2024年4月1日发(作者：衣书艺)
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2022年10月13日
通用设备
行业专题报告
证券研究报告
人形机器人专题：特斯拉 Optimus 样机发
布后，如何看其市场化前景
——机器人系列报告三
■
核心观点：北京时间
投资评级
领先大市-A
维持评级
沪深300
10月1日（北美时间9月30日），特斯拉在AI
行业表现
通用设备(中信)
9%
Day 2022发布会如期展示了Optimus人形机器人工程机，以及人形机
器人的详细参数与开发过程，在会场展示行走能力，并在播放视频中
完成提起水壶行走浇花，工厂内搬运物品等动作。我们认为Optimus
样机发布，验证特斯拉人形机器人研发流程稳步推进，基本符合预
期。本场发布会重点关注执行器类型，谐波减速器、永磁力矩电机、
直线执行器的选用将对相关产业链带来利好。特斯拉Optimus后续市
场化过程中我们主要关注：1）人工智能能否扩展日常使用场景的应
用能力使消费者“用得上”； 2）规模化降本能否实现马斯克提出2万
美元目标消费者“买得起”。
■
特斯拉Optimus样机发布：进度符合预期
特斯拉Optimus样机如期发布，并在会场及视频中展示其行走、搬
运、完成系列行走浇花动作的能力，这些动作都是通过Optimus自身
集成的软硬件执行完成，没有外部控制与外接线束，说明样机已具备
一定程度的运动规划与任务执行能力，产品完成度基本符合预期；研
发团队公布硬件系统主要零部件参数，软件系统的算法原理，说明其
研发进度如期推进，研发进度符合预期。
■
人形机器人市场化，丰富应用场景与规模化降本是重要环节
2%
-5%
2021-10
-12%
2022-022022-06
-19%
-26%
-33%
资料来源：
Wind
资讯
%
相对收益
绝对收益
1M
-1.93
-9.87
3M
5.35
-7.08
12M
10.70
-12.70
分析师
郭倩倩
SAC执业证书编号：S145
*****************.cn
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国产替代加速进行时 ——机器人专题
报告系列一 2022-08-11
通用自动化2021年报&2022Q1季报总
结 2022-05-10
我们认为，特斯拉Optimus量产版本能否获得市场认可，重点关注应
用场景丰富程度与规模化降本幅度，两者分别对应消费者“用得上”
和“买得起”。
1）丰富应用场景——“用得上”：我们曾在特斯拉人形机器人深度报
告中阐述，人形机器人可以在人类的衣食住行等环节辅助人类完成繁
杂任务，在当前老龄化社会还可以满足老人看护、病患照顾等场景应
用，而该部分应用场景的丰富能力主要取决于人形机器人的人工智能
水平, 能否让消费者“用得上”。人机交互能力与运动规划能力随人工
智能水平提高，以满足更加复杂的应用场景。马斯克提到Optimus未
来将实现老人看护、草坪修剪、家庭烹饪等任务执行。
2）规模化降本——“买得起”：马斯克提到Optimus未来目标价格低
于两万美元，若能通过规模化降本实现该目标，使消费者“买得
起”，将有利于其市场化。本文更新了特斯拉Optimus成本测算，得
到其物料成本约为2.1万美元，其中以特斯拉FSD系统为主的运动控
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1
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制系统占比40.45%，关节执行器占比38.80%，其中谐波减速器占比
23.05%、电机占比10.12%，直线执行器占比3.83%。该结果表明，
FSD系统、谐波减速器、力矩电机环节仍是人形机器人产业链主要三
大成本支出。本次测算由之前的2.5万美元降低到2.1万美元，其中主
要因直线执行器成本较低，其使用实现了降本。只有规模化降本，才
能使消费者“买得起”，使其市场化成为可能。
■
从设备角度看特斯拉 Optimus 受益产业链：谐波减速器、永磁力矩
电机、 直线执行器
在公布信息中重点关注执行器类型，分别公布了三款使用谐波减速器
的旋转执行器、三款使用旋转螺杆结构的直线执行器，电机均采用永
磁力矩电机。将对谐波减速器、永磁力矩电机、直线执行器行业产生
利好，原因如下：1）价值量高：预计2030年谐波减速器/永磁力矩电
机/直线执行器市场规模将达到180.55亿/79.27亿/30.00亿美元；2）
国产替代空间大：谐波减速器、旋转螺杆结构直线执行器（线性驱
动）、永磁力矩电机等元件均有成熟国产产品，特斯拉Optimus若能
成功面世，将为产业链相关企业带来利好。
■
投资建议：建议关注谐波减速器龙头企业：绿的谐波；特斯拉供应
链减速器企业：双环传动；线性驱动龙头企业：捷昌驱动；伺服电机
龙头企业：中科股份、鸣志电器、步科股份；电机永磁材料龙头企
业：中科三环。
■
风险提示：1）特斯拉Optimus尚未发售，其产能可能不及预期。
2）人形机器人作为消费产品尚不成熟，其市场需求可能不及预期。
3）测算具有主观性。
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行业专题报告
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通用设备
内容目录
1. 特斯拉Optimus样机如期发布，关注哪些参数 .................................................................. 5
2. 人形机器人市场化：丰富应用场景与规模化降本是关键 .................................................... 13
2.1. 丰富应用场景：让潜在消费者“用得上” ..................................................................... 13
2.2. 规模化降本：让潜在消费者“买得起”......................................................................... 15
2.3. 特斯拉Optimus成本拆分测算更新 .......................................................................... 16
3. 受益环节与增量预测 ......................................................................................................... 18
3.1. 产业链受益环节 ....................................................................................................... 18
3.2. 增量预测.................................................................................................................. 19
4. 投资建议 .......................................................................................................................... 21
5. 风险提示 .......................................................................................................................... 21
图表目录
图1：Optimus人形机器人样机 .............................................................................................. 5
图 2：Optimus人形机器人能耗、自由度、质量参数............................................................... 7
图 3：Optimus人形机器人执行器结构（左-旋转执行器 右-直线执行器） ............................... 7
图 4：Optimus人形机器人直线执行器吊起三角钢琴............................................................... 7
图 5：Optimus人形机器人三种旋转执行器与三种直线执行器参数.......................................... 8
图 6：Optimus人形机器人仿人手部结构示意图...................................................................... 8
图 7：Optimus人形机器人手部执行器与性能参数 .................................................................. 9
图 8：Optimus人形机器人三目摄像头工作画面...................................................................... 9
图 9：Optimus人形机器人视觉导航系统工作画面 ................................................................ 10
图 10：Optimus人形机器人运动规划流程 ............................................................................ 10
图 11：Optimus人形机器人修正现实情况干扰的流程示意图 ................................................ 10
图 12：Optimus人形机器人膝关节仿生结构设计...................................................................11
图 13：Optimus人形机器人四节点力学结构与传统结构的受力曲线对比................................11
图 14：Optimus人形机器人芯片参数与电池组参数 ...............................................................11
图 15：特斯拉汽车与人形机器人动力系统元件对比 .............................................................. 12
