传统机器人是工具，人形机器人是下一代智 能终端

 

 

传统机器人行业是发展多年的成熟赛道

 

 

机器人技术的研究起始于20世纪中期，主要是基于计算机技术和自动化技术的快速发展。 根据IFR分类，机器人主要包括工业机器人和服务机器人。 工业机器人：是一种通过编程或示教实现自动运行，具有多关节或多自由度，并且具有一定感知功能，如视觉、力觉、位移检测 等，从而实现对环境和工作对象自主判断和决策，能够代替人工完成各类繁重、乏味或有害环境下体力劳动的自动化机器。 服务机器人：服务机器人是除工业机器人以外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人的统称。根据应用场景的不同， 服务机器人可分为家用服务机器人和专业服务机器人两个领域，其中，家用服务机器人可分为清洁机器人、娱乐机器人、教育机 器人、陪护机器人、家庭安全机器人等；专业服务机器人可分为医疗机器人、安防巡检机器人、物流机器人、客服机器人以及军事机器人等。 我们认为传统的机器人如工业机器人更类似工业装备，服务机器人是类似家电的消费品，故传统机器人（工业+服务）行业的发展 更多和工业制造以及服务业行业增速相关。

 

 

工业/服务机器人均为千亿级别市场，近些年全球增速约为10%/20%

 

 

工业机器人市场空间：2021年全球工业机器人市场强劲反弹，市场规模为1190亿元，同比增长26%；2021年全球工业机器人安 装量达52万台，同比增长35%。随着市场需求持续释放以及工业机器人的进一步普及，工业机器人市场规模有望保持稳定增长， IFR预计2024年市场规模有望达到1564亿元，5年CAGR为10.8%。工业机器人是实现自动化生产的终端设备，下游是汽车制造 业、3C行业、化工、金属加工业、食品制造等。服务机器人市场空间：2021年全球服务机器人市场规模达1170亿元，同比增长25%。服务机器人应用场景和服务模式正不断拓 展，IFR预计2024年全球服务机器人市场规模达1972亿元，5年CAGR为20%。

 

 

工业机器人“四大家族”占据半壁江山

 

 

工业机器人竞争格局：全球工业机器人市场长期由外资垄断，日本发那科、瑞士ABB、日本安川、德国库卡“四大家族”的市场 占有率超过50%。国产替代显著加速，一方面，外资企业在生产、交货、售后服务等多方面均受到全球供应链影响，国产机器人 厂商凭借国内较为完整的供应链体系、强大的技术服务能力和灵活的市场策略，在锂电、光伏、新能源汽车零部件等新兴领域持 续渗透，国产化工控产品份额持续加速提升；另一方面，国产龙头机器人厂商发展势头良好根据MIR睿工业数据，2017-2022 年 中国工业机器人国产化率由24.2%提升至35.7%。

 

 

不同于工业机器人，“四大家族”占据核心地位，人形机器人多为科技、互联网企业

 

 

传统工业机器人龙头“四大家族”在人形机器人赛道竞争力不强，目前没有明显的人形机器人研发进展，只有一些人性化设计的 双臂机器人，如ABB推出的双臂协作机器人Yumi。人形机器人赛道上科技、互联网龙头参与，其中互联网探索应用场景。近几年人形机器人迎来较高关注度，除了传统机器人厂商， 车企、互联网企业纷纷入驻，多方势力的交流丰富了机器人的可用性，通过技术迁移，向多领域不断渗透。1）头部科技企业对人 形机器人赛道的关注可赋能自身消费娱乐等主要业务，AI赋能探索下游应用场景，侧面推动技术向工业等领域的落地应用。2）科 技企业电新系特斯拉依托业务理解优势，整合多方资源，加速降本和规模化量产。

 

 

Ameca机器人：接入GPT，面部表情逼真+交互能力强+运动能力弱

 

 

