前言
在科技浪潮的推動(dòng)下,人形機(jī)器人成為未來最為確定的方向之一,獲得了國內(nèi)外頂級(jí)政策?政企資金以及科技龍頭的全方位加持,產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展期?預(yù)計(jì)25年人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)可總結(jié)為2大關(guān)鍵詞:
(1)量產(chǎn)?過去2年,國內(nèi)外 眾多科技及初創(chuàng)企業(yè)如璀璨星辰,紛紛切入人形機(jī)器人新賽道,2024 年是國內(nèi)外人形機(jī)器人的原型機(jī)發(fā)布大年,如 1XTech 的NEO?開普勒的先行者K2?小鵬的Iron,經(jīng)過半年到一年的技術(shù)優(yōu)化與調(diào)試,2025 年有望成為真正的量產(chǎn)元年?國際巨頭特斯拉一馬當(dāng)先,預(yù)計(jì)25 年生產(chǎn)1萬臺(tái)Optimus,26 年年中開始量產(chǎn)1 萬臺(tái)/月,27 年達(dá)50 萬臺(tái)? 2 月6 日,特斯拉發(fā)布招聘機(jī)器人生產(chǎn)制造工程師,再次強(qiáng)化其機(jī)器人量產(chǎn)進(jìn)程?1 月30 日,figureAI 公司中標(biāo)第二個(gè)大客戶?并表示未來4 年將量產(chǎn)10 萬臺(tái)人形機(jī)器人?國際巨頭人形機(jī)器人的量產(chǎn)是產(chǎn)業(yè)從概念到應(yīng)用現(xiàn)實(shí)的重大跨越,對(duì)發(fā)掘人形機(jī)器人通用應(yīng)用場(chǎng)景具備戰(zhàn)略指導(dǎo)意義,產(chǎn)業(yè)進(jìn)入“chatGPT”時(shí)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(shì),在人形機(jī)器人領(lǐng)域展現(xiàn)出強(qiáng)大的賦能能力,有望助力機(jī) 器人在環(huán)境感知?任務(wù)規(guī)劃與決策?持續(xù)進(jìn)化等大模型方面實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍?此外,DeepSeek 也讓國產(chǎn)廠商在AI 領(lǐng)域看到希望,強(qiáng)化國產(chǎn)機(jī)器人在軟件端持續(xù)深耕和突破的信心?
2025人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)分工與趨勢(shì)
(1)硬件端,絲杠產(chǎn)能緊缺是量產(chǎn)痛點(diǎn)?(注釋：絲杠是機(jī)器人 “肢體” 的關(guān)鍵部件，主要用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，廣泛應(yīng)用于機(jī)器人的手臂、腿部、靈巧手等部位，為機(jī)器人提供精確的線性運(yùn)動(dòng)控制)從量產(chǎn)維度看?產(chǎn)能是關(guān)鍵?近兩年國內(nèi)外機(jī)器人廠商的硬件設(shè)計(jì)方案百家爭鳴,總體路線目前已趨于收斂?人形機(jī)器人硬件不再是本質(zhì)約束條件,難點(diǎn)主要體現(xiàn)在規(guī)模制造及降本能力上?其中,絲杠制造難度相對(duì)最高?產(chǎn)能也最為緊缺,屬于重資產(chǎn)?勞動(dòng)密集型環(huán)節(jié),短期快速擴(kuò)產(chǎn)難度大?國內(nèi)目前已建成的絲杠產(chǎn)能不足以滿足人形機(jī)器人的量產(chǎn)需求?而恒立液壓線性驅(qū)動(dòng)器項(xiàng)目在產(chǎn)能建設(shè)上處于全球領(lǐng)先水平,項(xiàng)目總投資15.27 億元,設(shè)計(jì)產(chǎn)能20 億元,目前公司線性驅(qū)動(dòng)器項(xiàng)目已投產(chǎn)?滾珠絲杠產(chǎn)品已進(jìn)行送樣和小批量供貨? 隨著下游人形機(jī)器人量產(chǎn)的臨近,我們看好恒立液壓在絲杠及線性總成的產(chǎn)能優(yōu)勢(shì)及快速放量能力?
