计算机设备：智能机器人“奇点”将至，产业链价值有望重塑

AI技术的突破有望提升机器人的智能化水平 智能机器人集成了机械、电子、计算机等多学科的先进技术，能够模仿或替代人类进行各种任务。“技术”和“成本”是智能机器人行业当前面临的主要痛点，技术突破和成本降低都有可能扩大行业使用范围和市场规模。 当前以Transformer为代表的AI通用大模型率先在NPL领域取得突破，诞生了ChatGPT等明星应用，我们预计大模型技术有望提升机器人交互和决策能力，进而提升智能机器人的智能化水平，行业“奇点”或将来临。 智能机器人市场前景广阔 据弗若斯特沙利文测算，全球智能服务机器人市场规模从2017年81亿美元增长至2021年221亿美元，四年CAGR为28.7%，预计2026年将达676亿美元。中国智能服务机器人市场规模增长迅速，从2017年118亿元增长至2021年467亿元，4年CAGR达41.0%，预计2026年将达1558亿元。根据Precedence Research的预测，2022年全球人形机器人市场规模预计为16.2亿美元，预计到2032年将达到286.6亿美元，10年CAGR约为33.28%。 科技巨头推动智能机器人应用加速商用 当前OpenAI率先开通Plus会员和API付费服务；7月份微软宣布AI工具Microsoft365 Copilot将向企业客户额外收取每位用户30美元/月的服务费用。深耕机器人领域40年的波士顿动力公司也与AI公司Levatas合作，将ChatGPT和谷歌的语音合成技术接入旗下机器狗产品Spot，推动自动机器人的商业化。特斯拉已经打通FSD与Optimus的底层模块，实现研发复用，有望加速Optimus产业化，并且带动整个产业链的加速发展。 投资建议 由于当前智能机器人产业链横跨多个领域产业链长且复杂，我们建议从以下4个维度关注智能机器人产业链，精选技术实力强且商业化能力强的标的：1）智能机器人整机商业化，建议关注特斯拉、优必选、小米集团。 2）机器人核心硬件：传感器建议关注芯动联科、赛微电子等公司；控制器建议关注苏州固锝；电机建议关注汇川技术、双环传动、鸣志电器和伟创电气；减速器建议关注绿的谐波；执行器建议关注拓普集团；玻璃面板建议关注蓝思科技；热管理系统建议关注三花智控。 3）机器视觉解决方案提供商：建议关注奥普特、大恒科技、虹软科技、天准科技。 4）机器人算力和操作系统供应商：建议关注中科创达、晶晨科技。 风险提示：系统性风险；AI技术升级迭代不及预期；智能机器人产业化不及预期；行业竞争加剧；下游需求不及预期 建议关注标的简称 股价取2023年9月8日收盘价 投资聚焦核心逻辑 智能机器人是一个横跨机械、电子、汽车和计算机等多学科的复合产业，经过了数十年的发展在工业机器人、服务机器人和特种机器人等领域取得了长足的进步，诞生了智能客服、扫地机器人、物流机器人、工业机械手臂等明星产品。智能化程度较低和高昂的成本仍然是市场推广的主要痛点。2023年基于通用大模型的ChatGPT成为明星应用，给行业带来了新的启发，我们预计大模型技术有望提升机器人交互和决策能力，进而提升智能机器人的智能化水平，行业“奇点”或将来临。 创新之处 1)考虑到智能机器人跨学科的客观现实，我们从研究方法上拉通了研究所总量、计算机、电子、机械、汽车等多个行业进行联合覆盖。此举可以提供更全面的视角，有效避免了各行业各自为战，却难以看到全貌的研究方法缺陷。 2)以波士顿动力为代表的高端智能机器人行业过去由于“智能化”和通用性普遍不足,产业化进程较慢。但是行业颠覆者特斯拉率先将其成熟的电动汽车产业链与人形机器人Optimus实现复用，实现了电池系统集成、FSD等技术和产品的复用，基于成功的跨行业经验积淀，将有助于人形机器人加速产业化。 3）当前传统机器人软件大多基于开源ROS进行二次开发，重要程度较低。