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2023年3月24日，特斯拉人形机器人Optimus携全新Model X Plaid在昆山城东特斯拉中心巡展亮相。据工作人 员介绍，Optimus与特斯拉汽车“技术同源”，全身拥有28个自由度，手部有 11个自由度，会利用动作捕捉 学习人类，已经可以行走、上楼梯、下蹲、拿取物体等动作。 2023年7月6日世界人工智能大会在上海举办，特斯拉Optimus再度参展亮相。规划中，Optimus将会替代人类 完成重复性、繁琐性劳动，使得人类可以从事更多创造性工作。
2021年8月特斯拉AI Day：马斯克宣布人形机器人擎天柱（Tesla Bot）概念设计。 2022年9月特斯拉AI Day：Optimus原型机发布，该机器人重73公斤、高1.72米，可行走、挥手、摇摆等动作， 能够搬运货物、给植物浇水以及移动金属棒。马斯克预计，Optimus将于3-5年内实现量产上市，数量会达到 百万级，成本为2万美元。 2023年3月特斯拉Investor Day ：Optimus 外观有改善，还掌握了抓取小物品，生产维修机器人的能力。 2023年5月特斯拉股东大会：Optimus学会了像人一样结队缓慢前行，并且可以执行更复杂的任务。在电机扭 矩控制、力度控制、环境探索和记忆有了新进展，还可根据人类动作范例训练AI、实现端到端控制。
人型机器人进入技术拐点，有望复制电动车路径。从技术发展路径来看，软件系统尤其自动驾驶和通用AI的快速发展正在重塑 行业重心从硬件定义的传统工业机器人或协作机器人向软件定义的通用人形机器人转移，即软件定义机器人（Software-definerobot，SDR）。随着下游领域快速拓展，技术拐点降至，行业正在转入量产阶段，在技术进步和规模化效应下成本阻碍将快速 打破，有望复制电动汽车“软件定义汽车”（Software-define-vehicle，SDV）的发展路径，拉动全产业链加速发展。
人型机器人技术发展迅速，未来市场潜力很高。人形机器人的灵活性和环境适应能力高，不需要特别改造环 境，且使用寿命和残值比其他机器人更高。随着成本的降低，通用性带来的规模化降本效应，可应用于多个 领域，从长期来看市场空间广阔。 马斯克称人形机器人将会是今后特斯拉的长期价值来源。他认为如果人形机器人和人的比例在2比1，那人们 对人型机器人的需求量可能是100亿至200亿个，远超电动车的数量。弗若斯特沙利文预测，到 2026 年全球人 形机器人市场规模将达到 80 亿美元。麦肯锡称到 2030 年，全球将有多达 8 亿人的可能被自动化机器人取代 。艾瑞咨询则称2021年中国智能机器人市场规模突破250亿，2025年接近千亿，CAGR约40%。
软件能力拓展机器人功能边界。传统意义上工业机器人或服务机器人以硬件决定功能，辅以软件优化体验， 对于人性机器人，过去几十年探索也主要以硬件性能优化、机械结构小型化为主要方向，随着近年来AI崛起， 尤其是以谷歌Transformer模型广泛应用以来，AI应用开始席卷语言、视觉、自动驾驶等领域，赋予了人形机器 人更大的想象空间，大模型AI作为人形机器人的灵魂，有望拓展人形机器人通用属性，使机器人从工具品类向 生产力本身转型，为其尽快转入量产拐点提供可能。
Optimus由软件和硬件部分组成。 （1）硬件部分包括驱动装置、控制装置和传感器。以具体功能看主要包括负责中央计算的计算核心和负责运动执行的关节系统 （线性关节、旋转关节和手部关节） （2）软件部分包括用于交互和控制的通用性AI以及源自于自动驾驶定位的FSD系统。
