人形机器人行业深度：具身智能，迈向广阔蓝海市场

中泰证券研究所专业｜领先｜深度｜诚信 ｜证券研究报告｜ 人形机器人行业深度： 具身智能，迈向广阔蓝海市场 2023.06.29 中泰机械首席：王可 执业证书编号：S0740519080001邮箱：wangke03@zts.com.cn 中泰机械分析师：张晨飞 执业证书编号：S0740522120001 Email：zhangcf01@zts.com.cn 人形机器人：从专用到通用，打开机器人市场空间。 •人形机器人打开机器人市场空间。人形机器人指具备人类的外形特征和行动能力的智能机器人。传统机器人一般应用于单一场景，通过特定数据库进行训练，例如搬运、送餐、扫地机器人等；而人形机器人基于通用大模型，不限制固定应用领域，运转时可根据人的指令无缝生成相关代码并指挥机器人行动。从专用到通用场景的升级，人形机器人有望打开机器人应用场景，远期市场空间大。 •行业市场空间广阔。根据优必选招股书，预期2026年全球人形机器人解决方案市场规模将达到80亿美元。马斯克认为，人形机器人将会是今后特斯拉主要的长期价值来源。如果人形机器人和人的比例在2比1左右，则人们对机器人的需求量约100亿至200亿个，远超电动车的数量。 AI助力+商业巨头入局，产业进展加速。 •人形机器人发展多年，为何近年发展加速？全球第一台人形机器人于1973年诞生于日本，已发展多年，2022年以来行业迎来密集催化，行业进展加速。我们认为主要原因有以下两点：（1）通用大模型发展，人形机器人有望迎来技术奇点；（2）特斯拉凭借强大的软件技术、供应链能力有望带动整个产业的发展。 •人形机器人发展的难点：人形机器人有三大关键技术模块：运动模块、传感模块和人工智能模块，是现有机器人技术的延伸。目前人形机器人的难点存在三个：（1）人形机器人工作场景复杂，需要更强大的通用型算法以保证动作执行的成功率；（2）人形机器人应用会带来隐私和安全性问题，需完善行业标准规范；（3）成本控制以实现经济可行。 关注上游核心零部件投资机会。 •人形机器人主要由关节、灵巧手、躯干、算法构成。关节：采用减速机+电机的传动方式，包括旋转关节和线性关节；灵巧手：能实现细微操作。躯干：躯干包含传感器、电池管理、和冷却系统。算法：复用电动车全自动驾驶系统和感知计算单元，硬件包括芯片、摄像头等。 •关注上游核心零部件增量机会。机器人核心零部件包括减速器、伺服、控制器等。根据ofweek数据，减速器、伺服、控制器占工业机器人成本的比例分别为35%、20%、15%。人形机器人关节和自由度更多，预计零部件占比更高。关注人形机器人发展为上游核心零部件带来的增量机会。 受益方向：谐波减速器、无框力矩电机、空心杯电机、行星滚珠丝杠、传感器等。 风险提示：人形机器人产业发展不及预期的风险；相关标的业绩不达预期的风险；研报引用数据更新不及时的风险等。 目录 CONTENTS 1人形机器人：从专用到通用，打开机器人市场空间 2AI助力+商业巨头入局，人形机器人产业进展加速 3关注上游核心零部件投资机会 4受益标的 5风险提示 目录 CONTEN ENTS 中泰证TS券 1 人形机器人：从专用到通用，打开机器 人市场空间 领先｜深度 信 根据应用领域，机器人可分为工业、服务和特种机器人。（1）工业机器人：面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人，在工业生产加工过程中通过自动控制来代替人类执行某些单调、频繁和重复的长时间作业；（2）服务机器人：在非结构环境下为人类提供必要服务的多种高技术集成的先进机器人，其应用范围更加广泛，可从事运输、清洗、安保、监护等工作； （3）特种机器人：替代人类从事高危环境和特殊工况的机器人，主要包括军事应用机器人、极 限作业机器人和应急救援机器人。 人形机器人指外形类人的机器人，能胜任多种应用场景。