人形机器人产业报告：三重因素加速行业发展

中泰证券研究所专业｜领先｜深度｜诚信 ｜证券研究报告｜ 人形机器人产业系列报告（一） ——三重因素加速行业发展，产业链迎来新机遇 2023.11.03 冯胜 中泰中游制造负责人&先进产业研究首席执业证书编号：S0740519050004 齐向阳曹森元 中泰先进产业研究组分析师中泰先进产业研究组研究助理 执业证书编号：S0740523100001 核心观点 发展历史已久，人形机器人初具产业基础： 首台双足机器人诞生于1969年，至今已有五十余年发展历史。从产业角度来看，海内外已涌现出一批以特斯拉、优必选为代表的人形机器人主机厂，并在视觉识别、语言模型、电驱伺服等多项软硬件技术上取得突破。目前人形机器人已经能初步应用于教育、医疗、工业等行业，未来有望覆盖几乎所有涉及人类作业的下游场景。 人形机器人有望借鉴电动车行业技术&产业链，市场空间广阔： 1）人形机器人与电动车均以电力为直接能源，天然地支持数据运算和信号传输环节，为智能化提供了坚实底座。人形机器人有望借鉴电动车发展经验，复用其技术&产业链：①架构方面，人形机器人有望参考电动车采用“感知层-决策层-执行层”的架构；②技术方面，人形机器人有望复用视觉等电动车领域的人工智能模型；③产业链方面，特斯拉先后发力电动车、人形机器人的经验表明，人形机器人有望复用电动车产业链。2）人形机器人在结构上与人类类似，未来有望覆盖所有涉及人类作业的下游场景。据高盛预测，最理想情况下，2035年人形机器人市场空间有望达1540亿美元。长期来看，特斯拉认为人形机器人的需求量远超电动车，可能会达到100亿至200亿个；假设人形机器人价格为10万元/台，按十年折旧期计算，每年新增市场空间超百亿元。 三重要素催化，人形机器人行业有望迎来发展拐点： 人形机器人尚处产业化初期，在大模型技术突破、政策加码、特斯拉强势入局三重要素催化下，有望迎来发展拐点。未来人形机器人行业大概率经历“生产扩张->需求扩张->产能出清”的过程，最终实现产品降本和行业健康发展。 1）大模型日趋成熟，有望显著提升人形机器人智能化水平：以Transformer架构为代表的新技术 涌现，推动大模型日趋成熟，并表现出更强的智能性。在大模型技术的加持下，人形机器人的可 用性有望显著增强，有望迅速打开下游应用场景。2 核心观点 2）特斯拉强势入局，“鲶鱼效应”带动行业发展：2021年特斯拉正式入局人形机器人行业，经过两年的大力投入实现了产品快速迭代，完成了算力、模型、硬件等多方面的技术&产品突破；通过示范效应，吸引众多玩家入局。 3）国内政策加码，推动人形机器人行业加速落地：2023年，北京\上海\深圳等地区密集出台人形机器人相关政策，工信部以榜单的形式积极鼓励人形机器人产业发展，产业前期培育期投入产出不匹配的问题，有助于推动国内人形机器人行业健康发展。 人形机器人核心零部件总价值量约10万元/台： ①传感器：单机使用力、视觉、惯性传感器，单机总价值量为2.3万元； ②滚动轴承：单机用量为84-96套，单套价格为50~100元，对应单机总价值量为4200~9600元； ③滑动轴承：单机用量为75-150套，单套价格为10元，对应单机总价值量为750~1500元； ④无框电机：单机用量为28套，单套价格为1500元，对应单机总价值量为4.2万元； ⑤空心杯电机：单机用量为12套，单套价格为500元，对应单机总价值量为0.6万元； ⑥滚柱丝杠：单机用量为14套，单套价格为1500元，对应单机总价值量为2.1万元。 建议关注： 【关节总成】三花智控、拓普集团； 【传感器】中航电测、柯力传感、芯动联科、奥比中光； 【轴承】长盛轴承、苏轴股份、斯菱股份、五洲新春、力星股份； 【电机/减速器/钢丝绳】祥明智能、中大力德、大业股份、鸣志电器、步科股份、鼎智科技； 【滚柱/滚珠丝杠】长盛轴承、恒立液压、汇川技术、秦川机床、鼎智科技。 