人形機(jī)器人行業(yè)深度：具身智能邁向廣闊藍(lán)海市場(chǎng)

中泰機(jī)械首席：王可執(zhí)業(yè)證書編號(hào)：中泰機(jī)械首席：王可執(zhí)業(yè)證書編號(hào)：S0740519080001n中泰機(jī)械分析師：張晨飛執(zhí)業(yè)證書編號(hào)：S0740522120001Email：zhangcf01@|證券研究報(bào)告|人形機(jī)器人行業(yè)深度：廣闊藍(lán)海市場(chǎng)22023.06.29核心觀點(diǎn)人形機(jī)器人：從專用到通用，打開機(jī)器人市場(chǎng)空間。?人形機(jī)器人打開機(jī)器人市場(chǎng)空間。人形機(jī)器人指具備人類的外形特征和行動(dòng)能力的智能機(jī)器人。傳統(tǒng)機(jī)器人一般應(yīng)用于單一場(chǎng)景，通過特定數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訓(xùn)練，例如搬運(yùn)、送餐、掃地機(jī)器人等；而人形機(jī)器人基于通用大模型，不限制固定應(yīng)用領(lǐng)域，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可根據(jù)人的指令無縫生成相關(guān)代碼并指揮機(jī)器人行動(dòng)。景的升級(jí)，人形機(jī)器人有望打開機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景，遠(yuǎn)期市場(chǎng)空間大。?行業(yè)市場(chǎng)空間廣闊。根據(jù)優(yōu)必選招股書，預(yù)期2026年全球人形機(jī)器人解決方案市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到80億美元。馬斯克認(rèn)為，人形機(jī)器人將會(huì)是今后特斯拉主要的長期價(jià)值來源。如果人形機(jī)器人和人的比例在2比1左0億至200億個(gè)，遠(yuǎn)超電動(dòng)車的數(shù)量。AI助力+商業(yè)巨頭入局，產(chǎn)業(yè)進(jìn)展加速。?人形機(jī)器人發(fā)展多年，為何近年發(fā)展加速？全球第一臺(tái)人形機(jī)器人于1973年誕生于日本，已發(fā)展多年，加速。我們認(rèn)為主要原因有以下兩點(diǎn)：(1)通用大模型發(fā)展，人形機(jī)器人有望迎來技術(shù)奇點(diǎn)；(2)特斯拉憑借強(qiáng)大的軟件技術(shù)、供應(yīng)鏈能力有望帶動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)的通用型算法以保證動(dòng)作執(zhí)行的成功率；(2)人形機(jī)器人應(yīng)用會(huì)帶來隱私和安全性問題，需完善行業(yè)關(guān)注上游核心零部件投資機(jī)會(huì)。?人形機(jī)器人主要由關(guān)節(jié)、靈巧手、軀干、算法構(gòu)成。關(guān)節(jié)：采用減速機(jī)+電機(jī)的傳動(dòng)方式，包括旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和線性關(guān)節(jié)；靈巧手：能實(shí)現(xiàn)細(xì)微操作。軀干：軀干包含傳感器、電池管理、和冷卻系統(tǒng)。算法：復(fù)、攝像頭等。2核心觀點(diǎn)受益方向：諧波減速器、無框力矩電機(jī)、空心杯電機(jī)、行星滾珠絲杠、傳感器等。312目錄12目錄345人形機(jī)器人：從專用到通用，打開機(jī)器人市場(chǎng)空間AI助力+商業(yè)巨頭入局，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)進(jìn)展加速關(guān)注上游核心零部件投資機(jī)會(huì)受益標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)提示4CCONTEN1CONTENTS專業(yè)|領(lǐng)先|深度|誠信CCONTEN1CONTENTS專業(yè)|領(lǐng)先|深度|誠信用到通用，打開機(jī)器51.1、人形機(jī)器人：外形類人，技術(shù)集成度更高根根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，機(jī)器人可分為工業(yè)、服務(wù)和特種機(jī)器人。(1)工業(yè)機(jī)器人：面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人，在工業(yè)生產(chǎn)加工過程中通過自動(dòng)控制來代替人類執(zhí)行某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長時(shí)間作業(yè)；(2)服務(wù)機(jī)器人：在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下為人類提供必要服務(wù)的多種高技術(shù)集成的先進(jìn)機(jī)器人，其應(yīng)用范圍更加廣泛，可從事運(yùn)輸、清洗、安保、監(jiān)護(hù)等工作； (3)特種機(jī)器人：替代人類從事高危環(huán)境和特殊工況的機(jī)器人，主要包括軍事應(yīng)用機(jī)器人、極限作業(yè)機(jī)器人和應(yīng)急救援機(jī)器人。人形機(jī)器人指外形類人的機(jī)器人，能勝任多種應(yīng)用場(chǎng)景。人形機(jī)器人指具備人類的外形特征和行動(dòng)能力的智能機(jī)器人，可以采用雙腿行走的方式，通過手臂和身體的協(xié)調(diào)完成一些功能，以及通過語音和人類進(jìn)行交互。從應(yīng)用看，人形機(jī)器人與服務(wù)機(jī)器人更加類似，但人形機(jī)器人通用性更強(qiáng)，能勝任多種場(chǎng)景。