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人形机器人产业革命

有道调研  · 公众号  ·  · 2025-02-13 22:21

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Q: 人形机器人产业发展历程和现状如何?

A: 从产业发展进程来看, 2021年末至2022年中旬,人机机器人行情启动,源于对2022年9月特斯拉AIZ的预期。那时机构主要是主题投资,到现在则更密切跟踪可量化的空间,比如关注量产节奏和上市公司的EPS。2023年中旬,AI巨神智能驱动加上众多国内人形机器人产品发布,进一步确认了产业趋势。2024年参加机器人大会时能看到,国内外人形机器人厂商在数量和性能上都有进步,国内出现人形机器人“十八罗汉”。从关注人形机器人核心零部件4杠到4杠设备,到现在重视灵巧手技术细节变化以及电子和传感器等细分行业,人形机器人各个细分领域相较于过去两年更加成熟,体量也更大,目前处于全面拥抱人形机器人的阶段,国内外重视程度前所未有。

Q: 人形机器人的定义和组成部分是什么?

A: 机器人是具身智能,是 AI进入物理世界进行交互的载体,智能机器人是机器人与人工智能的交集,人形机器人是AI未来落地应用的最大场景和实物载体。工业机器人只能被编辑执行重复动作,智能机器人可与外界交互并根据感知决定完成任务的方式,更像人。人形机器人具体分为五大部分:一是感知系统,相当于机器人的五官,通过声音、光、温度、压力、定位、接触等传感器,将外部环境信号转化为机器人可理解的信息或数据;二是驱动系统,相当于机器人的肌肉,包括电机、减速器、编码器;三是末端执行系统,相当于机器人的手,用于和外界环境交互,包括直线或旋转关节等传动环节;四是能源供应,包含电源,具体如电池;五是偏软件部分,包括运算系统及软件,相当于机器人的大脑。

Q: AI机器人完成任务需要经历哪些层次?

A: AI机器人在完成任务时需要经历三个层次。第一个是感知,机器人要通过传感器感知周围环境,理解需求和环境,识别任务体在环境内所处的位置。第二个是规划,即具体拆解任务和规划路径。第三个是执行,软件驱动硬件去执行任务,把整个运动规划转变成为机械指令。起初大家更关注硬件端精度对部分核心部件精度和动作准确程度的影响,但目前软硬件并驾齐驱不断进步,对硬件的某些精度要求可以降低,这一变化加速了人形机器人量产或商业化进程。

Q: 人形机器人目前处于什么发展阶段?

A: 目前人形机器人处于硬件和软件不断更新迭代的过程。 2025年是小规模量产的一年,从昨晚宇树科技在京东上线的两款产品迅速售罄可以看出,今年也是人形机器人的商业化元年。国内外大多数人形机器人厂商在2023年、2024年都已发布样机。就成熟度而言,硬件端成熟程度约70% - 80%,机器人虽能行走,但动作和执行任务不够流畅和精细化;软件端成熟程度大概在20% - 30%,还不能执行太多任务,任务的一致性、准确率、泛化性等指标有待持续提升。目前关键在于拓展下游应用场景,通过搜集数据和测试训练来提升人形机器人的智能化水平。

Q: 从投资角度看,人形机器人有哪些机会?

A: 随着软硬件更新迭代,不管是四杠、减速器,还是减速器里的核心材料,在进步和迭代过程中,随着人形机器人各个细节的进一步完善,不同核心卡位的标的都有很好的机会。由于今天不涉及个股,大家可以关注外发的公开专题报告,里面会有更详尽的内容。目前人形机器人硬件和软件不断迭代更新,人形机器人厂商与 AI厂商有诸多合作,如优必选和百度,figure one和OpenAI等。昨天还发布了关于下游应用场景的点评,此前大家对B端场景突破期待更高,但宇树科技的产品显示to C端应用超预期,加速了人形机器人C端破局,对整个行业产生很大触动。与历史上智能手机和新能源汽车发展进程类比,人形机器人目前发展情况类似于智能手机在2007年、2008年时的阶段,以及新能源汽车在2011年、2012年时的水平,虽然目前人形机器人都已发布样机,但在智能化水平上还有很大提升空间 ,如同早期手机只有打电话功能,后续随着性能提升生态才不断完善。

Q: 在人形机器人领域,有哪些具体案例可以体现其发展情况?