图 16：特斯拉汽车仿真碰撞测试示意图 ............................................................................... 12
图 17：Optimus人形机器人腿部元件易损性测试示意图 ....................................................... 12
图 18：Optimus人形机器人胸腔元件易损性测试示意图 ....................................................... 13
图 19：Optimus人形机器人胸腔元件易损性测试示意图 ....................................................... 13
图 20：FSD公共汽车识别为体素，并区分两节车厢的运动情况（红色静止，蓝色运动） ..... 14
图 21：D1芯片参数 ............................................................................................................. 15
图 22：以英伟达A100为基准对比Dojo自动标注与占据网络模型的运算性能 ...................... 15
图 23：Atlas、Optimus、Walker新一代横向成本对比.......................................................... 16
图 24：谐波减速器 ............................................................................................................... 18
图 25：直线执行器 ............................................................................................................... 19
图 26：永磁力矩电机 ........................................................................................................... 19
图 27：人形机器人市场规模预测 .......................................................................................... 20
图 28：受益产业链市场规模预测 .......................................................................................... 20
表 1：特斯拉Optimus最新公布信息总结 ............................................................................... 6
表 2：人形机器人覆盖场景 ................................................................................................... 14
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通用设备
表 3：特斯拉Optimus成本拆分预测 .................................................................................... 17
表 4：本次重点关注标的 ...................................................................................................... 21
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通用设备
1. 特斯拉Optimus样机如期发布，关注哪些参数
北京时间10月1日（北美时间9月30日），特斯拉举办AI Day 2022发布会，首次展
示了人形机器人的详细参数与开发过程，Optimus人形机器人工程机在会场展示行走能力，
并在播放视频中完成提起水壶行走浇花，工厂内搬运物品等动作，这些动作都是通过
Optimus自身集成的软硬件执行完成，没有外部控制与外接线束，说明样机已具备一定程
度的运动规划与任务执行能力。
图1：Optimus人形机器人样机
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
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表 1：特斯拉Optimus最新公布信息总结
体型参数
身高
体重
执行器数量
手部参数 自由度
持力性能
旋转执行器-小
旋转执行器-中
设计参数
执行器参数
旋转执行器-大
直线执行器-小
直线执行器-中
直线执行器-大
电池与能耗
电池组参数
能耗
除处理芯片外其他芯片
172CM
73kg
6个
11个
可提起20磅重（9kg）的包
扭矩20Nm，重0.55kg
扭矩110Nm，重1.62kg
扭矩180Nm，重2.26kg
出力500N，重0.36kg
出力3900N，重0.93kg
出力8000N，重2.2kg
2.3kWh，52V电压
静坐能耗100w，慢走能耗500w
1块特斯拉SOC电池管理芯片、WIFI与LTE通讯芯片、音频处
理芯片
采用谐波减速器（Strain Wave Gearing），内部具有离合器，采
用永磁力矩电机驱动
采用内部旋转螺杆结构，通过永磁力矩电机带动螺杆旋转推动执
行杆，将旋转运动转为直线运动
采用和人体相同的五指多关节设计
为螺杆旋转带动齿轮旋转进而使手指关节旋转的结构
仿造人类膝关节形成四节点杠杆结构，使下蹲与站立动作变化时
力学曲线更平顺，极端受力变低
特斯拉自动驾驶三目摄像头（左右+鱼眼广角）
Autopilot图像分层识别，构建周围3D环境，进行空间深度渲染
通过识别空间内节点，规划可通过的最优路径
通过周围环境规划理想运动，根据传感器检测重心与路径的偏移
量，对执行器输出进行修正以完成闭环控制，抵消实际情况的干
扰
利用特斯拉汽车碰撞仿真软件对人形机器人Optimus跌倒碰撞过
程进行仿真，以优化各元件防损伤能力
参考特斯拉汽车电机牵引力控制的优化，对执行器运行速度与输
出扭矩的参数曲线进行优化，减少单次执行运动耗能
机载芯片
旋转执行器总成
执行器总成
直线执行器总成
手部结构
手部
执行器
膝关节 四节点杠杆结构
摄像头
视觉系统 视觉算法
路径规划
设计特点
运动控制 闭环控制算法
损伤控制
能耗控制
模拟算法优化
能耗优化
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
1）体型参数：身高172CM，体重73kg，静坐能耗100w，慢走能耗500w，自由度超
过200个。
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图 2：Optimus人形机器人能耗、自由度、质量参数
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
2）执行器总成结构：旋转执行器采用谐波减速器（Strain Wave Gearing），内部具有
离合器，采用永磁力矩电机驱动；直线执行器采用内部旋转螺杆结构，通过永磁力矩电机
带动螺杆旋转推动执行杆，将旋转运动转为直线运动，较大的出力性能使其能吊起一架半
吨重的三角钢琴（会场视频展示）。
图 3：Optimus人形机器人执行器结构（左-旋转执行器 右-直线执行器）
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
图 4：Optimus人形机器人直线执行器吊起三角钢琴
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
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3）执行器参数：不同关节选用不同的三款旋转执行器和三款直线执行器。
旋转执行器参数：小号-扭矩20Nm，重0.55kg；中号-扭矩110Nm，重1.62kg；大号-
扭矩180Nm，重2.26kg。
直线执行器参数：小号-出力500N，重0.36kg；中号-出力3900N，重0.93kg；大号-
出力8000N，重2.2kg。
图 5：Optimus人形机器人三种旋转执行器与三种直线执行器参数
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
4）手部结构：手部结构采用和人体相同的五指多关节设计，执行器为螺杆旋转带动齿
轮旋转进而使手指关节旋转的结构。
5）手部参数：6执行器，11自由度，可提起20磅（9kg）重的包，具有精确控制握持
力输出的传感器。
图 6：Optimus人形机器人仿人手部结构示意图
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
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图 7：Optimus人形机器人手部执行器与性能参数
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
6）视觉系统：采用特斯拉自动驾驶三目摄像头（左右+鱼眼广角）与Autopilot算法，
实现图像分层识别，并构建周围3D环境，进行空间深度渲染；路径规划通过识别空间内节
点，规划可通过的最优路径。
图 8：Optimus人形机器人三目摄像头工作画面
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
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图 9：Optimus人形机器人视觉导航系统工作画面
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
7）运动控制：通过周围环境规划理想运动，根据传感器检测重心与路径的偏移量，对
执行器输出进行修正以完成闭环控制，抵消实际情况的干扰。
图 10：Optimus人形机器人运动规划流程
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
图 11：Optimus人形机器人修正现实情况干扰的流程示意图
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
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8）膝关节结构：仿造人类膝关节形成四节点杠杆结构，使下蹲与站立动作变化时力学
曲线更平顺，极端受力变低。
图 12：Optimus人形机器人膝关节仿生结构设计
