机器人专题更新：英伟达入局+特斯拉行走测试新进展

行业报告：行业专题研究 证券研究报告 2024年03月04日 机械设备 机器人专题更新：英伟达入局+特斯拉行走测试新进展 作者： 分析师朱晔SAC执业证书编号：S1110522080001 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 行业评级：强于大市（维持评级）上次评级：强于大市 2 摘要 1）第二代Optimus更聚焦运用与控制，平衡力及全身控制得到提高 特斯拉第二代Optimus人形机器人主要亮点：触觉传感器、力传感器以及更强大的平衡感知能力。第二代Optimus搭载由特斯拉设计的执行器与传感器、2自由度驱动颈部、响应更快的11自由度灵巧手、触觉传感器（十指）、执 行器集成电子和线束、足部力/扭矩传感器、铰接式脚趾等；重量减轻10kg。 2）英伟达投资FigureAI，全方位布局机器人 从底层芯片到计算平台全方位布局：英伟达在机器人芯片技术和工具领域的重要迭代方向主要为强化性能从而提升机器人“智力”、不同细分模块灵活“包抄”细分市场、不断降低开发者拥抱AI的门槛。 加大投资力度，寻找市场裂变利器：2024年2月，根据财联社消息，贝佐斯、英伟达和其他大型科技公司将投资类人机器人初创公司FigureAI，以期为人工智能寻找新的应用。 风险提示：产业发展不达预期风险、贸易摩擦风险。 特斯拉第二代Optimus人形机器人主要亮点：触觉传感器、力传感器以及更强大的平衡感知能力。第二代Optimus搭载由特斯拉设计的执行器与传感器、2自由度驱动颈部、响应更快的11自由度灵巧手、触觉传感器（十指）、执行器集成电子和线束、足部力/扭矩传感器、铰接式脚趾等。重量减轻10kg，平衡力及全身控制均得到提高，更聚焦运动与控制。 •足部：脚掌分为两个部分，通过增加足部力/力矩传感器，使得步行姿态更接近人类，且行走速度提升30%。 •手部：全新11自由度灵巧手，通过新增手指触觉传感器，可以实现两指捏起鸡蛋的精细操作。 •全身：90°深蹲动作需要调动全身多个环节参与，预计其搭载的IMU等惯性传感器及感知算法有大幅提升。 23年12月13日，特斯拉公众发布平台24年2月25日，特斯拉公众发布平台 资料来源：机器之心公众号，澎湃新闻官网，天风证券研究所3 资料来源：中国机器人网公众号，天风证券研究所 4 23年9月特斯拉展示，相较于此前进展主要集中在： 仅通过视觉系统及编码器精确的确定其肢体空间中的准确位置； 利用本地神经网络系统，仅使用特斯拉纯视觉技术作为感知，完全自主的按颜色对色块进行排序，排除现实世界的动态影响； 展示了两套瑜伽动作，显示出硬件较强的平衡能力。 9月特斯拉X官方账号发布 资料来源：机器人之心公众号，天风证券研究所 5 23年12月13日特斯拉展示，相较于此前进展主要集中在： 特斯拉Optimus平衡能力再升级； 特斯拉传感器开始用于手指； 特斯拉Optimus手部灵活程度全新突破。 12月13日，特斯拉发布 “三件套”进入机器人市场：2018年，英伟达宣布推出包含全新硬件、软件和虚拟世界机器人模拟器的NVIDIAIsaac，同时还推出专为机器人设计的计算机平台JetsonXavier和相关的机器人软件工具包。 从底层芯片到计算平台到训练与验证进行全方位布局：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，英伟达又推出NVIDIAIsaacNovaOrin，该可配置的计算和传感器参考平台旨在帮助AMR（自主移动机器人）制造商缩短开发时间并降低成本。 NVIDIAIsaacSim：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。 图：IsaacSim图表 资料来源：英伟达官网，天风证券研究所6 资料来源：中国机器人网公众号，天风证券研究所 7 FigureAI是人形机器人赛道里的新星：Figure于2022年1月诞生于美国硅谷，致力于开发通用型人形机器人。