人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展九大要點(diǎn)

2022年10月，特斯拉發(fā)布Optimus人形機(jī)器人原型機(jī)，11月，OpenAI的全新聊天機(jī)器人模型ChatGPT問世，AIGC與人形機(jī)器人的融合，給具身AI帶來無限想象。2023年，特斯拉Optimus技術(shù)不斷迭代：4月發(fā)布Gen 1-Demo1視頻，9月發(fā)布Gen 1-Demo2視頻，12月發(fā)布Gen 2視頻，每一次的進(jìn)步都引發(fā)了市場(chǎng)的強(qiáng)烈關(guān)注。我們總結(jié)了2024年人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的九大要點(diǎn)，迎接人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化元年。

01 2024年，人形機(jī)器人迎來產(chǎn)業(yè)化元年

按照統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，截至2022年，中國(guó)每萬名工人機(jī)器人保有量接近400臺(tái)，距離機(jī)器人密度G的韓國(guó)（萬名工人機(jī)器人保有量1000臺(tái)），機(jī)器人的市場(chǎng)空間似乎不大了。這里說的，是被當(dāng)作專用設(shè)備來使用的工業(yè)機(jī)器人。2023年7月6日，馬斯克在2023世界人工智能大會(huì)提出：“未來的某個(gè)時(shí)刻，機(jī)器人和人類的比例或?qū)⒊�過1：1”。這里馬斯克所說的機(jī)器人，指的是AI機(jī)器人（具身智能）。AI機(jī)器人是有身體并支持物理交互的智能體，未來AI機(jī)器人的形態(tài)不僅包括人形，還包括輪式機(jī)器人、力控機(jī)器人、視覺機(jī)器人、焊接機(jī)器人、打磨機(jī)器人，家庭服務(wù)機(jī)器人等等，人形機(jī)器人是AI機(jī)器人重要形態(tài)之一。將來，AI機(jī)器不僅會(huì)替代大量人工，也會(huì)替代部分專用設(shè)備。未來AI機(jī)器人進(jìn)入家庭，將帶來需求的大爆發(fā)。

2023年，人形機(jī)器人Digit進(jìn)入亞馬遜工廠驗(yàn)證，2024年，特斯拉人形機(jī)器人，優(yōu)必選、智元機(jī)器人有望分別進(jìn)入特斯拉工廠和BYD工廠進(jìn)行商業(yè)化驗(yàn)證，人形機(jī)器人迎來產(chǎn)業(yè)化元年。

02 產(chǎn)業(yè)化兩大條件：“技術(shù)可行，成本可達(dá)”

制造成本過G是制約AI機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素之一嗎？我們認(rèn)為，有產(chǎn)量，成本就能下降，規(guī)模和成本成反比。關(guān)鍵的問題是：為什么要生產(chǎn)這么多AI機(jī)器人？通過硬件技術(shù)創(chuàng)新，生產(chǎn)出滿足下游真實(shí)需求的Ai機(jī)器人產(chǎn)品是關(guān)鍵。滿足下游真實(shí)需求的AI機(jī)器人產(chǎn)品需要具備：“靈活G效的身體（G能量密度硬件）+聰明的大腦（算法）”，兩大條件，實(shí)現(xiàn)的技術(shù)瓶頸包括：大模型數(shù)據(jù)獲取、硬件的控制算法、硬件設(shè)計(jì)創(chuàng)新三方面。

03 三大技術(shù)瓶頸：數(shù)據(jù)獲取、運(yùn)控算法、硬件創(chuàng)新

人形機(jī)器人無論是進(jìn)入工廠還是進(jìn)入家庭，要解決三個(gè)方面的技術(shù)瓶頸問題：1）大模型數(shù)據(jù)獲取的速度和成本：機(jī)器人大模型需要的數(shù)據(jù)來自于真實(shí)需求和場(chǎng)景，數(shù)據(jù)采集成本G、速度慢，因此數(shù)據(jù)的采集是D一個(gè)難點(diǎn)。2）硬件控制的統(tǒng)一性和準(zhǔn)確性：人形機(jī)器人執(zhí)行具體任務(wù)時(shí)，需要解決準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，AI在機(jī)器人的任務(wù)/運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、對(duì)硬件控制的統(tǒng)一性和準(zhǔn)確性上，存在挑戰(zhàn)。3）靈活G效的身體需要G功率密度的硬件，在一定體積、一定成本條件下輸出G功率的硬件產(chǎn)品，也是技術(shù)需要探索的方向。此外，人形機(jī)器人進(jìn)入家庭后產(chǎn)生的社會(huì)倫理，法律法規(guī)等問題，也需要解決。

04 投資核心邏輯：“硬件設(shè)計(jì)創(chuàng)新+中國(guó)制造降本”

硬件技術(shù)創(chuàng)新，成本控制是當(dāng)前人形機(jī)器人賽道的核心邏輯，中國(guó)擁有成熟的制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，中國(guó)制造是降成本的主要方式之一。從成本構(gòu)成來看，自動(dòng)化控制三大件（驅(qū)控和執(zhí)行部件）占比接近1/3，各類傳感器占比1/3，軟件占比接近1/3。綜合考慮“單機(jī)價(jià)值量+國(guó)產(chǎn)替代+技術(shù)壁壘”三大因素，我們總結(jié)出人形機(jī)器人重點(diǎn)“3+3”核心零部件：D一個(gè)3指的是自動(dòng)化控制三大件：電機(jī)電控+執(zhí)行器（諧波減速器、行星滾柱絲杠）；D二個(gè)3指的是傳感器三大件：力覺傳感器、觸覺傳感器、視覺傳感器。這些硬件L域的技術(shù)突破和創(chuàng)新，進(jìn)口替代降本的進(jìn)展，是人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化的重要關(guān)注點(diǎn)。

