Tesla bot面世，迭代的起点

计算机 Teslabot面世，迭代的起点 特斯拉Optimus人形机器人原型机面世，基础功能场景与指关节高精度与高灵敏度打开应用想象空间。北京时间10月1日上午，特斯拉2022AI日举办，活动中特 证券研究报告|行业周报 2022年10月06日 增持（维持） 斯拉人形机器人擎天柱Optimus原型机正式亮相。初代原型机BumbleC现场展示 了行走、挥手等功能，并播放了该版本机器人在办公室浇水、在工厂搬运盒子与零 行业走势 部件的视频，展现了基本功能实现与承重能力。二代机Optimus由于出厂时间短尚 未将行走功能训练成熟，但指关节快速进行了1、2、6、握拳等动作，展示了高精度与高灵敏度，给未来功能迭代提供了极大想象空间。 各项物理指标全披露，直线传动、指关节指标惊艳。1）Optimus全身具有40个执行器。分别为身体上28个结构执行器与手部12个执行器。2）身体执行器分为6 类，从各项指标推测，为3类使用谐波方案与3类直线传动方案，分别为肩部6个、 肘部2个、腕部6个、腰部2个、髋部6个、膝部2个、踝部4个。3）直线传动髋部和膝部推测使用8000N直线传动方案，视频展示其可以将一台钢琴吊到半空。4）手部指关节具有6个执行器，11个自由度，单手抓力可达20LBS。从功率与体积推测，执行器电机大概率为空心杯电机。6）BOT芯片为特斯拉特制SOC，电池为统一高集成电池，容量为2.3度电，理论电压为52V。 算法框架与相关AI软硬件储备是最大亮点，将是特斯拉BOT快速迭代与实现功能 的重要支撑。1）本次发布会演示环节超过80%时间都在展示算法框架与AI软硬件储备，包括执行器统一优化、移动训练与路径规划、仿生型机器人动作训练、共同 适用于FSD与BOT的占用神经网络、海量数据、自动标注模型、仿真、数据引擎等算法框架，以及以DOJO及DOJO机柜为代表的包括编译器、内存优化、电源优化、视频分割优化、网络预测优化、系统托盘等AI软硬件储备。2）初代原型机BUMBLEC从迈出第一步到脚离地快速行走仅训练5个月时间，极强的算法框架与AI软硬件储备是实现机器人功能的真正核心，在各类场景中体现的精度、灵敏度均易通过其来训练，TESLABOT将进入快速迭代时代。 Optimus将近期量产并在特斯拉自有工厂环境中训练，中期预计价格在2万美金以 作者 分析师刘高畅 执业证书编号：S0680518090001邮箱：liugaochang@gszq.com 分析师张一鸣 执业证书编号：S0680522070009邮箱：zhangyiming@gszq.com 相关研究 下，3-5年内可进入民用市场。1）根据马斯克透露，Optimus有望在几周内达到并 超越BUMBLEC行动水平，近期将量产并在工厂环境的各项任务中进行训练，推测发布会邀请招聘顶尖AI人才也由此原因。2）中期量产价格有望低至2万美元以下，产量目标有望达到数百万台。3）马斯克表示不断的AI训练会使Optimus具备各种各样的功能，预计3-5年内民众可以直接订购。 人形机器人不一定是单一场景效率最高的形态，但却是能推动算法框架与AI软件生态迭代进步的必然选择，而这一点容易被产业及市场低估。特斯拉机器人的产品迭代过程及大量算法、软件发布显示，软件生态进步才是推动目前机器人应用场景实 现的关键要素。对标苹果IOS生态可发现，当年苹果正是靠着统一硬件+开放算法框架，建立起了百花齐放、牢不可破的强大生态。最初IOS系统相对封闭，然而自2008年3月开放生态后，苹果APPSTORE上应用数量爆发式增长，截止2022年3 月苹果appstore上上架的app数量已接近480万。对标智能手机的发展路径，统一硬件下，算法开发框架及软件生态才有可能迭代，从而推动BOT应用百花齐放。而任何一种非人形机器人硬件形态均导致场景应用有限，不同场景应用不同形态机器人会导致算法开发、软件生态难以形成，人形机器人是必然选择。 