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人形機器人是當今世界科技領(lǐng)域最具潛力和前景的產(chǎn)業(yè)之一。隨著科技的不斷進步和人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，人形機器人作為未來產(chǎn)業(yè)的新賽道和經(jīng)濟增長的新引擎，將深刻變革人類生產(chǎn)生活方式，重塑全球產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局。 『制造前沿』通過本文，詳述人形機器人的定義、分類、發(fā)展歷程、產(chǎn)業(yè)鏈、相關(guān)政策、代表企業(yè)、市場前景等。了解人形機器人，讀這一篇就夠了！ 『制造前沿』整理了人形機器人系列報告，下載方式詳見文末。 
人形機器人相比其他機器人，對智能感知、運動控制、智能決策、人機交互的綜合能力要求更高，具體包括： 1. 智能感知方面：需要配備多種傳感器，能夠感知非結(jié)構(gòu)化場景并根據(jù)不同情況做出相應(yīng)反應(yīng)。 2. 運動控制方面：需要人形機器人具備高度的精確性和靈敏度、良好的穩(wěn)定性和平衡控制能力，精確地模仿人類的行走、跑步、抓取等動作，實時響應(yīng)各種傳感器的輸入和環(huán)境變化。 3. 智能決策方面：可通過人工智能技術(shù)，根據(jù)環(huán)境、任務(wù)和目標等信息，自主地做出最優(yōu)的決策，以實現(xiàn)自主導(dǎo)航、任務(wù)執(zhí)行、人機交互等功能，需要高效的算法和強大的計算能力，以處理大量的信息和數(shù)據(jù)。 4. 人機交互方面：需要對自然語言進行識別與處理，以便機器人能夠理解用戶的指令、問題或指導(dǎo)，需要具備情感識別技術(shù)，識別用戶情感狀態(tài)，提供更人性化的互動體驗。此外，對手勢與動作的識別、多模態(tài)交互等方面也有著較高的要求。 
從 15 世紀達芬奇繪制出世界上第一份人形機器人手稿，到 1973 年早稻田大學(xué)研發(fā)出的世界第一款人形機器人 WABOT-1，再到特斯拉 0ptimus 引發(fā)對人形機器人產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化的探索，人形機器人產(chǎn)業(yè)從萌芽概念階段已經(jīng)進入產(chǎn)業(yè)化落地前期。 海外人形機器人概念萌芽較早，以技術(shù)導(dǎo)向為主，較于海外，國內(nèi)以應(yīng)用突破方向為主，隨著國內(nèi)人工智能、高端制造、新材料等先進技術(shù)的繼續(xù)積累與突破，2023年國內(nèi)人形機器人進入集中爆發(fā)期，大批廠商推出自身人形機器人產(chǎn)品并嘗試應(yīng)用于服務(wù)、汽車等場景，逐步探索商業(yè)化落地。
圖 / 人形機器人發(fā)展歷程 目前國家層面以工信部為主導(dǎo)對人形機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展明確了市場發(fā)展的戰(zhàn)略目標，2025年整機產(chǎn)品實現(xiàn)批量生產(chǎn)，2027年產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展，深度融入實體經(jīng)濟，推動人形機器人產(chǎn)品規(guī)模化落地。
北京、上海、深圳等地方政府積極跟進，相繼推出了人形機器人發(fā)展相關(guān)政策，制定了發(fā)展路徑及相應(yīng)保障措施，以推動人形機器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)聚集，搶占人形機器人產(chǎn)業(yè)化機遇。
