机器人系列报告（五）：国产人形机器人蓄势，传感层有望迎突破

来 机器人系列报告（五）：国产人形机器人蓄势，传 感层有望迎突破 2023年11月22日 信达证券股份有限公司 CINDASECURITIESCO.,LTD 北京市西城区闹市口大街9号院1号楼邮编：100031 孙然电力设备与新能源行业研究助理 联系电话：18721956681 邮箱：sunran@cindasc.com 武浩电力设备与新能源行业首席分析 师 执业编号：S1500520090001联系电话：010-83326711 邮箱：wuhao@cindasc.com 看好 上次评级 看好 投资评级 电力设备与新能源 证券研究报告 行业研究 行业深度研究 国产人形机器人蓄势，传感层有望迎突破 2023年11月22日 本期核心观点 Optimus迭代升级，国产人形机器人加速跟进。2023年9月24日，特斯拉分享了Optimus相关视频，展示了人形机器人擎天柱执行各种任务，包括做瑜伽和自动按颜色对方块进行分类，我们认为Optimus迭代迅速，人形机器人有望加速落地。国内人形机器人方面，多家厂商入局，小米、小鹏、智能等企业发布各自人形机器人产品，以智元机器人为例，仅经过半年研发，国内人形机器人可以初步实现行走、简单执行工作的功能，目前正在探索在3C、汽车工厂等场景的落地方案，国内人形机器人本体跟进迅速。 华为加持，国产机器人AI+智能控制方向有望突破。人形机器人对硬件+软件系统要求较高，任务级交互+时效性是机器人控制难点，国内企业在成本控制方面有一定优势，而华为以云平台入局有望补齐国内人形机器人AI短板，加速国内人形机器人落地进展。此外，参考华为造车的过程，在产业链发展到一定阶段，未来华为也有望进一步切入人形机器人市场。 传感器：机器人控制感知层核心零部件。机器人从“自动化”向“智能化”突破，对感知交互、独立决策、自我优化等能力要求较高，传感器有望受益。1）力传感器是机器人力控关键部件，六维力测量维度高，可以安装在传统机器人底座或者末端位置，具有精度相对较高、可靠性好等优势，人形机器人有望打开市场空间。此外，电子皮肤等力感新技术也有望在机器人的催化下加速落地，成为未来力控传感方案；2）视觉传感也是机器人感知周边环境的重要设备之一，3D机器视觉市场空间有望逐步打开。 投资建议：国内人形机器人发展迅速，相关国产硬件产业链企业有望核心受益。推荐汇川技术、旭升集团（电新&汽车组覆盖）；建议关注三花智控、拓普集团（汽车组覆盖）；电机相关供应商鸣志电器、鼎智科技、江苏雷利、伟创电气、步科股份；轴承与丝杠相关供应商长盛轴承、五洲新春、恒立液压；减速器相关供应商双环传动（汽车组覆盖）、绿的谐波；传感器方面，建议关注相关供应商柯力传感、奥比中光。 风险因素：核心技术发展不及预期；人形机器人量产不及预期；地缘政治风险&宏观经济下行风险。 目录 一、国产人形机器人跟进，华为加持有望补齐AI能力5 1.1Optimus迭代升级，国产人形机器人加速跟进5 1.2华为加持，国产机器人AI+智能控制方向有望突破8 二、传感器：机器人控制感知层核心零部件11 2.1“自动化”向“智能化”跃进，传感层迎新机11 2.2力矩传感器：机器人力控关键部件12 2.2.2人形机器人有望打开六维力传感器市场空间18 2.3机器视觉：“具身智能”核心感官之一21 三、投资建议24 四、风险因素25 图表目录 图表1：特斯拉人形机器人灵活抓取放下物体5 图表2：特斯拉人形机器人展现平衡能力5 图表3：国内机器人布局情况5 图表4：智元远征A1机器人，目标成本20万元以内6 图表5：智元机器人“具身智脑”概念6 图表6：PowerFlow关节电机7 图表7：灵巧手SkillHand7 图表8：智元机器人探索落地场景7 图表9：大模型帮助机器人理解人类语言并自主规划目标8 图表10：机器人感知+交互+运控需要提高大模型效率8 图表11：人工智能技术的发展脉络9 