主要结论
　　预计Tesla bot与电动车供应链重叠度较高，但是因功能要求差异，除了目前部分车供应链龙头公司天花板打开之外，预计会带来诸多新技术方向的投资机会：
　　（1）不同点1：Tesla bot以海外供应链为主，关注海外建厂的零部件厂商。特斯拉机器人（Optimus）供应链基本来自海外，经统计，电池系统（宁德时代、科达利）、驱动系统（鸣志电器、恒帅股份、汇川技术等）、热管理（银轮股份、三花智控）、摄像头（舜宇光学、联创电子）、传感器（华域汽车）和结构件（拓普集团）供应商在海外已建厂或筹建工厂，对于获取Optimus订单具有区域优势。
　　（2）不同点2：相比车端，电池成本占比降低，电机电控成本占比提高。电池在电车/机器人成本占比分别为38%、2%，电机电控单位价值量大幅提升，由12%上升至约40%。因此，车和bot在三电上的导向性差异度较大，bot对电池成本的容忍度比车要高，预计高质量和体积比能量的电池应用空间更大。
　　（3）不同点3：执行系统是Optimus外购价值量最大环节，bot控制电机数量和复杂性高于车。机器人电机要求更高控制精度和响应速度，同时单机要求的电机数量更多（28个关节电机和12个手部空心杯电机），国内对应环节的成本低、技术高的企业如鸣志电器（美国建厂+步进电机和空心杯电机）、双环传动（RV减速器技术灵敏性）、中科三环（特斯拉合作磁材厂商）、恒帅股份（美国筹建工厂+微电机隐形冠军）等公司均有机会进入bot供应链；运动算法比车端更为复杂，因为动作需要更多执行器配合，并且动作更具多样性。
　　相同点：云端训练平台dojo和车一样使用自动标注与数据孪生，它将感知系统获取到的信息转化为计算机能理解的信息，用于构造机器人眼中的世界，与车端协同效应较强。
　　投资建议
　　bot与车供应链存在共同点和异质性，建议关注海外建厂的汽零公司三花智控、拓普集团、恒帅股份等；另外，建议重点关注各环节新技术、新材料和新工艺。（1）电机：一体化关节是最重要的发展方向，对应使用低速高扭电机，当电机扭矩足够大时可减少对减速器的使用；（2）碳纤维：当前模型与特斯拉预计体重水平相差较大，骨骼和肢体或采用纤维制备，同时采用更轻更小的零部件，以实现轻量化；（3）电池：机器人要求更高能量密度的电池以减少体重和体积，关注高比能量方向的技术如超高镍、软包等；（4）安全件：机器人平衡性难以保障，为避免摔坏核心零部件或误工，主动安全上依赖特斯拉防撞算法，被动安全上可以采用安全气囊等。
　　风险提示
　　人形机器人技术迭代不及预期风险，产品销量不及预期风险，人形机器人投资不及预期风险。
　　

研究报告全文：预计Teslabot与电动车供应链重叠度较高但是因功能要求差异除了目前部分车供应链龙头公司天花板打开之外预计会带来诸多新技术方向的投资机会1不同点1Teslabot以海外供应链为主关注海外建厂的零部件厂商特斯拉机器人Optimus供应链基本来自海外经统计电池系统宁德时代科达利驱动系统鸣志电器恒帅股份汇川技术等热管理银轮股份三花智控摄像头舜宇光学联创电子传感器华域汽车和结构件拓普集团供应商在海外已建厂或筹建工厂对于获取Optimus订单具有区域优势2不同点2相比车端电池成本占比降低电机电控成本占比提高电池在电车机器人成本占比分别为382电机电控单位价值量大幅提升由12上升至约40因此车和bot在三电上的导向性差异度较大bot对电池成本的容忍度比车要高预计高质量和体积比能量的电池应用空间更大3不同点3执行系统是Optimus外购价值量最大环节bot控制电机数量和复杂性高于车机器人电机要求更高控制精度和响应速度同时单机要求的电机数量更多28个关节电机和12个手部空心杯电机国内对应环节的成本低技术高的企业如鸣志电器美国建厂步进电机和空心杯电机双环传动RV减速器技术灵敏性中科三环特斯拉合作磁材厂商恒帅股份美国筹建工厂微电机隐形冠军等公司均有机会进入bot供应链运动算法比车端更为复杂因为动作需要更多执行器配合并且动作更具多样性相同点云端训练平台dojo和车一样使用自动标注与数据孪生它将感知系统获取到的信息转化为计算机能理解的信息用于构造机器人眼中的世界与车端协同效应较强bot与车供应链存在共同点和异质性建议关注海外建厂的汽零公司三花智控拓普集团恒帅股份等另外建议重点关注各环节新技术