人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈主要由上游零部件、中游人形機器人本體及下游終端應(yīng)用等環(huán)節(jié)組成。目前，由于人形機器人尚未在下游終端應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)?；虡I(yè)落地，且部分核心零部件在人形機器人領(lǐng)域的應(yīng)用尚未得到充分驗證。因此，我國人形機器人供應(yīng)鏈仍處于持續(xù)構(gòu)建中，隨著人形機器人創(chuàng)新體系的逐步建立，“大腦、小腦、肢體”等一批關(guān)鍵技術(shù)的持續(xù)突破，我國將有望逐步形成高效可靠的人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈體系。
圖 / 人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈圖譜 人形機器人的上游包括減速器、電機、絲杠、控制器、傳感器等硬件部分，以及軟件系統(tǒng)部分。在整條產(chǎn)業(yè)鏈中，從長期來看，最具價值的部分在于軟件部分，即能夠自研或掌握運動控制、人工智能算法等核心技術(shù)者，將掌控人形機器人的中樞與大腦，某種程度上將有望在技術(shù)層面主導(dǎo)人形機器人的發(fā)展方向和發(fā)展節(jié)奏；從當下看，價值占比高、增量空間大的主要是傳感器、減速器、電機、絲杠等核心零部件。 1. 減速器：減速器在人形機器人中起到降低電機轉(zhuǎn)速并增加輸出扭矩的作用，這對于提高機器人關(guān)節(jié)的力矩輸出和運動精度至關(guān)重要。減速器能夠使電機在高轉(zhuǎn)速下運行，同時確保關(guān)節(jié)運動的平穩(wěn)性和精確性。主要應(yīng)用RV減速器、諧波減速器、行星減速器。
國產(chǎn)諧波減速器在性能與可靠性方面已初步達到國際主流水平，替代相對明顯。由于RV減速器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和技術(shù)工藝較復(fù)雜，核心技術(shù)尚未完全掌握，國產(chǎn)RV減速器與國外先進水平仍有差距。國產(chǎn)行星減速器主要聚焦于中低端應(yīng)用領(lǐng)域，在高端精密行星減速器領(lǐng)域外資廠商依然占據(jù)主要市場份額。
圖源：國信證券 2. 電機：為人形機器人提供動力，使得機器人的關(guān)節(jié)和執(zhí)行器能夠進行運動。電機的性能直接影響到人形機器人的運動速度、精度、穩(wěn)定性和效率。
圖源：國信證券 3. 絲杠：將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，包括梯形絲杠滾珠絲杠和行星滾柱絲杠。絲杠在人形機器人中的應(yīng)用部位主要包括靈巧手、線性執(zhí)行器等，它們需要精確的直線運動來實現(xiàn)精細的操作和控制。
4. 控制器：控制器是人形機器人的“大腦”，負責(zé)機器人的運動控制和行為決策。它包括計算機、控制芯片和通信模塊等，通常由本體集成廠商自主研發(fā)?？刂破鞯膬?yōu)劣某種程度上可以反映出廠商核心競爭力的高低，因為它搭載了很多核心的軟件算法，這些軟件算法屬于產(chǎn)品的核心競爭力。 5. 傳感器：傳感器是人形機器人感知外界環(huán)境的關(guān)鍵部件，它們使得機器人能夠理解和響應(yīng)其所處的物理世界。傳感器為控制和執(zhí)行提供實時反饋，是軟件控制和硬件零部件的橋梁，也是實現(xiàn)具身智能的關(guān)鍵。 人形機器人中應(yīng)用最多的為力矩傳感器。根據(jù)傳感器的作用，一般將傳感器分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器。內(nèi)部傳感器(體內(nèi)傳感器)主要測量機器人內(nèi)部系統(tǒng)狀態(tài)；外部傳感器(檢測外部環(huán)境傳感器)安裝在機械手或移動機器人上，主要測量機器人外界周圍環(huán)境。按照檢測方法分類，可以將傳感器分為光學(xué)、機械、超聲波、電阻、半導(dǎo)體、電容、氣壓等的傳感器。特斯拉 Optimus機器人中，包含了 40個力矩傳感器和 3個視覺傳感器，傳感器占整體價值量的比例高達 19%。
