机器人与固态电池

态锂离子电池与传统液态锂离子电池（三元，磷酸铁锂）的工作原理是相同的，都是锂离子在电池的正负两极之间反复转移，从而实现充放电功能。

固态电池由正、负极以及固态电解质组成，其中固态电解质在传导锂离子的同时，也起到了隔膜作用，可以阻止电子传输，替代了传统锂离子电池中的液体电解质和隔膜。
固态电解质是固态电池的核心
1.由于固态电解质为固体，结构简单且具有较好的绝缘性，因此固态电池可以避免短路之后的热失控问题，安全性和稳定性更高，固态电池自燃或者爆炸的风险显著减小。
2.固态电池质电化学窗口更宽，更加适应于高电压型电极材料。随着正极材料的持续升级，固态电解质能够做出较好的适配，有利于提升电池系统的能量密度，又可以适配更高的充电电压。
3.兼容金属锂负极，提升能量密度上限。金属锂负极与液态电解质界面副反应多、SEI膜分布不均匀且不稳定导致循环寿命差，金属锂的不均匀沉积和溶解导致锂枝晶和孔洞的不均匀形成。固体电解质的力学与电学特性会抑制锂枝晶的形成。此外，由于固态电解质将正极与负极材料隔离开，不会产生锂枝晶刺破隔膜的短路效应。总而言之，固态电解质对于锂金属负极拥有更好的兼容性。
4.循环寿命长。固态电解质较难泄漏、挥发，长期循环时电解质不会产生干涸问题，因此电池寿命较长。
5.工作温度范围宽。高温时，液态电解质会发生分解，固态电解质的固态电池则可以保持良好的工作状态。
6.由于固态电解质替代了液态电解质和隔膜，将会大幅减少电车的重量。如果不考虑电池包容量提升，光是电池包的重量就能减少三分之一左右，而电池又是电动车重量大头。电池瘦身带来的整车减重效应，就能明显提升续航水平。
目前业内对固态电池的技术路径有清晰的规划。固态电池将由半固态（液态电解质质量百分比小于10%）发展至准固态/类固态（液态液态电解质质量百分比小于5%）最后到全固态（不含任何液态电解质）
在今年3月份的中国电动汽车百人会论坛上，欧阳明高院士对国内固态电池技术给出了非常明确的发展节点：以产业化为衡量标准的话，2025年能量密度达到350Wh/kg，固液混合电解质的半固态电池出现；2030年能量密度达到400Wh/kg，液态电解质更少的准固态电池量产，真正的全固态产品预计不超过1%；2035年能量密度目标500Wh/kg，全固态电池实现产业化

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$三祥新材(sh603663)$东方锆业(sz002167)$ 关于锆在固态电池里应用这个事，我最后讲一遍，讲清楚，再就不提了。

我所了解的东西都是通过阅读大量论文，查询各大头部固态电池公司的专利，以及听取各大头部固态电池公司的研发人员在公开场合所做演讲，最后得出的综合结论。我实事求是，你们看就行了。

固态电池的体系是由半固态-准固态-全固态，逐级发展演变的。目前所有头部固态电池公司能推出的产品均为半固态电池，均处在装车前的节点上。

国内国外所有的半固态电池我都算上，几乎100%为氧化物电解质体系(按质量占比算)，因为氧化物电解质是最好突破也是目前最成熟的。最后体系发展到全固态，也是氧化物和硫化物两大阵营，目前基于各大公司来看，两种体系是共存的。聚合物单独没戏，只能与氧和硫体系结合做复合电解质。

那氧化物固态电解质到底是怎么构成的？它是由快离子导体，粘结剂和锂盐组成。快离子导体最常见的就是锂镧锆氧LLZO，锂镧锆钛氧LLZTO，晶体结构为石榴石型，快离子导体约占固态电解质总质量的80%。粘结剂常见为PVDF，PTFE等，其约占固态电解质总质量的5%。锂盐常见为高氯酸锂，三氟甲基磺酸锂，双(三氟甲基磺酸)亚胺锂，三(三氟甲基磺酸)甲基锂等，其约占固态电解质总质量15%

因此固态电解质里质量最大的就是陶瓷粉体LLZO等快离子导体。LLZO又是怎么形成的呢？他由氢氧化锂，氧化镧和氧化锆混合烧结成的，氧化锆约占LLZO烧节前质量的25%，氧化镧约占45%，氢氧化锂约占35%。

因此氧化锆占氧化物固态电解质的质量为0.8*0.25=20%与纪要里的氧化锆占电解质质量比例相吻合。

然而由于固态电解质用于电池，极片与电解质之间存在较大的界面电阻，由于锂离子经过固态电解质在电池中迁移，固态电池与电极极片的接触状态极大的影响了电池性能。如果极片与固态电解质之间接触不好，并且极片内部没有足够的锂离子扩散通道，锂离子迁移将受到影响，降低了电池的容量。所以一般利用固态电解质包覆到正负极活性材料，确保材料颗粒间锂离子通道畅通性。所以正负极还要涂覆LLZO。

绝大部份氧化物半固态电池都需要构建一层陶瓷隔膜，材料还是LLZO。
所以综合来看，整个固态电池中氧化锆的用量绝不仅于此。
很多朋友问，那氧化镧的用量岂不是更大？按价格算氧化镧7000一吨，是最便宜的轻稀土之一，而氧化锆目前4万一吨。而且其他固态电池如基于最常见的氧化物电解质的固态钠离子电池，它的快离子导体是Na3Zr2Si2PO12

也不用镧。况且镧也没有如东方锆业与三祥新材如此辨识度之高的全锆产业公司。

具体1gw固态电池用氧化锆多少吨，各家公司不一样，也不是我们能知道的，这个东西得去电池企业的环评里看，我看过的都是保密的。

总之锆在固态电池里应用的路线是比较确定的，基于氧化物体系，无论是固态锂还是固态钠都饶不开氧化锆。

还有远超氢燃料电池的终极燃料电池—固体氧化物燃料电池SOFC，它的电解质粉体就是氧化锆，质量占比超过90%。

固态电池的核心是固态电解质。固态电池体系的发展一定是由半固态（液态电解质质量百分比小于10%）发展至准固态/类固态（液态液态电解质质量百分比小于5%）最后到全固态（不含任何液态电解质）。
目前固态电解质材料主要分为三大种体系，分别为氧化物固态电解质、聚合物固态电解质、硫化物固态电解质。三种体系各有优劣势，目前国内和欧美多为氧化物电解质体系，而日韩则专攻硫化物。

