2025年机器人行业专题报告：人形机器人大规模量产在即，关注核心环节投资机会

直线执行机构：丝杠加工壁垒高、技术难度大

丝杠：直线机构核心零部件，百万级机器人量产规模下市场 规模140亿元

直线关节核心零部件组成：无框力矩电机+行星滚柱丝杠+力传感器+编码器+驱动器 + 关节CNC件。 根据特斯拉AI DAY，特斯拉人形机器人全身共有28个执行器，其中包括14个线性执行器和14个旋转执行器。 特斯拉设计的直线关节按照不同的输出力矩（500N、3900N 、8000N）分为三类，直线型驱动器采用内转子电机与球轴承驱动倒置滚柱丝 杠旋转，从而驱动行星滚柱从动，最终实现直线运动传递。

丝杠生产线：高精度磨床价值量占比较高

根据北特科技投资者互动平台，丝杠制作设备包括粗车设备、硬车设备、热处理淬火机、外圆磨磨床、螺纹磨床、检测设备、实验分析仪器等。 如果按照1000元/个丝杠的销售价格计算，投入1条10万/年产能的设备，则5900万元的设备投入对应1亿元收入，投入产出比约为1.7。其中，磨 床环节生产节拍略慢、设备壁垒和价格价高，产线中价值量占比较高。 如果按照远期100万台人形机器人量产规模测算，对应需要1400万根丝杠，需要140条产线；则丝杠环节自动校直机潜在市场约为7.0亿元，丝杠 产线潜在空间为82.6亿元。

旋转执行机构：谐波减速器体 积紧凑、传动比大

减速器：降低转速并输出扭矩，谐波减速器传动比大、精度 高

减速器：用于将输入轴的高转速转换为输出轴的低转速，同时增加输出扭矩。减速器主要通过齿轮、蜗杆、行星齿轮等传动机构来实现这 一功能。谐波减速器具有结构简单、体积小、质量小、传动比大、运动精度高等优点。

谐波减速器：主要由波发生器、柔性齿轮、刚性齿轮等构成，柔 轮与刚轮啮合来传递运动和动力

谐波减速器主要由波发生器、柔性齿轮、刚性齿轮、柔性轴承、交叉滚子轴承等五个基本构件组成，柔性轴承和柔轮是谐波减速器的两大柔性部件，也是主要的失效件。 谐波减速器是一种靠波发生器装配上柔性轴承使柔性齿轮产生可控弹性变形，并与刚性齿轮相啮合来传递运动和动力的齿轮传 动。谐波齿轮传动减速器是利用行星齿轮传动原理发展起来的一种新型减速器。

柔轮的加工难点：壁厚较薄，需要进行加工变形控制

谐波传动的原理是利用柔轮可控的弹性形变来传递运动和动力。最常见的谐波传动模式 及原理是波发生器主动、刚轮固定、柔轮输出的形式。将波发生器装入柔轮内圆中，迫 使柔轮在凸轮作用下产生变形而呈椭圆状，使其长轴处柔轮齿轮插入刚轮的轮齿槽内,成 为完全啮合状态;而其短轴处两轮轮齿完全不接触,处于脱开状态，当波发生器连续转动时， 迫使柔轮不断产生变形并产生了错齿运动，从而实现波发生器与柔轮的运动传递。

柔轮显然是谐波减速器中最容易受到应力影响的部件，不断承受来自波发生器引起的交 变循环应力，这可能会导致疲劳破坏和损坏。柔轮的疲劳失效会对谐波减速器的性能产 生重大影响，有可能导致整个减速器的报废，制约着谐波减速器的性能和使用寿命。

柔轮加工的核心难点集中于两方面： 1. 薄壁加工变形控制：精加工时柔轮壁厚极薄（通常≤0.5mm），需采用内壁支撑工装 抑制切削振动与形变； 2. 滚齿窜刀量调控：需精确计算窜刀量，确保柔性轴承压入后齿部达到理论展开量。由 于轴承压装深度公差范围较宽（±0.1-0.3mm），不同压入量对应齿形展开差异显著， 其量化控制属于企业核心工艺参数，通常不对外公开。

谐波减速器：百万级机器人量产规模下市场规模140亿元

根据特斯拉AI Day资料，特斯拉在旋转执行机构使用了14个谐波减速器。旋转执行器分别位于肩部六个、肘部两个、腰部两个和髋部四个。据 特斯拉预测，到2030年减速器在人形机器人中价值量的占比将为13%（其余为丝杠19%、无框力矩电机16%、力传感器11%、空心杯电机 8%）。

谐波减速器产线市场空间

根据绿的谐波招股说明，谐波减速器制作流程包含锯床锯科/锻造，粗加工，热处理，精密加工，齿轮加工，成品检验等步骤。 核心假设：各环节生产节拍有所差异，因此一条产能10万/年产线上不同环节的设备数量也不同，车床/滚齿机/热处理/磨床/动平衡机/检测设备分别需要 3/5/1/5/3/2台。如果按照1000元/个谐波减速器的销售价格计算，投入1条10万/年产能的设备，则6200万元的设备投入对应1亿元收入，投入产出比约为1.6。 如果按照远期100万台人形机器人量产规模测算， 对应需要1400万个谐波减速器，需要140条产线；可以测得谐波减速器环节所需要的动平衡机潜在市场约 为4.2亿元，谐波减速器产线潜在空间为86.8亿元。

