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2024年中期机器人行业投资策略报告:群雄逐鹿,曙光将至(附下载)

报告研究所 2024年08月25日 16:35



(精选报告来源:报告研究所)


1 人形机器人: 24 年步入发展加速之年,未来星辰大海

1.1 政策层面:人形机器人利好政策频出,顶层设计出台

2023年以来围绕人形机器人产业发展,国家及地方层面陆续颁布了一系列重要政策。2023年1月,工业和信息化部等十七部门发布《“机器人+”应用行动实施方案》,目标 为:到2025年,制造业机器人密度较2020年实现翻番,服务机器人、特种机器人行业 应用深度和广度显著提升,机器人促进经济社会高质量发展的能力明显增强。为响应 中央政策及抓住产业变革机遇,深圳市、北京市、上海市、广东省、山东省多地密集 跟进发布针对人形机器人产业的支持政策,细化了发展目标、路径、应用场景落地等 细节,政策支持力度不断加大,这将进一步推动行业发展。人形机器人有极大解放生 产力和改善人类生活的应用潜力,正日益受到国家政策的重视与支持,期待会有更多 针对性的扶持政策陆续出台。

《人形机器人创新发展指导意见》作为顶层设计文件具有指导意义,发展目标明确。2023年10月工信部印发《人形机器人创新发展指导意见》,指出人形机器人集成人工 智能、高端制造、新材料等先进技术,有望成为继计算机、智能手机、新能源汽车后 的颠覆性产品,将深刻变革人类生产生活方式,重塑全球产业发展格局,并提出两个 关键节点目标:到2025年人形机器人创新体系初步建立,“大脑、小脑、肢体”等一 批关键技术取得突破,确保核心部组件安全有效供给;到2027年人形机器人技术创新 能力显著提升,形成安全可靠的产业链供应链体系,构建具有国际竞争力的产业生态, 综合实力达到世界先进水平。《人形机器人创新发展指导意见》作为我国针对人形机 器人领域发布的顶层设计文件,明确了未来产业发展的具体目标,同时部署了关键技 术突破、产品培育、场景拓展、生态营造、支撑能力五方面任务,旨在引领产业创新, 加速人形机器人技术的突破与应用。当前,全球正处于新一轮产业变革的浪潮中,主 要国家及地区均对人形机器人产业高度重视,我国也有望推出更多支持措施,通过多 样化的激励政策,促进人形机器人产业体系的建设和发展,以把握这一变革机遇。

1.2 供给端:

1.2.1特斯拉快速迭代引领发展,商业化落地进程有望加速

特斯拉人形机器人进展迅速,量产及商业化落地提上日程。特斯拉“擎天柱”(Optimus) 人形机器人在不到三年的时间内实现了快速迭代,从2021年8月公布人形机器人项目 到2022年9月展示一代原型机,再到2023年12月发布第二代人形机器人Optimus-Gen2, 在硬件上实现升级换代,核心关节及零部件设计、整机协调控制能力等均有大幅优化, 机器人的灵活性、控制能力显著提升,展现了极快的产品迭代能力,使人形机器人性 能提升和降本有了更快的可能。特斯拉人形机器人擎天柱将兼具工业和家庭用途,特 斯拉CEO马斯克承诺2025年开始“限量生产”Optimus并于自家工厂投放使用,预测2025 年将有1000多个或数千个擎天柱机器人在特斯拉工作。

1)2021年8月,特斯拉在首届Tesla AI Day上首次公开了其人形机器人项目,代 号为“擎天柱”(Optimus),本次展示包括了静态模型和一名穿着机器人服装的 人进行模拟演示,但并未展示一个功能完备的原型机。

2)2022年9月,特斯拉在2022 AI DAY上展示了人形机器人的开发平台和最新一 代原型机。此次展示的机器人已经具备了行走、搬运、识别物品、浇花等基本的 运动和应用能力,该机器人利用了特斯拉的人工智能软件和类似高级驾驶员辅 助功能的传感器,具有与FSD测试版相同的技术。

3)2023年3月,特斯拉在2023 Investor Day 上展示了关于人形机器人Optimus 的最新视频,视频显示更加精致,能够行走,并在另一个机器人上工作。Optimus。

4)2023年5月,特斯拉在2023股东大会上展示了人形机器人Optimus的全新型号, 其可以在车间灵活行走、抓取复杂物体,并具备出色电机扭矩控制能力,相较于2022年9月发布产品已有明显提升。

5)2023年9月,特斯拉在推特(X)平台上展示了 Optimus 机器人的最新进展, 视频展示了视觉自标定、颜色分拣任务、单脚保持平衡等能力。在感知方面,通 过视觉感知及关节位置编码器,Optimus便可自动校准四肢,并精准定位四肢的 空间位置。在运动控制能力方面,Optimus可以精准抓取物品,在做出动作时, 该机器人的四肢、躯干、手指动作都极为灵活,且与人类接近。