据公开资料查询，国内清陶能源、卫蓝新能源、赣锋锂业，美股上市公司QuantumScape，均以氧化物固态电解质体系为主(按重量占比）

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行业主要企业：傅利叶智能、迈步机器人、铁甲钢拳、程天科技、大艾机器人
核心数据：傅利叶智能与迈步机器人专利数量、融资事件数量及金额
1、傅利叶智能VS迈步机器人：外骨骼机器人业务布局历程
目前中国外骨骼机器人行业的企业包括傅利叶智能、迈步机器人、程天科技、大艾机器人、铁甲钢拳等;其中傅利叶智能和迈步机器人为行业的龙头企业，两者的发展历程如下：

2、业务布局现状对比
——业务布局：傅利叶智能产品线更丰富
产品线来看，傅利叶智能的产品包含了上肢康复机器人、下肢康复机器人、手部康复机器人和踝关节康复机器人等多个种类，产品种类较迈步机器人要更丰富。

——主要产品对比：功能造型比较相似
前瞻对比傅利叶智能ExoMotus™和迈步机器人BEAR-H1两款产品发现，两家公司主要的下肢外骨骼机器人产品在造型和功能上都比较相似，只在续航、重量方面有一些差别。

—研发对比：傅利叶建立了多个联合实验室
傅利叶智能目前已与澳大利亚墨尔本大学、美国芝加哥康复中心、美国亚利桑那州立大学、瑞士苏黎世联邦理工学院、西班牙Los Madronos医院等5家机构强强联手，组建联合实验室，进行智能康复机器人的创新研究与开发，加快技术转化与应用，推动全球康复事业的发展。另外，傅利叶智能还与美国国家仪器(NI)、墨尔本大学联合打造了外骨骼机器人开放平台(EXOPS)，无论是学校、研发机构或是临床中心都可以在此平台上进行外骨骼机器人的二次开发。而迈步机器人的研发则主要依靠公司团队，缺乏与学校等机构的合作。
从专利数量上来看，截至2022年6月，傅利叶智能拥有授权专利113件，而迈步机器人授权专利数量为89件。

——投融资对比：傅利叶智能融资次数更多
傅利叶智能自2015年成立以来，已经累计获得了9轮融资，在最新的D轮融资中，傅利叶智能获得了来自软银愿景基金等投资方累计4亿元人民币的投资;而迈步机器人则获得了五轮融资，融资金额规模也比傅利叶智能要小很多。

——产品认证对比：两家公司难分伯仲
根据国家药品监督管理局查询结果，目前傅利叶智能已经有5类产品获得了NMPA认证，而迈步机器人则有4类产品获得了NMPA认证，从产品认证角度来看，两家公司差别不大。

3、外骨骼机器人最新业务布局
从最新业务布局来看，傅利叶智能通过引进高端人才和加大技术研发投入的方式提升公司技术实力，力图扩大自身在康复医疗外骨骼机器人领域的领先优势，而迈步机器人则通过与威高集团合作，努力拓展康复医疗机器人市场。

4、前瞻观点：傅利叶智能在外骨骼机器人领域更胜一筹
中国外骨骼机器人行业正处于大规模商业化的前期准备阶段，扎实的技术积累和充足的资金支持对行业内企业在市场中的地位起到了决定性的作用，傅利叶智能依托先进的研发平台，利用多轮融资所取得的大量资金，完成了自身产品线的布局，在中国外骨骼机器人行业的竞争中取得了领先地位，是中国外骨骼机器人行业当之无愧的“龙头”企业。

