前言
在科技浪潮的推動下,人形機器人成為未來最為確定的方向之一,獲得了國內外頂級政策?政企資金以及科技龍頭的全方位加持,產業(yè)進入快速發(fā)展期?預計25年人形機器人產業(yè)可總結為2大關鍵詞:
(1)量產?過去2年,國內外 眾多科技及初創(chuàng)企業(yè)如璀璨星辰,紛紛切入人形機器人新賽道,2024 年是國內外人形機器人的原型機發(fā)布大年,如 1XTech 的NEO?開普勒的先行者K2?小鵬的Iron,經過半年到一年的技術優(yōu)化與調試,2025 年有望成為真正的量產元年?國際巨頭特斯拉一馬當先,預計25 年生產1萬臺Optimus,26 年年中開始量產1 萬臺/月,27 年達50 萬臺? 2 月6 日,特斯拉發(fā)布招聘機器人生產制造工程師,再次強化其機器人量產進程?1 月30 日,figureAI 公司中標第二個大客戶?并表示未來4 年將量產10 萬臺人形機器人?國際巨頭人形機器人的量產是產業(yè)從概念到應用現實的重大跨越,對發(fā)掘人形機器人通用應用場景具備戰(zhàn)略指導意義,產業(yè)進入“chatGPT”時刻前夕?
(2)DeepSeek?DeepSeekAI 成功突破AI 發(fā)展的高昂成本問題,憑借降本?開源的優(yōu)勢,在人形機器人領域展現出強大的賦能能力,有望助力機 器人在環(huán)境感知?任務規(guī)劃與決策?持續(xù)進化等大模型方面實現質的飛躍?此外,DeepSeek 也讓國產廠商在AI 領域看到希望,強化國產機器人在軟件端持續(xù)深耕和突破的信心?
2025人形機器人產業(yè)分工與趨勢
(1)硬件端,絲杠產能緊缺是量產痛點?(注釋：絲杠是機器人 “肢體” 的關鍵部件，主要用于將旋轉運動轉換為直線運動，廣泛應用于機器人的手臂、腿部、靈巧手等部位，為機器人提供精確的線性運動控制)從量產維度看?產能是關鍵?近兩年國內外機器人廠商的硬件設計方案百家爭鳴,總體路線目前已趨于收斂?人形機器人硬件不再是本質約束條件,難點主要體現在規(guī)模制造及降本能力上?其中,絲杠制造難度相對最高?產能也最為緊缺,屬于重資產?勞動密集型環(huán)節(jié),短期快速擴產難度大?國內目前已建成的絲杠產能不足以滿足人形機器人的量產需求?而恒立液壓線性驅動器項目在產能建設上處于全球領先水平,項目總投資15.27 億元,設計產能20 億元,目前公司線性驅動器項目已投產?滾珠絲杠產品已進行送樣和小批量供貨? 隨著下游人形機器人量產的臨近,我們看好恒立液壓在絲杠及線性總成的產能優(yōu)勢及快速放量能力?
(2)軟件端,“小腦”智能亟待突破,運控是被忽視的短板?機器人從軟件算法策略上分為“大腦”和“小腦”,“大腦”負責感知外界并模擬人類思維決策過程,“小腦”則模仿生物進行復雜的運動,即運動控制?受益于AI 大模型的發(fā)展,機器人大腦智能化程度有望提升?已備初階人類腦力?而“小腦”是由一系列算法和硬件設備組成的綜合系統(tǒng), 包括傳感器融合模塊?動力學模型和控制器等,控制人形機器人全身上下幾十個自由度進行高維運動,受制于沒有通用的算法模型以及海量數據,是當前產業(yè)發(fā)展的瓶頸?如何進一步提高機器人小腦運動控制算法的實時性?魯棒性和可解釋性是下一步產業(yè)重要研究方向?建議關注人形機器人小腦智能運控賽道的進步和突破?
(3)產業(yè)鏈分工有望細化?隨著產業(yè)生態(tài)的發(fā)展,產業(yè)鏈有望從垂直走向細 分,形成專注機器人軟件或專注機器人硬件的產業(yè)分工?24 年11 月,華為與禾川科技?兆威機電等16 家公司簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議,就具身智能領域展開合作?共同搭建生態(tài)圈?
