机械行业人形机器人的Optimus时刻”系列（三）：三问三答，为什么当下更应关注人形机器人感知层？

人形机器人为什么会存在反直觉的现象？目前人形机器人玩家中，处于领先地位的多为科技企业；而传统的工业机器人厂商鲜有声响。工业机器人更偏向于“机器”，是高端制造行业；而人形机器人拥有了基础的“人”的能力，是科技行业。从本质上看，尽管目前人形机器人模仿了人的外形，但依然属于机器人的范畴；除了感知层的传感器外，主要硬件部分中仍然继承了工业机器人的核心架构。只有在人形机器人整合感知系统、驱动系统、末端执行系统、能源供应系统、计算系统及软件这五大系统后，叠加人工智能方面的突破，才能表现出的“人”的特质；传感器作为软件控制和硬件零部件的桥梁，是实现特质最为关键的基础。目前人形机器人壁垒从高到低分别为1）人工智能的水平2）软硬件之间的协同工作能力3）量产后成本的比拼。 汽车智能化的过程带给人形机器人怎样的启示？我们认为汽车和人形机器人智能化的过程有高度相似性。参考自动驾驶分级标准，我们对机器人智能化进行L1~L5的分类，当前机器人正处在L3深化发展，并向L4迈进的阶段。同时，在人形机器人降本化的过程中，传统零部件（电机、减速器、丝杠等）的单BOT价值量会随之降低；而在机器人由L0到L5的过程中，产生的需求不仅仅是对传感器用量的增加，更多是对传感器适配性和性能的追求，类比于智能汽车感知层价值量随ADAS升级而提升，人形机器人感知层（传感器）有望打开“量价齐升”式的广阔成长空间。 机器人感知层应该关注哪些传感器？机器人中的传感器主要分为两类：本体感知和外部感知。机器人的发展伴随着传感器种类的增加和性能的提升，通过传感器收集的信息，机器人可以完成各种任务，包括测量力量、检测物体、导航和定位、碰撞检测以及视觉交互等；对应人类的感知能力，传感器可以实现人形机器人的感知层架构；当前人形机器人主要关注五大传感器：力/力矩、IMU、视觉、触觉和编码器，分别对应动态规划（力觉反馈）、姿态调整、视觉交互、手部感知（皮肤）和关节控制。 国内哪些企业布局机器人感知层的传感器？1）力学感知：推荐国内力学传感龙头，已小批量试制多维力矩传感器的柯力传感；2）状态感知：建议关注已形成自主知识产权IMU产品体系并批量生产及应用的芯动联科和IMU产品进度保持行业领先、实现应用层率先落地的华依科技；3）视觉感知：建议关注国内率先开展3D视觉感知技术系统性研发的奥比中光，国内较早进入机器视觉领域的奥普特和明确机器视觉业务为主要发展方向并拥有丰富的客户资源的凌云光；4）位置感知：建议关注子公司禹衡光学为国内编码器领域领军企业、打破海外垄断的奥普光电，国内优质工控企业、自制自用编码器的汇川技术和禾川科技。 行业投资评级与投资建议：传感器是软件控制硬件的桥梁，在人形机器人智能化快速升级的背景下，感知层的传感器有望迎来新一波的发展机遇。国内厂商经过长期技术积累，在力感知、状态感知、视觉感知和位置感知多领域均有布局，有望借助自身优势快速切入制造环节，感知层迎来国产替代的最佳时机。 给予传感器行业“推荐”评级。建议重点关注：柯力传感、芯动联科，华依科技、奥比中光，奥普特，凌云光、奥普光电，禾川科技，汇川技术等。 风险提示：人形机器人进展不及预期；国内厂商产品开发进度、核心客户导入不及预期；原材料价格上涨增加成本风险；市场竞争加剧等。 重点公司盈利预测、估值及投资评级 投资主题 报告亮点 本文以“问答”的方式，通过三个大问题、九个小问题，从人形机器人为什么会存在反直觉的现象、汽车智能化的过程带给人形机器人怎样的启示、机器人感知层应该关注哪些传感器等角度出发，得出了1）传感器作为软件控制和硬件零部件的桥梁，是实现人形机器人智能化最为关键的基础；2）目前人形机器人壁垒从高到低分别为人工智能的水平、软硬件之间的协同工作能力和量产后成本的比拼；3）汽车和人形机器人智能化的过程有高度相似性，在人形机器人降本化的过程中，传统零部件的单BOT价值量会随之降低；而人形机器人感知层（传感器）有望打开“量价齐升”式的广阔成长空间；4）当前人形机器人主要关注五大传感器：力/力矩、IMU、视觉、触觉和编码器，并挖掘对应标的和相应优势。 