2024年人形機器人產業(yè)鏈梳理：人形機器人風起云涌

2024年人形機器人產業(yè)鏈梳理：人形機器人風起云涌1機器人整機情況概述人形機器人簡介與技術難點人形機器人是具有與人類似的身體結構和運動方式（雙足行走、雙手協(xié)作等）的智能機器人。目前人形機器人并沒有普遍定義，但根據專業(yè)書籍《HumanoidRobots》的歸納，人形機器人應當能“在人工作和居住的環(huán)境工作，操作為人設計的工具和設備，與人交流”。在此前提下，人形機器人最終應具有與人類似的身體結構，包括頭、軀干和四肢，使用雙足行走，用多指手執(zhí)行各種操作，并具有一定程度的認知和決策智能。作為通用化程度高、高度集成和智能化的機器人，人形機器人既需要極強的運動控制能力，也需要強大的感知和計算能力。其技術難點在于盡可能模仿人的各類場景下“感知-認知-決策-執(zhí)行”的過程，涉及仿生感知認知技術、生機電融全技術、人工智能技術、大數據云計算技術、視深導航技術等各領域的尖端技術。傳統(tǒng)機器人三大類型工業(yè)機器人：研制面向汽車、航空航天、軌道交通等領域的高精度、高可靠性的焊接機器人，面向半導體行業(yè)的自動搬運、智能移動與存儲等真空（潔凈）機器人，具備防爆功能的民爆物品生產機器人，AGV、無人叉車，分揀、包裝等物流機器人，面向3C、汽車零部件等領域的大負載、輕型、柔性、雙臂、移動等協(xié)作機器人，可在轉運、打磨、裝配等工作區(qū)域內任意位置移動、實現(xiàn)空間任意位置和姿態(tài)可達、具有靈活抓取和操作能力的移動操作機器人。協(xié)作機器人：是機器人與人可以在生產線上協(xié)同作戰(zhàn)，充分發(fā)揮機器人的效率及人類的智能。協(xié)作型機器人作為一種新型的工業(yè)機器人，可以稱之為“工業(yè)機器人的升級版本”，與傳統(tǒng)的工業(yè)機器人不同，協(xié)作機器人掃除了人機協(xié)作的障礙，讓機器人徹底擺脫護欄或圍籠的束縛，憑其開創(chuàng)性的產品性能和廣泛的應用領域，為機器人的發(fā)展開啟了新時代。服務機器人：研制果園除草、精準植保、果蔬剪枝、采摘收獲、分選，以及用于畜禽養(yǎng)殖的喂料、巡檢、清淤泥、清網衣附著物、消毒處理等農業(yè)機器人，采掘、支護、鉆孔、巡檢、重載輔助運輸等礦業(yè)機器人，建筑部品部件智能化生產、測量、材料配送、鋼筋加工、混凝土澆筑、樓面墻面裝飾裝修、構部件安裝、焊接等建筑機器人，手術、護理、檢查、康復、咨詢、配送等醫(yī)療康復機器人，助行、助浴、物品遞送、情感陪護、智能假肢等養(yǎng)老助殘機器人，家務、教育、娛樂和安監(jiān)等家用服務機器人，講解導引、餐飲、配送、代步等公共服務機器人。特種機器人：研制水下探測、監(jiān)測、作業(yè)、深海礦產資源開發(fā)等水下機器人，安保巡邏、緝私安檢、反恐防暴、勘查取證、交通管理、邊防管理、治安管控等安防機器人，消防、應急救援、安全巡檢、核工業(yè)操作、海洋捕撈等危險環(huán)境作業(yè)機器人，檢驗采樣、消毒清潔、室內配送、輔助移位、輔助巡診查房、重癥護理輔助操作等衛(wèi)生防疫機器人。服務機器人市場空間服務機器人，在影響下孕育出新的發(fā)展機遇，已形成初具規(guī)模的行業(yè)新興增長點?？挂呦盗袡C器人成為防控的新生力量，“無接觸”的無人配送已成為新焦點。預計2024年，全球服務機器人市場規(guī)模將有望增長到290億美元。中國服務機器人市場快速增長，教育、餐飲、政務、企業(yè)、醫(yī)療、旅游等領域需求成為主要推動力。