机械行业人形机器人发展与展望：天工人巧日争新

人形机器人发展与展望： 天工人巧日争新 民生机械团队李哲/罗松/占豪 01 证券研究报告*请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 2023年09月06日 *请务必阅读最后一页免责声明 摘要 人形机器人到达发展奇点：全球又进入新一轮科技涌现期，AI助力下海外人形机器人研发不断迭代更新，同时国内人形机器人产业也迅速发 展，小米、优必选、达闼、追觅、宇数、智元、伊艾克斯、博实股份（排名不分先后）等多家优秀人形机器人公司开始不断涌现。 运控算法迭代，机器人走好第一步：谷歌deepmind团队推出RT-2，李飞飞团队开发具身智能等系列运控算法推陈出新，大模型、深度学习等前沿内容逐步深入机器人运控算法。多模态大模型主力下，人形机器人产业化进程有望加速。 硬件设计方案与选择呈现多元化趋势：电机、减速器方案，传感器方案、外观结构方案多样化，根据应用场景与应用需求不断调整。 风险提示：1）机器人新产品研发及拓展不及预期的风险；2）下游需求不及预期的风险 目录 01 CONTENTS 人形机器人产业沿革及进展 02 03 运控算法迭代，机器人踏出第一步硬件设计方案与选择 04 风险提示 01. 人形机器人产业沿革及进展 证券研究报告 3*请务必阅读最后一页免责声明 人形机器人本体情况汇总 不仅会模仿人类动作，还可以完成物品分类、抓力控制等更复杂的任务。 TeslaBot人形机器人“擎天柱”（Optimus）全新型号结合AI技术，具有极强算力的DOJOD1超级计算机芯片，配合特斯拉自创的高带宽、低延迟的连接器，算力高达9PFLOPs。 特斯拉 特点 技术方案 优必选 具有41个高性能伺服驱动关节，面部160°环绕4.6K高清双柔性曲面屏，灵动酷炫的四维灯语体系；配备便捷 可拆卸电池。 WalkerX身高130cm、体重63kg，能够进行类人步态行走，最高时速为3km/h；机器人实现 了“模块化”； 达闼人形双足机器人XR4“七仙女”搭载海睿云端大脑操作系统，集成了多模态大模型RobortGPT，创新性具备多模态融合感知、认知、决策和行为生成能力，实现高性能的具身智能；机器人实现平衡的引入了并联驱动结构的智能柔性关节技术。站立、优美步态、灵巧双臂和双手操作。 达闼 人形双足机器人远征A1全身49个自由度。自研的PowerFlow使用准直驱关节方案，搭配高力矩透明度行星 减速器、共轭同轴双编码器、一体液冷循环散热系统，以及自研的矢量控制驱动器，峰值扭矩超过350NM，领域展现出业界领先的能力。 远征A1身高175cm，重量53kg，最高步速可达7km/h，在双足行走、智能任务、人机互动等 而重量仅为1.6KG。 宇树 宇树通用人形机器人H1整身拥有19个自由度，行走姿态轻盈稳健，尤为突出的H1腿部关节电机部分，峰值扭矩达到了360N·m，并且配合中空轴线和双编码器。 宇树通用人形机器人H1采用轻量化材料设计，专门为H1人形机器人设计了扭矩密度更高的 M107关节电机。 智元 追觅 EXRobots - 机器人涉及仿真皮肤、机械结构、柔性机器人关节、运动控制等多项研发，是未来应用于远程教学、直播等场景的雏形。 追觅自研伺服电机内含60多个零件，集成了电机、驱动器、减速器及双编码器，最大输出力矩可达32Nm，最大转速220RPM，力矩带宽＞1kHz。 突破SLAM、ToF激光雷达、结构光等算法核心技术，增强了场景识别和语义理解能力。 博实股份-目前计划核心零部件自主完成，已有很好的技术储备。 -傅利叶智能在康复机器人领域的产品矩阵已经基本成型。 傅利叶 小米“CyberOne”高1.77米，重52kg。 CyberOne全身13个关节，21个自由度；具有自主研发的MiAI环境语义识别引擎和MiAI语音情感识别引擎，配备Mi-Sense深度视觉模块；面部的曲面OLED模块可以显示实时交互信息。 