伺服系统由伺服电机、伺服驱动器、编码器共同构成。伺服驱动器将输入控制量转化为电信号，驱动电机运 动并根据反馈信息进行调节。伺服电机是执行器。编码器通常嵌入于伺服电机，用于测量运动参数和实现闭 环控制。
电机主要有无框力矩电机和空心杯电机。 无框电机由转子和定子组成，可直接固定在机械设备上，具有节能环保、高精度和免维护等优点，且无框力 矩电机适用于体积小、质量轻、惯量低、功率高的应用场合。 空心杯电机分为有刷和无刷，无刷因转速更高、寿命更长适合应用在人形机器人手部。
有刷空心杯电机转采用的是无铁芯转子，这种结构彻底消除了由于铁芯形成涡流而造成的电能损耗。 无刷空心杯电机其定子部分使用空心杯绕组，采用无齿槽铁芯设计，具有传统直流无刷电机高转速、长寿命 、低噪音的特性，又兼具有刷空心杯电机高功率密度、高效率的优势。
海外品牌占据高端市场，国内产商有望受益。特斯拉躯干关节大概率会选择无框力矩电机，手部选择空心杯 电机。目前无框力矩电机的代表是美国科尔摩根，国内是步科股份，无刷空心杯电机海外以MAXON为主，国 内鸣志电器、江苏雷利、鼎智科技、恒帅股份具备相应技术。据NTCysd预测，至2028年全球空心杯电机市场 规模为11.9亿美元。复合增速8.47%。
人型机器人使用的减速器主要为谐波减速器与RV（行星）减速器。精密减速器是机器人等高端设备所需的传 动装置，具有更高控制精度，可匹配转速和传递转矩。谐波减速器通过弹性变形波传递动力，具有高精度、 小体积和重量等特点。RV减速器由渐开线圆柱齿轮行星减速机构和摆线针轮行星减速机构组成，具有良好的 负载能力和刚度。
谐波减速器结构：谐波减速器主要由带有内齿圈的刚性齿轮（刚轮）、带有外齿圈的柔性齿轮（柔轮）、波 发生器三个基本构件组成。 工作原理：柔轮弹性变形呈椭圆状，长轴处齿轮与刚轮完全啮合，短轴处不接触。波发生器转动时，柔轮产 生错齿运动，实现运动传递。
RV减速器结构：RV减速器由第一级渐开线圆柱齿轮行星减速结构和第二级摆线针轮行星减速结构两部分组成。 工作原理：通过2级变速实现减速功能。 优点：负载能力、刚度、抗疲劳度较好。
预计Tesla Bot 旋转关节主要采用谐波，手部采用精密减速器，RV减速器有概率在下半身替代谐波。RV减速器 因抗冲击能力强于谐波以及成本低，有望用在机器人下半身4个旋转关节上。谐波减速器全球龙头为哈默纳 科，国内绿的谐波、来福谐波、同川精密有技术储备，RV减速机全球龙头是赛威传动等，国内企业有中大力 德、双环传动等有技术储备。
丝杠分为滑动丝杠、滚动丝杠，滚动丝杠有滚珠丝杠、滚柱丝杠两种。丝杠是一种精度很高的零件，它能精 确地确定工作台坐标位置，将旋转运动转换成直线运动，面且还要传递一定的动力，所以在精度、强度及耐 磨性等方面都有很高的要求。
预计人型机器人在下半身关节采用行星滚柱，上半身采用滚珠丝杠。滚珠丝杠应用于直线关节，可以转换旋 转运动和直线运动，既是传动原件也是转化元件。滚珠丝杆是由丝杆轴和螺母组成，而其中螺母又是由钢球 、预压片、反向器、防尘器等组成，具有摩擦损失小、传动效率高、精度高、轴向刚度高、不能自锁、具有 传动的可逆性等优点。
滚柱丝杠市场规模稳定增长。据persistence market research ，2022年全球滚柱丝杠市场规模为2.85亿美元， 预计2023年市场规模将达3.03亿美元。受益于汽车行业需求及工业自动化需求，预计2023-2033年中国滚柱丝 杠市场规模年复合增长率预计将达到6.5%，高于全球复合增速5.8%。中国目前的主要参与企业包括秦川机床 和鼎智科技。