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
图 13：Optimus人形机器人四节点力学结构与传统结构的受力曲线对比
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
9）机载芯片参数：除运算芯片，含1块特斯拉SOC电池管理芯片、WIFI与LTE通讯
芯片、音频处理芯片。
10）电池组参数：2.3kWh，52V电压。
图 14：Optimus人形机器人芯片参数与电池组参数
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
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图 15：特斯拉汽车与人形机器人动力系统元件对比
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
11)损伤控制：利用特斯拉汽车碰撞仿真软件对人形机器人Optimus跌倒碰撞过程进行
仿真，以优化各元件防损伤能力。
图 16：特斯拉汽车仿真碰撞测试示意图
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
图 17：Optimus人形机器人腿部元件易损性测试示意图
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
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图 18：Optimus人形机器人胸腔元件易损性测试示意图
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
12)耗能优化：参考特斯拉汽车电机牵引力控制的优化，对执行器运行速度与输出扭矩
的参数曲线进行优化，减少单次执行运动耗能。
图 19：Optimus人形机器人胸腔元件易损性测试示意图
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
2. 人形机器人市场化：丰富应用场景与规模化降本是关键
2.1. 丰富应用场景：让潜在消费者“用得上”
我们曾在人形机器人深度报告中阐述，人形机器人可以在人类的衣食住行等环节辅助完
成繁杂任务，而替代自己完成日常繁杂劳动是潜在个人用户的需求。在当前老龄化社会还
可以满足老人看护、病患照顾等场景应用，而该部分应用场景的丰富能力主要取决于人形
机器人的人工智能水平。人机交互能力与运动规划能力随人工智能水平提高，以满足更加
复杂的应用场景。马斯克提到Optimus未来将实现老人看护、草坪修剪、家庭烹饪等任务
执行。
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表 2：人形机器人覆盖场景
按人类基本需求分类
① 食 ② 住 ③ 行 ④ 陪伴 ①
按工作性质分类
从事体力劳动 ② 从事服务工作
进行烹饪，北京冬奥
会中烹饪机器人已替
代厨师
整理家务，替代家政
人员服务
为用户提供“跑腿”
服务，替代外卖员，
甚至驾驶载具
与用户进行交流，替
代社区工作者，心理
医生
进行组装、搬运、等劳
动，但与工业机器人不
同，人形机器人能执行非
标准任务
在餐厅、酒店等场景为
客户提供服务，替代服
务员
资料来源：《机器人产业发展规划
2021
》，安信证券研究中心
特斯拉在应用场景扩展方面的“杀手锏”：即强大的FSD系统视觉识别学习算法，以及
D1芯片支持的强大运算能力。特斯拉在自动驾驶技术路线中十分偏执的减少激光雷达的使
用，起到了显著的降本效果。但其底层逻辑不仅是为了降本，且因为人类并没有类似激光
雷达的器官，自动驾驶和人形机器人本质上都是完成对人类行为的模仿与替代，通过集中
研发投入在视觉识别领域，逐渐接近人类的智能水平。
本次发布会还公布了FSD系统最新的研发细节，FSD系统对道路环境与生活场景的识
别能力，以及Dojo芯片的算力将有效支持特斯拉Optimus对人类日常生活场景的识别与运
动控制、路径规划。
其中重点关注占据网络（Occupancy Network）提供的环境体素化识别能力，以及D1
芯片性能。
占据网络（Occupancy Network）：通过视觉算法将环境转化为体素（三维像素点），
相当于对三维空间进行时刻感知，并将体素分为运动体素和静态体素，分别对应运动或静
态的物体，对激光雷达识别三维环境的功能实现较好替代。体素识别最大的优势是对物体
识别的通用性，不论物体种类，都可以转化为体素进行识别，这有利于人形机器人在不同
场景应用的通用性。
图 20：FSD公共汽车识别为体素，并区分两节车厢的运动情况（红色静止，蓝色运动）
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
D1芯片：Optimus机载芯片，相当于其大脑，具有比普通GPU芯片更强大的算力和更
低的延迟，而环境识别的运算均依靠该芯片进行处理。该芯片由台积电制造，采用7nm工
艺，拥有500亿个晶体管，芯片面积达645mm²，小于英伟达的A100（826 mm）和AMD
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行业专题报告
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ArctUrus（750 mm），工艺为7nm，包含500亿个晶体管，BF16/CFP8峰值算力达
362TFLOPS，FP32峰值算力达22.6TFLOPS，热设计功耗（TDP）不超过400W。
图 21：D1芯片参数
资料来源：特斯拉，安信证券研究中心
由于Dojo超算由D1芯片组成，我们可以从本次发布会Dojo的训练能力窥见D1芯片
的强大性能。进行自动标注算法、运行神经网络模型（Occupancy Networks）时，相比
英伟达A100，Dojo能实现性能的倍增，这说明以D1芯片为支撑，将很好的保证
Optimus在环境识别算法运行的算力。因此D1芯片为特斯拉Optimus应用场景扩展起到
重要算力支撑作用。
图 22：以英伟达A100为基准对比Dojo自动标注与占据网络模型的运算性能
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
2.2. 规模化降本：让潜在消费者“买得起”
马斯克提到Optimus未来目标价格低于两万美元，若能通过规模化降本实现该目标，使
消费者“买得起”，将有利于其市场化。当前限制人形机器人市场化的关键因素之一就是人
形机器人的成本，马斯克多次以汽车价格作为参照，因为一台家用车在大多数家庭中已算
是大额开支，成本若远超家用车价格，将使绝大多数家庭望而却步。若人形机器人能像新
能源汽车一样走向量产化，实现降本增效，则存在较大市场空间，因此人形机器人市场化
的关键在于降本。
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行业专题报告
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通用设备
参考之前的测算结果，横向对比主流人形机器人，我们可看出特斯拉Optimus具有市场
化潜力的关键在于其成本可控制在约2.5万美元，远低于波士顿动力Atlas约12.9万美元的
成本，与优必选Walker约1.9万美元的成本可同台竞争。而根据最新参数进行测算，当前成
本约为2.1万美元，若能进一步下探到2万美元以下，竞争优势将更加明显。
图 23：Atlas、Optimus、Walker新一代横向成本对比
140000
成
本
价
格
（
美
元
）
120000
100000
80000
60000
40000
20000
0
波士顿动力Atlas 特斯拉Optimus 优必选Walker
资料来源：波士顿动力，特斯拉，优必选，安信证券研究中心
2.3. 特斯拉Optimus成本拆分测算更新
由于本次发布会更新了特斯拉Optimus人形机器人信息，执行器等原件种类与使用数量
均有更新，因此做以下测算更新。
特斯拉Optimus成本拆分预测，假设如下：
① 执行器数量：根据发布会信息我们可知最新Optimus使用12个直线执行器，16个
旋转执行器。
② 肢体关节执行器核算方法：旋转执行器由无框力矩电机、谐波减速器、控制器构成，
直线执行器由永磁力矩电机、直线执行器减速器、控制器构成。
③ 成本拆分包含部件：成本拆分预测中仅包含机体的主要部件，其余零部件如线束、
装配螺丝等未计入。
④ 零配件品牌型号选用：当前特斯拉Optimus主要零部件信息未知，对于信息未知的
零部件，我们选用近似性能参数（即能满足产品设计需求）零配件进行测算。
⑤ 各部件参数与价格信息来自以下来源：相关公司招股书、相关公司在相关电商网站
官方报价、销售商报价等。具体来源参照分析依据所述。
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通用设备
表 3：特斯拉Optimus成本拆分预测
9 部件名称 渠道 品牌
韦尔股份、
舜宇光学等
华域汽车、
德赛西威
以SingleTack
产品为例
参考特斯拉
车机屏幕供
应商：台湾
宸鸿光电科
技，LG
参考特斯拉
动力电池供
应商：LG化
学
三星制造芯
片
单价（美元）
数
量
1
总价（美
元）
US$103.57
占比 分析依据
该价格为特斯拉三目摄像头配件
价格，非成本价
相关供应商未公布成本，以奔驰
汽车供应链OEM产品
A 77GH传感器为例
SingleTack 量程450牛传感器为
例报价98.5美元为例
以iPad Pro屏幕供应价100美元
为例
参考优必选Walker磷酸铁锂电
池参数 54.6V/10Ah/ 6 kg参数，
查找到圣阳蓄电池SCIFP4810
48V10AH采购价174.59美元
（1299人民币）
初代FSD售价5000美元，最新
一代FSD售价1.2万美元，取其
平均数进行估算
以DSpower R026大扭矩微型金
属舵机为例（实际执行器为类似
大小及功率）
以T-motor CubeMars Robot
Dynamics RI80 KV75为例
根据绿的谐波招股书，谐波减速
器售价人民币1631.95元（242.20
美元）
以多摩川OIH48-2500P8L6-5V
TS5214N510为例
以SZMWKJ牌6000N直线执行
器为例
以SZMWKJ牌6000N直线执行
器编码器为例
以相对高成本的碳纤维材料估
算，机体重量56.67kg，估算除
电池电机等元件外重量30kg左
右，以87.76美元（588人民
币）/千克单价计算
供应链
标的
韦尔股
份、晶
方科技
华域汽
车、德
赛西威
苏州固
锝
三安光
电
宁德时
代、比
亚迪、
亿纬锂
能
中芯国
际
摄像头
环境探测传
感器
毫米波雷达
力学传感器 压力传感器
采购 US$103.57
0.49%
采购
采购
US$299.00
US$98.50
1
2
US$299.00
US$197.00
1.42%
0.94%
头部交互 显示屏 采购 US$100.00 1 US$100.00
0.48%
动力电池 电池组 采购 US$174.59 1 US$174.59
0.83%
运动规划+
处理器
FSD系统
自研