A: 在人形机器人发展进程中,有多个典型案例。比如特斯拉,其新一代产品备受期待,从公开渠道能获取相关信息,像我们展示的三张图就是特斯拉发布的最新产品。据行业专家反馈,其很多具体零部件设计细节仍在持续更新,这与人形机器人整体处于不断迭代更新的发展阶段相契合。国内头部厂商优必选, 2023年8月发布产品,2024年8月18日继续推出机器人新品,在2025年1月6号,其智能机器人量产的第1000台通用巨石机器人正式下线,体现出国内发展节奏很快。宇树科技更是出圈,在央视元宵节晚会上亮相,其供应链相关标的有不错涨幅。宇树科技在京东上线的HE和GE人形机器人首发开售即售罄,加速了C端突破,对人形机器人发展起到推动作用。此外,港股上市的头部企业优必选以及小鹏等也在持续推进相关业务;海外除特斯拉外,AI的机器人在2024年二月底展示了c one,八月份推出人形机器人,还给出了2025年的量产规模说法,传统优势人形机器人厂商波士顿动力也在加速推进人形机器人进展和量产计划。

Q: 当前人形机器人竞争格局如何,投资者应如何看待?

A: 从长期来看,很多投资者会探究人形机器人本体厂商以及不同链条厂商谁会胜出。在行业初始阶段,最重要的是关注哪些企业占据核心卡位,或者具有潜在竞争力。此时判断谁会胜出为时尚早,因为未来技术含量不高的领域可能利润率也不高,但这一过程会持续很久。在产业商业化和人形机器人量产初期,建议优先布局那些占据核心卡位或有潜在竞争力的公司,以周期维度去评估它们未来股价空间,等真正量产后再判断产业格局。目前人形机器人本体厂商大概分为三类:一是新能源汽车厂商,如特斯拉、小鹏、小米;二是国内头部进展快速的创业型公司,像宇树科技、优必选;三是人形机器人老牌厂商,例如波士顿动力。当前阶段格局处于初始状态,随着技术不断迭代,软硬件持续更新,格局必然发生变化,其供应链核心标的和公司也会相应改变,我们会密切跟踪并通过外发报告分享最新观点。

Q: 政策端对人形机器人发展有哪些支持?

A: 2023年11月开始,多个地区大力支持人形机器人发展。上海、北京、浙江、四川、川渝地区纷纷成立人形机器人创新中心,并出台相关文件,推动具身智能领域和机器人领域发展。重庆市也发布了支持具身智能机器人产业创新发展的若干政策措施。四川地区因本身有汽车产业基础和优势,在人形机器人领域也有相关标的值得关注。政策端的支持是行业发展中不容忽视的重要催化因素,对人形机器人产业发展起到积极推动作用。

Q: 以特斯拉 optimus为例,人形机器人硬件端执行器有什么特点?

A: 特斯拉的人形机器人 optimus有14个旋转执行器和14个线性执行器的说法,其采用电区段有28个执行器,使用旋转执行器和线性执行器两种方案。从公开信息的图片中能清晰看到相关构造。这涉及到从2022年到2023年就备受关注,目前仍被高度关注的4杠细分领域,二级市场中率先走出人形机器人十倍标的的4杠核心标的已被市场认可,不同主机厂人形厂商的4杠供应商在产业发展初期需足够重视。

Q: 丝杠在人形机器人领域有什么重要性及特点?