國外企業(yè)具有先發(fā)優(yōu)勢，中國公司加速追趕。受益于機器人市場需求催化，中國六維力/力矩傳感器市場近年來入局者逐年增加，維科技、鑫精誠、宇立儀器、藍點觸控等國內(nèi)企業(yè)先后進入該領(lǐng)域，并在機器人、汽車、3C 等應(yīng)用領(lǐng)域上占據(jù)了一席之地。ATI、SCHUNK 等海外企業(yè)作為全球龍頭，積累多年，仍舊有明顯的領(lǐng)先優(yōu)勢。
6. 動力電池：動力電池是為人形機器人提供所需能量的關(guān)鍵部件，它直接影響到機器人的性能、續(xù)航能力、安全性以及成本等方面。動力電池的性能決定了機器人的運行時間、工作效率和整體性能。隨著電池技術(shù)的發(fā)展，特別是鋰電池技術(shù)的進步，動力電池的能量密度、循環(huán)壽命和安全性都在不斷提高。未來，隨著新材料和新技術(shù)的應(yīng)用，如固態(tài)電池等，動力電池的性能有望進一步提升，為人形機器人提供更長的續(xù)航時間和更高的安全性。 寧德時代市占率較高，內(nèi)資廠商成為全球鋰電池市場主力。根據(jù)SNE數(shù)據(jù)顯示，全球范圍內(nèi)，從各電池廠商的出貨量來看，寧德時代、LG新能源、比亞迪、松下、三星SDI占據(jù)前五位置。
7. 驅(qū)動器：也稱為執(zhí)行器，是人形機器人運動的關(guān)鍵部件，負責(zé)將電能轉(zhuǎn)化為機械能，驅(qū)動機器人的關(guān)節(jié)和肢體進行運動。它通常由電機、減速器、編碼器、伺服驅(qū)動和控制軟件等組成，是影響機器人硬件成本和運動性能的關(guān)鍵部分。 8、軸承 精密滾動軸承為機器人執(zhí)行系統(tǒng)關(guān)鍵零部件，對機器人減速器的承載能力、回轉(zhuǎn)精度、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性、重復(fù)定位精度等性能起到重要作用。精密軸承具有輕量化、高精度、良好的旋轉(zhuǎn)精度和可靠性等特點，滿足機器人精密減速器苛刻的性能要求。機器人軸承普遍安裝在有限的空間，必須體積小、重量輕，也就是輕量化。但同時，機器人的高載荷、高回轉(zhuǎn)精度、高運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性、高定位速度、高重復(fù)定位精度、長壽命、高可靠性的性能，要求配套的機器人軸承必須具備高承載能力、高精度、高剛度、低摩擦力矩長壽命、高可靠性的性能。
9、軟件算法 人形機器人軟件主要應(yīng)用于兩個部分：一是基于人工智能大模型的人形機器人“大腦”，主要體現(xiàn)在環(huán)境感知、行為控制、人機交互等方面；二是控制人形機器人運動的“小腦”，主要體現(xiàn)在其運動控制算法和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)架構(gòu)。從算法庫的搭建、運動控制系統(tǒng)的構(gòu)建操作系統(tǒng)到底層設(shè)備，人形機器人的系統(tǒng)架構(gòu)如下所示：
