机械设备行业：工信部印发《人形机器人创新发展指导意见》点评

工信部印发《人形机器人创新发展指导意见》点评 机械设备 评级：看好 日期：2023.11.08 证券研究报告|行业点评 事件描述 2023年11月2日，工信部印发《人形机器人创新发展指导意见》。 事件点评 人形机器人产业的重要性被提升到新高度。本次文件将人形机器人定义为变革人类生产生活方式、重塑全球产业发展格局的颠覆性产品，对其战略重要 性的描述为“科技竞争新高地、经济发展新引擎”，凸显人形机器人产业的战略意义。 分析师祁岩 登记编码：S0950523090001：13661240951 ：qiyan1@wkzq.com.cn 行业表现2023/11/7 12% 8% 3% -1% -5% -10% 2022/112023/22023/52023/8 明确四大关键技术和六大关键产品，加速产业创新。本次文件明确推动“大机械设备沪深300 脑、小脑、肢体”等一批关键技术取得突破，培育整机、传感器、执行器、控 制器、动力能源等重点产品，有利于集中优势资源，加速产业创新。建议重点关注大模型和机器人关节。大模型可以提升机器人自主感知、自主决策、人-机-环境互动效果。特斯拉optimus使用端到端的神经网络算法已经取得进展。人形机器人自由度高，使用关节数量多、价值量大，相关产品有明显增量需求。 特种环境、制造业、民生作为优先落地方向。明确下游应用场景，有助于人形机器人落地。我们看好人形机器人在工业领域的率先落地。工业场景的环境 相对简单，实现难度低。并且由于人力成本上升，对人形机器人的价格接受度也较高。人形机器人和工业机器人是互补关系，工业机器人适合重复性作业，人形机器人适合柔性化作业。 2025年、2027年两个时间节点超预期。本次文件明确2025年人形机器人整机产品达到国际先进水平，并实现批量生产。2027年产业加速实现规模化发 展，相关产品深度融入实体经济，成为重要的经济增长新引擎。相关时间节点进度超过市场预期，相关公司业绩能见度有望改善。 投资建议：建议关注两个方向：1）特斯拉人形机器人optimus有望率先量产落地，建议关注产业链相关标的；2）人形机器人关键零部件，包括谐波减速 器、空心杯电机、无框力矩电机、力传感器等。 资料来源：Wind，聚源 相关研究  风险提示：1.人形机器人技术仍然有待完善，成本仍然偏高，产业化进度存在不及预期的风险。 2.人形机器人的技术路线尚未完全定型，技术路线变动会给相关公司带来经营风险。 2023年11月2日，工信部印发《人形机器人创新发展指导意见》。本次文件从顶层设计角度肯定了人形机器人的产业方向，并对关键技术、关键产品、关键时点、落地场景给出了明确指引，有利于产业链加速发展。 人形机器人产业的战略重要性被提升到新高度 本次文件指出，“人形机器人集成人工智能、高端制造、新材料等先进技术，有望成为继计算机、智能手机、新能源汽车后的颠覆性产品，将深刻变革人类生产生活方式，重塑全球产业发展格局。当前，人形机器人技术加速演进，已成为科技竞争的新高地、未来产业的新赛道、经济发展的新引擎，发展潜力大、应用前景广”。本次文件将人形机器人定义为颠覆性产品，对其战略重要性的描述为“科技竞争新高地、经济发展新引擎”，凸显人形机器人产业的战略意义。 我们认为，人形机器人是AI非常重要的载体，是AI通过物理方式改变世界的重要应用之一。英伟达创始人兼首席执行官黄仁勋在ITFWorld2023半导体大会上就曾表示“AI的下一个浪潮是具身智能（embodiedAI）”。人形机器人和自动驾驶汽车都是具身智能的一种形式。马斯克也有类似的想法。马斯克曾公开宣布“特斯拉几乎所有的长期价值都将来自AI和机器人”，并表示“未来人形机器人可能超过人类数量”。 人形机器人的逻辑得到认可，产业界加大研发投入。人形机器人在全球范围内尚无大规模商用案例，但人形机器人的趋势已经得到产业界的认可。