1.1 人形机器人板块行情复盘
自 2021 年以来,人形机器人指数经历了五次大幅涨跌行情。马斯克公布设计方案、AI Day 预热等事件推动上涨,而产品未达预期则引发回调。硬件端,早期旋转 / 直线关节因配置和价值量受关注,后市场目光延伸至谐波减速器等上游环节;软件端虽起步晚,但具身 AI 模型发展潜力大,其突破性进展和国产芯片推出有望成为催化因素。板块行情发展分三个阶段,从关注高价值零部件到发散炒作,再到 2025 年看重量产确定性和预期差,投资逻辑也转变为聚焦此类标的,反映出市场对人形机器人产业认知和投资重点的演变。
1.2 2025 年投资主线:行情收敛,主线在于确定性 / 预期差
人形机器人板块行情历经演变,2022H2 市场关注高价值量且确定的部件,如执行器等;2023H1 呈发散式,仅看相关性;2023H2 开始向看重确定性和壁垒收敛;2024 年偏好高壁垒及预期差;至 2025 年,核心在于确定性与预期差。投资需关注量产确定性标的,如与特斯拉紧密合作的企业,同时国产产业链快速发展带来的预期差也蕴含机会,如华为产业链崛起,新玩家可能改变供应格局,投资者可从中挖掘潜力股。
2.1 人形机器人介绍
人形机器人具有人类外形与行动能力,基于通用算法和生成式 AI,可实现语义理解等多种功能,感知计算和运动控制能力强。与工业和服务机器人相比,其感知交互系统更高级,通用性更强,对减速器和电机要求更高。在应用领域上更为广泛,涵盖工业和服务业。其运行依赖感知、控制和执行模块,控制模块的算法和 AI 大模型是关键,AI 技术赋予其通用性,解决控制难题,促使其迈向具身智能,成为 AI 重要应用场景,吸引众多科技巨头参与研发与投资。
2.1 人形机器人路线选择 -- 轮式 or 足式?
人形机器人分为轮式和双足式。轮式技术成熟、成本低且 AI 功能实现较好,适合 C 端物流、零售等低速场景初期切入,但地形适应性差。双足式地形适应强、技术前沿、运动能力优越,适用于高端服务和科研领域,不过成本高、能耗大且短期内技术不稳定。创业公司宜先发展轮式功能落地,同时投入双足式研发,以平衡短期效益与长期潜力,满足不同市场需求,推动人形机器人技术多元化发展与应用。
2.1 AI 巨头入局,人形机器人即将迎来 “ChatGPT” 时刻
AI 赋予人形机器人通用属性,科技巨头纷纷入局加速其商业化。人形机器人控制模块的算法和大模型是核心,其通用性需求使控制技术复杂。AI 大模型解决控制难题,实现端到端训练,改变决策逻辑,如避障场景中无需复杂程序判断。端到端训练需大量数据和算力,人形机器人应用场景复杂,对其要求高,这也是巨头投资原因。当前技术在任务解决上通用性提升,新算法框架形成,正朝可商业化通用具身智能机器人发展。
2.1 市场空间:汽车工厂为最先落地的应用场景
人形机器人率先落地汽车工厂,如特斯拉、优必选、英伟达投资企业等均有相关合作。汽车工厂规模大、标准化高,且与机器人技术有共通性,在质检和总装环节需求大,冲压、焊接、涂装自动化率高,而总装环节依赖人工多、自动化提升难,人形机器人可发挥优势。预计 2030 年特斯拉和全球新能源汽车工厂对人形机器人需求量分别达 13 万和 50 万台,基于产能、人均产能、替代人数和渗透率等假设,汽车工厂为人形机器人量产提供重要契机。
2.2 特斯拉 Optimus 量产元年,AI 最强应用落地
