人形机器人行业2024年度投资策略：奇点时刻，未来已来

过去：人形机器人近百年发展复盘。 人形机器人正在经历从实验室智能到应用推广阶段，人工智能的爆发成为关键推手。 人形被认为是通用型机器人的终极形态，我们认为受限于当前智能化水平及工作场景，可能存在以轮式+机械臂+灵巧手的过渡解决方案。 复盘本田ASIMO和波士顿动力的发展历史，本田ASIMO从全球瞩目到停止研发，波士顿动力8年3次易主，不智能、不便宜、没场景是其商业化难以落地的关键因素。 未来：人形机器人奇点时刻，市场或超千亿。 人工智能蓬勃发展，而机器人是人工智能进入现实物理世界的最佳载体。 特斯拉、小米、小鹏等科技企业正加速入场。 我们测算人形机器人BOM成本在20万左右，预估2030年人形机器人销量可达216万台，市场空间达3500亿元。 对机器人相关公司及指数的复盘，从2022/6/1至2023/11/27总共经历了4波涨幅，分别以特斯拉AI DAY、人工智能、潜在Tier1拓普集团交流、工信部印发指导文件为催化，机器人、减速器、传感器指数涨幅基本在41%左右，显著跑赢沪深300，潜在Tier1中鸣志电器超额收益明显。 细分行业及相关标的 丝杠：小行业大机会，预期差大。2022年全球市场空间仅147亿，预估2030年可达487亿，其中人形机器人需求占比55%。不同精度丝杠的成本及对设备的要求差异极大，目前高精度磨床交付周期很长，价格高昂，国产设备迎来机会。 鼎智科技：线性执行器市占率全球第二，具备滚动丝杠自主设计能力，微型行星滚柱丝杆里程碑式达成。 贝斯特：全面布局高精度滚珠丝杠及滚动导轨，并导入“工业母机”新赛道。目前公司生产的首套滚珠丝杠副、直线导轨副已成功下线。 减速器：技术密集型行业，价值量高，技术壁垒高，行业集中度较高。我们预计2024-2030年人形机器人用谐波减速器市场将由0.2亿元增长至267.4亿元 绿的谐波：谐波减速器龙头。自主设计“P齿形”，具备新一代三次谐波技术，产品系列覆盖领域全面。 双环传动：2013年公司开始研发RV减速器，成功打破日本垄断，成为国产第一品牌，并于2017年研制谐波减速器。子公司环动科技专门从事机器人关节高精密减速机、高精密液压零部件的研发及产业化。 传感器：Optimus中使用了三种力传感器，分别是14*力传感器+14*力矩传感器+（2 or 4）*六维力矩传感器，一维力传感器国产很成熟，六维力传感器研发和制造难度极高。 中航电测：布局了应变式传感器、电阻应变片、航空机载和地面测试系统、工业自动化系统等多种产品。 柯力传感：全球领先的称重和物联网解决方案提供商。公司长期以来专注于物理量传感器、称重仪表和工业物联网系统成套设备的研发与制造。 空心杯电机：空心杯电机由海外头部企业主导，市场集中度较高。国内企业经过近几年的追赶，产品性能差距不断缩小且价格低廉。 鸣志电器：全球运动控制产品龙头企业，运动控制领域的主营产品包括步进电机、空心杯电机、伺服电机等控制电机以及相应驱动器。 风险提示：人形机器人商业化进展不及预期，人工智能发展不及预期，国产技术提升不及预期、工业自动化需求不及预期等，技术路线不确定，降本速度不及预期等。 重点公司盈利预测、估值及投资评级 投资主题 报告亮点 对人形机器人近百年的发展历史进行全面复盘，对知名度最高的本田ASIMO和波士顿动力机器人的发展历史和商业化进行系统性分析，总结不智能、不便宜、没场景是其商业化难以落地的根本原因。人形机器人是具身智能的最佳载体，人工智能的发展解决人形机器人智能化的痛点，我们预计2030年人形机器人市场规模超千亿。报告同时对不同细分子零件及相关公司进行分析。 投资逻辑 人形机器人商业化的加速为上游产业链带来新机遇。随着特斯拉人形机器人的快速迭代，国内企业陆续发布人形机器人样机，叠加国内利好政策频出，预计人形机器人产业化进程将加速。 