投资逻辑 传感器是软件控制硬件的桥梁，在人形机器人智能化快速升级的背景下，感知层的传感器有望迎来新一波的发展机遇。国内厂商经过长期技术积累，在力感知、状态感知、视觉感知和位置感知多领域均有布局，有望借助自身优势快速切入制造环节，感知层迎来国产替代的最佳时机。1）力学感知：推荐国内力学传感龙头，已小批量试制多维力矩传感器的柯力传感；2）状态感知：建议关注已形成自主知识产权IMU产品体系并批量生产及应用的芯动联科和IMU产品进度保持行业领先、实现应用层率先落地的华依科技；3）视觉感知：建议关注国内率先开展3D视觉感知技术系统性研发的奥比中光，国内较早进入机器视觉领域的奥普特和明确机器视觉业务为主要发展方向并成为苹果优选供应商的凌云光；4）位置感知：建议关注子公司禹衡光学为国内编码器领域龙头企业、率先打破海外垄断的奥普光电，国内优质工控企业、自制自用编码器的汇川技术和禾川科技。 一、人形机器人为什么会存在反直觉的现象？ （一）为什么人形机器人的玩家多为科技企业而不是工业机器人厂商？ 目前人形机器人本体玩家中，处于领先地位的多为科技企业（特斯拉、小米、谷歌等）； 传统的工业机器人厂商如四大家族（发那科、ABB、安川、库卡）鲜有声响。从本质上看，尽管目前人形机器人模仿了人的外形，但依然属于机器人的范畴；除了感知层的传感器外，主要硬件部分中仍然继承了工业机器人的核心架构（控制器、伺服电机和减速机）。只有在人形机器人整合感知系统、驱动系统、末端执行系统、能源供应系统、计算系统及软件这五大系统后，叠加人工智能方面的突破，才能表现出的“人”的特质。 图表1特斯拉Optimus结构拆分 工业机器人更偏向于“机器”，而人形机器人拥有了基础的“人”的能力。工业机器人的设计和功能主要聚焦在执行特定机械任务上，所运行的轨迹都是被事先编程好，不具备独立处置突发（非程序内）问题的能力，仅仅具备高度的精确性和可编程性，通常部署于受控的工业生产环境中，以提高生产效率和质量，只能被认为是非智能的机器人。相比之下，人形机器人不仅具备机械任务的执行能力，还赋予了最基本的“人”的能力。 人形机器人只有配备各种传感器和人工智能（具身智能）技术，才可以与环境（包括人）发生交互并做出反应。感知层的传感器是软件控制和硬件零部件的桥梁，是实现具身智能最为关键的基础。 图表2机器人发展周期 人形机器人本质上是科技行业，而工业机器人本质上是高端制造行业。纵观过去20年国内工业机器人市场的快速发展，三大核心零部件（电机、减速器和控制器）均打开了广阔的成长空间。工业机器人强调自动化和生产流程的优化，零部件是其最底层的架构。 而人形机器人的设计和发展目标是模仿人类的生理结构和行为，强调人性化的感知、互动和移动能力。感知系统把人形机器人的各种“内部状态信息”和“环境信息”从“信号”转变为机器人自身或者机器人之间能够理解和应用的“数据”和“信息”，让其理解周围的环境，各类传感器精度和可靠性的不断提高是当前最佳的解决方案。 图表3工业机器人以三大零部件为核心 图表4人形机器人强调感知、互动和移动能力 （二）人形机器人的行业壁垒是什么？ 首先，最高的壁垒是人工智能水平。虽然人形机器人在外形和零部件方面已经取得了显著进展，但要使它们在各种任务中表现出真正的自主性和智能，需要具备高度复杂的人工智能能力。这包括自然语言处理、计划和决策制定、视觉识别、情感识别以及对不理解和与人类互动的关键。要克服这一壁垒，需要不断改进机器学习算法、开发更强大的计算平台，以及进行更多的跨学科研究，使机器人能够更好地理解人类的需求、情感和行为。在“AI+机器人”大趋势下，机器人的人机协作、人机交互、任务灵活配置等发展趋势也随之出现，推动社会生产力与生产方式的跃迁。 图表5人工智能水平是人形机器人最高壁垒 其次，是软硬件之间的协同工作能力。