新材料和新工艺1电机一体化关节是最重要的发展方向对应使用低速高扭电机当电机扭矩足够大时可减少对减速器的使用2碳纤维当前模型与特斯拉预计体重水平相差较大骨骼和肢体或采用纤维制备同时采用更轻更小的零部件以实现轻量化3电池机器人要求更高能量密度的电池以减少体重和体积关注高比能量方向的技术如超高镍软包等4安全件机器人平衡性难以保障为避免摔坏核心零部件或误工主动安全上依赖特斯拉防撞算法被动安全上可以采用安全气囊等人形机器人技术迭代不及预期风险产品销量不及预期风险人形机器人投资不及预期风险敬请参阅最后一页特别声明1特斯拉机器人零部件专题报告内容目录一和而不同供应链可共用产品导向存在异质性61不同点1供应链主要在海外62不同点2成本结构差异大电池成本占比降低电机占比最大63不同点3电机和减速器要求更高的操作精度74不同点4视觉算法与车端相似重塑运动算法105相同点1依托车端FSD技术Dojo超算平台赢在起跑线116相同点2与车端共享供应链12二寻找高贝塔关注新材料与新工艺141一体化关节是最重要的发展方向性价比亟待提升142低速高扭电机减少减速器成本153碳材料质量轻弹性强机器人轻量化必备164高比能量需求迫切电池材料齐上阵向高能量密度发展175安全件降低摔倒概率减少维修成本18三产业链公司梳理181热管理三花智控特斯拉汽车热管理供应商182热管理银轮股份深耕热管理成就国产龙头203结构件拓普集团打造平台化战略绑定大客户驱动高增长224电机鸣志电器电机控制器领先已实现全球化布局255微电机恒帅股份清洗系统隐形冠军新品拓展致21年收入高增长276减速器绿的谐波率先实现谐波减速器国产替代317齿轮及减速器双环传动高精密齿轮龙头33四投资建议35五风险提示35图表目录图表1与机器人相关的汽车零部件公司海外建厂情况6图表2智能电动车成本结构电池占比约387图表3人形机器人电池成本下降电机电控成本上升7图表4运动控制系统7图表5机器人上主要采用控制电机8图表6Optimus所用线性执行器能拉起半吨重的钢琴8图表7特斯拉电动车5种电机参数9敬请参阅最后一页特别声明2特斯拉机器人零部件专题报告图表8特斯拉机器人AIDAY6种关节驱动器参数9图表9减速器配合电机起到降低转速并增大扭矩的作用9图表10少齿差减速器特点对比谐波减速器综合性质更适用于人形机器人9图表11Optimus采用谐波减速器10图表12环境识别算法与车端相同但基础数据进行了重新采集和训练10图表13机器人运动算法需要同时控制多个电机组合完成多样化的动作11图表14特斯拉自动标注和数据孪生同时应用于车和机器人11图表15机器人可沿用车端的智能行驶数据闭环12图表16特斯拉机器人与车端可共享AI芯片算法热管理摄像头体系13图表17模块化关节核心零部件系统框架14图表18Optimus概念形态15图表19Optimus现状15图表20人形机器人关节逐步采用准直驱驱动器16图表21碳纤维被制作成机器人构件的流程16图表22碳纤维可用于机器人的躯干和四肢各个部位17图表23特斯拉车撞击模拟模型具有3900万个自由点18图表24主动防摔作用机制18图表25AI智能防摔气囊可用于机器人18图表26安全气囊机构18图表27三花智控发展历史19图表28三花智控营业收入情况及同比增速19图表29三花智控归母净利情况及同比增速19图表30三花智控核心产品20图表31三花智控合作客户20图表32银轮深耕热管理各应用领域产品丰富21图表33银轮股份营业收入情况及同比增速21图表34银轮股份归母净利情况及同比增速21图表35银轮加快国际化发展客户资源优质21图表36上市以来持续扩充产品线单车配套价值量可达3万元22图表37拓普集团营业收入情况及同比增速22图表38拓普集团归母净利情况及同比增速22图表39借力核心客户营收净利高速增长左轴亿元右轴辆23图表40拓普集团主要产品均已配套市场主流车企23图表412016-2022年拓普新业务营收占比持续提升亿元24图表422016-2022年拓普净利润波动向上左轴净利润单位亿元右轴净利润增速单位24敬请参阅最后一页特别声明3特斯拉机器人零部件专题报告图表432016-2022年拓普集团毛利率逐步趋稳24图表442021年拓普集团产品线多元化元24图表45鸣志电器多种产品可运用于人形机器人25图表46