預計2024年，中國服務機器人市場規(guī)模將有望突破100億美元。人形機器人產業(yè)鏈人形機器人在AI的賦能+重磅玩家入局下，有望實現(xiàn)革命性突破，遠期市場規(guī)模達萬億；華為成立機器人公司，特斯拉Optimus量產可期，可以看到賽道天花板高毋庸置疑，市場糾結的是能否實現(xiàn)0-1的突破，一旦產品是驚艷的，可以展望100萬臺-1000萬臺-1億臺的非線性增長。上游主要是零部件和軟件系統(tǒng)供應商，包括電機、關節(jié)、傳感器、控制器、操作系統(tǒng)等，這些零部件和軟件系統(tǒng)的質量和技術水平直接影響到機器人的性能和穩(wěn)定性。中游是人形機器人本體的制造商，負責將各個零部件組裝成完整的機器人產品，并進行測試和質檢。下游則是人形機器人的終端應用市場，包括醫(yī)療、教育、救災救援、公共安全、生產制造、家庭陪護等多個領域。2人形機器人產業(yè)鏈拆解上游主要系硬件（零部件）和軟件系統(tǒng)供應商，零部件包括精密減速器（諧波減速器、RV減速器、行星減速器）、伺服電機（無框力矩電機、空心杯電機）、絲杠、傳感器（視覺傳感器、力傳感器、IMU）等；軟件部分包括感知軟件（語音識別、視覺識別、位置識別、運動識別）、認知軟件（語言處理、深度語義、知識圖譜）、決策軟件（路徑規(guī)劃、行為決策）等。減速器減速器是連接動力源和執(zhí)行機構的中間機構，具有降低轉速、放大扭矩的作用。精密減速器作為其中一種，具有體積小回程間隙小、精度較高、使用壽命長、更加可靠穩(wěn)定等優(yōu)點，被廣泛應用于機械加工、機床、冶金設備、起重設備、礦山設備、汽車制造、紡織機械、塑料機械等行業(yè)。與此同時，自動駕駛、物聯(lián)網、新能源汽車等新興行業(yè)也開始陸續(xù)采用精密減速器。目前，精密減速器已發(fā)展成諧波減速器；RV減速器；精密行星減速器、擺線針輪減速器、濾波減速器三大類產品。全球機器人領域中，RV減速器、諧波減速器的市場銷售數量占比均為40%左右，精密行星減速器、擺線針輪減速器、濾波減速器等共占20%左右。伺服電機伺服系統(tǒng)由伺服驅動器和伺服電機組成，具備精準定位、高精度穩(wěn)速運行、快速轉矩調節(jié)等特點。伺服電機是一種精確運動控制的執(zhí)行電動機，在伺服控制系統(tǒng)驅動控制下，實現(xiàn)電動機軸上的扭矩、角速度和/或角位移輸出；伺服驅動器作用是將運動控制指令轉化為驅動伺服電機做出相應運動的驅動電力（包含電流、電壓、頻率等要素）。伺服電機的發(fā)展主要經歷了三個階段。20世紀60年代以前（1960年以前），此階段是以步進電動機驅動的液壓伺服馬達或以功率步進電動機直接驅動為中心的時代；20世紀60－70年代（1960-1979），這一階段是直流伺服電動機的誕生和全盛發(fā)展的時代；20世紀80年代至今（1980年至今），這一階段出現(xiàn)了無刷直流伺服電動機，交流伺服電動機等多種新型電機。伺服電機行業(yè)的上游主要是稀土、IC制造與元器件和硅鋼等原材料和電子零部件，下游主要為應用領域，包括紡織機械、醫(yī)療設備、工業(yè)機器人、航空航天等?？招谋姍C空心杯電機，又稱“無鐵芯電機”，是一種無鐵芯轉子的直流伺服電機，線圈無內部支撐結構，由導線繞制而成，通常來講尺寸一般較小通常不超過40mm。與普通電機相比，空心杯電機具備體積小，控制精度高、壽命長、轉速快、能效高、能量密度大等優(yōu)勢；與同等功率的鐵芯電動機相比，其重量、體積減輕1/3-1/2，顯著提高能量密度?？