服务机器人的核心零部件及技术主要包括激光雷达、视觉识别、 SLAM 导航、伺服舵机、语音技术等。
根据我们得知的某服务机器人内部数据显示，成本构成中大头为传感器（22%）、机加件（20%）。
综合考虑人形机器人既需要类似工业机器人的对精度和力矩的控制，又需要类似服务机器人对环境的感知能力，再结合特斯拉机器人视频中展示的零部件+T产业链调研，我们对人形机器人运动控制层面核心零部件拆分如下表所示：
从价值量上看：电机+驱动环节（旋转和直线环节均在2万元/个机器人）＞传感器（力矩传感器价格较高，特别是高性能的六维价格甚至上万一个。
考虑到T可能不同关节要求不同）＞谐波减速器（1.7万元/个机器人）＞空心杯电机（0.8万元/个机器人，海外厂商价格在3-5k，国产厂商表示可降低至600元+）。
其他零部件如精密齿轮箱、行星滚珠丝杠、轴承、编码器等价值量约在小几千元/个机器人。
从壁垒上看：六维力矩传感器＞空心杯电机＞行星滚珠丝杠＞精密行星齿轮箱。
注意：价值量最大的电机环节（包括驱动器难点在于大批量生产+保持高精度下的一致性、稳定性，以及小型化（此前电机多用于机床行业，电机较大）。
六维力矩传感器
定义：在指定的直角坐标系内，传感器如果能同时测量沿三个坐标轴方向的力和绕三个坐标轴方向的力矩，这类力觉传感器我们就称它为六维力传感器，或者六轴力传感器。
壁垒：传感器产品与普通元器件产品不一样，传感器产品还包括芯片、陶瓷基板等都不是传感器企业自己做的，必须由上游配套企业提供。
传感器企业自身需要具备整合技术的能力，与上游供应链企业分工协作来完成；另一方面，传感器生产工艺、技术要点繁多、流程复杂，涉及材料控制、工艺控制等，增加供应链协同难度。
六维力传感器不是三个一维力传感器和三个扭矩传感器结构的简单叠加，它的非线性力学特征明显，要考虑多通道信号的温漂、蠕变、交叉干扰、数据处理的实时性。
再加之六维联合加载标定的复杂性，六维力传感器的技术难度可谓是一维力传感器难度的六次方。
供应商：六维力矩传感器在国内处于卡脖子环节，目前国内宇立做的最好，但和海外龙头仍有一定差距。
国外：TDK、ST、ADI；国内：宇立仪器（非上市）、坤维科技（非上市）、海伯森（非上市）、柯力传感、汉威科技。
空心杯电机
定义：在结构上突破了传统电机的转子结构形式，采用的是无铁芯转子，也叫空心杯型转子。这种新颖的转子结构彻底消除了由于铁芯形成涡流而造成的电能损耗。
壁垒：无刷空心杯电机生产的关键技术于绕线。目前绕线方式包括斜绕，叠绕，直绕，马鞍绕，同心绕等。
斜绕组以其绕线工艺简单易操作被广泛应用，国外两大知名空心杯电机生产公司德国Faulhaber和瑞士maxon均采用斜绕组电枢杯，采用先进的绕线工艺技术，采用自动化设备一次性绕制成型，绕组杯平整度，一致性很好。
绕线的核心难点在于空心杯电机无铁芯转子的结构带来了绕线困难，海外绕线具体工艺处于保密状态，国内很多生产还处于手工或者半手工状态（无成熟的设备）。
供应商：海外龙头在稳定性、批量生产上领先国内，但国内鸣志电器、鼎智科技已具备量产能力，且价格明显降低（海外价格在3-5k，鸣志电器在600元+）。
国外：瑞士M AXON 、德国FAULHABER和丹纳赫的德国子公司 PORT ESCA P；国内：鸣志电器、鼎智科技（江苏雷利子公司）。
行星滚柱丝杠
定义：行星滚柱丝杠是一种由主丝杠、滚柱、螺母、齿圈、法兰盘等组成，可实现直线运动与旋转运动相互转换的精密传动机构，具有高承载、长寿命、抗冲击、高可靠性等特点。
壁垒：设计：行星滚珠丝杠有一定设计壁垒（海外有一定专利限制）：
原材料：主要是钢材，不同供应商材料差距很大，有配方的差异（微量元素添加），有较大价格差异（进口材料是国产价格的2-3倍）；
工艺know-how：如材料采购后的热处理阶段，有温度、流程等差异。
供应商：国内企业仅具备单件生产能力，和海外大规模量产企业仍有较大差距。
国外：瑞典SKF、瑞士Rollvis、德国INA、美国Exlar、瑞士GSA、英国Power Jack、德国LTK 及日本NTN 株式会社等；国内：山东博特精工、常州思科瑞传动科技、南京工艺（均为非上市）。
核心环节的进展
特斯拉进展：根据其一级供应商反馈，特斯拉机器人现正处于B样测试中，预计明年5月B样结束，7月定C样&价格，9月拉产线，若所有环节都顺利的话，明年有望出货1万台。
供应链进展
拓普集团：直接对接了T。负责的是T人形机器人的执行器部分，目前在做3个线性执行器（T全部的线性执行器型号）和1个旋转执行器的开发，公司自供电机，行星滚珠丝杠自己设计量产找的非上市企业。
鸣志电器：直接对接了T。根据专家反馈，2022年10月、12月分别为第一、第二轮送样，2023年3月第三轮送样，最近得到反馈，要求进一步轻量化、小体积，信号屏蔽方面需要改进（与竞品相比）。
三花智控：直接对接了T。
绿的谐波：通过三花对接。此前公告和三花合资在墨西哥扩产。
鼎智科技/江苏雷利：跟三花合作丝杆（有送样三花）、自己做空心杯电机（已经具备量产能力）。
丰立智能：根据公告，公司长期看好机器人发展前景，提前布局谐波减速器及相关零部件（齿轮）的的技术储备。
柯立传感：根据公告，公司部分传感器可应用于工业机器人相关领域，柯力目前已经在研发并小批量试制微型、扭距、多维力等传感器，今年加快推进在深圳的产线建设和相关细分领域的投并购。
投资建议
人形机器人行业壁垒高（对企业资金、技术、资源整合要求均很高）+天花板高（以全球80亿人口为基数）+产业链长，是未来不可多得的有望超越此前消费电子-苹果产业链、特斯拉-电动车产业链的长坡后雪大赛道。
站在当前时间点，我们看好这个产业原因系
软件层面：N VIDI A创始人黄仁勋提出的下一代人工智能浪潮是“具身智能”，即能够理解、推理并与物理世界互动的智能系统；
不同于传统机器人仅具有“物理”执行力，大模型可通过将图像、文字、具身数据联合训练，引入多模态输入，进而提升大模型和环境的交互能力和学能力，为机器人注入了“灵魂”；
优秀供给层面：特斯拉旗下机器人Optimus运动控制能力进化明显+马斯克对人形机器人远景乐观。
Optimus目前可捡起物品、环境发现和记忆，基于AI模仿人类动作，能完成分类物品的复杂任务。
更重要的是人形机器人产业链后续有望看到持续催化（特斯拉自身进展、产业链送样定点信息）、AI发展等，继续看好特斯拉实现人形机器人梦想，打包推荐特斯拉供应链：
特斯拉核心供应商：线性关节-拓普集团；手部-鸣志电器、鼎智科技/江苏雷利；旋转关节-三花智控、绿的谐波。
特斯拉潜在供应商：传感器-柯力传感、汉威科技；齿轮箱-丰立智能等。电机-汇川技术、步科股份、中大力德等

人形机器人应用场景展望：考虑到目前人形机器人的已投入应用的情况和经济性，我们认为人形机器人第一步渗透的场景或为安保、仓储物流行业，率先渗透的地区或在欧美等高人力成本国家。
产业链价值量、壁垒：
价值量：电机+驱动环节（旋转和直线环节均在2万元/个机器人）＞传感器（力矩传感器价格较高，特别是高性能的六维价格甚至上万一个。
考虑到T可能不同关节要求不同）＞谐波减速器（1.7万元/个机器人）＞空心杯电机（0.8万元/个机器人，海外厂商价格在3-5k，国产厂商表示可降低至600元+）。
其他零部件如精密齿轮箱、行星滚珠丝杠、轴承、编码器等价值量约在小几千元/个机器人。
壁垒：六维力矩传感器＞空心杯电机＞行星滚珠丝杠＞精密行星齿轮箱。注意：价值量最大的电机环节（包括驱动器难点在于大批量生产+保持高精度下的一致性、稳定性，以及小型化（此前电机多用于机床行业，电机较大）。
六维力矩传感器：在国内属于卡脖子环节，做的最好的系宇立仪器（进入ABB供应链，非上市）。
传感器生产技术要点多，流程复杂，一方面上游包括芯片（考研供应链配套），另一方面，考验厂家对应用场景的把握（现实应用场景复杂、多变）。
空心杯电机：国内能做的企业有鸣志电器、鼎智科技。关键技术于绕线，绕线的核心难点在于空心杯电机无铁芯转子的结构带来了绕线困难，海外绕线具体工艺处于保密状态，国内很多生产还处于手工或者半手工状态（无成熟的设备）。
行星滚珠丝杠：国内企业（非上市）仅具备单件生产能力，和海外大规模量产企业仍有较大差距。壁垒在于设计（有专利壁垒）、原材料（微量元素配方）、工艺know-how（热处理等）。
产业链进展：
特斯拉进展：根据其一级供应商反馈，特斯拉机器人现正处于B样测试中，预计明年5月B样结束，7月定C样&价格，9月拉产线，若所有环节都顺利的话，明年有望出货1万台。
供应链进展
拓普集团：直接对接了T。负责的是T人形机器人的执行器部分，目前在做3个线性执行器（T全部的线性执行器型号）和1个旋转执行器的开发，公司自供电机，行星滚珠丝杠自己设计量产找的非上市企业。
鸣志电器：直接对接了T。根据专家反馈，2022年10月、12月分别为第一、第二轮送样，2023年3月第三轮送样，最近得到反馈，要求进一步轻量化、小体积，信号屏蔽方面需要改进（与竞品相比）。
三花智控：直接对接了T。
绿的谐波：通过三花智控对接。此前公告和三花智控合资在墨西哥扩产。
鼎智科技/江苏雷利：跟三花智控合作丝杆（有送样三花智控）、自己做空心杯电机（已经具备量产能力）。
丰立智能：根据公告，公司长期看好机器人发展前景，提前布局谐波减速器及相关零部件（齿轮）的的技术储备。
柯立传感：根据公告，公司部分传感器可应用于工业机器人相关领域，柯力目前已经在研发并小批量试制微型、扭距、多维力等传感器，今年加快推进在深圳的产线建设和相关细分领域的投并购。
投资建议
人形机器人行业壁垒高（对企业资金、技术、资源整合要求均很高）+天花板高（以全球80亿人口为基数）+产业链长，是未来不可多得的有望超越此前消费电子-苹果产业链、特斯拉-电动车产业链的长坡后雪大赛道。
站在当前时间点，我们看好这个产业原因系技术层面：N VIDI A创始人黄仁勋提出的下一代人工智能浪潮是“具身智能”；
代表性企业层面：特斯拉旗下机器人Optimus运动控制能力进化明显+马斯克对人形机器人远景乐观。
更重要的是人形机器人产业链后续有望看到持续催化（特斯拉自身进展、产业链送样定点信息）、AI发展等，继续看好特斯拉实现人形机器人梦想，打包推荐特斯拉供应链：
特斯拉核心供应商：线性关节-拓普集团；手部-鸣志电器、鼎智科技/江苏雷利；旋转关节-三花智控、绿的谐波。
特斯拉潜在供应商：传感器-柯力传感、汉威科技；齿轮箱-丰立智能等。电机-汇川技术、步科股份、中大力德等