架构
代工
制造
采购
US$8,500.00 1 US$8,500.00 40.45%
手部活动关
节执行器
微型伺服电
机
永磁力矩电
机
谐波减速器
未知 US$71.02 12 US$852.23
4.06%
10.12%
汇川技
术
步科股
份
绿的谐
波、汉
宇集团
汇川技
术、奥
普光电
捷昌驱
动
捷昌驱
动
海源复
材
采购 未知 US$132.90 16 US$2,126.40
采购 未知 US$242.20 16 US$4,844.00
23.05%
肢体活动关
节执行器
编码器
直线执行器
（含电机，
减速器）
直线减速器
编码器
手臂
胸腔
腿部
脚部
合计
采购 未知 US$23.67 28 US$378.72
1.80%
采购
采购
未知
未知
US$52.99
US$14.00
12
12
US$635.88
US$168.00
3.03%
0.80%
肢体骨骼 自研 US$87.76 30
KG
US$2,632.84 12.53%
US$21,012.23
100%
资料来源：特斯拉AI DAY 2022，
DS power
，
ebay
，安信证券研究中心
根据上表信息我们可知，特斯拉Optimus肢体活动关节执行器仍占据较高价值量，占整
机38.80%；使用直线执行器或成为特斯拉Optimus降本路线之一，由于直线执行器相较于
旋转执行器使用减速器其结构更简单，旋转蜗杆结构即可实现较高减速比和较低成本，在
将测算假设由28个旋转执行器更新为12个直线执行器、16个旋转执行器后，总成本从原
来的2.5万美元下探至当前的2.1万美元。
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3. 受益环节与增量预测
3.1. 产业链受益环节
由上一章成本拆分测算我们可以看出，特斯拉人形机器人零部件中，最大价值量环节在
肢体活动关节执行器部分，其次是运动控制系统及处理器（Autopilot+FSD+Dojo）。而特斯
拉的运动控制系统为自研，芯片以三星、台积电代工为主，国产替代空间暂不明朗。对于
国内相关产业链公司，主要受益环节集中在执行器元件。
执行器元件主要关注以下组件：
1） 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。具有承载力大、减速比高、质量
较轻、精度较高的特点。根据发布会信息，特斯拉Optimus旋转执行器均使用谐波
减速器，其市场化将使谐波减速器行业产生新的增量。
建议重点关注特斯拉人形机器人对谐波减速器的利好，原因如下：
人形机器人对谐波减速器的使用量远高于工业机器人、协作机器人。工业机器人谐
波减速器使用量1-6台，协作机器人谐波减速器使用量6-7台，而特斯拉Optimus
单台使用量达到16台。
谐波减速器价值量较高，根据上文测算，一台特斯拉Optimus使用16台谐波减速
器，价值量约在4844美元，占整机21.16%。
谐波减速器在国内存在世界级头部玩家绿地谐波等企业，存在进入特斯拉供应链的
可能。
图 24：谐波减速器
资料来源：《最简单的谐波减速器》，安信证券研究中心
2） 直线执行器（线性驱动）：采用内部旋转螺杆结构，通过永磁力矩电机带动螺杆旋
转推动执行杆，将旋转运动转为直线运动，出力较高，相当于人的大小腿肌肉。
建议关注特斯拉人形机器人对直线执行器的利好，原因如下：
特斯拉Optimus对直线执行器单台使用量达到12台，数量较高。
直线驱动器在国内存在成熟厂商捷昌驱动等企业，且特斯拉使用直线执行器的重要
目的之一在于降本，国产直线驱动器具有一定价格优势，存在进入特斯拉供应链的
可能。
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通用设备
图 25：直线执行器
资料来源：捷昌驱动，安信证券研究中心
3） 永磁力矩电机：其特点是堵转力矩大，空载转速低，不需要任何减速装臵可直接驱
动负载，过载能力强。长期堵转时能产生足够大的转矩而不损坏。
建议关注特斯拉人形机器人对永磁力矩电机的利好，原因如下：
永磁力矩电机价值量较高，根据上文测算，一台特斯拉Optimus旋转执行器使用16
台谐波减速器，价值量约在2126美元，占整机10.12%。
特斯拉供应链中已有国内永磁材料供应商中科三环，人形机器人的量产将为永磁材
料、力矩电机国产厂商带来进一步利好。
图 26：永磁力矩电机
资料来源：航天十六所，安信证券研究中心
3.2. 增量预测
根据EMERGEN测算，2021 年全球人形机器人市场规模达到 10.2 亿美元，预计 2030 年
将达到 783.3 亿美元，CAGR为 62.5%，其中机器人硬件部分市场规模CAGR为 63.1%。
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图 27：人形机器人市场规模预测
资料来源：
EMERGEN
，安信证券研究中心
基于上述数据，我们对特斯拉Optimus机器人相关受益产业链进行增量测算，测算基于
以下假设：
1） 测算情形：假设全球人形机器人产品都以特斯拉Optimus零部件价值量进行测算。
2） 受益产业链与价值量占比：受益产业链主要关注具有国产替代潜力的谐波减速器、
直线执行器、永磁力矩电机部分进行增量测算，根据第二章测算结果，谐波减速器/
永磁力矩电机/直线执行器分别占单台价值量比例23.05%/10.12%/3.83%。
3） 零配件品牌型号选用：当前特斯拉Optimus主要零部件信息未知，对于信息未知的
零部件，我们选用近似性能参数（即能满足产品设计需求）零配件进行测算。
图 28：受益产业链市场规模预测
人形机器人市场总价值量 谐波减速器 力矩电机 直线执行器
900
800
700
价
值
量
（
亿
美
元
）
600
500
400
300
200
100
0
2
资料来源：
EMERGEN
，安信证券研究中心（注：人形机器人市场总价值量数据来自
EMERGEN
测算）
由当前测算方法得出结果，2030年预计谐波减速器/永磁力矩电机/直线执行器市场规模
将达到180.55亿/79.27亿/30.00亿美元。且谐波减速器、螺杆结构直线执行器（线性驱
动）、永磁力矩电机等元件均有成熟国产产品，特斯拉Optimus若能成功面世，将为产业链
相关企业带来利好。
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4. 投资建议
基于本文测算，由于人形机器人市场增量引起的谐波减速器/永磁力矩电机/直线执行器
市场增量可观，且具有国产替代潜力，建议关注相关标的。
谐波减速器部件建议关注以下标的：
绿的谐波：谐波减速器龙头企业，由于特斯拉人形机器人使用谐波减速器量较大，
对其形成利好。
汉宇集团：其子公司同川科技生产谐波减速器，同川精密部门从2015年专注研究
谐波减速器，在冲压设备用谐波减速器市场经验丰富。
双环传动：作为特斯拉汽车减速器供应链企业，有一定可能被纳入特斯拉人形机器
人供应链。
直线执行器（线性驱动）部件建议关注以下标的：
捷昌驱动：国内线性驱动龙头企业，做医疗器械电动推杆起家，目前线性驱动产品
已在工业机器人等领域应用。
电机部件建议关注以下标的：
步科股份：公司业务涉及伺服系统、步进系统、可编程逻辑控制器、变频器等，获
得2022年移动机器人供应链优秀企业奖（运控驱动模块类）。
鸣志电器：鸣志电器是运动控制领域的知名制造商，生产伺服电机、驱动器等产品
中科三环：特斯拉汽车供应链企业，永磁材料供应商。人形机器人肢体关节对无框
力矩电机需求量大，直流无框力矩电机是一种永磁直流伺服电动机，其增量利好永
磁材料供应商。
表 4：本次重点关注标的
细分行业 证券代码
证券简称
绿的谐波
汉宇集团
双环传动
步科股份
鸣志电器
中科三环
捷昌驱动
市值
（亿元）
2022/10/12 2021
305.34
41.91
238.75
27.03
132.75
176.28
100.78
1.57
0.38
0.42
0.89
0.67
0.37
0.71
EPS
2022E 2023E
1.53
0.39
0.70
--
0.76
0.71
1.08
2.16
0.44
0.99
--
1.29
0.95
1.59
PE
2024E
2.93
1.33
--
2.18
1.20
2.33
2021
111.11
17.35
65.73
38.79
35.63
42.86
70.08
2022E
79.96
17.76
43.99
--
41.36
20.32
24.33
2023E
56.59
15.87
30.97
--
24.54
15.32
16.49
2024E
41.65
23.10
--
14.46
12.12
11.26
谐波减速器
特斯拉车用
减速器
力矩电机
电机永磁材
料
直线执行器
资料来源：
Wind
，安信证券研究中心（注：均采用
wind
一致预期）
5. 风险提示
1）特斯拉Optimus尚未发售，其产能可能不及预期。
2）人形机器人作为消费产品尚不成熟，其市场需求可能不及预期。
3）测算具有主观性。
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行业评级体系
收益评级：
领先大市 — 未来6个月的投资收益率领先沪深300指数10%以上；
同步大市 — 未来6个月的投资收益率与沪深300指数的变动幅度相差-10%至10%；
落后大市 — 未来6个月的投资收益率落后沪深300指数10%以上；
风险评级：
A — 正常风险，未来6个月投资收益率的波动小于等于沪深300指数波动；
B — 较高风险，未来6个月投资收益率的波动大于沪深300指数波动；
分析师声明
本报告署名分析师声明，本人具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格，勤
勉尽责、诚实守信。本人对本报告的内容和观点负责，保证信息来源合法合规、研究
方法专业审慎、研究观点独立公正、分析结论具有合理依据，特此声明。
本公司具备证券投资咨询业务资格的说明
安信证券股份有限公司（以下简称“本公司”）经中国证券监督管理委员会核准，取得
证券投资咨询业务许可。本公司及其投资咨询人员可以为证券投资人或客户提供证券
投资分析、预测或者建议等直接或间接的有偿咨询服务。发布证券研究报告，是证券
投资咨询业务的一种基本形式，本公司可以对证券及证券相关产品的价值、市场走势
或者相关影响因素进行分析，形成证券估值、投资评级等投资分析意见，制作证券研
究报告，并向本公司的客户发布。
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通用设备
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出的，由于假设、估值方法和模型均存在一定的局限性，估值结果和分析结论也存在
局限性，请谨慎使用。
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安信证券研究中心
深圳市
地 址：
邮 编：
上海市
地 址：
邮 编：
北京市
地 址：
邮 编：
深圳市福田区福田街道福华一路119号安信金融大厦33楼
518026
上海市虹口区东大名路638号国投大厦3层
200080
北京市西城区阜成门北大街2号楼国投金融大厦15层
100034