Ameca由机器人公司Engineered Arts制造，拥有极其接近真人的面部表情和动作，主要设计为进一步开发人机交互机器人技术的平 台，未来有望应用于娱乐和交流场景。Ameca利用嵌入式麦克风，双目眼安装的摄像头，胸部摄像头和面部识别软件与公众互动，底 层系统采用Tritium+Mesmer。交互可以由 GPT-3 或人类远程呈现管理。 Tritium：连接了软件、设备和云端，主要负责智能化和各个机械结构之间的联动； Mesmer：提供丰富的面部表情和肢体动作数据。 Mesmer用36个摄像机对人体进行360度的3D扫描后，为机器人提供微笑、傻笑、 张嘴、挑眉、吃惊等表情能力，重现人脸的变化。 缺点：目前还不能行走，无明确商用化计划，可以13.3万美元出售。

 

 

人形机器人发展痛点在于尚不成熟的产品和高要求的应用场景之间的矛盾

 

 

一直以来，人形机器人行业发展的痛点具体体现在1）运动能力不达标：2）成本居高不下；3）缺乏能落地的应用的场景。 随着近几十年的发展，人形机器人有了可商业化落地的场景（EVE可应用到安保行业），我们认为当前产品的核心矛盾在于运动控制能 力不达标，具体体现在：

 

 

运动控制技术不成熟：当前人形机器人的难点主要集中在下肢，尤其是在下肢运动时，能否保持全身的稳定性。由于下肢对力量要求、 稳定性要求、肢体动作的连贯性要求更高，这就导致目前下肢运动的研发只能是缓慢探索。

 

 

力感知能力差易摔倒：正如我们周围的世界，无论是户外道路、台阶，还是室内柜子、门等等一切的环境机物体，都是围绕人体工程学 和人体力学而设计的。人形机器人要实现种种功能和应用，如何融合一个非结构化的世界，便是首要面对的问题。

 

 

关节扭矩技术需发展：在硬件层面上，要做到与人类关节同等的扭矩密度，现在几乎实现不了。但个中的差距问题，究竟是一个关于学 术理论的问题，还是一个涉及工程制造的问题，当前在学术界和工业级都没有对此达成一个共识。

 

 

总体上看，我们认为人形机器人已经过了“展示为主+噱头性大”的阶段，目前技术已有初步基础，现阶段重点在于解决技术和成本痛点， 一旦技术接近临界点，人形机器人有望在各个非结构化场景下创造需求。

 

 

人形机器人需求场景是什么？

 

 

考虑到目前人形机器人的已投入应用的情况和经济性，我们认为人形机器人第一步渗透的场景或为安保、仓储物流行业，率先渗 透的地区或在欧美等高人力成本国家。

 

 

已投入应用情况：2023年5月23日，由OpenAI支持的机器人公司1X的CEO透露，其开发的人形机器人已经在美国和欧洲投入 使用，这款机器人在两个工业现场担任保安工作：与其他安保机器人不同，它有一个头、一张脸、两条手臂，并且可以自主导航。

 

 

经济性：此前，马斯克表示未来目标是将人形机器人的成本降至2万美元（约合14万人民币），目前市面上的人形机器人价格动 辄上百万元，从上百万降至十几万元难度较大。但我们近期了解发现，美国特斯拉工厂工人起薪在16美元/h，若人形机器人能替 代，即使定价7万美元（合50万元人民币，此外，目前普通工业机器人中位数价格在15W），按照5年折旧，1年工作350天 *24h，对应小时成本在1.7美元，远低于人工成本16美元/h。欧美市场的高人力成本，使得其对低成本的机器人需求迫切性十足。

 

 

特斯拉有望复刻当年电动车战果，引领人形 机器人新时代

 

 

依托电动汽车协同优势，TSL人形机器人有望在24年实现量产，26年实现商业化

 

 

特斯拉电动车产业化第一步历时5年，从成立到大批量交付历时15年。特斯拉成立于2003年，历史5年于2008年推出Roadster， 随后又过了4年于2012年推出Model S，随后2015年推出Model X，真正实现大批量交付系2018年。

 

 

特斯拉机器人2021年8月特斯拉的AI Day 上，马斯克宣布做人形机器人“擎天柱”（Tesla Bot），22年9月发布人形机器人 “Optimus”的原型机，该机器人重73公斤、高1.72米，能够搬运货物、给植物浇水以及移动金属棒。