招谋姍C上游原材料主要包括永磁材料、漆包線、鋼材、電子元件等，中游環(huán)節(jié)主要是電機的生產制造，包括電機的設計、加工、組裝等，下游應用領域包括汽車、航空航天、電子、醫(yī)療、家用電器等。2022年全球空心杯電機市場規(guī)模為51.0億人民幣，預計2028年市場規(guī)模將達到83.0億人民幣，期間復合年均增長率約8.5%。2022年中國空心杯電機產量占比為56%，成為全球最大的空心杯電機產地，歐洲和北美地區(qū)產量占比分別為15%和11%。絲杠絲杠按其摩擦特性可分為三類:即滑動絲杠、滾動絲杠及靜壓絲杠。其中滾動絲杠因其啟動阻力小、低速運動平穩(wěn)性好、傳動效率高、耐磨性好，壽命長、定位精度高、微量位移準確、精度保持性好等特點，應用最為廣泛。行星滾柱絲杠我國本土企業(yè)產品布局較為稀缺。在導程精度方面，全球行星滾柱絲杠領先企業(yè)在導程精度方面能夠實現(xiàn)G1-G5全覆蓋，而中國缺乏能夠達到這一標準的企業(yè)；在最大動載荷、最大靜載荷方面，國內的行星滾柱絲杠產品顯著低于國外同規(guī)格產品。目前，國內大型生產企業(yè)技術逐漸提升，中低檔產品與國外差距較小或基本持平。從市場競爭梯隊來看，南京工藝、博特精工、優(yōu)仕特、上銀科技等企業(yè)是專注于生產行星滾柱絲杠產品的企業(yè)，屬于第一梯隊；第二梯隊是指正處于研發(fā)與試產階段的開拓者，包括積極向后一體化的貝斯特、匯川技術等，也包括鼎智科技、五洲新春等生產精密機械零部件廠商；第三梯隊是指一些企業(yè)尚未直接宣布布局行星滾柱絲杠領域，但其現(xiàn)有業(yè)務對行星滾柱絲杠產品發(fā)展有一定的利好，如恒立液壓、科德數控等企業(yè)。滾珠絲杠滾珠絲杠是工業(yè)精密機械中常用的傳動元件，其主要結構包括滾珠絲杠、滾珠螺母、滾珠三部分。常見的滾珠絲杠包括自潤式滾珠絲杠、靜音式滾珠絲杠、高速化滾珠絲杠以及重負荷型滾珠絲杠等。從循環(huán)方式看，滾珠絲桿包括內循環(huán)和外循環(huán)兩種，其中內循環(huán)是指滾珠在循環(huán)過程中始終與絲杠保持接觸，外循環(huán)是指滾珠在循環(huán)過程中有時與絲杠脫離接觸。根據百諫方略（DIResaerch）研究統(tǒng)計，全球滾珠絲杠主要制造商包括THK、NSK、上銀科技、SKF、銀泰科技、博特精工、南京工藝、漢江機床、天津精藝精工、OZAK等，其中，全球top5制造商約占全球市場份額45%。全球滾珠絲杠市場規(guī)模呈現(xiàn)穩(wěn)步擴張的態(tài)勢，2023年全球滾珠絲杠市場銷售額將達到153億元，預計2030年將達到235億元，2023-2030年復合增長率（CAGR）為6.32%。其中，亞太是滾珠絲杠最大的消費市場，2023年亞太滾珠絲杠市場銷售額將達到87億元，預計2030年將達到135億元，2023-2030年復合增長率（CAGR）為6.48%。力矩傳感器隨著人形機器人量產及商業(yè)化進程的推進，高工機器人產業(yè)研究所（GGII）預測，到2030年，全球人形機器人領域力傳感器市場規(guī)模將達328.06億元，其中人形機器人領域六維力傳感器市場規(guī)模將達138.40億元。我們預測人形機器人單機需要28個一維力傳感器（每個諧波減速器需要配合一個一維力傳感器）和4個六維力傳感器，人形機器人出貨量按照100萬臺預測，總計市場空間68億元（遠期我們預測六維力傳感器單價1000元，一維力傳感器單價100元）。（柔性）觸覺傳感器全球觸覺傳感器市場中，海外廠商憑借其先進的生產工藝、深厚的研發(fā)積淀及全球化營銷網絡，在市場份額上占據顯著優(yōu)勢地位。