2023-2030年人形机器人行业深度研究报告

2023-2030人形机器人行业 深度研究报告 发现报告 目录 前言2 人形机器人行业概况4 行业定义4 行业分类5 发展历程6 相关政策9 行业现状11 应用场景11 市场规模12 竞争格局13 行业驱动力15 产业链全景17 产业链上游19 产业链中游25 产业链下游28 行业展望30 机器人逐步“人形化”30 商业化助推产业发展34 代表公司35 特斯拉：Optimus人形机器人持续迭代，计划24年用于特斯拉工厂35 波士顿动力：采用液压伺服驱动方式，Atlas机动性表现突出38 1XTechnologies：重视产品轻量化，NEO采用“无齿轮”设计理念42 AgilityRobotics：Digit主打物流配送，建设机器人工厂助力量产加速43 优必选：我国首家人形机器人商业化企业，教育智能机器人行业领军者45 智元机器人：推出远征A1人形机器人，加速商业化应用落地50 宇树科技：UnitreeH1——国内首台能跑的通用人形机器人51 小米：推出CyberOne人形机器人，产品侧重人类生活服务53 免责声明55 1 前言 2023年10月，工业和信息化部印发《人形机器人创新发展指导意见》，将人形机器人定位为“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”，进一步认可了人形机器人产业，可以窥见该赛道的重要性和潜力。 “下一代颠覆性产品”的前景也足够诱人。按照特斯拉CEO马斯克的预测，在未来，人形机器人数量将远超电动车，假设人形机器人与人口比例为2：1，未来人形机器人需求量有望达到100~200亿台。高盛的分析也展现了人形机器人的商业期待——未来10~15年人形机器人市场空间至少达60亿美元，最理想情况下预计2035年人形机器人市场空间有望达1540亿美元。巨大的商业价值，使得全球范围内已有多家企业入局人形机器人。 人形机器人指具备人类的外形特征和行动能力的智能机器人，人形机器人以人机交互、运动控制和环境感知为核心技术。传统机器人一般应用于单一场景，通过特定数据库进行训练，例如搬运、送餐、扫地机器人等。而人形机器人基于通用大模型，不限制固定应用领域，运转时可根据人的指令无缝生成相关代码并指挥机器人行动。 传统机器人如工业机器人强调动作执行能力，自由度一般在4-6个，服务机器人下游应用场景较多，一般对环境感知能力要求较高，而人形机器人以人机交互、运动控制和环境感知为核心技术，且从自由度上看明显高于工业。 “拟人”优势赋予人形机器人普适性，使其更易融入社会生产和生活，为人类工作、生活、交流 提供多样化支持，具备广阔的应用场景。人形机器人集成度高，技术复杂，其发展依赖于AI模型 2 与大数据、高端制造、新材料等多种前沿技术和交叉学科，全球科学技术与生产制造工艺的进步推动其逐步向大规模商业化应用前行。 广阔的应用前景、庞大复杂的产业链、巨大的价值潜力，使得人形机器人的研发、制造、投资等领域，吸引和汇聚了全球一流人才、企业、资本，并得到多国政府高度重视与大力扶持。在上述多方参与和共同努力推动下，人形机器人的各项重难点正在被不断突破、产业链构建日趋完善。 随着智能化、自主化运动能力提升，成本逐步下探，人形机器人的需求可能在下一个十年出现爆发式增长，并逐步建立起研发——生产——销售——产品迭代——进一步刺激需求释放和产业壮大的良性发展循环。根据技术发展水平以及主要企业战略规划，我们认为人形机器人有望率先在制造业率先投入使用，随后逐步拓展至家用、公共服务领域。 在新一轮技术革命到来前，各位从业者是否做好了准备？本篇报告发现报告研究院致力于通过剖析人形机器人产业的相关概念、行业现状、产业链全景、未来趋势及相关公司等方面的探索，与各位从业者一探究竟。 在电商渠道不断发展及疫情冲击线下实体的背景下，以线下为传统渠道的休闲食品企业逐渐加大线上布局，而线上渠道亦因抖音、快手等新渠道的产生导致流量分散、品牌方流量获取难度加大。单一渠道红利减弱态势下，休闲食品企业逐渐加大线上线下全渠道布局。 3 人形机器人行业概况 行业定义 在特斯拉2021年的首届AIDay活动中，马斯克亲自发布了新产品——TeslaBot。在2022年的特斯拉AIDay活动中，已经可以自由行走的擎天柱Optimus在现场展示，并在展示文档中分享了大量技术细节。Optimus由40个执行器关节驱动，包括14个旋转执行器，14个线性执行 器以及灵巧手上的12个执行器。 图1：TeslaBot展示 人形机器人又叫具身智能机器人是实现具身智能的最佳形态之一，或将是AI的终极形态。人形机器人可参照人体进行仿生学设计，由于结构设计接近人体，人形机器人的活动场景可覆盖人类活动的方方面面，可应用于家庭、商用、工业等场景。 资料来源：前瞻产业研究院，发现报告整理 4 在2023年度特斯拉官方发布的视频中，Optimus已经可以实现直立行走，且能实现装配任务，2023年5月可在车间灵活行走、抓取物体，并展示了电机扭矩控制技术（不打碎鸡蛋）。马斯克认为在成本下降的驱动下，Optimus的远期需求或达到100亿台。 特斯拉计划将Optimus系列机器人与Model系列电动车作为同样重要的产品线，打通工业、商用、家用场景限制，填补劳动力缺口，用机器代替人类执行危险、无聊、重复和人们不愿意做的工作，整合各类应用场景，成为继PC、手机、智能电动汽车后下一代的超级智能终端。 行业分类 从我国应用环境把可以机器人分为两类：工业机器人和特种机器人。国际上的机器人学者，从应用环境出发将机器人也分为两类：制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人。 