2.绿的谐波:高壁垒谐波减速机业务，业绩增速高、毛利率高
公司产品广泛应用于工业机器人、服务机器人。公司2021年业绩大幅增长，主要得益于谐波减速器的市场需求增长，且公司积极进行产能投入，2021年底产能从9万台增加至30万台，预计募投产能达产以后，产能接近60万台，有望承接更多的谐波减速机订单。总体来看公司业绩增速快、盈利能力较为稳定。
3.鸣志电器:步进电机的优质出口企业，产品结构不断优化
公司产品主要覆盖运动控制领域业务，包括步进电机、直流无刷电机、空心杯电机、无齿槽无刷电机、伺服电机，出口占比较高，海外业务常年在40%以上。更高价值量的伺服、无刷电机等产品保持高速增长，产品结构不断优化。总体来看公司业绩增速快。公司近两年的ROE的上行主要来自利润率和周转率的双重提升。
4.汇川技术：优势领域稳健发展，工控之外更有天空
公司在优势领域稳健发展，低压变频器、交流伺服、小型PLC等工控产品市占率稳步提升，持续引领国产替代，增速、市占率、人效等各项表现优于行业整体，龙头地位巩固的同时积极拓展品类、战略转型，多重因素驱动成长。短期来看，随着基数效应逐渐消除、制造业周期复苏，压制因素消除，公司α与行业β有望双击；中期来看，工业机器人和新能源车业务进入收获期，有望稳步贡献利润，随中国制造出海打开全球大市场。长期来看，强管理是公司发展的坚实基础，数字化与能源管理战略迎来制造业转型机遇，传感器、电机等新业务布局打开未来大空间。
08
人形机器人未来方向及突破口
1.人形机器人未来可突破的方向
未来人形机器人的规模化发展至少还需要在以下多个方面有所突破：1）续航时间提高至20小时以上或者能够实现快充；2）机动性和敏捷性需要逐步提高。此外，人形机器人的神经和感官也需要进一步优化，相关技术涉及摄像头、力反馈、视觉和语音传感器以及其他传感器；3）计算能力需要继续提高，以保证人形机器人能够避开障碍物、筛选完成任务的最短路线、对问题做出快速反应；4）训练和完善人形机器人的工作能力；5）生产成本需要进一步降低，以缩短投资回收期。
2.技术进步将带动人形机器人的需求及其商业化
根据相关数据，全球及中国智能服务机器人解决方案产业的市场规模将于2026年分别达到675亿美元和1558亿元。其中全球人形机器人解决方案市场规模将于2026年达到80亿美元，约占全球智能服务机器人解决方案产业市场规模的11.8%

3.未来劳动力的短缺将驱动“人形机器人”快速发展
根据相关数据，2022年美国制造业劳动力已有约50万人的短缺，预计到2030年将扩大到200万人，将驱动人形机器人的市场规模在未来的10-15年内达到60亿美元，最初始的需求将来自工业。预计到2030年，人形机器人将能够填补4%的美国制造业劳动力短缺，到2035年能够填补全球2%的养老需求。在最乐观情况下，如果产品设计、应用案例、成本可控性、公众接受度等方面的问题均得到完全克服，预计2035年人形机器人市场规模将高达1540亿美元，并可替代48%-126%的劳动力缺口和53%的老年人护理缺口。
4.电动汽车和自动驾驶的迅速发展为人形机器人提供了可参考的样本
商业市场上最先进的类机器人技术之一是自动驾驶汽车，但人形机器人必须具有比自动驾驶汽车更高的智能和处理能力，因此目前还难以商业化。尽管如此，电动汽车和自动驾驶的迅速发展为人形机器人提供了可参考的样本，同时也使得先进传感器、人工智能芯片和电池等相关技术得到快速提高。
事实上，汽车本身就可以视为一台四轮机器人，而无人驾驶汽车就相当于一台完全智能的“机器人”。根据Macquarie Research预测，人形机器人渗透曲线将与纯电动车相似，预计到2050年，家用市场对人形机器人的需求将成为推动行业规模达到3万亿美元的转折点，意味着在未来30年内，人形机器人对家庭来说可能和汽车一样重要。
马斯克认为自动驾驶正在越发接近广义现实世界的人工智能，同样软件也可以转移到人形机器人身上，并预测如果Optimus达到成熟可用状态，其数量可能将达到100-200亿