6)2023年12月,Tesla发布了Optimus-Gen2,配备了新的手部关节和两个自由度 的颈部关节,使得机器人的手部更加灵活和适应各种任务且头部能够更加灵活 地转动和倾斜。此外,Optimus-Gen2走路速度提升了30%,减重10kg,做深蹲等 动作时的平衡能力提高,能精准地拿起和放下鸡蛋。

7)2024年4月,特斯拉CEO马斯克表示,预计在今年底之前,特斯拉的Optimus人 形机器人将拥有完成“有用的”工厂任务的能力,可能会在2025年底前将其对外 销售,特斯拉计划今年年底前在其自家工厂率先使用该机器人。

8)2024年6月,特斯拉CEO马斯克承诺,特斯拉将在2025年开始“限量生产”擎 天柱,并于2025年在自家工厂测试仿人机器人,预测明年将有1000多个或数千个 擎天柱机器人在特斯拉工作。

目前特斯拉引领人形机器人行业发展,有望加速推动商业化落地进程。人形机器人和 新能源汽车有较多相似之处,具有较为重合的零部件产业链。特斯拉从人形机器人概 念构思到设计、生产和验证的全过程,都借鉴了其在车辆设计上的丰富经验,大部分 设计经验可以从汽车延续到人形机器人。特斯拉不仅利用现有的基础设施和供应链 优势来实现机器人的制造,还整合了中央计算机和自动驾驶技术中的软硬件资源构 建高效的机器人研发平台,为特斯拉在人形机器人领域的创新和发展提供了坚实的 基础。人形机器人商业化爆发的一个重要前提是需要解决成本的问题,特斯拉凭借其 在新能源汽车领域的供应链优势,一旦在人形机器人的研发上取得突破并实现量产, 将有望快速降低人形机器人成本。此外,特斯拉在人形机器人领域的深度参与,不仅 能够借助其在汽车制造中积累的技术和经验降低产品成本,还能够利用其强大的品 牌影响力和市场渠道,加速人形机器人的 商业化落地进程。

1.2.2国内重量级玩家不断增多,群雄逐鹿之势已现

国内产商百花齐放,产品各具特色。近年来特别是2023年以来,不同背景的玩家正加 速涌入人形机器人市场,高校、创新中心及各类企业纷纷加入,人形机器人新品高频 发布,机器人厂商如优必选、宇树、傅利叶,创新中心如北京人形机器人创新中心、 浙江人形机器人创新中心,高校如中国科学技术大学机器人实验室、中国科学院自动 化研究所,此外包括汽车厂商小鹏、奇瑞,以及偏互联网的厂商如小米、智元等均发 布人形机器人产品。目前,国内人形机器人产品各具特色,在智能化和运动控制等关 键产品特性上已经展现出了较强的竞争力,并快速推进其量产节奏。2023年是人形机 器人原型机落地并进行初步测试和验证的关键时期,2024年预计人形机器人产业将 迈入一个新的发展阶段,即方案的最终确定和实现小批量生产。方案的最终确定意味 着产品设计和功能将趋于稳定,准备进入规模化生产;而小批量生产则标志着人形机 器人将开始从实验室走向更广泛的商业应用,满足市场的需求,实现产业化的飞跃。

优必选科技:2016年,优必选发布双足仿人服务机器人原型机,实现了多种场景 下的行走。2021年优必选推出最新人形服务机器人产品Walker X,能够实现复杂 地形自适应平稳快速行走,具备多模态情感交互仿人共情表达能力,最终的目标 是走入家庭。2023年12月1日,优必选通过港交所聆讯,即将在港交所主板上市 成为人形机器人“第一股”,在上市仪式现场,优必选全新一代工业版人形机器 人Walker S首次亮相,Walker S身高1.7米,外观比例更接近人类,搭载全新一 代融合控制算法,能在工业场景的移动产线上稳定步态行走,可在工业环境中实 现精准安全同步的作业。

智元机器人:2023年8月,智元机器人发布具身智能机器人远征A1,远征A1身高 175厘米,重量55公斤,整体为类人造型。全身拥有超过49个自由度,单臂最大 负载5公斤,首先用于新能源制造、3C制造方向。

宇树科技:2023年8月,宇树正式宣布进军通用人形机器人领域,发布旗下首款 通用人形机器人产品Unitree H1。2024年5月,宇树科技发布Unitree G1人形智 能体,售价9.9万元起,现已于京东第三方店铺上架,相较于其他人形机器人动 辄数十万上百万的售价,Unitree G1都堪称极具性价比。宇树科技自研高能量密度关节电机、减速器、3D激光雷达等机器人核心零部件,奠定了机器人领域坚实 的基础。

傅利叶智能:2023年7月,在世界人工智能大会开幕式上,傅利叶智能发布了最 新研发的通用人形机器人GR-1,身高1.65米,体重55公斤,40个全身自由度,具 备快速行走、敏捷避障、稳健上下坡、抗冲击干扰等运动功能,步速可达5公里 /时,在工业、康复、居家、科研等多种应用场景中的潜能巨大。2023年9月,傅 利叶智能宣布通用人形机器人GR-1开启对外预售。

