工艺要求
人形机器人发展将重塑全球产业格局，2024 年有望成为量产元 年。在 AI 大模型加持下，通用人形机器人研究取得显著进展，近期 有望在汽车工厂等制造业场景中实现商用突破。长久来看，如果人形 机器人对人类实现 1:1 乃至 2:1 的应用比例，对应市场规模可达到百 万亿美元级别。
人形机器人未来市场规模预测偏差较大。人形机器人还处于产业 化初期，市场规模由产品技术进步速度、大规模商用进程、下游渗透 率决定。当前人形机器人生产所带来的成本高昂，普遍 10 万美元起步，核心 零部件门槛高、需通过大规模量产持续降本，需要在机械设计、运动 控制、人工智能等领域不断取得技术进展并实现有效集成，并在通用 性方面取得显著进展。由于对行业进步速度和商业化进程判断存在不 同认识，目前各机构对行业市场规模的预测差别较大，2030 年市场 空间预测从数亿美元到千亿美元不等。
普遍认为至 2030 年全球人形机器人市场规模可达数百亿美元。根据 2023 年 7 月 Markets and Markets 发布的报告数据，全球人形 机器人市场规模预计将由 2023 年的 18 亿美元提升至 2028 年的 138 亿美元，年复合增速约 50.2%。据高盛预测，未来 10 至 15 年内，全 球人形机器人市场规模将增至 60 亿美元以上，乐观估计，2035 年市场规模可能达到 1540 亿美元。根据特斯拉官方微信公众号 2022 年 10 月 1 日发布的文章，特斯拉机器人预计将在 3-5 年（大约 2025-2028 年）内交付，产量将达到数百万台，价格可能不到 2 万美元，对应市 场规模可达数百亿美元。根据 2024 年 4 月首届中国人形机器人产业 大会上发布的《人形机器人产业研究报告》预测，2024 年中国人形 机器人市场规模将达约 27.6 亿元，2026 年达到 104.71 亿元，2029 年达到 750 亿元，将占世界总量的 32.7%，比例位居世界第一，到 2035 年有望达到 3000 亿元规模。
远期来看，人形机器人市场空间可达百万亿美元。从机器换人的 角度来看，由于人口老龄化、劳动力人口下降和人力成本上升等问题， 人形机器人的应用前景广阔。人形机器人能够发挥类人能力，用类人 的感知、决策、运动和执行能力来帮助人们面对生产生活中的各种问 题。随着通用AI、感知和动力系统等方面取得了巨大进步，人 形机器人性能得到全面提升，成本逐渐下降，部署步伐加快，相关应 用场景也继续扩展，应用领域将全方面覆盖从制造业到医疗、救援、服 务业等所有的领域。马斯克预测最终机器人：人的比例是 1：1 甚至 2：1，未来人形机器人需求量可达 100 亿台甚至以上，远期对应空间百 万亿美元级别。
——传感系统。传感系统是由一系列传感器构成，对应于人体的 “五官”，帮助获取人形机器人内外部的状态信息。人形机器人使用 的传感器包括内部传感器和外部传感器，内部传感器最重要的包含位置传 感器、速度传感器、惯性传感器等，用来检测、提供本体状态信息， 如各关节的位置、速度、加速度等，从而为运动控制提供信息支撑；外部传感器主要有视觉传感器、触觉传感器等，用来感知机器人所处 的工作环境或工作状况信息，使机器人的动作适应外界情况的变化， 达到更高层次的自动化。
——控制管理系统。相当于机器人的“大脑”和“小脑”，是机器人 的指挥中枢。“大脑”负责环境感知、行为控制、人机交互，通过深 度学习和 AI 技术，并充分的利用大模型，实现自主学习、认知和智能 决策。“小脑”则负责运动控制包括运动规划、姿态控制、动态平衡 等，通过实时感知机器人的状态和环境信息，小脑能调整机器人的动作，使其能够稳定地行走、跑步、跳跃等。控制管理系统负责处理作业 指令信息、内外环境信息，并依据预定的本体模型、环境模型和控制 程序做出决策，产生相应的控制信号，通过驱动器驱动执行机构的各 个关节按所需的顺序、确定的轨迹运动，完成特定的作业。
——执行系统。对应人体的躯干和四肢，负责执行控制管理系统制定 的操作，主要由伺服系统和执行机构组成。“机器肢”指仿人机械臂、 灵巧手、腿足等，“机器体”指骨骼、本体结构等。
伺服系统是能根 据指令信号精确地控制执行部件的运动速度与位置的驱动系统，一般 伺服系统由核心零部件电机、驱动器和传感器/编码器组成；传动机 构是把动力从机器的一部分传递到另一部分，典型机构有减速器、丝 杠、蜗轮蜗杆传动杆等。
人形机器人产业链可大致分为上中下游三大部分。上游是原材料、 零部件以及软件平台，核心零部件包括伺服系统、执行器、减速器、 控制管理系统、驱动器等，成本占比最高、技术难度大，具备较高的壁垒。中游是本体及系统集成，下游为场景应用。产业链如下图所示。
基于对特斯拉 Optimus 人形机器人各组件的价值量预测，28 个 执行器（包含旋转执行器、线性执行器，即关节）的成本占比接近 50%，传感器占比 16.8%，灵巧手占比 14.0%，软件占比 9.3%，如下 图所示。
从具体零部件来看，无框力矩电机、减速器、六维力传感器、行 星滚柱丝杠、空心杯电机、驱动器等核心零部件的占比在 60%以上， 如下图所示。
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日期 : 2024-05-22 
