第二代Optimus更聚焦运用与控制，平衡力及全身控制得到提高
特斯拉第二代Optimus：新增多项传感器，平衡感知能力更强
特斯拉第二代Optimus人形机器人主要亮点：触觉传感器、力传感器以及更强大的平衡感知能力。第二代Optimus搭载由特斯拉 设计的执行器与传感器、2自由度驱动颈部、响应更快的11自由度灵巧手、触觉传感器（十指）、执行器集成电子和线束、足部 力/扭矩传感器、铰接式脚趾等。重量减轻10kg，平衡力及全身控制均得到提高，更聚焦运动与控制。 足部：脚掌分为两个部分，通过增加足部力/力矩传感器，使得步行姿态更接近人类，且行走速度提升30%。 手部：全新11自由度灵巧手，通过新增手指触觉传感器，可以实现两指捏起鸡蛋的精细操作。 全身：90°深蹲动作需要调动全身多个环节参与，预计其搭载的IMU等惯性传感器及感知算法有大幅提升。
英伟达布局机器人市场：“处理器+平台+开发工具”出击机器人市场
“三件套”进入机器人市场：2018年，英伟达宣布推出包含全新硬件、软件和虚拟世界机器人模拟器的NVIDIA Isaac，同时还推出 专为机器人设计的计算机平台Jetson Xavier和相关的机器人软件工具包。从底层芯片到计算平台到训练与验证进行全方位布局：2019年，英伟达推出lsaac软性开发套件(SDK)，为机器人提供更新的AI感知 和仿真功能；2022年，英伟达又推出NVIDIA Isaac Nova Orin，该可配置的计算和传感器参考平台旨在帮助AMR（自主移动机器人） 制造商缩短开发时间并降低成本。 NVIDIA Isaac Sim：由 Omniverse 提供动力支持，是一款可扩展的机器人模拟应用和合成数据生成工具，可提供逼真、物理属性准 确的虚拟环境，以便开发、测试和管理基于 AI 的机器人。
Figure AI：人形机器人新星，硅谷+华尔街多轮资本加持
Figure AI是人形机器人赛道里的新星： Figure于2022年1月诞生于美国硅谷，致力于开发通用型人形机器人。公司团队包括来自IHMC、 波士顿动力和特斯拉的机器人专家，其目标是开发能够在不同环境中工作并处理各种任务的通用型人形机器人，从仓储到零售都可以应用。
硅谷+华尔街多轮资本加持：23年5月完成Parkway Venture Capital领投的7000万美元融资，23年7月英特尔投资900万美元；美东时 间2月23日周五，媒体援引知情者消息称，Figure AI在新一轮融资中募集约6.75亿美元，该轮融资前Figure AI的公司估值已有约20亿 美元。根据媒体信息，新一轮投资中，微软和OpenAI将分别投资9500万美元和500万美元，英伟达和一只亚马逊旗下基金各投入 5000万美元，英特尔旗下风投机构将投资2500万美元，LG旗下公司LG Innotek将投资850万美元，三星旗下投资机构将投入500万美 元，亚马逊创始人贝佐斯还通过他名下的投资公司Explore Investments LLC承诺投资1亿美元。
英伟达布局机器人市场：模块化抢占细分市场，投资寻求更多裂变