人形机器人硬件技术不断进步，提供了更强大的感知和执行能力，但要使这些能力真正发挥出来，需要先进的软件系统来实现复杂的控制、决策和互动。软硬件之间的协同工作能力是人形机器人能否在各种任务和环境中成功执行的决定性因素，即使每个零部件在其类别中都是最优秀的，但如果它们的组合和搭配不恰当，最终结果可能无法实现最佳的效果。只有通过更强大的软件系统和更智能的硬件设计，人形机器人才能在多样化的应用中充分发挥其潜力，提供更多有益于人类的解决方案。 图表6人形机器人的第二大壁垒是软硬件协同能力 最后，是量产后成本的比拼。人形机器人本质上还是一件商品，最终如果无法在市场上以可接受的价格销售，那它不过是一种实验室产品，缺乏商业实际价值。目前波士顿动力的Atlas单台成本为200万美金，本田Asimo的单台成本250万美元，小米Cyber One单台造价也高达60-70万人民币。若Optimus量产后，按照马斯克预期远景成本将降至2万美金左右，下游产业应用场景将会非常广泛，并且具备极高的商业潜力。因此，实际上，人形机器人的成功与否在很大程度上取决于其在量产中的成本效益，也是决定其商业可行性的关键因素。 图表7 Optimus软硬件构成 （三）如何从竞争格局和盈利能力看感知层和传动层？ 智能机器人感知层的竞争格局或优于传动层。国内智能机器人上市企业主要集中在系统集成环节的工业机器人、服务机器人，占比超四成；其次在“控制器+伺服+减速器”传动层的占比为25%，感知层的传感器仅为11%；智能机器人领域的国家专精特新小巨人近七成均集中在工业机器人、服务机器人等系统集成环节，“控制器+伺服+减速器”的传动层占比为20%，感知层的传感器仅为3%。 图表8我国智能机器人领域专精特新企业赛道分布 图表9我国智能机器人上市企业细分赛道分布 从利润率来看，一般来说感知层盈利能力或强于传动层。我们选取感知层的芯动联科、柯力传感、奥普光电和奥普特，减速器厂商绿的谐波和双环传动，控制器和伺服厂商鸣志电器、步科股份和江苏雷利作为代表性企业进行对比；从毛利率及净利率对比可以看出，感知层厂商的毛/净利率大多高于传动层（减速器毛利率40%左右，伺服系统为35%左右，控制器为25%左右），主要系感知层通常涉及高附加值的领域，而传动层更易受到价格竞争和成本控制的压力。 图表10感知层和传动层厂商毛利率对比 图表11感知层和传动层厂商净利率对比 二、汽车智能化的过程带给人形机器人怎样的启示？ （一）人形机器人的智能化程度是否也可以分成L0~L5？ 智能驾驶是智能汽车的核心功能，智能化程度可分为L0~L5。2020年2月，国家发改委、工信部等11个国家部委联合印发了《智能汽车创新发展战略》，将智能汽车定义为“通过搭载先进传感器等装置，运用人工智能等新技术，具有自动驾驶功能，逐步成为智能移动空间和应用终端的新一代汽车”。按照SAE的分级，自动驾驶被划分为L0到L5，共六个等级。L0代表传统的人类驾驶，即没有自动化驾驶技术的介入；而L5代表完全自主的自动驾驶，中间的级别包括L1到L4，逐渐增加了自动化程度。L1和L2表示部分自动化，L3表示条件自动化，而L4人类司机在需要时介入。 图表12自动驾驶可以分成L0~L5 自动驾驶由L2到L3是一个实质性的跳跃，感知能力成为核心关键。从L2级别到L3级别的自动驾驶标志着一个实质性的技术跃升，而这一跃升的核心和关键在于感知能力的显著提升。在L2级别，车辆在有限程度上能够执行自动化驾驶任务，但仍需要驾驶员全时控制汽车。然而，L3级别是真正自动驾驶的开端，驾驶员可以将手离开方向盘，脚离开踏板，车辆感知能力被极大地强化，使其能够更深入、更全面地理解并应对多变的道路和交通条件，几乎可以独立完成驾驶操作。这意味着车辆可以更可靠地识别障碍物、交通信号、行人以及其他车辆的动态行为，从而做出更复杂和高级的驾驶决策，而无需驾驶员持续干预。因此，强调感知能力的提升是实现自动驾驶技术演进的关键要素。