人形机器人何时迎来量产？

中泰证券研究所专业｜领先｜深度｜诚信 ｜证券研究报告｜ 人形机器人何时迎来量产？ 2024.10.07 中泰机械首席分析师：王可 执业证书编号：S0740519080001 核心观点 市场预期：机器人主题炒作的2-3年以来，市场审美疲劳与特斯拉机器人进展低于预期使得股价目前处于低位。市场当前的预期是，特斯拉机器人25年进入限制性生产，年产几千台，26年开始产品出售，在市场上流通。 产业进展：伴随大模型的开源与英伟达cuda机器人生态系统的开放，越来越多参与者涌入此赛道，且运用局部泛化的能力解锁特定工况，部分机器人公司商业化进展较快。 硬件符合的条件：目前供给端硬件的生产制造及成本已不再是约束条件。摄像头、谐波减速器、传感器、直线执行器等产能较充裕，丝杠此前市场较小，未有存量产能，但目前正进行设备国产化导入，扩产不是硬约束。 软件算法：软件算法的进步是产品功能提升和应用场景扩展的关键。其中，环境理解、智能交互及推理决策等大脑算法发展相对成熟，而运动控制相关的小脑算法处于较为初期阶段。核心约束在数据采集与精细运动底层算法上，可观察产业界在这些方面的积极迭代与演进。 风险提示：人形机器人行业进展不及预期；行业规模测算基于一定的假设，存在不及预期的风险；第三方数据失真的风险；研究报告中使用的公开资料可能存在信息之后或更新不及时的风险等。 2 目录 CONTENTS 1 当前人形机器人的产业进展 3 4 2 量产硬件端需要满足的条件量产软件端需要满足的条件 5 建议关注风险提示 目录 CTENTSON 中泰证T券S 1 当前人形机器人的产业进展 领先｜深度 信 1.1、产业进展：各类初创公司涌入机器人赛道，进展可观 人形机器人是远期需求巨大的划时代重磅产品，短期由供给创造需求。伴随大模型的开源与英伟达Cuda机器人生态系统的开放，越来越多的初创公司涌入机器人赛道，以局部泛化的方式训练机器人在封闭场景下完成特定任务。 图表1：海内外人形机器人技术和商业化进度 公司名称 机器人称号 视频 是否商业化 公开行走 灵巧手 展示有用工作 大模型+语音融合 自主工作 已公布合作公司 Figure.ai Figure02 BMW Tesla OptimusGen2 Tesla AgilityRobotics Digitv4a N/A Amazon SanctuaryAl PhoenixGen7 CanadianTireCorporation,Limited;MagnaInternational Apptronik Apollo 1XTechnology EVE/NEO EVE:StrongPoint;ADTSecurityServices MentreeRobotics MenteeBot BostonDynamics NewAtlas Hyundai NeuraRobotics 4NE-1 KindHumanoid Mona N/A K-ScaleLabs Stomp N/A ReflexRobotics Reflex N/A N/A PollenRobotics Reachy2 N/A N/A 智元机器人 远征A1 临港集团、均普智能 宇树科技 UnitreeH1 大学、科研机构 傅利叶智能 FourierGR-1 科研院校 星动纪元 XBot-L 优必选 WalkerS 蔚来、东风柳汽、一汽大众、极氪5G智慧工厂 乐聚机器人 夸父 蔚来、江苏亨通集团 开普勒机器人 先行者 SIMPPLE 天链机器人 t1 戴盟机器人 Sparky1 N/A 星尘智能 AstribotS1 银河通用机器人 Sparky1 N/A N/A 帕西尼感知科技 Tora N/A 1.2、各厂商针对不同场景深入探索，强调落地为先 Digit：24年8月宣布在GXOSpanx仓库已完成10000个订单机器人的部署，是目前商业化进展较快的机器人。 