控制系统是机器人的神经系统，用于控制驱动系统完成对应运动。在机器人中，控制系统根据指令及传感信 息，向驱动系统发出指令，控制其完成规定的运动。控制系统主要由控制器（硬件）和控制算法（软件）组 成。目前控制系统主要参与者包分为本体厂商（大型机器人厂商自主研发和控制器）和专业控制器厂商。
人形机器人用传感器主要有视觉、力控、位置（编码器）。视觉传感器在头部，力控、编码器传感器用在全 身各个关节。根据检测对象的不同又分为内部和外部传感器，内部和外部传感器共同组成了机器人的感知。 根据YOLE数据，2015-2021年无人机及机器人传感器市场从3.51亿美元增长至7.09亿美元，复合增长率高达 12.4%，其中光学传感器占比达74%。
目前视觉传感器主要有3D传感器和毫米波雷达两种。 3D传感器目前主要有结构光法、ToF法和多目（双目） 立体视觉法。3D视觉感知市场正处于规模快速增长期。全球3D视觉感知市场规模在2022年为99亿美元。其中 28%为消费电子领域。毫米波雷达目前国内常用的为24Hz、60Hz、77Hz。目前中国毫米波雷达企业中92.3%是 本土企业，26%应用于车载领域、21%应用于智慧交通。2022年毫米波雷达市占率前三为博世、大陆、安波 福。
力传感器分为感应式力传感器、电容式力传感器、压电式力传感器、压阻式力传感器。据Mordor Intelligence 数据，预计2026年全球压力传感器市场规模将超过83.22亿美元。MEMS又分为陀螺仪、加速度计、惯性传感 器等。据Yole，2021 年高性能 MEMS 惯性传感器全球市场规模约 7.1亿美元，Honeywell等头部公司等合计市 场份额超50%。国产品牌芯动联科产品性能大国际先进水平，2021年市场份额约为3.67%。
工业富联是全球领先的智能制造及工业互联网整体解决方案服务商，全球第一大代工厂。2022年富士康科技 集团实现营收约1.48万亿元人民币，同比增长10.47%。公司称2022年云端网络、计算机终端、消费智能、元 件及其他产品四大产品线均维持正增长。其中消费智能产品线主要产品新机型需求旺盛，即使2022年第四季 度受疫情干扰，该类别仍有显著成长。据了解，特斯拉目前有意向就Tesla Bot与工业富联达成代工协议。
人型机器人的关键技术有运动模块、传感模块和决策模块。运动模块由电机、伺服、减速器等动力和传动装 置组成。传感模块收集内部和外部数据，包括各种传感器、3D/深度摄像头和激光雷达等，为机器人进行任务 处理分析提供数据。决策模块主要为软件、AI等，满足交互以及决策的需求。
特斯拉入局、ChatGPT诞生成人型机器人最大催化剂。人型机器人于1973年诞生，经过几十年的发展不段改良 ，2022年特斯拉入局，凭借强大的软件技术和供应链能力有望带动整个产业的高速发展，2023年ChatGPT通用 大语言模型落地，为通用型人型机器人赋予了灵魂，大规模商业化可期。
人型机器人玩家梳理。人型机器人指可以模仿人类形态和行为的智能机器人，它们具有复杂的结构、传感、 驱 动 和 控 制 系 统 ， 旨 在 与 人 工 工 具 和 环 境 进 行 交 互 ， 辅 助 或 替 代 人 类 生 产 生 活 。 除了Tesla bot，比较有名的人型机器人玩家有波士顿动力、韩国科学技术院、本田ASIMO、优必选、Agility Robotics 、小米、傅利叶等。
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