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23
2024年4月1日发(作者：衣书艺)
xml
2022年10月13日
通用设备
行业专题报告
证券研究报告
人形机器人专题：特斯拉 Optimus 样机发
布后，如何看其市场化前景
——机器人系列报告三
■
核心观点：北京时间
投资评级
领先大市-A
维持评级
沪深300
10月1日（北美时间9月30日），特斯拉在AI
行业表现
通用设备(中信)
9%
Day 2022发布会如期展示了Optimus人形机器人工程机，以及人形机
器人的详细参数与开发过程，在会场展示行走能力，并在播放视频中
完成提起水壶行走浇花，工厂内搬运物品等动作。我们认为Optimus
样机发布，验证特斯拉人形机器人研发流程稳步推进，基本符合预
期。本场发布会重点关注执行器类型，谐波减速器、永磁力矩电机、
直线执行器的选用将对相关产业链带来利好。特斯拉Optimus后续市
场化过程中我们主要关注：1）人工智能能否扩展日常使用场景的应
用能力使消费者“用得上”； 2）规模化降本能否实现马斯克提出2万
美元目标消费者“买得起”。
■
特斯拉Optimus样机发布：进度符合预期
特斯拉Optimus样机如期发布，并在会场及视频中展示其行走、搬
运、完成系列行走浇花动作的能力，这些动作都是通过Optimus自身
集成的软硬件执行完成，没有外部控制与外接线束，说明样机已具备
一定程度的运动规划与任务执行能力，产品完成度基本符合预期；研
发团队公布硬件系统主要零部件参数，软件系统的算法原理，说明其
研发进度如期推进，研发进度符合预期。
■
人形机器人市场化，丰富应用场景与规模化降本是重要环节
2%
-5%
2021-10
-12%
2022-022022-06
-19%
-26%
-33%
资料来源：
Wind
资讯
%
相对收益
绝对收益
1M
-1.93
-9.87
3M
5.35
-7.08
12M
10.70
-12.70
分析师
郭倩倩
SAC执业证书编号：S145
*****************.cn
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动化2022年中报总结 2022-09-06
人形机器人专题：破局时刻到来，从技
术角度分析人形机器人市场化潜力
——机器人系列报告二 2022-08-
17
谐波减速器专题：机器人核心零部件，
国产替代加速进行时 ——机器人专题
报告系列一 2022-08-11
通用自动化2021年报&2022Q1季报总
结 2022-05-10
我们认为，特斯拉Optimus量产版本能否获得市场认可，重点关注应
用场景丰富程度与规模化降本幅度，两者分别对应消费者“用得上”
和“买得起”。
1）丰富应用场景——“用得上”：我们曾在特斯拉人形机器人深度报
告中阐述，人形机器人可以在人类的衣食住行等环节辅助人类完成繁
杂任务，在当前老龄化社会还可以满足老人看护、病患照顾等场景应
用，而该部分应用场景的丰富能力主要取决于人形机器人的人工智能
水平, 能否让消费者“用得上”。人机交互能力与运动规划能力随人工
智能水平提高，以满足更加复杂的应用场景。马斯克提到Optimus未
来将实现老人看护、草坪修剪、家庭烹饪等任务执行。
2）规模化降本——“买得起”：马斯克提到Optimus未来目标价格低
于两万美元，若能通过规模化降本实现该目标，使消费者“买得
起”，将有利于其市场化。本文更新了特斯拉Optimus成本测算，得
到其物料成本约为2.1万美元，其中以特斯拉FSD系统为主的运动控
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1
xml
制系统占比40.45%，关节执行器占比38.80%，其中谐波减速器占比
23.05%、电机占比10.12%，直线执行器占比3.83%。该结果表明，
FSD系统、谐波减速器、力矩电机环节仍是人形机器人产业链主要三
大成本支出。本次测算由之前的2.5万美元降低到2.1万美元，其中主
要因直线执行器成本较低，其使用实现了降本。只有规模化降本，才
能使消费者“买得起”，使其市场化成为可能。
■
从设备角度看特斯拉 Optimus 受益产业链：谐波减速器、永磁力矩
电机、 直线执行器
在公布信息中重点关注执行器类型，分别公布了三款使用谐波减速器
的旋转执行器、三款使用旋转螺杆结构的直线执行器，电机均采用永
磁力矩电机。将对谐波减速器、永磁力矩电机、直线执行器行业产生
利好，原因如下：1）价值量高：预计2030年谐波减速器/永磁力矩电
机/直线执行器市场规模将达到180.55亿/79.27亿/30.00亿美元；2）
国产替代空间大：谐波减速器、旋转螺杆结构直线执行器（线性驱
动）、永磁力矩电机等元件均有成熟国产产品，特斯拉Optimus若能
成功面世，将为产业链相关企业带来利好。
■
投资建议：建议关注谐波减速器龙头企业：绿的谐波；特斯拉供应
链减速器企业：双环传动；线性驱动龙头企业：捷昌驱动；伺服电机
龙头企业：中科股份、鸣志电器、步科股份；电机永磁材料龙头企
业：中科三环。
■
风险提示：1）特斯拉Optimus尚未发售，其产能可能不及预期。
2）人形机器人作为消费产品尚不成熟，其市场需求可能不及预期。
3）测算具有主观性。
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2
行业专题报告
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通用设备
内容目录
1. 特斯拉Optimus样机如期发布，关注哪些参数 .................................................................. 5
2. 人形机器人市场化：丰富应用场景与规模化降本是关键 .................................................... 13
2.1. 丰富应用场景：让潜在消费者“用得上” ..................................................................... 13
2.2. 规模化降本：让潜在消费者“买得起”......................................................................... 15
2.3. 特斯拉Optimus成本拆分测算更新 .......................................................................... 16
3. 受益环节与增量预测 ......................................................................................................... 18
3.1. 产业链受益环节 ....................................................................................................... 18
3.2. 增量预测.................................................................................................................. 19
4. 投资建议 .......................................................................................................................... 21
5. 风险提示 .......................................................................................................................... 21
图表目录
图1：Optimus人形机器人样机 .............................................................................................. 5
图 2：Optimus人形机器人能耗、自由度、质量参数............................................................... 7
图 3：Optimus人形机器人执行器结构（左-旋转执行器 右-直线执行器） ............................... 7
图 4：Optimus人形机器人直线执行器吊起三角钢琴............................................................... 7
图 5：Optimus人形机器人三种旋转执行器与三种直线执行器参数.......................................... 8
图 6：Optimus人形机器人仿人手部结构示意图...................................................................... 8
图 7：Optimus人形机器人手部执行器与性能参数 .................................................................. 9
图 8：Optimus人形机器人三目摄像头工作画面...................................................................... 9
图 9：Optimus人形机器人视觉导航系统工作画面 ................................................................ 10
图 10：Optimus人形机器人运动规划流程 ............................................................................ 10
图 11：Optimus人形机器人修正现实情况干扰的流程示意图 ................................................ 10
图 12：Optimus人形机器人膝关节仿生结构设计...................................................................11
图 13：Optimus人形机器人四节点力学结构与传统结构的受力曲线对比................................11
图 14：Optimus人形机器人芯片参数与电池组参数 ...............................................................11
图 15：特斯拉汽车与人形机器人动力系统元件对比 .............................................................. 12