6來源：中國電子工業(yè)協(xié)會(huì)，中泰證券研究所整理工業(yè)機(jī)器人服務(wù)機(jī)器人特種機(jī)器人0工業(yè)機(jī)器人服務(wù)機(jī)器人特種機(jī)器人00機(jī)器人市場(chǎng)持續(xù)成長。根據(jù)中國電子學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)，2012-2021年全球機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模由107億美元增長至429億美元，CAGR約16.7%，行業(yè)持續(xù)成長。2021年全球工業(yè)、服務(wù)、特種機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模分別為175億美元、172億美元、82億美元，占比分別為40.8%、40.1%、19.1%。2012-2021年，服務(wù)機(jī)器人占機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模的比例由12.1%提高至40.1%，表現(xiàn)出更好的成長性。.79%.09%00201720182019202020212022E2023E2024E市場(chǎng)規(guī)模(億美元)年增長率50.0%40.0%30.0%20.0%10.0%0201720182019202020212022E2023E2024E億美元)年增長率0201720182019202020212022E2023E2024E市場(chǎng)規(guī)模(億美元)年增長率%%0%7L.Z、人形機(jī)器人打開應(yīng)用場(chǎng)景，遠(yuǎn)期空間廣闊人形機(jī)器人是機(jī)器人從專用到通用場(chǎng)景的升級(jí)人形機(jī)器人是機(jī)器人從專用到通用場(chǎng)景的升級(jí)。?傳統(tǒng)機(jī)器人一般為專用場(chǎng)景。傳統(tǒng)機(jī)器人的應(yīng)用一般集中于某一領(lǐng)域，例如協(xié)作機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人、手術(shù)機(jī)器人、送餐機(jī)器人、掃地機(jī)器人、物流機(jī)器人等，一般提前預(yù)設(shè)指令和規(guī)則，機(jī)器人運(yùn)作時(shí)時(shí)根據(jù)場(chǎng)景和預(yù)設(shè)規(guī)則執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。?人形機(jī)器人是機(jī)器人行業(yè)從專用到通用場(chǎng)景的升級(jí)。人形機(jī)器人基于通用型算法，通過生成式AI，具備語義理解、人機(jī)交互、自主決策等能力，可適用于多個(gè)場(chǎng)景，因此人形機(jī)器人式機(jī)器人行業(yè)從專用到通用的一次重要升級(jí)。在特斯拉、優(yōu)必選等企業(yè)發(fā)布的視頻里，人形機(jī)器人開始出現(xiàn)在工廠，它們能夠探索環(huán)境，復(fù)刻人類工作，自主操控物品等等，讓人們看到了人形機(jī)器人在家庭陪伴、咨詢等領(lǐng)域以外的更多可能性。市場(chǎng)規(guī)模(Z0ZZ3，億元)Z0ZL-Z0Z9年預(yù)期復(fù)合增速(%)Z0ZZ年售價(jià)區(qū)間(人民幣，千元)教育機(jī)器人t-L0g0機(jī)器人t待機(jī)器人g8來源：優(yōu)必選招股說明書，中泰證券研究所81.2、人形機(jī)器人打開應(yīng)用場(chǎng)景，遠(yuǎn)期空間廣闊人人形機(jī)器人打開機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景，遠(yuǎn)期市場(chǎng)空間廣闊。人類生活場(chǎng)景復(fù)雜，與人體結(jié)構(gòu)相似度較高的人形機(jī)器人能夠在人類生活環(huán)境中自如運(yùn)動(dòng)，不需要為人形機(jī)器人特別改造環(huán)境。同時(shí)，人形機(jī)器人外形與人類相似，更容易在心理上為人所接受，除了讓人的生活方式變得更加便捷化和智能化之外，還能提供更加人性化的服務(wù)。人形機(jī)器人的通用性打開其應(yīng)用場(chǎng)景，遠(yuǎn)期市場(chǎng)空間廣闊。根據(jù)優(yōu)必選招股書，預(yù)期2026年全球人形機(jī)器人解決方案市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到80億美元，占全球智能服務(wù)機(jī)器人解決方案市場(chǎng)規(guī)模的11.8%。根據(jù)艾瑞咨詢，2022年中國智能機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模為76億元，預(yù)計(jì)2027年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到536億元，2022-2027年CAGR有望達(dá)到47.9%。馬斯克認(rèn)為，人形機(jī)器人將會(huì)是今后特斯拉主要的長期價(jià)值來源。如果人形機(jī)器人和人的比例在2比1左右，那么人們對(duì)機(jī)器人的需求量可能是100億至200億個(gè)，遠(yuǎn)超電動(dòng)車的數(shù)量。00002020202120222023E2024E2025E2026E2027E0%中國智能機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模(億元)同比增速(%)991.3、產(chǎn)業(yè)鏈:上游核心零部件，終端應(yīng)用場(chǎng)景多樣上游為核心零部件和軟件系統(tǒng)：上游為核心零部件和軟件系統(tǒng)：核心零部件有減速器(減速器占比最大)、伺服電機(jī)、控制器、傳感器，對(duì)比傳統(tǒng)機(jī)器人還增加了體現(xiàn)算力水平的半導(dǎo)體芯片、用于人機(jī)交互的面板玻璃等。軟件部分包括機(jī)器視覺、人機(jī)交互、機(jī)器學(xué)習(xí)、系統(tǒng)控制等。