电气设备人形机器人：AI赋能下空间可期，看好特斯拉供应链

行业报告|行业投资策略 证券研究报告 2023年6月25日 电气设备 人形机器人：AI赋能下空间可期，看好特斯拉供应链 分析师孙潇雅SAC执业证书编号：S1110520080009 作者： 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 行业评级：强于大市（维持评级）上次评级：强于大市 传统机器人是千亿规模成熟赛道，分为工业和服务机器人，工业/服务机器人均为千亿级别市场，近些年全球增速约为10%/20%。 人形机器人属于新兴赛道，参与者多为科技、互联网企业，由于技术难度较大+成本较高，迟迟未落地量产，产业尚处于探索状态，近期，我们认为行业发生了明显的变化，人形机器人有望实现0到1的突破，即供给侧-出现明显变化+技术侧-人工智能技术取得重大进展。 供给侧-TSL：1）迭代和进化速度惊人：特斯拉人形机器人项目正式公开后刚满一年的成果令人满意，因为它可以复用特斯拉汽车同款的 FSD和Dojo超级计算机，在代码、设计方面实现30%的训练速度提升。2）降本效果值得期待：截至2022年10月，ASIMO、Atlas单台成本为250、200万美元，而特斯拉的人形机器人直接将目标价格控制在2万美元，特斯拉能将人形机器人的成本压降，主要得益于其自动驾驶积累的先天条件。3）远期规划宏大：特斯拉2023年股东大会马斯克表示了对市场空间广阔的畅想（如果按照人的数量和机器人的数量来比，如果做成2：1的话，人形机器人的需求可能会和汽车的需求一样多），另一方面是对特斯拉在人形机器人上信心的表达，甚至认为 特斯拉长期价值是人形机器人给的。 供给侧-1XTechnologies：1）人形机器人实现量产并在安保领域实现应用：1X主要生产两款人形机器人：EVE（双轮）和NEO（双足），其中EVE人形机器人已经实现量产，2022年向ADTCommercial交付了140台机器人，应用于夜间巡逻工作，23年1月表示今年目标是部署150到300台机器人。2）OpenAI注资促进研发及扩产：2023年OpenAI于领投1XTechnologies2350万美金，加大NEO的研发力度、并扩产EVE。 我们认为特斯拉有望复刻当年电动车战果，实现人形机器人梦想，原因系1）车端算法直接迁移；2）电车供应链可迁移至机器人供应链，规模化降本能力强；3）自己具备应用场景。人形机器人产业链主要包含软件端（环境感知模块、智能AI芯片模块、操作系统模块）和硬件端（运动控制模块）。我们认为软件端特别是算法相关的大概率特斯拉自己做，故从A股投资机会看，国内硬件供应商机会更大。 TSL机器人硬件部分三大核心部位在于旋转关节、线性关节、手部关节，人形机器人核心零部件有电机（无框力矩电机、空心杯电机）、谐波减速器、丝杠（行星滚柱、T型滑动）、传感器等。 投资建议 人形机器人行业壁垒高（对企业资金、技术、资源整合要求均很高）+天花板高（以全球80亿人口为基数）+产业链长，是未来不可多得的有望超越此前消费电子-苹果产业链、特斯拉-电动车产业链的长坡后雪大赛道。 更重要的是人形机器人产业链后续有望看到持续催化（特斯拉自身进展、1X发展）、AI发展等，继续看好特斯拉实现人形机器人梦想，建 议关注人形机器人潜在国产零部件供应链【拓普集团】（天风汽车覆盖）、【鸣志电器】、【鼎智科技】/【江苏雷利】（天风电新和机械联合覆盖）、【三花智控】（天风家电覆盖）、【中大力德】、【双环传动】（天风新产业和汽车联合覆盖）；【柯力传感】（天风机械和新产业联合覆盖）、【汇川技术】、【步科股份】等。 风险提示：人形机器人发展不及预期、特斯拉人形机器人进展不及预期、国内供应商进入特斯拉人形机器人供应链不及预期、测算有主观性 1 传统机器人是工具，人形机器人是下一代智能终端 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明4 机器人技术的研究起始于20世纪中期，主要是基于计算机技术和自动化技术的快速发展。 