1 人形机器人驱动向前，赛博伙伴重塑未来

1.1 人形机器人发展历史

人形机器人的探索始于 20 世纪 70 年代，经历了早期发展阶段（1970—2000 年）、 集成发展阶段（2001—2011 年）、高动态运动与交互能力提升阶段（2012—2020 年）、智 能化发展阶段（2020 年至今）等四个阶段，人形机器人从最初以模仿人类外观和基本动 作为起点，逐步演变成了具有人类特征的智能系统，并推动了人工智能、自动控制、机 器视觉、材料科学、精密仪器等相关科学领域的研究。 国际上对人形机器人的研究起步较早，得益于 20 世纪领先的科研水平与先进的技术 基础设施，人形机器人早期发展主要集中在美国和日本。1967 年，日本启动了极具影响 力的 WABOT 项目，并于 1972 年成功研制了世界上第一个全尺寸人形“智能”机器人 WABOT-1。2000 年，本田推出了 ASIMO，能够行走、跑步、跳跃并上下楼梯，最高运 动速度可达 9 公里/小时。自 2006 年起，ASIMO 逐步融合视觉识别等技术，具备了基本 的交互能力，能够完成如拧瓶、倒水、端茶和踢球等任务，标志着人形机器人进入了集 成的发展阶段。

2013 年，波士顿动力公司发布了更具影响力的由液压驱动的 Atlas 人形机器人，能 够推开房门、在各种复杂地形中行走，并具备自我恢复平衡的能力。2017 年，第四版 Atlas 成功完成了跳跃、跳高、后空翻等高难度体操动作，并在 2019 年展示了更复杂的体操动 作组合，展现了极高的动态运动能力。 2020 年，以特斯拉 Optimus、Optimus 二代人形机器人为代表，人形机器人进入了智 能化的发展阶段，朝着高度集成、感知环境、运动自如、精细操作的方向迈进。人形机 器人能够自主执行更复杂的任务，如从传送带上捡起电池单元并精确放入托盘中。2025 年 3 月 22 日消息，特斯拉公司创始人马斯克透露，其人形机器人擎天柱 Optimus 已在位 于弗里蒙特工厂的试产线上顺利完成制造。 国内人形机器人起步较晚，但追赶迅速。我国对人形机器人的探索起步于 20 世纪 80 年代末，并且早期的机器人研究主要集中在高校以及科研院所。 自 1986 年开始，哈尔滨工业大学先后研发出 HIT 系列机器人，HIT 机器人以电机驱 动，机身共 12 个自由度，可以实现静态行走。国防科技大学于 2000 年率先自行研制出 我国具有历史意义的第一台仿人机器人“先行者”，这一阶段研究集中在机器人关节以及 简单步态控制上。2010 年后，人工智能和机器学习的进步大幅提升了人形机器人的认知 能力，以优必选 Alpha2、Walker 等为代表的人形机器人，能够稳定地执行复杂动作，甚 至在挑战性场景中自主做出决策。 2020 年后，随着人工智能技术快速发展与市场需求的增长，以宇树科技 H1 与升级 版 G1、小米 CyberOne、浙江人形 NAVIAI 等为代表的人形机器人，能识别语义和情绪， 具备平稳行走和复杂动作能力，助推我国人形机器人产业步入了智能化发展阶段。2025年 1 月 28 日晚，在 2025 年春节联欢晚会上，杭州宇树科技的机器人在张艺谋导演的创 意融合舞蹈《秧 BOT》中亮相，标志着我国在人形机器人技术方面又迈入了新的阶段。

我们认为人形机器人是继电脑、智能手机和新能源汽车后的另一个颠覆性产品的赛 道。根据行业生命周期理论（Industry Life Cycle），行业的生命发展周期主要包括四个发 展阶段：幼稚期，成长期，成熟期，衰退期。我们认为人形机器人目前尚处于发展的导 入期即幼稚期，行业格局尚不明朗，在社会发展背景的需求下以及产品、产业和政策等 条件的促进下商业化落地将加速。

1.2 人形机器人产业链介绍

人形机器人产业链主要由上游零部件、中游人形机器人本体及下游终端应用等环节 组成。目前，由于人形机器人尚未在下游终端应用领域实现规模化商业落地，部分核心 零部件在人形机器人领域的应用由于处于产业早期因此尚未得到充分验证。我国人形机 器人供应链仍处于持续构建中，未来有技术储备，能够率先进入量产供应链的公司有望 脱颖而出。