自 2022 年发布以来,特斯拉 Optimus 迭代进展显著。其硬件成熟度不断提高,行走速度加快、动作更自然,如 2024 年展示的走路、互动及接球等动作,且有新升级版本即将发布。马斯克预计未来产量大幅增长。三花和拓普作为 Tier1 供应商,在其全身执行器供应中确定性高。通过成本拆分预测可知,随着量产推进,各部件成本有望下降,为大规模应用奠定基础,推动人形机器人产业发展。
2.3 减速器:人形机器人旋转执行器核心部件
减速器是旋转执行器关键,分为谐波、行星和 RV 减速器。谐波减速器负载小、精度高、结构紧凑,适用于小负载机器人上肢关节;RV 减速器体积大等特点,用于重负载机器人;行星减速器体积小等优势,应用于多领域。人形机器人因空间、减重和成本需求,谐波减速器为合适选择,虽其存在棘轮、共振、减重和量产等难点,但竞争格局明朗,哈默纳科和绿的谐波领先,且国产链成本优势突出,有望在产业发展中占据重要地位。
2.3 谐波减速器:竞争格局明朗,国产链成本优势突出
在谐波减速器领域,哈默纳科全球领先,绿的谐波率先打破国内垄断,2022 年二者销售额市占率居前。目前特斯拉供应序列主要为此二者,国内其他竞争者差距较大。国产供应链成本优势显著,绿的谐波价格低于哈默纳科。哈默纳科扩产慢,受装配人才、环保和市场担忧等因素制约,而绿的谐波具备扩产能力,上市及定增扩产后产能提升,产品质量稳定,有望在人形机器人产业发展中脱颖而出。
2.3 谐波减速器:人形机器人应用中谐波的难点
谐波减速器在人形机器人应用中存在诸多难点。棘轮现象可能因扭矩过大引发,导致部件损坏;共振现象源于柔轮变形,双手运动时易使两手抖动;减重任务艰巨,虽相对较轻但仍需优化;量产方面,柔轮和钢轮装配难以自动化,选型需经验,装配过程复杂,包括钢轮与轴承装配及柔轮手工安装等步骤,这些难点制约着谐波减速器在人形机器人领域的应用与发展,需研发改进。
2.3 哈默纳科扩产进度慢,看好国产谐波龙头脱颖而出
哈默纳科谐波减速器扩产未达预期,自 2018 年规划以来,实际产能扩充缓慢,目标多次推迟。其扩产难点在于柔轮与钢轮装配人才培养周期长、工厂选址招工难,且因工业机器人市场及产业链转移担忧而未全力扩产。相比之下,绿的谐波展现出强大扩产能力,上市和定增扩产后产能大幅提升且质量稳定,在人形机器人市场增长及产业链转移背景下,国产谐波龙头有望抢占更多份额,推动行业格局变化。
2.3 谐波减速器市场空间测算 & 核心标的推荐
通过测算,预计 2025 - 2035 年全球机器人新增需求增长,带动谐波减速器市场空间扩大,从 2025 年的 4 亿元预计增长至 2035 年的 751 亿元,同时绿的谐波份额有望提升,收入相应增加。核心标的包括绿的谐波等企业,绿的谐波专注精密传动装置研发生产,2023 年营收和利润可观,还有哈默纳科等企业,它们在谐波减速器领域各具优势,在产业发展中占据重要地位,是投资关注重点。
2.4 灵巧手:人形机器人最具价值 & 潜在变化最大环节
灵巧手是人形机器人关键且价值高、变化大的部件。它使机器人能完成多任务,其方案多样,价值量随功能提升。传动方式有腱绳、连杆和齿轮传动,各有优劣,如腱绳传动省空间但刚度差。特斯拉第一代灵巧手采用空心杯方案,有 11 个自由度,蜗轮蜗杆传动,抓取力大但缺侧摆自由度;第二代 22 个自由度,行星齿轮箱传动,虽自由度高但负载和精度有限且无传感器,灵巧手的发展对人形机器人性能提升至关重要。