随着具身智能的浪潮席卷全球,我们正站在第五次工业革命的门槛上。如果说过去的工业机器人是工厂流水线上沉默的“铁臂”,那么人形机器人则是试图走进人类生活、甚至重构全球产业链的“数字生命”。
然而,要让机器人像人一样行走、抓取、感知,其背后是极其复杂的精密机械与电子系统的耦合。很多投资者对这些晦涩的工业名词感到头大,今天我们就把人形机器人的四大核心领域拆开讲讲,带你从“骨架”到“肌肉”看懂人形机器人。
随着海外头部机器人厂商密集发布最新成果以及近期科技股回暖,投资者的注意力又回到人形机器人赛道。具身智能正加速告别实验室阶段,向规范化量产迈进。作为精准锚定这一产业变革的工具,机器人ETF(562500)近日随板块波动回调至支撑位,价格回落至近三个月的相对低位,为看好科技成长的投资者提供了低位布局的窗口期。

一、丝杠:从旋转到直线的变奏
在人形机器人的运动控制中,丝杠扮演着至关重要的角色。它的核心使命是:将电机的旋转运动转换为精准的直线运动。
定义与工作原理
丝杠是一种机械传动装置,主要负责将扭矩在旋转与线性之间进行转换。在人形机器人(如特斯拉Optimus)中,丝杠被广泛应用于腕、肘、膝、踝等需要推拉力或直线位移的关节中。
行星滚柱丝杠:这是机器人丝杠中的皇冠。它通过多个带螺纹的滚柱代替滚珠,极大地增加了接触面积,从而赋予了其极高的承载能力和高精度特性。
价值占比:以特斯拉Optimus为例,单机丝杠的价值量可能超过2万元人民币,占BOM(物料清单)成本的约10%。
市场规模与竞争格局
随着具身智能机器人的量产预期升温,丝杠行业正迎来前所未有的扩产潮。
规模测算:若2028年Optimus出货量达到30万台,全球行星滚柱丝杠的新增市场空间有望达到30亿元。
竞争现状:长期以来,该市场由海外龙头如Rollvis、GSA、Ewellix垄断,占据超过80%的份额。但国产替代正在加速,国内厂商有望通过行星滚柱丝杠的规模化生产,打通一条高性价比的突围之路。
行业领先公司
新剑传动:特斯拉Optimus在全球范围内的主要供应商之一,已开工年产100万台丝杠的产业化项目。
南京工艺:国产行星丝杠市场份额第一,拥有国内最全的精密滚动功能部件基地。
其他布局企业:恒立液压、五洲新春、北特科技、贝斯特等。
二、伺服系统:机器人的动力源泉
如果说丝杠是传动件,那么伺服系统就是机器人的肌肉与神经,为其提供精准的动力输出。
核心构成
一个完整的机器人驱动系统主要由无框力矩电机/空心杯电机+驱动器+编码器构成。
高要求:机器人关节要求极高的功率密度和小型化设计,这就需要电机能在极小的体积内输出极大的力矩。
双重形态:线性执行器与旋转执行器的动力源均为无框力矩电机,并均配备传感器。
行业趋势:从自主设计到小批量量产
在早期研发阶段,整机企业倾向于自主设计驱动系统以提升灵活性,但长期稳定性的工程难度极高。随着技术形态逐步确定,具备规模化生产降本优势的通用工控企业将逐渐占据上风。
市场与国产化现状
市场空间:若行业30万台人形机器人出货达标,伺服系统新增市场规模有望超过117亿元。
国产化:伺服行业是中国制造业中自给率较高的领域。2024年,汇川技术以28%的市占率稳居国内首位,此外还有雷赛智能、信捷电气等本土强手。
关键参与者
领军企业:汇川技术、兆威机电、鸣志电器(空心杯电机龙头)、伟创电气、峰岹科技。
外资巨头:西门子、Maxon(精密电机翘楚)、Faulhaber。
三、减速器:举重若轻的力量杠杆
减速器是连接电机与转动装置的桥梁,它的作用是:降低转速、增大扭矩。在人形机器人中,它类似于汽车的变速箱,是核心精密零部件。
三大核心类别及其应用
减速器类型特点适用关节部位谐波减速器体积小、重量轻、传动比大、高精度肘关节、腕关节等精细化操作部位RV减速器结构复杂、承载能力强、稳定性能好腿部、腰部等承受重载的部位行星减速器结构紧凑、单级传动比通常在10以内融入伺服机构,构建高效传动系统
技术壁垒与挑战
以谐波减速器为例,其核心部件柔轮的材料长期依赖进口。柔轮需要在高速运转中不断发生弹性变形,对材料的韧性和耐磨性要求极高。目前国内如翔楼新材料等企业已在柔轮材料领域取得突破,正引领国产替代潮流。