鸣志电器收入以控制电机及其驱动系列产品为主25图表47鸣志电器营业总收入及同比变动26图表48鸣志电器归母净利润及同比变动26图表49鸣志电器销售净利率及销售毛利率变化情况26图表50鸣志电器主营业务各产品毛利率情况26图表51鸣志电器已实现全球布局27图表52恒帅股份产品示意图27图表53恒帅股份收入以清洗泵和清洗系统为主微电机增长迅速28图表54恒帅股份收入及增速28图表55恒帅股份归母净利润及增速28图表56恒帅股份毛利率和净利率较高28图表57恒帅股份ROE超过汽零优秀龙头公司28图表58恒帅股份清洗泵全球份额超过2029图表59恒帅股份前几大客户收入万元29图表60恒帅股份早在2010年之前进入合资日系主机厂体系29图表61清洗系统构成30图表62清洗系统自制和外购毛利率相差6pct30图表63清洗泵自制和外购毛利率相差12pct30图表64帅股份清洗系统毛利率比清洗泵高10pct左右30图表65隐藏式门把手机构的电动执行器31图表66恒帅股份毛利率与福耀玻璃接近31图表67恒帅股份净利率超越汽零优秀龙头31图表68绿的谐波主营业务结构32图表69绿的谐波营业总收入及同比变动32图表70绿的谐波归母净利润及同比变动32图表71地谐波客户及收入情况万元32图表72绿的谐波销售毛利率和销售净利率变化情况33图表73谐波减速器毛利率变化情况33图表74双环传动主营业务结构34图表75双环传动营业收入22H1增长1834图表76双环传动归母净利润22H1实现快速增长34图表77双环传动近年毛利率和净利率回升34敬请参阅最后一页特别声明4特斯拉机器人零部件专题报告图表78双环传动减速器及其他业务毛利率最高34图表79双环传动主要研发的新能源项目情况35敬请参阅最后一页特别声明5特斯拉机器人零部件专题报告1不同点1供应链主要在海外特斯拉机器人零部件厂商主要来自海外重点关注在海外独立建厂的汽车零部件供应商拓普集团三花股份宁德时代和鸣志电器等均已在海外建厂汇川技术恒帅股份等均规划海外建厂据特斯拉发布会机器人将率先于美国生产因此在美洲已有工厂的鸣志电器美国已建三花智控墨西哥和拓普集团美国在建等均有较强区位优势特别是三花智控拓普集团已分别成为特斯拉车端热管理和金属结构件供应商鸣志电器恒帅股份和汇川技术有望凭区位优势和成本优势在未来切入机器人供应链图表1与机器人相关的汽车零部件公司海外建厂情况环节零部件公司海外生产基地备注公司在德国图林根州埃尔福特十一大电池生已建德国产制造基地并拟在匈牙利建设欧洲第二座电池宁德时代规划匈牙利美国工厂德国工厂规划产能14GWh匈牙利工厂规划产能100GWh电池系统已建印度磁性材料横店东磁印度生产基地主要生产振动器件筹建越南公司在德国瑞典匈牙利三个海外地区布电池结构件科达利在建德国瑞典匈牙利局生产基地下一阶段的布局重点是海外制造将在欧洲汇川技术在建匈牙利南亚以及东南亚进行布局恒帅股份筹建美国美国子公司美国恒帅已购置厂房和土地电机已建美国鸣志电器越南拟建年产400万台混合式步进电机电机电控筹建越南江苏雷利已建越南-2020108公司公告公司终止收购德国STP双环传动暂无减速器集团绿的谐波暂无-芯片散热模块银轮股份墨西哥美国波兰德国等-热管理散热三花智控墨西哥波兰印度越南-舜宇光学在产印度越南-摄像头联创电子印度-美国德国泰国俄罗斯澳大利亚华域汽车捷克斯洛伐克印度墨西哥加拿大全球设立有102个生产制造含研发基地智能驾驶等传感器德赛西威已建德国魏玛莱格菲尔德基地-已建美国德国奥地利保隆科技-在建匈牙利已建波兰马来西亚巴西波兰工厂已经开始批量生产墨西哥与美国其他铝合金结构件拓普集团在建美国墨西哥的工厂在有序推进来源公司官网公司公告国金证券研究所2不同点2成本结构差异大电池成本占比降低电机占比最大电池在电车机器人成本占比分别为382变动幅度较大AIDay披露机器人带电量为23KWh对应价值量约3000元而Musk预测量产机器人整体成本约14-15万元因此电池成本占比约2电池在电车成本中占比约38两者差距较大但3-5年后机器人出货量若如Musk所言达百万台对应电池市场增量空间约30亿元敬请参阅最后一页特别声明6特斯拉机器人零部件专题报告图表2智能电动车成本结构电池占比约38图表3人形机器人电池成本下降电机电控成本上升7电池9电机38电控15车身