2024年中國人形機器人行業(yè)研究報告 -產(chǎn)業(yè)加速落地應用范圍廣闊

來源：行行查研究中心整理來源：行行查研究中心整理 機器人大仿人機器人小仿人機器人-—大仿人機器人小仿人機器人 工業(yè)機器人服務機器人特種機器人在醫(yī)療和教育等對于有效溝通有人形機器人在家庭服務、醫(yī)療保健、安全防護、教育娛樂等領域的應用不斷擴展，為人類提供更人形機器人的機械結構不斷優(yōu)化，能夠實現(xiàn)更加靈活和自然的動作，提高工作效率。特點交互能力智能化水平高外觀設計示意圖L1（基礎型）有部分有 L2（半交互型）有有 L3(交互型)有有部分有 L4(自主型)有有有—L5(自適應型)有有有有波士頓動力發(fā)布初代Atlas，液壓系統(tǒng)驅動的代表斯拉公布人形機器人Optimus波士頓動力發(fā)布初代Atlas，液壓系統(tǒng)驅動的代表斯拉公布人形機器人Optimus原型機；小米發(fā)布全尺寸人形仿生機器人CyberOne波士頓動力發(fā)布視頻顯示Atlas可以完成高難度動作；Robotics合作研發(fā)人形機器人DigitFigure首發(fā)了OpenAI大模型加持的機器人Demo；優(yōu)必選人形機器人Walker接入百度文心大模型本田公司制造了第一臺本擁有上肢的機器人P1本田公司設計并開發(fā)類人型本田公司設計并開發(fā)類人型大學研發(fā)中國第一臺人形機器人“先行者”日本軟銀集團對外展示了人形機器人Pepper早稻田大學建造了世界上第一個全尺寸智能人形機器人WABOT-1英國科英國科技公司EngineeredArts推出Ameca機器人；優(yōu)必選首發(fā)大型仿人服務機器人WalkerX；特斯拉宣布制造人形機器人TeslaBot的計劃特斯拉發(fā)布人形機器人Optimus第二代、國內(nèi)人形機器人密集發(fā)布：追覓、傅里葉智能GR-1、宇樹H1、智元遠征A12000年-2016年2016年-2022年2022年至今快速發(fā)展階段成長階段萌芽起步階段快速發(fā)展階段成長階段探索人形機器人結構及運動技術，實現(xiàn)探索人形機器人結構及運動技術，實現(xiàn)簡單行走和平衡控制，有一定智力水平實現(xiàn)高動態(tài)運動，人工智能快速發(fā)展，感知技術、自主決策、自主導航、協(xié)作能力等大幅提升提升人形機器人的智能化水平，實現(xiàn)較為復雜的運動和交互功能先行者--國防科技大學Blackman--國防科技大學BHR5--北京理工大學先行者--國防科技大學Blackman--國防科技大學BHR5--北京理工大學GR-1--傅利葉智能H1--宇樹WalkerS--優(yōu)必選WalkerX--優(yōu)必選優(yōu)悠--優(yōu)必選ARTrobot--鋼鐵俠科技低低小軸軸由于滾珠絲杠采用滾珠運動，起動扭矩極小，不會出現(xiàn)打滑等爬行現(xiàn)象，具有較高的進給精度。與滑動螺旋相比，滾珠螺旋傳動的摩擦阻力小，傳以上，是滑動絲杠傳動的2-4倍，能有效地將扭矩轉化為推力滾珠絲杠副內(nèi)外滾道均為偏心角雙孤面，滾道間隙極小時傳動靈活。如有必要，可消除軸向間隙和初級彈性變形，以獲得良好的剛性。它既可把回轉運動變成直線運動(正傳動)，又可把直線運動變成回轉運動(逆?zhèn)鲃?，滾珠絲杠具有可逆性但缺點是不能自鎖。線性致動器直線導軌線性拖板載荷傳感器二力構件滾柱螺母滾柱保持架絲杠保持架直齒?優(yōu)點：高負載和長壽命是行星滾柱絲杠的最大優(yōu)點?優(yōu)點：高負載和長壽命是行星滾柱絲杠的最大優(yōu)點。與普通滾珠絲杠相比，適用載荷約為3-5倍，使用壽命高達15倍，因此產(chǎn)品或機器的穩(wěn)定性會增加很多。顯著降低維護成本和停機時間。?缺點：制造成本比較高，貴一點，但是在國內(nèi)廠家的努力下，成本下降了很多，讓很多用戶可以接受。