特斯拉机器人配套了全身40个运动执行单元，假设使用20个谐波减速机。正如前文所说，特斯拉的40个运动执行单元包括中上肢和躯干28个，仅手部就有12个，如果考虑使用谐波驱动，假设其中20个是轻载需求，则需求个数如下：15个谐波减速机，10个行星减速机，2个RV减速机，市场空间可观。
谐波减速机的市场空间有机会获得较大增长。假设人形机器人从工业级别产品发展到消费品级别的产品，在10万台、50万台和100万台这三种销量假设下（预计未来10年内），减速机的市场空间增量分别为31亿元、125亿元和175亿元，其中第三种情况下，175亿元市场中75亿元为谐波减速机。根据高工咨询GGII，2021年中国减速器市场空间为93亿，人形机器人将给减速机带来需求空间增长。
竞争格局角度，国产品牌占比逐步提高。国内生产工业机器人减速器的企业数量逐渐增多，且技术在逐步提升，部分厂商已经实现量产并逐步推向市场，在精密减速器国产化的道路上进步明显。根据GGII，2021年谐波减速机市占率方面，绿的谐波和来福谐波市场占有率提升明显，哈默纳科份额进一步略有收缩。2021年RV减速机的市场格局方面，环动科技的市场份额提升明显，纳博特斯克略有收缩，国产份额持续提升。
绿的谐波作为国产减速机龙头，已有服务机器人的配套经验。根据公司招股书，绿的谐波的产品广泛应用于工业机器人、服务机器人、数控机床、航空航天、医疗器械、光伏设备等高端制造行业和领域，其中谐波减速器已经配套国内人形机器人优必选，未来有望承接更多服务机器人机会。
绿的谐波产能提升，有望承接更多订单。从行业发展的一般规律来看，厂商处于供应链管理、成本管控等方面的考虑均会扶持二供。根据绿的谐波招股书，在IPO募投项目达产之前，公司每年谐波减速器产能约9万台，只有哈默纳科谐波减速器产能（178万台）的5%；募投产能达产以后，公司精密谐波减速器产能59万台，约为哈默纳科21年产能目标中位数（312万）的20%。根据公司2021年年报，公司的50万台谐波减速器募投项目还在稳步推进，按募投项目建设计划完成项目建设、设备采购、设备调试等工作。根据公司公告的《投资者关系活动记录表》，截止2021年底公司产能达到了年产30万台谐波减速器的水平。如果未来人形机器人订单激增，绿的谐波有可能承接更多订单，产能建设是很大的挑战。
3.伺服：2021年国产品牌汇川市占率达到第一，规模效应创造竞争力
伺服电机通过实时的负反馈信号来实现更精密的控制，在精度方面优于步进电机，在工业机器人、锂电和光伏制造等领域得到广泛应用。伺服电机转子由驱动器形成的磁场作用，编码器反馈信号给驱动器，反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度，电机精度决定于编码器的精度。
国产公司汇川、信捷和合川，近年来增长较快，国产伺服份额已经达到20%以上。根据MIR，2017年汇川的市占率5%，2021年市占率已经达到16%，跃居市占率第一的品牌，增速非常高。伺服在新兴制造业占比相对多，而且新型制造迭代快、不看重案例、对价格敏感，推动了2021年国产伺服市占率的大幅度提升。市占率的提升又促进了伺服品质的迭代进步。
汇川的伺服产业链完整，发挥规模优势，吸引服务机器人领域订单。伺服的核心零部件是驱动器、电机、编码器，汇川是国产公司中稍有的产业链完整的公司，可以发挥规模效应。尽管下游配套的是工业自动化和工业机器人，但在规模效应之下成本能够下降，对于服务机器人的客户具有吸引力。
4.传感器：人形机器人需要很多传感器，以保证灵敏度
人形机器人需要很多传感器，来保证足够的信息采集。根据ZC_Robot机器人技术，机器人传感器是一种检测装置，可以使得机器人感受到被测量信息，并且将加测感受到的信息按照一定规律转化为电信号或者其他形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储等需求。机器人传感器是机器人的必要零部件，其可以将必要的外部信息以及自身状态信息传递给机器人的控制系统，从而为机器人的决策提供必要的条件。机器人的环境感知能力依赖于对于环境信息的采集，因此更智能的机器人需要很多传感器。
根据检测对象的不同，可以分为内部传感器、外部传感器。内部传感器是用于测量机器人自身状态的功能元件，用于机器人感知自身的运动状态，使得机器人可以按照规定的位置、轨迹和速度等参数运动。外部传感器主要是感知机器人自身所处环境以及自身和环境之家的相互信息，包括视觉、力觉等。根据ZC_Robot机器人技术，机器人的主要传感器包括：
视觉：视觉主要包括三个过程：图像获取，图像处理以及图像理解；力觉：力传感器主要分为关节力传感器、腕部力传感器以及手指力传感器等；触觉：触觉可以感知物体的表面特性和物理特性，研究从20世纪80年代开始；接近觉：机器人移动和操作过程中由接近觉可以得到更好的操控效果。
传感器领域下游需求分散，龙头具备规模效应。传感器下游细分很多、制造各不同，是下游差异性较强的行业，较难形成规模效应。国际传感器大公司需要国际化销售、制造外包模式来做大规模、摊薄研发成本。传感器领域的优秀公司基恩士，依靠全球化的规模效应，2019财年共49.37亿美元营收，18.10亿美元净利润，利润率达到37%。根据林雪萍的《中国制造的隐痛：传感器之殇》，基恩士以纯设计（Fabless）起家，设计和销售传感器，同时不定制产品，标准化研发+代工，维持较高的规模效应。
人形机器人的消费品级别需求体量，能够推动传感器细分板块的国产替代加速。对比中国消费领域和工业领域的传感器，中国消费类电子的传感器，由于市场的拉动，近十年已经有了很大的进步，而工业领域卡脖子情况依然非常严重，围绕着控制与测量，尤其是仪器仪表传感器，几乎完全进口。能够形成较强的规模效应的领域，才能够率先实现国产替代。
5.灵巧手环节关键部件
人手能以每秒300度的速度移动，拥有成千上万的触觉传感器和21个主动自由度，是人类劳动最完美的工具。因此，机器人灵巧手的关节越多代表越灵活，能做的操作也越多。
机器人1.0时代的代表“机械臂”主要用于制造和组装流水线，机器人2.0时代的代表物流机器人，通过轮子在提前规划好的路径移动，利用视觉感知获取信息并判断，将物品搬运至固定的位置。这两个阶段的“手”，即末端执行器，可以是带有喷枪、焊枪的工具，也可以是气动吸盘（如波士顿动力Handle Logistic机器人），又或是模仿人手的夹钳（如小米铁大）、三指夹爪等。而机器人3.0时代的手，也许会是布满了传感器，通过感知物体的重量、大小、温度，采取不同的姿势和力度对不同形态的物体实施抓取，并使物体表面受力比较均匀，再加上头部的机器视觉、算法等技术，最终可以像人一样进行更准确的判断。
目前主流的灵巧手有两种方式，一种是内置式，即将驱动、传感、控制等所有的驱动执行零部件都集成在手掌内。另一种则是外置式，即将体积较大的电机驱动器外置在手臂，采用拉线方式从远端控制灵巧手的关节。这种方式和内置相比，成本更低、难度也有所降低。典型代表是英国的shadowhand，特斯拉的Optimus也采用这种方式。
Optimus的设计灵感来自于生物学，每只手拥有5个手指和11个自由度，由5根“经脉”（线驱动）通过齿轮驱动一根金属线来控制手指弯曲，并集成了感应器和锁定装置，以更加节省能耗。手腕则由两根执行器控制，该设计不仅能让手腕转动，还可以做水平的动作。除此之外，特斯拉还需要将4-5kg左右的电驱手臂集成在双足机器人上，这对人形机器人的行动、操作和精巧抓取都提出了更高要求。Optimus机械手具备负重20磅（9KG）和自适应抓取（能够抓取不同形状、尺寸的物体）的能力，因此，使得Optimus的手部劳动力能够胜任工厂的一般工作