人形機器人本體設(shè)計、制造與集成是產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)，是人形機器人產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化的關(guān)鍵。當前，人形機器人本體行業(yè)處于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展前期，行業(yè)對于人形機器人本體的戰(zhàn)略意義已有共識，但其大規(guī)模商業(yè)化落地的路徑仍未真正走通，人形機器人本體行業(yè)仍處于探索階段，從零部件的選用、軟件系統(tǒng)的開發(fā)、本體的設(shè)計到場景的聚焦，各類人形機器人方案不斷地迭代、創(chuàng)新，人形機器人產(chǎn)業(yè)“0-1”拐點有望提前到來。 當前，市場人形機器人本體玩家，根據(jù)其原有屬性大致可分為專業(yè)機器人企業(yè)、新能源汽車企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和科研院所及孵化企業(yè)四類，各類型人形機器人代表企業(yè)如下:
根據(jù)應(yīng)用場景，可以將人形機器人分為醫(yī)療型人形機器人、軍事型人形機器人、教育型人形機器人、娛樂型人形機器人、服務(wù)型人形機器人、工業(yè)型人形機器人、通用型人形機器人，各類型介紹如下:
圖源：高工機器人 1. 工業(yè)制造場景 - 需求：人機協(xié)作，在生產(chǎn)制造環(huán)境中進行更柔性及靈巧的操作工作，同時反哺工廠智能生產(chǎn)線改造。 - 場景：汽車制造作為首要落地場景，質(zhì)量檢測、零部件組裝為明確需求場景。工廠環(huán)境相對可控且規(guī)模化標準高，有助于人形機器人更好地訓(xùn)練協(xié)調(diào)控制能力以及算法優(yōu)化。
圖源：億歐智庫 2. 極端作業(yè)/特殊作業(yè)場景 - 需求：替代人工在危險/惡劣環(huán)境下執(zhí)行任務(wù)，如搜救、排爆、災(zāi)難響應(yīng)等。 - 場景：能源化工，災(zāi)害救援、水下/太空、軍事作業(yè)等。人形機器人相關(guān)協(xié)調(diào)控制、智能分析、高強度材料等技術(shù)提升。
3. 商用及家用服務(wù)場景 - 商用服務(wù)： - 需求：人機互動、咨詢、引導(dǎo)、接待、娛樂、教育等。 - 場景：零售快消、酒店旅游、教育服務(wù)等商用服務(wù)場景，部分細分應(yīng)用如展覽講解及科研教育已落地，其余場景應(yīng)用還需發(fā)展。
圖源：億歐智庫 - 家用服務(wù)： - 需求：全能家庭管家，承擔陪伴、家務(wù)管理、教育等任務(wù)。 - 場景：家庭陪伴、家務(wù)服務(wù)、康健等。人形機器人整體交互性以及靈活性大幅提升、情感分析更貼合家庭場景、適應(yīng)多種非標準化場景、且社會接受度大幅提升。 中國大多數(shù)企業(yè)認為制造業(yè)能夠率先真正實現(xiàn)人形機器人商業(yè)化落地。汽車制造場景有望率先落地，質(zhì)量檢測及零部件組裝為明確需求場景。最終實現(xiàn)家庭服務(wù)應(yīng)用場景。
圖源：億歐智庫 國內(nèi)外主要機器人情況
1X technologies 1X technologies前身為llalodi Robotics，成立于2014年，是挪威一家專注于開發(fā)具有高度靈活性和可擴展性的人形機器人公司。1X Teclnoloeies的旗艦產(chǎn)品是EVE，一款擁有兩臂、兩眼和四輪底盤的機器人，可以在各種環(huán)境中執(zhí)行多種任務(wù)，如巡邏、監(jiān)控、搬運等目前IX Technologies還在研發(fā)一款名為NEO的雙足機器人，相比于EVE，其智能化水平更高，具備自主學(xué)習(xí)、AI導(dǎo)航等功能，預(yù)計將在2023年底開啟預(yù)訂。