倒置滾柱絲杠倒置滾柱絲杠行星滾柱絲杠導軌滑塊夾軌滑塊夾軌導軌導軌滑塊夾軌滑塊夾軌導軌特點具體內(nèi)容）， 傳動平穩(wěn)、精度高;制造髖、腰腹等重負載單緊湊;材料易疲勞損壞。人形機器人旋轉關節(jié)軸4：1諧波軸5：1諧波軸6：1諧波軸3：1諧波空心杯繞組前端蓋滾珠軸承磁鋼平衡環(huán)霍爾磁鋼霍爾傳感器外殼安裝架鐵芯柔性電路板波簧柔性電路板后端蓋滾珠軸承 觸覺傳感器(前中后)攝像頭(前中后)激光雷達麥克風超聲波傳感器位置傳感器IMU位置傳感器IMU(胸部、踝部)力矩傳感器(手腕、腳踝)觸覺傳感器(雙手手指)充磁空心杯定子工序轉軸+永磁體裝配充磁空心杯定子工序轉軸+永磁體裝配測試動平衡校準設備充磁機無檢測設備設備充磁機無檢測設備讓永磁體的讓永磁體的稀土磁化動平衡機需要輔助支具，將轉軸與永磁體裝配具體描述需要輔助支具，將轉軸與永磁體裝配具體描述老化檢查需要識別不平衡點，做相應校準精密加工委外收貨檢驗精密加工本工序部分委外 原材料鋸床鋸料/鍛造 粗加工 原材料鋸床鋸料/鍛造熱處理熱處理 入庫成品檢驗裝配后道處理齒輪加工 絲杠毛坯預備熱處理校直加工端面及中心孔加工端面及中心孔粗車! 粗磨銑! 感應淬火并檢驗研中心孔 磨端部螺紋銑鍵槽! 研中心孔一精磨并全面檢驗 半精車加工端面及修中心孔高溫時效并檢驗 粗磨探傷時效處理并檢驗! 低溫時效并檢驗半精磨研中心孔入庫入庫通過攝像頭、雷達通過攝像頭、雷達、傳感器對機器周圍環(huán)境的監(jiān)控或者獲取信息。運動規(guī)劃是指運動任務方法，控制是執(zhí)行過程。運動規(guī)劃及控制確保機器人能夠準確執(zhí)行所提供的運動指示，并實現(xiàn)操作、移動及運動等功能。環(huán)境感知模塊環(huán)境感知模塊各類傳感器各類傳感器激光雷達激光雷達毫米波雷達毫米波雷達3D攝像頭等3D攝像頭等 五官伺服系統(tǒng)與傳動系統(tǒng)AI伺服系統(tǒng)與傳動系統(tǒng)AI芯片模塊伺服系統(tǒng)傳動系統(tǒng)位置/速度/力(矩)AI芯片存儲器伺服系統(tǒng)傳動系統(tǒng)位置/速度/力(矩)AI芯片存儲器 大腦 大腦 人形機器人信息處理控制器的核心部件是CPU，作用是處理傳感器數(shù)據(jù)、做出決策并控制器的核心部件是CPU，作用是處理傳感器數(shù)據(jù)、做出決策并控制執(zhí)行器對控制信號進行放大、濾波、轉換等處理，從而將控制信號轉換為執(zhí)行器所需的電信號。 感知基于程序設定的規(guī)則AI大模型賦能，根據(jù)輸入基于程序設定的規(guī)則AI大模型賦能，根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)，總結規(guī)律進行決策，模仿人類思考過程決策決策 輸入系統(tǒng) 輸出系統(tǒng) 輸入系統(tǒng)交互頁面語音采集交互頁面語音采集語音解碼 交互頁面 數(shù)據(jù)調(diào)用語音合成語義分析語義分析語義匹配邏輯處理整合通信技術輸入信息轉碼技術知識庫整合通信技術輸入信息轉碼技術知識庫構建與學習信息采集技術推理及行為理解技術搜索技術、數(shù)據(jù)挖掘、知識獲取、機器學習等語音識別、運動識別、腦電波識別及加工等動作理解、發(fā)音理解、電信號推理、機器推理等語音采集、圖像搜索技術、數(shù)據(jù)挖掘、知識獲取、機器學習等語音識別、運動識別、腦電波識別及加工等動作理解、發(fā)音理解、電信號推理、機器推理等語音采集、圖像采集、深度視覺、腦電波識別等識別結果識別結果多目視覺多目視覺技術是指利用多個相機或傳感器同時獲取場景信息，多目視覺多目視覺技術是指利用多個相機或傳感器同時獲取場景信息，并通過多幀圖像的分析與融合，實現(xiàn)對場景的全方位感知和理解。TOF深度相機通過測量光在空間中飛行的時間來換算成距離，從而測得深度相機與物體的距離。多個TOF深度相機還可以繪制出局部區(qū)域的三維環(huán)境圖，確定機器人的當前位置和方向。