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人形机器人量产在即
人形机器人市场迎来突破。Omdia指出，人形机器人部分驱动力来自生成式 AI。在多个因素共同作用下，双足拟人形态的人形机器人可以实现大规模商业化。Omdia报告预计，2027年全球人形机器人出货量将超过10000台，到2030年将达38000台；2024-2030年CAGR约为83%。 中国人形机器人市场规模有望快速发展。根据首届中国人形机器人产业大会发布的《人形机器人产业研究报告》预测，2024年中国人形机器人市场规模将达到27.6亿元；到2035年，市场规模更有望达3000亿元。![]()
中国智能机器人市场迅速增长。根据弗若斯特沙利文数据，2023年中国智能服务机器人的市场规模达660亿元，预计到2028年将达1832亿元。同时AI技术的深度融合正加速推动该行业向更高的自动化和智能化水平转型；通过提供全面解决方案，智能机器人企业不仅能更好地服务于客户，还有望开拓出更多创新的应用场景。未来人形机器人将成为智能机器人的主要产品形态。人形机器人不仅拥有更加复杂的功能，能广泛应用于各行各业，还将通过具身智能实现与物理世界的深度交互和自主学习。![]()
Tesla Bot横空出世，人形机器人快速更新。2021年8月19日，在特斯拉首届AI Day活动中，马斯克亲自发布了概念机 Tesla Bot。按照马斯克的设想，Tesla Bot将由分布在机器人手臂、颈部、躯干、手掌、腿部的电机驱动，使用轻质材料构成主体，并拥有如人类一般灵活的双手。马斯克认为，Tesla Bot将会从处理无聊、重复和危险的事情开始，逐步去实现其他更复杂任务。![]()
Optimus原型机展出，实现迭代进化。2022年9月30日，特斯拉在Tesla AI Day展示了人形机器人Optimus（擎天柱）的原型机版本，并在展示文档中分享了大量技术细节。马斯克认为Optimus有望在3-5年内实现量产，最终降本至2万美金一台，从而普通家庭亦可购买。Optimus Gen2智能机器人来袭，手部关节全新升级，力度控制进一步增强。2023年12月，特斯拉发布Optimus Gen2的最新视频。视频显示，Optimus Gen2拥有 AI 大模型的加持，体重比一代减少10kg，步行速度加快30%，身体控制能力增强；手部关节全新升级，活动更加自然。手指部分均搭载触觉传感器，能更精准地抓握细小易碎物品。同时，Optimus Gen2还可以做多个深蹲动作，显示出其平衡能力有所增强。![]()
Optimus结构及原材料拆解
人形机器人主要包含四大核心技术模块：环境感知模块、智能AI芯片模块、运动控制模块、操作系统模块，其中前三大技术模块与硬件有关。Optimus全身有72个自由度，分布在各个身体部位。人形机器人的自由度需要执行结构达成，组成Optimus的14个旋转执行器、14个线性执行器、灵巧手的多个空心杯关节为其带来了72个自由度，使其不同身体部位能够前摆(Pitch)、扭转(Yaw)、侧摆(Roll)运动，同时每只灵巧手的22个自由度让其能够执行更复杂的操作。![]()
在Optimus整机的BOM中，FSD芯片及套件、六维力矩传感器、行星滚柱丝杠、谐波减速器、无框电机价值量位列前五，分别占整机价值的比重为22.86%、16.73%、14.85%、8.54%、7.85%。六维力矩传感器是性能最优、力觉信息最全面的力矩传感器，能够同时测量三个轴向力和三个轴向力矩，将力矩的物理变化转换成精确的电信号，满足任何方向上力的检测。 六维力矩传感器技术壁垒较高，需解决维间扰乱、矢量解耦算法、动静态标定、对所测力分量敏感的单调性和统一性等问题。 六维力矩传感器应用于Optimus的手腕及脚踝处（共4个），使Optimus结构更简洁，对力的感知和控制效果更好。六维力矩传感器属于应变片式传感器，其主要组成 部分包括弹性体、硅应变片、PCB板等。弹性体材 料包括铝合金、不锈钢等；PCB板的核心是覆铜板， 是将电子玻纤布或其它增强材料浸以树脂，一面或 双面覆以铜箔并经热压而制成的一种板状材料；这 些部分价值较低。 硅应变片是传感器的核心，也是其价值的主要组成 部分，每个六维力矩传感器通常需要使用约30-40个 应变片。硅应变片是将单晶硅切片、研磨、腐蚀压 焊引线，最后粘贴在聚酰亚胺（PI）的衬底上制成 的，其关键是通过测量硅的体积变化带来电阻的变 化，采集并计算以后得到力的大小。 导致硅应变片价格高昂的原因是对应变精准测量采 集的技术和加工工艺。根据百度爱采购数据，截至 2024年12月3日，硅应变片代表性企业日本NMB的 FR-1B12L30W1MS型号的应变片价格达200元/条 （200条起批）。伺服电机可以控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转对应的角度，从而实现位移，能够很精确的控制电机的转动，实现精确的定位。 无框电机属于伺服电机的一种，是驱动人形机器人执行器工作的动力来源。无框电机消除了传统电机的铁芯，结构紧凑小巧，可实现更高的功率密度，具有低能耗和低摩擦的特点。![]()