(2)軟件端,“小腦”智能亟待突破,運(yùn)控是被忽視的短板?機(jī)器人從軟件算法策略上分為“大腦”和“小腦”,“大腦”負(fù)責(zé)感知外界并模擬人類思維決策過程,“小腦”則模仿生物進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)動(dòng),即運(yùn)動(dòng)控制?受益于AI 大模型的發(fā)展,機(jī)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(shè)備組成的綜合系統(tǒng), 包括傳感器融合模塊?動(dòng)力學(xué)模型和控制器等,控制人形機(jī)器人全身上下幾十個(gè)自由度進(jìn)行高維運(yùn)動(dòng),受制于沒有通用的算法模型以及海量數(shù)據(jù),是當(dāng)前產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸?如何進(jìn)一步提高機(jī)器人小腦運(yùn)動(dòng)控制算法的實(shí)時(shí)性?魯棒性和可解釋性是下一步產(chǎn)業(yè)重要研究方向?建議關(guān)注人形機(jī)器人小腦智能運(yùn)控賽道的進(jìn)步和突破?
(3)產(chǎn)業(yè)鏈分工有望細(xì)化?隨著產(chǎn)業(yè)生態(tài)的發(fā)展,產(chǎn)業(yè)鏈有望從垂直走向細(xì) 分,形成專注機(jī)器人軟件或?qū)ＷC(jī)器人硬件的產(chǎn)業(yè)分工?24 年11 月,華為與禾川科技?兆威機(jī)電等16 家公司簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議,就具身智能領(lǐng)域展開合作?共同搭建生態(tài)圈?
報(bào)告簡要綜述
隨著AI 時(shí)代的到來以及人口老齡化加劇,人形機(jī)器人有望成為面向未來的黃金賽道?在這一波人形機(jī)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(shù)初創(chuàng)團(tuán)隊(duì)猶如璀璨星辰,紛紛切入人形機(jī)器人新賽道,為人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)注入了源源不斷的活力與希望?從產(chǎn)業(yè)發(fā)展節(jié)奏看,人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)25 年有望進(jìn)入量產(chǎn)元年,26 年則迎來商業(yè)化爆發(fā)?
預(yù)計(jì)25 年是人形機(jī)器人量產(chǎn)元年?26 年產(chǎn)業(yè)商業(yè)化爆發(fā)?從國內(nèi)外人形機(jī)器人廠商研發(fā)進(jìn)展上看,國內(nèi)外廠商進(jìn)展幾乎處于同一起跑線?2024 年是全球人形機(jī)器人原型機(jī)發(fā)布元年,例如1XTech 發(fā)布雙足人形機(jī)器人NEO?開普勒發(fā)布先行者K2?波士頓動(dòng)力發(fā)布電動(dòng)版人形機(jī)器人進(jìn)入atlas 等?2025 年,人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)有望進(jìn)入量產(chǎn)?集中功能測(cè)試階段,馬斯克表示,特斯拉25 年將生產(chǎn)1 萬臺(tái)Optimus 機(jī)器人,如果一切順利,特斯拉可能26 年中開始量產(chǎn)1 萬臺(tái)/月機(jī)器人?
根據(jù)人形機(jī)器人的形態(tài)，可以將其分為輪式人形機(jī)器人、足式人形機(jī)器人、通用人形機(jī)器人。人形機(jī)器人相比其他機(jī)器人，對(duì)智能感知、運(yùn)動(dòng)控制、智能決策、人機(jī)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(chǎng)景并根據(jù)不同情況做出相應(yīng)反應(yīng)。
2)運(yùn)動(dòng)控制方面：需要人形機(jī)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(dòng)作，實(shí)時(shí)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(biāo)等信息，自主地做出最優(yōu)的決策，以實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航、任務(wù)執(zhí)行、人機(jī)交互等功能，需要高效的算法和強(qiáng)大的計(jì)算能力，以處理大量的信息和數(shù)據(jù)。
4)人機(jī)交互方面：需要對(duì)自然語言進(jìn)行識(shí)別與處理，以便機(jī)器人能夠理解用戶的指令、問題或指導(dǎo)，需要具備情感識(shí)別技術(shù)，識(shí)別用戶情感狀態(tài)，提供更人性化的互動(dòng)體驗(yàn)。此外，對(duì)手勢(shì)與動(dòng)作的識(shí)別、多模態(tài)交互等方面也有著較高的要求。