从研发进度来看，以特斯拉为代表的 海外厂商研发进度较快，但和国内厂商并没有形成代差。 特斯拉2021年首次发布了人形机器人optimus。根据拓普集团半年报披露， optimus2024年有望量产，并实现10万台产能，后续产能将提升至百万台。 波士顿动力2013年发布人形机器人Altas，目前已经可以对环境自己感知，并完成流畅的跑酷运动。 小米在2022年发布了人形机器人CyberOne铁大。CyberOne配备有16个关节，具有21全身自由度，时速最高3.6km/h，可以实现“视听显”多个功能需求；可以实现“视听显”多个功能需求； 小鹏在2023年的“1024科技日”首次发布了人形机器人PX5。PX5可以在复杂地面行走，可以驾驶平衡车通行，完成倒水、握手等任务。 优必选2021年发布WalkerX，能够实现复杂地形快速平稳通行。WalkerX可以同时检测出物体的类别和空间位姿，从而完成更加复杂的抓取动作。通过面部识别、手势识别，WalkerX也可以更好地跟人进行交互。 明确四大关键技术和六大关键产品，加速产业创新 集中研发资源，加速产业创新。文件提出要推动“大脑、小脑、肢体”等一批关键技术取得突破，培育整机、传感器、执行器、控制器、动力能源等重点产品。其中“大脑”关键技术主要涉及机器人的自主决策、自主控制，“小脑”关键技术主要涉及运动控制技术，机器肢体 关键技术主要涉及核心零部件开发。 关键技术攻关内容 图表1：《人形机器人创新发展指导意见》提出的关键技术攻关内容 机器人“大脑”关键技术群动态开放环境下人形机器人感知与控制；感知-决策-控制一体化的端到端通用大模型；大规模数据集管理；云边端一体计算架构；多模态感知与环境建模；提高 人形机器人的人-机-环境共融交互能力 机器人“小脑”关键技术群面向人形机器人复杂地形通过、全身协同精细作业等任务需求，开展高保真系统建模与仿真、多体动力学建模与在线行为控制、典型仿生运动行为表征、全身协同运动自主学习等关键技术研究，提升人形机器人非结构化环境下全身协调鲁棒 移动、灵巧操作及人机交互能力 机器肢关键技术群面向人形机器人高动态、高爆发和高精度等运动性能需求，研究人体力学特征及运动机理、人形机器人动力学模型及控制等基础理论，突破刚柔耦合仿生传动机构、高紧凑机器人四肢结构与灵巧手设计等关键技术，为人形机器人灵活运动夯 实硬件基础 机器体关键技术群面向人形机器人本体高强度和高紧凑结构需求，研究人工智能驱动的骨架结构拓扑优化、高强度轻量化新材料、复杂身体结构增材制造、能源-结构-感知一体化设计以及恶劣环境防护等关键技术，打造具有高安全、高可靠、高环境适应性的 人形机器人本体结构 资料来源：《人形机器人创新发展指导意见》，五矿证券研究所 关键产品攻关内容 图表2：《人形机器人创新发展指导意见》提出的关键产品攻关内容 基础版整机面向类人外观、双腿行走和双臂双手灵巧操作的基本形态功能，建立人形机器人基础软硬件架构，打造“公版”通用平台，支持不同场景需求下的结构改造、算法 优化以及特定能力强化 功能型整机开发低成本交互型人形机器人，强化人类生活环境适应能力、多模态人机交互能力。开发高精度型人形机器人，强化双臂双手精细操作、工件鲁棒识别、轨迹智能规划等上肢作业能力。开发高可靠型人形机器人，强化恶劣环境生存、复杂地 形适应、外力冲击防护等能 传感器面向复杂环境感知需求，开发集成高精度仿生眼与类脑处理算法的视觉传感器，推出宽频响、高灵敏的仿生听觉传感器，开发高分辨率和具有多点接触检测能力的仿人电子皮肤，推出高灵敏检测多种气体的仿生嗅觉传感器，形成人形机器人 专用传感器产品谱系 执行器面向人形机器人高爆发移动需求，突破高功率密度液压伺服执行器，打造高紧凑液压马达、缸、泵、阀及一体化单元系列产品。突破高力矩密度减速器、高功率密度电机、伺服驱动器等融合的高精度电驱动执行器，打造电驱动旋转关节、电 推杆产品 控制器面向高实时协调运动控制需求，研发具有高动态运动驱动、高速通信等功能的专用芯片，研制“感-算-控”一体化的高性能运动控制器。