特斯拉Optimus发布，人形机器人产业巡礼

行业研究|深度报告 看好（维持） 特斯拉Optimus发布，人形机器人产业巡礼 机器人专题 国家/地区中国 行业计算机行业 报告发布日期2022年10月29日 核心观点 人形机器人提升硬件需求。近年来，受益于国家经济快速发展，制造业水平持续上升，我国自动化和智能制造的需求不断提高，2021年我国工业机器人产量同比增长 44.9%，2020年中国服务机器人市场规模达同比增长37.4％。机器人核心零部件 （减速机、伺服电机、控制器）在功能和成本上都占有重要地位，近年来国产减速机实现较大突破，伺服电机国产化率逐步提升。相比于传统工业机器人，人形机器人具有更多自由度/关节，核心零部件的数量将成倍增长。由于服务机器人/人形机器人具有更强的交互能力，其应用场景将持续拓宽，也将为机器人零部件带来快速发展机遇。 机器人性能提升需要传感器、控制芯片等底层硬件支撑。机器视觉传感器和SoC控制芯片分别对应机器人的“眼睛”识别能力和“大脑”计算能力。人形机器人需要 3D视觉，有望提升多目视觉、激光雷达等3D视觉技术的需求，从而增加ToF模组、CIS芯片、激光器芯片等需求。同时，机器人是SoC市场增长的一个主要驱动力，将SoC运用到机器人领域也有助于缩短上市时间、降低总拥有成本。 AI决定机器人智能化上限，机器视觉和智能语音是两大关键领域。由于不同的下游应用场景具有不同的需求，这也导致难以形成一套通用的算法模型，因此被运用在 不同领域的机器人无论是在形态还是算法层面上都具有极大的差距。此时，AI逐渐成为了机器人的核心竞争力：AI机器人可利用在工作中积累得到的数据进行迭代升级，不断优化其在不同场景功能，实现对日益丰富的应用场景赋能。在人机交互方面，视觉以及语音、语义理解也是用户直接感知机器人智能化程度的要点，也是目前机器人智能化程度的“标签”。 投资建议与投资标的 人形机器人技术创新多，需要整合工业机器人、软件算法、消费电子等多领域供应链，建议关注： 整机：（1）人形机器人：小米集团-W(01810，买入)；（2）工业、物流机器人： 海康威视(002415，买入)、大华股份(002236，买入)、长盈精密(300115，未评级)、拓斯达(300607，未评级)、机器人(300024，未评级)、华中数控(300161，未评级)。 视觉及模组：凌云光(688400，未评级)、奥比中光-UW(688322，未评级)、奥普特(688686，未评级)、舜宇光学科技(02382，买入)、虹软科技(688088，未评级)、中科创达(300496，买入)。 CIS：韦尔股份(603501，买入)、思特威-W(688213，买入)。 激光器：长光华芯(688048，未评级)、炬光科技(688167，未评级)。 控制系统：埃斯顿(002747，未评级)、埃夫特-U(688165，未评级)、雷赛智能(002979，未评级)。 SoC主控芯片：晶晨股份(688099，买入)、瑞芯微(603893，未评级)。 伺服系统：汇川技术(300124，未评级)、新时达(002527，未评级)、英威腾 (002334，未评级)、雷赛智能(002979，未评级)。 减速器：绿的谐波(688017，未评级)、秦川机床(000837，未评级)、双环传动(002472，未评级)、中大力德(002896，未评级)。 语音语义：科大讯飞(002230，买入)、拓尔思(300229，未评级)。 风险提示 人形机器人落地不及预期、宏观经济下行的风险、零部件产业链供应不及预期、相关零部件渗透率不及预期、AI技术发展不及预期。 