人形機器人行業研究具身智能_邁向廣闊藍海市場（報告出品方/作者：中泰證券，王可、張晨飛）人形機器人：從專用到通用，打開機器人市場空間人形機器人：外形類人，技術集成度更高根據應用領域，機器人可分為工業、服務和特種機器人。（1）工業機器人：面向工業領域的多關節機械手或多自由度機器人，在工業生產加工過程中通過自動控制來代替人類執行某些單調、頻繁和重復的長時間作業；（2）服務機器人：在非結構環境下為人類提供必要服務的多種高技術集成的先進機器人，其應用范圍更加廣泛，可從事運輸、清洗、安保、監護等工作；（3）特種機器人：替代人類從事高危環境和特殊工況的機器人，主要包括軍事應用機器人、極限作業機器人和應急救援機器人。人形機器人指外形類人的機器人，能勝任多種應用領域場景。人形機器人指具備人類的外形特征和行動能力的智能機器人，可以采用雙腿跳躍的方式，通過手臂和身體的協同順利完成一些功能，以及通過語音和人類進行可視化。從應用領域看一看，人形機器人與服務機器人更加相近，但人形機器人通用性較弱，能勝任多種場景。人形機器人關上應用領域場景，遠期空間寬闊機器人市場持續脫胎換骨。根據中國電子學可以數據，2012-2021年全球機器人市場規模由107億美元快速增長至429億美元，CAGR約16.7%，行業持續脫胎換骨。2021年全球工業、服務、特種機器人市場規模分別為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，服務機器人占到至機器人市場規模的比例由12.1%提高至40.1%，整體整體表現出更好的成長性。人形機器人就是機器人從專用至通用型場景的升級。傳統機器人通常為專用場景。傳統機器人的應用領域通常集中于某一領域，比如說協作機器人、搬運機器人、手術機器人、服務員機器人、掃地機器人、物流機器人等，通常提前預設指令和規則，機器人運作時時根據場景和預設規則繼續執行適度動作。人形機器人就是機器人行業從專用至通用型場景的升級。人形機器人基于通用型算法，通過分解成式AI，具備語義心智、人機交互、獨立自主決策等能力，可以適用于于于多個場景，因此人形機器人式機器人行業從專用至通用型的一次關鍵升級。在特斯拉、優克雷姆斯蘭縣等企業發布的視頻里，人形機器人已經已經開始出現在工廠，它們能夠積極探索環境，復刻人類工作，獨立自主操控物品等等，并使人們看到了人形機器人在家庭陪伴、咨詢等領域以外的更多可能性。產業鏈:上游核心零部件，終端應用領域場景多樣上游為核心零部件和軟件系統：核心零部件存減速器（減速器占比最輕）、伺服電機、掌控器、傳感器，對照傳統機器人還增加了突顯算力水平的半導體芯片、用做人機交互的面板玻璃等。軟件部分涵蓋機器視覺、人機交互、機器學習、系統控制等。機器人心智、決策、掌控、可視化能力的升級并使軟件系統與配套技術大力支持在產業鏈中占比強化。中游為本體生產：國內產商涵蓋優克雷姆斯蘭縣、北京鋼鐵科技等；國外涵蓋波士頓動力、美國輕巧機器人、日本豐田、本田、特斯拉等。終端應用領域：目前還未明朗的商業應用領域，可能將將的應用領域場景涵蓋迎賓宴請、展廳引導、高校科研、醫療協助、娛樂消閑、智能家居縣丞等。AI助力+商業巨頭入局，產業進展快速發展歷程：問世多年，近年發展快速人形機器人發展歷程：問世于1973年，持續發展進步，目前特斯拉、波士頓動力、小米、優克雷姆斯蘭縣、OpenAI、華為等多家商業巨頭布局人形機器人產業。