底盘内饰电子电器14656其他来源高工锂电国金证券研究所来源特斯拉AIDay国金证券研究所测算电机电控单位价值量大幅提升由12上升至约40Optimus包含28个关节电机和12个手部电机根据需要搭配减速器使用手部和脚部等位置都包含传感器当前各部件仍由海外厂商供应特别是28个6类关节电机均定制而成价格高昂国内对应环节的成本低技术高的企业如鸣志电器美国建厂步进电机和空心杯电机双环传动RV减速器技术灵敏性中科三环特斯拉合作磁材厂商恒帅股份美国筹建工厂微电机隐形冠军等公司均有望为特斯拉机器人供货图表4运动控制系统来源雷赛智能招股说明书国金证券研究所3不同点3电机和减速器要求更高的操作精度车端主要采用动力电机机器人主要采用控制电机汽车底盘驱动单元对电机的功率要求高同时侧重于电机的启动运行和制动方面的性能指标因此采用动力电机机器人各关节对控制精度和响应速度要求更高因此采用控制电机其中伺服电机在控制精度低频特性过载能力和响应速度等许多性能方面都优于步进电机更适用于机器人领域特斯拉Optimus便采用了伺服电机中的空心杯电机用于手部和其他普通伺服电机用于身体关节敬请参阅最后一页特别声明7特斯拉机器人零部件专题报告图表5机器人上主要采用控制电机来源汽车之家国金证券研究所机器人电机更多但平均扭矩更小总体价值量在量产后更小由于车辆整体重量更高model3基础款整备质量为1761kgOptimus机器人规划体重约需要更大的动能车端使用的电机最大功率基本约200kw除了3D3电机外扭矩均超过300Nm相比机器人螺旋电机最高扭矩180Nm差别较大但Optimus线性执行器性能较强单个能直接拉起一台半吨重的音乐会三角钢琴图表6Optimus所用线性执行器能拉起半吨重的钢琴来源TeslaAIDay2022国金证券研究所机器人驱动单元完成的动作更为复杂对企业建模和算法能力等要求更高电动车一般只有两个驱动单元主要应用场景是零百加速城市巡航高速驾驶赛车等固定场景而机器人有28个执行器执行器的任务也更加复杂需要多个关节组合配合完成行走爬楼梯下蹲回避负重前行用一只手拿起物体等复杂动作特斯拉需要通过模拟各个动作完成时各关节的数据来选取最合适的相关零部件敬请参阅最后一页特别声明8特斯拉机器人零部件专题报告图表7特斯拉电动车5种电机参数图表8特斯拉机器人AIDAY6种关节驱动器参数电机最大最大电机功率型号功率扭矩类型密度202kW3D1404Nm永磁同步高5000rpm137kW3D3219Nm交流异步中6380rpm180kW3D5326Nm永磁同步高6000rpm220kW3D6440Nm永磁同步高5000rpm194kW3D7340Nm永磁同步高5400rpm来源特斯拉官网汽车之家国金证券研究所来源TeslaAIDay2022国金证券研究所减速器是目前执行机构中技术壁垒最高的环节减速器是连接动力源和执行机构的中间机构具有匹配转速和传递扭矩的作用减速器是由多个齿轮组成的传动零部件由于多数机械设备不适宜用原动机直接驱动减速器可将传动设备在高转速时的动力通过输入轴上的小齿轮啮合输出轴上的大齿轮以达到降低转速和增大扭矩的目的图表9减速器配合电机起到降低转速并增大扭矩的作用来源国金证券研究所谐波减速器率先应用于Optimus输出扭矩较大且质量和体积更小应用较广的减速器中谐波减速器在额定工况下的输出扭矩较大代表其承载能力较强同时整机体积较小传动精度高和传动效率较高RV输出扭矩更大但体积质量传动精度和传动效率上效率参数较略差因此谐波减速器更适用于轻量化要求高的人形机器人特斯拉发布会便披露使用谐波减速器图表10少齿差减速器特点对比谐波减速器综合性质更适用于人形机器人减速器种类输出扭矩整机体积质量传动精度传动效率行星小小中一般高摆线针轮小大重一般较高RV大中中较高高谐波中较小较轻高较高滤波中小轻较高一般来源汽车之家国金证券研究所减速器技术壁垒较高绿的谐波优势明显因为谐波减速器做逆向工程难度大各公司产品的原理和模型不太明确通过模仿难以赶上竞争对手而当前除了绿的谐波哈默纳科和日本新宝外暂无第四家实力较强的竞争对手出现敬请参阅最后一页特别声明9特斯拉机器人零部件专题报告图表11Optimus采用谐波减速器来源特斯拉AIDay2022国金证券研究所4不同点4视觉算法与车端相似重塑运动算法在车端自动驾驶的感知算法基础上机