机械行业人形机器人发展与展望：天工人巧日争新
证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明01证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明天工人巧日争新2023年09月06日人形机器人发展与展望：民生机械团队李哲/罗松/占豪 证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明➢人形机器人到达发展奇点：全球又进入新一轮科技涌现期，AI助力下海外人形机器人研发不断迭代更新，同时国内人形机器人产业也迅速发展，小米、优必选、达闼、追觅、宇数、智元、伊艾克斯、博实股份（排名不分先后）等多家优秀人形机器人公司开始不断涌现。➢运控算法迭代，机器人走好第一步：谷歌deepmind团队推出RT-2，李飞飞团队开发具身智能等系列运控算法推陈出新，大模型、深度学习等前沿内容逐步深入机器人运控算法。多模态大模型主力下，人形机器人产业化进程有望加速。➢硬件设计方案与选择呈现多元化趋势：电机、减速器方案，传感器方案、外观结构方案多样化，根据应用场景与应用需求不断调整。➢风险提示：1）机器人新产品研发及拓展不及预期的风险；2）下游需求不及预期的风险1摘要 vNeUeUoRpQfVcW9PcM6MtRnNmOnOjMnNuNfQqQsMbRpOqPMYqRnPMYpNvN证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明目录C O N T E N T S运控算法迭代，机器人踏出第一步02硬件设计方案与选择03人形机器人产业沿革及进展012风险提示04 证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告人形机器人产业沿革及进展01.3 证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明4人形机器人本体情况汇总技术方案特点特斯拉Tesla Bot人形机器人“擎天柱”（Optimus ）全新型号结合AI技术，具有极强算力的DOJO D1超级计算机芯片，配合特斯拉自创的高带宽、低延迟的连接器，算力高达9PFLOPs。不仅会模仿人类动作，还可以完成物品分类、抓力控制等更复杂的任务。优必选具有41个高性能伺服驱动关节，面部160°环绕4.6K高清双柔性曲面屏，灵动酷炫的四维灯语体系；配备便捷可拆卸电池。Walker X身高130cm、体重63kg，能够进行类人步态行走，最高时速为3km/h ；机器人实现了“模块化”；达闼达闼人形双足机器人XR4“七仙女”搭载海睿云端大脑操作系统，集成了多模态大模型RobortGPT，创新性的引入了并联驱动结构的智能柔性关节技术。具备多模态融合感知、认知、决策和行为生成能力，实现高性能的具身智能；机器人实现平衡站立、优美步态、灵巧双臂和双手操作。宇树宇树通用人形机器人H1整身拥有19个自由度，行走姿态轻盈稳健，尤为突出的H1腿部关节电机部分，峰值扭矩达到了360N·m，并且配合中空轴线和双编码器。宇树通用人形机器人H1采用轻量化材料设计，专门为H1人形机器人设计了扭矩密度更高的M107关节电机。智元人形双足机器人远征A1全身49个自由度。自研的PowerFlow使用准直驱关节方案，搭配高力矩透明度行星减速器、共轭同轴双编码器、一体液冷循环散热系统，以及自研的矢量控制驱动器，峰值扭矩超过350NM，而重量仅为1.6KG。远征A1身高175cm，重量53kg，最高步速可达7km/h，在双足行走、智能任务、人机互动等领域展现出业界领先的能力。追觅追觅自研伺服电机内含60多个零件，集成了电机、驱动器、减速器及双编码器，最大输出力矩可达32Nm，最大转速220RPM，力矩带宽＞1kHz。突破SLAM、ToF激光雷达、结构光等算法核心技术，增强了场景识别和语义理解能力。EX Robots-机器人涉及仿真皮肤、机械结构、柔性机器人关节、运动控制等多项研发，是未来应用于远程教学、直播等场景的雏形。博实股份-目前计划核心零部件自主完成，已有很好的技术储备。