机械设备行业周报：英伟达重金下注，机器人产业加速

英伟达AI盛会即将召开，重金下注机器人 2024年3月19日英伟达将召开全球顶级AI盛会——GTC24大会。大会将发布英伟达在机器人、生成式AI以及加速计算领域的最新突破性成果。北美机器人领域的波士顿动力、谷歌Deep Mind团队以及斯坦福大学李飞飞博士都将出席。 现场将展出25款机器人，包括人形机器人、机械臂等。英伟达创始人黄仁勋在ITF World 2023半导体大会上表示“具身智能”将成为AI下一个浪潮，我们认为机器人将成为英伟达下一个战略竞争高点。 英伟达的机器人路线图：建立“大模型-数据-开发平台”生态 英伟达在智能机器人领域的布局围绕着大模型、数据、开发平台三大核心领域展开，终极目标为打造机器人底层开发生态，抢占产业链价值制高点并赋能其他主机厂、加速产业落地。（1）大模型：英伟达最新成立GEAR实验室，聚焦具身智能大模型研究，提升智能机器人感知、认知、交互能力，加速指令式机器体向拥有超自主决断能力的自主机器过渡。（2）数据：利用英伟达MimicGen模拟器可将真实世界数据集扩大100倍，大大减少昂贵的人工演示工作、加快机器人AI化进程。（3）开发平台：英伟达提供端到端Isaac、Jetson机器人开发平台，结合生成式AI来支持大规模训练、开发和部署AI机器人，降低机器人开发门槛与开发成本。在CES 2024上，包括波士顿动力公司、宇树科技等都展示了基于英伟达的机器人成果。（4）投资：英伟达还通过投资人形机器人初创公司Figure AI和机器人工厂Machina Labs拓展在机器人领域的布局。 巨头纷纷入局，人型机器人产业加速落地，全球分工有望形成 除英伟达外，特斯拉和谷歌分别利用FSD解决方案+Dojo超算系统、RT-X大模型从软件端进军智能机器人产业。我们认为科技巨头入局机器人将对产业链产生四个层面的影响。（1）海外巨头利用自身在AI算力算法方面的优势建立机器人开发生态，解决行业痛点，加速机器人产业落地。（2）类比汽车产业，机器人产业链有望形成专业的机器人代工企业以及零部件供应商。（3）国内众多人形机器人整机厂商基于软件生态以及特有的多元化应用场景优势，将加速产品落地进程。（4）零部件和设备公司受益于机器人产业链形成后的产能扩张需求迎来增长。 受益标的 （1）和英伟达直接/间接产生合作的公司：九号公司、奥比中光、博杰股份、科瑞思、中大力德（宇树科技零部件供应商）、步科股份（电驱产品在AMR市占率高）。（2）受益于生态形成、有望加速落地的人形机器人整机厂商：新兴装备。 （3）产业链形成为零部件和设备商带来增量需求：电机和驱控：鸣志电器、雷赛智能、拓邦股份；传感器：东华测试、康斯特、柯力传感、凌云股份、汉威科技；减速器：绿的谐波；丝杠：五洲新春、丰立智能、恒立液压、北特科技、贝斯特。设备端铲子股：浙海德曼、宇环数控、鼎泰高科、日发精机、恒锋工具。 风险提示：智能机器人产业发展不及预期、国内厂商进入主要供应链不及预期。 1、英伟达AI盛会将发布机器人领域最新突破性成果 2024年3月19日英伟达将召开2024年度的GTC大会。大会将发布英伟达在机器人、生成式AI以及加速计算领域的最新突破性成果。北美机器人领域的波士顿动力、谷歌DeepMind团队以及斯坦福大学李飞飞博士都将出席。Agility Robotics、波士顿动力公司、迪士尼和Google DeepMind等公司还将在现场展出25款机器人，包括人形机器人、工业机械手等。 英伟达创始人黄仁勋此前在ITF World 2023半导体大会上表示“具身智能”将成为AI下一个浪潮，机器人将成为英伟达下一个战略竞争高点。 2、英伟达机器人路线图：建立“大模型-数据-开发平台”生态 英伟达在智能机器人领域的布局围绕着大模型、数据与开发平台三大核心领域展开，终极目标为打造机器人底层开发生态，抢占产业链价值制高点并加速产业落地。 （1）自然语言大模型不断迭代使得之前指令式的机器体过渡到拥有超自主决断能力的自主机器，英伟达最新成立具身智能大模型研究团队，夯实底层技术基础研究，巩固竞争优势同时推进产业向前发展。 2024年2月24日，英伟达成立新的研究部门——“GEAR”，全称为通用具身智能体研究（Generalist Embodied Agent Research）。此部门由AI高级研究科学家，AI代理计划的负责人Jim fan和Yuke Zhu教授领导。Jim Fan提出GEAR团队正在构建基础智能体，一个具有通用能力的AI，可以在许多虚拟和现实的世界中学习如何熟练地行动。Jim Fan还强调，2024年将是属于机器人、游戏AI和模拟的一年。 图1：英伟达最新成立具身智能大模型研究部门 GEAR团队将在具身智能大模型方向对以下三个关键领域进行研发： 多模态基础模型：开发基于大规模互联网数据源训练的LLMs（大型语言模型），用于规划与推理，视觉-语言模型以及世界模型，旨在打通不同模态信息间的壁垒； 通用型机器人研究：研发能够适应复杂环境、实现稳健移动与灵巧操作的机器人模型与系统，以提升其在各类实际场景下的普适性与效能； 虚拟世界中的基础智能体：创建能够在多种游戏与模拟环境中自主探索并持续自我提升能力的大型动作模型，为虚拟世界的智能交互设定新标准。 在GEAR团队成立之前，英伟达已经在具身智能大模型领域实现了一些研究成果，如Eureka项目用GPT-4生成奖励函数，教会机器人完成三十多个复杂任务：快速转个笔，打开抽屉和柜子、抛球和接球；Voyager项目利用多模态提示实现通用机器人操作能力，是第一个LLM驱动、能熟练玩游戏的智能体；VIMA项目是第一个带有机械臂的多模态LLM，为机器人学习引入了“多模态提示。 图2：VIMA项目：利用多模态提示实现通用机器人操作能力 （2）目前机器人AI化滞缓的重要原因是缺乏训练数据。机器人与环境交互的数据资源有限，收集数据极为昂贵且耗时，英伟达利用模拟和合成数据将在解决机器人灵巧性乃至整个计算视觉问题上发挥关键的作用。 NVIDIA Isaac可以以比实时快1000倍的速度模拟现实，传入的数据流随着计算规模的增加而扩展。利用NVIDIA和德克萨斯大学奥斯汀分校合作提出的MimicGen模拟器可以用不到200个人类演示自主生成超过5万个训练数据，从而大大减少昂贵的人工演示工作、加快机器人AI化进程。 英伟达最新成立的GEAR团队也将构建大规模学习所需的仿真基础设施及合成数据流水线，为智能体的学习过程提供有力支持。 图3：MimicGen机器人自主数据生成系统将真实世界数据集扩大100倍 （3）打造机器人开发平台与生态是英伟达的最大野心，抢占产业链价值最高点的同时降低开发者门槛与开发成本。2023年，拥抱生成式AI成为英伟达机器人全线产品技术演进和重塑的核心方向。 从Jetson上的硬件解决方案到Isaac上的软件解决方案，NVIDIA提供端到端机器人开发平台，以支持大规模训练、开发和部署AI机器人。 ISSAC平台：2018年英伟达便推出了包含全新硬件、软件和虚拟世界机器人模拟器的NVIDIA Isaac。2019年，英伟达推出lsaac软性开发套件(SDK)，为机器人提供更新的AI感知和仿真功能。2022年，英伟达推出NVIDIA Isaac Nova Orin平台，帮助AMR（自主移动机器人）制造商缩短开发时间并降低成本。2023年10月，英伟达升级Isaac ROS和Isaac Sim软件的全新版本，对感知和仿真功能进行了重大改进。 NVIDIA Isaac Sim由Omniverse提供动力支持，是一款可扩展的机器人模拟应用和合成数据生成工具，可提供逼真、物理属性准确的虚拟环境，以便开发、测试和管理基于AI的机器人。 Omniverse是英伟达的仿真模拟平台。它与AI结合的一个重要应用是实现机器人自动编程。