投资建议：建议关注1）三花智控、绿的谐波、鸣志电器、双环传动；2）江苏雷利、禾川科技、拓普集团、中科三环3）软件相关：科大讯飞、拓尔思、海康威视、优必选、云从科技。4）AI训练硬件：海光信息、寒武纪 风险提示：特斯拉人形机器人技术迭代不及预期风险；假设和测算误差风险；销量不达预期、经济下行超预期风险。 1、《计算机：一个很酷的BOT应用需要哪些技术积累？ 2022-09-25 2、《计算机：为什么我们前瞻看好信创？》2022-09-17 3、《计算机：中报总结：最难的时候已经过去》 2022-09-04 请仔细阅读本报告末页声明 内容目录 一、特斯拉人形机器人Optimus正式发布，可完成多项功能4 二、各项物理指标全披露，直线传动、指关节指标惊艳7 三、算法框架与相关AI软硬件储备是最大亮点12 四、近期量产并在工厂环境训练应用，3-5年民众可直接采购17 �、非人型难以形成生态，算法框架才是迭代关键18 投资建议21 风险提示21 图表目录 图表1：特斯拉人形机器人目前面世的三个版本4 图表2：BumbleC初代机现场向观众招手4 图表3：BumbleC可实现搬运箱子功能5 图表4：机器人共享汽车自动驾驶算法6 图表5：平衡性及移动速度大幅提高仅用时5个月6 图表6：机器人膝关节四连杆结构取代两连杆更高效6 图表7：特斯拉Optimus基础参数（芯片、电池、电机情况）7 图表8：特斯拉机器人体重73kg7 图表9：Optimus所采用的6类执行器8 图表10：Optimus躯干控制关节电机推测8 图表11：最大力量直线执行器可吊起半吨重钢琴9 图表12：特斯拉Dojo系统快速迭代9 图表13：寻找单个关节的最优执行器10 图表14：执行器统一优化10 图表15：特斯拉Optimus手部设计来自生物学灵感11 图表16：特斯拉Optimus手部基本参数11 图表17：波士顿动力Atlas球形手，适用场景相对受限12 图表18：Optimus在机械结构上或更便于量产降成本、协助工程师聚焦算法实现12 图表12：特斯拉占用神经网络（OccupancyNetworks）示意图13 图表13：特斯拉道路神经系统（FSDLanes）示意图13 图表14：各类标记技术对比13 图表15：特斯拉仿真模拟（Simulation）示意图13 图表16：特斯拉数据引擎（DataEngine）示意图14 图表17：特斯拉通过演示建立运动参考库14 图表18：特斯拉通过轨迹优化调整运动方式14 图表19：Optimus视觉导航15 图表20：Optimus路径规划流程15 图表21：DOJO加速器示意图15 图表22：DOJO的CTE降幅与能量提升表现15 图表23：25个Dojo与24个GPUS延时对比16 图表24：Dojo与A100帧率对比16 图表25：Dojo与A100OccupancyNetworks、AutoLabeling下性能对比16 图表26：Dojo与GPU成本对比17 图表27：Dojo与GPU时间对比17 图表28：Optimus可部署于工厂参与生产17 图表29：Optimus将进行各类替代工人训练17 图表23：中期价格预计在2万美金以下18 图表15：特斯拉人形机器人将搭载AI软件算法19 图表16：初代iphone仅允许开发者采用Web2.0+AJAX来创造第三方应用程序19 图表17：2008-2022年苹果Appstore上架app及游戏数量20 图表18：2020年苹果Appstore总销售额高达约640亿美元20 图表19：不同机器人形态的特性对比21 图表20：唯有人形机器人才有望形成生态21 一、特斯拉人形机器人Optimus正式发布，可完成多项功能 特斯拉Optimus人形机器人原型机惊喜亮相，可完成行走、挥手、浇水等动作。北京时间10月1日上午，特斯拉2022AI日举办，活动中特斯拉人形机器人擎天柱Optimus 原型机正式亮相。