圖源：華西證券 特斯拉 2021年馬斯克在首屆特斯拉人工智能日(AIDAY)上首次發(fā)布特斯拉人形機器人(Tesla Bot)計劃 代號“擎天柱'(0ptimus)。202年原型機亮相，特斯拉強勢入局帶動國內(nèi)企業(yè)加速入場。2023 年特斯拉發(fā)布0ptimus·Gen2演示視頻，其運動能力、平衡性與感知能 力進一步提升，能夠?qū)崿F(xiàn)二指拿雞蛋等動作，指尖觸覺傳感器與足部力傳感器的應(yīng)用成為核心亮點。特斯拉人形機器人目前放在特斯拉汽車工廠進行實用性測試優(yōu)化，馬斯克在2023第四季度業(yè)績交流會提出2025年實現(xiàn)人形機器人部分交付，將持續(xù)推動商業(yè)化落地。
Boston dynamics Boston Dynamics 成立于 1992年，是美國一家工程和機器人設(shè)計公司，是從麻省理工學(xué)院分拆出來的，曾服務(wù)于美國軍方機構(gòu)。2013、2017以及2021年公司先后被谷歌、軟銀以及現(xiàn)代汽車收購。機器狗Spot商業(yè)化初顯成效，2020年公司旗下Spot以7.45萬美元開售，開始初步商業(yè)化嘗試。Spot已有超過1000臺銷往了35個國家，主要被應(yīng)用于制造業(yè)、電力和公用事業(yè)、采礦、石油和天然氣等領(lǐng)域。兩足機器人Atlas為高動態(tài)機器人領(lǐng)軍代表，Atas于2013年首次亮相，其功能發(fā)展迅速。2017年Adas已經(jīng)可以學(xué)會臺階之間跳躍以及后空翻；2018年A1las學(xué)會了跑步，能夠邊跑邊越過障礙物、躍上臺階；2019年Atas掌握“體操”技巧，能夠連續(xù)的跳躍、翻滾、倒立；2023年Atlas在最新視頻中展現(xiàn)出了其手部靈活性(能抓能扔)。
圖源：華西證券 Agility Robotics Agility Robotics成立于 2015 年，是美國一家致力于制造行走機器人的公司，其目前的業(yè)務(wù)重心是卸載貨車、搬運箱子、管理貨架等倉儲工作。2016年Agility Robotics發(fā)布名為Cassie的動態(tài)步行機器人，可以穿越崎嶇地形并越過障礙物；2019年推出雙足機器人Digit。2020年福特公司接收了第一批下線的兩臺Digit機器人。
資料來源:Agility Robotics官網(wǎng)，華西證券研究所 小米 小米推出機器人“鐵大”，成本較高尚無法量產(chǎn)。2022年8月，小米發(fā)布公司首個全尺寸人形仿生機器人cyber0ne。cyberOne高177厘米,重52kg，自由度21個。cyber0ne 配備 Mi-Sense視覺空間系統(tǒng)模塊，8米內(nèi)深度信息精度達1%;可識別85種環(huán)境語義和6類45種人類情感。雷軍表示，鐵大還需要漫長時間去學(xué)習(xí)完善，目前一臺機器人的成本高達六七十萬，尚無法量產(chǎn)。
優(yōu)必選 優(yōu)必選科技人形機器人產(chǎn)品五年四次迭代。2016年，優(yōu)必選發(fā)布雙足仿人服務(wù)機器人原型機，經(jīng)歷五年四次迭代，在2021年推出最新人形服務(wù)機器人產(chǎn)品Walker x。Walker x高130厘米，重63kg，自由度41個，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜地形自適應(yīng)平穩(wěn)快速行走，具備多模態(tài)情感交互仿人共情表達能力。優(yōu)必選CTO熊友軍表示，Walker正按照規(guī)劃推進商業(yè)化應(yīng)用，最終的目標是走入家庭。
圖源：億歐智庫 傅利葉 傅利葉是國內(nèi)頭部康復(fù)機器人企業(yè)。傅利葉推出第一款通用人形機器人GR-1，將于23年底量產(chǎn)。7月6日，傅利葉智能在2023世界人工智能大會發(fā)布第一款通用人形機器人GR-1，GR-1高165厘米，重55kg，全身自由度達40個。傅利葉創(chuàng)始人顧捷表示GR-1將在2023年底正式量產(chǎn)發(fā)售。
圖源：覓途咨詢