图表12：新一代人工智能大模型的技术栈特点9 图表13：华为“造车”路径10 图表14：当前机器人正由L3向L4发展，自主性尚待继续提升11 图表15：机器人传感器分类11 图表16：传统机器人主要传感器情况11 图表17：不同人形机器人传感器情况12 图表18：力传感器原理12 图表19：力传感器原理13 图表20：六维力传感器原理和在机器人上的安装位置13 图表21：六维力传感器功能13 图表22：六维力/力矩传感器按照原理分类14 图表23：典型弹性体对比14 图表24：不同结构的六维力传感器弹性体示意图14 图表25：无耦合时六维力传感器的输入输出关系15 图表26：网络权值表示的耦合程度图15 图表27：解耦前后数据对比图15 图表28：力觉传感器在机器人领域应用广泛16 图表29：六维力/力矩传感器在人形机器人领域的应用场景16 图表30：六维力/力矩传感器功能16 图表31：机器人和人类的多传感器和柔性电子皮肤17 图表32：2022年全球力传感器市场规模及预测（亿美元）18 图表33：2018年全球力传感器市场按照地区划分情况18 图表34：2016-2019年中国工业传感器市场规模及预测（亿元）18 图表35：工业传感器不同产品市场份额占比（亿元）18 图表36：中国六维力/力矩传感器市场销量及预测（单位：套，%）19 图表37：中国六维力/力矩传感器市场规模及预测（单位：百万元，%）19 图表38：2022年中国六维力/力矩传感器主流厂商19 图表39：各六维力/力矩传感器厂商在国内市场份额占比19 图表40：全球六维力/力矩主流厂商20 图表41：各家产品性能指标对比20 图表42：3D视觉和2D视觉的区别21 图表43：三种3D视觉方案优劣势对比22 图表44：机器视觉在人形机器人的应用情况22 图表45：全球机器视觉市场规模情况（亿元）22 图表46：中国机器视觉市场规模情况（亿元）22 图表47：中国机器人视觉内外资占比23 图表48：2021年中国机器视觉系统市场竞争格局（按规模，单位：亿元）23 图表49：主要标的情况24 一、国产人形机器人跟进，华为加持有望补齐AI能力 1.1Optimus迭代升级，国产人形机器人加速跟进 特斯拉人形机器人再进化，视觉识别能力+平衡性进一步提升。2023年9月24日，特斯拉分享了Optimus相关视频，展示了人形机器人擎天柱执行各种任务，包括做瑜伽和自动按颜色对方块进行分类：1）Optimus能以类似人类的速度分类物体，识别物品的不同颜色，当人类干预任务增加复杂性时，Optimus能够快速适应这种变化并成功完成任务;2)Optimus也能做出需要单腿站立并伸展四肢的瑜伽姿势，展示其平衡性和灵活性，根据视频，擎天柱现在具备自我校准手臂和腿的能力。 图表1：特斯拉人形机器人灵活抓取放下物体图表2：特斯拉人形机器人展现平衡能力 资料来源：机械之心微信公众号，信达证券研发中心资料来源：机械之心微信公众号，信达证券研发中心 国内人形机器人产业加速。在“具身智能”的浪潮下，国内人形机器人产业化加速，多家企业公布人形机器人落地场景规划或预期应用场景。从展示成果来看，国内人形机器人迭代迅速，有望逐步接近特斯拉人形机器人性能。 图表3：国内机器人布局情况 公司名称 机器人业务情况 智元机器人 2023年2月公司成立，8月发布远征A1机器人 小米 2022年8月小米人形机器人“铁大”CyberOne发布，拥有21个自由度，可以打架子鼓 宇数科技 2023年8月发布首款人形机器人H1，H1计划在今年第四季度左右开始发货，零售价位在几十万元人民币以内。 