现场展示了两代机器人：1）没有安装外壳的初代版本BumbleC：该版本现场演示了行走、挥手等功能，并播放了该版本机器人在办公室浇水、在工厂搬运盒子与零部件的视频； 图表1：特斯拉人形机器人目前面世的三个版本 资料来源：特斯拉AIday现场直播，国盛证券研究所 图表2：BumbleC初代机现场向观众招手 资料来源：特斯拉AIday现场直播，国盛证券研究所 图表3：BumbleC可实现搬运箱子功能 资料来源：特斯拉AIday现场直播，国盛证券研究所 二代版本训练时间短未能行走，组合动作及手部动作惊艳。装有外壳的最新版本（二代机Optimus），该版本刚出厂不久未得到充分训练，现场未展示其行走功能但展示四肢 组合运动及手部组合精细运动，指关节快速进行了1、2、6、握拳等动作，展示了高精度与高灵敏度，给未来功能迭代提供了极大想象空间。 图表4：二代机Optimus展示“ROCK”手势 资料来源：特斯拉AIday现场直播，国盛证券研究所 以AI算法为核心的运动迭代展现开创性思路，5个月时间从艰难移步到脚离地快速行走。在特斯拉之前，本田ASIMO与波士顿动力机器人等其他人形机器人问世已久，能够实现的功能大体为直立行走、挥手、握手、搬运物品、拧瓶盖等。而根据特斯拉发布会 官方说明，特斯拉Optimus开发至今仅六个月，却已经能基本实现直立行走、挥手、给植物浇水、搬运盒子等算法功能，平衡性及移动速度大幅提高仅用时4个月，软件迭代高效。当前，由于二代机面世仅一个月，尚未调试完全；但我们预计二代机在落地后能在应用中快速学习，实现技术的快速进步与迭代。 图表4：机器人共享汽车自动驾驶算法图表5：平衡性及移动速度大幅提高仅用时5个月 资料来源：特斯拉AIday现场直播，国盛证券研究所资料来源：特斯拉AIday现场直播，国盛证券研究所 软件算法支撑硬件研发，整体硬件结构具有放生性。特斯拉拥有分析高度复杂系统的仿真能力，精确模拟model系列汽车撞击测试系统已成熟应用，包括所有螺栓、焊点，一 辆汽车有3500万个自由度，汽车行业积累的结构分析能力对机器人同样具有借鉴意义，既有的碰撞模拟软件可以模拟机器人摔倒、外力撞击等情形对齿轮箱、手臂传感等部位影响。通过模拟机器人完成任务所需的动作，了解执行器的细节，在模拟中先试运行，可以帮助优化组件研发。以机器人膝关节的机械结构为例，通过对人体膝盖关节力学仿真，在机器人上运用四连杆取代两连杆结构，运动效率得到极大提升。 图表6：机器人膝关节四连杆结构取代两连杆更高效 资料来源：特斯拉AIday现场直播，国盛证券研究所 二、各项物理指标全披露，直线传动、指关节指标惊艳 针对特斯拉Optimus原型机基础参数情况，我们从动力系统、驱动系统及控制系统进行梳理： 图表7：特斯拉Optimus基础参数（芯片、电池、电机情况） 资料来源：特斯拉AIday现场直播，国盛证券研究所 体重73kg，电池为统一高集成电池，涵盖充放电、热管理及电源分配等系统，容量为2.3kWH，理论电压为52V，正常状态下，足够机器人一天使用； 图表8：特斯拉机器人体重73kg 资料来源：特斯拉AIday现场直播，国盛证券研究所 Optimus全身具有40个执行器。分别为身体上28个结构执行器与手部12个执行 器。身体执行器分为6类，从各项指标推测，为3类使用谐波方案与3类直线传动 方案，分别为肩部6个、肘部2个、腕部6个、腰部2个、髋部6个、膝部2个、 踝部4个。 图表9：Optimus所采用的6类执行器 资料来源：特斯拉AIday现场直播，国盛证券研究所 图表10：Optimus躯干控制关节电机推测 20Nm 110Nm 180Nm 500Nm 3900Nm 8000Nm 空心杯 肩肘 2x3 2x1 腕腰 2x1 1x2 2x2 髋膝 2x2 2x12x1 踝 手指 2x1 2x1 2x6 资料来源：特斯拉AIday现场直播，国盛证券研究所 直线传动髋部和膝部推测使用80