A: 丝杠是机械设备常用的传动原件,能将回转运动与直线运动相互转化。按照摩擦特性,分为滑动丝杠、滚动丝杠和定压丝杠。其中滚珠丝杠备受关注,特斯拉最初采用滚柱丝杠方案。在滚柱丝杠生产过程中,精度和设备需求在变化,调研发现,四杠企业前期多采用海外设备,但海外设备在交付周期和后续服务上与国产设备相比存在很大劣势,且国产设备性能不断提升,同时对丝杠精度的要求从最初的高精度有所降低,因为软件端可给予一定补偿,所以从滚珠丝杠到设备端存在投资机会。行星纬度丝杠又分为多种,其中反向式的行星滚柱丝杠加工难度相对较大,有 5种具体分类。特斯拉人形机器人使用的是反向式的信息纹路丝杠,这使得最初大家特别关注4杠的加工难度和相应壁垒,优先卡位的公司在技术不断迭代过程中比后介入的玩家更具话语权和竞争力,这也是当初大家关注4杠机会的重要原因。

Q: 丝杠在不同领域的应用及发展情况如何?

A: 从研究端来看,丝杠主要应用于数控机床、机器人、汽车等领域。在 2020年以前,国内做丝杠,尤其是高精度丝杠,像工业机床丝杠的企业并不多。一方面是技术原因,另一方面从经济效益角度,单看国内工业母机上的导轨丝杠领域,虽然国家倡导国产替代,但当时国内每年市场规模仅小几十亿,设备供给方无经济账可算,除技术壁垒限制外,经济效益空间不大。随着人形机器人的带动,国内人形机器人产业加速发展,整个丝杠市场被带动起来,材料等相关产业也随之发展。这表明并非技术完全跟不上,而是之前市场规模和经济效益因素导致企业发展动力不足,如今在人形机器人带来的巨大市场空间下,丝杠的发展机会凸显。

Q: 丝杠技术壁垒和加工效率方面有哪些关键问题?

A: 丝杠的技术壁垒与生产工艺紧密相关,涉及生产设备,像外缘膜、内缘膜这些磨床,其中膜的问题较为关键。当下还存在加工效率的问题,近期对丝杠头部标的调研发现,其加工效率为几个小时一根。但考虑到未来人形机器人要大规模放量,目前丝杠的整体加工效率远远无法满足需求。所以后续值得关注在工艺环节有新改进的核心设备公司。虽然不涉及个股,但大家可通过线下或线上与我们联系,进一步沟通设备的具体细节。工艺方面,主要有 3种,磨削过程是大家比较关注的重点。在材料端生产高精度丝杠存在三个壁垒,分别是原材料、生产设备和生产工艺。就目前情况而言,材料端整体上国内没有较大的束缚和制约。所以那些能够突破设备端壁垒,并且在效率上持续提升的相关标的,后续发展机会更大。PPT上展示了加工难度等细节,包括旋风铣工艺、旋风铣加筋膜工艺,以及普通行星滚柱丝杠和重点的反向式行星滚柱丝杠的加工难度情况。从丝杠衍生出的是制造端设备的投资机会,我们对丝杠从提炼到国内人形机链条卡位的公司有专门梳理,大家可联系我们交流丝杠的核心标的。从最近板块或股价表现来看,市场对有实质性边际变化的丝杠企业,如企业A与头部集成厂商或人形机器人公司接触、送样、沟通的进程,都会在股价上有所体现。在产业发展初期,只要企业参与进来,就可以给予其相应股价定价。

Q: 人形机器人减速器的分类和特点是怎样的?