器人的视觉算法对环境数据进行了重新收集和训练机器人的计算机视觉网络神经算法直接从自动驾驶系统获取唯一改变的是对环境数据进行了重新收集和训练车端对当期环境未来预计路径路径上事物活动路径的计算方法都有成熟的算法为机器人对不同行动路径建模提供了可迁移性非常强的框架图表12环境识别算法与车端相同但基础数据进行了重新采集和训练来源特斯拉AIDay2022国金证券研究所机器人运动控制算法远比车端更复杂控制维度更多身体自我意识节能态势避免摔倒四肢协作是决定机器人运动维度的重要算法机器人需要采用传感器了解自己和环境的状态采用最节能的运动姿势避免摔倒而且需要双手和双脚同时协作完成任务与车不同的主要是车不容易摔倒且车端前驱和后驱执行器运动组合较为简单两个驱动器工作便可让车辆运动但机器人需要几十个关节同时配合各自采用不同的转速扭矩偏转角度才能实现期望的动作因此机器人运动控制算法更为复杂以便于实现室内导航接待服务制作产品等相关动作敬请参阅最后一页特别声明10特斯拉机器人零部件专题报告图表13机器人运动算法需要同时控制多个电机组合完成多样化的动作来源特斯拉AIDay2022国金证券研究所5相同点1依托车端FSD技术Dojo超算平台赢在起跑线云端训练平台dojo和车一样使用自动标注与数据孪生它将感知系统获取到的信息转化为计算机能理解的信息用于构造机器人眼中的世界数据孪生英文名为digitaltwin数字双胞胎是将环境中各种事物创造一个数字版的克隆体自动标注即自动图像标注是让计算机自动地给无标注的图像加上能够反映图像内容的语义关键词类似自动抠图图表14特斯拉自动标注和数据孪生同时应用于车和机器人来源特斯拉AIDay国金证券研究所敬请参阅最后一页特别声明11特斯拉机器人零部件专题报告超海量数据超强数据识别训练技术机器人可沿用车端的智能行驶数据闭环站在巨人的肩膀上前行特斯拉已通过强大的车队训练和超300万辆已售智能车搜集海量数据将算法进行不断优化目前FSDbeta用户超16万人拥有超过144亿帧视频数据同时摈弃近千人的标注团队对数据标注流程进行了全面优化训练速度提高30机器人可沿用车端成熟的算法来识别世界和探索室内和室外世界图表15机器人可沿用车端的智能行驶数据闭环来源国金证券研究所其他光谱波长技术加持自动驾驶汽车与机器人协同应用场景拓宽除可见光视角下的感知其他光谱波长亦能辅助构建客观世界因此未来在其他波长如红外毫米波激光等亦有在特斯拉机器人上应用的潜力机器人基于特斯拉超算平台和户外数据将可以独立出门实现为客户购菜导盲遛狗领航接送儿童上下学等功能同时机器人收集到的室内和户外数据可进一步完善全球地图3D网络其他部位热管理和语音交互系统单位价值量大幅下降车端电池较大且对座舱内安全性保障度要求较高因此需要较为复杂的热管理系统来防止电池过热甚至发生自燃或爆炸现象特斯拉Optimus电池一共仅23KWh相比model3单车60KWh下降了97对应热管理需求下降仅集成在关节机电系统中语音交互系统对降噪要求下降对应价值量下滑车端语音交互面临较多杂音对噪声处理能力要求较高对应成本较高而人形机器人面对的环境以安静的室内居多对降噪能力要求小6相同点2与车端共享供应链预计Optimus与车共享AI芯片算法热管理摄像头体系成本和效率上看车型上已经采用的热管理摄像头和芯片等硬件可以直接复用车端零部件利于后续批量化购买和生产规模优势助力成本管控与成熟供应商扩展在机器人领域的合作可以减少前期认证工作等从而提升开发效率敬请参阅最后一页特别声明12特斯拉机器人零部件专题报告图表16特斯拉机器人与车端可共享AI芯片算法热管理摄像头体系是否与电分类1分类2零部件车端零部件相关厂商备注车共享三星电机安森美舜宇光学3个Autopilot摄像头鱼眼摄像头左前摄像摄像头是感知系统软联创电子安森美韦尔股份头与右前摄像头件毫米波雷达法雷奥华域汽车手指搭载了具备感知功能的传感器可以自适应传感器德赛西威保隆科技进行抓握自研SOC芯片将具备通信功能已具备wifi机器人自研AP320420台积主控芯片是LTE以及音频功能具备硬件级别安全功能FSD计算机控制电代工芯片放置于胸膛为机器人提供算力支持硬件AI训练芯机器人自研DOJO芯片三星代将采用DOJO进行训练片工控制关节电机共28个并为方便量产而进行共关节电机伺服电机汇川科技宁波恒帅性研究其中