高性能钕铁硼供不应求
永磁材料，主要利用钕、钐等稀土元素与钴、铁等过渡金属组成合金，代表为稀土永磁材料、铁氧体永磁材料。自第一代稀土永磁材料问世以来，稀土永磁已经历第一代SmCo5系材料，第二代沉淀硬化型Sm2Co17系磁体，发展到第三代钕铁硼（Nd2Fe 1 4B）系永磁材料。 钕铁硼永磁材料具有高磁能积、高矫顽力、体积小、质量轻、稳定性强的特性，其中高性能钕铁硼具有极高的尺寸精度，磁性均匀性和一致性好，易加工成各种形状尺寸，特别适用于高功率、高磁场领域以及小型化、轻量化的各种产品。在人形机器人轻量化、体积小的要求下，高性能钕铁硼成为电机永磁材料的最优解。钕铁硼产业链上游是稀土开采和冶炼分离行业；中游主要为钕铁硼生产制造行业，两极分化明显：低端市场门槛低、产能分散、产品同质化明显，市场竞争无序，而高端市场具有较高的技术、资金准入门槛，未来发展空间广阔；钕铁硼产业链下游应用包括新能源汽车、节能电机、风力发电、机器人制造等领域。生产企业规模两极分化。中国钕铁硼永磁材料生产企业普遍规模较小、技术工艺相对简单、产品性能及品质不高，而高性能钕铁硼产能不足，只有少量上市企业能够进行研发和生产。 中国烧结钕铁硼高端产品供给不足。据工信部数据，2022年中国烧结钕铁硼产量预计超过23万吨，但其中高性能钕铁硼产量预计仅有6.4万吨，占比不足30%。据我们测算，截至2023年底，国内主要六家钕铁硼上市公司高性能钕铁硼产能合计约为12.25万吨，产量合计为5.68万吨，整体产能利用率仅约46.4%。![]()
钕铁硼产业链下游应用包括新能源汽车、变频空调、风力发电、机器人制造等领域，新能源车、机器人成为未来钕铁硼永磁材料的重要增长点。一辆新能源汽车中需要使用到电机的部位达到30个，配备的电机数量可达50台。我们预计特斯拉每台人形机器人需要4.5kg高性能钕铁硼永磁材料。此外，每台高端变频空调的高性能钕铁硼用量达到0.28kg，每台工业机器人高性能钕铁硼用量范围约为0.3-30kg。 我们预测，一台人形机器人将消耗4.5kg的高性能钕铁硼产品，在未来全球人形机器人销量达到100万台、1000万台时，人形机器人将分别给高性能钕铁硼市场带来4500吨、4.5万吨的增量，且仍具有增长空间。PEEK是优选轻量化材料
机器人轻量化的基本原则是在保证机器人功能的先进性、稳定性、使用的可靠性和服役的安全性的前提下，通过结构优化设计、轻量化材料选择、先进制造工艺，来达到机器人构件轻量化的目的。 机器人本体轻量化技术能解决在紧密空间内的人与机器人的紧密协作、保证机器与人类一起协作工作时不会受到机器的伤害、提高机器人的机动灵活性等问题。据财学堂，通过对人形机器人肢体骨骼、轴承、齿轮等部位使用轻量化材料，能够有效达成人形机器人的灵活和减重效果。PEEK的合成利用亲核取代，即氟酮和对苯二酚在 碱金属盐存在的条件下，以二苯砜为溶剂，在280℃ -340℃条件下进行缩聚反应，然后再通过丙酮和水 去除残留的溶剂和盐，经过干燥工艺获得高分子量 的PEEK树脂。PEEK上游原材料主要包括氟酮、对苯二酚、二苯 砜、碳酸钾等。其中氟酮是合成PEEK最关键的原材 料，其纯度、品质将直接影响PEEK的产品质量。![]()
全球PEEK产量将保持增长。据沙利文公司，2023年全球PEEK产量为8694吨，预计未来将保持增长，到2028年增长至15393吨，2023-2028年CAGR为12.1%。 中国PEEK市场消费量快速扩张。PEEK材料行业正处于快速发展期。据沙利文公司，2023-2028年，中国PEEK产量预计将由2475吨增长至6037吨，CAGR达19.5%；据思瀚产业研究院，预计2022年至2027年间，中国PEEK市场需求量将从2480吨增至5079吨，CAGR达15.42%；市场规模从14.96亿元增至28.38亿元。特种钢材应用部位较多
特殊钢，是与普钢相对的概念，专指由于成分、结构、生产工艺特殊而具有特殊物理、化学性能或者特殊用途的钢铁产品。特殊钢产品种类丰富，按用途分为工具钢、结构钢与特殊用途钢三大类。特钢产业链上游包括铁矿石、合金等原材料制造以及废钢回收再利用环节；中游是指特钢制造，包括结构钢、工具钢以及其他特殊钢的生产制造；产业链下游应用包括汽车、工程机械、航空航天等主要工业制造领域。![]()
全球特钢行业市场增速趋缓。据华经情报网报道，2021年全球特钢行业市场规模为4201.5亿美元，同比增长2.24%；2017-2021年CAGR为3.94%，市场增速放缓。特钢市场规模与国家发达水平、工业化程度、技术进步水平和高端工业产品的出口量密切相关。根据智研咨询，全球特钢产区主要分布在亚洲、欧洲和北美等地区，而特钢消费量主要集中在工业化程度高和经济比较发达的国家和地区；其中，中国、日本、韩国、欧盟是全球特钢产量和消费量较大的地区。此为报告精编节选，报告原文：
《基础化工-基础化工行业新材料产业深度报告：新材料产业框架之四，人形机器人量产在即，新材料蓝海广阔-国海证券[李永磊,董伯骏]-20241218【76页】》请点击下方「阅读原文」跳转【价值目录】电脑站点下载阅读。