但是参考智能手机和智能驾驶产业链的演进历程，我们预计，国内外将会有更多的科技公司专注于机器人智能化领域，未来商业化的通用操作系统和智能化功能模块或将是智能机器人的核心的差异化价值点。传统机器人整机厂商也会加大智能化的研发投入，在硬件产品不断迭代的同时，智能机器人软件或将取得跨越式发展。未来如果机器人硬件同质化严重的情况下，智能化机器人软件或将成为产品核心竞争力。 投资看点 短期随着2023年特斯拉机器人Optimus新款发布，核心零部件降成本方案初步确定，有望带动产业链加速发展。 中期看随着通用人工智能的技术突破，机器人的智能化水平显著提升，辅助人和代替人工作的场景有望进一步提升。 长期随着技术的日益完善，成本的逐步降低，机器人的市场需求有望大幅提升。 1.智能机器人产业发展现状 1.1智能机器人将是AI的高端应用 智能机器人是一种集成了机械、电子、控制、传感、人工智能等多学科先进技术的自动化装备，能够模仿或替代人类进行各种任务的设备。智能机器人是AI（人工智能）技术在机器人上的高端应用之一，具备了一定程度的自主决策能力、更强的学习能力和更高的智能水平，能够判断环境变化和任务需求并实施相对应的解决方案。 当前“技术”和“成本”是智能机器人行业面临的主要痛点。通用智能能力不足使得机器人目前只能少量应用于特定场景并且训练、制造成本居高不下。技术突破和成本降低都有可能扩大机器人的使用范围和市场，例如扫地机器人、工业手臂等渗透率随着技术改进和成本下降显著提高。 图表1：机器人正在加速智能化 1.2智能机器人产业链迎来价值重塑 智能机器人产业链的上游为核心硬件生产商，包括传感器、伺服系统、减速器、控制器、芯片等，在硬件基础上的操作系统和中间件当前通常采用开源的ROS为基础架构进行定制化。 图表2：智能机器人产业链 中游主要有机器视觉、人脸识别、机器学习、SLAM（即时定位与地图构建)等技术的开发和整合商。 下游为机器人本体制造和软硬件集成的公司，通常是生产和销售机器人的公司。 下游按照应用领域划分，智能机器人可主要分为工业机器人、服务机器人和特种机器人。其中，工业机器人又可以按照用途细分包括搬运、焊接、喷涂、加工、装配、洁净等；服务机器人可细分为个人/家用服务机器人，包括家务、教育、娱乐等，以及公共服务机器人，包括餐饮、讲解导引、多媒体、公共代步等；特种机器人的细分应用包括侦查、排爆、专业安装、采掘、专业运输、手术、康复等。 1.3智能机器人市场前景广阔 据弗若斯特沙利文测算，全球智能服务机器人市场规模从2017年81亿美元增长至2021年221亿美元，四年CAGR为28.7%，预计2026年将达676亿美元。中国智能服务机器人市场规模增长迅速，从2017年118亿元增长至2021年467亿元，4年CAGR达41.0%，预计2026年将达1558亿元。根据Precedence Research的预测，2022年全球人形机器人市场规模预计为16.2亿美元，预计到2032年将达到286.6亿美元，10年CAGR约为33.28%。共研网 中国智能专业服务机器人市场规模预计从2021年292亿元增长至2026年1074亿元，5年CAGR达29.8%，增速较快；而中国智能个人/家庭服务机器人市场规模预计从2021年175亿元增长至2026年484亿元，五年CAGR为22.6%。 图表3：全球智能服务器机器人市场规模 图表4：中国智能服务器机器人市场规模 1.4智能机器人未来发展趋势 智能机器人的发展大致经历了三个阶段。第一个阶段是产品自动化，只能执行固定任务，应用于替代重复劳动，从单一的工业生产逐步向多种应用场景延展，这一代的产品通常为程序控制机器人（L1-L2）：通过编程或示教将动作指令输入机器人中，只能刻板地完成程序规定的动作，一旦环境情况略有变化，机器人的工作就会出现问题。 第二个阶段是机器智能，机器人通过传感器获得环境信息，进而规划自身行动； 这一代的产品为自适应机器人（L3）：配备视觉、声音、力度等传感器，能据传感器获得的信息对环境有基础感知，实时调整工作状态。 