人形机器人的上游包括减速器、电机、丝杠、控制器、传感器等硬件部分，以及软 件系统部分。在整条产业链中，从长期来看，最具价值的部分在于软件部分，即能够自 研或掌握运动控制、人工智能算法等核心技术者，将掌控人形机器人的中枢与大脑，某 种程度上将有望在技术层面主导人形机器人的发展方向和发展节奏；从当下看，价值占 比高、增量空间大的主要是传感器、减速器、电机、丝杠等核心零部件。 决策控制系统：是人形机器人的“大脑”，负责处理来自各种传感器的数据，做出决 策并发送指令给执行机构。智能芯片是决策控制的核心，它集成了高性能处理器、内存 和其他必要的计算资源，能够快速处理复杂的算法。控制器则负责协调各个子系统的运 作，确保机器人的动作流畅、准确。 智能感知系统：是人形机器人的眼睛、耳朵和感觉器官。摄像头用于视觉识别，可 以捕捉环境图像，帮助机器人识别物体、人脸或导航路径。雷达则用于距离测量和障碍物检测，提高机器人的避障能力。麦克风收集声音信息，使机器人能够听到周围的声音， 实现语音识别和交流。IMU（惯性测量单元）则用于测量机器人的姿态和加速度，对于 保持平衡至关重要。 动力系统：为机器人提供能量来源。电池包通常安装在机器人的胸部，因为这里空 间较大且便于散热。现代人形机器人多采用高能量密度的锂电池，以保证长时间的工作 时间和足够的功率输出。此外，高端人形机器人一般会配备能量管理系统，可以根据实 际需求动态调整能耗，延长续航时间。

关节：是人形机器人实现灵活运动的关键部件。线性执行器和旋转执行器分别用于 直线和旋转运动。线性执行器通常由无框力矩电机驱动，通过凌柱丝杠将旋转运动转化 为直线运动，同时配备轴承减少摩擦。旋转执行器则使用螺波减速器和无框力矩电机， 力矩传感器用于监测关节的受力情况，确保运动的安全性和准确性。 灵巧手：是人形机器人与外界交互的重要工具。空心杯电机和步进电机提供精确的 驱动力，行星减速器和凌珠丝杠确保手指的精细动作。触觉传感器和力矩传感器则使机 器人能够感知物体的形状、硬度和重量，从而实现抓取、操作等复杂任务。这些传感器 的配合使得灵巧手具备了接近甚至超过人类手部的灵活性和敏感度。 其他组成：除了上述主要部件外，人形机器人还包括许多辅助系统。本体结构件构 成了机器人的骨架，提供了支撑和保护作用。通信装置用于与其他设备或网络进行数据 交换，支持远程控制和协同工作。散热装置则确保机器人在长时间运行时不会过热，保 持良好的工作状态。

1.3 人形机器人发展现状及未来展望

人形机器人行业尚处于产业化初期阶段，当下入场企业种类繁多。当前，业务包含 制造人形机器人本体的企业，根据其原有属性大致可分为专业机器人企业（资深）、新能 源汽车企业（跨界）、互联网企业（科技）、科研院所及孵化企业（初创）以及原有业务 即包含工业机器人、服务机器人等业务的原有机器人企业，共五类。

全球人形机器人产业百花齐放，呈现出多元化和跨界融合的特点。中国、欧洲、北 美、日本和韩国在全球的技术研发、企业培育及产业应用方面占据领先地位。尤其是在 工业制造、商业服务以及家庭护理等领域，人形机器人的市场潜力已经初见端倪。随着 行业的快速发展，全球范围内出现了许多优秀的人形机器人制造企业。中国、美国、日 本和欧洲等地汇聚了世界上最多的人形机器人企业，包括中国的优必选、宇树科技、傅 里叶智能、小米等；美国的特斯拉、波士顿动力、Figure AI 等；日本的本田公司；以及 欧洲的 Aldebaran Robotics SAS（法国）、1X Technologies（挪威）等。这些企业的聚集 对于促进全球人形机器人技术的发展起到了关键作用。

全球人形机器人行业目前处于技术探索的早期阶段，但后续潜力巨大。根据 GGII 预测，2024 年全球人形机器人市场规模将达到 10.17 亿美元，预计到 2030 年将增长至 150 亿美元，2024-2030 年间的复合年均增长率（CAGR）将超过 56%，全球人形机器人销量 将从 1.19 万台增长至 60.57 万台。 我国在人形机器人领域潜力十足。中国是全球最大的工业机器人消费国和生产国， 同时也拥有全球最大的消费市场之一。在政府及政策支持下，国内机器人产业链快速、 稳健发展，持续呈现向好趋势，但需克服诸多技术和非技术挑战。根据 GGII 预计，2024 年中国人形机器人市场规模 21.58 亿元，到 2030 年增至 380 亿元，CAGR 超 61%，销量从 0.4 万台增至 27.12 万台。