公司团队包括来自IHMC、波士顿动力和特斯拉的机器人专家，其目标是开发能够在不同环境中工作并处理各种任务的通用型人形机器人，从仓储到零售都可以应用。 硅谷+华尔街多轮资本加持：23年5月完成ParkwayVentureCapital领投的7000万美元融资，23年7月英特尔投资900万美元；美东时 间2月23日周五，媒体援引知情者消息称，FigureAI在新一轮融资中募集约6.75亿美元，该轮融资前FigureAI的公司估值已有约20亿美元。根据媒体信息，新一轮投资中，微软和OpenAI将分别投资9500万美元和500万美元，英伟达和一只亚马逊旗下基金各投入5000万美元，英特尔旗下风投机构将投资2500万美元，LG旗下公司LGInnotek将投资850万美元，三星旗下投资机构将投入500万美元，亚马逊创始人贝佐斯还通过他名下的投资公司ExploreInvestmentsLLC承诺投资1亿美元。 图：Figure01相关影像 资料来源：智元宇宙公众号，天风证券研究所 8 Figure01超预期演进：Figure01身高大约170cm，体重60KG，可以实现20KG的有效载重，移动速度1.2米/秒，续航可以达到5小时；它将“具有思考、学习和与环境互动的能力，并被设计用于初始部署到劳动力队伍中，以解决劳动力短缺问题，随着时间的推移，引导消除对不安全和不受欢迎的工作的需求。” •Figure01采用先进的端到端神经网络技术，通过接收人类煮咖啡的视频，机器人能够输出相应的动作轨迹，从而完成自主操作；其仅通过观看人类示范视频和10小时端到端训练，便能完全自主地完成煮咖啡的任务。这一技术的核心在于模仿学习，让机器人通过观察和模仿人类行为，逐渐学会并掌握各种技能。公司创始人BretttAdcock称，这是机器人技术的ChatGPT时刻。 与宝马签署合作协议，美国工厂部署人形机器人：初期，Figure01将专注于五项特定的薄板金属处理任务，这些任务是基于它们对灵活性的需求进行选择的。随着时间的推移，BMW和Figure的共同目标是将由人工智能驱动的人形机器人引入其他适当的制造工作，包括箱子搬运、拾取和放置任务、托盘装载以及汽车制造商一直难以留住人类工人的其他重复任务。 图：Figure01煮咖啡示意图 满足需求，就可以进行大批量生产，从而大幅降低生产成本。 •图：Figure研制的执行器（左）vs具有相同扭矩的现成执行器（右） 资料来源：海外独角兽公众号，天风证券研究所 9 AI能力是人形机器人成为可能的关键因素：Brett认为通过人形机器人与环境互动来获取人类数据，并使用视觉语言模型来理解和处理这些数据，可能会是能持续推进AGI研究向前的一个主要途径，虽然这可能需要更长时间。长远来看，软件会成为公司最大的业务板块；Figure作为一家专注于AI的公司，以后会有一个庞大的autonomy团队，并且研发出关键的AI数据引擎。打造一个正确的AI数据引擎非常重要，能确保他们对机器人产生的数据进行准确的训练，对神经网络进行正确的训练，以便未来能够有效地部署和使用。 语言决定人形机器人是否从工厂走进家庭：LLM或视觉语言模型对机器人业务帮助很大；LLM可以实现让机器人能够从语义层面理解世界，做到理解和回应用户的需求和指令。Figure会逐步将视觉语言模型加入机器人的研发过程，从高层次的行为角度来帮助人形机器人理解人类在说什么，让它能与人类进行对话，同时也能推断和理解人们在说什么以做出回应。Figure很可能不会自己训模型，但可以在机器人系统上训练视觉语言模型，关联传感器数据。 硬软件供应链存在掣肘，缺少适配解决方案：硬软件供应链中驱动器、中间件、操作系统、电池、控制软件是主要的限制因素，Brett认为市场上根本没有好的驱动器、电池、控制软件和中间件操作系统解决方案。传感器虽然有一些现成的，但Figure几乎都是自己制造下一代机器人的电子元件，并不是因为Figure想，而是不得不。 