1、行业及产业 行业研究/行业深度 证券研究报告 机械设备 2023 年 12 月 01 日 人形机器人硬件不断演进，新型执行器方向值得关注 看好机器人行业深度系列之 14 证券分析师 王珂 A0230521120002 李蕾 A0230519080008 刘建伟 A0230521100003 研究支持 胡书捷 A0230122070007 联系人 胡书捷(8621)23297818 本期投资提示：关节执行器是机器人硬件的创新和优化迭代的关键环节。关节执行器是足式机器人实现运动的核心部件，类似于人类的“四肢关节”，同时占据了机器人的大部分重量，其性能不仅直接影响机器人关节的输出能力，也决定了机器人

2、系统的动态性能上限，因此一直是机器人硬件研究的重点，学术界执行器研究经历了从刚性驱动器到弹性驱动器、再到半直驱驱动器的演进过程。半直驱执行器（QDD）适应足式机器人的高动态响应要求，是近年来新兴的执行器技术。半直驱电机（Quasi Direct Drive）简称 QDD，最早通过 MIT Cheetah 四足机器人进入大众的视线，也称本体驱动器（Proprioceptive Actuator）。半直驱驱动器的原理和其他执行器类似，但结构略有区别，其核心部件包括：驱动器、无框力矩电机、行星减速器、位置编码器、轴承、热管理等。半直驱执行器优势在于：一定的扭矩输出能力+可靠精确的电流环力反馈能力+高

3、动态力控响应能力。半直驱电机特点包括：1）低减速比减速器，使转动惯量尽可能地小，力和扭矩更可控，驱动器可以承受更高的冲击并允许高度动态的行为；2）电流环力反馈：由于减速比小，因此直接使用电机的电流环和相应的减速比，就能得到驱动器端的输出扭矩，节省了力传感器的成本；3）电机扭矩大，直径大，轴向长度低，从而实现一定的负载能力；4）外转子+内嵌式减速机，充分利用轴向空间，形成紧凑的扁平机构。半直驱执行器的应用从四足机器人延伸至人形机器人。四足机器人要求有较强的运动能力、高频动态响应能力、精确力反馈能力和低成本实现能力，半直驱电机最满足要求，因此成为四足机器人的主流方案，在 MIT Cheetah、宇

4、树科技、小米 CyberDog 等四足机器人上广泛使用。人形机器人已发展至实际应用阶段，降低重量、提高输出能力、改善动态性能成为研究重点，执行器向更大扭矩密度和功率密度方向迭代，UCLA 的 RoMeLa 实验室在成人行机器人 ARTEMIS 和小型机器人Bruce 上应用，机器人均展现出极强的运动能力。建议关注电机、减速机和热管理三个方向。半直驱执行器相比传统执行器在动态响应能力改善明显，未来有望成为人形机器人的主流技术路线之一。若未来人形机器人实现大规模应用，产业链中具有相关核心技术的公司将率先受益。建议关注三个方向：1）无框电机：在低减速比前提下，电机成为输出扭矩的核心部件，技术难度和价

5、值量提升，相关标的：步科股份、江苏雷利、汇川技术、禾川科技、卧龙电驱、伟创电气、雷赛智能；2）减速机：QDD 执行器边际变化主要在于减速器，采用低减速比的行星减速器或其变种结构，相关标的：双环传动、中大力德、国茂股份、精锻科技；3）热管理：QDD 散热提高，热管理重要性提升，相关标的：三花智控、银轮股份。风险提示：人形机器人商业化进程不及预期、执行器迭代不及预期、宏观经济波动、制造业投资不及预期。请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 2 页 共 34 页 简单金融 成就梦想 投资案件 结论和投资分析意见 关节执行器是机器人硬件的创

6、新和优化迭代的关键环节，也是短期内人形机器人产业有望发生边际变化的方向。半直驱执行器相比传统执行器在动态响应能力改善明显，未来有望成为人形机器人的主流技术路线之一。若未来人形机器人实现大规模应用，产业链中具有相关核心技术的公司将率先受益。建议关注三个方向：1）无框电机：在低减速比前提下，电机成为输出扭矩的核心部件，技术难度和价值量提升，相关标的：步科股份、江苏雷利、汇川技术、禾川科技、卧龙电驱、伟创电气、雷赛智能；2）减速机：半直驱执行器边际变化主要在于减速器，采用低减速比的行星减速器或其变种结构，相关标的：双环传动、中大力德、国茂股份、精锻科技；3）热管理：QDD 散热提高，热管理重要性提升