A: 减速器大概分为四种,分别是 RV减速器、谐波减速器、行星减速器和摆线针轮减速器。在人形机器人领域,大家更多关注的是谐波减速器和行星减速器。精密减速器主要用于机器人的各个关节,负责将伺服电机输出的高速运转动力转化为低转速高转矩的运动,它决定着机器人的精度和负载。一般的传动减速器控制精度低,仅能满足机械设备基本的动力传输需求,而精密减速器精度高、寿命更长且更加稳定,应用于机器人、机床等领域。具体包括谐波、RV、行星以及摆线针轮这四种。目前大家更多关注用于人形机器人的谐波和行星减速器。从生产流程来看,主要包括毛坯加工、热处理装配,壁垒主要体现在执行加工以及热处理环节。通过观察减速器厂商在平行加工和热处理环节的布局情况,就可以做出具体判断。谐波减速器一手纪要关注工众号有 道调研从最初大家关注特斯拉的用料和布局,深入到现在对柔轮和柔轮材料的更高关注度。它主要由三个基本部件构成,即刚轮、柔轮和波发生器。近期也有关于柔轮及其材料的相关标的与市场沟通,大家可关注我们公开的专题报告和路演交流渠道。RV减速器的特点是减速比范围大、传动效率高、承载能力特别大且刚性好,与谐波减速器相比,主要用于重负载部位。人形机器人常用的谐波和行星减速器方案,我们有一个市场空间的大概预测。目前特斯拉旋转关节采用谐波减速器,国产人形机器人多采用谐波加行星的方案。谐波减速器在精度和体积上有优势,用于手臂等环节更合适;行星减速器刚性强、体积大、负载更高,适用于腿部、腰部与髋部等地方。按照市场规模预测,中期可按照100万台的量级去具体测算,远期若按照马斯克讲的人均一台或人均两台的数量,那将是万亿级的市场,空间巨大。减速器环节和丝杠环节本质上投资逻辑是一样的,要跟踪技术变化和用量,虽然各家采用的量和技术细节不同,但从产业维度和细分领域空间来看,减速器的空间弹性十足。

Q: 人形机器人电机环节有哪些关键信息?

A: 电机环节首先提到无框力矩电机,它是传统电机中用于产生扭矩和速度的部分,但没有轴承外壳和端盖。无框力矩电机能够在满足机器人尺寸和重量要求的同时,实现高功率和高转矩的密度。从目前的格局来看, PPT上展示的几个标的在国内做得相对不错。再者是空心杯电机,它不存在由于铁芯而产生的物理损耗。与传统有刷直流电机的线圈相比,传统电机线圈固定在铁芯上,铁芯的存在使得电机运转过程中会产生感应电动势,进而产生感应电流,即涡流,这是电机减损的最大组成部分。在机器人领域,空心杯电机是重点,特斯拉的手掌以及目前国内部分人形机器人厂商一直在探讨其方案。在灵巧手的技术变化中,电机环节一直在改变,包括后面要讲到的传感器、电子皮肤等也在不断变化,大家可密切关注我们的报告和对外发布的渠道。空心杯电机的壁垒明确为设计和规模量产,具体包括磁路的设计、绕组的设计和绕制的工艺,PPT上展示了国内和海外相关比较优秀的公司。

Q: 传感器在人形机器人中处于怎样的地位?

A: 传感器是整个机器人感知的核心,价值量占比非常高。以传感器为主的感知系统在机器人成本中占比 20%左右,甚至20%以上,且这一占比处于动态变化中。在机器人的组成部分里,像感知系统、传动电源系统、大脑以及结构件,其中传动系统和感知系统是核心部分。以optimus为例,传动系统成本占比可能在30% - 40%,传感器的整体占比约20%。通过表格,按照一定假设和相应占比,对旋转执行器、直线执行器、灵巧手上的价值量,以及核心零部件和其他具体传感器,如六维力传感器、摄像头模组、流量声音传感器等的价格空间进行了测算,这充分体现出传感器在人形机器人中的重要性。所以对于国内目前已经在跟头部厂商进行密切接洽且节奏比较快的传感器厂商,在定价上可以给予相应更高的估值溢价。

Q: 人形机器人的传感器主要有哪些类型?