图 16：特斯拉汽车仿真碰撞测试示意图 ............................................................................... 12
图 17：Optimus人形机器人腿部元件易损性测试示意图 ....................................................... 12
图 18：Optimus人形机器人胸腔元件易损性测试示意图 ....................................................... 13
图 19：Optimus人形机器人胸腔元件易损性测试示意图 ....................................................... 13
图 20：FSD公共汽车识别为体素，并区分两节车厢的运动情况（红色静止，蓝色运动） ..... 14
图 21：D1芯片参数 ............................................................................................................. 15
图 22：以英伟达A100为基准对比Dojo自动标注与占据网络模型的运算性能 ...................... 15
图 23：Atlas、Optimus、Walker新一代横向成本对比.......................................................... 16
图 24：谐波减速器 ............................................................................................................... 18
图 25：直线执行器 ............................................................................................................... 19
图 26：永磁力矩电机 ........................................................................................................... 19
图 27：人形机器人市场规模预测 .......................................................................................... 20
图 28：受益产业链市场规模预测 .......................................................................................... 20
表 1：特斯拉Optimus最新公布信息总结 ............................................................................... 6
表 2：人形机器人覆盖场景 ................................................................................................... 14
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通用设备
表 3：特斯拉Optimus成本拆分预测 .................................................................................... 17
表 4：本次重点关注标的 ...................................................................................................... 21
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通用设备
1. 特斯拉Optimus样机如期发布，关注哪些参数
北京时间10月1日（北美时间9月30日），特斯拉举办AI Day 2022发布会，首次展
示了人形机器人的详细参数与开发过程，Optimus人形机器人工程机在会场展示行走能力，
并在播放视频中完成提起水壶行走浇花，工厂内搬运物品等动作，这些动作都是通过
Optimus自身集成的软硬件执行完成，没有外部控制与外接线束，说明样机已具备一定程
度的运动规划与任务执行能力。
图1：Optimus人形机器人样机
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
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通用设备
表 1：特斯拉Optimus最新公布信息总结
体型参数
身高
体重
执行器数量
手部参数 自由度
持力性能
旋转执行器-小
旋转执行器-中
设计参数
执行器参数
旋转执行器-大
直线执行器-小
直线执行器-中
直线执行器-大
电池与能耗
电池组参数
能耗
除处理芯片外其他芯片
172CM
73kg
6个
11个
可提起20磅重（9kg）的包
扭矩20Nm，重0.55kg
扭矩110Nm，重1.62kg
扭矩180Nm，重2.26kg
出力500N，重0.36kg
出力3900N，重0.93kg
出力8000N，重2.2kg
2.3kWh，52V电压
静坐能耗100w，慢走能耗500w
1块特斯拉SOC电池管理芯片、WIFI与LTE通讯芯片、音频处
理芯片
采用谐波减速器（Strain Wave Gearing），内部具有离合器，采
用永磁力矩电机驱动
采用内部旋转螺杆结构，通过永磁力矩电机带动螺杆旋转推动执
行杆，将旋转运动转为直线运动
采用和人体相同的五指多关节设计
为螺杆旋转带动齿轮旋转进而使手指关节旋转的结构
仿造人类膝关节形成四节点杠杆结构，使下蹲与站立动作变化时
力学曲线更平顺，极端受力变低
特斯拉自动驾驶三目摄像头（左右+鱼眼广角）
Autopilot图像分层识别，构建周围3D环境，进行空间深度渲染
通过识别空间内节点，规划可通过的最优路径
通过周围环境规划理想运动，根据传感器检测重心与路径的偏移
量，对执行器输出进行修正以完成闭环控制，抵消实际情况的干
扰
利用特斯拉汽车碰撞仿真软件对人形机器人Optimus跌倒碰撞过
程进行仿真，以优化各元件防损伤能力
参考特斯拉汽车电机牵引力控制的优化，对执行器运行速度与输
出扭矩的参数曲线进行优化，减少单次执行运动耗能
机载芯片
旋转执行器总成
执行器总成
直线执行器总成
手部结构
手部
执行器
膝关节 四节点杠杆结构
摄像头
视觉系统 视觉算法
路径规划
设计特点
运动控制 闭环控制算法
损伤控制
能耗控制
模拟算法优化
能耗优化
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
1）体型参数：身高172CM，体重73kg，静坐能耗100w，慢走能耗500w，自由度超
过200个。
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通用设备
图 2：Optimus人形机器人能耗、自由度、质量参数
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
2）执行器总成结构：旋转执行器采用谐波减速器（Strain Wave Gearing），内部具有
离合器，采用永磁力矩电机驱动；直线执行器采用内部旋转螺杆结构，通过永磁力矩电机
带动螺杆旋转推动执行杆，将旋转运动转为直线运动，较大的出力性能使其能吊起一架半
吨重的三角钢琴（会场视频展示）。
图 3：Optimus人形机器人执行器结构（左-旋转执行器 右-直线执行器）
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
图 4：Optimus人形机器人直线执行器吊起三角钢琴
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
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通用设备
3）执行器参数：不同关节选用不同的三款旋转执行器和三款直线执行器。
旋转执行器参数：小号-扭矩20Nm，重0.55kg；中号-扭矩110Nm，重1.62kg；大号-
扭矩180Nm，重2.26kg。
直线执行器参数：小号-出力500N，重0.36kg；中号-出力3900N，重0.93kg；大号-
出力8000N，重2.2kg。
图 5：Optimus人形机器人三种旋转执行器与三种直线执行器参数
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
4）手部结构：手部结构采用和人体相同的五指多关节设计，执行器为螺杆旋转带动齿
轮旋转进而使手指关节旋转的结构。
5）手部参数：6执行器，11自由度，可提起20磅（9kg）重的包，具有精确控制握持
力输出的传感器。
图 6：Optimus人形机器人仿人手部结构示意图
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
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图 7：Optimus人形机器人手部执行器与性能参数
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
6）视觉系统：采用特斯拉自动驾驶三目摄像头（左右+鱼眼广角）与Autopilot算法，
实现图像分层识别，并构建周围3D环境，进行空间深度渲染；路径规划通过识别空间内节
点，规划可通过的最优路径。
图 8：Optimus人形机器人三目摄像头工作画面
资料来源：特斯拉
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，安信证券研究中心
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图 9：Optimus人形机器人视觉导航系统工作画面
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
7）运动控制：通过周围环境规划理想运动，根据传感器检测重心与路径的偏移量，对
执行器输出进行修正以完成闭环控制，抵消实际情况的干扰。
图 10：Optimus人形机器人运动规划流程
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
图 11：Optimus人形机器人修正现实情况干扰的流程示意图
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
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8）膝关节结构：仿造人类膝关节形成四节点杠杆结构，使下蹲与站立动作变化时力学