場(chǎng)景復(fù)雜度決定人形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制能力需求，根據(jù)運(yùn)動(dòng)控制能力需求強(qiáng)弱排序，由弱到強(qiáng)為工業(yè)制造<商用服務(wù)<極端作業(yè)<家用服務(wù)，預(yù)計(jì)人形機(jī)器人率先在工業(yè)制造場(chǎng)景應(yīng)用訓(xùn)練后，最終實(shí)現(xiàn)家庭服務(wù)場(chǎng)景應(yīng)用。
1)工業(yè)制造場(chǎng)景：工業(yè)制造場(chǎng)景特點(diǎn)為單一性和重復(fù)性工作，工作特性導(dǎo)致其是人形機(jī)器人應(yīng)用最易實(shí)現(xiàn)落地的場(chǎng)景，并且有利于人形機(jī)器人實(shí)訓(xùn)獲取高質(zhì)量訓(xùn)練數(shù)據(jù)。目前已有特斯拉 Optimus、優(yōu)必選 WalkerS、樂聚夸父人形機(jī)器人已經(jīng)開始在汽車工廠應(yīng)用，負(fù)責(zé)搬運(yùn)、質(zhì)檢等重復(fù)性工作。
2)商用服務(wù)：人形機(jī)器人商用領(lǐng)域包括餐飲快消、旅游/展館、教育科研、醫(yī)療服務(wù)等。商用服務(wù)場(chǎng)景關(guān)注在于智能交互和替代人工培訓(xùn)環(huán)節(jié)，人形機(jī)器人能夠節(jié)約培訓(xùn)時(shí)間直接上崗，在小范圍的可控條件下能實(shí)現(xiàn)少量復(fù)雜任務(wù)，在展覽講解、科研場(chǎng)景已經(jīng)落地。
3)極端作業(yè)場(chǎng)景：極端作業(yè)場(chǎng)景包括能源化工、災(zāi)害救援、水下&太空作業(yè)、軍事作業(yè)等，各細(xì)分場(chǎng)景環(huán)境特征差異較大，某一特定特種場(chǎng)景下的訓(xùn)練難以泛化到其他場(chǎng)景，目前在應(yīng)對(duì)環(huán)境特點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)控制能力、高精度操作能力以及復(fù)雜任務(wù)智慧生成仍有待攻克。
4)家用服務(wù)場(chǎng)景：人形機(jī)器人的家用場(chǎng)景需要使用復(fù)雜空間環(huán)境、靈活控制、多功能人機(jī)交互，多數(shù)時(shí)間均在非標(biāo)準(zhǔn)化場(chǎng)景，對(duì)高隨機(jī)性、復(fù)雜性場(chǎng)景運(yùn)動(dòng)控制要求較高。目前人形機(jī)器人暫時(shí)未能實(shí)現(xiàn)在家用環(huán)境應(yīng)用，未來依靠在工業(yè)、商用場(chǎng)景落地后，經(jīng)過優(yōu)化迭代升級(jí)，遠(yuǎn)期有望逐步落地，打開 toC 端需求空間。
人形機(jī)器人主要入局者包括元老級(jí)公司、初創(chuàng)型公司、跨界公司、原生機(jī)器人公司、科技公司：
1)元老級(jí)公司：這類公司包括優(yōu)必選、波士頓動(dòng)力、樂聚機(jī)器人、鋼鐵俠科技、偉景機(jī)器人、Engineered Arts 等，這些公司在成立之初便聚焦機(jī)器人領(lǐng)域，擁有專業(yè)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，具備較多的技術(shù)積累，但下游渠道相對(duì)跨界巨頭公司有所欠缺，整體資金實(shí)力也相對(duì)弱勢(shì)。
2)跨界公司：人形機(jī)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(fèi)電子、家電公司，包括追覓、戴森、三星等。該類公司優(yōu)勢(shì)在于資金實(shí)力強(qiáng)、商業(yè)化能力強(qiáng)、渠道資源豐富，除了特斯拉以外，其他跨界廠商可能在技術(shù)積累方面略弱于元老級(jí)人形機(jī)器人公司。
3)初創(chuàng)型公司：人形機(jī)器人初創(chuàng)型公司包括智元機(jī)器人、傅利葉、宇樹科技等，創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)多是院校及研究所出身或科技巨頭企業(yè)出身，具備機(jī)器人控制或算法方面優(yōu)質(zhì)稟賦，均有一定的融資能力，但是創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)或在企業(yè)經(jīng)營管理和商業(yè)化經(jīng)驗(yàn)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(jī)器人公司：該類公司在過往的工業(yè)機(jī)器人、協(xié)作機(jī)器人、移動(dòng)機(jī)器人等領(lǐng)域有一定成果，具備多年機(jī)器人研發(fā)經(jīng)驗(yàn)和成功的應(yīng)用案例，在人形機(jī)器人方面具備部分可嫁接、復(fù)制的技術(shù)積累和研發(fā)經(jīng)驗(yàn)。但原生機(jī)器人公司軟件開發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新會(huì)略弱于以研發(fā)技術(shù)為核心的初創(chuàng)型人形機(jī)器人公司。