A: 人形机器人的传感器大致分为视觉传感器、力矩传感器、惯性传感器、触觉传感器和六维力传感器等。视觉传感器相当于机器人的眼睛,力传感器类似于肌肉神经,触觉传感器包括近期表现出色的电子皮肤,就如同机器人的皮肤。从机器人的头部、关节、手臂、脚踝以及髋部等部位来看,整个外界环境感知与智能化提升依赖于高性能的传感器。随着人形机器人巨大产业机会的出现,即便一些企业之前未在机器人领域布局,但在特殊行业、汽车行业等其他行业有深度布局的企业,开始加快在人形机器人领域的布局,这也带来了不错的发展机会。关于相应的标的,可以查看年前外发的关于传感器的专题报告。

Q: 传感器有哪些技术壁垒?

A: 传感器的技术壁垒主要体现在三个方面。其一为结构设计,这又具体涵盖弹性体的结构设计和应变片的粘贴,应变片的粘贴位置会对传感器的精度产生实质性影响。其二是标定系统的精度,六维力传感器的非线性特性相对更为显著,通过相关说法和图片解释能更清晰地理解这一特性。其三是滤波和补偿算法,这些技术层面的因素共同构成了传感器的技术门槛。

Q: 目前人形机器人传感器市场存在哪些痛点?

A: 在力觉感知层面,多维力传感器价格相对较高,若要从 C端突破,价格需下降,因为像宇树科技产品价格亲民利于C端突破,而当前价格阻碍了多维力传感器在C端的发展,且国内企业还缺少核心的技术算法。在执行层面,存在功能有限和机器人系统整合的难点。这些痛点限制了人形机器人传感器市场的进一步发展,亟待解决。

Q: 国内传感器厂商与海外相比情况如何?

A: 国内的六维力传感器厂商与海外相比存在差距,整体上还有很大的发展空间。从合规角度出发,虽不提及具体上市公司,但在 PPT中展示了国内和海外六维力传感器的主要生产厂商,相关详细信息可查看公开的专题报告,以便了解国内传感器厂商在市场中的地位和发展现状,从而为投资或产业发展提供参考。

Q: 什么是电子皮肤?它在人形机器人中有怎样的发展趋势?

A: 电子皮肤即柔性仿生触觉传感器,是一种能够实现仿人类触觉感知功能的柔性电子器件,具备物理柔性和仿生特性。通过柔性压力传感器的图示以及用在 optimus手指上的触觉传感器图示,可以直观了解其应用形态。触觉传感器按照原理不同分为几类,在人形机器人发展过程中,随着其越来越拟人化,电子皮肤即触觉部分的面积理论上会越来越大。布局电子皮肤相关产品的公司,无论是海外还是国内头部厂商,都值得投研学习关注工众号有 道调研密切关注。根据最新财务层面调研结果,很多布局电子皮肤和触觉产品的厂商正与国内头部人形机器人厂商密切接触,但真正的放量还需等待人形机器人硬件端技术层面的不断迭代。具备柔性触觉传感器的核心包括材料的选择、结构的设计以及制造的工艺,各方面都有不同的技术要求和考量。

Q: 人形机器人的投资策略和关注重点包含哪些方面?

A: 在投资策略上,第一部分是对人形机器人的基础认知,包括什么是人形机器人、它目前的发展阶段、未来可能的发展空间以及后续政策的加持情况。第二大部分是从产品端和内容端,按照不同思路布局细分领域的投资机会。除此之外,还可以从区域维度去关注,比如西南证券所在的成渝地区、长三角地区、广深地区,关注地方政策重点支持的人形机器人,尤其是头部厂商的核心标的,这是重要的投资思路。也可以整机厂为思路,关注如特斯拉、 OpenAI的链,以及国内的H链、S链、宇树科技、优必选等不同头部厂商核心卡位的优秀标的。从投资维度看,无论是以区域维度,还是不同机器人厂商的链条维度去分析,都具有参考价值。由于合规原因,有些内容不能详细阐述,若有不准确之处,欢迎指正。后续大家可以关注持续发布的专题报告,这些报告是按照具体零部件或产品内容细分领域的思路撰写的。

Q: 如何看待人形机器人核心零部件的国产化率及国产化进度?