市场竞争与份额
谐波减速器:日本哈默纳科仍占全球主导地位。国产龙头绿的谐波已在国内占据24.8%的市场份额,成功打破国际垄断。
RV减速器:市场集中度极高,双环传动是国内的重要代表。
四、灵巧手:具身智能的交互终端
灵巧手是人形机器人最末端的执行器,也是实现“像人一样工作”的关键。
结构与价值
灵巧手集成了驱动、传动与传感三大核心要素,涵盖手掌、手指、关节等复杂结构。
高成本:灵巧手的成本占比极高,约占整机成本的32%。
高自由度:特斯拉OptimusGen3的灵巧手拥有多达22个自由度,已接近人手的27个自由度,使其能完成极其精细的操作。
核心组件
灵巧手的精密性源于其内部高度集成的零部件:
空心杯电机:作为核心动力。
微型丝杠/腱绳:实现关节的弯曲。
触觉/力矩传感器:感知物体的软硬与重量。
技术趋势
未来,灵巧手正朝着微型化与一体化发展。微型谐波减速器的研发一旦取得降本突破,将大幅提升灵巧手的灵活性与耐用性。
五、投资视角:中国制造的优势与机遇
具身智能机器人的量产将标志着中国制造业升级的新高峰。我们的优势不仅在于庞大的市场,更在于全产业链的国产化能力。
部件名称成本占比(估算)核心技术壁垒2026年关注点精密减速器约30% – 35%材料学、加工工艺、寿命测试谐波减速器的国产化份额提升灵巧手约32%传感器集成、空心杯电机技术多模态触觉反馈的成熟度伺服系统约20% – 25%电机功率密度、控制算法关键零部件的国产替代进度丝杠约10%行星滚柱加工、高负载可靠性“以车代磨”工艺普及与大规模量产
规模化降本:随着出货量从万台向十万、百万台跨越,核心零部件(如丝杠、减速器)的均价有望大幅下降。
政策与场景:中国目前工业机器人的渗透率仅约4%,人形机器人的目标是服务制造业,弥补目前的渗透空白。
设备先行:在零部件爆发之前,丝杠/齿轮的加工设备(如数控螺纹磨床)企业如日发精机、秦川机床、浙海德曼等将率先受益于产能扩张。
选对赛道,捕捉红利:机器人ETF(562500)精准捕捉产业链龙头,成为投资者布局具身智能的首选工具:
“含人量”极高,精准切中红利:该ETF深度覆盖人形机器人全产业链。其前十大权重股中,既有提供“心脏”动力的汇川技术(占比9.93%),也有赋予“大脑”逻辑的科大讯飞(占比9.66%),更有在减速器领域领跑的绿的谐波(占比2.12%)和双环传动(占比3.51%)。
全市场规模第一,流动性占优:作为同类产品中规模最大的ETF,它为大资金进出提供了极佳的流动性保障。在技术路线尚存争论的当下,通过指数化投资可以有效对冲单股风险,一键买入整个国产替代的未来。
硬核制造的微笑曲线:该指数主要分布在电力设备与机械设备行业,精准捕捉了从核心零部件(丝杠、减速器、伺服系统)到整机集成的全过程,是捕捉具身智能商业化落地、实现业绩与估值双修复的最佳载体。
人形机器人的竞争,本质上是底层机械工艺与顶层AI算法的巅峰对决。虽然在高端材料和部分高精度设备上我们仍面临海外挑战,但以绿的谐波、汇川技术、双环传动为代表的中国企业正在核心环节加速突围。
在机械生命的进化史中,核心零部件的每一次技术突破,都是我们向通用人工智能时代迈进的坚实脚步。对于投资者而言,关注那些在丝杠、减速器和精密电机领域具备量产交付能力的龙头,或许就是握住了通往未来工业大门的钥匙。
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注:以上所提及ETF均不收取中购费、赎回费、销售服务费,中购赎回代理机构可按照不超过0.5%的标准收取佣金,其中包含证券交易所、登记结算机构等收取的相关费用;此外,相关ETF的管理费率和托管费率(均从基金资产中扣除)如下表格所示:
产品名称产品代码管理费率(%)托管费率(%)销售服务费(%)机器人ETF5625000.500.10-机器人ETF发起式联接A018344.OF0.500.10机器人ETF发起式联接C018345.OF0.500.100.30