人形機器人產品梳理。除特斯拉Optimus外，歷史上較有名的人形機器人產品包括波動頓動力的Atlas、優必選的walker等。人形機器人產品分為兩類。一類是側重于運動控制的機器人，例如波士頓動力的Atlas，另一類為側重于人機交互的機器人，例如索菲亞機器人。行業催化劑事件密集，產業進展快速。特斯拉、小米、英偉達、華為等巨頭紛紛看空或布局人形機器人產業，行業進展快速。行業為何近年發展快速？AI發展為人形機器人奠定技術基礎。人形機器人仍須通用型算法。傳統機器人應用于特定領域，專門針對某個應用領域場景研發算法。人形機器人在應用領域場景上具備通用性，通用型算法沒有管制套管領域，仍須對更大的數據集建模，并且仍須對語言和指令存更彪悍的理解力。在實際運轉過程中，機器人仍須針對人的指令無縫分解成有關代碼，再利用代碼統一指揮機器人行動。通用型大模型發展，人形機器人產業進展快速。ChatGPT熄滅新一輪人工智能熱潮，其能大勝任高情商對話、分解成代碼、設想劇本和小說等多個場景，將人機對話推向代萊高度。ChatGPT代表了人工智能通用型大模型的最新進展，說明了大模型的影響力。大模型就是指孟量非常大、用做深度自學任務的模型，通常具有海量的參數和繁瑣的架構，具有涌現性、開拓性、復合性的特征）大算力、大數據、大網絡結構等技術特點，具有更多樣的通用型科學知識、更強的自學與推理小說能力，可以更好地增加人工智能應用領域成本、縮短研發周期、提升識別準確率。通用型AI發展，人形機器人產業進展料快速。人形機器人技術剖析及其難點人形機器人關鍵技術模塊存三個：運動模塊、傳感模塊和人工智能模塊。對于傳統機器人，其技術往往側重于其中一個，比如說工業機器人側重于運動控制技術、掃地/服務員機器人側重于Auron航技術。而人形機器人技術的集成度更高，就是現有應用領域的延伸和演變。運動模塊（肌肉骨骼）：電機、控制器、減速器等動力和傳動裝置并使機器人具備運動能力，其促進作用相似人類的肌肉和骨骼；傳感模塊（神經/無意識）：涵蓋各種傳感器（鼠標/力反饋/加速度/視覺/語音傳感器）、3D/深度攝像頭、激光雷達等，傳感模塊的促進作用就是收集內部和外部數據，可以可供機器人進行任務處理分后析，其促進作用相似人類的神經系統；人工智能（大腦）：主要為軟件，涵蓋導航系統技術（解決運動路線和避障問題）、智能決策（語意心智并對人類的命令進行回應）等，其促進作用相似人類的大腦。心智模塊就是機器人心智內外部環境的基礎。傳感器就是機器人具有類人直覺與反應能力的基礎，功不可沒內部反饋控制，心智并于外部環境產生可視化的促進作用。根據檢測對象，傳感器可以分為內部傳感器和外部傳感器，內部傳感器用做測量智能機器人自身狀態，外部傳感器用做測量與機器人作業有關的外部因素。根據檢測要素，傳感器可以分為力覺傳感器、烏壓力傳感器、攝像頭、激光雷達等。多傳感器融合就是發展方向。為了以以獲取完善可靠的信息，通常采用多傳感器融合回去提高機器人識別的準確度。在機器人系統上布局相同功能的傳感器，可以構筑融合視覺、感官、觸覺等心智能力的綜合系統，不易人形機器人在繼續執行工作中精準以以獲取內外部信息。高度高度關注上游核心零部件投資機會硬件廢舊：由四大結構共同共同組成，零部件成本占趙靜儀人形機器人零部件價值量占比預計多于50%：機器人核心零部件涵蓋減速器、控制器、控制器等。