人形机器人指具备人类的外形特征和行动能力的智能机器人，可以采用双腿行走的方式，通过手臂和身体的协调完成一些功能，以及通过语音和人类进行交互。从应用看，人形机器人与服务机器人更加类似，但人形机器人通用性更强，能胜任多种场景。 图表1：机器人分类 来源：中国电子工业协会，中泰证券研究所整理6 机器人市场持续成长。根据中国电子学会数据，2012-2021年全球机器人市场规模由107亿美元增长至429亿美元，CAGR约16.7%，行业持续成长。2021年全球工业、服务、特种机器人市场规模分别为175亿美元、172亿美元、82亿美元，占比分别为40.8%、40.1%、19.1%。2012-2021年，服务机器人占机器人市场规模的比例由12.1%提高至40.1%，表现出更好的成长性。 图表2：2021年全球机器人市场结构图表3：全球工业机器人市场规模 250 30% 19.11% 40.79% 40.09% 工业机器人服务机器人特种机器人 200 150 100 50 20% 10% 0% -10% 0 201720182019202020212022E2023E2024E -20% 图表4：全球服务机器人市场规模 350 300 250 200 150 100 50 0 50.0% 40.0% 30.0% 20.0% 10.0% 0.0% 市场规模（亿美元）年增长率 图表5：全球特种机器人市场规模 150 100 50 0 30.0% 25.0% 20.0% 15.0% 10.0% 5.0% 0.0% 201720182019202020212022E2023E2024E201720182019202020212022E2023E2024E 市场规模（亿美元）年增长率 来源：IFR，中国电子工业协会，中泰证券研究所 市场规模（亿美元）年增长率 7 人形机器人是机器人从专用到通用场景的升级。 •传统机器人一般为专用场景。传统机器人的应用一般集中于某一领域，例如协作机器人、搬运机器人、手术机器人、送餐机器人、扫地机器人、物流机器人等，一般提前预设指令和规则，机器人运作时时根据场景和预设规则执行相应动作。 •人形机器人是机器人行业从专用到通用场景的升级。人形机器人基于通用型算法，通过生成式AI，具备语义理解、人机交互、自主决策等能力，可适用于多个场景，因此人形机器人式 机器人行业从专用到通用的一次重要升级。在特斯拉、优必选等企业发布的视频里，人形机器人开始出现在工厂，它们能够探索环境，复刻人类工作，自主操控物品等等，让人们看到了人形机器人在家庭陪伴、咨询等领域以外的更多可能性。 图表6：部分专用场景机器人的市场规模和单价 市场规模（2022E，亿元） 2021-2026年预期复合增速（%） 2022年售价区间（人民币，千元） 教育机器人 25 24.60% 3-10 物流及移动机器人 125 38.40% 50-800 康养机器人 20 34.70% 30-200 巡检机器人 101 16.30% 100-800 扫地及地面清洁机器人 145 20.30% 0.6-6 接待机器人 5 30.30% 8-60 送餐机器人 8 39.90% 15-60 来源：优必选招股说明书，中泰证券研究所 8 人形机器人打开机器人应用场景，远期市场空间广阔。人类生活场景复杂，与人体结构相似度较高的人形机器人能够在人类生活环境中自如运动，不需要为人形机器人特别改造环境。同时，人形机器人外形与人类相似，更容易在心理上为人所接受，除了让人的生活方式变得更加便捷化和智能化之外，还能提供更加人性化的服务。人形机器人的通用性打开其应用场景，远期市场空间广阔。 根据优必选招股书，预期2026年全球人形机器人解决方案市场规模将达到80亿美元，占全球智能服务机器人解决方案市场规模的11.8%。根据艾瑞咨询，2022年中国智能机器人市场规模为76亿元，预计2027年市场规模将达到536亿元，2022-2027年CAGR有望达到47.9%。 