拥抱生成式AI成为英伟达机器人全线产品技术演进和重塑的核心方向：英伟达在机器人芯片技术和工具领域的重要迭代方向主要为强化性能从而提升机器人“智力”、不同 细分模块灵活“包抄”细分市场、不断降低开发者拥抱AI的门槛。 加大投资力度，寻找市场裂变利器：2023年10月，英伟达旗下风投部门NVenture以3200万美元领投了一家机器人工厂Machina Labs；2024年2月，根据财联社消息，贝佐斯、 英伟达和其他大型科技公司将投资类人机器人初创公司Figure AI ，以期为人工智能寻找新的应用。 2024年3月18-21日，英伟达年度AI大会GTC 2024将在美国圣何塞会议中心举行，OpenAI、微软、Meta、谷歌DeepMind等科技巨头都会派代表参会，英伟达列出的12位重磅嘉 宾中三位是机器人领域大佬，包括Google DeepMind杰出科学家兼机器人技术高级总监Vincent Vanhoucke、斯坦福大学计算机科学教授李飞飞博士、波士顿动力公司首席技 术官Aaron Saunders；Agility Robotics、波士顿动力公司、迪士尼和Google DeepMind等公司还将在GTC大会展出25款机器人，包括人形机器人、工业机械手等。
重要关节的零部件选型逻辑 及可替代性参考
旋转关节零部件选型：电机
电机分类较为复杂，大类来看包括控制、功率及信号电机，而控制电机中又包括伺服、步进、力矩、开关磁阻等电机类型； 力矩电机具有结构紧凑、转速低、扭矩大、过载能力强、控制精度高、响应速度快、摩擦损耗低等特点，适用于对电机转矩、精度、动态性能等要求高的 场景中。力矩电机可以应用在机器人、机床、自动化机械、军工装备等制造领域。无框力矩电机是机器人关节的重要组成部分，机器人关节是机器人实现 运动的核心零部件，电机是驱动机器人运动的动力源。无框力矩电机仅有转子、定子，结构简单，其凭借体积小、扭矩大、环境适应性强、便于走线等优 点，成为机器人关节的主流电机产品。 当前力矩电机龙头厂商主要是科尔摩根，国内主要是步科股份等。
旋转关节零部件选型：传感器
六维力传感器性能最优，关注硅应变片+压电传感 。 按照测量原理/信号采集原理分类，应用较久的是电阻应变式、 电容式、压电式，随着检测传感技术的发展，光电式、电感式、 气压式、电磁式等检测方法也有应用，不同技术各有优缺。 大部分六维力传感器基于应变片结构：硅应变片式性能表现好于 金属应变片，但成本较高，近年来硅应变片工艺有所改进，成本 有望降低；压电式动态特性较好，但更多用于少于六维力传感器 上，六维力传感器上的应用有望增加。
直线关节零部件选型:滚珠丝杠及行星滚柱丝杠
丝杠是一种将电机端旋转运动转化为直线运动的机械部件，广泛应用于具有直线运动功能的机器设备中。电机通过联轴 器带动丝杠轴转动，丝杠轴上的螺母在螺旋形螺纹的驱动下实现直线往复运动，从而将电机的旋转力矩转化为设备运动 所需要的直线方向的驱动力。
滚珠丝杠副的定义：其是由丝杠、螺母、滚珠等零件组成的机械元件，作用是将旋转运动转变为直线运动或将直线运动 转变为旋转运动，它是传统滑动丝杠的进一步延伸发展。滚珠丝杠副因优良的摩擦特性使其广泛运用于各种工业设备、 精密仪器、精密数控机床。
直线关节零部件选型:滚珠丝杠及行星滚柱丝杠
标准式行星滚柱丝杠主要由丝杠、螺母、滚柱、内齿圈及保持架等部分组成，它主要是依靠 多个滚柱与丝杠、螺母之间的螺纹啮合传动来将伺服电机的旋转运动转化为直线运动，其滚 柱通过保持架均匀的分布在丝杠、螺母之间，为了防止滚柱相对于螺母发生轴向窜动的现象， 保持架与螺母之间轴向方向相对固定，另外滚柱两边加工有直齿轮，目的是为了避免滚柱相 对于螺母的滑动而产生零件偏斜现象。当丝杠旋转时，滚柱通过与丝杠之间的螺纹啮合一方 面会沿着丝杠轴线方向作直线运动，另一方面会在丝杠、螺母之间作行星运动，而螺母则通 过保持架使其与滚柱之间无相对轴向位移，因此螺母与滚柱保持着相同的轴向移动速度。