一、过去：人形机器人近百年发展复盘 （一）人形机器人三个阶段：人工智能爆发，人形机器人应用推广在即 人形机器人从1939年第一台电机械控制的Elektro开始至今已历经近百年时间，我们从技术变化的角度将其划分成三个阶段：电机械阶段，实验室智能阶段和应用推广阶段。 1）电机械阶段：此时的人形机器人仅仅是通过模仿人的行为去进行如移动、抬手、发声等较简单的动作。这个时期的代表为日本早稻田大学研发出的WAP、WL和WABOT系列机器人，该阶段主要侧重通过机械性地模拟人的行走使得机器人能够移动。 2）实验室智能阶段：传感系统、控制系统、软件算法等多个技术实现发展，2000年本田开发的ASIMO将人形机器人带入实验室智能阶段，此时的机器人逐渐能够通过传感器获取外部信息，通过简单的分析判断做出相应的决策。可以实现如“8”字形行走、拧开瓶盖、单双脚跳跃等简单动作。在智能化阶段美国与日本齐头并进，日本侧重于外形仿真，而美国则更侧重于用计算机模拟人脑的功能。 3）应用推广阶段：特斯拉的Optimus的发布引领全球人形机器人向C端应用发展，而2023年ChatGPT的迅速迭代加强了人们对于人形机器人商业化的信心，全球科技巨头纷纷下场布局研发，我们认为2023年可以成为人形机器人正式进行应用推广的元年。 图表1人形机器人的历史发展沿革 （二）人形机器人的分类：腿足式，移动式，全能型，表演型 根据机器人设计类型可分为4类： 1)腿足式：以波士顿动力的Atalas为代表，强调机器人的腿部运动能力，手部基本只用作平衡。 2)移动式：以帕西尼感知的机器人多拉(Tora)为代表，主要采用轮式驱动+协作机器人手臂+灵巧手方案，强调触觉传感器+灵巧手的操作功能，同时兼备移动能力。 3)全能型：以本田的ASIMO为代表，具备双足+双臂+双手+各类感知+人工智能的功能，以全面的软硬件基础，适应开放环境中的多任务。 4)表演型：仅能完成既定环境下的基础动作。 图表2机器人分类 机械臂已经成功商用，而机械腿尚未成熟。所有的工作都要由手臂完成，这也是工业/协作机器人蓬勃发展的根本原因，而机械腿的移动速度远远弱于轮子，且运动控制难度极大，成本极高，至今尚未实现推广，所以机械手的重要性远高于机械腿。 图表3机械臂的发展 通用性机器人的终极形态是人形，中间可能有过渡形态。除了机械臂是直接产生效应的零件单元不可或缺之外，其他零件都有替代方案。在固定工作岗位上的专用机器人效率肯定高于通用性机器人，而目前的机器人智能化水平不足以支撑在开放复杂环境中的任务，所以我们认为，当前更有可能适用的场景是封闭工作环境，同时需要短距离移动的重复性劳动工作，而轮式+协作机器人+灵巧手的方案是更有可能的短期过渡方案。 图表4机器人发展形态 （三）本田ASIMO人形机器人：无冕之王倒在黎明前 ASIMO是本田最先进的人形机器人。ASIMO是本田技研工业株式会社研制的类人型机器人，名字来自其全称Advanced Step Innovative Mobility（高级步行创新机器人）的英文缩写，历经三十多年的研发历史，技术底蕴深厚。 图表5本田机器人发展历史 ASIMO硬件基本满足人形机器人运动控制。ASIMO身高1 .2m ，采用纯电力驱动，自由度57个（头部3个，两只手臂各7个，两只手各13个，躯干2个，两条腿各6个），具备奔跑（9km/h），单腿跳跃，转圈，踢足球，自主避障，倒水，手语等功能。 ASIMO后续逐渐升级人工智能，能完成语音交互，语音控制，手势控制等，来从事相应动作，并具备了基本的记忆与辨识能力。 图表6 ASIMO单腿跳跃 图表7 ASIMO上下楼梯 图表8 ASIMO倒水 图表9 ASIMO手语 不智能，不便宜，没场景导致ASIMO项目终止。虽然ASIMO在全球范围内为本田带来了超高的关注度，但是本田依然在2018年6月停止了ASIMO的研发。 1)不智能：ASIMO未等到AI时代的到来。ASIMO发布于2000年，智能化水平低下，仅能完成基础任务，无法适应开放环境。