1X：新推出neo机器人，针对家庭使用场景，预计2025年实现年产量1000-2000台。 智元：发布5款机器人，针对柔性制造、家庭服务场景与商场接待等，量产节奏明确：2024年10月双足机器人开启量产，月产100台，预估2024年整体出货超300台。 图表2：1XTechnology商业化进展 2023年：Eve,年产120-240个 2025年：扩大生产规模 2027年： 应用到其他领域 （除家庭外，比如仓库制造业等） 2024年：Neo目前计划产能600-2400个/ 年。 来源：公司官网，中泰证券研究所整理 图表3：NeoBeta协助人类做饭 2026年: 扩大生产规模，获取数据 图表4：NeoBeta整理高脚杯 2027-2030年： 预计实现十亿机器人制造 图表5：NeoBeta和人类互动 1.3、机器替人将始于智能制造的柔性生产环节，远期需求巨大 目前汽车制造厂及3C工厂劳动力需求庞大，人力成本支出较高，潜在的机器替人空间大。根据统计局数据，截止2024年6月，中国汽车制造业累计用工人数为454万人。比亚迪2023年报公布总人数为703,504人，其中生产人员为524,673人，生产人员占比约74.6%。据此估算，仅中国汽车制造业生产人员就约有339万人，假设人形机器人替换工人的替换率为10%，那么中国汽车制造业有约34万台人形机器人潜在需求。 图表6：特斯拉第二代Optimus在工厂处理电池 来源：特斯拉官方X账号，中泰证券研究所整理 图表7：Figure01基于AI的视觉 模型实现“完全自主操控” 来源：Figure官方X账号，中泰证券研究所整理 图表8：优必选人形机器人WalkerS工业应用能力训练 来源：优必选科技官方微博账号，中泰证券研究所整理 1.4、如何判断机器人进入量产环节的时点？ 定义：10万台为小批量生产，100万台为进入量产。 小批量生产：小批量生产10万台机器人可以替代1/10长尾工况的工位。小批量生产的情况下，核心决定因素不是机器人价格，而是机器人的性能、生产的连续性稳定性等。 硬件满足条件：运动控制稳定、运行连续，生产制造不存在瓶颈。 软件满足条件：局部泛化即可，具备封闭场景完成特定任务的能力。 大规模量产：100万台产量下，机器人不仅能满足智能制造工厂的需求，也开始进入服务业甚至家庭，此时硬件价格的降低与软件的泛化能力均非常重要。 硬件满足条件：硬件降本，总体成本下降至低于单个工人成本。 软件满足条件：机器人算法模型出现“智能涌现”，具备全面泛化的能力。 目录 CTENTSON 中泰证T券S 2 硬件需要满足的条件 领先｜深度 信 2.1、供给端：硬件不再是约束条件 零部件中，摄像头、灵巧手、减速器等产能充足； 行星滚柱丝杠由于此前市场极小，目前尚处于小批量试生产阶段，存量产能有限。 图表9：特斯拉人形机器人零部件供应商及产能 零部件 单个机器人所需数量 10万个机器人所需数量 供应商 产能 摄像头 3 30万 联创电子、亚洲光学等 Optimus配备汽车同款Aotopilot摄像头，联创电子模造玻璃镜片目前产能约为7KK/月，模造玻璃镜片主要对应的是车载镜头和高清广角镜头。联创电子年产2400万颗智能汽车光学镜头及600万颗影像模组。 六维力矩传感器 4 40万 ATI、宇立仪器等 - 直线执行器 14 140万 三花智控、拓普集团等 三花智控计划总投资不低于38亿元建设机器人伺服机电执行器集成组件和域控制器研发及生产基地项目，后续筹划在海外建设生产基地以满足客户量产需求。拓普自2024Q1开始进入量产爬坡阶段，初始订单为每周100台。在完成4套生产线的安装调试后，目标为年产10万台，后续将年产能提升至百万台 行星滚柱丝杠 14 140万 北特科技、贝斯特、新剑传动等 目前产能规划中。 