目前实现高性能、高可靠性、高安全性和低成本的人形机器人，需要开发自己的执行器、电子设备、电池和几乎所有软件，因为这些都没有现成的解决方案。Figure已经研究了很多种技术，包括液压技术以及其他类型的执行器，而不仅仅局限于旋转或线性电机。其电机驱动器可以满足各种需求，因为具有足够的能量、动力和自由度以及合适的速度和扭矩来执行这些任务。只要能够 资料来源：英伟达官网，与非网官网等，天风证券研究所 10 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：英伟达在机器人芯片技术和工具领域的重要迭代方向主要为强化性能从而提升机器人“智力”、不同细分模块灵活“包抄”细分市场、不断降低开发者拥抱AI的门槛。 加大投资力度，寻找市场裂变利器：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MachinaLabs；2024年2月，根据财联社消息，贝佐斯、英伟达和其他大型科技公司将投资类人机器人初创公司FigureAI，以期为人工智能寻找新的应用。 2024年3月18-21日，英伟达年度AI大会GTC2024将在美国圣何塞会议中心举行，OpenAI、微软、Meta、谷歌DeepMind等科技巨头都会派代表参会，英伟达列出的12位重磅嘉宾中三位是机器人领域大佬，包括GoogleDeepMind杰出科学家兼机器人技术高级总监VincentVanhoucke、斯坦福大学计算机科学教授李飞飞博士、波士顿动力公司首席技术官AaronSaunders；AgilityRobotics、波士顿动力公司、迪士尼和GoogleDeepMind等公司还将在GTC大会展出25款机器人，包括人形机器人、工业机械手等。 表：英伟达近期机器人相关事件梳理 时间轴 事件 2023年3月 英伟达宣布将OmniverseCloud托管至微软Azure上，以扩大英伟达AI机器人开发和管理平台IsaacSim的接入范围。将IsaacSim放到云端可以让团队更有效地开展合作，获得最新的机器人工具和软件开发套件。 2023年5月 英伟达在COMPUTEX2023上发布全新JetsonAGXOrin工业级模块，该模块在恶劣环境下可以提供更高级别的计算能力，意味着在包括农业、建筑、能源、航空抗体、卫星等极端环境打造更强劲的机器人有了可能。 2023年10月 英伟达宣布对适用于边缘AI和机器人的NVIDIAJetson平台上的Metropolis和Isaac框架进行有史以来规模最大的软件扩展，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。 2023年10月 英伟达宣布推出IsaacROS和IsaacSim软件的全新版本，对感知和仿真功能进行了重大改进；基于常用的开源机器人操作系统（ROS）的IsaacROS，为自动化带来了感知能力，让移动的物体有“眼睛”和“耳朵”。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）， 机器人开发者就拥有了为不同应用快速定制机器人解决方案所需要的各种工具。 2023年10月 英伟达与德克萨斯大学奥斯汀分校提出的MimicGen数据生成系统，可以用不到200个人类演示，自主生成超过5万个训练数据，涵盖18个任务、多个模拟环境、现实场景，合成数据方案，加快了机器人AI化进程。 2023年10月 英伟达发布AI系统Eureka，该系统以GPT-4提供支持，可以让机器人实现三十多种复杂的动作。 2024年2月 英伟达新成立GEAR（通用具身智能研究组），由JimFan博士领衔。 2 重要关节的零部件选型逻辑及可替代性参考 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明11 数据来源：大象机器人官网，电