機(jī)器人感知、決策、控制、交互能力的升級(jí)使得軟件系統(tǒng)與配套技術(shù)支持在產(chǎn)業(yè)鏈中占比加大。中游為本體制造：國內(nèi)產(chǎn)商包括優(yōu)必選、北京鋼鐵科技等；國外包括波士頓動(dòng)力、美國敏捷本豐田、本田、特斯拉等。終端應(yīng)用領(lǐng)域：目前還未有成熟的商業(yè)應(yīng)用，可能的應(yīng)用場(chǎng)景包括迎賓接待、展廳引導(dǎo)、高?？蒲小⑨t(yī)療協(xié)助、娛樂休閑、安防巡檢等。來源：TESLA，DSPower，中泰證券研究所1.3、產(chǎn)業(yè)鏈:上游核心零部件，終端應(yīng)用場(chǎng)景多樣CCONTENCONTENTS2AI助力+商業(yè)巨頭入局，產(chǎn)業(yè)進(jìn)展加速專業(yè)|領(lǐng)先|深度|誠CCONTENCONTENTS2AI助力+商業(yè)巨頭入局，產(chǎn)業(yè)進(jìn)展加速專業(yè)|領(lǐng)先|深度|誠信客公園、搜狐等，中泰證券研究所人形機(jī)器人發(fā)展歷程：誕生于1973年，持續(xù)發(fā)展進(jìn)步，目前特斯拉、波士頓動(dòng)力、小米、優(yōu)必選、OpenAI、華為等多家商業(yè)巨頭布局人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)。人形動(dòng)作能力邁入新紀(jì)元：由波士頓動(dòng)力研發(fā)，人形動(dòng)作能力邁入新紀(jì)元：由波士頓動(dòng)力研發(fā)，初始設(shè)定用于救災(zāi)任務(wù)的Atlas初代機(jī)首次公開發(fā)布。歷經(jīng)多次迭代，現(xiàn)在最新版的Atlas已經(jīng)能不依賴預(yù)編程，主動(dòng)識(shí)別周遭環(huán)境進(jìn)行自主度“跑酷”動(dòng)作。人形運(yùn)動(dòng)能力重大進(jìn)步：本田創(chuàng)造出ASIMO初代機(jī)。歷經(jīng)數(shù)次迭代，ASIMO掌握了雙足奔跑、搬運(yùn)托盤、攙扶老人、上下樓梯等功全球第一臺(tái)數(shù)控人形：日本早稻田大學(xué)研發(fā)的WABOT-1，能用雙腿緩慢移動(dòng)，用手抓握，并且能用日語進(jìn)行簡(jiǎn)單交流,震驚了全世界。Aldebaran(后被軟銀收購)研發(fā)的小型教學(xué)陪伴用人形NAO實(shí)現(xiàn)商業(yè)落地。由于NAO可在多平臺(tái)編程的便利性，被在如北京、紐約大學(xué)等一流學(xué)府內(nèi)廣泛使用。AI與云端技術(shù)提供無限可能：OpenAI開發(fā)的AI交流工具ChatGPT大火，其極高的交互OpenAI開發(fā)的AI交流工具ChatGPT大火，其極高的交互能力為人形機(jī)器人的應(yīng)用發(fā)展打開了廣闊空間。中國第一臺(tái)商業(yè)用人形：中國企業(yè)優(yōu)必選自主研發(fā)，定位為家庭服務(wù)用的人形機(jī)器人Walker一代，在CES (美國消費(fèi)電子展)首次亮相。標(biāo)志著國內(nèi)商業(yè)化人形機(jī)器人的重大進(jìn)步。商業(yè)大佬正式入局：馬斯克在特斯拉AI日上展示了其為替代人工而設(shè)計(jì)的Optimus原型機(jī)。特斯拉的加入引發(fā)了全世界對(duì)于人形機(jī)器人行業(yè)的關(guān)注。EngineeredArts公開了史上“最有人情味的”互動(dòng)機(jī)器人Ameca，Ameca可以與人類交流哲學(xué)問題，也能模仿人類表情傳達(dá)微妙情緒，她的誕生標(biāo)志著人機(jī)互動(dòng)性飛躍式的提升。中泰證券研究所整理人形機(jī)器人產(chǎn)品梳理。除特斯拉Optimus外，歷史上較有名的人形機(jī)器人產(chǎn)品包括波動(dòng)頓動(dòng)力的Atlas、優(yōu)必選的walker等。人形機(jī)器人產(chǎn)品分為兩類。一類是側(cè)重于運(yùn)動(dòng)控制的機(jī)器人，例如波士頓動(dòng)力的Atlas，另一類為側(cè)重于人機(jī)交互的機(jī)器人，例如索菲亞機(jī)器人。行行業(yè)催化事件密集，產(chǎn)業(yè)進(jìn)展加速。特斯拉、小米、英偉達(dá)、華為等巨頭紛紛看好或布局人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，行業(yè)進(jìn)展加速。黃奇帆:今后二三十年，能夠形成萬億美元級(jí)別市場(chǎng)的“五大件”目前已經(jīng)初現(xiàn)雛形。一是新能源汽車，二是家用機(jī)器人，三是頭戴式AR/VR眼鏡或頭盔，四是柔性顯示，五是3D打印設(shè)備。型機(jī)發(fā)《“機(jī)器人+”應(yīng)用行動(dòng)實(shí)施方案》，提出到2025年，制造業(yè)機(jī)器人密度較2020年17日ITPWorld23半導(dǎo)體大會(huì)上，強(qiáng)調(diào)了英偉達(dá)加速計(jì)算和AI解決方制造中的潛力，他認(rèn)為“芯片制造是英偉達(dá)加速和I計(jì)算的理想應(yīng)用”。展望未來，黃仁勛表示NvidiaVIMA，這是一個(gè)多模態(tài)縣身人工智能系統(tǒng)，能OpenAI人公司1X，1X原名為HalodiRobotics，成立于2014年，生產(chǎn)能夠模仿人類動(dòng)作和行16日拉舉行的2023股東大會(huì)上馬斯克表示，特斯拉正在開發(fā)的人形機(jī)器人“警天柱”(0ptims)未來將級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)軟件和計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。他相信，特斯拉大部分的長期價(jià)值最終將來自O(shè)ptimus形機(jī)器人的需求量會(huì)非常大，人形機(jī)器人將會(huì)是今后特斯拉主要源?！