基本面信息

(1) 人形机器人行业的发展历程和关键事件

• 人形机器人的概念提出时间较短，从 21 年开始引起关注，去年有加速的过程，在今年陆续会有一些催化。

• 21 年，首次 aid 上有图片展示，引起了一波反应。

• 22 年 6 月，特斯拉计划推出自己的原型机，也引起了一波反应。

• 特斯拉从 16 年开始研究人形机器人，但在 22 年加速，可能与上海疫情有 关，出现用工荒问题，工厂对机器人需求急速上升。

• 在去年的 AD 时，特斯拉展示的原型机让人有点失望，目前人形机器人还处 于最早期阶段，进入大规模量产阶段需要很长时间。

(2) 人形机器人的市场潜力和趋势

• 如果人形机器人能达到 100 亿台，将成为人类历史上最大的单品，目前已经形成了共识。

• 今年 7 月 6 号的人工智能大会上，各家展示了一些产品，但在走动和其他 方面仍存在缺陷。

• 人形机器人行业仍处于最早期阶段，进入大规模量产阶段需时较长，目前还 是从0到1的阶段。

行业催化剂 (1) 产品定型

• 大概在 9 月 30 号的 aid 时，可能会看到产品定型。

• 目前特斯拉的供应链体系主要以自由度为主，电机和电机控制器相关的部分比较多。

• 目前还在逼样送样阶段，完全定型可能要到明年。

(2) 不同的执行方案

• 特斯拉选择的方案与其他企业可能不太一样。

• 这些方案可能在特斯拉或其他机器人公司得到应用，形成新的设计方案。(3) 其他人形机器人的突破

• 潜在的风险是产业化进度较慢，进入 c 样阶段后，产业化进度会加快。其他关注点

• 人形机器人的供应链体系中竞争格局日益加剧，可能会快速降低成本。

• 人形机器人的技术可能会有更简单的方式进行迭代。

• 成长性和成长的确定性是新兴行业的核心，特斯拉将人形机器人放在比新能源车更高的战略定位上，可能吸引更多企业参与。

• 特斯拉的控制系统目前使用的是车载的 FSD 在封闭式应用场景，如工厂 内，但进入家庭或其他应用场景可能会面临一些问题。

• 人形机器人行业的核心供应商在传统业务中仍有业绩，估值在 25 倍到 30 倍区间，通常可以使用 PE和 PG 方法对新兴公司的估值进行评估。

• 可以从国际化标准、机构、政策、行业变化、学术期刊、学术会议、行业协 会、设计方案以及国内网站和上市公司的信息中获取研究所需的进展。

• 人形机器人的自由度更高，形态与人类类似，可以在人工作或居住的环境中 完成一些任务，并与人类进行交流。

• 人形机器人的规划控制和感测装置要求更高，目前参与的公司相对较少，主 要集中在日本、美国、欧洲和中国等地。

• 人形机器人的产业化阶段已经开始，但目前处于 l3 到 l4 的转换阶段，l3 的 机器人具有强大的感知能力，l4 的机器人则不需要频繁人工干预。

• 已经推出的一些人形机器人产品包括本田的机器人和波士顿动力的机器人， 特斯拉希望推出价格约为 25 万美元的人形机器人。

• 与工业机器人相比，人形机器人更具个性化，可以协助人类完成工作或任 务，对环境的交互和认知要求更高，动作和电机减速机也与工业机器人有所 不同。

• 人形机器人的研究主要是为了解决一些社会问题。

Q&A

Q:人形机器人在规划控制和感测装置方面有哪些要求?

A:人形机器人在规划控制和感测装置方面的要求会更高。

Q:人形机器人的研究历史有多久?近 20 年有哪些进展?

A:人形机器人的研究历史大约有几百年了，但在过去的 20 年里，进展比较快。近 20 年，人形机器人逐渐进入产业化阶段，一些公司推出了产品，如波士顿动 力、优必选等，人形机器人的产业化进程加快。

Q:人形机器人目前的成本较高，特斯拉提出的低价人形机器人会对行业产生影响 吗?

A:目前人形机器人的成本较高，一般需要几百万美元，而特斯拉提出的 3 万美元 左右的人形机器人将对行业产生颠覆和挑战。

Q:人形机器人在中国的发展情况如何?

A:在中国，人形机器人的发展相对较少，主要集中在日本、美国、欧洲和中国。目前，人形机器人的成本较高，运动能力和智能水平都需要提高，特斯拉提出的低 价人形机器人将对行业产生挑战。

Q:人形机器人的智能等级有哪些划分?