我国老年人口规模庞大，且尚处于高速增长态势，未来养老相关产业有望有效提振 人形机器人市场需求。我国自 2000 年迈入老龄化社会之后，人口老龄化程度持续加深。 根据中商产业研究院数据库显示，2023 年中国 60 岁及以上人口 29697 万人，占全国人口 的 21.1%。 随着老年人口数量的增长和全民生活质量的提升，未来养老需求将更加多元化、高 品质化，智慧健康养老服务产业将迎来巨大机遇。根据中商产业研究院的预测，2019 年 中国智慧养老市场规模约为 3.50 万亿元，2023 年市场规模增至 6 万亿元，年均复合增长 率达 14.42%。中商产业研究院分析师预测，2024 年中国智慧养老市场规模将达到 6.80 万亿元，2025 年市场规模将达 7.21 亿元。

2 灵巧手：人形机器人拟人化核心之一，变化孕育机遇

2.1 为什么当下时间节点最关注灵巧手？

灵巧手是传统机器人的夹爪部位，并有望成为最终替代方向。作为机器人与环境交 互的核心操控部件，手部末端执行器的精准度与灵活度直接决定了任务范畴和作业效能。 当前末端执行装置主要分为多指夹持器和多指灵巧手两类，传统多指夹持器仅能实现基 础抓握功能，难以应对复杂场景中多样化的工作需求，特别是在需要完成拨动、旋转、 搓捻、勾取、刻画等精密操作的工况下，高自由度多指灵巧手的应用价值愈发凸显。 灵巧手是“人形”概念的重要体现，是机器人适应人类生存环境的最优解。灵巧手 提升了机器人的实用性和功能性，是人形机器人拟人化的重要核心之一。灵巧手是人形 机器人实现精细操作（如拧螺丝、拿取易碎物品）的核心，其性能直接决定机器人能否 替代人类完成高价值任务（如医疗辅助、精密装配）。另外在日常家庭环境下，工业机器 人和服务机器人的夹爪难以应对大部分家务及人类的日常行为，灵巧手不仅在外形上具 备拟人化优势，更能依靠多自由度来模拟人类的手，来完成大部分日常人类活动。在人 形机器人逐步发展的未来，灵巧手是完成“拟人化”任务最重要的执行器。

灵巧手在人形机器人中的价值占比较为可观。灵巧手的硬件和软件研发门槛极高， 是机器人领域的技术制高点之一。人类手部有 27 个自由度（5 指×3 关节+腕部），仿生 灵巧手通常需实现 12-20 个自由度，需在极小空间内集成微型电机、齿轮、腱绳等部件。 根据前瞻产业研究院数据，灵巧手在人形机器人成本占比重达到 17.98%，仅次于旋转执 行器和线性执行器。另外，考虑到减重等问题，轻量化（碳纤维、钛合金）与高强度（抗 冲击、耐磨）材料的结合将会更进一步提升价值占比。

在特斯拉机器人方案中，灵巧手有望成为最大变量。2024 年 12 月，特斯拉在社媒 平台 X 上发布人形机器人 Optimus 最新一代灵巧手的视频，基于实验室遥控操作，使用 第三代仿人灵巧手稳定接住迎面抛来的网球然后抛下，低延时和灵巧度表现亮眼。视频 中，特斯拉的这一新手可以快速追踪并拦截快速移动着的网球，实现快速响应，稳定接 球，体现出强大的空间感知能力。对于网球这类小体积物体的稳定抓取，背后需要精准 的手指协调与压力控制，以及关节与执行器的协作能力。我们认为，为了使人形机器人 更为“拟人”，在产业化初期灵巧手将成为人形机器人中最革新空间的存在。 三代特斯拉 Optimus 在灵巧手方面有显著提升。根据人形机器人世界公众号报道， 2022 年 9 月特斯拉推出人形机器人原型机 Bumblebee（大黄蜂），半年后发布 Optimus（擎 天柱）第一代产品。特斯拉第三代灵巧手的单手自由度（DOF）由第二代的 11 个提升至 22 个（其中手腕/前臂具备 3 个自由度），主动自由度（DOA）由第二代的 6 个提升至 13-17 个，成为最接近人手自由度的灵巧手之一。经过两年时间的迭代，特斯拉灵巧手的自由 度不断提升，第三代产品的主要更新包括将执行器外置在前臂，采取空心杯电机、行星 减速器、丝杠及腱绳驱动系统，并加强触觉传感器方案，整体能力实现大幅增强。 OptimusGen3 的灵巧手由 5 根手指构成，每根手指拥有 4 个自由度，再加上腕部的 2 个 自由度，共计 22 个自由度。如此设计高度模拟人类手指结构，让 Optimus 在原有屈曲、 伸展动作基础上，还能做出外展、内收等精细动作。

灵巧手的三大核心组件，驱动系统、传动系统和传感系统，决定其性能和成本。其 中，驱动系统负责提供动力来源，驱动手指关节运动；传动系统则是将驱动系统的动力 传递到手指关节，并调节输出的力、速度和行程；传感系统则实时监测手指的位置、力、 触觉等，并将情况反馈给控制系统。

2.2 驱动方式：电机驱动为主流趋势

2.2.1 驱动方式的分类

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（报告来源：财信证券。本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）