当前，特斯拉机器人零部件当中占比最高的为直线驱动、减速机以及力矩传感器。其中，腿+小腿所要用到的行星滚柱丝杠加工难度超预期。
近期重要论文：UCLA Zhu.Taoyuanmin的博士论文Design of a Highly Dynamic Humanoid Robot，提出的是腿部未涉及行星滚珠丝杠的方案，其核心在于大气隙半径电机+普通行星减速机+四连杆方案。
论文其他增量核心看点：液冷在电机及躯干中的普遍应用；IMU在头部及足部的普遍应用；
髋部设计不同于常规机器人，呈现髋偏航轴（yaw）与髋滚轴（roll）的45°倾斜角；T型槽在躯干中的应用，结构件及T型槽普遍使用五轴机床加工。
近期傅里叶机器人即将发布，其在传动系统上运用连杆方式。我们发现大量国内外人形机器人方案在膝、踝关节等处使用连杆、蜗杆、皮带等传动方式。
这说明，当前行星滚柱丝杠未必为唯一解，当然其性能优势或决定了特斯拉机器人将不遗余力实现该方案。
建议关注标的：

首先，我们简单回顾下当前特斯拉机器人的零部件选型及价值量分布。当前，零部件当中占比最高的为直线驱动、电机以及力矩传感器。
从加工难度来说，首先，大腿+小腿所要用到的行星滚柱丝杠，目前单台机器人使用数量为8个，性能显著优于滚珠丝杠，难度超预期。
根据最近部分厂商反馈，在向T交付该产品方案的过程中，无论是设计/加工难度，还是设备采购难度，都可能大幅高于滚珠丝杠。T在全球范围内积极寻找该零部件供应商。
其次，关节扭矩传感器也是重点零部件，其连接减速机与关节，量测关节处的扭矩变化，其目前国内能够做的公司数量非常有限。
主要原因系此前该零部件主要用于协作机器人+汽车假人测试+打磨机器人等场景，属于小众市场产品，所以目前T在该环节的降本诉求预计也较为迫切。
近期，UCLA（加州大学洛杉矶分校）Zhu，Taoyuanmin发布其博士论文，其师从Dennis W.Hong，后者为加州大学洛杉矶分校机械和航空航天工程教授、RoMeLa机器人实验室主任。
由于RoMeLa在腿足机器人领域探索颇多，其最新论文成果有一定可借鉴意义（但必须说，并非代表其是最终形态）。
PART1：Introduction
谐波+力矩传感成为重要人形机器人解决方案，优势明显：谐波+力矩传感器测量及控制力矩灵敏度高+准确性强。然而，具有高齿轮减速比的机器人更适合缓慢且相对静止的运动。
这是由于谐波驱动器和F/T传感器很脆弱，易受到冲击。此外，齿轮箱的高惯性和低效率使其无法吸收每次脚落地时都会发生的冲击载荷。
因此，除了谐波+力矩传感，科研领域也在开发更多的方案，SEA有潜力，下肢中滚珠丝杠在某些情况下是首选。
SEA，全名series elastic acuators，串联弹性执行机构，在在齿轮箱和载荷之间引入一个弹性元件（弹簧），通过测量弹性元件中的偏转，可以作为结果来评估力。这个方案潜力较大，弹簧对于外部冲击力有缓冲作用。
proprioceptive acuators（本体执行机构），这是一种比较传统的方式，就是利用机器人电机自身的电流来测量及控制力矩，从而进行操作判断，这种方式的问题在于灵敏度低，这种方式最不利于形成更高的力矩（torque）水平。
方案为液压传动，这种方式的问题在于液压泵、阀门和软管的这一整套系统的复杂性难以克服。
在机器人下肢开发中，在某些情况下，线性执行器是首选，因为它们提供了卓越的封装选项，并且滚珠丝杠既高效又易于使用。
（stiffness为刚性，high reduction FT sensor即为高效减速机+力矩传感方案，torque density为力矩密度，越高越好，impact mitigation为对外部冲击的减少能力，越高越好）
PART2：Actuator Design（执行机构，也就是电机+减速机等的设计）
电机设计：重点在于提升电机的气隙半径，原因在于：电机扭矩τ与其气隙半径r 2g成正比，并与电机堆栈长度ls成线性比例。
按照论文表述来看，气隙半径适配于低的减速机的减速比，对于电机峰值扭矩没有太大差别，因而在维持核心电机指标峰值扭矩的同时，可以适当程度配置低减速比的减速机。
原文阐述：执行机构设计分析的另一部分是确定期望的减速比。假设一个带有传统电机的执行器，齿轮减速为128:1。通过增加气隙半径4倍，所需的齿轮减速减少到8:1。
由此产生的执行器将具有相同的峰值扭矩。然而，减速比为8:1的齿轮减速机与128:1的齿轮减速机相比，将具有更高的效率。这说明：将气隙半径放大，我们可以使用要求更低的单级行星减速机。
与此同时，有大的气隙半径电机创造了更大的空白空间，径向嵌套转子、定子和齿轮箱的设计使得执行器包装具有很高的空间效率。
减速机设计：在加大电机气隙半径的设计之下，减速机可以不必使用减速比高的高性能减速机。由于摩擦和反射惯性，在高减速比设计之下，传统的执行器很容易因冲击载荷而损坏。
低减速比的设计可以承受和传递冲击力通过电机而不破坏减速机。低减速比的行星减速机单价显著低于谐波、RV等，但更适用对于速度要求低的场景，因而大气隙半径+低减速比更适合于机器人下肢。
热管理：由于过度焦耳加热，执行机构不能长时间维持峰值负载。为了解决这个问题，机器人需要广泛的冷却系统来不间断地运行。在执行器外壳上的内置冷却剂通道允许它们使用集中冷却系统进行液体冷却。
下肢设计（即髋部、腿部、脚部）
下肢设计最为重要，原因为在论文引言部分，外部冲击力对于高性能减速机+传感器的冲击更多表现为下肢。
本篇论文中，在下肢的创新上，主要包括：去除一个脚踝关节，下肢自由度从6自由度变为5自由度。
下肢6自由度分布在：髋关节偏航（yaw，控制髋本身的运动）、髋关节滚转（roll，图示转盘位置，控制腿部前后摆动）、髋关节俯仰（pitch，控制腿部左右摆动）、膝关节俯仰、踝关节俯仰和踝关节滚转。
现在考虑的是将脚部的滚动自由度省略，原因是其在机器人快走或者奔跑时基本上未被用到，这样可以减少机器人在奔跑时腿部与该关节的撞击以及地面冲击力。但这样可能会丧失一定的平衡性。
另一种是简单地将髋部偏航轴（yaw）和髋部滚轴（roll）呈现yaw向前倾斜45度。通过这样做，行走时两个执行器之间的扭矩分配更加均匀。
因此，两个执行器可以使用相同的执行器模块，而无需特别定制。这种设计的另一个好处是，偏航和滚动驱动器现在隐藏在骨盆结构的后面。
这给股骨提供了更好的髋关节俯仰运动范围的间隙，这有利于在膝盖靠近胸部的运动，如下蹲运动。
