从新能源汽车角度看，Tesla“人形机器人” 有哪些机会？

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。 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。 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%。 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》，文章有删减风险提示及免责条款 市场有风险，投资需谨慎。本文不构成个人投资建议，也未考虑到个别用户特殊的投资目标、财务状况或需要。用户应考虑本文中的任何意见、观点或结论是否符合其特定状况。据此投资，责任自负。