人形机器人专题报告一：智能化进阶开启，商业化落地在即

智能化进阶开启，商业化落地在即 人形机器人专题报告一 机器人 投资评级：推荐（维持） 投资要点 人形机器人当前又称仿人机器人或类人机器人，指具有人的形态和功能的机 器人，具有拟人的肢体、运动与作业技能（形似），以及感知、学习和认知能 2023年12月20日 证券研究报告|产业深度报告 分析师：曾文婉 分析师登记编码：S0890521020007电话：021-20321380 邮箱：zengwenwan@cnhbstock.com 销售服务电话： 021-20515355 行业走势图（2023年12月19日） 资料来源：iFind，华宝证券研究创新部 相关研究报告 力（神似）。人形机器人是机器人中设计最复杂、控制难度最高的类型，当前产品普遍存在速度慢、稳定性差等问题。机器人之所以设计成人形，主要出于通用性、适应性以及交互性等几方面。具身智能、AI和人形机器人，三者之间既有区别又有着紧密联系，具身智能可能是AI的终极形态，而人形机器人则是实现具身智能的物理形态之一，具身智能又是人形机器人智力水平提升的重要技术。 从组成结构上看，在理想情况下，人形机器人“头脑”发达、“四肢”也不简单。相比传统机器人组成部分，人形机器人在感知、控制、机械三大组成部分的基础上增加了思考部分（认知与决策），其次在各组成部分向下的具体设计会略有不同。人形机器人具备模仿人类“感知-认知-决策-执行”过程的能力，主要由感知、认知、决策、运控（控制与运动，即执行）四部分组成。 人形机器人智能化进阶开启，开始从“仿人”走向“类人”。人形机器人的研制开始于20世纪60年代末，至今全球人形机器人发展已进入搭载人工智能、机器学习和计算机视觉系统等先进技术的智能化进阶阶段（2016年至今）。在人形机器人领域，日本和美国的研究最为深入，成果也最为丰富。而我国于20 世纪90年代开始人形机器人的研究，目前产业发展尚处于初期。从产品本身来看，人形机器人分为“仿人”、“类人”、“真人”三个阶段，当前处于“仿人”并走向“类人”阶段。 人形机器人产品进展如何？1、产品基本情况：近两年新品“扎堆”，产品已逐步贴近“人类”，电驱为主流。2、驱动及机械结构：基本与人“形似”，硬件方案相对成熟，但尚未完全收敛。3、感知与交互硬件：视觉感知为人机标配，以3D视觉+多模态融合为主流。4、核心算法部分：大模型等新技术与传统机器人技术融合仍需时日，认知算法尚未成熟。5、商业化情况：工业、物流或为人机应用优先突破场景，成本或价格有下降空间，人机商业化落地在即。总的来说，全球人形机器人产业仍处于技术探索和发展的早期阶段，市场参与者较有限，且目前大多数人形机器人产品仍处于研发阶段，尚未真正进入商业化阶段。但通过各厂商规划及产品迭代情况来看，人形机器人量产已箭在弦上，硬件方案相对成熟，软件技术融合仍待时日。 风险提示：产业政策支持力度不及预期；行业技术发展、商业化进程不及预期；行业竞争加剧；原材料价格、设备价格波动的风险；下游行业需求不及预期；人形机器人存在伦理道德风险。 内容目录 1.人形机器人：既求“形似”人，还求“神似”人3 2.从组成结构上看，人形机器人“头脑”发达、“四肢”也不简单4 3.智能化进阶开启，人形机器人从“仿人”走向“类人”6 4.人形机器人产品进展如何：量产在即，硬件方案相对成熟，软件技术融合仍待时日9 4.1.产品基本情况：近两年新品“扎堆”，已逐步贴近“人类”，电驱为主流驱动方案9 4.2.驱动及机械结构：基本与人“形似”，硬件方案相对成熟，但尚未完全收敛13 4.3.感知与交互硬件：视觉感知为标配，以3D视觉+多模态融合为主流18 4.4.核心算法部分：新技术融合仍需时日，认知算法尚未成熟20 4.5.商业化情况：工业、物流或为优先突破场景，成本/价格有下降空间，商业化落地在即25 5.