王東岳

近日，工信部印發(fā)《人形機(jī)器人創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)意見》（下稱“《意見》”）提出，到2025年，人形機(jī)器人創(chuàng)新體系初步建立，“大腦、小腦、肢體”等一批關(guān)鍵技術(shù)取得突破，確保核心部組件安全有效供給；到2027年，人形機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新能力顯著提升，形成安全可靠的產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈體系，構(gòu)建具有國際競爭力的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，綜合實(shí)力達(dá)到世界先進(jìn)水平。

多家券商分析認(rèn)為，國內(nèi)各公司進(jìn)軍人形機(jī)器人行業(yè)，核心零部件國產(chǎn)替代有望迎來加速；硬件成本下降背景下，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)將逐步實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈走向繁榮。

《意見》提出，人形機(jī)器人集成人工智能、高端制造、新材料等先進(jìn)技術(shù)，有望成為繼計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、新能源汽車后的顛覆性產(chǎn)品，將深刻變革人類生產(chǎn)生活方式，重塑全球產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局。

上世紀(jì)80年代，日本本田公司發(fā)布了全球首個(gè)商業(yè)用途人形機(jī)器人ASIMO，但由于智能化程度不足以及造價(jià)成本高昂等因素，未能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)普及。

近幾年，隨著人工智能大模型的發(fā)展，人形機(jī)器人的三大瓶頸有望得到突破。

2021年8月，特斯拉在其首屆AIDay上公布人形機(jī)器人業(yè)務(wù)規(guī)劃，提出人形機(jī)器人的概念設(shè)計(jì)；2022年9月，特斯拉在提出概念設(shè)計(jì)一年后，即發(fā)布機(jī)器人硬件設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，并進(jìn)行實(shí)物演示；2023年年初以來，特斯拉開始持續(xù)放出人形機(jī)器人Optimus軟件算法更新進(jìn)展，產(chǎn)品落地再進(jìn)一步。

國內(nèi)市場上，盡管對(duì)人形機(jī)器人的探索起步相對(duì)較晚但發(fā)展迅速。截至目前，小米、優(yōu)必選已分別推出CyberOne和WalkerX機(jī)器人，小鵬、利葉智能、宇樹科技、純米科技等多家廠商也已推出人形機(jī)器人原機(jī)。

工信部表示，當(dāng)前，人形機(jī)器人技術(shù)加速演進(jìn)，已成為科技競爭的新高地、未來產(chǎn)業(yè)的新賽道、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新引擎。

《意見》提出，到2025年，人形機(jī)器人創(chuàng)新體系初步建立，“大腦、小腦、肢體”等一批關(guān)鍵技術(shù)取得突破，整機(jī)產(chǎn)品達(dá)到國際先進(jìn)水平，并實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，在特種、制造、民生服務(wù)等場景得到示范應(yīng)用；產(chǎn)業(yè)加速實(shí)現(xiàn)規(guī)模化發(fā)展，相關(guān)產(chǎn)品深度融入實(shí)體經(jīng)濟(jì)，成為重要的經(jīng)濟(jì)增長新引擎。

相比一般機(jī)器人，人形機(jī)器人擁有更高的感知能力、運(yùn)動(dòng)控制能力和交互能力，因此需要搭載更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、傳感、驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)，被譽(yù)為人工智能的最終形態(tài)。

根據(jù)《意見》，未來五年，工信部將推動(dòng)培育包括整機(jī)、基礎(chǔ)零部件、軟件創(chuàng)新在內(nèi)的重點(diǎn)產(chǎn)品。

在整機(jī)環(huán)節(jié)將推動(dòng)打造基礎(chǔ)版整機(jī)，構(gòu)筑人形機(jī)器人通用整機(jī)平臺(tái)，支持后續(xù)個(gè)性化功能開發(fā)；面向不同應(yīng)用場景需求，開發(fā)低成本交互型、高精度型以及極端環(huán)境下高可靠型等人形機(jī)器人整機(jī)產(chǎn)品，持續(xù)提升整機(jī)產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。

在基礎(chǔ)部組件環(huán)節(jié)，聚焦人形機(jī)器人專用傳感器，突破視、聽、力、嗅等高精度傳感關(guān)鍵技術(shù)，提升環(huán)境綜合感知能力；發(fā)展高功率密度執(zhí)行器，開發(fā)面向人形機(jī)器人的專用芯片，研發(fā)適用于人形機(jī)器人特點(diǎn)的高能效專用動(dòng)力組件。

同時(shí)，構(gòu)建人形機(jī)器人高實(shí)時(shí)、高可靠、高智能的專用操作系統(tǒng)，推動(dòng)與通用大模型等技術(shù)深度融合；開發(fā)面向各類場景的應(yīng)用軟件，建設(shè)完善人形機(jī)器人應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)和工具包；探索“機(jī)器人即服務(wù)”的新模式，加速人形機(jī)器人低成本、靈活部署應(yīng)用。

中信證券指出，在end-to-end網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)入下，從緩慢行走到加速行走再到完成高難度瑜伽動(dòng)作，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制能力大幅提升；兩年時(shí)間機(jī)器人從無到有，從硬件升級(jí)到軟件迭代，機(jī)器人的整體進(jìn)展速度超市場預(yù)期。

西部證券認(rèn)為，隨著機(jī)器人產(chǎn)業(yè)漸漸實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，成本將顯著下降；國內(nèi)各公司進(jìn)軍人形機(jī)器人行業(yè)，核心部件國產(chǎn)替代加速，帶來機(jī)器人硬件成本的下降，促進(jìn)人形機(jī)器人放量。