叭绻谌诵螜C(jī)器人和人的比例是2比1左右，那么人們對(duì)機(jī)器人的需求量可能是100億冊(cè)資本8.7億元，經(jīng)營范圍包含電子院卡緊制造、工程和技術(shù)研“傅利葉智能通用機(jī)器人戰(zhàn)略發(fā)布會(huì)”將在上海舉行。屆時(shí)，該公司最新研發(fā)成果一一通用人形機(jī)器人GR-1將首次與公眾見面，此外，傅利葉智能還將分享在通用機(jī)器人領(lǐng)域的未來發(fā)展愿景。來源：科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)、華爾街見聞等，中泰證券研究所152.2、行業(yè)為何近年發(fā)展加速？AIAI發(fā)展為人形機(jī)器人奠定技術(shù)基礎(chǔ)。?人形機(jī)器人需要通用型算法。傳統(tǒng)機(jī)器人應(yīng)用于特定領(lǐng)域，專門針對(duì)某個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景開發(fā)算法。人形機(jī)器人在應(yīng)用場(chǎng)景上具備通用性，通用型算法沒有限制固定領(lǐng)域，需要對(duì)更大的數(shù)據(jù)集建模，并且需要對(duì)語言和指令有更強(qiáng)大的理解力。在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，機(jī)器人需要針對(duì)人的指令無縫生成相關(guān)代碼，再利用代碼指揮機(jī)器人行動(dòng)。?通用大模型發(fā)展，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)進(jìn)展加速。ChatGPT引爆新一輪人工智能熱潮，其能勝任高情商對(duì)話、生成代碼、構(gòu)思劇本和小說等多個(gè)場(chǎng)景，將人機(jī)對(duì)話推向新的高度。ChatGPT代表了人工智能通用大模型的最新進(jìn)展，顯示了大模型的影響力。大模型是指容量較大、用于深度學(xué)習(xí)任務(wù)的模型，通常具有海量的參數(shù)和復(fù)雜的架構(gòu)，具有涌現(xiàn)性、擴(kuò)展性、復(fù)合性的特征)大算力、大數(shù)據(jù)、大網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等技術(shù)特點(diǎn)，具有更豐富的通用知識(shí)、更強(qiáng)的學(xué)習(xí)與推理能力，可更好地降低人工智能應(yīng)用成本、縮短研發(fā)周期、提升識(shí)別準(zhǔn)確率。通用型AI發(fā)展，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)進(jìn)展有望加速。2.2、行業(yè)為何近年發(fā)展加速？憑憑借強(qiáng)大的軟件和硬件優(yōu)勢(shì)，特斯拉有望帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展?軟件層面：特斯拉具備強(qiáng)大的自動(dòng)駕駛技術(shù)；通過汽車自動(dòng)駕駛技術(shù)的遷移快速掌握人形機(jī)器人自主導(dǎo)航定位功能；通過車禍安全模擬技術(shù)的遷移，保證機(jī)器人碰撞損壞在可控范圍內(nèi)。?硬件層面：特斯拉在電動(dòng)汽車領(lǐng)域具備強(qiáng)大的供應(yīng)鏈，有望和人形機(jī)器人供應(yīng)鏈實(shí)現(xiàn)協(xié)同，通過供應(yīng)鏈協(xié)同有望實(shí)現(xiàn)快速將本效果。?應(yīng)用場(chǎng)景：特斯拉人形機(jī)器人率先在自己的工廠中使用，有望快速積累know-how，實(shí)現(xiàn)人形機(jī)器人產(chǎn)品力快速提升。?馬斯克認(rèn)為，人形機(jī)器人將會(huì)是今后特斯拉主要的長期價(jià)值來源。如果人形機(jī)器人和人的比例在2比1左右，那么人們對(duì)機(jī)器人的需求量可能是100億至200億個(gè)，遠(yuǎn)超電動(dòng)車的數(shù)量。圖表15：特斯拉Optimus示意圖證券研究所證券研究所2.2、行業(yè)為何近年發(fā)展加速？特特斯拉人形機(jī)器人產(chǎn)品力快速提升。?2021年8月馬斯克于首屆“人工智能日”公開展示特斯拉人形機(jī)器人概念機(jī)TeslaBot。?2022年9月30日，特斯拉在第二屆“人工智能日”發(fā)布最新版本的Optimus人形機(jī)器人：可實(shí)現(xiàn)行走、揮手、搖擺等動(dòng)作，現(xiàn)場(chǎng)還通過視頻展示了其在汽車工廠搬運(yùn)、給植物澆水、移動(dòng)金屬零件的視頻。據(jù)馬斯克預(yù)計(jì)，Optimus將于3-5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)上市，其最終數(shù)量將會(huì)達(dá)到百萬級(jí)，而成本將降至2萬美元。?2023年5月17日，特斯拉投資者日展示Optimus最新進(jìn)展，外觀有改善，除了澆花、搬運(yùn)東西外，還掌握了抓取小物品的能力。念機(jī)s身高(cm)體重(kg)7時(shí)速(km/h)8載重(kg)9執(zhí)行器(個(gè))2.3、人形機(jī)器人技術(shù)梳理及其難點(diǎn)人人形機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)模塊有三個(gè)：運(yùn)動(dòng)模塊、傳感模塊和人工智能模塊。對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)器人，其技術(shù)往往側(cè)重于其中一個(gè)，例如工業(yè)機(jī)器人側(cè)重于運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)、掃地/送餐機(jī)器人側(cè)重于導(dǎo)航技術(shù)。