相较其他直线机构，行星滚柱丝杠具有大承载、长寿命、响应速度快和小体积等优势；相较 滚珠丝杠，滚动丝杠的承载能力主要取决于滚动体之间接触面的曲率半径，接触点数目以及 接触面硬度与光洁度。在相同接触表面硬度、光洁度与精度的条件下，滚柱丝杠比滚珠丝杠 具有更多的接触点，滚柱接触面的包络圆曲率半径亦远大于滚珠丝杠钢球的曲率半径，这就 决定了滚柱丝杠比普通的滚珠丝杠具有更高的承载能力。
磨床为丝杠加工核心设备，人形机器人打开成长空间
磨削是高精度丝杠螺纹的主要加工方法：目前，常用的丝杠螺纹加工方法有冷轧、旋风铣削和磨削，其中磨削加工精度最高， 而旋风铣削和冷轧多用于粗加工，因此磨削是高精度丝杠螺纹的主要加工方法。磨削是使用螺纹磨床高速旋转的成型砂轮对加 工工件表面进行高速切削，使用磨削加工的滚珠丝杠最高可达到P1级。根据《面向精密螺纹丝杠的智能制造单元系统研究》的 加工案例数据，磨削工序约占丝杠加工总时间 38%。机械加工中各种内螺纹的加工占到孔加工工作量的50％ ，并且随着相关行 业发展，对内螺纹的加工精度要求越来越高。
国产螺纹丝杠副产品总体质量已达到国际中等制造水平：部分产品达到国际先进水平，但和美国、德国等较早研究的国家相比 差距较大，主要体现在原材料性能、加工工艺、检测水平以及加工模式上，导致了我国高精度螺纹丝杠大部分依赖进口的局面。 在现有技术中，精密螺纹丝杠的制造方法主要以专用设备加工为主，加工过程工序繁琐，工时过长。
高精度螺纹磨床进口依赖，国产磨床仍有差距：丝杠生产设备中，数控螺纹磨床国产化率低，生产高端丝杠所用的高精度螺纹 磨床基本完全依赖进口，国内磨床与国外磨床的差距主要体现在原材料、热处理、数控系统以及加工经验等方面。国外螺纹磨 床主要厂商包括：日本三井、德国克林贝格、瑞士斯图特、英国麦屈克斯和霍罗德、美国德拉克等。
冷锻工艺：金属冷成形工艺，滚压加工或成新主流
冷锻是一种金属成形工艺：采用简单的圆柱形和圆环形坯料在冷锻模具中一次成形，达到所要求的形状和尺寸精度的技术，金 属块或毛坯在（或接近）室温下变形；与冲压加工工艺基本上一样，冷锻加工也是由材料、模具和设备三要素构成。只是冲压 加工中的材料主要是板材，而冷锻加工中的材料主要是圆盘线材。
螺纹加工最常用的方法是切削加工和滚压加工：切削方法工艺成熟，操作方便，但是效率低，且切断了金属的纤维，降低了零 件的质量，因此它不能适应螺栓联接件数量大、质量高的需求。滚压螺纹是一种无屑加工方法，其实质是利用某些材料在冷态 下的可塑性来进行加工，使工件在滚压工具压力的作用下产生塑性变形，滚制出相应的螺纹；不切断金属的纤维使金属塑性变 形而形成螺纹。
滚压加工相对于切削加工具有如下优点： 1）螺纹表面质量较好，表面粗糙度值较低；2）提高被加工件表层金属的硬度和强度， 特别是牙底表面硬度有很大提高；3）经济效率比切削螺纹提高工效几倍至几十倍，易于实现自动化；4）滚压螺纹是无屑加工， 可节省原材料；5）可加工无法用切削方法加工的细长螺杆；6）比切削螺纹具有更高的耐腐蚀性。
报告节选：
（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。）
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