用于汽车生产制造的机械臂机器人成本约为2.5万美元，而对机械臂机器人进行编程的费用为25万美元，如果通过Omniverse+AI，就能够对机器人进行自动编程，费用将大大降低。宝马集团、自动化公司idealworks、亚马逊均已开始使用Isaac Sim。 台湾达明公司提供TM25S智能协作机器人进行产品质量的自动化检测。达明机器人使用Omniverse平台，在Isaac Sim中构建了检查机器人以及待检查产品的数字孪生，相比真实机器人的手动编程，使用该方法可减少70%以上的作业时间。 图4：使用Isaac Sim，机器人在模拟环境中开发并在现实世界得到了验证 借助GPU加速的GEM功能，包括视觉里程测量、深度知觉、3D场景重建、定位和规划等，机器人开发者可通过Isaac ROSGem平台为不同应用快速定制机器人解决方案所需要的各种工具。 图5：机器人开发者采用Isaac ROS Gem平台提供的3D场景重建、定位等功能 Jeston平台:2018年英伟达推出专为机器人设计的计算机平台Jetson Xavier和相关的机器人软件工具包。2023年5月发布全新Jetson AGX Orin工业级模块，可在端侧部署AI并让传感器融合算法并能够在极其恶劣环境下使用。2023年10月，对NVIDIA Jetson平台上的Metropolis和Isaac框架进行有史以来规模最大的软件扩展，通过结合Transformer模型与生成式AI的功能来满足边缘AI的快速部署需求。同时，英伟达创建Jetson生成式AI实验室，供开发者学习和利用开源生成式AI模型进行开发。 加州理工大学变形轮式机器人M4变形机器人搭载了用于边缘AI和机器人的NVIDIA Jetson平台，用于构建可变性无人机的解决方案。通过该方案，M4机器人可实现多达八种运动姿态：包括飞行、滚动、爬行、下蹲、平衡、翻滚、侦查、局部操作等动作。 图6：M4变形机器人搭载NVIDIA Jetson平台 2024年2月21日，NVIDIA携手Google在所有NVIDIA AI平台上发布面向Gemma的优化功能，Gemma是Google最先进的新型轻量级2B和7B开放语言模型，可在任何地方运行，从而降低成本并加快特定领域用户案例的创新工作。 经过超过五年的部署，目前英伟达的机器人产业生态“基本盘”已现，目前NVIDIA Isaac和Jetson平台等被超过120万名开发人员和10000名客户以及合作伙伴所使用。在CES 2024上，包括波士顿动力公司、Collaborative Robotics、Covariant、Sanctuary AI、宇树科技等都展示了基于英伟达的机器人成果。 除了凭借自身AI能力在机器人软件生态上进行布局，英伟达还通过投资布局机器人产业。 2023年10月，英伟达旗下风投部门NVenture以3200万美元领投了一家机器人工厂Machina Labs。Machina Labs拥有一个名为机器人工匠的敏捷制造平台，集成了7轴机器人、自主板材装载和夹具以及先进的人工智能流程模型和闭环控制，只需单击按钮即可启用许多制造流程，能让工厂摆脱传统制造的束缚，转而采用软件配置。 2024年，英伟达向人形机器人初创公司Figure AI投资5000万美元。Figure AI的工程师们正在研发一个外表和动作都像人类的机器人。该公司希望这款名为Figure 01的机器能够执行对人类来说非常危险的工作，并为缓解劳动力短缺问题提供支持。 此前，OpenAI、微软、亚马逊均对Figure AI提供大额资金支持。 3、巨头纷纷入局，人型机器人产业加速落地，全球分工有望 形成 我们认为科技巨头入局机器人将对产业链产生四个层面的影响。（1）海外巨头利用自身在AI算力算法方面的优势建立机器人开发生态，解决行业痛点，加速机器人产业落地。（2）类比汽车产业，机器人产业链有望形成专业的机器人代工企业以及零部件供应商。（3）国内众多人形机器人整机厂商基于软件生态以及特有的多元化应用场景优势，将加速产