面向人形机器人认知与决策需求，研发具有多模态空间感知、行为规划建模与自主学习等能力的智能芯 片，提升人形机器人协调控制能力。 动力能源面向人形机器人高动态、长续航能量需求，突破高能量密度电池、智能电源管理、电池组优化匹配等关键技术，开发高能效、高紧凑动力能源总成产品，提升 人形机器人的续航与环境适应能力 资料来源：《人形机器人创新发展指导意见》，五矿证券研究所 我们建议重点关注以下方面： 1）AI大模型的应用。在决策控制技术方面，多模态大模型的方案与人形机器人通用、复杂的使用场景更为契合。在人-机-环境交互方面，大模型也可以接受视觉、语言、触觉等多种信息输入，提升交互能力。 2023年9月特斯拉发布optimus视频，已经可以依靠纯视觉自动校准手臂和腿，进行物品分类，并做出简单的瑜伽动作。optimus就采用了端到端的神经网络进行训练，输入视频、输出控制，证明了AI大模型应用在人形机器人领域的可行性。 2）人形机器人的关节。人形机器人的一大特点是自由度高，包括灵巧手在内，一个人形机器人可以达到40个关节。每个关节都包括伺服电机、减速器、传感器在内的一套系统，给相关零部件带来明显增量需求。 无框力矩电机、空心杯电机国内技术相对成熟，但因为目前市场规模不大，成本相对较高。随着人形机器人的放量，未来成本有较大下降空间 谐波减速器方面，国内供应商基本可以满足需求，但在寿命、稳定性方面和海外供应商有所差距。 力传感器方面，普通力传感器技术成熟，但六维力传感器依然依赖进口。六维力传感器可以感应XYZ三个方向的力和力矩，被用在人形机器人的手腕脚腕。国内产品在精度方面仍有差距，但协作机器人领域已经广泛应用。 执行器结构组成 图表3：人形机器人关节拆解 旋转关节无框力矩电机+谐波减速器+力传感器+编码器+驱动器+结构件 线性关节无框力矩电机+行星滚柱丝杠+力传感器+编码器+驱动器+结构件空心杯关节空心杯电机+行星减速器+编码器+驱动器 资料来源：特斯拉AIday，五矿证券研究所 特种环境、制造业、民生作为优先落地方向 明确下游应用场景，有助于人形机器人快速落地。相比工业机器人，人形机器人在通用性方面具有明显优势，但目前还做不到完全的通用化，选择适当的应用场景有助于人形机器人落 地。本次文件把特种环境、制造业、民生作为人形机器人落地的三个重点方向。特种环境，主要是指恶劣条件、危险场景，对人形机器人复杂地形行走的鲁棒性、态势感、决策能力、高精度操作能力提出挑战。制造业典型场景，主要是面向3C和汽车领域，包括装配、检测、转运、维护等工序，以支撑柔性化、定制化生产。民生领域以医疗、家政、农业、物流为重点。 我们看好人形机器人在工业领域的率先落地。相比家庭和商用场景，工业场景的环境相对简单，人形机器人的落地难度低。同时由于人力成本的上升，工业领域对人形机器人的价格接 受度也更高。从企业端我们也可以观察到这样的趋势：特斯拉的optimus将首先在墨西哥工厂落地，以解决当地劳动力不足的问题；小鹏的XP5也将率先在自己的工厂体系应用，执行巡逻等简单任务；优必选也在探索柔性制造场景的应用。 人形机器人和工业机器人将会是相互补充的关系。工业机器人主要满足的是大规模、重复性的生产需求，无法满足企业的柔性生产需求，也无法满足复杂狭小空间的下的生产需求。比 如对汽车制造商来说，最后的组装环节里面依然有95%依靠人工。我们看好人形机器人在这些环节替代人工，而非大规模替代工业机器人。 2025年、2027年两个时间节点超预期 本次文件重点提及到了2025年和2027年两个重要时间节点： 2025年：人形机器人创新体系初步建立，“大脑、小脑、肢体”等一批关键技术取得突破，确保核心部组件安全有效供给。整机产品达到国际先进水平，并实现批量生产。培育2-3家 有全球影响力的生态型企业和一批专精特新中小企业，打造2