风险提示：人工智能&大模型技术发展不及预期、人形机器人商业化进程不及预期、行业规模测算偏差风险、研报使用的信息存在更新不及时风险等。3 目录 CONTENTS 1 2 3 人形机器人有望成为具身智能最好的载体以Optimus为例解析人形机器人架构 4 5 智能算法构筑人形机器人“大脑”核心零部件企业迎来发展新机遇 相关标的：海内外齐发力，千山待越 6 投资建议 目录 CONTENTCON 中ENTS泰证 1 人形机器人有望成为具身智能 最好的载体 领先｜深度 信 1.1人形机器人发展历史已久，海外起步更早 首台双足机器人诞生于1969年，至今已有五十余年发展历史。随着零矩点（ZMP）稳定性理论被攻克，人形机器人逐步由静态机转向动态机发展。波士顿动力、软银、亚马逊等企业纷纷布局人形机器人行业，2021年特斯拉强势入局，推动了全球人形机器人行业加速发展。 在全球人形机器人产业逐步成长的背景下，2000年国内首台人形机器人“先行者”（国防科大发布）问世，并涌现了优必选、小米、傅利叶、达闼等一批人形机器人主机厂。 图表1：人形机器人发展沿革图表2：人形机器人行业竞争格局 来源：前瞻产业研究院，中泰证券研究所来源：前瞻产业研究院，中泰证券研究所 1.2人形机器人有望成为具身智能最好的载体 具身智能浪潮下，机器人有望表现出强智能性。传统机器人只能基于预设程序进行固定作业，不具备独立处置突发（非程序内）问题的能力。伴随“具身人工智能（embodiedAI）”成为下一波人工智能浪潮，机器人有望通过与环境交互感知，自主规划、决策、行动，进而获得更强的智能化属性。 人形机器人有望成为具身智能最好的载体。具身智能因为需要外界信息反馈，所以一定要依赖于硬件实体。人形机器人一方面由于其与人类相似，能够更好地服务人类，所以有望成为数量最大的机器人类型；另一方面由于其下游应用广泛，所以有望接触更多复杂场景。得益于未来人形机器人基数大&场景复杂的特性，其有望成为具身智能最好的载体。 图表3：具身智能为人工智能终极形态图表4：具身机器人四大挑战 来源：自动化学报，中泰证券研究所来源：腾讯网、中泰证券研究所 1.3海内外厂商纷纷布局，产品迭代加速 国内外多家厂商加速入局人形机器人，技术路线差异大。其中，以本田的ASIMO为代表的早期机器人由于高昂的成本以及系统的智能水平限制未能实现量产，而以波士顿动力为代表的液压技术路线虽然整体运动能力强、迭代速度较快，但由于其极为复杂的设计和高成本，至今未能找到成熟的商业化落地场景。在类人路线上，英国的Ameca公司生产的机器人可以实现人类面部表情的高度模仿，但运动能力有限；在通用人形机器人方面，以特斯拉为代表的技术路线有望短时间内实现量产，国内包括小米、优必选、傅利叶、智元等厂商也在加速跟进。 图表5：各主机厂人形机器人布局 型号 生产商 国家 发布时间 参数 产品特点 量产规划 ASIMO 本田 日本 2000年 身高1.3m，体重48kg，最大速度是9km/h，全身57个关节 实现小跑、单脚跳、上下楼梯以及踢足球等系列复杂运动 其高昂的价格导致未进行商业化 Atlas 波士顿动力 美国 2013年 身高1.5m，体重80kg，速度1.5m/s，依靠28个液压执行器实现各种高难度运动 高动态的运动性能，能做高难度运动动作 很难找到成熟的市场落地场景 Walker 优必选 中国 2016年 身高1.3m，体重63kg，具备36个高性能伺服关节 突破了波动地形上的自平衡，力位混合控制，不平整地面行走等技术 已实现成本可控以及稳定量产交付 GingerXR-1 达闼 中国 2019年 身高1.6m，重62kg，能够最快以1m/s速度移动，全身共34个智能柔性关节SCA 具备抓取负载能力，能完成端茶倒水、穿针引线等高难度复杂动作 可规模化量产 Ameca EngineeredArts 英国 2021年 