风险提示32 图表目录 图1：人形机器人组成部分6 图2：人形机器人的三个关键发展阶段7 图3：人形机器人发展重要里程碑事件7 表1：人形机器人主要特征3 表2：人形机器人组成部分4 表3：人形机器人发展阶段8 表4：国内外代表性人形机器人产品及公司情况梳理表-1（产品基本情况对比）10 表5：国内外代表性人形机器人产品及公司情况梳理表-2（驱动及机械结构对比）14 表6：国内外代表性人形机器人产品及公司情况梳理表-3（感知与交互硬件部分梳理与对比）18 表7：国内外代表性人形机器人产品及公司情况梳理表-4（核心算法部分梳理与对比）21 表8：国内外代表性人形机器人产品及公司情况梳理表-5（商业化情况梳理与对比）26 1.人形机器人：既求“形似”人，还求“神似”人 人形机器人（简称为“人机”）当前又称仿人机器人或类人机器人，指具有人的形态和功能的机器人，包括拟人的肢体、运动与作业技能（形似），以及感知、学习和认知能力（神似）。人形机器人通常被用来辅助或替代人类做各种工作，采用类似人的双足直立行走模式移动，从而能在现实环境中更好地与人类共同工作。人形机器人技术是集多门学科于一体的科学技术，综合运用了机械、电气、材料、传感、控制和计算机来实现拟人化的形象与功能，因此相比传统机器人，有环境适应更通用、任务操作更多元、人机交互更亲和等特点，是机器人技术的集大成者，也是一个国家综合科技发展水平的重要体现。总的来说，人形机器人是机器人中设计最复杂、控制难度最高的类型，当前人机产品普遍存在速度慢、稳定性差等问题。 表1：人形机器人主要特征 分类 特征 外形 人形机器人的外形必须在某些方面与人类相似，包括有头部、躯干、两只手臂及腿。也有一些机器人仅保留部分类人形特征设计，如仅保留腰部以上设计。部分人形机器人还具有其他更为生动的类人特征设计，如面部表情。 运动 人形机器人应该具有类似于人类运动的运动能力，包括走、跑、跳和其他需要使用四肢的运动。 感知 人形机器人必须能够以类似于人类的方式感知和响应其环境，包括识别人脸、检测物体和理解语言、语音。 交互 人形机器人应该能够以自然和直观的方式与人进行交互，包括使用手势、说话、以及对口头或非口头暗示做出反应。 智力 人形机器人一般属于智能机器人，智能机器人最重要的一点是具备思考能力，思考（智力活动）可以帮助机器人利用从外界所获得的信息，制订出最合适的解决方案，进而采用最合理的动作完成命令。相关智力活动包括决策判断、逻辑分析、理解体会等，属于信息处理的过程。对于人形机器人来说，计算机运算是完成信息处理过程的主要手段。 资料来源：《机器人技术与智能系统》（陈继文、姬帅、杨红娟等），《智能机器人导论》（朱明），《人工智能创新启示录：赋能产业》 （中国电子信息产业发展研究院），《智能机器人：从“深蓝”到AlphaGo》（韦康博），《人形机器人技术现状及场景应用思考》（朱秋国、熊蓉），华宝证券研究创新部 机器人之所以设计成人形，主要出于通用性、适应性以及交互性等方面。首先，人类身体结构灵活度很高，手部有27个自由度、全身有200多个自由度，因此人可以以多种多样的方式移动或运动，适应不同环境。人形机器人贴合人类形态进行设计，具有广阔的工作活动空间，例如尽管行走系统的占地面积小，但可活动的范围很大，此外其配置的机械手也提供了相对传统机器人更大的活动空间。因此使得人形机器人：一是可更大程度执行与人类活动能力相仿的任务，即人能做到的、它也应该能做到，提升了机器设备的通用性；二是在现有模仿学习的技术（如动作捕捉、虚拟现实等）下，能更容易地复制、学习和训练人类动作，能更快速地在真实的物理世界中完成复杂任务。其次，由于现实世界中的一切都是为人类的生产生活而设计建造的，因此人形机器人通过仿人设计理念（第一性原理），将更容易融入现实世界，而不需要对现实世界做出过多改造，例如在理想情况下，人形机器人能适应各种地面且具有较高的逾越障碍的能力，由于配备灵巧手，故可使用人类的任何工具、适应人类可适应甚至不能适应的环境，在人类需要的任何地方提供帮助。