根据IFR分类，机器人主要包括工业机器人和服务机器人。 工业机器人：是一种通过编程或示教实现自动运行，具有多关节或多自由度，并且具有一定感知功能，如视觉、力觉、位移检测等，从而实现对环境和工作对象自主判断和决策，能够代替人工完成各类繁重、乏味或有害环境下体力劳动的自动化机器。 服务机器人：服务机器人是除工业机器人以外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人的统称。根据应用场景的不同，服务机器人可分为家用服务机器人和专业服务机器人两个领域，其中，家用服务机器人可分为清洁机器人、娱乐机器人、教育机器人、陪护机器人、家庭安全机器人等；专业服务机器人可分为医疗机器人、安防巡检机器人、物流机器人、客服机器人以及军事机器人等。 我们认为传统的机器人如工业机器人更类似工业装备，服务机器人是类似家电的消费品，故传统机器人（工业+服务）行业的发展更多和工业制造以及服务业行业增速相关。 图：2017-2024全球机器人（工业+服务+特种机器人）销售额及预测（亿元） 全球机器人销售额全球yoy 5000 4000 3000 25.1% 2917 3944 3488 19.6% 4488 30.0% 25.0% 20.0% 2332 20602088 15.0% 2000 1000 1816 13.5% 11.7% 13.1% 13.8% 10.0% 5.0% 01.3% 0.0% 资料来源：绿的谐波招股书、IFR、中国电子学会《中国机器人产业发展报告（2022年）》、天风证券研究所 5 201720182019202020212022E2023E2024E 工业机器人市场空间：2021年全球工业机器人市场强劲反弹，市场规模为1190亿元，同比增长26%；2021年全球工业机器人安装量达52万台，同比增长35%。随着市场需求持续释放以及工业机器人的进一步普及，工业机器人市场规模有望保持稳定增长，IFR预计2024年市场规模有望达到1564亿元，5年CAGR为10.8%。工业机器人是实现自动化生产的终端设备，下游是汽车制造业、3C行业、化工、金属加工业、食品制造等。 服务机器人市场空间：2021年全球服务机器人市场规模达1170亿元，同比增长25%。服务机器人应用场景和服务模式正不断拓展，IFR预计2024年全球服务机器人市场规模达1972亿元，5年CAGR为20%。 图：2017-2024全球工业机器人市场规模及预测（亿元） 全球工业机器人销售额全球工业机器人yoy 图：2017-2024全球服务机器人市场规模及预测（亿元） 全球服务型机器人销售额全球服务机器人yoy 2000 1500 24% 11081122 26%1428 11901326 1564 30.0% 20.0% 2500 2000 41%44% 1476 1700 1972 50.0% 40.0% 1000 500 938945 1%1% 11%8% 10%10.0% 0.0% -10.0% 1500 1000 500 449 1170 646 78922%93825% 19% 26% 15% 30.0% 20.0% 16% 10.0% 0-16% 201720182019202020212022E2023E2024E -20.0% 0 201720182019202020212022E2023E2024E 0.0% 图：2015-2025全球工业机器人安装量及预测（万台）图：2018-2021全球工业机器人分行业安装量（万台） 80.0 60.0 40.0 20.0 0.0 全球工业机器人安装量YoY 30% 35% 69 61 65 16% 52 38 42 11% 37 38 57 1% 25 29 -% 3% 12 0 8% 6% 6% 20152016201720182019202020212022E2023E2024E2025E 40% 20% 0% -20% 15.0 10.0 5.0 0.0 电气/电子汽车金属机械橡胶塑料食品饮料 13 14 11 11 11 12 9 8 4 5 6 4 21 21 21 22 2018年2019年2020年2021年 工业机器人竞争格局：全球工业机器人市场长期由外资垄断，日本发那科、瑞士ABB、日本安川、德国库卡“四大家族”的市场占有率超过50%。