人形机器人属于后者，能自动执行工作，靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。例如，按照马斯克的设想，TeslaBot将由分布在机器人手臂、颈部、躯干、手掌、腿部的合计40个电机驱动，使用轻质材料构成主体，并拥有如人类一般灵活的双手。马斯克认为，TeslaBot将会从处理无聊、重复和危险的事情开始，逐步去实现其他更复杂任务。 另外，还可以根据人形机器人设计类型分为4类： 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。 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。 5 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。 表演型：仅能完成既定环境下的基础动作。 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。 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，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。 发展历程 复盘休闲食初代机器人诞生于20世纪40年代，发展至今其理论知识、生产制造、功能形态等均有明显优化。根据智能化程度，机器人产品可划分为三代：示教再现机器人、感知反馈机器人、自主决策机器人。 1.0示教再现机器人（1940-1960）：这一阶段产品具有记忆、存储能力，能够按照相应程序重复作业，但是对周围环境基本没有感知与反馈控制能力。产品代表有1947年美国橡树岭国家实验室研发的遥控机器人、1962年美国研发的通用示教再现机器人。 6 2.0感知反馈机器人（1970-2010）：随着传感技术、控制技术发展，机器人智能化程度明显提升，这一阶段产品能够获得作业环境、对象的部分信息，一部分产品还能完成信息的实时处理。全球多地涌现出多家优质机器人企业，扫地机器人、仿生机器人等逐渐步入商品化阶段。产品代表有1999年索尼拖出的犬型机器人爱宝、2002年美国iRobot公司推出的扫地机器人Roomba系列。 图2：机器人智能化发展历程 3.0自主决策机器人（2010至今）：图像识别、自然语言处理、机器视觉等人工智能技术不断赋能，这一阶段产品具有进行复杂的逻辑推理、判断及决策的能力，能够根据内外环境变化，实时作出决策，但是完全理想化的智能机器人还处于研究阶段。 资料来源：艾瑞咨询，发现报告整理 7 人形机器人作为机器人领域最重要的分支之一，其技术发展起步于1960年代后期，以日本的研究成果最为显著。根据产品运动和交互功能成熟度，可大致分为四个阶段： 早期发展阶段（2000年以前）：1973年早稻田大学研发出的世界第一款人形机器人WABOT-1的WL-5号两足步行机，1986年，日本本田开始进行人形机器人ASIMO的研究，并成功于2000年发布第一代机型。本田第一代ASIMO可以实现无线遥感，产品形态足够小型化和轻量化，但运动平衡性较差、智能化程度较低。 高度集成发展阶段（2000-2015）：这一阶段参与企业逐渐增加，他们主要攻克特定场景下的人形机器人，例如2003年日本丰田发布的“音乐伙伴机器人”，其可以实现吹喇叭、拉小提琴等乐器演奏功能；日本本田推出的第三代ASIMO，其利用传感器避开障碍物等自动判断并行动的能力，还能用五根手指做手语，或将水壶里的水倒入纸杯。 高动态运动发展阶段（2015年至今）：这一阶段运动能力明显提升，例如2016年美国波士顿动力公司发布的双足机器人Altas具有较强的平衡性和越障碍能力，能够承担危险环境搜救任务。优必选发布的WalkerX采用U-SLAM视觉导航技术，实现自主规划路径；基于深度学习的物体检测与识别算法、人脸识别等，可以在复杂环境中识别人脸、手势、物体。但是目前人形机器人仍难实现运动和交互功能的融合，产品实用性较差、成本较高。 高度智能化发展阶段（2025年左右至今后）：2023年特斯拉已从概念进化到可完成复杂动作的实体，或引领行业进入新发展阶段。从2021年8月到2023年5月不到两年时间，Optimus实现了从概念提出到原型机落地，产品已从需要人搀扶且无法工作，发展到可以灵活行走、抓取物体、腿部末端关节落地的同时不打碎鸡蛋，力矩控制能力和与人协作的安全性大幅提高，特斯拉 从行业新进入者快速成长为行业产品翘楚。 8 数据来源：公开资料，发现报告整理 相关政策 2023年11月2日，工信部印发《人形机器人创新发展指导意见》，明确指出：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 图3：人形机器人发展历程 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。 明确发展目标，2025年实现整机批量生产，2027年要形成安全可靠的产业链供应链体系。《指导意见》明确指出发展目标：到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，在特种、制造、民生服务等场景得到示范应用，探索形成有效的治理机制和手段。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2-3个产业发展集聚区，孕育开拓一批新业务、新模式、新业态。2）到2027年，人形机器人技术创新能力显著提 9 升，形成安全可靠的产业链供应链体系，构建具有国际竞争力的产业生态，综合实力达到世界先进水平。 产业加速实现规模化发展，应用场景更加丰富，相关产品深度融入实体经济，成为重要的经济增长新引擎。