当前正处在的第三个阶段人工智能初期，机器人在人工智能技术的辅助下，能够自行处理并完成任务，通用性显著提升，第三代的产品是智能机器人（L4-L5）：拥有更丰富的传感器和更高的智能水平，不仅能获取并处理外部综合信息，甚至能据此自己制定行动目标，其智能主要体现在感知交互、独立决策、自我优化三个方面。随着ChatGPT和SAM等大模型技术的推出，有望推动通用人工智能的快速发展，进而带动机器人产品的升级迭代。 图表5：机器人产品的发展历程 图表6：当前智能机器人正由L3向L4发展 1.5政策扶持产业高质量发展 近年中央层面国务院、科技部、工信部、税务局、财政部等是机器人产业政策制定的主体，主要负责从宏观层面和不同侧面规划机器人产业蓝图。地方上的机器人产业政策和中央一脉相承，但又结合了不同省市经济水平、机器人产业的起步和基础应用情况不同，制定了本地化的机器人产业政策。党中央、国务院采取积极的政策措施，鼓励技术创新、应用拓展、稳定和畅通产业链供应链，推动我国机器人产业实现平稳健康运行，成为世界机器人产业发展的中坚力量。下一步，工业和信息化部将提升创新驱动能级，谋划推进链式发展，以“机器人+”应用行动为抓手，大力推动机器人产业高质量发展。 图表7：近年智能机器人产业相关政策汇总 2.机器人核心硬件值得重点关注 机器人的核心零部件主要由传感器、减速机、伺服电机、执行器、控制器等零部件构成，其中技术难度最高的三大核心零部件分别是减速器、伺服系统和控制器。 2.1多传感器将成主流方案 感知能力是智能机器人的核心能力之一，机器人需要对外界的光、电、声、力、磁等多种要素进行感知，转换为电信号进行分析，以支持进一步的指令执行。而机器的感知能力主要由传感器提供，包括力矩传感器、位置传感器、惯性传感器、图像传感器、温度传感器等多种传感器。 图表8：智能机器人传感器分类 根据共研网统计数据，全球传感器市场规模在2021年达到1738亿美元，同比增长8%；中国传感器市场规模2021年达到2975亿元，2022年预计达到3469亿元，同比增长约17%。而根据TMR的预测，2031年全球智能传感器的市场规模将超过2080亿美元。 图表9：全球传感器市场规模（亿美元） 图表10：中国传感器市场规模（亿元） 机器人在执行任务的时候需要感知外界的力和力矩，从而决定后续的操作。力矩传感器的作用是在各种旋转或非旋转机械部件上对扭转力矩进行检测，将扭力的物理变化转换成精确的电信号。其中六维力传感器有望在人型机器人中得到广泛应用，六维力传感器可以提供三个方向上的力和力矩的反馈，使机器人拥有了真正意义上的触觉，有助于提升机器人操作的精度和柔性。 图表11：力矩传感器按照力的维度分类 根据贝哲斯的统计数据，2022年全球扭矩传感器（力矩传感器）市场规模达到约572亿元，2028年有望达到805亿元，复合增速约为5.84%。随着人型机器人逐渐进入商业化量产阶段，力矩传感器市场规模有望进一步扩张。 人型机器人关节处需要使用大量惯性测量单元（IMU），主要由多组惯性传感器组成。其中惯性传感器通过惯性技术实现物体运动姿态和运动轨迹的感知，主要包括陀螺仪和加速度计。其中陀螺仪用于感知物体运动的角速率，加速度计用于感知物体运动的线加速度，二者辅以时间维度进行运算后可得出物体相对于初始位置的偏离，进而获得物体的运动状态，包括当前位置、方向和速度。 图表12：全球力矩传感器市场规模（亿元） 由于半导体产业的快速发展，MEMS工艺由于其体积小、高集成、抗高过载、成本低等优势，MEMS陀螺仪和MEMS加速计已经在基础应用领域完成了对其他技术路线的替代，并随着精度提升进一步向更高端领域渗透。 图表13：全球MEMS惯性传感器市场规模（亿美元） 图表14：2021年MEMS惯性传感器市场结构 位置传感器在电机驱动及其他关节移动的过程中发挥重要作用。位置传感器能感受被测物的位置