追觅科技 追觅自研电机，其人形机器人展示了灵活的机械臂操控 傅利叶机器人 2023年9月傅利叶智能通用人形机器人GR-1开启预售，全身拥有44个自由度，自研一体化驱动，可以快速行走，躲避障碍 优必选 截至2023年4月，出售10台人形机器人，探索机器人在教育、物流等领域应用 达闼 2023年9月，公司展示人形智能服务机器人CloudGinger，具有类人的形态和灵巧的双手，拥有精确的抓取操作、多模态交互、自主认知决策和智能运动等能力 小鹏汽车 1024小鹏汽车科技日上，小鹏汽车发布了首款人形机器人PX5，PX5计划优先在小鹏的工厂和销售场景进行实地应用 科大讯飞 人形机器人为牵引，推进“视觉-语言-动作”相关联，未来有望在家庭场景内应用 资料来源：新闻晨报，小鹏汽车微信公众号，大数据文摘微信公众号，科大讯飞微信公众号，砍柴网，科技行者微信公众号，傅利叶智能微型公众，中科财经微信公众号，达闼微信公众号，信达证券研发中心 智元机器人：比亚迪加持，商业落地更进一步。 智元机器人2023年2月成立，高瓴创投、BV百度风投、奇绩创坛、经纬中国等知名投资机构参投。公司在AI+机器人融合方面具有独到优势，8月发布首款机器人。总计不过半年时间研发出一台可以稳定行走的机器人，公司机器人迭代进展迅速。2023年8月，比亚迪投资智元机器人，我们认为比亚迪投资智元机器人，有望驱动人形机器人在汽车工厂等应用场景率先落地，进一步加速国产机器人进程。 图表4：智元远征A1机器人，目标成本20万元以内 属性 具体情况 身高 175CM 重量 55KG 最高步行速度 7km/h 自由度 49个 整机承重 80KG 单臂最大负载 5KG 关节 自研了关节电机PowerFlow 手部 自研灵巧手SkillHand 软件 自研了AgiROS中间件系统 资料来源：智元机器人，信达证券研发中心 智元“具身智脑”加持下，机器人的智能水平和工作效率进一步提升。智元机器人EI-Brain的设计中，上层大模型聚焦于具体的感知决策和计划生成，不用依赖于具体的机器人载体硬件；下层视控模型和运控算法聚焦于底层在具体场景的特定动作执行，不用决策整个任务如何完成。超脑、大脑与小脑、脑干能够相互解耦，不用相互依赖，实现了具身智能系统的层级划分，提升了机器人的智能水平和工作效率，使其在完成复杂任务、泛化任务时，更加得心应手。 图表5：智元机器人“具身智脑”概念 资料来源：智元机器人，信达证券研发中心 自研关节电机和机器人灵巧手，有望进一步降低成本。智元也实现了核心关节的自研——PowerFlow关节电机，关节电机峰值扭矩超过350NM，重量仅为1.6KG；手部方面，自研灵巧手，拥有12个主动自由度，5个被动自由度，所有驱动都是内置的，成本可以控制在1万元以下。此外，指尖集成了基于视觉的指尖传感器，可以分辨操作物的颜色、形状、材质，同时可以基于算法的数据融合，压力传感器可以达到近似触觉的效果。我们认为公司通过自研核心关节，有望进一步降低成本，达到成本20万以下的目标，从而实现规模量产、低成本制造。 图表6：PowerFlow关节电机图表7：灵巧手SkillHand 资料来源：猎云网，信达证券研发中心资料来源：猎云网，信达证券研发中心 智元机器人有望在工业场景率先落地。目前智元机器人已经和多家头部制造业服务企业对接，人形机器人商业化落地有望加速。工业场景方面，公司面向3C电子、汽车装备等不同场景，训练了诸如拧螺丝等多种动作；家庭场景方面，智元机器人对机器人有厨子、保姆、医护三种角色期待。 图表8：智元机器人探索落地场景 资料来源：智元机器人，信达证券研发中心 1.2华为加持，国产机器人AI+智能控制方向有望突破 人形机器人通用化需要提升软件性能。通用化人形机器人是硬软结合的智能体，从硬件方面来看，随着国内零部件厂商的布局和机器人厂商的产业链整合，硬件性能有望逐年提高，在成本方面逐渐接近主机厂量产需求。而目前人形机器人展示来看，机器人运控性能和智能水平依然有较大提升空间，目前软件难以完全发挥硬件性能。人形机器人需要理解任务需求，并进行自主规划动作是迈向通用化的关键。 图表9：大模型帮助机器人理解人类语言并自主规划目标 资料来源：微软官网，信达证券研发中心 任务级交互+时效性是机器人控制