人形机器人系列专题（二）：执行系统之旋转关节：扭矩跃升，动力内核_32页_2mb

证券研究报告总结：人形机器人执行系统分析

核心内容

本报告聚焦人形机器人执行系统的核心组件，包括执行器、电机、减速器等，分析其技术特点、市场现状、发展趋势及投资建议。报告指出，电驱动已成为人形机器人领域的主流方案，执行器、电机和减速器是人形机器人硬件系统的关键部分，占整体成本较高，对性能和成本影响显著。

主要观点

1. 执行器：驱动关节活动，电驱动已成主导

• 执行器即一体化关节，是人形机器人驱动机构的核心，占机器人整体成本约 55%。
• 执行器分为旋转执行器和线性执行器，旋转执行器使用减速器，线性执行器使用行星滚柱丝杠。
• 国内大部分本体厂商采用旋转执行器方案，其对 扭矩密度 和 动态响应 要求更高，需强化定制化开发能力。
• 高性能、智能化、微型化的一体化关节模组是降低人形机器人制造成本的关键。

2. 电机：产生驱动转矩，无框力矩电机应用广泛

• 电机是将电能转化为机械能的动力源，人形机器人自由度越高，所需电机数量越多。
• 常见电机类型包括无框力矩电机、空心杯电机等，其中 无框力矩电机 在人形机器人关节单元方案中广泛应用。
• 无框力矩电机具有 高转矩密度、紧凑结构和优异散热性，适合中低速高扭矩场景。
• 2023年中国无框力矩电机市场规模为 1.80亿元，同比增长 19.73%，预计2024年市场规模将超过 2亿元，2028年有望达到 5.6亿元。

3. 减速器：增加扭矩，谐波和精密行星最适配人形

• 减速器用于降低转速、增加扭矩，是工业机器人和人形机器人核心零部件之一，占工业机器人成本约 35%。
• 精密减速器分为谐波减速器、RV减速器、行星减速器等，其中 谐波减速器 和 精密行星减速器 最适配人形机器人。
• 谐波减速器 在轻负载精密减速器领域占主导地位，2022年中国谐波减速器市场规模约 21亿元，预计2025年达 33亿元，CAGR为 16.3%。
• RV减速器 在重负载领域占主导地位，2021年中国RV减速器市场规模约 42.9亿元，2025年预计达 60亿元。

关键信息

执行器

• 旋转执行器：主要采用 无框力矩电机+谐波减速器，用于肩部、髋部、腕部等关节。
• 线性执行器：采用 无框力矩电机+行星滚柱丝杠，用于腿部等需要直线运动的关节。
• 技术路线：当前主流为 高减速比 和 准直驱，后者因结构简单、成本低、响应快，成为研究热点。

电机

• 无框力矩电机 是人形机器人关节执行的关键，其结构紧凑、高扭矩密度、散热好。
• 国内企业如 步科股份 在无框力矩电机领域已实现三代产品迭代，第四代正在研发中。
• 国内企业在关键参数和性能上与海外领先企业（如 科尔摩根）仍有差距，但差距逐步缩小。

减速器

• 谐波减速器：体积小、精度高，适合小臂、腕部等关节，2022年中国市场份额约 26%。
• 精密行星减速器：结构紧凑、效率高，适用于工业机器人、新能源设备等领域。
• RV减速器：承载能力强，适用于重负载关节，2023年国内市场份额为 18.89%，仍有较大的国产替代空间。

投资建议

推荐关注的公司

• 三花智控：布局机器人机电执行器，热管理技术领先，2024年前三季度营收 205.63亿元，净利率 11.3%。
• 步科股份：无框力矩电机研发领先，2024年营收 5.49亿元，净利润 4,932.04万元。
• 绿的谐波：谐波减速器国产化领先，2024年营收 15.2亿元，净利润 1.2亿元。
• 中大力德：以减速器为核心，2024年营收 7.42亿元，净利润 5,693.73万元。
• 震裕科技、卧龙电驱、双环传动、雷赛智能、禾川科技、伟创电气 等企业也在积极布局执行器、电机、减速器等核心零部件。

投资评级

• 强烈推荐：股价表现强于市场 20% 以上。
• 推荐：股价表现强于市场 10%~20% 之间。
• 中性：股价表现相对市场 ±10% 之间。
• 回避：股价表现弱于市场 10% 以上。

风险提示

1. 人工智能技术发展不及预期：可能影响人形机器人商业化进程。
2. 行业竞争加剧风险：市场竞争加剧可能导致部分企业业绩下滑。
3. 技术迭代不及预期：若技术发展缓慢，可能影响机器人渗透率和市场接受度。

产业链动态

• 特斯拉Optimus：采用无框力矩电机+谐波减速器+力矩传感器+编码器+交叉滚子轴承，全身共 30个自由度，未来有望实现 5万~10万台 量产。
• 宇树科技H1：在2025年春晚亮相，以 16台机器人 表演扭秧歌，引起广泛关注。
• 国内厂商：如三花智控、步科股份、绿的谐波、中大力德等，正在积极布局执行器、电机、减速器等核心零部件，推动国产替代和成本优化。

未来趋势

• 一体化关节模组设计是人形机器人技术发展的趋势，有助于提升 精度、速度、负载能力，并降低 制造成本。
• 准直驱驱动器因 效率高、成本低、响应快，成为研究热点，适合消费级高动态场景。
• 随着 技术升级、产业链降本、应用场景拓展，人形机器人有望早日商业化落地。

总结

人形机器人执行系统由执行器、电机和减速器组成，电驱动已成为主流。执行器以旋转执行器为主，电机以无框力矩电机为主，减速器以谐波和精密行星减速器为主。国内企业在关键零部件领域逐步实现国产替代，但与国际领先企业仍有差距。随着技术进步和产业链完善，人形机器人有望加速商业化，建议关注相关核心零部件企业。