曲线更平顺，极端受力变低。
图 12：Optimus人形机器人膝关节仿生结构设计
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
图 13：Optimus人形机器人四节点力学结构与传统结构的受力曲线对比
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
9）机载芯片参数：除运算芯片，含1块特斯拉SOC电池管理芯片、WIFI与LTE通讯
芯片、音频处理芯片。
10）电池组参数：2.3kWh，52V电压。
图 14：Optimus人形机器人芯片参数与电池组参数
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
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图 15：特斯拉汽车与人形机器人动力系统元件对比
资料来源：特斯拉
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，安信证券研究中心
11)损伤控制：利用特斯拉汽车碰撞仿真软件对人形机器人Optimus跌倒碰撞过程进行
仿真，以优化各元件防损伤能力。
图 16：特斯拉汽车仿真碰撞测试示意图
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
图 17：Optimus人形机器人腿部元件易损性测试示意图
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
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图 18：Optimus人形机器人胸腔元件易损性测试示意图
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
12)耗能优化：参考特斯拉汽车电机牵引力控制的优化，对执行器运行速度与输出扭矩
的参数曲线进行优化，减少单次执行运动耗能。
图 19：Optimus人形机器人胸腔元件易损性测试示意图
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
2. 人形机器人市场化：丰富应用场景与规模化降本是关键
2.1. 丰富应用场景：让潜在消费者“用得上”
我们曾在人形机器人深度报告中阐述，人形机器人可以在人类的衣食住行等环节辅助完
成繁杂任务，而替代自己完成日常繁杂劳动是潜在个人用户的需求。在当前老龄化社会还
可以满足老人看护、病患照顾等场景应用，而该部分应用场景的丰富能力主要取决于人形
机器人的人工智能水平。人机交互能力与运动规划能力随人工智能水平提高，以满足更加
复杂的应用场景。马斯克提到Optimus未来将实现老人看护、草坪修剪、家庭烹饪等任务
执行。
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表 2：人形机器人覆盖场景
按人类基本需求分类
① 食 ② 住 ③ 行 ④ 陪伴 ①
按工作性质分类
从事体力劳动 ② 从事服务工作
进行烹饪，北京冬奥
会中烹饪机器人已替
代厨师
整理家务，替代家政
人员服务
为用户提供“跑腿”
服务，替代外卖员，
甚至驾驶载具
与用户进行交流，替
代社区工作者，心理
医生
进行组装、搬运、等劳
动，但与工业机器人不
同，人形机器人能执行非
标准任务
在餐厅、酒店等场景为
客户提供服务，替代服
务员
资料来源：《机器人产业发展规划
2021
》，安信证券研究中心
特斯拉在应用场景扩展方面的“杀手锏”：即强大的FSD系统视觉识别学习算法，以及
D1芯片支持的强大运算能力。特斯拉在自动驾驶技术路线中十分偏执的减少激光雷达的使
用，起到了显著的降本效果。但其底层逻辑不仅是为了降本，且因为人类并没有类似激光
雷达的器官，自动驾驶和人形机器人本质上都是完成对人类行为的模仿与替代，通过集中
研发投入在视觉识别领域，逐渐接近人类的智能水平。
本次发布会还公布了FSD系统最新的研发细节，FSD系统对道路环境与生活场景的识
别能力，以及Dojo芯片的算力将有效支持特斯拉Optimus对人类日常生活场景的识别与运
动控制、路径规划。
其中重点关注占据网络（Occupancy Network）提供的环境体素化识别能力，以及D1
芯片性能。
占据网络（Occupancy Network）：通过视觉算法将环境转化为体素（三维像素点），
相当于对三维空间进行时刻感知，并将体素分为运动体素和静态体素，分别对应运动或静
态的物体，对激光雷达识别三维环境的功能实现较好替代。体素识别最大的优势是对物体
识别的通用性，不论物体种类，都可以转化为体素进行识别，这有利于人形机器人在不同
场景应用的通用性。
图 20：FSD公共汽车识别为体素，并区分两节车厢的运动情况（红色静止，蓝色运动）
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
D1芯片：Optimus机载芯片，相当于其大脑，具有比普通GPU芯片更强大的算力和更
低的延迟，而环境识别的运算均依靠该芯片进行处理。该芯片由台积电制造，采用7nm工
艺，拥有500亿个晶体管，芯片面积达645mm²，小于英伟达的A100（826 mm）和AMD
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ArctUrus（750 mm），工艺为7nm，包含500亿个晶体管，BF16/CFP8峰值算力达
362TFLOPS，FP32峰值算力达22.6TFLOPS，热设计功耗（TDP）不超过400W。
图 21：D1芯片参数
资料来源：特斯拉，安信证券研究中心
由于Dojo超算由D1芯片组成，我们可以从本次发布会Dojo的训练能力窥见D1芯片
的强大性能。进行自动标注算法、运行神经网络模型（Occupancy Networks）时，相比
英伟达A100，Dojo能实现性能的倍增，这说明以D1芯片为支撑，将很好的保证
Optimus在环境识别算法运行的算力。因此D1芯片为特斯拉Optimus应用场景扩展起到
重要算力支撑作用。
图 22：以英伟达A100为基准对比Dojo自动标注与占据网络模型的运算性能
资料来源：特斯拉
AI Day 2022
，安信证券研究中心
2.2. 规模化降本：让潜在消费者“买得起”
马斯克提到Optimus未来目标价格低于两万美元，若能通过规模化降本实现该目标，使
消费者“买得起”，将有利于其市场化。当前限制人形机器人市场化的关键因素之一就是人
形机器人的成本，马斯克多次以汽车价格作为参照，因为一台家用车在大多数家庭中已算
是大额开支，成本若远超家用车价格，将使绝大多数家庭望而却步。若人形机器人能像新
能源汽车一样走向量产化，实现降本增效，则存在较大市场空间，因此人形机器人市场化
的关键在于降本。
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参考之前的测算结果，横向对比主流人形机器人，我们可看出特斯拉Optimus具有市场
化潜力的关键在于其成本可控制在约2.5万美元，远低于波士顿动力Atlas约12.9万美元的
成本，与优必选Walker约1.9万美元的成本可同台竞争。而根据最新参数进行测算，当前成
本约为2.1万美元，若能进一步下探到2万美元以下，竞争优势将更加明显。
图 23：Atlas、Optimus、Walker新一代横向成本对比
140000
成
本
价
格
（
美
元
）
120000
100000
80000
60000
40000
20000
0
波士顿动力Atlas 特斯拉Optimus 优必选Walker
资料来源：波士顿动力，特斯拉，优必选，安信证券研究中心
2.3. 特斯拉Optimus成本拆分测算更新
由于本次发布会更新了特斯拉Optimus人形机器人信息，执行器等原件种类与使用数量
均有更新，因此做以下测算更新。
特斯拉Optimus成本拆分预测，假设如下：
① 执行器数量：根据发布会信息我们可知最新Optimus使用12个直线执行器，16个
旋转执行器。
② 肢体关节执行器核算方法：旋转执行器由无框力矩电机、谐波减速器、控制器构成，
直线执行器由永磁力矩电机、直线执行器减速器、控制器构成。
③ 成本拆分包含部件：成本拆分预测中仅包含机体的主要部件，其余零部件如线束、
装配螺丝等未计入。
④ 零配件品牌型号选用：当前特斯拉Optimus主要零部件信息未知，对于信息未知的
零部件，我们选用近似性能参数（即能满足产品设计需求）零配件进行测算。
⑤ 各部件参数与价格信息来自以下来源：相关公司招股书、相关公司在相关电商网站
官方报价、销售商报价等。具体来源参照分析依据所述。
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表 3：特斯拉Optimus成本拆分预测
9 部件名称 渠道 品牌
韦尔股份、
舜宇光学等
华域汽车、
德赛西威
以SingleTack
产品为例
参考特斯拉
车机屏幕供
应商：台湾
宸鸿光电科
技，LG
参考特斯拉
动力电池供
应商：LG化
学
三星制造芯
片
单价（美元）
数
量
1
总价（美
元）
US$103.57
占比 分析依据
该价格为特斯拉三目摄像头配件
价格，非成本价
相关供应商未公布成本，以奔驰
汽车供应链OEM产品
A 77GH传感器为例
SingleTack 量程450牛传感器为
例报价98.5美元为例
以iPad Pro屏幕供应价100美元
为例
参考优必选Walker磷酸铁锂电
池参数 54.6V/10Ah/ 6 kg参数，
查找到圣阳蓄电池SCIFP4810
48V10AH采购价174.59美元
（1299人民币）
初代FSD售价5000美元，最新
一代FSD售价1.2万美元，取其
平均数进行估算
以DSpower R026大扭矩微型金
属舵机为例（实际执行器为类似
大小及功率）
以T-motor CubeMars Robot
Dynamics RI80 KV75为例
根据绿的谐波招股书，谐波减速
器售价人民币1631.95元（242.20
美元）
以多摩川OIH48-2500P8L6-5V
TS5214N510为例
以SZMWKJ牌6000N直线执行
器为例
以SZMWKJ牌6000N直线执行
器编码器为例
以相对高成本的碳纤维材料估
算，机体重量56.67kg，估算除
电池电机等元件外重量30kg左
右，以87.76美元（588人民
币）/千克单价计算
供应链
标的
韦尔股
份、晶
方科技
华域汽
车、德
赛西威
苏州固
锝
三安光
电
宁德时
代、比
亚迪、
亿纬锂
能
中芯国
际
摄像头
环境探测传
感器
毫米波雷达
力学传感器 压力传感器
采购 US$103.57
0.49%
采购
采购
US$299.00
US$98.50
1
2
US$299.00
US$197.00
1.42%
0.94%
头部交互 显示屏 采购 US$100.00 1 US$100.00
0.48%
动力电池 电池组 采购 US$174.59 1 US$174.59
0.83%
运动规划+
处理器
FSD系统
自研
架构
代工
制造
采购
US$8,500.00 1 US$8,500.00 40.45%
手部活动关