浦俊懿021-63325888*6106 pujunyi@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860514050004 蒯剑021-63325888*8514 kuaijian@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860514050005香港证监会牌照：BPT856 杨震021-63325888*6090 yangzhen@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860520060002香港证监会牌照：BSW113 谢忱xiechen@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860522090004 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 目录 一、特斯拉人形机器人Optimus原型机正式亮相5 1.1特斯拉Optimus身体具有28个自由度，可完成多个高精度动作5 1.2特斯拉Optimus背后具有强大的软件及算法能力6 二、硬件是机器人执行工作的基础8 2.1工业机器人迅速发展，服务机器人景气向上8 2.2零部件国产化，助力降本增效10 2.3人形机器人打开需求空间12 三、传感器、控制芯片等底层硬件支撑感知能力和算力提升14 3.1机器视觉传感器为机器人植入“眼睛”14 3.2SoC芯片提高机器人“大脑”的运算能力16 3.3国内零部件及整机厂有望获得增量需求17 3.3.1整机厂：小米集团、海康威视、大华股份、长盈精密17 3.3.2视觉系统及模组：凌云光、奥比中光、奥普特、舜宇光学19 3.3.3CIS：韦尔股份、思特威20 3.3.4激光器：炬光科技、长光华芯21 3.3.5SoC主控芯片：晶晨股份、瑞芯微21 四、AI决定机器人智能化上限，具有AI相关技术能力的厂商有望受益23 4.1AI是智能机器人的核心，机器视觉和智能语音是两大关键领域23 4.1.1机器视觉24 4.1.2智能语音交互25 4.2具有视觉、语音等相关AI技术能力的厂商有望受益26 4.2.1科大讯飞：智能语音交互技术全球领先，“讯飞超脑2030计划”推进更通用的AI 落地26 4.2.2拓尔思：语义智能技术（NLP）的领导者27 4.2.3虹软科技：全球领先的计算机视觉人工智能企业28 4.2.4中科创达：具有全栈式操作系统及人工智能技术29 投资建议29 风险提示30 图表目录 图1：特斯拉人形机器人Optimus5 图2：特斯拉机器人驱动器（图中橙色部分）5 图3：特斯拉机器人执行机构5 图4：特斯拉机器人手6 图5：特斯拉机器人手指6 图6：Tesla智能驾驶技术发展迅速6 图7：Autopliot摄像头与占用网络算法实现三维环境建模7 图8：OccupancyNetwork模型在汽车FSD中的应用7 图9：机器人在现实中保持平衡很难实现7 图10：Tesla机器人实现行走花了近6个月7 图11：特斯拉通过对真人动作捕捉形成运动训练库8 图12：优化算法对机器人实际运动轨迹进行优化8 图13：工业机器人8 图14：服务机器人8 图15：工业机器人下游分布（2017年）9 图16：服务机器人分类（2021年）9 图17：我国工业机器人产量9 图18：我国工业机器人密度9 图19：我国服务机器人市场规模（亿元）10 图20：我国服务机器人产量10 图21：工业机器人构成10 图22：工业机器人成本构成10 图23：机器人控制器11 图24：机器人控制器份额（2017年）11 图25：机器人谐波减速机11 图26：机器人减速机份额（2017年）11 图27：机器人伺服电机12 图28：机器人伺服电机份额（2017年）12 图29：日本阿西莫机器人12 图30：Atlas机器人12 图31：服务机器人防疫应用13 图32：服务机器人展厅应用13 图33：全球CIS销售额（亿美元）15 图34：激光雷达产业链16 图35：全球激光雷达市场规模（亿美元）16 图36：SoC芯片产业链17 图37：小米人形仿生人CyberOne采用自研Mi-Sense空间视觉模组18 图38：海康机器人产品矩阵18 