谐波减速器 14 140万 哈默纳科 自22年产能扩张后，截止2023年年底产能为25.5万台/月（不含车载16.5万台/月），合计产能306万台/年（不含车载198万台/年）。 灵巧手 44 440万 MAXON、鸣志电器等 MAXON自研自制自动化生产设备，年产量约为500万件。 。 来源：2022年特斯拉AIDay，各公司公告，中泰证券研究所整理10 2.2、行星滚柱丝杠：产品已实现国产化，且生产设备逐步开始国产替代 行星滚柱丝杠生产流程中，核心难点是针对丝杠及滚柱的外螺纹磨制及针对螺母的内螺纹滚道磨制。尤其是反向式行星滚柱丝杠，从驱动丝杠改变为驱动螺母。这种丝杠的特点是螺母较长，在加工过程中，需要用悬臂吊一个小砂轮来磨制螺母内滚道，因此内螺纹磨制时间较长，工艺难度也较大。螺纹磨床决定加工精度，是生产工序中最核心的设备。 粗品 精加工 丝 杠工序 锻造钢材原胚 粗车 螺 粗纹、 校轴 直端 车 热处理(淬 火) 校直 磨螺纹 检 测 组 装 设 备 一 般锻造设备 车 床 校 直机 车 床 感 应淬火设备 校 直机 外 螺纹磨床 圆度 仪、同心度仪 自 制机械臂 备 注 去 除表面的氧化层 半自 动或自动校直机 车到 一定精度，预留几μ 提 高硬度 热处 理后变形，需要二次校直 提高表 面硬度和耐磨性；相对粗品阶段磨得慢 检 测圆度、同心度 图表10:行星滚柱丝杠（丝杠）工艺流程 来源：贝斯特公司公告、中泰证券研究所整理 图表11:行星滚柱丝杠（螺母）工艺流程 粗品 精加工 螺 母工序 锻造钢材原胚 粗车无心车内热处 磨螺纹理 磨螺纹 检测组装 设 备 一 般锻造设备 车 床 无 心磨床 车 床 普通 热处理设备 内 螺纹磨床 圆度 仪、同心度仪 自 制机械臂 备 注 去 除表面的氧化层 去 除外侧氧化层 车 内螺纹，预留2个μ 将整 个螺母粹透，提升硬度 检 磨内测 螺纹、圆 磨锻度、 面等同 心 度 来源：贝斯特公司公告、中泰证券研究所整理 11 2.2、行星滚柱丝杠：产品已实现国产化，且生产设备逐步开始国产替代 国内高精度的CNC加工设备市场此前被外资磨床垄断，国内企业份额较少。目前国内磨床设备企业的技术积极迭代创新，以汉江机床为例，率先开发SK7120数控螺纹塞规丝杠磨床，可加工各种齿形圆柱形或圆锥形的外螺纹，参照滚珠丝杠精度国标，磨削精度可达到P1级。 从技术参数对比上看，国产螺纹磨床与进口设备差距在逐步缩小。 注：JIS标准为C0、C1、C3、C5、C7、C10，国内丝杠精度划分为P1、P2、P3、P4、 P5、P7、P10。一般来说，C3精度介于P2~P3之间。 硬件不再是约束 图表12:秦川机床SK7120数控螺纹塞规丝杠磨床主要技术参数 主要规格 最大磨削直径 Ø200mm 最大安装直径 200mm 顶尖距 350mm 最小磨削直径 2mm 可磨螺纹最大长度 250mm 可磨螺纹最大螺距 0.25-6mm 可磨螺纹最大导程角 ±30° 可磨螺纹头数 1~99（任意） 最高磨削精度 P1 来源：秦川机床官网，中泰证券研究所整理 图表13:日本三井GSE200H螺杆蜗杆数控磨床主要技术参数 主要规格 工作台上的回转 Ø480mm 中心间距离 2,250mm 可磨削螺纹长 2,000mm 可磨削最大工件直径 Ø360mm 砂轮尺寸 Ø510×10~50×Ø228.6mm 砂轮轴最高回转速度 2,250𝑚�−1 砂轮最高使用周速度 3,600m/min 砂轮倾斜角度 ±45° 主轴贯通孔直径 Ø76mm（选配：Ø103mm） 主轴回转速度 100𝑚�−1 最高磨削精度 C0 来源：日本三井官网，中泰证券研究所整理12 2.2、设备国产化替代将大幅降低行星滚柱丝杠生产成本 在人形机器人产业应用之前，行星滚柱丝杠是极为小众的产品，主要用在军工、汽车制造设备、医疗、机床等行业，总体市场规模近100亿元。市场主要供应商