节执行器
微型伺服电
机
永磁力矩电
机
谐波减速器
未知 US$71.02 12 US$852.23
4.06%
10.12%
汇川技
术
步科股
份
绿的谐
波、汉
宇集团
汇川技
术、奥
普光电
捷昌驱
动
捷昌驱
动
海源复
材
采购 未知 US$132.90 16 US$2,126.40
采购 未知 US$242.20 16 US$4,844.00
23.05%
肢体活动关
节执行器
编码器
直线执行器
（含电机，
减速器）
直线减速器
编码器
手臂
胸腔
腿部
脚部
合计
采购 未知 US$23.67 28 US$378.72
1.80%
采购
采购
未知
未知
US$52.99
US$14.00
12
12
US$635.88
US$168.00
3.03%
0.80%
肢体骨骼 自研 US$87.76 30
KG
US$2,632.84 12.53%
US$21,012.23
100%
资料来源：特斯拉AI DAY 2022，
DS power
，
ebay
，安信证券研究中心
根据上表信息我们可知，特斯拉Optimus肢体活动关节执行器仍占据较高价值量，占整
机38.80%；使用直线执行器或成为特斯拉Optimus降本路线之一，由于直线执行器相较于
旋转执行器使用减速器其结构更简单，旋转蜗杆结构即可实现较高减速比和较低成本，在
将测算假设由28个旋转执行器更新为12个直线执行器、16个旋转执行器后，总成本从原
来的2.5万美元下探至当前的2.1万美元。
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3. 受益环节与增量预测
3.1. 产业链受益环节
由上一章成本拆分测算我们可以看出，特斯拉人形机器人零部件中，最大价值量环节在
肢体活动关节执行器部分，其次是运动控制系统及处理器（Autopilot+FSD+Dojo）。而特斯
拉的运动控制系统为自研，芯片以三星、台积电代工为主，国产替代空间暂不明朗。对于
国内相关产业链公司，主要受益环节集中在执行器元件。
执行器元件主要关注以下组件：
1） 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。具有承载力大、减速比高、质量
较轻、精度较高的特点。根据发布会信息，特斯拉Optimus旋转执行器均使用谐波
减速器，其市场化将使谐波减速器行业产生新的增量。
建议重点关注特斯拉人形机器人对谐波减速器的利好，原因如下：
人形机器人对谐波减速器的使用量远高于工业机器人、协作机器人。工业机器人谐
波减速器使用量1-6台，协作机器人谐波减速器使用量6-7台，而特斯拉Optimus
单台使用量达到16台。
谐波减速器价值量较高，根据上文测算，一台特斯拉Optimus使用16台谐波减速
器，价值量约在4844美元，占整机21.16%。
谐波减速器在国内存在世界级头部玩家绿地谐波等企业，存在进入特斯拉供应链的
可能。
图 24：谐波减速器
资料来源：《最简单的谐波减速器》，安信证券研究中心
2） 直线执行器（线性驱动）：采用内部旋转螺杆结构，通过永磁力矩电机带动螺杆旋
转推动执行杆，将旋转运动转为直线运动，出力较高，相当于人的大小腿肌肉。
建议关注特斯拉人形机器人对直线执行器的利好，原因如下：
特斯拉Optimus对直线执行器单台使用量达到12台，数量较高。
直线驱动器在国内存在成熟厂商捷昌驱动等企业，且特斯拉使用直线执行器的重要
目的之一在于降本，国产直线驱动器具有一定价格优势，存在进入特斯拉供应链的
可能。
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图 25：直线执行器
资料来源：捷昌驱动，安信证券研究中心
3） 永磁力矩电机：其特点是堵转力矩大，空载转速低，不需要任何减速装臵可直接驱
动负载，过载能力强。长期堵转时能产生足够大的转矩而不损坏。
建议关注特斯拉人形机器人对永磁力矩电机的利好，原因如下：
永磁力矩电机价值量较高，根据上文测算，一台特斯拉Optimus旋转执行器使用16
台谐波减速器，价值量约在2126美元，占整机10.12%。
特斯拉供应链中已有国内永磁材料供应商中科三环，人形机器人的量产将为永磁材
料、力矩电机国产厂商带来进一步利好。
图 26：永磁力矩电机
资料来源：航天十六所，安信证券研究中心
3.2. 增量预测
根据EMERGEN测算，2021 年全球人形机器人市场规模达到 10.2 亿美元，预计 2030 年
将达到 783.3 亿美元，CAGR为 62.5%，其中机器人硬件部分市场规模CAGR为 63.1%。
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图 27：人形机器人市场规模预测
资料来源：
EMERGEN
，安信证券研究中心
基于上述数据，我们对特斯拉Optimus机器人相关受益产业链进行增量测算，测算基于
以下假设：
1） 测算情形：假设全球人形机器人产品都以特斯拉Optimus零部件价值量进行测算。
2） 受益产业链与价值量占比：受益产业链主要关注具有国产替代潜力的谐波减速器、
直线执行器、永磁力矩电机部分进行增量测算，根据第二章测算结果，谐波减速器/
永磁力矩电机/直线执行器分别占单台价值量比例23.05%/10.12%/3.83%。
3） 零配件品牌型号选用：当前特斯拉Optimus主要零部件信息未知，对于信息未知的
零部件，我们选用近似性能参数（即能满足产品设计需求）零配件进行测算。
图 28：受益产业链市场规模预测
人形机器人市场总价值量 谐波减速器 力矩电机 直线执行器
900
800
700
价
值
量
（
亿
美
元
）
600
500
400
300
200
100
0
2
资料来源：
EMERGEN
，安信证券研究中心（注：人形机器人市场总价值量数据来自
EMERGEN
测算）
由当前测算方法得出结果，2030年预计谐波减速器/永磁力矩电机/直线执行器市场规模
将达到180.55亿/79.27亿/30.00亿美元。且谐波减速器、螺杆结构直线执行器（线性驱
动）、永磁力矩电机等元件均有成熟国产产品，特斯拉Optimus若能成功面世，将为产业链
相关企业带来利好。
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4. 投资建议
基于本文测算，由于人形机器人市场增量引起的谐波减速器/永磁力矩电机/直线执行器
市场增量可观，且具有国产替代潜力，建议关注相关标的。
谐波减速器部件建议关注以下标的：
绿的谐波：谐波减速器龙头企业，由于特斯拉人形机器人使用谐波减速器量较大，
对其形成利好。
汉宇集团：其子公司同川科技生产谐波减速器，同川精密部门从2015年专注研究
谐波减速器，在冲压设备用谐波减速器市场经验丰富。
双环传动：作为特斯拉汽车减速器供应链企业，有一定可能被纳入特斯拉人形机器
人供应链。
直线执行器（线性驱动）部件建议关注以下标的：
捷昌驱动：国内线性驱动龙头企业，做医疗器械电动推杆起家，目前线性驱动产品
已在工业机器人等领域应用。
电机部件建议关注以下标的：
步科股份：公司业务涉及伺服系统、步进系统、可编程逻辑控制器、变频器等，获
得2022年移动机器人供应链优秀企业奖（运控驱动模块类）。
鸣志电器：鸣志电器是运动控制领域的知名制造商，生产伺服电机、驱动器等产品
中科三环：特斯拉汽车供应链企业，永磁材料供应商。人形机器人肢体关节对无框
力矩电机需求量大，直流无框力矩电机是一种永磁直流伺服电动机，其增量利好永
磁材料供应商。
表 4：本次重点关注标的
细分行业 证券代码
证券简称
绿的谐波
汉宇集团
双环传动
步科股份
鸣志电器
中科三环
捷昌驱动
市值
（亿元）
2022/10/12 2021
305.34
41.91
238.75
27.03
132.75
176.28
100.78
1.57
0.38
0.42
0.89
0.67
0.37
0.71
EPS
2022E 2023E
1.53
0.39
0.70
--
0.76
0.71
1.08
2.16
0.44
0.99
--
1.29
0.95
1.59
PE
2024E
2.93
1.33
--
2.18
1.20
2.33
2021
111.11
17.35
65.73
38.79
35.63
42.86
70.08
2022E
79.96
17.76
43.99
--
41.36
20.32
24.33
2023E
56.59
15.87
30.97
--
24.54
15.32
16.49
2024E
41.65
23.10
--
14.46
12.12
11.26
谐波减速器
特斯拉车用
减速器
力矩电机
电机永磁材
料
直线执行器
资料来源：
Wind
，安信证券研究中心（注：均采用
wind
一致预期）
5. 风险提示
1）特斯拉Optimus尚未发售，其产能可能不及预期。
2）人形机器人作为消费产品尚不成熟，其市场需求可能不及预期。
3）测算具有主观性。
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行业评级体系
收益评级：
领先大市 — 未来6个月的投资收益率领先沪深300指数10%以上；
同步大市 — 未来6个月的投资收益率与沪深300指数的变动幅度相差-10%至10%；
落后大市 — 未来6个月的投资收益率落后沪深300指数10%以上；
风险评级：
A — 正常风险，未来6个月投资收益率的波动小于等于沪深300指数波动；
B — 较高风险，未来6个月投资收益率的波动大于沪深300指数波动；
分析师声明
本报告署名分析师声明，本人具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格，勤
勉尽责、诚实守信。本人对本报告的内容和观点负责，保证信息来源合法合规、研究
方法专业审慎、研究观点独立公正、分析结论具有合理依据，特此声明。
本公司具备证券投资咨询业务资格的说明
安信证券股份有限公司（以下简称“本公司”）经中国证券监督管理委员会核准，取得
证券投资咨询业务许可。本公司及其投资咨询人员可以为证券投资人或客户提供证券
投资分析、预测或者建议等直接或间接的有偿咨询服务。发布证券研究报告，是证券
投资咨询业务的一种基本形式，本公司可以对证券及证券相关产品的价值、市场走势
或者相关影响因素进行分析，形成证券估值、投资评级等投资分析意见，制作证券研
究报告，并向本公司的客户发布。
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通用设备
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因为任何机构或个人接收到本报告而视其为本公司的当然客户。
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不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删节和修改。
本报告的估值结果和分析结论是基于所预定的假设，并采用适当的估值方法和模型得
出的，由于假设、估值方法和模型均存在一定的局限性，估值结果和分析结论也存在
局限性，请谨慎使用。
安信证券股份有限公司对本声明条款具有惟一修改权和最终解释权。
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