而人形機(jī)器人技術(shù)的集成度更高，是現(xiàn)有應(yīng)用的延伸和演變。?運(yùn)動(dòng)模塊(肌肉骨骼)：電機(jī)、伺服、減速器等動(dòng)力和傳動(dòng)裝置使機(jī)器人具備運(yùn)動(dòng)能力，其作用類似于人類的肌肉和骨骼；?傳感模塊(神經(jīng)/知覺)：包括各種傳感器(觸摸/力反饋/加速度/視覺/語音傳感器)、3D/深度攝像頭、激光雷達(dá)等，傳感模塊的作用是收集內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)，供機(jī)器人進(jìn)行任務(wù)處理分析，其作用類似于人類的神經(jīng)系統(tǒng)；?人工智能(大腦)：主要為軟件，包括導(dǎo)航技術(shù)(解決運(yùn)動(dòng)路線和避障問題)、智能決策(語意理解并對(duì)人類的命令進(jìn)行回應(yīng))等，其作用類似于人類的大腦。來源：艾瑞咨詢，中泰證券研究所整理運(yùn)動(dòng)控制軌跡控制運(yùn)動(dòng)控制軌跡控制速度、加速度、生成運(yùn)動(dòng)規(guī)劃運(yùn)運(yùn)動(dòng)模塊：控制位置、姿態(tài)、軌跡、操作順序和動(dòng)作時(shí)間。(1)底層控制：以機(jī)械部分、驅(qū)動(dòng)器、傳感器等為核心的運(yùn)動(dòng)和機(jī)器人姿態(tài)控制；(2)上層控制：涵蓋運(yùn)動(dòng)分析、配套軟件控制等。機(jī)器人運(yùn)動(dòng)模塊主要包含三方面：運(yùn)動(dòng)控制、軌跡控制、力控制。其中運(yùn)動(dòng)控制主要通過伺服或電機(jī)驅(qū)動(dòng)人形機(jī)器人行走或操作；軌跡控制的作用是保證末端執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)良好作業(yè)；力控制主要控制機(jī)器人與外界環(huán)境接觸的動(dòng)作。力控制觸時(shí)的控制?視覺傳感器?視覺傳感器?接近覺傳感器?語音合成傳感器?位置傳感器?速度、加速度傳感器?傾斜角、方位傳感器消毒測(cè)溫碼垛配送分揀手術(shù)焊接搬運(yùn)除草感感知模塊是機(jī)器人感知內(nèi)外部環(huán)境的基礎(chǔ)。傳感器是機(jī)器人具有類人直覺與反應(yīng)能力的基礎(chǔ)，起到內(nèi)部反饋控制，感知并于外部環(huán)境產(chǎn)生交互的作用。根據(jù)檢測(cè)對(duì)象，傳感器可分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器，內(nèi)部傳感器用于測(cè)量智能機(jī)器人自身狀態(tài)，外部傳感器用于測(cè)量與機(jī)器人作業(yè)相關(guān)的外部因素。根據(jù)檢測(cè)要素，傳感器可分為力覺傳感器、拉壓力傳感器、攝像頭、激光雷達(dá)等。多傳感器融合是發(fā)展方向。為了獲取完整可靠的信息，通常采用多傳感器融合來提高機(jī)器人識(shí)別的準(zhǔn)確度。在機(jī)器人系統(tǒng)上配置不同功能的傳感器，可構(gòu)建融合視覺、聽覺、觸覺等感知能力的綜合系統(tǒng)，便于人形機(jī)器人在執(zhí)行工作中精準(zhǔn)獲取內(nèi)外部信息。檢航技術(shù)人在環(huán)航技術(shù)人在環(huán)環(huán)境地圖信息包括場(chǎng)所的形狀、長寬度，障礙物的人人工智能：包括自主導(dǎo)航、決策、人機(jī)交互等。?自主導(dǎo)航：解決的是“在哪里、去哪里、怎么去”的問題。自主導(dǎo)航包括定位、構(gòu)建地圖、路徑規(guī)劃、避障等技術(shù)，根據(jù)采用傳感器的不同，可分為激光導(dǎo)航、視覺導(dǎo)航等，其中激光導(dǎo)航使用激光雷達(dá)，而視覺導(dǎo)航采用攝像頭作為傳感器。?智能決策：通過語義理解，理解人類命令并執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。機(jī)器人需要對(duì)人類指令進(jìn)行理解，并且通過AIGC生成需要執(zhí)行的任務(wù)，之后進(jìn)行動(dòng)作執(zhí)行。障人、椅?通用大模型在預(yù)訓(xùn)練后可以對(duì)所有已掌握的知識(shí)進(jìn)行輸出；2.3、人形機(jī)器人技術(shù)梳理及其難點(diǎn)人人形機(jī)器人目前存在哪些難點(diǎn)？1.算法。人形機(jī)器人基于通用性算法，通用型AI沒有限制固定應(yīng)用領(lǐng)域的，其在預(yù)訓(xùn)練完成過后可以對(duì)所有已掌握的知識(shí)進(jìn)行輸出。在家庭等C端場(chǎng)景，對(duì)人形機(jī)器人的需求十分零散，例如拿一個(gè)蘋果，要求機(jī)器人在任何家庭里都能拿到這個(gè)蘋果，而每個(gè)家庭的環(huán)境是不一樣的，蘋果的大小顏色也有差別，這就需要人形機(jī)器人在視覺、語音層面要有更強(qiáng)大的通用性算法。2.行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。人形機(jī)器人的應(yīng)用會(huì)帶來隱私和安全問題，例如家庭場(chǎng)景下搜集信息的處理、養(yǎng)老或看護(hù)時(shí)的安全性問題等。行業(yè)需要更加統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。3.成本控制。人形機(jī)器人的終極目的是機(jī)器換人，只有機(jī)器人具備經(jīng)濟(jì)性才能大范圍應(yīng)用。人形機(jī)器人需要通過設(shè)計(jì)優(yōu)化、供應(yīng)鏈整合、規(guī)模效應(yīng)等進(jìn)一步降低成本。根據(jù)高盛評(píng)估，人形機(jī)器人的工廠應(yīng)用在2025E-2028E經(jīng)濟(jì)可行，消費(fèi)場(chǎng)景應(yīng)用在2030E-2035E經(jīng)濟(jì)可行 (指投資回收期達(dá)到2年)。