论文将其设计机器人 ARTE MIS与直线设计机器人 THOR RD进行对比，当足部离地位移逐步减少时，腿部承受力的百分比都会减少，但ARTEMIS减少更快，说明其腿部力承受更少，更有益于提升性能、延长寿命。
髋部倾角设计与直角设计的性能对比，artemis机器人即为论文设计机器人，髋部偏航轴与滚轴呈现45%，thor rd就是通常垂直设计的机器人。
在这种设计之下，论文引入了连杆结构+电机+行星减速机。论文设计不是将执行器（就是电机+减速）定位在关节上，而是使用连杆来移动执行器的近端并将运动向下传递到实际关节。
膝关节执行器向上移动至与髋关节执行器同轴，而踝关节执行器重新定位至更靠近膝关节的位置。
连杆传动不是一种新鲜的传动方式，常用的旋转变直线的传动方式包括：带传动、链条传动、齿轮齿条传动、连杆传动、丝杠传动、曲柄机构等，其与丝杠一样并非新兴概念。但连杆在人形机器人当中可能会用到的原因是比皮带及链条等结构简单。
论文强调，为了简单起见，采用了平行四杆机构，但牺牲了运动范围。这是因为当关节接近奇点时，连杆力急剧增加，限制了可用扭矩。采用设计的连杆力为15kN来确定连杆的尺寸。
大约140度的运动范围可以在不影响膝关节峰值扭矩的情况下实现。同时，为了尽量减少传输损失，论文引入全补滚子轴承(IKO NAG4901UU)用作杆端。
与滑动轴承相比，滚子轴承具有更低的摩擦以及侧隙，以稍重的重量为代价。滚子轴承也有约束运动在平面内，使屈曲不太可能发生。
躯干设计：重要程度低于下肢，核心在于轻量化及可调整性，T型槽结构强于焊管。T型槽为一种固定方式。
T-slotted aluminum framing所指小方块，尺寸为20mm*20mm），不是用焊接完全焊牢，使用t型槽框架代替焊管结构的好处是，如果要在以后的时间点添加新的仪器，安装功能可以很容易地添加或修改。
现成的支架，紧固件和硬件也使其易于设计，加工要求最低。手柄安装在躯干的顶部背部，便于运输及安装。控制主机、热管理（液冷及风扇）、电池、电子模块等均安装在躯干内，且具备可调整性。t型
臂部设计：重要性同样低于下肢，其主要作用是为了实现平衡。论文将手臂将设计为四个自由度，以尽量减少四肢的重量，一个3自由度的肩关节和一个1自由度的肘关节。
执行器的大小要能够支撑身体的重量，并能够快速摆动以产生抵消的动量。但是，本文对于上肢关节间的传动系统没有太多讨论（例如丝杠、连杆等）。
为了巩固和减少零件数量，每个臂的所有四个执行机构都是相同类型的。肩关节在俯仰-滚滚-俯仰结构中有三个相交的轴，这与肩关节的屈伸、外展/内收和肩关节的内旋/外旋有关。
两个节距接头的输出轴均为单支撑配置，而辊子执行机构的输出轴为双支撑夹持配置。弯头节距执行机构位于关节处，有轻微的偏移，以增加肘关节的屈曲运动范围，使末端执行器可以接触肩部。为了尽量减少设计的重量，采用碳纤维管作为臂的结构构件。
PART4：System Design（偏算法+电子）
摄像头+IMU+传感器本质上都属于机器人的传感部分。广泛的传感器阵列用于测量和估计机器人的状态，联系信息以及相对于世界的全球位置。
除了关节电流传感器和关节角度编码器外，主要使用的传感器还有立体视觉相机、惯性传感器
摄像机：论文选择立体视觉相机而不是激光雷达，因为其相对实惠的价格和在室内和室外环境下的稳健性。来自Stereolabs的ZED 2因其宽视场(FoV)，集成IMU和具有深度传感，位置跟踪和目标检测的完整SDK而被选中。
ZED 2安装在机器人的头部，具有平移和倾斜的2自由度颈部关节，用于定位相机。除了ZED 2摄像头，两个英特尔RealSense D435i分别安装在机器人的前后，提供机器人附近的高保真地面信息。
IMU（惯性导航）：IMU是能够平衡和稳定行走的关键传感器。典型的IMU传感器包括三轴加速度计和三轴陀螺仪。可选的，三轴磁强计也包括真北参考，通常称为姿态和航向参考系统(AHRS)。
最初选择Parker LORD Microstrain基于微机电系统( MEMS )的IMU 3DM-GX5是因为其尺寸和价格。与基于光纤陀螺仪(FOG)的IMU相比，MEMS传感器体积更小，成本更低，但通常具有更差的噪声和偏置稳定性。
随着基于MEMS的IMU的快速发展，我们切换到MicroStrain 3DM-CV7战术级IMU，其性能正在接近Microstrain系列IMU内置扩展卡尔曼滤波器(EKF)，用于融合加速度和角速率数据，产生姿态和航向数据。
在实践中, 由于大量的软硬铁干扰，基于磁力计的航向参考被忽略。航向数据一直是纯粹的陀螺为基础的，将依赖于外部传感器，如相机或全球导航卫星系统( GNSS )的航向补偿。
IMU目前尚没有机器人的参考价值量，但IMU逐步用于全球部分中高端车辆，其单车价值量平均来看1800元左右，国内厂商为华依科技、导远等。
足部传感器：基于6轴力矩传感器的升级。对于传统的仿人系统，6轴力扭矩(F/T)传感器用于地面反作用力和接触状态反馈。
然而，它们往往是脆弱的，不能处理大的冲击或过载。因此，针对特定的任务设计了定制的足部传感器。目标是设计一个坚固的足部传感器，可以可靠地检测地面接触。
而不是完整的6轴力和扭矩传感，定制的脚传感器只能测量两个垂直的地面反作用力，位于脚后跟和脚趾。
6轴IMU作为一个额外的传感器也集成在脚传感器PCB上。陀螺仪和加速度计的数据可以用来进一步提高状态估计器的性能，或者为未来的研究提供帮助。
近期产业显示的重要边际有哪些？
行星滚柱丝杠加工难度大，腿部不排除部分尝试论文中提到的方式，如上文所述增量为连杆+行星减速机。
行星滚柱丝杠目前是被应用于特斯拉下肢（大腿、小腿）的传统结构，其优势在于功能非常强大，但其劣势也是显而易见的，即加工难度大（显著大于滚珠丝杠）。
对于机床、磨床等要求极高，采购设备尚具备一定难度。因而，其他传动方式也有望开始进入人形机器人研究视野。
传感器意义提升、国产化迫切性作用大。
力控：多维力矩/力传感是目前最优解，电子皮肤或为触觉终极方案。目前机器人力控方案大致有3类，分别为电流环力控、多维力矩/力传感器力控、被动力控（弹性体）。
其中多维力矩/力传感器力控是当前力控的最佳方案，其硬件包括关节部位的单轴力矩传感器和机器人执行器末端的6轴力传感器。
同时，机器人若要模拟人体的触觉，以及实现人体皮肤对温度、湿度等外界物理量的感知，则电子皮肤可能是最佳路径之一。
电子皮肤需要集成各类传感器和集成电路，并使用柔性的材料制作，壁垒较高，目前尚未在机器人领域大量应用。但从泛用性与仿生性角度，电子皮肤或是机器人触觉的终极方案