小米:2022年8月,小米首款全尺寸人形仿生机器人CyberOne正式亮相,身高 177cm,体重52kg,全身21自由度,支持单手垂直抓握1.5kg重物、反向拖动上肢 复现运动等功能。

小鹏:2023年10月,小鹏发布了其首款人形机器人PX5,身高1.5米,行动稳定性 高,能够轻松适应草地、碎石等多种复杂地形,更好的应对前后左右的冲击,展 示了踢足球、骑平衡车等技能。

人形机器人产业的供给侧正在迅速繁荣。一方面,海外的人形机器人领军企业正在不 断推进产品迭代和商业化落地,人形机器人将在工厂等场景实现批量应用提上日程, 这标志着人形机器人在工业领域的实际工作能力得到了验证和认可。另一方面,中国 企业也在积极布局人形机器人产业,2023年市场上涌现了大量新产品,随着更多潜在 的重量级企业的加入,预计将激发新一轮的产业发展热潮。随着技术的成熟和市场的 扩大,商业化落地节点渐进。

1.2.3AI 大模型持续赋能,国产零部件厂商积蓄力量

人形机器人产业链可划分为软硬件两部分,每个部分都对机器人的性能和功能至关 重要。软件部分主要负责机器人的“大脑”功能,涉及算法开发和人工智能技术的应 用,通过整合不同的软件组件,确保机器人可以执行复杂的任务,一般由系统集成商 或品牌方通常主导,包括但不限于运动控制算法、感知算法、决策支持系统、自然语 言处理、计算机视觉等。硬件部分包括动力系统、电池系统、伺服电机、减速器、滚 柱丝杠、控制器、芯片、传感器等,硬件和软件的协同工作是人形机器人正常运作的 基础。

软件端:AI 赋能有望进一步加速

AI大模型为人形机器人注入灵魂,有望带动机器人产业实现跨越式发展。人形机器人 本质是AI系统落地物理世界的最佳载体,其中算法是核心。AI大模型赋予了人形机器 人更深层次的理解和适应环境的能力,提升了它们的自主决策力和智能水平,不仅极 大地扩展了人形机器人的潜在应用范围,也为其商业化发展注入了新的动力。相较于 硬件,软件算法是人形机器人规模化应用面临的重要挑战。人形机器人在硬件上面临 抗压性和灵敏度的限制,但更深层次的挑战在于如何通过算法精准控制其运动能力, 包括保持平衡、步态行走、手部抓取等动作的规划与执行,这需要依赖于先进的感知 系统、复杂的算法来分解任务和规划动作、通过大模型进行持续仿真训练,以及需要 强大的计算能力作为支撑。目前,以ChatGPT为代表的AI大模型正在引领新一轮人工 智能浪潮,使人形机器人拥有更强大的思考和理解能力成为可能。随着人工智能、云 计算、大数据等新兴数字技术的快速发展,人形机器人将朝着更加智能化和人性化的 方向发展。

大模型领域产品竞相涌现、持续迭代,为人形机器人智能化赋能。在传统的深度学习 模型中,机器智能通常被限制在特定的应用场景内,而在大模型赋能下,机器人能够 与现实世界进行更为丰富的多模态交互,不仅能够理解语言和视觉信息,还能够处理 触觉、声音等多种感官数据,赋予了机器人在不同环境和情境中学习和适应的能力, 从而实现“具身智能”。自2017年大语言模型问世以来,OpenAI、微软、谷歌、百度、 华为、腾讯、小米、阿里巴巴等大型企业都在大语言模型领域进行了深入的研究和开 发,22年11月ChatGPT的出现标志着大型语言模型技术的一个重大突破,将其推向了 新的发展高潮,其后包括Google在内的科技巨头也加大了在AI领域的研究力度,开发出Robotic Transformer 2/RT-2等能够处理视觉、图像、文本等多种信息的多模态大 模型,有力推动了人形机器人向具身化智能的转变。随着大型模型技术的持续涌现和 快速迭代,人形机器人具备智能化交互能力成为可能,为人形机器人的发展注入了新 生机。

大模型的发展使人形机器人更容易理解人类指令并执行动作以完成更好的交互。Figure 01在没有远程遥控的情况下,可与人类进行无障碍的互动,精确地识别并传 递物品,同时还与人进行富有逻辑的对话交流,充分展示了其基于端到端神经网络架 构所带来的流畅与智能。谷歌DeepMind于2023年7月28日推出全球首个控制机器人的 视觉-语言-动作(VLA)模型RT-2,这是一个全新的视觉-语言-动作(VLA)模型,它从 网络和机器人数据中学习,并将这些知识转化为机器人控制的通用指令,赋予机器人 语义理解和基本推理能力,具备更强的泛化和涌现能力,能够帮助机器人在从未见过 的场景完成多种任务。RT-2的一大突破是使机器人可以理解自然语言指令,无需复杂 的编程语言便可完成人机交互。

硬件端:量产节点渐进,国产大有可为

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