空心杯电机和无框力矩电机在 人形机器人中应用较为广泛

电机：将电能转化为机械能的设备，用于产生旋转运动或线性运动

电机将电能转化为机械能的设备，用于产生旋转运动或线性运动。按工作用途来分类，电机分为驱动电机和控制电机。其中，空心杯电机和 无框力矩电机均属于控制电机分类。

无框力矩电机：百万级机器人量产规模下市场规模280亿元

以特斯拉Optimus机器人为例， Optimus包含 28 个关节执行器，均搭载无框力矩电机作为动力源头，其中14 个旋转关节结构为无框力矩电机+谐波减速器，用来 实现类似人体关节的旋转运动；14个直线关节结构为无框力矩电机+行星滚柱丝杠，用来实现类似人体肌肉的拉伸运动。

无框力矩电机产线市场空间

电机制作流程包含定子及转子绕线、铁芯压装、绕组固定、转子动平衡校正等步骤。 核心假设：此处假设产线年产能为10万，一条产线上配置的绕线机/压制设备/动平衡机/检测设备分别为4/4/4/3个（装配线为提供电机总装生 产线，目前集智股份有该类产品）。如果按照1000元/个电机的销售价格计算，投入1条10万/年产能的设备，则2350万元的设备投入对应1亿元收入，投入产出比约为4.3。 如果按照远期100万台人形机器人量产规模测算， 对应需要2800万个无框力矩电机，需要280条产线；可以测得电机环节所需要的动平衡机 潜在市场约为11.2亿元，电机产线潜在空间为66亿元 。

灵巧手：人形机器人实现任务的核心执行机构

灵巧手技术路线及构成概况

灵巧手核心组成部分为驱动、传动和感知三大系统。驱动系统为灵巧手提供动力和扭矩，传动系统将驱动系统的动力传递到末端执行器，感知系统 负责实时监测灵巧手的状态。

驱动系统：灵巧手需要精密且紧密的驱动装置，相比于传统直流电机，无铁芯的空心杯电机体积小、响应速度快、精度高，是灵巧手驱动装置首 选。另外，根据特斯拉2024年AI DAY展示的最新22度自由度灵巧手（其中17个主动自由度），将驱动装置放在了手腕位置（无刷有齿槽电机， 成本更低）。

传动系统：传动方案以以连杆、腱绳为主。腱绳传动模拟人手的肌腱结构，线绳传动使得大型的驱动器远离了执行机构，减轻了末端的负载和惯 量，提升了抓取的速度。根据2024年特斯拉AI Day 最新灵巧手，传动方案可能由“蜗杆+腱绳”转换为了“微型丝杠+腱绳”，将电机和滚珠丝 杠置于手臂中，电机通过减速箱带动滚柱丝杠，拉动腱绳控制手指关节运动。

感知系统：大致分为内部和外部两类。内部主要包括力及力矩传感器于捕捉关节的位置信息和转动角度等数据；外部传感器包括触觉传感器等， 用于探测物体和灵巧手之间的相对位置等多方面信息。

设备总结：动平衡设备卡位好，高精 度磨床价值量占比高，百万级别量产 级别下设备潜在规模约为288亿元

设备测算总结表

动平衡机：动平衡设备卡位好，在机器人关键部位各生产环节均需要配置，同时过去以进口设备为主、国产替代空间较大；目前集智股份开发的空心杯转子 平衡机、减速器转子平衡机、行星滚柱丝杠平衡机已经顺利推向市场。2024年，公司发行可转债，新增2.80亿元建设电机定子/转子自动化生产线26条、电机 总装生产线4条。

如果按年产100万台机器人测算，潜在高精度磨床/动平衡机设备的市场规模为91/36亿元（传动系统/电机设备所需动平衡机设备规模分 别为11/25亿元），所有生产设备的市场规模为288亿元。

重要设备厂商梳理

集智股份：深耕高速平衡，抢占机器人与低空经济新兴赛道

公司为国内全自动平衡机领域领导者，在全自动平衡机核心技术上超前布局。 平衡机及配件（2024营收占比70%）：主要产品包括全自动平衡机、半自动平衡机、专用平衡机（如电机转子、涡轮风机、汽车 传动轴平衡机）、在线式平衡修正系统。  测试机（2024营收占比9%） ：振动测试仪、疲劳寿命测试机、NVH（噪声振动测试）设备，用于产品质量验证。 自动化设备（2024营收占比15%）：智能装配线、自动化检测单元（如视觉检测机器人）、工业机器人集成应用设备。 客户： 与德昌电机、博世等世界500强企业长期合作。

华辰装备：高端精密磨削装备的研发与制造

公司是国内专业从事高端精密磨削装备研发、制造与服务的创新型领先企业。 2024年，公司全自动数控轧辊磨床营业收入占总收入的85.03%，同比增长-6.2%。主要产品包括数控轧辊磨床、亚微米级高端复合磨削系列产 品、精密螺纹磨床、数控直线导轨磨床和华辰柔性智能制造系统及产线。

浙海德曼：致力于高端型数控车床核心制造工艺的突破

公司是一家专业从事数控车床研发、设计、生产和销售的高新技术企业，致力于高精密数控车床的核心制造和技术突破。 高端型数控车床（2024营收占比68.8%）：包括排刀式数控车床和刀塔式数控车床。 自动化生产线（2024营收占比12.4%）：包括一体式自动化生产线和集成式自动化生产线。 普及型数控车床（2024营收占比11.1%）：主要产品为HCL系列。

报告节选：

编辑：火腿肠