 

 

从目前进展看，机器人进展明显或快于电动车，我们认为原因或在于特斯拉彼时公司刚刚成立，资金、管理还不到位等，而人形 机器人可基于电动车已有的研发团队、管理团队，甚至是电车的产业链、算法可复刻到机器人，故进展更快。

 

 

马斯克认为特斯拉机器人未来价格会比特斯拉的车便宜，售价瞄准2万美元，计划销量超过百万台，预计3年实现量产，5年实现商 用，以21年作为预测期，即24年实现量产，26年实现商用。

 

 

为什么看好特斯拉实现人形机器人梦想？原因1：车端算法直接迁移

 

 

特斯拉车端打造FSD和Dojo加速数据训练、模型迭代的速度。1）FSD Beta 已在超过16万辆车上测试，一年内就训练7.5万个神经网络模型，相当于每8 分钟就训练一个。2）超级计算机Dojo是训练加速器，让特斯拉在代码、设计 方面的训练速度提升30%（如果采用人工标注，训练一个神经网络模型需一 两周甚至几个月时间），并且具备成本和能耗优势。

 

 

特斯拉人形机器人可迁移车端算法。 特斯拉人形机器人的视觉识别、场景构 建等都采用了FSD相同的神经网络学习技术，利用深度学习、大数据分析、 Dojo训练、自动标记等算法，Dojo的巨大算力可提供云端训练支持。未来随 着用户进一步扩大，数据量、模型体量都会更大，特斯拉在视觉AI算法、人 工智能芯片、自动驾驶应用实践、AI训练平台方面的优势也会进一步扩大， 有望打破人形机器人的发展桎梏。

 

 

人形机器人产业链投资怎么看？看好TSL核心 零部件供应商

 

 

从投资上看，更看好特斯拉产业链的运动控制模块，即硬件部分

 

 

人形机器人产业链主要包含软件端（环境感知模块、智能AI芯片模块、操作系统模块）和硬件端（运动控制模块）。我们认为软 件端特别是算法相关的大概率特斯拉自己做，故从A股投资机会看，国内硬件供应商机会更大。

 

 

从大的产业链上看，机器人可分为上游核心零部件（占大头）、中游机器人本体，下游系统集成商，考虑到人形机器人行业尚处 于早期+本体制造的高壁垒，我们认为国内企业的机会多在核心零部件，故后文重点分析核心零部件。

 

 

工业机器人核心零部件是减速器、伺服、控制器

 

 

工业机器人是一个典型的机电一体化产品，由三大部分、六个子系统组成，三大部分分别是机械部分、传感部分、控制部分，六 个子系统分别是：驱动系统、机械结构系统、控制系统、人—机交互系统、感受系统、机器人—环境交互系统。 工业机器人三大核心零部件分别为减速器（成本占比35%）、伺服电机（成本占比20%左右）、控制器（成本占比15%左右）。

 

 

空心杯电机：特点是效率高，国外供应较多

 

 

定义：在结构上突破了传统电机的转子结构形式，采用的是无铁芯转子，也叫空心杯型转子。这种新颖的转子结构彻底消除了由 于铁芯形成涡流而造成的电能损耗。供应商：1）国外：瑞士MAXON，德国FAULHABER（两家空心杯电机+齿轮箱+编码器集成件年销售额约32亿欧元）；2）国 内：鸣志电器，鼎智科技（江苏雷利子公司）、伟创电气。

 

 

T型丝杠：鼎智科技具有技术优势

 

 

定义：T型丝杠是梯形丝杠，是螺母不带钢珠的滑动丝杆，其螺牙成梯形状。 主要供应商：鼎智科技。 技术优势：独立设计T型丝杆的牙形及滚压轮，采用国际先进滚压设备和生产工艺，产品表面光洁度Ra＜0.2，导程精度 ±0.002mm，行程误差＜0.1mm@300mm，具有良好的丝杆精度、光洁度及传动效率；自主研发的丝杆校直机构及测量系统可 实现T型丝杆的自动校直，产品直线度可达0.02mm以下@300mm。