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人形機器人是一種擁有人形外觀、具備人類特征，以代替或輔助人類工作的機器人產品，主要包括智能感知部分如芯片，傳感器及軟件控制系統；執行運動機構主要是軀體的旋轉機構、線性機構和靈巧手機構等；結構功能件部分如身體骨架外殼，電池、通信及相關線束器件等。

目前比較出名的人形機器人有如下幾類：

1、本田（日本）/ ASIMO

2、波士頓動力（美國）/ ATLAS

3、優必選（中國）/ WALKER

4、軟銀（日本）Pepper/Engineered Arts（英國）Ameca/Agility Robotics（美國）Digit

通過以上典型的機器人了解，我們也對比了核心人形機器人參數對比如下：

5、隨著小米和特斯拉逐步發布了各自的人形機器人產品，目前典型三類人形機器人路線對比有如下三類：

隨著ChatGPT的應用逐漸深入，企業對AI+機器人的布局持續火熱，就連英偉達黃仁勛也不段發聲，具人智能是AI的下一個浪潮，在此有必要抽絲剝繭好好探究人形機器人的價值量到底含金幾何，下表是針對以特斯拉optimus人形機器人構成和價值量預估（參考國金證券的價值分析）

1、特斯拉optimus人形機器人部件成本預估

2，主要機構功能說明

1）旋轉執行機構

特斯拉Optimus全身預計使用14個旋轉執行器，由無框電機、諧波減速器、力矩傳感器、編碼器、角接觸軸承、交叉滾子軸承構成，其中無框電機、諧波減速器、力矩傳感器占成本比重較大。參考阿里1688網站部分公司的報價，國產無框電機產品單價在1000-2000元左右，諧波減速器2000-5000元左右，力矩傳感器500元左右。

2）線性關節結構

特斯拉人形機器人線性關節由無框電機、反式滾珠絲杠和行星滾柱絲杠、力矩傳感器、位置傳感器（編碼器）、球軸承和四點接觸球軸承構成。 根據特斯拉披露的參數推測，特斯拉Optimus全身預計使用14個線性執行器。線性執行器最多可提升一臺九英寸三角鋼琴，提升能力優異。行星滾柱絲杠具有高承載能力強、高強度、高精度、壽命長的優勢特點，但結構較為復雜，加工難度高，因而在零部件成本中占比較高。參考阿里1688網站部分公司的報價，瑞士ROLLVIS行星滾柱絲杠產品售價在2萬元/套左右，國產博特精工相關產品約1900元/套。

3）手部執行機構

靈巧手采用六電機布局方式：大拇指采用雙電機用于驅動彎曲和側擺，其余四根手指各安裝一個電機用于驅動動作。因此，Optimus雙手共有12個執行器，算上其他部位，特斯拉機器人全身執行器數量為40個。

空心杯電機是靈巧手的核心部件。空心杯電機具有尺寸小、功率低、控制性能好、穩定性高等特點，是典型的微特電機。空心杯電機能夠滿足人形機器人靈巧手的設計和技術要求。

3，核心功能部件分析

1）控制電機

空心杯電機與無框力矩電機是人形機器人常用零部件，空心杯電機是采用了空心杯繞線技術的直流有刷或者直流無刷電機，屬于伺服電機的一種，適用于靈巧手；無框力矩電機是一種無框架式的無刷永磁同步電機，適用于旋轉關節和線性關節。

無框力矩電機：用于旋轉/線性關節，此前已應用于協作機器人

無框力矩電機相較于傳統電機沒有軸、軸承、外殼或端蓋，只有轉子和定子。轉子通常是內部部件，由帶永磁體的旋轉鋼圓環組件構成，直接安裝在機器軸上。定子是外部部件，齒輪外部環繞鋼片和銅繞組，以產生緊密攀附在機器殼體內的電磁力。無框力矩電機具有結構緊湊、單位扭矩大、易維護、靜音等優勢。