A:人形机器人的智能等级有类似于车辆等级的划分，从 L1 到 L5。目前大部分机 器人处于 L3 到 L4 的转换阶段，L3 属于交互型的，L4 则进入自主状态，不需要人 类频繁干预。

Q:人形机器人的市场前景如何?与工业机器人有何区别?

A:人形机器人的市场前景广阔。与工业机器人相比，人形机器人在环境交互和认 知方面更为复杂，使用的传感器更多，动作方式也不同。人形机器人可以应用于一 些个性化场景，解决工厂生产线上的问题，如设备调整、弓箭跌落等。

Q:人形机器人的驱动力和市场空间是什么?

A:人形机器人的驱动力主要是解决社会问题，如劳动力短缺。随着劳动力成本上 升和劳动效率下降，人形机器人可以帮助解决一部分工作或任务，具有较大的市场 空间。

Q:人形机器人在工业机器人中的应用场景是什么?

A:人形机器人可以用于工厂生产线，解决一些机台附近的问题，如弓箭跌落、设备启停和调整等。它可以代替人类完成一部分工作。

Q:人形机器人的成本降低和性价比提高是否会促使其市场规模迅速增长?

A:是的，如果人形机器人的成本能够下降并具备一定的性价比，其市场规模将会 快速增长。目前，制造业的人均工资在上涨，而机器人的价格却在下降，这导致了 剪刀差的扩大。因此，在很多行业中，我们可以看到机器取代人工的现象已经出 现，例如光伏和锂电池制造商使用自动化生产线和 AGV 机器人。此外，在产业升 级方面，高精度和高柔性的制造业对机器人的需求也在增加。虽然中国的机器人自 动化渗透率相对较低，但整体上来看，人形机器人在各个领域都有很大的市场空间。

Q:人形机器人在哪些高危场景下有应用需求?

A:人形机器人在工业环境中有很多高危场景下的应用需求。例如，巡检机器人可 以在电力领域巡检输电线路，从而避免人工需要花费一天甚至两天的时间。另外， 焊接机器人和挖矿机器人等也可以在恶劣的工矿环境中替代人工。此外，人形机器人在灾难场景下也有广泛的应用，如水下和废墟探测，以及呼吸探测等。总的来 说，人形机器人在高危领域解决问题的能力非常强。

Q:人形机器人市场规模有多大?是否会迅速增长?

A:根据估算，人形机器人市场的规模非常大。根据马斯克的预测，全球人形机器 人的需求将超过新能源车，每人平均拥有 1.5 台机器人，全球需求量将达到 100 亿 台。根据我们的测算，人形机器人市场在 2022 年可能达到约 160 亿美元，未来可 能会增长到约 300 亿美元。市场规模每年可能以 30%以上的速度增长。当然，市场规模的增长还取决于成本的降低和需求、供应以及应用场景等问题的解决程度。无论如何，整体来看，人形机器人市场的空间非常大。

Q:人形机器人的产业链包括哪些环节?有哪些投资机会?

A:人形机器人的产业链可以分为上游、中游和下游三个部分。下游主要是各种应 用场景，涵盖家庭、商业领域和工业生产等。中游与传统的工业机器人类似，包括 本体的生产和集成，其中本体部分主要是硬件组装，可能需要购买零部件和部件进 行组装。系统集成则涉及解决方案和通过 AI 赋能不断进化和迭代的过程。上游是 一个庞大的产业链体系，包括核心的硬件和软件的部分。目前从特斯拉的情况来 看，中国的产业链在核心零部件硬件方面可能参与较多，而下游的部分可能较少。上游的部分主要与高自由度相关，包括各种电机、减速器、控制器、传感器、编码 器和动力电池等核心硬件，而软件部分主要包括感知系统、决策系统和交互系统 等。总的来说，人形机器人的产业链中有很多投资机会，特别是在核心硬件和软件 方面。

Q:人形机器人的构成主要有哪些部分?各部分的占比是多少?

A:工业机器人的构成主要包括减速机控制器、伺服系统和本体，其中减速机占比 约 35%，伺服系统占比约 25%，控制器占比约 10%，本体占比约 15%，其他部分 占比约 15%。

Q:人形机器人的动力部分占比是多少?

A:动力部分占比约 35%，其中包括自由度和电池部分。智能 AI 系统占比约 1/3，结构单元占比约 20%，其他部分占比约 15%。

Q:人形机器人的自由度有多少?

A:不包括手部的自由度为 28 个，手部的自由度为 12 个(大拇指有两个方向的自 由度)。

Q:人形机器人的执行器件有哪些?