图39：华睿科技产品矩阵19 图40：天机EVO系列产品19 图41：凌云光、奥比中光、奥普特机器视觉收入（百万元）20 图42：舜宇光学收入构成（百万元）20 图43：韦尔股份的全局快门CIS产品线丰富20 图44：思特威发布智慧安防领域高分辨率全局快门产品20 图45：炬光科技、长光华芯相关业务收入（万元）21 图46：晶晨股份发布人工智能机器视觉通用型SoC芯片C0305X22 图47：瑞芯微SoC芯片产品应用领域22 图48：AI使机器人逐步拓宽应用领域23 图49：机器人主要的AI应用领域24 图50：全球机器视觉市场规模预测（亿美元）24 图51：中国机器视觉市场规模预测（亿元）24 图52：TeslaBot的AI视觉25 图53：小米CyberOne机器人的视觉空间系统25 图54：我国智能语音市场规模预测（亿元）25 图55：智能语音交互的技术实现流程26 图56：科大讯飞在SemEval2022三项主要赛道中拿下冠军26 图57：“讯飞超脑2030计划”三个里程碑27 图58：拓尔思产品及技术体系28 图59：虹软科技具备为各领域提供一站式视觉解决方案的能力28 图60：中科创达核心技术与产品概览29 表1：全球工业机器人产业链主要企业11 表2：部分人形机器人情况13 表3：部分人形机器人机器视觉解决方案14 表4：3D视觉感知主要技术15 一、特斯拉人形机器人Optimus原型机正式亮相 1.1特斯拉Optimus身体具有28个自由度，可完成多个高精度动作 2022年9月底，特斯拉AIDay2022开幕，特斯拉人形机器人擎天柱Optimus原型机正式亮相。机器人躯干处搭载了2.3kWh、52V电池包，高度集成了充电管理、传感器和冷却系统。特斯拉借鉴了其汽车设计经验，将从传感到融合、再到充电管理都汇集到这一系统内。Optimus身体共有28个自由度，采用了更加灵活的弹簧负载设计与6种类型执行器，关节采用仿生学关节设计，模拟人类关节与肌腱形态，手部则采用人体工程学设计，拥有11个自由度。目前，Optimus已经 可以完成行走、上楼梯、下蹲、拿取物体等动作，灵活的双手得益于合理的手指关节设置，柔韧性和强度表现俱佳，执行器既能够承受约半吨重的钢琴这样的重物，也可以完成轻薄物体抓取、操作机械装置、复杂手势等高精度动作。 图1：特斯拉人形机器人Optimus 数据来源：TeslaAIday2022，东方证券研究所 从运动硬件看，特斯拉人形机器人躯干有28个关节驱动器，并且手部有6个驱动器、11个自由度。其中驱动器包括三种旋转执行器和三种线性执行器，其运动执行器需要具有较高的扭矩密度和推力密度。 图2：特斯拉机器人驱动器（图中橙色部分）图3：特斯拉机器人执行机构 数据来源：TeslaAIday2022，东方证券研究所数据来源：TeslaAIday2022，东方证券研究所 图4：特斯拉机器人手图5：特斯拉机器人手指 数据来源：TeslaAIday2022，东方证券研究所数据来源：TeslaAIday2022，东方证券研究所 1.2特斯拉Optimus背后具有强大的软件及算法能力 TeslaFSD持续迭代多个版本，训练的神经网络模型超过7万。2021年，Tesla的FSDBeta测试仅有2000余名用户参与，而今年这一数字已经超过16万。2022年，Tesla发布了35个FSD版本，训练了75000多个神经网络模型，其中281个模型对FSD系统性能有显著提升，而特斯 拉自动驾驶技术的快速发展也推动了Tesla机器人的功能实现。 图6：Tesla智能驾驶技术发展迅速 数据来源：TeslaAIday2022，东方证券研究所 Optimus沿用了Tesla车辆的视觉及智能驾驶技术。Tesla工程师在演讲中提到：“我们把智能驾驶从在轮子上的机器人转移到了两条腿的机器人上”。Optimus搭载了Autopliot摄像头作为感知系统，并通过计算机视觉技术来感知外部环境。此外，Optimus还采用了与汽车上的FSD方案相同的占