国内企业无框电机已达到国际水平。无框力矩电机相较于标准伺服电机技术难度更高，因为无框力矩电机属于低压电机，但其要求输出的功率较大，同时又要求体积较小，便于安装和节约空间。无框力矩电机主要应用在协作机器人领域，对整体安装、固定的工艺及设计具有较高的要求。国外参与企业主要是科尔摩根、Moog、Maxon Motor等，国内生产企业主要是步科股份和昊志机电。目前步科股份的第三代无框力矩电机产品已可以对标国际领先产品并具备一定优势。

谐波减速器：高传动比/轻重量/小体积，国产替代趋势明显
谐波减速器可以通过降低转速而提高扭矩，因高传动比/轻重量/小体积更适合用在机器人关节中。谐波减速器构造主要包括刚轮（带有内齿圈的刚性齿轮）、柔轮（带有外齿圈的柔性齿轮）、以及波发生器，通常采用波发生器主动-刚轮固定-柔轮输出形式，当波发生器装入柔轮内圆时，迫使柔轮产生弹性变形而呈椭圆状，此时长轴处柔轮齿轮插入刚轮的轮齿槽内，为完全啮合状态；而短轴处则为脱开状态，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。谐波减速器可以通过降低转速而提高扭矩，以传递较大的负荷，克服伺服电机功率有限导致输出的扭矩较小的缺陷。相较于行星减速器和RV减速器，其传动比高、重量轻、体积小，更适合用在关节中。


2022年中国谐波减速器市场规模为27亿元，国产替代趋势明显。参照我们发布的报告《运动控制，机器人供应链关键环节》（2022年8月15日）中的测算方式，按照单台工业机器人使用3台谐波减速器，每台谐波减速器为3000元，结合GGII披露的2022年中国工业机器人销量30.3万台，我们测算出2022年中国谐波减速器市场规模为27.3亿元。2021年绿的谐波市场占有率为26%，较2018年的20%显著提升，国产替代趋势明显。


国产谐波减速器核心参数已达到国际水平，精度、寿命与外资仍有一定差距。在效率、减速比、传动精度、扭矩刚度等关键指标参数上，国产谐波减速器已经基本达到了国际领先的水平，但是在使用寿命、故障率等方面仍有差距。一部分国产减速器长时间使用后仍有出现磨损、漏油、精度下降的情况，在产品稳定性和使用寿命上仍需提升。减速器对技术积累要求非常高，细小的工艺差距会影响减速器的精度、损耗速度和寿命。打破海外技术壁垒的关键为设备和制造工艺：1）除了绿的谐波等企业通过工艺、材料的改进解决设备卡脖子问题外，加速提高国产精密设备制造水平仍为关键。2）减速器属于薄壁零件，如果热处理技术不过关，会导致零件变形较大。

空心杯电机：灵巧手核心部件，大批量生产为难点
空心杯电机因其小体积，适合用于轻负载的灵巧手部位。空心杯电动机在结构上突破了传统电机的转子结构形式，采用的是无铁芯转子，也叫空心杯型转子。这种新颖的转子结构彻底消除了由于铁芯形成涡流而造成的电能损耗。同时其重量、体积和转动惯量大幅降低，从而减少了转子自身的机械能损耗。由于转子的结构变化而使电机的运转特性得到了较大改善，不但具有突出的节能特点，更为重要的是具备了铁芯电机所无法达到的控制和拖动特性。



空心杯电机应用领域广泛，大批量生产为难点。空心杯电机用途广泛，包括工业控制、军工、机器人、高端机床等。根据江苏雷利2023年3月1日披露的投资者调研纪要，德国Faulhaber和瑞士Maxon销售的空心杯电机+齿轮箱+编码器集成件年销售额约32亿欧元，产品主要面向军工和工业市场。空心杯电机核心技术难点在于大批量生产和精密齿轮箱减速器。国内众多厂商采用手工绕线的方式生产，在生产效率、产品寿命、精度方面存在劣势。目前国内生产空心杯电机的厂家主要有鸣志电器和江苏雷利