于行业发展 主机厂掌握人形机器人关节的“定义权” - 关节“定义权”表现为人形机器人自由度设计、关节方案设计、关节布局位置设计三个环节 [14] - 当前主流人形机器人关节自由度（不含末端）在20 - 32个不等，不同部位关节自由度设计有多种常见方案 [15] - 主机厂掌控关节参数“定义权”，根据机器人本体设计要求计算关节活动范围、峰值扭矩、转动速度等参数，还可采用“模组化”设计 [17][19] - 受四肢空间限制，常将关节电机远离关节位置放置，靠近质心，会用到连杆等传动结构，连杆传动需限制运动范围 [24][26] “自主设计、外包生产”将是人形机器人产业链合作模式 - 汽车产业链中零部件制造商与OEM合作紧密，OEM占主导，零部件厂商提升市场份额，未来人形机器人产业链合作关系类似汽车 [27][28] - 人形机器人主机厂占据产品“定义权”，主导应用场景和设计目标，且产品适合规模制造，未来将形成“自主设计、外包生产”模式，已有供应商受益 [30] 旋转关节的方案拆解 旋转关节具备高价值量、高确定性 - 机器人关节是核心零部件和硬件降本核心，人形机器人关节模组是成本重要组成，关节降本对大规模推广至关重要 [31] - 旋转关节成本低、控制算法相对简单，主机厂方案均采用旋转关节，价值量高且确定性强 [31] 旋转关节以刚性驱动器和准直器驱动器为主 - 旋转关节发展经历刚性、柔性、准直驱历程，当前以刚性和准直驱关节为主，弹性关节产业化应用少 [32][50] - 刚性驱动器由电机、高传动比减速器等组成，功率密度难达生物肌肉水平，解决不了冲击时零部件强度问题 [35] - 弹性驱动器借鉴Hill肌肉三元素力学模型，有串联、并联、离合、多模态等类型，各有优缺点 [35][46] - 准直驱驱动器由高扭矩密度电机、小减速比减速器和绝对式编码器组成，集成度高、体积小、成本低，但输出扭矩和精度低 [49][51] 大扭矩成核心指标，无框力矩电机和轴向电机需求爆发 - 人形机器人对电机要求有关节安装空间狭小但输出转矩大、动态性能好、低转动惯量、低质量等，大扭矩是核心需求 [52] - 无框力矩电机是当前主流方案，具有低速大力矩等特点，设计生产成熟，但市场规模受限 [54][55] - 轴向电机磁通方向为轴向，具有薄、体积小、功率密度和效率高、扭矩密度比径向电机高30%等特点，适合特定场合，但产业化受散热、制造工艺、产业链成熟度制约，部分企业已布局 [56][57][61] 减速器的选择：谐波还是行星？ - 未来人形机器人关节将采取谐波减速器 + 行星减速器搭配形式，取决于主机厂整机设计，大扭矩、高精度、小空间关节用谐波减速器，高效率、低成本、空间不敏感关节用行星减速器 [64] - 机器人使用精密减速器，人形机器人以谐波和行星减速器为主，RV减速器不适合人形机器人 [65][68] - 行星减速器结构简单、成本低、可采用电流环力控节省传感器成本，全球市场规模预计保持8.3%的CAGR增长，国内外有多家厂家 [69][73][75] - 谐波减速器传动比大、体积小、精度高，但刚性差、承载能力有限、使用寿命低，中国市场规模约24.9亿元，主要玩家包括哈默纳克、绿的谐波等 [81][82] 力/力矩传感器是必须吗？ - 工业机器人位置控制无法适应不规则环境，机器人需具备柔顺控制能力，包括被动柔顺和主动柔顺，主动柔顺是主流，力/力矩信息是主动控制重要输入 [85][87] - 人形机器人检测方案分为末端力控和关节力控，各有优缺点 [93][94][95] - 关节力控中获取关节力矩方式有电流环控制和力传感器感知，电流环控制成本低但精度低，力传感器感知精度高但成本高，两种方案均有发展空间 [97][98] - 六维力传感器主要应用于多个领域，机器人领域占比超50%，2023年中国销量9450台左右，市场格局集中 [98][99][101] 投资建议 - 人形机器人将带动工业自动化板块需求增长，客户关系是产业投资核心 [107] - 轴向电机与人形机器人需求适配性强，建议关注盘毂动力、小象电动、仪坤动力 [107] - 减速器环节技术壁垒高，建议关注谐波减速器、行星减速器龙头企业 [107] - 人形机器人对六维力传感器需求弹性大，建议关注宇立仪器、蓝点触控、坤维科技、鑫精诚 [107]