资料来源：各公司公众号、官网（引用后文资料），民生证券研究院整理 1.1 特斯拉bot加速人形机器人赛道争夺战 2023年5月特斯拉展示了TeslaBot人形机器人“擎天柱”（Optimus）的全新型号。该款人形机器人不仅会模仿人类动作，还可以完成物品分类、抓力控制等更复杂的任务。该款人形机器人结合了特斯拉的AI技术，即基于视觉神经网络神经系统预测能力的自动驾驶技术，具有极强算力的DOJOD1超级计算机芯片，Dojo架构拥有一个大规模计算平面，极高宽带和低延迟。 作为Dojo架构的重要组成部分，D1芯片采用7纳米制造工艺，处理能力为每秒1024亿次。由于每个D1芯片之间都是无缝连接在一起，相邻芯片之间的延迟极低，训练模块最大程度上实现了带宽的保留，配合特斯拉自创的高带宽、低延迟的连接器，算力高达9PFLOPs（9000万亿次）。 图表：Optimus三维渲染图 图表：Optimus实物 资料来源：Tesla，民生证券研究院资料来源：快科技，Techweb，民生证券研究院 1.2 国产人形机器人持续发力-优必选 优必选科技在2012年成立前就开始投入人形机器人的研发，至今已超过11年。2016年优必选搭建Walker原型机，2018年发布第一代大型双足仿人服务机器人Walker，迄今已经过四次迭代，2021年发布人形服务机器人WalkerX。 WalkerX身高130cm、体重63kg，具有41个高性能伺服驱动关节，能够进行类人步态行走，最高时速为3km/h；面部160°环绕4.6K高清双 柔性曲面屏，灵动酷炫的四维灯语体系；机器人的头部、手掌、电池都可以快速拆卸和组装，实现了“模块化”；配备便捷可拆卸电池。 图表：优必选WalkerX 资料来源：优必选，民生证券研究院 1.3 国产人形机器人持续发力-达闼 8月16日至22日，达闼人形双足机器人XR4“七仙女”亮相2023世界机器人大会，这款人形双足机器人由达闼全栈自研，搭载海睿云端大脑操作系统，集成了多模态大模型RobortGPT，拥有接近人类的智慧，使其成为“具身智能”的代表之作。同时，“七仙女”还创新性的引入了并联驱动结构的智能柔性关节技术，通过基于标准化、模块化、高产量、低成本的智能柔性关节SCA，解决了人形双足机器人关键零部件“卡脖子”问题。 “七仙女”支持实时接入达闼云端大脑，通过多模态大模型RobotGPT赋能，具备多模态融合感知、认知、决策和行为生成能力，实现高性能的具身智能，以接近人类智慧的能力开展工作；基于数字孪生的深度强化学习完成自主智能训练，生成机器人多种步态和动作，实现平衡站立 、优美步态、灵巧双臂和双手操作。 图表：达闼XR4“七仙女”机器人图表：海睿云端机器人大脑 资料来源：达闼公众号，民生证券研究院整理资料来源：人民政协网，民生证券研究院整理 1.4 国产人形机器人持续发力-宇树 8月15日晚，宇树正式宣布进军通用人形机器人领域，发布旗下首款通用人形机器人产品H1。从已公布的数据来看，H1人形机器人采用轻量化材料设计，整体重量只有47kg，整身拥有19个自由度，行走姿态轻盈稳健，尤为突出的H1腿部关节电机部分，峰值扭矩达到了360N·m，并且配合中空轴线和双编码器。 据宇树研发工程师透露，为适配大负载，高密度，大功率的需要，宇树专门为H1人形机器人设计了扭矩密度更高的M107关节电机。 图表：M107与TeslaOptimus关节电机参数对比 图表：宇树H1能够以>1.5m/s的速度行走图表：UnitreeM107关节电机 资料来源：Unitree宇树科技公众号，民生证券研究院 资料来源：Unitree宇树科技公众号，民生证券研究院 资料来源：Unitree宇树科技公众号，民生证券研究院 1.5 国产人形机器人持续发力-智元 8月18日，智元机器人举办发布会，稚晖君与团队一起发布了人形双足机器人远征A1。 