最后，相较于非人形机器，人们对于看起来与人类相似的机器可能有更高的接受度与熟悉感，这有助于弥合人类和机器人之间的差异，营造一个舒适的合作环境。部分人形机器人的设计甚至具有面部表情、肢体语言和语音功能，这使它们能够与人进行更自然的社交互动，在医疗和教育等对于有效沟通有较高要求的场景中尤为有益。 人形机器人、具身智能都是与机器人技术和人工智能领域相关的概念，两者有概念交叉， 但并不完全相同。具身智能（EmbodiedAI）是指一种基于物理身体（本体）进行感知和行动的智能系统，其通过智能体与环境的交互获取信息、理解问题、做出决策并实现行动，从而产生智能行为和适应性，具身智能具备本体、智能体、数据、学习和进化架构等核心要素。简单来说，具身智能指的是具有主动性的第一人称智能，其本质上可与环境交互感知，能自主规划、决策、行动，并具有执行能力。人形机器人是具身智能的物理形态之一，具身智能相当于把GPT这类大模型技术引入人形机器人，让其具备更强的感知和交互能力，且人形机器人要落地应用场景，必须提升通用化、智能化水平，因此具身智能技术的引入是很有必要的。但具身智能并不一定就长成人形机器人的样子，根据使用用途和场景的不同，具身智能也可以是动物、汽车、飞行器等形态。具身智能强调的是AI系统具备感知、思考、学习、决策等能力，并且能够和环境进行交互；而人形机器人指的是具备人类的外形特征和行动能力的智能机器人，可以双腿行走，通过手臂和身体的协调完成功能，还可以与人类交流互动。因此，具身智能可能是AI的终极形态，而人形机器人则是实现具身智能的物理形态之一，具身智能又是人形机器人智力水平提升的重要技术。 2.从组成结构上看，人形机器人“头脑”发达、“四肢”也不简单 相比传统机器人组成部分，人形机器人在感知、控制、机械三大组成部分的基础上增加了思考部分（认知与决策），其次在各组成部分向下的具体设计会略有不同。人形机器人具备模仿人类“感知-认知-决策-执行”过程的能力，主要由感知、认知、决策、运控（控制与运动，即执行）四部分组成，又可细分为感知系统（感官系统中的感受）、认知与决策系统（大脑、部分小脑）、控制系统（部分小脑、脑干）、驱动系统（心脏、肌肉）、机械机构（身躯、四肢）、交互系统（沟通与互动）。在人类的规划中，相比传统机器人，人形机器人“头脑”更发达，即“智商”更高、通用性更强，且一般拥有完整“四肢”以及灵活手。 表2：人形机器人组成部分 组成系统 定义 感知系统 该系统利用传感器帮助人形机器人获取外界环境及自身状态信息，同时进行信息的加工与处理，是机器人智能发育与外部交互的关键前提。人形机器人的传感系统包括为其获取类“五官”感知的各类传感器（硬件+软件，感知算法一般已与硬件耦合），帮助机器人感知环境并与之互动。通常包含： -视觉：摄像头和深度传感器提供视觉感知、物体识别和深度信息。这些传感器使机器人能够感知环境，检测物体，识别人脸和手势。-触觉（力觉）：触觉传感器或力觉传感器，如压力传感器或力/扭矩传感器，集成到机器人的手指、手掌和关节部位。它们提供接触力的反馈，使机器人能够操作物体，执行精细的任务，并确保与人类的安全互动。 -位移与姿态：用于控制稳定性的惯性测量单元（IMU）主要由加速度计、陀螺仪和磁力计组成，作用是 测量机器人的方向、角速度和加速度。这些信息有助于机器人的平衡控制、步态规划和整体运动协调。 认知与决策系统 认知与决策系统负责人形机器人学习、认知、推理和决策等思维活动的产生（即智能发育和智能强化），可提升机器人整体运动、操作能力，以及理解、记忆和推理等类人认知水平。认知与决策系统主要包含硬件（通信算力等）、操作系统和应用软件三个部分，从技术架构上包括四个部分（类人自主智能发育的机理、模型与计算方法；环境认知能力发育技术；对人合作意图的理解能力发育技术；行为优化决策能力发育技术），最终形成对任务级、技能级能力的理解与掌握。当前软件算法层面，人形机器人思维能力的提升依赖具有学习、记忆和认知能