無框力矩電機已在協作機器人應用，國內步科股份居于領先地位。美國科爾摩根是無框電機領域龍頭。國內企業步科股份較早開展無框力矩電機產品研究，目前公司第三代無框力矩電機產品可以對標國際領先產品，部分型號具備一定優勢。昊志機電開發的無框力鉅電機的力矩控制、過載能力等性能優秀，顯著加強機器人力矩控制和負載水平能力，國產廠家已有成品具備一定競爭實力。

空心杯電機

空心杯電機在結構上突破了傳統電機的轉子結構形式，采用了無鐵芯轉子。這種新穎的轉子結構徹底消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗，同時取消沖片齒槽結構和鐵芯的設計減少了電機運行時的磁阻力矩，降低了輸出轉矩波動，使空心杯電機具有低能耗、高效率、高穩定性和控制性的特點，加上其尺寸小結構緊湊，常用于機器人靈巧手部位。

空心杯電機分為有刷和無刷空心杯2種，無刷因噪音小、壽命長、易維護等特點是趨勢。

2）減速機

機器人關節減速器的工作原理是利用齒輪傳動的原理，將電機的高速旋轉轉換為機器人關節的低速高扭矩旋轉。具體來說，機器人關節減速器由輸入軸、輸出軸、齒輪組、殼體等部分組成。電機通過輸入軸帶動齒輪組旋轉，齒輪組中的輪逐級傳動，最終帶動輸出軸旋轉，從而實現機器人關節的運動。

精密減速器可劃分為諧波減速器、RV 減速器、精密行星減速器

諧波齒輪減速機各廠商市占率圖示

行星減速機各廠商市占率圖示

2021年RV減速機對應國內市場占有率圖示

3）行星滾柱絲杠

行星滾柱絲杠主要依靠多個滾柱與絲杠、螺母之間的螺紋嚙合傳動來傳遞動力，具有承載能力強、軸向剛度大、傳動效率高、使用壽命長、動態性能好、適用性強和安裝維護方便、自鎖性能好等諸多優點。

國外行業巨頭瑞典SKF、瑞士Rollvis、德國Schaeffler、瑞士GSA等公司已經形成了相對成熟的行星滾柱絲杠產品系統，并在精度等級、潤滑維護、應用平臺等方面形成了理論體系，基本在行星滾柱絲杠領域形成了技術壟斷，國內以鼎智科技、秦川機床等為代表的國內企業已具備小規模的生產研發能力。

4）軸承

角接觸球軸承和交叉滾子軸承是人形機器人關節的常用軸承。

角接觸球軸承的主要特點是在其構造中使用了球形滾動物來支撐軸承的旋轉，并且球和內外圈之間的接觸點是角接觸點。角接觸球軸承可同時承受徑向負荷和軸向負荷，能在較高的轉速下工作。

交叉滾子軸承具有獨特的結構，滾子垂直排列并以90度相互交叉，它們之間裝有墊片或分離器以防止傾斜、摩擦或鎖定，可以有效降低旋轉扭矩。交叉滾子軸承具有高精度、高剛性、大承載、小空間的特點，被廣泛用于搬運機器人、精密機床、工業機械等領域。

國內廠商力星股份是我國軸承滾動體領先制造商，五洲新春是知名軸承制造企業，已為部分國內機器人減速器廠商送樣。

5）傳感器

傳感器是一種檢測裝置，能夠感受被測量的信息并將其轉化成可用的信息輸出。傳感器之于機器人相當于人類各感知器官，機器人通過各類傳感器識別內外部信息，并作出判斷和下一步動作。

傳感器按檢測對象可劃分為內部傳感器和外部傳感器。內部傳感器用以感知機器人的內部狀態，包括位置傳感器、速度傳感器、力傳感器和平衡傳感器。外部傳感器用于測量機器人外部環境及狀態，包括視覺傳感器、觸覺傳感器、聽覺傳感器、嗅覺傳感器和味覺傳感器

作為記錄和學習的第一階段匯總如上資料，關于各類型部件的行業公司和投資價值分析請參考后續文章

注釋說明：

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