人形机器人材料深度报告：钕铁硼、镁合金显著受益

人形机器人市场空间可期，预计到 2030 年全球销量将突破 100 万台。马斯克认为 Tesla 的 Optimus 人形机器人最终产量将达到数百万台，并计划以“可能不到 2 万美元”的价格出售这款机器人。根据 Precedence Research 的预测，2032年全球人形机器人市场规模将达到 286.6 亿美元，折合人民币超越 2000 亿元，2022-2032 年全球人形机器人市场规模复合增长率约为 33.3%；格物致胜预计2030 年全球人形机器人销量将达到 150 万台，2035 年达到 800 万台的水平。

人形机器人上游零部件及原材料梳理

人形机器人的产业链主要由上游的原材料、中游的核心零部件以及下游的人形机器人整机构成。上游以钢材、磁材、铜材等金属原材料为主，中游以无框力矩电机、谐波减速器、行星滚珠丝杠等核心零部件为主。

根据 Tesla 在 Tesla AI Day 2022 上的介绍，其人形机器人 Optimus 主要包含 14 个旋转执行器（对应旋转关节）以及 14 个线性执行器（对应线性关节）。其中，旋转执行器由无框力矩电机、传感器、谐波减速器、交叉滚子轴承组成；线性执行器则由无框力矩电机、传感器、行星滚柱丝杠、单列向心球轴承组成。同时，Optimus 还包含两只灵巧手，由空心杯电机、传感器、行星减速器以及绳驱组成。上述零部件，再加上功能相当于人类大脑的主控制芯片、功能相当于人类眼睛的摄像头、负责整机动力源的电池包以及人形机器人的整体骨骼框架，共同构建了 Optimus 人形机器人。

根据光大证券研究所电力设备新能源团队于 2024 年 1 月 15 日发布的报告《人形机器人：加速发展 全面进击——人形机器人行业系列报告(一)》中的测算，旋转执行器价值量占比最高（42%），线性执行器第二（36%），灵巧手排名第三（14%），其余系统分别为控制系统（5%）、视觉系统（1%）、动力系统（1%）、其他结构件（1%）。

若进一步拆分至核心零部件，则包括无框力矩电机（24%）、力矩传感器（18%）、谐波减速器（12%）、行星滚柱丝杠（18%）、轴承（10%）、空心杯电机（5%）、行星减速器（5%）、FSD 芯片（5%）、摄像头（1%）、电池（1%）、其他（1%）。

人形机器人的主要上游产业包括钕铁硼磁材、工装刀具（铜镀层丝、硬质合金）、钢材、轻量化材料（镁合金、铝合金、PEEK）等。Tesla 人形机器人 Optimus主要包含 14 个旋转执行器以及 14 个线性执行器（主要原材料为钕铁硼磁材、工装刀具、电工钢等）；2 只灵巧手（主要原材料为不锈钢或高分子纤维）；主控制芯片、摄像头、电池包（我们假设其为 Tesla 设计的 4680 圆柱电池）以及整体骨骼框架（轻量化材料）。

每一百万台人形机器人出货对上游原材料的需求拉动顺序为：PEEK>镁合金>钕铁硼>铝合金>钢材。由于 Tesla 目前并未公布其使用轻量化材料的具体种类，我们分别计算了 Optimus 使用三种不同轻量化材料情形下的 100 万台人形机器人出货对上游原材料的拉动顺序，具体计算结果为 PEEK（64.5%）>镁合金（1.81%）>钕铁硼（1.20%）>铝合金（0.07%）>钢材。

人形机器人单机磁组件价值量为钕铁硼价值量的 3.52 倍，磁材公司将更加受益。考虑到人形机器人用磁材具备扭矩大（增加承重）、磁偏角小（减少动作误差）、电机体积小，单位磁性能要求高等特点，人形机器人企业对磁材的需求可能也将从简单的磁性材料升级至磁组件产品。根据我们的计算，人形机器人单机磁组件价值量为钕铁硼价值量的 3.52 倍。

Optimus Gen2 单机镀层丝消耗量约为 9.52kg，单机价值量大约为 809 元。工装刀具的使用与制作谐波减速器主要刚柔轮的制造工艺有关，目前国内的主流工艺路线为慢走丝工艺，使用材料为铜镀层丝。根据我们的计算，Optimus Gen2单机镀层丝消耗量约为 0.68 kg *14=9.52kg，单个 Optimus Gen2 镀层丝的价值量大约为 809 元。

我们认为镁合金有可能成为 Tesla 人形机器人轻量化材料的解决方案。根据我们的测算，Optimus Gen2 所使用的轻量化材料密度大约为 2.76g/cm3；按照 Tesla后续优化方案再减重 10%作为假设计算，轻量化材料密度约为 1.72g/cm3。2.76g/ cm3及 1.72g/ cm3分别接近铝合金、镁合金的密度。考虑到 PEEK 材料相比镁合金与铝合金更加昂贵（当前 PEEK 材料的价格大约为镁合金/铝合金价格的十倍以上），镁合金有可能成为 Tesla 轻量化材料的最终选择。

我们区别于市场的观点

（1）市场对人形机器人的研究一般从 Tesla 人形机器人产品 Optimus Gen2 入手，对其参数进行披露；我们在此基础上继续进行深度拆解与分析，估算出了其质量分布情况，并进一步地计算出了几种重要原材料的单机使用量及价值量。

（2）市场上对人形机器人用钕铁硼的研究普遍停留在磁材本身的需求量层面，我们参考新能源车用稀土永磁电机，测算出了 Optimus 单机磁组件价值量。

（3）市场上目前还没有对 Optimus 单机用镀层丝的消耗量及价值量的测算，我们通过计算单个谐波减速器所需加工时间、单卷镀层丝、单卷镀层丝可应用于慢走丝加工时长等数据对这个问题进行了回答。

（4）市场上目前对 Tesla Optimus 人形机器人所使用轻量化材料的预期大多为PEEK 材料，我们在进行轻量化材料的密度计算与对比后认为铝合金和镁合金同样有可能成为 Tesla Optimus 人形机器人的轻量化材料选择。

投资建议：人形机器人的主要原材料包括钕铁硼、镀层丝、硬质合金、镁合金、铝合金、钢材等，随着人形机器人产业化的临近，这些材料相关的上市公司有望受益，建议关注金力永磁（磁材）、宁波韵升（磁材）、正海磁材（磁材）、中科三环（磁材）、大地熊（磁材）、英洛华（磁材）、博威合金（镀层丝）、宝武镁业（镁合金）、星源卓镁（镁合金）。

此为报告精编节选，报告PDF原文：

《有色金属-人形机器人金属材料深度报告：人形机器人加速发展，钕铁硼、镁合金显著受益-光大证券[王招华,马俊,方驭涛]-20240323【37页】》

报告来源：【价值目录】

网址：人形机器人材料深度报告：钕铁硼、镁合金显著受益 https://mxgxt.com/news/view/877936

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