傅利叶-傅利叶智能在康复机器人领域的产品矩阵已经基本成型。小米CyberOne全身13个关节，21个自由度；具有自主研发的MiAI环境语义识别引擎和MiAI语音情感识别引擎，配备Mi-Sense深度视觉模块；面部的曲面OLED模块可以显示实时交互信息。“CyberOne”高1.77米，重52kg。资料来源：各公司公众号、官网（引用后文资料），民生证券研究院整理 证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明➢2023年5月特斯拉展示了Tesla Bot人形机器人“擎天柱”（Optimus ）的全新型号。该款人形机器人不仅会模仿人类动作，还可以完成物品分类、抓力控制等更复杂的任务。该款人形机器人结合了特斯拉的AI技术，即基于视觉神经网络神经系统预测能力的自动驾驶技术，具有极强算力的DOJO D1超级计算机芯片，Dojo 架构拥有一个大规模计算平面，极高宽带和低延迟。➢作为Dojo 架构的重要组成部分，D1 芯片采用7 纳米制造工艺，处理能力为每秒1024 亿次。由于每个D1芯片之间都是无缝连接在一起，相邻芯片之间的延迟极低，训练模块最大程度上实现了带宽的保留，配合特斯拉自创的高带宽、低延迟的连接器，算力高达9PFLOPs（9000万亿次）。5特斯拉bot加速人形机器人赛道争夺战1.1图表：Optimus三维渲染图资料来源：快科技，Techweb，民生证券研究院图表：Optimus实物资料来源：Tesla，民生证券研究院 证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明➢优必选科技在2012年成立前就开始投入人形机器人的研发，至今已超过11年。2016年优必选搭建Walker原型机，2018年发布第一代大型双足仿人服务机器人Walker，迄今已经过四次迭代，2021年发布人形服务机器人Walker X。➢Walker X身高130cm、体重63kg，具有41个高性能伺服驱动关节，能够进行类人步态行走，最高时速为3km/h ；面部160°环绕4.6K高清双柔性曲面屏，灵动酷炫的四维灯语体系；机器人的头部、手掌、电池都可以快速拆卸和组装，实现了“模块化”；配备便捷可拆卸电池。6国产人形机器人持续发力-优必选1.2图表：优必选Walker X资料来源：优必选，民生证券研究院 证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明➢8月16日至22日，达闼人形双足机器人XR4“七仙女”亮相2023世界机器人大会，这款人形双足机器人由达闼全栈自研，搭载海睿云端大脑操作系统，集成了多模态大模型RobortGPT，拥有接近人类的智慧，使其成为“具身智能”的代表之作。同时，“七仙女”还创新性的引入了并联驱动结构的智能柔性关节技术，通过基于标准化、模块化、高产量、低成本的智能柔性关节SCA，解决了人形双足机器人关键零部件“卡脖子”问题。➢“七仙女”支持实时接入达闼云端大脑，通过多模态大模型RobotGPT赋能，具备多模态融合感知、认知、决策和行为生成能力，实现高性能的具身智能，以接近人类智慧的能力开展工作；基于数字孪生的深度强化学习完成自主智能训练，生成机器人多种步态和动作，实现平衡站立、优美步态、灵巧双臂和双手操作。7国产人形机器人持续发力-达闼1.3图表：达闼XR4“七仙女”机器人资料来源：达闼公众号，民生证券研究院整理资料来源：人民政协网，民生证券研究院整理图表：海睿云端机器人大脑 证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明8国产人形机器人持续发力-宇树1.4图表：M107与Tesla Optimus关节电机参数对比资料来源：Unitree宇树科技公众号，民生证券研究院图表：宇树H1能够以>1.5m/s的速度行走资料来源：Unitree宇树科技公众号，民生证券研究院图表：Unitree M107关节电机资料来源：Unitree宇树科技公众号，民生证券研究院➢8月15日晚，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H1。