根據(jù)西部證券測算，綜合考慮到機(jī)器人降價(jià)等因素，至2030年國內(nèi)人形機(jī)器人新增市場空間有望達(dá)到5035億元；2023至2030年，人形機(jī)器人新增市場空間復(fù)合增長率預(yù)計(jì)達(dá)到96%；2030年，全球人形機(jī)器人新增市場空間約為1.02萬億元，2023-2030年的新增市場空間復(fù)合增長率預(yù)計(jì)超過80%。

財(cái)通證券認(rèn)為，長期來看，人形機(jī)器人的銷量預(yù)計(jì)不低于現(xiàn)有汽車行業(yè)水平，如果按照人形機(jī)器人單價(jià)2萬美元（馬斯克在AIDay提出的價(jià)格）計(jì)算，人形機(jī)器人的總市場規(guī)模預(yù)計(jì)將超過11萬億元人民幣，潛在市場空間巨大。

此外，高盛曾在報(bào)告中預(yù)估在未來10到15年內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)至少60億美元的人形機(jī)器人市場，甚至在最理想的情景下2035年人形機(jī)器人市場或?qū)⑦_(dá)到1540億美元。

MarketsandMarkets則預(yù)計(jì)，未來5年，人形機(jī)器人市場規(guī)模將從2023年的18億美元增長到2028年的138億美元，復(fù)合年增長率可達(dá)50.2%。

從成本構(gòu)成來看，機(jī)器人的硬件成本占比目前仍較高。以特斯拉的Optimus為例，其人形機(jī)器人全身共包含28個(gè)關(guān)節(jié)，又可以分為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)（14個(gè)）和線性關(guān)節(jié)（14個(gè)）。其中旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)由電機(jī)、諧波減速器、力矩傳感器、位置傳感器、交叉滾子軸承和向心止推滾珠軸承組成，線性關(guān)節(jié)由電機(jī)、行星滾柱絲杠、力矩傳感器、位置傳感器組成。

根據(jù)西部證券測算，目前機(jī)器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、線性關(guān)節(jié)、靈巧手和結(jié)構(gòu)件的硬件成本合計(jì)占比高達(dá)84.83%，僅旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的成本占比就達(dá)到41.83%，線性關(guān)節(jié)占比16%，合計(jì)占比接近60%。

中信證券認(rèn)為，人形機(jī)器人發(fā)展將帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器（旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)）需求增長。

2024年起，人形機(jī)器人將進(jìn)入放量期，預(yù)計(jì)將顯著拉動(dòng)對(duì)旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的市場需求，預(yù)計(jì)旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器需求年化復(fù)合增速將從2018-2023年間的7%提升到2023-2025年間的30%以上。

旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器由電機(jī)、減速器、傳感器、控制器組成，是電氣化架構(gòu)下機(jī)器人的基礎(chǔ)組成單元，廣泛應(yīng)用于各類機(jī)器人。

旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器以電機(jī)作為動(dòng)力來源，經(jīng)過減速器調(diào)節(jié)到所需的力矩輸出范圍，最終通過傳感器以及控制器實(shí)現(xiàn)伺服控制。旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的作用是為機(jī)器人提供自由度，旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器自身的性能直接影響機(jī)器人的承載力和精度等性能，用途復(fù)雜度越高所需旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器數(shù)目越多。

從硬件所涉及的細(xì)分零部件來看，傳感器、電機(jī)、減速器三類產(chǎn)品的成本占比分別為34%、21%和7%，是人形機(jī)器人成本占比最高的三類零部件。其中，機(jī)器人傳感器根據(jù)檢測對(duì)象不同分為外部傳感器和內(nèi)部傳感器。內(nèi)部傳感器用來感受機(jī)器人自身狀態(tài)，比如位置、速度、加速度、力覺傳感器等；外部傳感器用來檢測機(jī)器人所處環(huán)境以及狀況，比如接近覺、聽覺、嗅覺、視覺、觸覺傳感器等。

西部證券在研究報(bào)告中指出，參照特斯拉Optimus的傳感器配備，力傳感器預(yù)計(jì)占人形機(jī)器人總成本的30%，到2030年傳感器總體市場空間有望達(dá)到2681億元，2023-2030年復(fù)合增長率達(dá)到86%。

電機(jī)是人形機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)的核心零部件，包括應(yīng)用于大關(guān)節(jié)的無框力矩電機(jī)和應(yīng)用于手指的空心杯電機(jī)。西部證券預(yù)計(jì)，到2030年，無框力矩電機(jī)和空心杯電機(jī)的市場空間將分別突破2000億元和900億元，2023-2030年的年均增速將分別達(dá)到98%和97%，國產(chǎn)替代空間明顯。

此外，減速器也是旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器（旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)）的核心零部件之一。

目前，人形機(jī)器人廣泛采用三種主要類型的減速器，包括諧波減速器、RV減速器和行星齒輪減速器。

三種減速器因不同的特點(diǎn)而適用于不同部位。

其中，諧波減速器適用于人形機(jī)器人的肩關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)等需要精確控制的部位；行星齒輪減速器則主要適用于手指和其他末端關(guān)節(jié)部位。

西部證券在研究報(bào)告中指出，預(yù)計(jì)到2030年，應(yīng)用于人形機(jī)器人的諧波減速全球市場規(guī)模將達(dá)到718億元，2023-2030年的年復(fù)合增長率預(yù)計(jì)為103%；行星減速器的市場規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到599億元，2023-2030年的復(fù)合增長率約為105%；到2030年，全球減速器的整體市場空間將達(dá)到1317億元。