立體視覺重構場景的三維幾何信息，可以幫助機器人感知周圍環(huán)和避障功能。捉人類的手勢和動作，通過算法將這些動作實時轉換為人形機器人的行為。利用攝像頭捕捉的數(shù)據(jù)來分析和改進機器人的動作、姿態(tài)和交互方式3D激光雷達激光雷達通過其高分辨率特性和固定掃描模式，能夠獲取精確的三維數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以幫助人形機器人實現(xiàn)對周圍環(huán)境的立體感知，進而實時感知和識別包括人、動物、家具等在內(nèi)的各種物體。傳送帶軟件/軟件/算法：輸入法、控制算法。控制器。識別與處理算法。理器等)。解算算法。環(huán)控制算法。光柵尺。算法。感器(電子皮膚)。外部世界生物的感知機理運動控制運動控制令力控制力控制電子行業(yè)電子行業(yè)物流領域1.人形機器人在倉庫或配送中心可以自動完成貨物的2.機器人通過視覺識別等技術，能夠準確地識別和分化工行業(yè)家庭服務醫(yī)療服務娛樂服務商業(yè)服務家庭服務醫(yī)療服務娛樂服務。。以準確地定位被埋的人員，并進行救助，提高了搜救速實時操控和交互，使救援人員能夠更好地了解現(xiàn)場情況1、數(shù)據(jù)收集與分析：通過數(shù)據(jù)分析和模式識別人形機器人可以在極端環(huán)境下進行作業(yè)，幫助預測風險并制定2、虛擬訓練與仿真：結合虛擬現(xiàn)實技術，人形機器人可以提供安全的仿真訓練環(huán)境，使人員熟悉極端作業(yè)場3、安全保障：在極限作業(yè)中，人形機器人可以實時監(jiān)2、戰(zhàn)術支持與火力支援：機器人可以攜帶武器和戰(zhàn)3、后勤支援與戰(zhàn)場救援：人形機器人在后勤支援方Tesla超級工廠落地身高：身高：1.5米重量：89公斤1、41個高性能伺服驅動關節(jié)2、面部160°環(huán)繞4.6K高清雙柔性曲面屏3、靈動酷炫的四維燈語體系4、模塊化設計便捷可拆卸電池1、全新升級的多模態(tài)交互系統(tǒng)視、2、聽、觸、環(huán)境多通道感知3、內(nèi)置原生28+機器人情緒體系4、主動式交互與用戶建立共情基于多目視覺傳感器的三維立體視覺定位采用Coarse-to-fine的多層規(guī)劃算法第一視角實景AR導航交互及2.5D立體避障技術實現(xiàn)動態(tài)場景下全局最優(yōu)路徑自主導航創(chuàng)新升級四目系統(tǒng)及雙RGBD傳感器大負載7自由度手臂及6自由度手掌卓越的物體識別分揀與操作能力自主操控冰箱、咖啡機、吸塵器等家電身高機械關節(jié)模組最大模組峰值扭矩96Nm/kg峰值應矩密度全身控制算法體重顯示模塊2D彎曲OLED屏幕聽覺傳感器雙麥克風識音系統(tǒng)視覺傳感器MiSense視覺空間系統(tǒng)自研三維重建算法MiSense自研空間視覺模組MiSense視覺空間系統(tǒng)自研三維重建算法MiSense自研空間視覺模組支持GPS時鐘同步8米內(nèi)深度信息精度音頻算法85種環(huán)境語義識別音頻算法85種環(huán)境語義識別6類45種人類語義情緒識別CyberCyberOne分辨85種環(huán)境語義；小米自研全身控制算法，視覺采用MiSense視覺空間系統(tǒng)，能識別人物身份、手勢、表情等；CyberOne擁有21個關節(jié)自由度，速度可達3.6km/h，全身5種關節(jié)驅動，峰值扭矩300Nm。移動速度3.3m/s(世界移動速度3.3m/s(世界(1520+285)mmx570mmx220mm400mmx2338mmx2 中游上游 中游上游來源：行行查研究中心整理和原始設計商（ODM按照品牌商的訂單需來源：行行查研究中心整理50201820192020202120222023E全球智能專業(yè)服務機器人（十億美元）全球智能個人/家庭服務機器人（十億美元）0201820192020中國智能專業(yè)服務機器人（十億元）202120222023E201820192020中國智能專業(yè)服務機器人（十億元）202120222023E中國智能個人/家庭服務機器人（十億元）050領導者領導者中小型代工廠商中小型代工廠商.