5)科技公司：該類公司最顯著的優(yōu)勢(shì)在于人形機(jī)器人的“智能化”，并且在數(shù)據(jù)、算法和算力等方面有較多的積累，具備具身智能大模型產(chǎn)品，整體軟件能力和資金實(shí)力較強(qiáng)。但大多科技公司缺乏人形機(jī)器人硬件設(shè)計(jì)和制造經(jīng)驗(yàn)，目前多選擇投資人形機(jī)器人整機(jī)公司或通過軟件與整機(jī)公司合作。
當(dāng)前，人形機(jī)器人本體行業(yè)處于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展前期，行業(yè)對(duì)于人形機(jī)器人本體的戰(zhàn)略意義已有共識(shí)，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(jī)器人重要細(xì)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(jī)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(shí)力較強(qiáng)，主要玩家以特斯拉為首的少數(shù)海外公司，其他玩家主要為國內(nèi)廠商，包括開普勒、小鵬、宇樹科技、達(dá)闥、星動(dòng)紀(jì)元、銀河通用、帕西尼感知科技等。
2)機(jī)器人公司：該類公司主要聚焦在人形機(jī)器人本體研發(fā)以及推進(jìn)量產(chǎn)，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(dòng)力等，國內(nèi)公司包括優(yōu)必選、魔法原子、星塵智能、樂聚機(jī)器人、傅利葉等。
3)大模型科技公司：該類主要是國內(nèi)外具有較強(qiáng)研發(fā)能力，并有相關(guān)大模型產(chǎn)品的知名科技公司，海外的主要玩家有 OpenA I、微軟、英偉達(dá)、谷歌、PI 等，國內(nèi)的主要玩家為字節(jié)跳動(dòng)、百度、華為。
人型機(jī)器人公司案例研究
該報(bào)告對(duì)國內(nèi)外近百家頭部企業(yè)進(jìn)行了分析，這里只列舉領(lǐng)導(dǎo)型人型機(jī)器人企業(yè)特斯拉。特斯拉：OptimusGEN3 即將發(fā)布，計(jì)劃 25 年小批量部署
全球電動(dòng)汽車領(lǐng)軍企業(yè)，人形機(jī)器人持續(xù)迭代更新。特斯拉成立于 03 年，為全球電動(dòng)汽車領(lǐng)域領(lǐng)軍企業(yè)。Tesla 的機(jī)器人項(xiàng)目為 TeslaBot，也叫 Optimus，是 Tesla 在 ElonMusk 領(lǐng)導(dǎo)下開發(fā)的一款通用雙足人形機(jī)器人。
21 年 8 月，特斯拉 CEO 馬斯克于首屆 AIDAY 展示人形機(jī)器人概念機(jī) Tesla Bot。22 年 2 月，特斯拉在提出概念僅 6 個(gè)月后成功推出人形機(jī)器人原型機(jī)。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(jī)器人視頻，展示了機(jī)器人單手接球的運(yùn)動(dòng)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(kuò)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(jìn)行非常精細(xì)的控制，以及減輕前臂的重量。
特斯拉 Optimus 最新方案：共有 30 個(gè)軀干執(zhí)行器(旋轉(zhuǎn) 16+線性 14)，單手 22 個(gè)手部執(zhí)行器。采用了和特斯拉類似自動(dòng)駕駛技術(shù) FSD 的端到端神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，這臺(tái)機(jī)器人僅依賴視覺對(duì)物體進(jìn)行分類，“它的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)完成了端到端的訓(xùn)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(jìn)行更加精細(xì)的操作。根據(jù) TheHumanoidHub 報(bào)道，特斯拉即將推出 Optimus-Gen3 人形機(jī)器人。
根據(jù)特斯拉 Q4 投資者會(huì)議，特斯拉計(jì)劃在 2025 年底累計(jì)生產(chǎn) 1 萬臺(tái)人形機(jī)器人，2026 年年中提升至 1 萬臺(tái)/月。從開發(fā)的角度來看， “Optimus” 的 “智能”將繼續(xù)提高，并應(yīng)該在某個(gè)時(shí)候反映出過去一年中 FSD 的快速改進(jìn)。