人形机器人-零帕网

人形机器人：“人工智能+高端制造”重要落地形式，全球AI浪潮中，中国厂商能够深度参与的领域• 人工智能、新能源车、消费电子、工业机器人等领域龙头厂商加持，预计2024年人形机器人行业或将进入小批量量产元年，产业化落地进度有望超预期。作为全球AI浪潮中，中国厂商能够深度参与的领域，国产厂商发展机遇大。• 市场空间：预计2030年中美制造业、家政业的人形机器人需求合计约203万台，市场空间约3185亿元。• 领先厂商：特斯拉 Optimus、Figure 01、波士顿动力 Atlas、优必选 Wal

基于对人形机器人发展阶段及核心竞争力的分析，我们认为人形机器人已经跨入了一个全新的软件定义加 AI 驱动的时代。软件不仅承载着人形机器人的基础操作系统和应用算法，而且通过不断迭代升级，为人形机器人赋予了超越传统机械设备的智能特性。软件和 AI 不仅开启了人形机器人在各行各业广泛应用的可能性，更定义了人形机器人的功能边界。

AI 赋能人形机器人，或开启产业化元年2023 年 12 月，特斯拉发布人形机器人 OptimusGen2，相较于前代行走速度提高 30%，重量减轻 10kg；2024 年 3 月，全球首个 OpenAI 大模型加持下的机器人 Figure01 发布，可实现与人类的对话和互动；AI 大模型的快速发展，推动人形机器人技术发展持续进步。AI 赋能人形机器人，行业产业化加快。国内来看，政策持续重磅支持，行业投融资金额亦呈上升趋势。据 Markets and Markets 预测，2023 年全球人形机

六维力传感器是维度最高的力传感器，已成为高性能人形机器人的标配。根据所测力的维数不同，力传感器可被分为一到六维力传感器；根据其测量原理不同，又可以分为光电式、应变式、电容式、压电式等类型。六维力传感器是维度最高的力传感器，能给出最为全面的力觉信息、提升传感精度，并非是多个低维力传感器可替代的。在人形机器人领域，六维力传感器可提升机器人手部操作的精细化与柔性化程度以及脚部行走的稳定性，主要安装手腕、脚踝等的末端部位，已成为高性能人形机器人的标配。

减速器：传动系统关键部件，下游应用丰富。减速器可以分为通用减速器、专用减速器以及精密减速器，其中通用减速器以中小规格为主，模块化、系列化、应用较为广泛；专用减速器一般以大型、特大型为主，需要根据不同的应用场景进行专业化定制；精密减速器质量轻、易控制功率较大，主要应用于机器人、数控机床等行业。

通用性是人形机器人商业化的关键, AI大模型赋能加速机器人产业化。大模型通过深度学习和强化学习，能够理解和执行复杂的任务。它们不仅能够处理视觉和语言信息，还能够理解物理世界的基本规律。这种强大的泛化能力，使得人形机器人能够在多种场景中执行任务，极大地提高了其通用性。大模型兼顾预训练和微调功能，是机器人的理想“大脑”。大模型(Foundation Models)能够实现在无标注的数据.上进行预训练，从而根据数据特征探索普适的规律，形成强大的泛化能力，后续仅需利用专用的小规模的标注数据对模型进行微调

“国产化降本+AI模型赋能”加速机器人产业化：经过4年（2019-2024年）的生产经验积累，特斯拉在国内已经形成了一套自上而下的成熟汽车供应体系。汽车供应链和人形机器人供应链的部分产品底层技术同源，未来特斯拉有望将汽车产业链复制至机器人端，实现国产化降本。OpenAI布局人形机器人有望产生鲶鱼效应，推动其他供应商对AI机器人的推进，进而提高人形机器人智能化程度和通用性，打开应用场景，加速人形机器人产业化进程。

IMU 是辅助人形机器人实现双足运动最为可行的解决方案。惯性传感器是人形机器人本体感觉传感器的重要组成部分，也是辅助人形机器人修正预定步行模式的重要方案，对于防止人形机器人跌倒以及产生动态稳定的步行运动有重要意义。相较于光学/机器视觉进行动作捕捉、被动外骨骼和手动引导等技术路线，惯性测量单元（IMU）能够有效规避障碍物遮挡问题和复杂运动的执行问题，是辅助人形机器人实现双足运动的解决方案中可行性最高的。

空心杯/无框力矩电机高度匹配人形机器人。机器人诸如行走、跑、弹跳等动作均由机器人关节电机驱动产生，机器人关节电机作为机器人的核心硬件直接决定机器人的重要性能。空心杯电机和无框力矩电机均具备结构紧凑，输出功率大的特点，对人形机器人匹配度较高。空心杯电机是采用了空心杯绕线技术的直流有刷或者直流无刷电机，对灵巧手契合度较高；无框力矩电机是一种无框架式的无刷永磁同步电机，适用于旋转关节和线性关节。

以特斯拉Optimus为例，单台人形机器人需要14个行星滚柱丝杠，单价约2,000元/个，单台价值量在2.8万元以上。横向对比机器人其他部件，行星滚柱丝杠占人形机器人价值量较高，其毛利率可达60%，盈利能力位居前列。

从各大厂商 demo 机目前进度来看，人形机器人硬件方案对各核心零部件的要求基本定型，主要硬件均存在市场对应商业产品，痛点在于降本，后续有望通过大规模量产实现；而当前难点则是对应算法以及软件层面仍未有理想表现，2023 年仍未出现真正意义上符合终端消费者需求、具备较强通用性的“具身智能”。软件及算法端，2024 年 3 月 9 日，Figure01的展示让我们意识到大语言模型对具身智能的催化作用显著，而且 TC 大会上英伟达推出的 Groot 项目系人形机器人学习提供的通用基础模型，有望降低具身

丝杠：精密传动部件，下游应用广泛。丝杠是一种可以使旋转运动变成直线运动的传动副零件，其优势在于高速运动下保证定位精准，丝杠对于精度以及强度要求都较高，原因在于丝杠不仅需要精确地确定工作台位置从而将旋转运动变为直线运动，还需要传导动力，在精度、强度、耐磨性等方面均提出较高要求，故而丝杠的加工工艺以及原材料都有较高要求。