A: 以丝杠为例,过去机床丝杠国产化率相对较低,原因不仅在于技术限制,更在于经济效益层面,很多企业因缺乏经济动力而不愿开展相关工作。但如今面对人形机器人的巨大产业机会,丝杠的国产化率未来必然会提升,因为国内在成本端和效率端具有优势,海外丝杠产能释放节奏弱于国内。目前,在人形机器人领域,海外厂商和国内最终厂商对于丝杠的选择尚未完全确定,国内还处于技术持续迭代过程,未达到量产规模,所以很难确切说丝杠的国产化率是多少。同理,减速器、传感器以及电机等,目前也都还未实现量产,此时讨论国产化率意义不大。从产业进程角度,站在当下往后看,丝杠、减速器、电机的国产化率未来可能会高于传感器。国内优秀的传感器企业虽在努力追赶,但整体情况仍需持续关注。以特斯拉为例,国内人形机器人厂商肯定会优先控制国内优秀的供应链部分。虽然现阶段难以准确评估国产化率,但国内在这些核心零部件领域都在不断进步,长期来看,国产化力度有望加大。

Q: 人形机器人未来的价格趋势会是怎样的?

A: 关于人形机器人的价格趋势,准确预测较为困难。以特斯拉为例,其之前预估价格大概是 2到3万美金,目前来看,若想在C端大范围普及,价格可能需要更低。站在个人角度判断,如果参考特斯拉所说的二十多万的价格,对于C端普及而言可能仍偏高。若要实现C端大规模推广,价格或许要比宇树科技产品的9万多还要低一些。不过短期内,由于技术尚未完全成熟,成本较高,很难达到特别低的价格。但从长期来看,随着技术进步和产业规模扩大,成本降低,价格一定会下降。

Q: 国内头部券商人形机器人厂商与海外特斯拉在发展思路、技术路线和产品上有哪些异同?

A: 国内头部券商人形机器人厂商与海外特斯拉在多方面存在差异。从九月份开始,在人形机器人的丝杠应用、电机细节以及传感器细节等方面都和特斯拉不同。例如,不同厂商在丝杠应用场景和具体技术参数上有差别,电机的功率、扭矩、尺寸等细节也各有不同,传感器的类型、精度、灵敏度等方面也存在差异。而且,国内不同厂商之间也存在差别,如有的厂商在传感器的选用上更注重成本控制,而有的则更追求高精度。由于展开来讲内容较多,具体可关注外发的报告,如需深入探讨,可会后交流。

Q: 如何看待减速器、丝杠、传感器等设备系统相关上市公司的利润水平变化?

A: 看待这些上市公司的利润水平变化,要从两个维度分析。第一个维度是业务构成,这些公司业务包括人形机器人业务和传统主业。传统主业方面,不同标的情况不同,例如很多公司的传统主业可能在风电领域、传统工业领域,像工业减速器的应用,其业绩直接与下游景气度高度相关,和人形机器人产业进程并无直接关联。所以不能一概而论地判断某个公司后续业绩的变化,需要具体分析每个公司的传统主业与下游市场的关系。第二个维度从商业逻辑来讲,未来随着人形机器人产业进程加速和规模扩大,在行业中已经占据份额且具有竞争优势的公司,其在人形机器人业务上的业绩一定会上升。因为现在很多厂商处于送样、打磨阶段,如果未来在行业中没有竞争力、未占据核心卡位,那么其在人形机器人业务上的业绩就不会有相应弹性。所以优先卡位的公司,在人形机器人业务上的业绩一定是向上的,因为对该行业的判断是未来必然放量。整体来看,公司业绩受传统业务和人形机器人业务共同影响,短期内,期待包括低空和人形机器人相关标的在利润端有较大弹性是不现实的,应以周期维度评估公司的发展空间。若人形机器人和低空产业发展起来,其对应的业务利润一定会上升,但传统业务的利润变化还需具体分析。







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