CCONTENCONTENTS3關(guān)注上游核心零部件投資機(jī)會(huì)CCONTENCONTENTS3關(guān)注上游核心零部件投資機(jī)會(huì)專業(yè)|領(lǐng)先|深度|誠信3.1、硬件拆解：由四大結(jié)構(gòu)組成，零部件成本占比高人人形機(jī)器人零部件價(jià)值量占比預(yù)計(jì)超過50%：機(jī)器人核心零部件包括減速器、伺服、控制器等。根據(jù)ofweek數(shù)據(jù)，減速器、伺服、控制器占工業(yè)機(jī)器人成本的比例分別為35%、20%、15%。人形機(jī)器人關(guān)節(jié)和自由度更多。以特斯拉機(jī)器人為例，共有6類關(guān)節(jié)，搭載28個(gè)執(zhí)行器，并且在靈巧手等部位配備大量傳感器?？紤]到人形機(jī)器人關(guān)節(jié)和自由度更多，預(yù)計(jì)零部件占比更高。減速器伺服電機(jī)控制器本體其他3.1、硬件拆解：由四大結(jié)構(gòu)組成，零部件成本占比高參照參照Optimus，人形機(jī)器人主要由關(guān)節(jié)、靈巧手、軀干、算法構(gòu)成。Optimus行器算法(大腦)：復(fù)用電動(dòng)車全自動(dòng)駕駛系統(tǒng)和感知計(jì)算單元，硬件包括芯片、攝像頭等。來源：TeslaAIday，中泰證券研究所整理3.1、硬件拆解：由四大結(jié)構(gòu)組成，零部件成本占比高旋旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器：由諧波減速器、交叉滾子軸承、絕對(duì)值編碼器、無框電機(jī)、力矩傳感器等組成。Optimus的旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器共14個(gè)：兩個(gè)肩部共6個(gè)、肘部2個(gè)、腰部2個(gè)、髖部4個(gè)；線性執(zhí)行器：由行星滾柱絲杠、無框電機(jī)、力矩傳感器、絕對(duì)值編碼器、深溝球軸承等組成。Optimus個(gè)：肘部2個(gè)、腕部4個(gè)、腿部8個(gè)；靈巧手：主要由空心杯電機(jī)、絲杠、行星精密齒輪箱、力矩傳感器、絕對(duì)值編碼器組成。靈巧手共2個(gè)，每個(gè)靈巧手由6個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。3.2、諧波減速器：需求大幅增長，國產(chǎn)替代推進(jìn)減減速器具有匹配轉(zhuǎn)速和增加扭矩的作用。減速器是連接動(dòng)力源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的中間機(jī)構(gòu)，機(jī)器人通過減速器將轉(zhuǎn)速降到各關(guān)節(jié)所需速度并增加扭矩，以滿足對(duì)動(dòng)力輸出的要求。優(yōu)質(zhì)的減速器能夠提供穩(wěn)定的傳動(dòng)和高精度的定位，從而保證機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和精度。諧波減速器在人形機(jī)器人中應(yīng)用廣泛。諧波減速器體積小、精度高、傳動(dòng)比高、傳動(dòng)平穩(wěn)、可以向密閉空間傳遞運(yùn)動(dòng)等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，但諧波減速器的剛度不高，在負(fù)載較大的情況下容易出現(xiàn)跳齒、脫齒現(xiàn)象，一般只能用于中輕型器械中。在工業(yè)機(jī)器人中諧波減速器主要用于小臂、腕部、手部等輕負(fù)載部位，人形機(jī)器人的負(fù)載較輕，因此諧波減速器的應(yīng)用更加廣泛。通過柔輪的彈性變形傳遞運(yùn)動(dòng)，主要由柔輪、剛輪、波發(fā)生器三個(gè)核心零部件組成。與RV及其他精密減速器相比，諧波減速器使用的材料、體積及重量大幅度下降。傳動(dòng)比高、精密度高本)、來福諧波(中國)、大族精密(中國)、北京諧波(中國)、宏遠(yuǎn)皓軒(中國)、中技克美(中國)、鈞興(中國)、裕智精密(中國)圍大載能力大噪聲小率高工難度大的傳動(dòng)比固定輪疲勞特性分析及嚙合剛度研究》，中泰3.2、諧波減速器：需求大幅增長，國產(chǎn)替代推進(jìn)諧波諧波減速器結(jié)構(gòu)：諧波減速器主要由帶有內(nèi)齒圈的剛性齒輪(剛輪)、帶有外齒圈的柔性齒輪(柔輪)、波發(fā)生器三個(gè)基本構(gòu)件組成。諧波減速器工作原理：當(dāng)波發(fā)生器裝入柔輪內(nèi)圈時(shí)，迫使柔輪產(chǎn)生彈性變形而呈橢圓狀，長軸處柔輪齒輪插入剛輪的輪齒槽內(nèi)，成為完全嚙合狀態(tài)；而其短軸處柔輪與剛輪完全不接觸，處于脫開狀態(tài)，當(dāng)波發(fā)生器連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，迫使柔輪不斷產(chǎn)生變形并產(chǎn)生了錯(cuò)齒運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)波發(fā)生器與柔輪的運(yùn)動(dòng)傳遞。。3.2、諧波減速器：需求大幅增長，國產(chǎn)替代推進(jìn)諧波減速器市場(chǎng)規(guī)模。諧波減速器市場(chǎng)規(guī)模。2021年全球機(jī)器人諧波減速器市場(chǎng)規(guī)模23億元，預(yù)計(jì)到2025年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到48.9億元。諧波減速器國產(chǎn)化持續(xù)推進(jìn)。哈默納科是諧波減速器行業(yè)龍頭，近年來中國廠商已完成諧波減速器的技術(shù)攻克，在該領(lǐng)域市場(chǎng)上已占有一席之地。綠的諧波已率先打破國際企業(yè)在中國市場(chǎng)上的壟斷，隨著中國企業(yè)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步和下游需求持續(xù)拓寬，預(yù)計(jì)未來減速器國產(chǎn)化率將得到大幅提升。