05 零部件：聚焦“3+3“核心零部件的技術(shù)創(chuàng)新和進(jìn)口替代

“3+3“核心零部件技術(shù)壁壘由G到低，我們認(rèn)為分別是：多維力覺/觸覺傳感器/視覺傳感器、行星滾柱絲杠、諧波減速器、無框力矩和空心杯電機(jī)。傳感器是個(gè)平臺(tái)技術(shù)類的產(chǎn)品，技術(shù)壁壘主要體現(xiàn)在：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、標(biāo)定算法、解耦算法；觸覺傳感器的技術(shù)壁壘體現(xiàn)在：柔性材料、工藝（MEMS工藝是方向）、解耦算法。行星滾柱絲杠和諧波減速器主要的壁壘體現(xiàn)在：材料、加工工藝、關(guān)鍵設(shè)備上。電機(jī)類的產(chǎn)品，主要壁壘在磁路工藝設(shè)計(jì)和繞線工藝上。技術(shù)壁G低決定了國(guó)產(chǎn)替代的快慢，我們認(rèn)為國(guó)產(chǎn)替代由快到慢分別是：無框力矩電機(jī)/空心杯電機(jī)、諧波減速器、視覺傳感器、行星滾柱絲杠、力覺/觸覺傳感器。2024年，具備國(guó)產(chǎn)替代的零部件，包括電機(jī)和諧波減速器，需要關(guān)注產(chǎn)業(yè)化落地的進(jìn)展，還在技術(shù)研發(fā)進(jìn)口替代過程中的零部件，包括行星滾珠絲杠、力覺/觸覺傳感器，需要重點(diǎn)關(guān)注技術(shù)進(jìn)展。

06 新材料：關(guān)注碳釬維、G分子塑料和3D打印技術(shù)

我們認(rèn)為碳纖維和PEEK材料的在人形機(jī)器人上的單機(jī)價(jià)值量比較小，由于是一個(gè)新的L域，也得到了市場(chǎng)的關(guān)注，我們認(rèn)為輕量化的技術(shù)發(fā)展方向主要有四個(gè)：1) 新材料：碳纖維、聚四氟乙烯、鎂合金、PEEK等。具體采取哪種材料，要考慮零件受力狀態(tài)材料加工性能，比如，碳纖維板適合做機(jī)架材料，受力的異型零件可以采用鋁合金或者鎂合金等，不受力的異型零件可以采用樹脂、尼龍。其次是要考慮成本，目前碳釬維和PEEK的成本遠(yuǎn)G于其他材料。2）拓?fù)鋬?yōu)化：采取3D打印技術(shù)。3）電纜線束。

07 設(shè)備：G精度磨床等關(guān)鍵加工設(shè)備的進(jìn)口替代有望提速

諧波減速器的加工過程中，熱處理、精加工決定減速器齒輪精度，熱處理、磨齒機(jī)、三坐標(biāo)等關(guān)鍵設(shè)備存在進(jìn)口替代的機(jī)會(huì)。行星滾柱絲杠的加工過程中，決定加工精度的環(huán)節(jié)主要是對(duì)直、熱處理、精磨，熱處理、μ級(jí)的磨床、C5等級(jí)以上旋風(fēng)銑等關(guān)鍵設(shè)備存在進(jìn)口替代機(jī)會(huì)。

08 算法：FDS進(jìn)入中國(guó)將加速機(jī)器人AI化的進(jìn)程

特斯拉機(jī)器人與汽車共用FSD系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)、算法、硬件構(gòu)成整體架構(gòu)，其迭代路徑是通過不斷升級(jí)算力的硬件來支撐不斷升級(jí)的算法，處理不斷增加的海量數(shù)據(jù)。特斯拉人形機(jī)器人與 FSD 底層模塊打通，一定程度上算法可復(fù)用。特斯拉“交互搜索”規(guī)劃模型進(jìn)一步增強(qiáng)了FSD系統(tǒng)的規(guī)控能力，且FSD系統(tǒng)還能通過Occupancy Network對(duì)可視區(qū)域進(jìn)行建模，處理未知不可見的場(chǎng)景。根據(jù)特斯拉推特Tesla AI帳號(hào)的公告，到2024年，特斯拉DOJO的算力將進(jìn)入世界前5大的算例規(guī)模，接近10萬塊英偉達(dá)A100顯卡算力的總和。德國(guó)之聲報(bào)道，2024年FSD有望進(jìn)入中國(guó)，中國(guó)官網(wǎng)的車主手冊(cè)已經(jīng)更新了FSD Beta的相關(guān)介紹和使用規(guī)范，毫無疑問，F(xiàn)SD進(jìn)入中國(guó)，會(huì)加速機(jī)器人AI化的進(jìn)程。

09 本體廠商：軟硬件全棧自研的AI機(jī)器人本體廠商更有機(jī)會(huì)勝出

我們認(rèn)為機(jī)器人與汽車、手機(jī)行業(yè)一樣，未來穩(wěn)定狀態(tài)下會(huì)是贏者通吃、頭部聚集的競(jìng)爭(zhēng)格局。軟硬件全棧自研的AI機(jī)器人本體廠商更有機(jī)會(huì)勝出，要關(guān)注細(xì)細(xì)打磨產(chǎn)品，積累后發(fā)優(yōu)勢(shì)的公司。有底層操作系統(tǒng)的大廠，可以通過收購(gòu)，或者自己組建本體團(tuán)隊(duì)，具備全鏈條整合創(chuàng)新能力的企業(yè)勝率更大。