远征A1身高175cm，重量53kg，最高步速可达7km/h，全身49个自由度，整机承重80kg，单臂最大负载5kg。不仅在形态上与人类相似，远征A1更在双足行走、智能任务、人机互动等领域展现出业界领先的能力。 “远征A1是智元的第一代通用型具身智能机器人，未来可在各种复杂场景下自主完成移动和操作任务。我们致力于将先进的机器人和AI 技术与人类生活以及生产制造紧密结合，让机器人成为人类的得力助手。”智元公司的联合创始人稚晖君在发布会上表示。 智元自研的PowerFlow使用准直驱关节方案，实现了低齿槽转矩设计，搭配10速比以内的高力矩透明度行星减速器、共轭同轴双编码器、一体液冷循环散热系统，以及自研的矢量控制驱动器，峰值扭矩超过350NM，而重量仅为1.6KG。 图表：机器人基本构造 资料来源：新智元公众号，民生证券研究院 图表：Skillhand灵巧手 资料来源：新智元公众号，民生证券研究院 图表：PowerFlow350关节电机 资料来源：新智元公众号，民生证券研究院· 1.6 国产人形机器人持续发力-追觅 2023年3月28日，追觅通用人形机器人首次亮相。 智能算法方面，追觅科技突破SLAM、ToF激光雷达、结构光等算法核心技术，增强了场景识别和语义理解能力。同时，得益于追觅科技在扫地机器人上拥有丰富的目标检测与识别、多传感器感知融合处理策略、导航定位及地图管理与应用经验，包括地图语义理解自动分割、航点导航等技术，在智能送餐机器人、无线泳池清洁机器人、四足机器狗及通用人形机器人研发过程中，实现了高效技术复用。 电机方面，追觅科技具有伺服电机自主设计开发以及生产制造能力。据介绍，追觅科技自研伺服电机内含60多个零件，集成了电机、驱动器、减速器及双编码器，其中减速器部分采用高强度铬钢，主体结构部分采用铝合金和镁合金，最大输出力矩可达32Nm，最大转速220RPM，力矩带宽＞1kHz，具备快速响应能力，能够实现对机器人关节力度和精度的精准控制。 图表：追觅机器人灵巧手 资料来源：追觅机器人公众号，民生证券研究院整理 图表：追觅机器人拉花 资料来源：追觅机器人公众号，民生证券研究院整理 图表：追觅机器人全身 资料来源：追觅机器人公众号，民生证券研究院整理 1.7 国产人形机器人持续发力-EXRobots 在2023世界机器人大会中，EX机器人是唯一参展的仿生人形机器人企业。 EXROBOT作为国内领先人形机器人品牌，将在今年大会期间展示领先的前沿技术、核心零部件、“人形机器人+”应用场景，具体包括机器人柔性电机、动态脸墙、人形机器人酒吧、人形机器人灵巧手等。同时，还将发布最新多模态人机交互人形机器人产品，展示领先的人形机器人前沿技术，引领仿生人形机器人发展方向。 EX机器人联合创始人李博阳介绍，这些机器人涉及仿真皮肤、机械结构、柔性机器人关节、运动控制等多项研发，是未来应用于远程教学、直播等场景的雏形。 图表：EXRobot“复活”的爱因斯坦 资料来源：EXROBOTS，民生证券研究院 图表：大连金石滩科技馆 资料来源：EXROBOTS，民生证券研究院 1.8 国产人形机器人持续发力-博实股份 博实股份8月18日晚间公告，公司与哈尔滨工业大学签订《战略合作框架协议》，共同设立人形机器人关键技术及原理样机产业化研发项目，并在未来共同推进相关技术成果和产品的产业化。 在回复“公司与哈工大合作研发人形机器人，人形机器人的核心零部件，计划自主还是外采？”问题时，博实股份称，考虑到相对极限的设计 技术指标和性能，目前计划核心零部件自主完成，已有很好的技术储备。 图表：博实股份外观 资料来源：博实股份官网，民生证券研究院 图表：博实工业机器人 资料来源：博实股份官网，民生证券研究院 1.9 国产人形机器人持续发力-傅利叶 傅利叶是国内康复机器人头部企业。 目前，傅利叶智能在康复机器人领域的产品矩