马斯克认为，人形机器人将会是今后特斯拉主要的长期价值来源。如果人形机器人和人的比 例在2比1左右，那么人们对机器人的需求量可能是100亿至200亿个，远超电动车的数量。 图表7：中国智能机器人市场规模（特指结合AI的机器人，具体定义见备注） 600 500 400 300 200 100 140% 120% 100% 80% 60% 40% 20% 0 2020 2021 2022 2023E 2024E 2025E 2026E 0% 2027E 来源：艾瑞咨询，中泰证券研究所 中国智能机器人市场规模（亿元）同比增速（%） 注：智能机器人指结合AI算法、具备自主学习能力和环境特征适应性的机器人产品，包含应用于工业、物流、服务等行业的商用机器人，9 不含家用机器人。 上游为核心零部件和软件系统：核心零部件有减速器（减速器占比最大）、伺服电机、控制器、传感器，对比传统机器人还增加了体现算力水平的半导体芯片、用于人机交互的面板玻璃等。软件部分包括机器视觉、人机交互、机器学习、系统控制等。机器人感知、决策、控制、交互能力的升级使得软件系统与配套技术支持在产业链中占比加大。 中游为本体制造：国内产商包括优必选、北京钢铁科技等；国外包括波士顿动力、美国敏捷机器人、日本丰田、本田、特斯拉等。 终端应用领域：目前还未有成熟的商业应用，可能的应用场景包括迎宾接待、展厅引导、高校科研、医疗协助、娱乐休闲、安防巡检等。 图表8：人形机器人产业链 图表9：机器人产业图谱 目录 CONTEN ENTS 中泰证TS券 2 AI助力+商业巨头入局，产业进展加速 领先｜深度 信 人形机器人发展历程：诞生于1973年，持续发展进步，目前特斯拉、波士顿动力、小米、优 必选、OpenAI、华为等多家商业巨头布局人形机器人产业。 图表10：人形机器人发展历程 全球第一台数控人形：日本早 稻田大学研发的WABOT-1，能用 双腿缓慢移动，用手抓握，并且能用日语进行简单交流,震惊了全世界。 人形运动能力重大进步：本田创造出ASIMO初代机。历经数次迭代，ASIMO掌握 了双足奔跑、搬运托盘、搀扶老人、上下楼梯等功能。 人形成功商业落地：法国公司 Aldebaran（后被软银收购） 研发的小型教学陪伴用人形NAO实现商业落地。由于NAO可在多平台编程的便利性，被在如北京、纽约大学等一流学府内广泛使用。 人形动作能力迈入新纪元：由波士顿动力研发，初始设定用于救灾任务的Atlas初代机首次公开发布。历经多次 迭代，现在最新版的Atlas已经能不依赖预编程，主动识别周遭环境进行自主决策，并完成如跳跃，空翻等多种高难度“跑酷”动作。 1973200020082013 2023 2022 2021 2018 AI与云端技术提供无限可能：OpenAI开发的AI交流工具ChatGPT大火，其极高的交互 能力为人形机器人的应用发展打开了广阔空间。 商业大佬正式入局：马斯克在特斯拉AI日上展示了其为替代人工而设计的 人形拟真度飞跃提升：英国企业EngineeredArts公开了史上“最有人情味的”互动机器人Ameca， Ameca可以与人类交流哲学问题， 中国第一台商业用人形：中国企业优必选自主研发，定位为家庭服 务用的人形机器人Walker一代，在CES （美国消费电子展）首次亮相。标志着国内商业化人形机器人的重大 Optimus原型机。特斯拉的 加入引发了全世界对于人形机器人行业的关注。 也能模仿人类表情传达微妙情绪，进步。 她的诞生标志着人机互动性飞跃 式的提升。13 人形机器人产品梳理。除特斯拉Optimus外，历史上较有名的人形机器人产品包括波动顿动力的Atlas、优必选的walker等。人形机器人产品分为两类。一类是侧重于运动控制的机器人，例如波士顿动力的Atlas，另一类为侧重于人机交互的机器人，例如索菲亚机器人。 图表11：人形机器人部分产品梳理 14