————————..————————.科沃斯江蘇蘇州科沃斯是全球知名服務機器人制造商，業(yè)務涵蓋家庭服務機器云鯨廣東深圳小米北京市石頭科技北京市工廠以優(yōu)化生產(chǎn)與供應鏈管理，同時積極開展市場營銷與品牌美的廣東佛山《人形機器人創(chuàng)新發(fā)展指導意見》產(chǎn)品達到國際先進水平，并實現(xiàn)批量生產(chǎn)，在特種、制造、民生服務等場景得到示范應用，探《關于開展2023年工業(yè)和信息化質(zhì)量提升與《關于規(guī)范和加強人工智能司法應用的意見》《推進家居產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動方案》《關于開展2022年度智能制造標準應用試點工作的通知》《關于推動輕工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導意見》來源：行行查研究中心整理來源：行行查研究中心整理2021年TeslaAI發(fā)布了人形機器人概念圖特斯拉人形機器人Optimus正式亮相，并公布更多設計細節(jié)2023年股東大會上提到特斯拉自研超美Dojo為Optimus提供算力支持，可加快訓練速度并降低訓練成本，加快人形機器人的產(chǎn)業(yè)化落地特斯拉機器人X官方賬號發(fā)布了最新一期視頻，展示了在控制能力和執(zhí)行能力方面的新進展“擎天柱”從籃子里拿出一件襯衫，小心翼翼地折疊超來，然后放在一邊2022年2月2023年3月2023年8月2023年12月2024年2月2021年8月2022年10月2023年5月2023年9月2024年1月特斯拉完成人形機器人的開發(fā)平臺建造特斯拉通過視頻分享人形機器人最新進展，視頻中的人形機器人已經(jīng)能夠插撥插頭、使用電動工具至少有五個特斯拉Optimus機器人原型已經(jīng)建成并能夠行走，使用的電機、控制器和電子設備均由特斯拉設計和制造特斯拉發(fā)布Optimus-Gen2人形機器人展示視頻：度、行走提選30%全身減重10kg、足部使用力傳感器、平衡能力&全身控制提升、手指靈活度提升，并全部使用視覺傳感器最新視頻中Optimus行走速度約為0.6m/s,相對于去年9月發(fā)布的視頻速度提升30%+;改善了前庭系統(tǒng)、阻捕軌跡和地面接觸邏輯、升級了運動規(guī)劃器、添加了輕微的軀干和手臂擺動特斯拉發(fā)布Optimus概念二季度生產(chǎn)大約10個Optimus，預計到今年11月就可以完成搭載了特斯拉自己設計的執(zhí)行器的Optimus特斯拉發(fā)布Optimus概念$$完成人形機器人開發(fā)平臺的制造完成人形機器人開發(fā)平臺的制造LexFridman采訪Musk，靈巧手的目標是“穿針引線”展示了Optimus展示了Optimus的最新型號，通過視頻展示了Optimus搬運盒子等簡單的行動，現(xiàn)場展示了Optimus的真機，但只能在工作人員的攙扶下行動Gen-2發(fā)布，ID設計、自研的執(zhí)行器和傳感器、2自由度驅動的頸部、行走速度提升30%、減重10公斤、腳部力/扭矩傳感器等，提升的平衡和全身控制算法、集成執(zhí)行器的電子和布線發(fā)布Gen-2行走視頻，行進更加穩(wěn)定發(fā)布Gen-2行走視頻，行進更加穩(wěn)定特斯拉乘用車及卡車等車型銷售。主要包括Powerwall、Megapack儲能產(chǎn)品特斯拉乘用車及卡車等車型銷售。主要包括付費超級充電樁OptimusOptimusGen2OptimusGen1主要特點包括搖擺、揮手示意、彎腰屈540臺Alpha機器人在中國中央電視臺春節(jié)聯(lián)