空心杯电机明治电机单手电机6个可提起20磅物体四个手指各一手部鸣志电器个弯曲功能大拇指两个内旋弯曲基础结执行系统这样可以同时保持手指灵活和成本的降低构件谐波减速器哈默纳科双环传减速器动绿的谐波RV减速器纳博特斯克23kwh电压52V特殊之处在于动力系统高度动力系统电池LG松下宁德时代集成于一个PCB高度集成充电管理传感器等并复用汽车电池冷却系统热管理是三花智控的能量管理系统采用轻质材料目前美国总部还在讨论用纯碳纤皮肤美国的供应商维还是碳纤维镁铝合金的方案易磨损皮其他天宜上佳和金博股份碳陶瓷肤结构件拓普集团-脸部屏幕新泉股份-感知端是多种共同适用于FSD与BOT的算法算法架构控制端是人形机器人控制与运动的平衡算法接口处理800GBS内存带宽32G高宽带内存900TBsttp器带宽32GsPCIE40带宽算法与静态随机能以400GBs的速度加载并以270GBs的速度AI软硬AI硬件存取存储机器人自研存储件器热膨胀系CTE降幅已经高达54数管理25个DOJO编译器操作只需要5微秒同样的操AI软件编译器是作在24个GPUS上需要150微秒来源特斯拉AIDAY特斯拉官网公司公告调研数据国金证券研究所技术上看依托特斯拉成熟的自动驾驶技术Optimus核心模块技术领先根据特斯拉发布会Optimus会直接采用车端自动驾驶系统已经训练成熟的AI算法和芯片体系这些环节基本由硬科技自动驾驶火箭技术强大的特斯拉公司自研Optimus机器人类似有双腿无四轮的电动车与智能电动车的核心运维结构相似都具有感知系统摄像头传感器决策系统AI芯片算法动力系统电池执行系统电机减速器等其中决策系统是机器人厂商的主要匹配环节而特斯拉在车端拥有全球最领先的自动驾驶决策系统将其移植到敬请参阅最后一页特别声明13特斯拉机器人零部件专题报告机器人身上比其他从零开始研发的机器人更有先天优势当前特斯拉机器人急需解决能量质量和成本问题目前Optimus还存在较多问题如防摔能力差没有脑子重量过高续航能力差具有较大的进步空间同时也给相关零部件带来巨大的投资机会结合特斯拉考虑的能量质量和成本三因素参考相关专利和文献我们认为特斯拉进步的方向主要有轻量化高输出密度和高抗摔能力轻量化解决方法1使用碳纤维作为躯干材料由于碳纤维质量轻且具有较好的弹性和强度可用于机器人的躯干和四肢等细小部位对于减轻整备质量具有最显著的帮助2使用高能量密度电池在提供充足电能的同时具备较小的体积和质量3采用轻质量的运动系统构件如采用空心杯电机和谐波减速器对比类似性能竞品可减少30以上的体积和质量4一体化成形机电一体化减少焊接部位的结构件数量和质量高输出密度解决方法1电池端在材料上采用高镍三元正极材料同时配备PET铜箔低厚度隔膜添加LiFSI等能提升电池能量密度的材料工艺上选用刀片电池等能提升体积利用率的电池形状和箱体设计利用CTP等技术直接将电池与机器人躯体进行集成高抗摔能力解决方法1主动安全优化避障系统和自动行驶系统主动降低机器人磕碰和摔倒风险2被动安全采用安全气囊防磨损橡胶等1一体化关节是最重要的发展方向性价比亟待提升关节的结构旋转关节无框力矩电机谐波减速器双编码器力矩传感器交叉辊子轴承输出线性关节力矩电机丝杠导轨力矩传感器其他关节手部关节腰部关节膝部仿生设计图表17模块化关节核心零部件系统框架来源汽车之家国金证券研究所关节是实现机器人行动和执行任务的关键技术部位技术不成熟对于机器人就相当于人没有健全的四肢当前机器人的关节面临的问题有1成本高特斯拉采用海外厂商定制电机和减速器等零配件综合成本高2体积大Optimus关节一体化程度不高肩部大腿等部位的关节体积与2021年特斯拉机器人概念形态仍有差距敬请参阅最后一页特别声明14特斯拉机器人零部件专题报告图表18Optimus概念形态图表19Optimus现状来源TeslaAIDay2022国金证券研究所来源TeslaAIDay2022国金证券研究所一体化机器人关节设计可以提高机器人的灵活性减少制造时间和总体成本通过采用模块化关节拥有标准化的独立工作单元同时能够与各种其他部件和系统接口匹配以创建复杂的机器人系统高度集成的机电模块化关节相比传统机器人系统有更高的功率密度更轻的质量更高的动态性能和可靠性以科尔摩根为例其设计了模块化的无框力矩电机LVDC驱动器专用谐波减速机制动器双反馈系统以及热传感器同