00201720182019202020212022E2023E2024E2025E市場(chǎng)規(guī)模(億元)同比(%)華經(jīng)情報(bào)網(wǎng)，中泰證券研究所哈默納科哈默納科綠的諧波其他品牌中泰證券研究所3.2、諧波減速器：需求大幅增長，國產(chǎn)替代推進(jìn)諧諧波減速器主要企業(yè)：海外主要企業(yè)包括哈默納科、日本新寶，國內(nèi)主要企業(yè)有綠的諧波、中技克美、漢宇集團(tuán)、雙環(huán)傳動(dòng)、國茂股份等。哈默納科(日本)成立于1970年，總部位于日本東京，是日本東京證券交易所上市公司(6324.T)，主要從事諧波減速器、機(jī)電一體化產(chǎn)品、精密行星減速器等的生產(chǎn)和銷售，是整體運(yùn)動(dòng)控制的領(lǐng)軍企業(yè)，其生產(chǎn)的諧波減速器被廣泛應(yīng)用于各種傳動(dòng)系統(tǒng)中，在全球工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域中有著較高的市場(chǎng)日本新寶(日本)成立于1952年，總部位于日本京都，是日本電產(chǎn)公司(6549.T)旗下子公司，主要從事精密減銷售。綠的諧波(中國)成立于2011年，位于江蘇蘇州，在國內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)諧波減速器的工業(yè)化生產(chǎn)和規(guī)?；瘧?yīng)用，打破。中技克美(中國)成立于1994年，注冊(cè)資本4,000萬元，位于北京市，在2017年于全國中小企業(yè)股份轉(zhuǎn)讓系統(tǒng)掛OC，主營業(yè)務(wù)包括諧波傳動(dòng)產(chǎn)品、諧波傳動(dòng)機(jī)電產(chǎn)品的制造和研發(fā)。漢宇集團(tuán)(中國)售賣家用電器通用排水泵為主，控股子公司同川精密做諧波減速器。注于機(jī)械傳動(dòng)齒輪行業(yè)，拓展了RV減速器和諧波減速器。。公司從事高精密諧波減速器的研發(fā)，產(chǎn)品批量運(yùn)用在工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、醫(yī)療器械、高領(lǐng)域。昊志機(jī)電(中國)成立于2006年，是一家專業(yè)從事高速精密電主軸及其零配件的研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、銷售與配套維修服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)。主要產(chǎn)品有各類主軸、轉(zhuǎn)臺(tái)、減速器、關(guān)節(jié)模組、末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)、直線電機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制器、伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)等。以售賣主軸為主，減速器占比較少313.3、空心杯電機(jī)：用于手部關(guān)節(jié)，國內(nèi)多個(gè)企業(yè)布局定定義：空心杯電動(dòng)機(jī)屬于直流永磁的伺服、控制電動(dòng)機(jī)，也可以將其歸類為微特電機(jī)。在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式，采用的是無鐵芯轉(zhuǎn)子，也叫空心杯型轉(zhuǎn)子?？招谋姍C(jī)結(jié)構(gòu)和分類：空心杯電機(jī)主要由后蓋、接線端子、電刷端蓋、電刷、換向器、杯形繞組(轉(zhuǎn)子)、轉(zhuǎn)軸、墊圈、滑動(dòng)軸承、外殼、磁鐵(定子)、法蘭、定位環(huán)組成。定子由永磁體、殼體、法蘭組成。外殼提供了恒定的磁場(chǎng)，使電機(jī)無鐵損耗?？招谋姍C(jī)包括有刷和無刷兩種，有刷空心杯電機(jī)轉(zhuǎn)子無鐵芯，無刷空心杯電機(jī)定子無鐵芯。來源：電機(jī)及控制，中泰證券研究所來源：企訊網(wǎng)，中泰證券研究所3.3、空心杯電機(jī)：用于手部關(guān)節(jié)，國內(nèi)多個(gè)企業(yè)布局空空心杯電機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)矩低、轉(zhuǎn)子與定子間無徑向作用力、速度曲線平滑，噪音小、峰值轉(zhuǎn)矩高、散熱效果好等?？招谋姍C(jī)應(yīng)用于人形機(jī)器人手部關(guān)節(jié)。人形機(jī)器人手指關(guān)節(jié)自由度提升，考慮到人形機(jī)器人的仿真性，其手指關(guān)節(jié)處需要配備體積小且能輸出較大力的電機(jī)，空心杯電機(jī)具備較強(qiáng)契合度。能量轉(zhuǎn)換效率很高，其最大效率一般在70%以上，部分產(chǎn)品可達(dá)到90%以上(鐵芯電動(dòng)機(jī)一般在性起動(dòng)、制動(dòng)迅速，響應(yīng)極快，機(jī)械時(shí)間常數(shù)小于28毫秒，部分產(chǎn)品可以達(dá)到10毫秒以內(nèi)(鐵芯電動(dòng)機(jī)一般在100毫秒以上)；在推薦運(yùn)行區(qū)域內(nèi)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，可以方便地對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行運(yùn)行穩(wěn)定性十分可靠，轉(zhuǎn)速的波動(dòng)很小，作為微型電動(dòng)機(jī)其轉(zhuǎn)速波動(dòng)能夠容易的控制在2%以內(nèi)中泰證券研究所3.3、空心杯電機(jī)：用于手部關(guān)節(jié)，國內(nèi)多個(gè)企業(yè)布局海外品牌占據(jù)高端市場(chǎng)，國內(nèi)產(chǎn)品性價(jià)比優(yōu)勢(shì)明顯?？