報告簡要綜述
隨著AI 時代的到來以及人口老齡化加劇,人形機器人有望成為面向未來的黃金賽道?在這一波人形機器人浪潮中,以特斯拉?1X?FigureAI 為首的多家科技明星公司及無數初創(chuàng)團隊猶如璀璨星辰,紛紛切入人形機器人新賽道,為人形機器人產業(yè)注入了源源不斷的活力與希望?從產業(yè)發(fā)展節(jié)奏看,人形機器人產業(yè)25 年有望進入量產元年,26 年則迎來商業(yè)化爆發(fā)?
預計25 年是人形機器人量產元年?26 年產業(yè)商業(yè)化爆發(fā)?從國內外人形機器人廠商研發(fā)進展上看,國內外廠商進展幾乎處于同一起跑線?2024 年是全球人形機器人原型機發(fā)布元年,例如1XTech 發(fā)布雙足人形機器人NEO?開普勒發(fā)布先行者K2?波士頓動力發(fā)布電動版人形機器人進入atlas 等?2025 年,人形機器人產業(yè)有望進入量產?集中功能測試階段,馬斯克表示,特斯拉25 年將生產1 萬臺Optimus 機器人,如果一切順利,特斯拉可能26 年中開始量產1 萬臺/月機器人?
根據人形機器人的形態(tài)，可以將其分為輪式人形機器人、足式人形機器人、通用人形機器人。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，能夠感知非結構化場景并根據不同情況做出相應反應。
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，根據環(huán)境、任務和目標等信息，自主地做出最優(yōu)的決策，以實現自主導航、任務執(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據。
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，需要具備情感識別技術，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。
場景復雜度決定人形機器人運動控制能力需求，根據運動控制能力需求強弱排序，由弱到強為工業(yè)制造<商用服務<極端作業(yè)<家用服務，預計人形機器人率先在工業(yè)制造場景應用訓練后，最終實現家庭服務場景應用。
1)工業(yè)制造場景：工業(yè)制造場景特點為單一性和重復性工作，工作特性導致其是人形機器人應用最易實現落地的場景，并且有利于人形機器人實訓獲取高質量訓練數據。目前已有特斯拉 Optimus、優(yōu)必選 WalkerS、樂聚夸父人形機器人已經開始在汽車工廠應用，負責搬運、質檢等重復性工作。
2)商用服務：人形機器人商用領域包括餐飲快消、旅游/展館、教育科研、醫(yī)療服務等。商用服務場景關注在于智能交互和替代人工培訓環(huán)節(jié)，人形機器人能夠節(jié)約培訓時間直接上崗，在小范圍的可控條件下能實現少量復雜任務，在展覽講解、科研場景已經落地。
3)極端作業(yè)場景：極端作業(yè)場景包括能源化工、災害救援、水下&太空作業(yè)、軍事作業(yè)等，各細分場景環(huán)境特征差異較大，某一特定特種場景下的訓練難以泛化到其他場景，目前在應對環(huán)境特點的運動控制能力、高精度操作能力以及復雜任務智慧生成仍有待攻克。
4)家用服務場景：人形機器人的家用場景需要使用復雜空間環(huán)境、靈活控制、多功能人機交互，多數時間均在非標準化場景，對高隨機性、復雜性場景運動控制要求較高。目前人形機器人暫時未能實現在家用環(huán)境應用，未來依靠在工業(yè)、商用場景落地后，經過優(yōu)化迭代升級，遠期有望逐步落地，打開 toC 端需求空間。
人形機器人主要入局者包括元老級公司、初創(chuàng)型公司、跨界公司、原生機器人公司、科技公司：
1)元老級公司：這類公司包括優(yōu)必選、波士頓動力、樂聚機器人、鋼鐵俠科技、偉景機器人、Engineered Arts 等，這些公司在成立之初便聚焦機器人領域，擁有專業(yè)的研發(fā)團隊，具備較多的技術積累，但下游渠道相對跨界巨頭公司有所欠缺，整體資金實力也相對弱勢。
2)跨界公司：人形機器人跨界公司主要有兩類，第一類為特斯拉、小鵬、小米等汽車整車公司，第二類為消費電子、家電公司，包括追覓、戴森、三星等。該類公司優(yōu)勢在于資金實力強、商業(yè)化能力強、渠道資源豐富，除了特斯拉以外，其他跨界廠商可能在技術積累方面略弱于元老級人形機器人公司。