根據ofweek數據，減速器、控制器、控制器占到至工業機器人成本的比例分別為35%、20%、15%。人形機器人關節和自由度更多。以特斯拉機器人為基準，總計6類關節，搭載28個執行器，并且在小巧手等部位配備大量傳感器。考慮到人形機器人關節和自由度更多，預計零部件比重更高。旋轉執行器：由諧波減速器、交叉滾子軸承、絕對值編碼器、并并無框電機、力矩傳感器等共同共同組成。Optimus的旋轉執行器共14個：兩個肩部共6個、肘部2個、腰部2個、髖部4個；線性執行器：由行星滾柱絲杠、并并無框電機、力矩傳感器、絕對值編碼器、深溝球軸承等共同共同組成。Optimus的線性執行器共14個：肘部2個、腕部4個、腿部8個；小巧手：主要由空心杯電機、絲杠、行星高精度齒輪箱、力矩傳感器、絕對值編碼器共同共同組成。靈刺繡共2個，每個小巧手由6個電機驅動。諧波減速器：市場需求大幅快速增長，大力大力推進減速器具有匹配轉速和增加扭矩的作用。減速器是連接動力源和執行機構的中間機構，機器人通過減速器將轉速降到各關節所需速度并增加扭矩，以滿足對動力輸出的要求。優質的減速器能夠提供穩定的傳動和高精度的定位，從而保證機器人的運動穩定性和精度。諧波減速器在人形機器人中應用廣泛。諧波減速器體積小、精度高、傳動比高、傳動平穩、可以向密閉空間傳遞運動等多個優點，但諧波減速器的剛度不高，在負載較大的情況下容易出現跳齒、脫齒現象，一般只能用于中輕型器械中。在工業機器人中諧波減速器主要用于小臂、腕部、手部等輕負載部位，人形機器人的負載較輕，因此諧波減速器的應用更加廣泛。空心杯電機：用做手部關節，國內多個企業布局定義：空心杯電動機屬于直流永磁的控制器、掌控電動機，也可以將其歸類為微特電機。在結構上突破了傳統電機的轉子結構形式，采用的就是并并無鐵芯轉子，也叫作空心杯型轉子。空心杯電機結構和分類：空心杯電機主要由后蓋、接線端子、電刷斜槽、電刷、換向器、杯形繞組（轉子）、轉軸、墊圈、滑動軸承、外殼、磁鐵（定子）、法蘭、定位環路共同共同組成。定子由永磁體、殼體、法蘭共同共同組成。外殼提供更多更多了恒定的磁場，并使電機無鐵損耗。空心杯電機涵蓋有刷和螺距兩種，有刷空心杯電機轉子并并無鐵芯，螺距空心杯電機定子并并無鐵芯。海外品牌占據高端市場，國內產品性價比優勢明顯。空心杯電機作為電機的新的發展方向，國外廠商也紛紛加強產品布局，如Maxon（瑞士）、Faulhaber（德國）等著名微電機廠商都已經大量申請空心杯電機相關的專利技術。目前，國內企業不斷加速國產替代，主要布局企業有鳴志電器、鼎智科技、偉創電氣等。滾珠絲杠：應用于直線關節，國內企業處于布局早期下游應用領域：滾珠絲杠廣為應用于各種工業設備和精密儀器，下游涵蓋機床、機器人、注塑機等。滾珠絲杠分類：滾珠絲桿涵蓋自潤式滾珠絲杠、靜音式滾珠絲杠、高速化滾珠絲杠以及慘況荷型滾珠絲杠等，而從循環方式看一看，滾珠絲桿涵蓋內循環和外循環兩種，其中內循環就是指滾珠在循環過程中始終與絲杠保持觸碰，外循環就是指滾珠在循環過程中有時與絲杠崩潰觸碰。滾珠絲杠應用于人形機器人直線關節。滾珠絲杠具有摩擦損失小、傳動效率高、精度高、高速給進和微焊接可能將將、軸向剛度高、無法自鎖、具有傳動的可逆性等優點，用做人形機器人的直線