高1.87m，重49kg，身体共有52个模块，支持51种关节运动 实现人类面部表情的高度模仿，但运动功能非常有限 还不具备量产能力 CyberOne 小米 中国 2022年 身高1.77m，体重52kg，单手握持1.5千克重物、多达21个自由度 感知人类情绪，具有视觉建模能力 还不具备量产能力 Optimus 特斯拉 美国 2022年 身高1.72m，重量73kg，负载9kg，全身共28个自由度，灵巧手11个自由度 具有自由行走和自我组装的能力；可以在不同的环境中自主导航 24年底量产 GR-1 傅利叶 中国 2023年 身高1.65m，体重达到55kg，全身自由度多达40个，步行速度可达到5km/h，负重50kg 采用自研FSA高性能一体化执行器，拥有强大且灵活的运动性能 一两年内实现量产交付 远征A1 智元 中国 2023年 身高1.75m，体重53kg，最高步速可达7km/h，全身49个自由度，整机承重80kg，单臂最大负载5kg 成本价不到20万元，自研核心关节电机PowerFlow，灵巧手SkillHand，统一软件框架AgiROS，语言任务模型WorkGPT，具身智脑El-Brain架构 预计2024年快速切入商业化落地 来源：上游新闻、星船知造、36Kr、达闼机器人官网、Engineeredarts、每日经济新闻、远瞻研究、腾讯新闻、傅利叶官网，中泰证券研究所 1.4潜在市场巨大，2035年市场空间或超千亿美元 人形机器人应用领域广泛，理论上能应用于绝大多数行业。传统的机器人分为工业机器人、服务机器人和特种机器人三类，能覆盖的下游场景有限，而人形机器人在结构上与人类类似，理论上能覆盖所有涉及人类作业的下游场景，未来有望应用于多个下游行业。 人形机器人市场空间广阔，最理想情况下，2035年市场空间或超千亿美元。据高盛预测，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。从远期来看，马斯克预计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。 图表6：机器人分类及应用领域图表7：2022-2028全球人形机器人市场规模预测趋势 市场规模：亿美元 150 100 50 0 20222023E2024E2025E2026E2027E2028E 来源：腾讯新闻，中泰证券研究所来源：中商情报网，MarketsandMarkets，中泰证券研究所 1.5我国政策引导人形机器人产业发展 2023年我国相关政策密集出台，积极推动人形机器人产业发展。2023年5月31日，深圳市提出建设1000亿元人工智能基金群，推动智能机器人发展；6月15日，上海市在三年计划中提出加快人形机器人创新发展；6月28日，北京市提出集中突破人形机器人原型机关键技术；9月13日，工信部以榜单的形式鼓励各社会部门积极突破人形机器人核心技术。目前人形机器人产业尚处发展初期，我国各部门相关政策的密集出台有助于抢占行业先机，为人形机器人产业创建良好的发展环境，未来人形机器人行业有望在政策的持续催化下迎来加速发展的契机。 图表8：我国政策引导人形机器人产业发展 地区 文件 内容 2023/5/31 深圳市 《深圳市加快推动人工智能高质量发展高水平应用行动方案（2023-2024年）》 统筹设立规模1000亿元的人工智能基金群，创建人工智能先锋城市；提出民生诉求平台嵌入民意速办AI机器人，积极孵化高度智能化的生产机器人，孵化高度智能化的生产机器人。 2023/6/15 上海市 《上海市推动制造业高质量发展三年行动计划（2023-2025年）》 深入贯彻制造强国战略，努力打造高端制造业增长极；打造世界级产业集群，提出加快人形机器人的创新发展。 2023/6/28 北京市 《北京市机器人产业创新发展行动方案（2023—2025年）》 加快推动机器人产业创新发展，紧扣机器人智能化、仿生化、模块化发展