在持续投入无法实现商业化之后，最终在2018年停止研发。2023年ChatGPT引爆人工智能，同年7月谷歌发布机器人AI大模型Robotic Transformer 2（RT-2），人形机器人的智能化才看到了希望。 2)不便宜：ASIMO硬件售价250万美元，2002年的租赁价格也高达每年2000万日元(15.24万美金)，高昂的售价让普通民众可望不可即，只能寄希望于B端市场，有限的工作能力无法满足B端对成本的要求。 3)没场景：由于功能有限，智能化水平较低，SIMO仅适用于展览，研发等场景，而高昂的售价注定无法收回成本，官方也一直未公布销量。 （四）波士顿动力Atalas，8年3次易主，技术先进却无法商业化落地 波士顿动力发展坎坷，始终无法找到商业化道路。 1)实验室阶段：波士顿动力创始人Raibert（现波士顿动力创始人及首席执行官）于1980年在CMU（卡内基梅隆大学）创建leg lab，开始研究单腿机器人，后来逐渐发展成双足，四足机器人。 2)1992年波士顿动力成立：为美国陆军提供机器人研究制造的企业，服务过包括美国国防高级研究计划局(DAROA)在内的很多军方机构，还获得过国防部几千美元万的投资。 3)2013年谷歌收购：谷歌的Andy Rubin主导收购了8家机器人公司，包括制造人形机器人的波士顿动力以及Schaft。波士顿动力开始向民用领域转型，推出了spot四足机械狗。 4)2017年软银收购：软银收购了谷歌的旗下的波士顿动力以及Schaft。但是由于公司迟迟无法实现盈利，而软银因自身的财务问题，最终抛售波士顿动力。 5)2021年现代汽车收购：8.8亿美金收购波士顿动力80%股权，软银保留20%股权。 图表10波士顿动力时间及产品 双足机器人并未实现商业化，四足机器人始终未能找到合适的工作场景。 1)大狗是为美军设计的在崎岖山路中的运输四足机器人，但是采用发动机作为动力源，噪音过大导致战场生存能力差，最终被束之高阁。 2)猎豹虽然最高时速达到了45km/h，但是必须采用线缆作为动力源，无法适应户外。 3)野猫降低了速度，具备独立动力源，但是续航能力仅1小时，无法适应战场环境。 4)SPOT是谷歌收购后向民用转型的产品，开始采用电力驱动，更加偏向工业机器人，替代人工进入危险领域工作，但是价格高达7.45万美金，始终未能打开市场。 二、未来：人形机器人奇点时刻，市场或超千亿 （一）人形机器人是AI具身智能的最佳载体，新势力逐渐加速入场 人形机器人也是AI具身智能的最佳载体。具身智能（Embodied AI）指的是具有身体的人工智能，是AI进入物理世界交互的载体。目前的多模态AI模型可以处理包括文本、图像、音频、视频等，但无法进入真实物理世界，而人形机器是AI进入物理世界的最佳载体。 图表11机器人具身智能及任务级交互分解 新势力加速入场布局人形机器人。在特斯拉产品发布之前也有多种全尺寸人形机器人，但主要用于科教、研究、娱乐等领域，可以实现的功能相对较少，且售价高昂。 目前包括特斯拉、小米集团、小鹏汽车、开普勒、追觅、达闼、傅利叶等机器人新势力企业入局，也会对机器人大模型、制造、降本等产生积极推进作用。 图表12部分已布局全尺寸人形机器人的企业及产品 （二）人形机器人市场空间或超千亿 我们测算，特斯拉Optimus机器人BOM成本预计20万元。其中结构件成本占比最高，其次为力矩传感器、丝杠、减速器、空心杯电机、无框力矩电机等。 图表13人形机器人成本拆分 人形机器人市场空间有望在2030年超过3500亿元。人工智能的快速发展解决了机器人不智能、没场景两个核心难点，国内产业链的布局有利于快速降本，从而为人形机器人的普及奠定基础，我们预测2030年人形机器人平均售价从45.9万降低至16.2万，降幅达到65%；销量达到216万台，总市场规模3506亿元。 图表14人形机器人市场空间测算 图表15人形机器人