时让体积重量性能可靠性和使用寿命都得到了优化一体化关节成本占比最高降本空间最大成本原材料加工费当前技术溢价高规模效应小未来预计通过规模效应大幅降低零部件成本当前可知道的是各环节成本下界若原材料成本占比较高如电机大部分由铜线构成则铜材料成本可为电机成本提供下界降本途径电机铜成本加工工艺未来成本不会低于钢材钕铁硼永磁体和铜线等原材料本身的价格电机成本预计占关节成本比重约40-50成本根据功率和扭矩大小和供应商不同价格从几百到两千元不等预计随技术提升和规模效应增加电机成本会逐步靠近原材料成本减速器材料加工工艺进口目前约3000元个国内一般低于2000元个减速器占关节成本比重约20其他驱动模块传感器碳纤维等由于机器人有28个运动关节内外传感器将达到数十个且关节电机需要配备驱动模块包含MCU或ESP等合计成本占比较高而碳纤维成本为2-4万元吨同时每个部位的加工费用较高未来预计跟随产能提升而有规模效应2低速高扭电机减少减速器成本人形机器人驱动器经过30年的发展经历了从刚性驱动器到弹性驱动器再到准直驱驱动器的过程准直驱驱动器可以提高驱动器的扭矩密度瞬间响应性和抗冲击能力同时降低成本但因为只有电机端有位置编码器这就面临机器人断电之后驱动器如何回到机械零位的问题当前人形机器人关节采用准直驱驱动电机未来将减少对减速器的需求最理想的状态是没有减速器直接由电机驱动关节直接驱动减少了减速机构从而减少了传动过程中减速机构产生的间隙和松动极大地提高了机器人的精度同时也减少了由于减速机构的摩擦及传动转矩脉动所造成的机器人控制精度降低的问题因此具有部件少结构简单容易维修可靠性高等特点实现直接驱动的关键环节是直驱电动机其应该具有以下特性1输出扭矩大为传统驱动方式中伺服电动机输出扭矩的50-100倍2转矩脉动小直接电动机的转矩脉动可以控制在输出转矩的5-10以内3效率与采用合理阻抗匹配的电动机传统驱动方式相比直驱电机是在功率转换较差的使用条件下工作的因此负载越大越倾向于选用较大的电动机敬请参阅最后一页特别声明15特斯拉机器人零部件专题报告但受限于电机工艺和技术电机直驱驱动器的扭矩密度不能满足机器人应用的需求因此目前采用折中方案使用电机的同时运用减速器以增大扭矩图表20人形机器人关节逐步采用准直驱驱动器来源国内外双足人形机器人驱动器研究综述国金证券研究所3碳材料质量轻弹性强机器人轻量化必备碳纤维拥有质量轻弹性强的特点用于机器人可以减轻重量并增加弹性和强度一般手部可使用的碳纤维是碳纳米管碳纳米管纤维螺旋纱线石墨烯纤维螺旋纱线复合纤维螺旋纱线石墨烯网格纱线足部和其他骨骼可用普通碳纤维图表21碳纤维被制作成机器人构件的流程来源雷赛智能招股说明书国金证券研究所手部碳纳米管纤维与电池负极使用的碳纳米管原材料相同碳纳米管纤维由碳纳米管阵列纺丝制备碳纳米管纤维丝而后采用酸溶液进行处理和牵伸合并制备成碳纳米管这种碳纳米管纤维原材料与负极碳纳米管一样因此未来大敬请参阅最后一页特别声明16特斯拉机器人零部件专题报告批量运用后天奈科技集越纳米和黑猫股份等有碳纳米管产品储备的公司有望受益但目前碳纳米管纤维尚无批量运用图表22碳纤维可用于机器人的躯干和四肢各个部位来源碳纳米管纤维纱线热驱动人工肌肉型机器人灵巧手一种应用于机器人上的碳纤维机械手臂一种基于碳纤维的智能机器人感知鞋国金证券研究所4高比能量需求迫切电池材料齐上阵向高能量密度发展壳体铝塑膜的分析电极容量与极间电压决定锂电池能量密度锂离子电池中更高的正极比容量更高的负极比容量更高的电池电压和更少的辅助组元是高能量密度电池的实现路径电池的质量能量密度单位Whkg计算公式为11正极高镍三元材料比容量密度最高高镍三元实际比容量约190-220mAhg中镍三元比容量约150-205mAhg而磷酸铁锂仅135-145mAhg因此采用高镍三元正极材料实现最高的能量密度帮助机器人实现较长运行时间或减少整备质量负极硅基负极能大幅提升电池性能目前商业化负极材料主要为石墨类硅负极材料对应理论比容量密度仅372mAhg而硅基负极理论比容量为4200mAhg是石墨的11倍目前硅基负极在充放电过程中存在严重的体积收缩和膨胀因此导致电池循环性能较差若采用包覆材料通过包覆负极造粒环节表面修饰将显著提升倍率性能和循环性能在提升能量密度的同时维持较好的整体性能集流体PET铜箔同时帮助电池能量密度