智元 智元機器人(Agibot)于2023年2月在臨港新片區(qū)成立，公司使命“以智能機器創(chuàng)造無限生產(chǎn)力”，是一家致力于以AI+機器人的融合創(chuàng)新，打造世界級領(lǐng)先的具身智能機器人產(chǎn)品及應(yīng)用生態(tài)的創(chuàng)新企業(yè)。創(chuàng)始團隊包括“稚暉君'彭志輝在內(nèi)的多位業(yè)內(nèi)資深人士。 2023年8月18日，智元發(fā)布遠征A1人形機器人。身高170cm，體重55kg，步行速度7km，全身搭載了包含諧波一體關(guān)節(jié)、行星伺服、直線驅(qū)動器、空心杯電機等在內(nèi)的49個各類執(zhí)行器，承重80kg，單臂最大負載5kg。搭載RGBD相機、激光雷達、IMU、麥克風(fēng)陣列等，具備多模態(tài)感知、少樣本學(xué)習(xí)、任務(wù)閉環(huán)、強人機交互能力。未來成本目標控制在20萬元以內(nèi)。
圖源：華福證券 大象機器人 作為輪式人形機器人開拓者，大象機器人公司首款輪式人形機器人水星MercuryX1目前已實現(xiàn)批量生產(chǎn)，完成上百臺的訂單交付。未來規(guī)劃推出X323兩款輪式人形機器人，將具備靈活的機械結(jié)構(gòu)，強大的機器性能和更便捷智能的部署、開發(fā)方式，通過穩(wěn)定高效的輪式設(shè)計結(jié)合成熟的雙臂+視覺應(yīng)用，帶來全新改變。
圖源：億歐智庫 宇樹科技 宇樹成立于2016年8月，是專注于消費級、行業(yè)級高性能四足機器人，靈巧六軸機械臂等研發(fā)、生產(chǎn)及銷售。 2023年8月發(fā)布人形機器人H1，身高180cm，體重47kg，步行速度>1.5m/s，潛在運動能力>5m/s。自由度:單腿5(髖*3+膝*1+踝*1)*2+單臂4*2+靈巧手選配(在研)。搭配自研M107關(guān)節(jié)電機，峰值扭矩密度89Nm/kg，最大關(guān)節(jié)扭矩360Nm，采用中空走線。
圖源：覓途咨詢 達闥科技 達闥機器人成立于2015年，總部位于上海。主要產(chǎn)品包括云端智能機器人開發(fā)平 臺，以Cloud Ginger為代表的人形服務(wù)云端機器人，按實際應(yīng)用可分為配送、巡邏遞送、清潔、售貨等多功能型云端機器人；主要用于酒店、學(xué)校、商超、產(chǎn)業(yè)園區(qū)等生活場景。
圖源：覓途咨詢 科大訊飛 2023年的科大訊飛1024全球開發(fā)者節(jié)上，公司發(fā)布星火認知大模型V3.0，以及大模型+具身智能的人形機器人?；贏IBOT開發(fā)，具備復(fù)雜地形行走、開放場景尋物、復(fù)雜任務(wù)拆解等一系列高階能力。未來將以人形機器人為牽引，推動“視覺-語言-動作”多模態(tài)具身大模型，助力機器人腦力升級。
圖源：覓途咨詢 機器人整個大行業(yè)的市場規(guī)模在持續(xù)增長。根據(jù)中國電子學(xué)會組織編寫的《中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告(2022 年)》，預(yù)計到 2024 年全球機器人市場規(guī)模將有望突破 650 億美元，同比增長 12%；其中 2024 年工業(yè)機器人市場達 230 億美元，同比增長 10%；服務(wù)機器人市場達 290 億美元，同比增長 16%；特種機器人市場達 140 億美元，同比增長 16.7%。
圖源：光大證券 2023年開始人形機器人市場投資熱度高漲，但基本處于早期階段，天使輪和A輪企業(yè)較核心零部件是投資的熱點；區(qū)域上以廣東居首、上海和江蘇其次；從投資企業(yè)上看，目前仍然是以投資機構(gòu)的投資為主。
根據(jù)M2覓途咨詢初步統(tǒng)計，全國人形機器人相關(guān)企業(yè)約150家，其中55家集中在廣東省，北京16家、江蘇15家、上海12家，其他區(qū)城分布相對較少。
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