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人形机器人：AI终极形态，核心环节龙头梳理

2023-06-19 17:42:27     来源 : 乐晴行业观察

当前AI 技术的发展有望大幅推动人形机器人的落地。

AI大模型从语音、视觉、决策、控制等多方面实现同人形机器人的结合，形成感知、决策、控制闭环，使机器人具备常识，人形机器人或将成为“AI+”终极应用。

特斯拉人形机器人Optimus作为标志性产品，在2023年5月发布会上展示了精准的控制、感知能力，获得广泛关注。


(资料图)

据麦肯锡报告，到2030年，全球约有4亿个工作岗位将被自动化机器人取代，按20%渗透率和15-20万人形机器人单价来测算，全球人形机器人市场空间可达到12—16万亿元。

国内政策方面来看，2023年1月，工信部等十七部门发布《“机器人+”应用行动实施方案》，该政策明晰了“十四五”期间机器人行业的发展目标。地方政府出台具体行动方案，落实顶层设计。4月下旬以来，北京市印发《北京市机器人产业创新发展行动方案（2023-2025年）（征求意见稿）》等文件，以推动人工智能发展取得变革性、颠覆性突破。#机器人##人形机器人##工业机器人#

人形机器人行业概览

人形机器人经过长期发展已实现运动、交互等基本功能。

业内公司已经积累了包括运动控制、智能语音对话及交互的先进技术，形成了一批功能各有所长的人形机器人。

如擅长运动的Atlas（阿特拉斯）机器人、具有服务功能的阿西莫机器人以及高还原度呈现人类表情的Ameca仿生机器人等。

2016年美国波士顿动力公司发布双足机器人Atlas，其特征为具有极强的平衡性和越障能力，能够承担危险环境搜救任务。

2017年本田发布第三代人形机器人T-HR3，可以模仿远程操纵者动作，并于2020年东京奥运会中用于与运动员进行远程交流。

2021年日本丰田推出第四代家务机器人Busboy，能够完成擦地板、拿取玻璃杯等家务活。

当前Atlas已推出第三版可以在实时感受环境后，从动作库中选择最合适的动作，进而进行高难度的空翻、跳跃等跑酷动作。

人形机器人发展历程：

资料来源：各公司官网

“仿真运动”是人形机器人不同于工业机器人的重要难点，其技术主要由硬件和软件及整机集成化等方面的能力构成。

核心技术是用于实现机器人的移动与运动性能的部分，具体包括：

硬件：伺服驱动器（作为人形机器人的关节），包括其中的电机及其传动机构、控制器、减速箱等，作为全身关节处伺服体系的关键运动执行环节，需要具备高精度和稳定性，是人形机器人的关键零部件。

软件：运动规划和控制技术等，需要丰富的数据积累、领先的AI技术和精确的视觉及传感方案。

从基础功能角度来看，人形机器人已初步具备产业化条件。

从通用人形机器人的L0-L5的发展阶段来看，其正处于L3向L4阶段迈进的过程。L3阶段的机器人需要具备感知能力，能利用各种传感器测量环境信息，通过预设程序，进行识别、理解，并反馈预设动作。L3级别的机器人在架构上至少需要30个以上的自由度。

L4阶段的机器人能够通过预设行为和技能模板自主完成任务，不再需要人类的频繁干预。L5阶段则是理想状态的人形机器人，真正具备人类的思维和创造力。

资料来源：优必选

人形机器人产业链

人形机器人产业链与传统机器人产业链大致相似，包括上游零部件&原材料（价值量占比高）、中游系统集成&本体制造、下游个人/企业相关应用场景。

运动控制类似于工业机器人，运控算法均是厂商自研，开发难度大，是核心竞争力之一。

减速器、伺服电机、线性执行器、滚柱丝杠是人形机器人的运动控制产业链中价值量较大的硬件设备。

减速器和传动装置数量更多，旋转执行器延续了对RV、谐波减速器的需求，线性执行器中需要用到行星滚柱丝杠作为线性传动装置。

但近期有消息称人形机器人产业链中部分旋转关节存在方案变动可能性，主要变量环节为行星减速器可能替代谐波减速器。

随着机器人感知、决策、控制、交互能力升级，软件系统与配套技术支持在产业链中占比加大。

环境感知方面，区别工业机器人在固定场景外接机器视觉设备实现识别的方案，人形机器人场景复杂，需采用激光雷达、摄像 头等方案实现环境感知、三维重建并实 现路径规划，对设备品类、算法、实时算力要求更高。

人形机器人产业链：

资料来源：行行查

整体来看，目前人形机器人厂商多为自行采购上游零件，集成以实现对自家机器人的适配，控制算法和控制器的设计是机器人运动控制的核心和壁垒，可能会延续工业机器人厂商负责本体制造+控制器部分的产业链分工。

人形机器人市场格局

人形机器人产业链各环节参与厂商众多，头部厂商先发优势凸显，谐波减速器代表厂商绿的谐波、双环传动、中大力德等厂商率先加速国产替代；伺服电机汇川技术、禾川科技等高占率较高； 空心电机代表为鸣志电器、江苏雷利等；行星滚柱丝杠主要厂商为鼎智科技；力传感器主要厂商包括柯力传感等；机器视觉也是人形机器人重点细分领域，主要厂商包括奥比中光等；而执行器主要参与厂商则有三花智控和拓普集团等。#6月财经新势力#

人形机器人部分代表厂商：

资料来源：MIR、国泰君安

整体来看，人形机器人商业化应用面临两大主要难题，一是产品功能简单，智能化水平不足；二是成本高昂，距离商业化落地仍有一定距离。AI大模型和硬件技术方案的迭代，有助于机器人产品功能升级和智能化提升。当前人形机器人成本在10万美金左右，马斯克预期远景将降本至2万美金左右。国产供应链在电机、减速器、滚柱丝杠、传感器等环节均积累了丰富的生产经验，引进国产供应链有望进一步降低核心零部件的价格。

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