提升和成本下降PETPPPI聚酯材料质量较轻由于材料密度差异同厚度的PET复合铜箔对比传统铜箔减重效果显著对提高电池能量密度效果明显从而有利于提升机器人的续航时间电解质LiFSI在高镍趋势下有望加大应用电解液的添加剂LIFSI优势显著新型锂盐逐步成为行业共识LIFSI的电导率和热稳定性较六氟磷酸锂性能更优目前以添加剂的形式为主高镍趋势下有望加速LIFSI的应用隔膜1在多孔隔膜孔隙中引入固态电解质2通过减小厚度来提升电池能量密度但减小空间较小与集流体相似隔膜厚度降低则单位电池体积缩小对应能量密度提升在保证一定机械强度的前提下隔膜越薄越好但新能源汽车所用的电池隔膜在40m左右这是电池大电流放电和高容量的需要且隔膜越厚则机械强度就越好在组装过程中不易短路但未来随着固态电解质发展需要隔膜环节配套开发适应电解质的新型隔膜将非离子导体隔膜逐渐替换成离子导体膜是液态电池向全固态电池转变的必经之路敬请参阅最后一页特别声明17特斯拉机器人零部件专题报告5安全件降低摔倒概率减少维修成本主动安全1模拟系统特斯拉车端撞击模拟模型具有3900万个自由点可以沿用于机器人的防撞击模拟2自动驾驶系统特斯拉可通过基于先进的自动驾驶系统开发自动避障和机器人平衡机制主动降低机器人摔倒和摔坏的风险主动防摔作用机制如下通过摄像监控单元对机器人将要通过的路段进行监控和识别处理摔倒状态记录单元结合障碍物识别信息以及脚部协调信息对智能机器人摔倒前动作状态进行记录通过智能控制终端对智能机器人脚部协调进行重新规划实现机器人自动学习功能通过矫正方式模拟单元及时对机器人摔倒后的脚部动作进行协调减少机器人摔倒次数图表23特斯拉车撞击模拟模型具有3900万个自由点图表24主动防摔作用机制来源TeslaAIDay国金证券研究所来源一种带有学习功能的智能机器人防摔系统的制作方法国金证券研究所被动安全安全气囊或有较多应用空间机器人探测到有摔倒迹象从失重速度倾斜角度等多个维度检测摔倒状态便可以在数毫秒内迅速展开安全气囊达到保护作用当前用于老人防摔的安全气囊马甲均价约3000元若车用安全气囊用于机器人则成本可以缩减至约200元图表25AI智能防摔气囊可用于机器人图表26安全气囊机构来源信安智囊旗舰店国金证券研究所来源用于机器人的安全气囊机构国金证券研究所1热管理三花智控特斯拉汽车热管理供应商三花智控率先开拓商用制冷汽车热管理领域并切入海外市场先发优势明显与竞争对手相比三花智控近10年基本聚焦于主营业务并更早地开展海外商用市场的开拓提前布局新能源汽车业务在新能源汽车客户开发认证和订单获取方面一直保持领先敬请参阅最后一页特别声明18特斯拉机器人零部件专题报告图表27三花智控发展历史来源各公司官网国金证券研究所图表28三花智控营业收入情况及同比增速图表29三花智控归母净利情况及同比增速营业总收入亿元YoY归母净利润亿元YoY200402025160211684142114622015030151211123612921083611287958110161003151002010105010550000201720182019202020212022H1201720182019202020212022H1来源Wind国金证券研究所来源Wind国金证券研究所立足热管理产品不断延拓应用边界三花智控制冷零部件产品包括四通换向阀电子膨胀阀电磁阀微通道换热器Omega泵等全球市场份额第一三花智控是第一家把电子膨胀阀应用到新能源汽车上的公司基于技术共通性目前三花智控已实现车用热管理核心部件全覆盖主要产品有电子膨胀阀电子水泵热力膨胀阀等敬请参阅最后一页特别声明19特斯拉机器人零部件专题报告图表30三花智控核心产品来源三花智控官网三花智控公众号国金证券研究所三花智控客户结构优质有大客户示范效应三花智控产品优质制冷器件已切入大金开利美的格力海尔等知名家电企业供应链中车用热管理产品已切入丰田奔驰大众法雷奥特斯拉等企业中图表31三花智控合作客户来源三花智控官网国金证券研究所2热管理银轮股份深耕热管理成就国产龙头银轮股份经历国企改制品类拓展国际化布局三阶段已成为热管理行业龙头企业之一银轮已确立乘用车和新能源热管理商用车和非道路热管理尾气后处理三大产品平台并形成了亚洲欧洲美洲三大总部客户遍布北美欧洲中东等全球40多个国家和地区敬请参阅最后一页特别声明20