招谋姍C(jī)作為電機(jī)的新的發(fā)展方向，國外廠商也紛紛加強(qiáng)產(chǎn)品布局，如Maxon(瑞士)、Faulhaber(德國)等著名微電機(jī)廠商都已經(jīng)大量申請(qǐng)空心杯電機(jī)相關(guān)的專利技術(shù)。目前，國內(nèi)企業(yè)不斷加速國產(chǎn)替代，主要布局企業(yè)有鳴志電器、鼎智科技、偉創(chuàng)電氣等。3.4、滾珠絲杠：應(yīng)用于直線關(guān)節(jié)，國內(nèi)企業(yè)處于布局早期定義定義：滾珠絲杠的作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，或者將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因此滾珠絲杠既是傳動(dòng)原件，也是直線運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)化元件。滾珠絲桿結(jié)構(gòu)：滾珠絲桿是由絲桿軸和螺母組成，而其中螺母又是由鋼球、預(yù)壓片、反向器、防塵器等組成。3.4、滾珠絲杠：應(yīng)用于直線關(guān)節(jié)，國內(nèi)企業(yè)處于布局早期下下游應(yīng)用：滾珠絲杠廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器，下游包括機(jī)床、機(jī)器人、注塑機(jī)滾珠絲杠分類：滾珠絲桿包括自潤式滾珠絲杠、靜音式滾珠絲杠、高速化滾珠絲杠以及重負(fù)荷型滾珠絲杠等，而從循環(huán)方式看，滾珠絲桿包括內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種，其中內(nèi)循環(huán)是指滾珠在循環(huán)過程中始終與絲杠保持接觸，外循環(huán)是指滾珠在循環(huán)過程中有時(shí)與絲杠脫離接觸。滾珠絲杠應(yīng)用于人形機(jī)器人直線關(guān)節(jié)。滾珠絲杠具有摩擦損失小、傳動(dòng)效率高、精度高、高速給進(jìn)和微進(jìn)給可能、軸向剛度高、不能自鎖、具有傳動(dòng)的可逆性等優(yōu)點(diǎn)，用于人形機(jī)器人的直線關(guān)節(jié)。擦損失小、傳動(dòng)效下，即達(dá)到同樣運(yùn)動(dòng)結(jié)果所需的動(dòng)力為使用滑動(dòng)絲杠的1/3.在省電方貫生產(chǎn)出來的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠能確的度高滾珠絲杠可以加與預(yù)壓，由于預(yù)壓力可使軸向間隙達(dá)到負(fù)值，進(jìn)而得到較高的剛性(滾珠絲杠內(nèi)通過給滾珠加予壓力，在實(shí)際用于機(jī)械裝置等時(shí)，由于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增強(qiáng))。采用制動(dòng)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)，在傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)有能夠自鎖的機(jī)構(gòu)(如蝸桿傳動(dòng))；在螺母、絲杠或傳動(dòng)系離合器、雙向離合器、制動(dòng)器等.選用離合器時(shí)，必須注意其可靠性.防止螺母脫出在滾動(dòng)動(dòng)，容易發(fā)生螺母脫出造成事故，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮防止緣母脫出的安全裝置來源：沐風(fēng)機(jī)械，中泰證券研究所55市場(chǎng)規(guī)模：市場(chǎng)規(guī)模：2020年全球滾珠絲杠市場(chǎng)規(guī)模為16.5億美元，國內(nèi)滾珠絲桿市場(chǎng)規(guī)模為23.6億元人民幣。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局：目前全球主要的滾珠絲桿廠商有NSK、THK、SKF等，CR5市占率約46%，其中主要來自歐洲和日本。國內(nèi)主要布局企業(yè)為鼎智科技、秦川機(jī)床、恒力液壓等。場(chǎng)規(guī)模864202014201520162017201820192020市場(chǎng)規(guī)模(億美元)02014201520162017201820192020[百分比]工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)與設(shè)備用飛機(jī)和船舶用機(jī)械工程用工業(yè)機(jī)器人用環(huán)境保護(hù)用[百分比]工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)與設(shè)備用飛機(jī)和船舶用機(jī)械工程用工業(yè)機(jī)器人用環(huán)境保護(hù)用其他[百分比][百分比][百分[百分比][百分比][百分比]傳傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。傳感器種類多樣。按照外界輸入的信號(hào)變換為電信號(hào)采用的效應(yīng)，可將傳感器分為物理量傳感器、化學(xué)量傳感器和生物型傳感器三大類，按照“工作原理+應(yīng)用領(lǐng)域”的分類依據(jù)具體展開，可分為壓力傳感器、慣性傳感器、磁傳感器、光學(xué)傳感器等。來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，中泰證券研究所來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，中泰證券研究所機(jī)機(jī)器人傳感器分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器。根據(jù)檢測(cè)對(duì)象的不同，可分為用于測(cè)量機(jī)器人自身狀態(tài)的