国产替代显著加速，一方面，外资企业在生产、交货、售后服务等多方面均受到全球供应链影响，国产机器人厂商凭借国内较为完整的供应链体系、强大的技术服务能力和灵活的市场策略，在锂电、光伏、新能源汽车零部件等新兴领域持续渗透，国产化工控产品份额持续加速提升；另一方面，国产龙头机器人厂商发展势头良好根据MIR睿工业数据，2017-2022年中国工业机器人国产化率由24.2%提升至35.7%。 传统工业机器人龙头“四大家族”在人形机器人赛道竞争力不强，目前没有明显的人形机器人研发进展，只有一些人性化设计的双臂机器人，如ABB推出的双臂协作机器人Yumi。 人形机器人赛道上科技、互联网龙头参与，其中互联网探索应用场景。近几年人形机器人迎来较高关注度，除了传统机器人厂商，车企、互联网企业纷纷入驻，多方势力的交流丰富了机器人的可用性，通过技术迁移，向多领域不断渗透。1）头部科技企业对人形机器人赛道的关注可赋能自身消费娱乐等主要业务，AI赋能探索下游应用场景，侧面推动技术向工业等领域的落地应用。2）科技企业电新系特斯拉依托业务理解优势，整合多方资源，加速降本和规模化量产。 波士顿动力公司历史：波士顿动力成立于1992年，早期波士顿动力与美国军方有密切的合作，研究资金也大多来源于美军资助。曾先后被谷歌、软银、现代汽车集团收购，截至2023年6 月，现代汽车持有80%的股份。 Atlas液压结构件和感知能力打造卓越运动性能：Atlas可以像运动员一样奔跑、翻转、跳跃和腾空，并能够快速越过具有一定倾斜度的障碍物，被称为“跑酷”机器人。Atlas极致运动能力的背后是强大的硬件性能和感知、控制技术： 液压驱动：Atlas机器人四肢均由液压驱动，全身共拥有28个自由度，液压系统由伺服阀、执行器、液压管路等构成，通过3D打印嵌入四肢结构件中。相比电机驱动：1）液压驱动具备高负载驱动特性，核心原理是通过液体压缩泵产生高压液体，高压强作用于缸体产生巨大推力，带动机器人关节运动，从而做出后空翻等高难度动作；2）液压结构还使机器人更具 弹性，除了油液自身的可压缩性，如果用蓄能器还能起到减震作用，使肢体具有弹性。 运动控制：Atlas执行的动作都源自其行为库中的动作模板，它可以根据目标情况自主从库中选择相应的动作执行。跑酷过程中，Atlas的模型预测控制器（MPC）会调整其发力、姿势、动作发生时机等细节，来应对环境、脚滑等各种可能实时出现的因素。 环境感知力：Atlas利用头部的RGB摄像头和TOF深度传感器获取环境信息，利用多平面分割算法从点云中提取平面，从而构建不同对象的3D地图，基于模型来规划路径，计算每一步的落脚点。 缺点：液压系统噪音大、易漏液、对污染敏感、对液压元件的精度质量要求高、对维护团队要求高，导致制造成本居高不下，单台价值约200万美元，难以走出实验室、走向商业化。 图：Atlas腿部液压元件布局 图：Atlas机器人后空翻落地状态 Ameca由机器人公司EngineeredArts制造，拥有极其接近真人的面部表情和动作，主要设计为进一步开发人机交互机器人技术的平台，未来有望应用于娱乐和交流场景。Ameca利用嵌入式麦克风，双目眼安装的摄像头，胸部摄像头和面部识别软件与公众互动，底层系统采用Tritium+Mesmer。交互可以由GPT-3或人类远程呈现管理。 Tritium：连接了软件、设备和云端，主要负责智能化和各个机械结构之间的联动； Mesmer：提供丰富的面部表情和肢体动作数据。Mesmer用36个摄像机对人体进行360度的3D扫描后，