QYResearch的統(tǒng)計數據揭示，截至2021年，全球觸覺傳感器市場的主導企業(yè)包括但不限于Tekscan、PressureProfileSystems以及SensorProductsInc.等等，這三家領軍企業(yè)的市場份額合計約為65%。在國內市場，也有一批企業(yè)在積極布局和耕耘觸覺傳感器領域，如蘇州能斯達（隸屬于漢威科技集團）、蘇試試驗、奧迪威、力感科技、帕西尼感知科技以及墨現(xiàn)科技等都是頗具代表性的本土廠商，它們正致力于技術研發(fā)和市場拓展，力求在競爭激烈的國際市場中取得突破。發(fā)布的《2022-2027全球與中國觸覺傳感器市場現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢》顯示，2022年全球柔性觸覺傳感器約15.34億美元市場，分析師預測，預計2029年市場規(guī)模增長至53.22億美元，2022-2029年CAGR為17.9%。機器視覺根據MarketsandMarkets的數據，2012-2022年，全球機器視覺市場規(guī)模呈現(xiàn)不斷上升的趨勢，2022年市場規(guī)模達120億美元，預計2022-2027年的復合年增長率為7.4%，至2028年，全球機器視覺市場規(guī)模將接近185億美元。GGII數據顯示，2021年中國機器視覺市場規(guī)模達到138.16億元，其中2D視覺市場規(guī)模126.65億元，3D視覺市場約為11.51億元，到2025年我國機器視覺市場規(guī)模將達到472.65億元，2021-2025年復合增速達到36%。預計2026-2028年中國機器視覺行業(yè)將繼續(xù)保持高速增長，其中，隨著2D視覺逐漸向3D視覺升級，保守預測3D視覺市場以50%的增速增長，2D視覺市場以10%的增速增長。至2028年，中國機器視覺行業(yè)市場規(guī)模將達到869.92億元。3人形機器人行業(yè)風起云涌，玩家眾多人形機器人市場規(guī)模及發(fā)展前景人形機器人是信息、制造、材料、能源、生命等技術的集大成者，涉及領域新、技術含量高，其創(chuàng)新發(fā)展蘊含巨大生產力潛能，有望帶動新經濟增長點不斷涌現(xiàn)。發(fā)布的《全球及中國人形機器人市場前景及投資機會研究報告》顯示，2022年全球人形機器人市場規(guī)模達到15億美元，預計到2028年人形機器人市場規(guī)模將增至138億美元，5年內年均復合增長率達50.29%。十四五以來，中央和地方陸續(xù)推出支持人形機器人產業(yè)發(fā)展的政策，如《人形機器人創(chuàng)新發(fā)展指導意見》、《“十四五”機器人產業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《“機器人”應用行動實施方案》等，多地利好政策有望推動人形機器人加快工程化和產業(yè)化。ChatGPT能勝任高情商對話、生成代碼、構思劇本和小說等多個場景，顯示了大模型的影響力，具有更豐富的通用知識、更強的學習與推理能力，可更好地降低人工智能應用成本、縮短研發(fā)周期、提升識別準確率，AI的快速發(fā)展，可加速人形機器人產業(yè)發(fā)展。隨著智能化水平提高和相應機械裝備、材料裝備和其他相關儀器設備的成本越來越低、精度越來越高，未來機器人將在各個行業(yè)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，應用場景也會越來越廣泛。特斯拉機器人2022年8月4日，馬斯克在特斯拉的年度股東大會上發(fā)布了一張?zhí)厮估璒ptimus的新圖片，以宣傳即