3)初創(chuàng)型公司：人形機器人初創(chuàng)型公司包括智元機器人、傅利葉、宇樹科技等，創(chuàng)始團隊多是院校及研究所出身或科技巨頭企業(yè)出身，具備機器人控制或算法方面優(yōu)質稟賦，均有一定的融資能力，但是創(chuàng)始團隊或在企業(yè)經營管理和商業(yè)化經驗較少，整體商業(yè)化能力、渠道資源仍存在一定短板。
4) 原生機器人公司：該類公司在過往的工業(yè)機器人、協(xié)作機器人、移動機器人等領域有一定成果，具備多年機器人研發(fā)經驗和成功的應用案例，在人形機器人方面具備部分可嫁接、復制的技術積累和研發(fā)經驗。但原生機器人公司軟件開發(fā)和技術創(chuàng)新會略弱于以研發(fā)技術為核心的初創(chuàng)型人形機器人公司。
5)科技公司：該類公司最顯著的優(yōu)勢在于人形機器人的“智能化”，并且在數據、算法和算力等方面有較多的積累，具備具身智能大模型產品，整體軟件能力和資金實力較強。但大多科技公司缺乏人形機器人硬件設計和制造經驗，目前多選擇投資人形機器人整機公司或通過軟件與整機公司合作。
當前，人形機器人本體行業(yè)處于產業(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，從人形機器人重要細分賽道和類型看，可以主要分為“三類公司”，包括本體+大模型均自研、本體自研+大模型合作以及為機器人廠商提供大模型的科技公司。
1)本體+大模型自研公司：該類公司研發(fā)實力較強，主要玩家以特斯拉為首的少數海外公司，其他玩家主要為國內廠商，包括開普勒、小鵬、宇樹科技、達闥、星動紀元、銀河通用、帕西尼感知科技等。
2)機器人公司：該類公司主要聚焦在人形機器人本體研發(fā)以及推進量產，大模型主要選擇與外部廠商合作，其中海外公司有 Sanctuary Al、1XTechnologies、Agility Robotics、Apptronik、波士頓動力等，國內公司包括優(yōu)必選、魔法原子、星塵智能、樂聚機器人、傅利葉等。
3)大模型科技公司：該類主要是國內外具有較強研發(fā)能力，并有相關大模型產品的知名科技公司，海外的主要玩家有 OpenA I、微軟、英偉達、谷歌、PI 等，國內的主要玩家為字節(jié)跳動、百度、華為。
人型機器人公司案例研究
該報告對國內外近百家頭部企業(yè)進行了分析，這里只列舉領導型人型機器人企業(yè)特斯拉。特斯拉：OptimusGEN3 即將發(fā)布，計劃 25 年小批量部署
全球電動汽車領軍企業(yè)，人形機器人持續(xù)迭代更新。特斯拉成立于 03 年，為全球電動汽車領域領軍企業(yè)。Tesla 的機器人項目為 TeslaBot，也叫 Optimus，是 Tesla 在 ElonMusk 領導下開發(fā)的一款通用雙足人形機器人。
21 年 8 月，特斯拉 CEO 馬斯克于首屆 AIDAY 展示人形機器人概念機 Tesla Bot。22 年 2 月，特斯拉在提出概念僅 6 個月后成功推出人形機器人原型機。23 年 12 月，特斯拉發(fā)布 Optimus-Gen2，穩(wěn)定性、靈活度、速度、輕量化等方面全方位提升。
24 年 11 月，特斯拉更新人形機器人視頻，展示了機器人單手接球的運動能力，研發(fā)人員指出，還有一些工作需要在年底完成，特別是在擴展觸覺傳感集成方面(比以前的手有更多的表面覆蓋)，通過肌腱進行非常精細的控制，以及減輕前臂的重量。
特斯拉 Optimus 最新方案：共有 30 個軀干執(zhí)行器(旋轉 16+線性 14)，單手 22 個手部執(zhí)行器。采用了和特斯拉類似自動駕駛技術 FSD 的端到端神經網絡控制，這臺機器人僅依賴視覺對物體進行分類，“它的神經網絡已經完成了端到端的訓練：輸入視頻，輸出控制。” 并配備了全新的雙手，能夠抓握更重的物體并進行更加精細的操作。根據 TheHumanoidHub 報道，特斯拉即將推出 Optimus-Gen3 人形機器人。
根據特斯拉 Q4 投資者會議，特斯拉計劃在 2025 年底累計生產 1 萬臺人形機器人，2026 年年中提升至 1 萬臺/月。從開發(fā)的角度來看， “Optimus” 的 “智能”將繼續(xù)提高，并應該在某個時候反映出過去一年中 FSD 的快速改進。