A:人形机器人的执行器件主要有旋转和线性两种，旋转部分与人的胳膊、肘相关，线性部分与手臂、腿部等相关。

Q:人形机器人的旋转部分和直线部分的运动原理是什么?

A:旋转部分使用传统的电机，外面的壳被去掉后与其他部件结合，形成无框力矩 电机。直线部分通过4 杠将旋转运动变成直线运动。

Q:人形机器人的手部构成是怎样的?

A:人形机器人的手部主要使用无刷空心杯电机和行星减速器，手指关节使用线切 方式实现。旋转关节和支线关节类似，但直线部分使用行星滚珠 4 缸将旋转运动 变成直线运动。

Q:人形机器人的电池系统和控制系统是怎样的?

A:人形机器人的电池系统较为简单，电压等级约 52伏，续航时间约 8 小时。控制系统采用特斯拉的 fsd 控制系统，在封闭场景下工作。

Q:人形机器人的设计目标是什么?

A:人形机器人的设计目标是降低成本和功耗，并解决人类面临的问题。成本要低 于人力成本，功耗要低。大部分电机使用直流电机，与工业电机有所区别。

Q:旋转关节的构成包括哪些部件?

A:旋转关节的核心部件包括无框力矩电机、斜坡减速机、力传感器或扭距传感器、编码器等，编码器的重要性较高。

Q:最终人形机器人的角速度和线速度由什么决定?

A:人形机器人的角速度和线速度由编码器来决定，编码器实现精准控制。

Q:人形机器人的膝关节是如何设计的?有哪些关键组成部分?

A:膝关节的设计采用了仿生学的方法，通过四连杆机构将电机的旋转运动转化为 直线运动。直线关节包括电机、滚柱或行星滚柱、力矩传感器和编码器等组成。这 种设计可以实现类似人类手臂或膝盖弯曲的运动状态。

Q:为什么直线关节的设计复杂?它对加工精度有什么要求?

A:直线关节对加工精度要求非常高，它是一个精密加工的产品。虽然直线关节的设计并不难，但是由于加工精度要求高，所以最终的制造会比较复杂。

Q:人形机器人的手部设计有哪些不同的方法?特斯拉的手部设计有什么特点?

A:不同企业的手部设计方法各有不同。特斯拉的手部设计要求比较高，是灵巧手的设计，相对来说对空间要求比较紧张。

Q:人形机器人的头部有多少自由度?特斯拉的方案是怎样的?

A:人形机器人的头部自由度有多种方案，有 7 个、20 个、6 个等不同的自由度。特斯拉的方案是 6个自由度，其中 5 个自由度是手指，拇指部分有 2 个自由度。

Q:人形机器人的电机选择有什么特点?无刷的空心杯电机有什么优势?

A:人形机器人的电机选择要求高功率密度和精密度。无刷的空心杯电机是一种精 密度较高、功率密度较高的电机，它没有轴，直接与其他部件结合，动作可以直接 完成。

Q:人形机器人的减速机有哪些种类?它们在机器人的哪些部位应用较多?

A:人形机器人的减速机有斜坡减速机、RV 减速机和行星齿轮减速机等。斜坡减 速机适用于精度要求较低的场景，RV 减速机适用于腰部、腿部和肘部等较大的部 位，行星齿轮减速机体积较小，适用于某些小型机器人。

Q:人形机器人的关节部分通常采用哪种解决方案?

A:人形机器人的关节部分通常采用无框电机、双编码器、力矩传感器和斜坡减速机的解决方案。

Q:人形机器人的四连杆结构有哪些种类?它们的应用场景有何不同?

A:四连杆结构有滑动、滚珠和滚柱等种类。不同种类的四连杆结构在精度和传动 效率上有所不同，适用于不同的应用场景。滑动的结构适用于精度要求较低的场 景，滚珠丝钢滚出的四连杆适用于精度要求较高的机器人产品。

Q:人形机器人行星滚珠丝杠的设计有何特点?它需要克服哪些困难?

A:行星滚珠丝杠是一种机械加工的产品，加工精密度要求高。它的设计相对简 单，但需要克服一些技术难题，如突破专利限制、保持功率密度和性能等方面的挑 战。

Q:人形机器人行业的发展前景如何?有哪些机会?

A:人形机器人目前还处于起步阶段，空间较大。对于中国企业来说，有机会成为 特斯拉的供应商，并成为全球顶级供应商。除此之外，还有很多非特斯拉的人形机 器人领域可以拓展，如软件、传感器和算法等方面。此外，并不是特斯拉的方案一 定是最好的，其他企业也有可能