从已公布的数据来看，H1人形机器人采用轻量化材料设计，整体重量只有47kg，整身拥有19个自由度，行走姿态轻盈稳健，尤为突出的H1腿部关节电机部分，峰值扭矩达到了360N·m，并且配合中空轴线和双编码器。➢据宇树研发工程师透露，为适配大负载，高密度，大功率的需要，宇树专门为H1人形机器人设计了扭矩密度更高的M107关节电机。 证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明9国产人形机器人持续发力-智元1.5图表：Skill hand 灵巧手资料来源：新智元公众号，民生证券研究院图表：机器人基本构造资料来源：新智元公众号，民生证券研究院图表：PowerFlow350关节电机资料来源：新智元公众号，民生证券研究院·➢8月18日，智元机器人举办发布会，稚晖君与团队一起发布了人形双足机器人远征A1。➢远征A1身高175cm，重量53kg，最高步速可达7km/h，全身49个自由度，整机承重80kg，单臂最大负载5kg。不仅在形态上与人类相似，远征A1更在双足行走、智能任务、人机互动等领域展现出业界领先的能力。➢“远征A1是智元的第一代通用型具身智能机器人，未来可在各种复杂场景下自主完成移动和操作任务。我们致力于将先进的机器人和AI技术与人类生活以及生产制造紧密结合，让机器人成为人类的得力助手。”智元公司的联合创始人稚晖君在发布会上表示。➢智元自研的PowerFlow使用准直驱关节方案，实现了低齿槽转矩设计，搭配10速比以内的高力矩透明度行星减速器、共轭同轴双编码器、一体液冷循环散热系统，以及自研的矢量控制驱动器，峰值扭矩超过350NM，而重量仅为1.6KG。 证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明10国产人形机器人持续发力-追觅1.6资料来源：追觅机器人公众号，民生证券研究院整理图表：追觅机器人灵巧手➢2023年3月28日，追觅通用人形机器人首次亮相。➢智能算法方面，追觅科技突破SLAM、ToF激光雷达、结构光等算法核心技术，增强了场景识别和语义理解能力。同时，得益于追觅科技在扫地机器人上拥有丰富的目标检测与识别、多传感器感知融合处理策略、导航定位及地图管理与应用经验，包括地图语义理解自动分割、航点导航等技术，在智能送餐机器人、无线泳池清洁机器人、四足机器狗及通用人形机器人研发过程中，实现了高效技术复用。➢电机方面，追觅科技具有伺服电机自主设计开发以及生产制造能力。据介绍，追觅科技自研伺服电机内含60多个零件，集成了电机、驱动器、减速器及双编码器，其中减速器部分采用高强度铬钢，主体结构部分采用铝合金和镁合金，最大输出力矩可达32Nm，最大转速220RPM，力矩带宽＞1kHz，具备快速响应能力，能够实现对机器人关节力度和精度的精准控制。图表：追觅机器人拉花资料来源：追觅机器人公众号，民生证券研究院整理图表：追觅机器人全身资料来源：追觅机器人公众号，民生证券研究院整理 证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明111.7国产人形机器人持续发力-EX Robots➢在2023世界机器人大会中，EX机器人是唯一参展的仿生人形机器人企业。➢EXROBOT作为国内领先人形机器人品牌，将在今年大会期间展示领先的前沿技术、核心零部件、“人形机器人+”应用场景，具体包括机器人柔性电机、动态脸墙、人形机器人酒吧、人形机器人灵巧手等。同时，还将发布最新多模态人机交互人形机器人产品，展示领先的人形机器人前沿技术，引领仿生人形机器人发展方向。➢EX机器人联合创始人李博阳介绍，这些机器人涉及仿真皮肤、机械结构、柔性机器人关节、运动控制等多项研发，是未来应用于远程教学、直播等场景的雏形。图表：EX Robot“复活”的爱因斯坦资料来源：EXROBOTS，民生证券研究院图表：大连金石滩科技馆资料来源：EXROBOTS，民生证券研究院 证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明➢博实股份8月18日晚间公告，公司与哈尔滨工业大学签订《战略合作框架协议》，共同设立人形机器人关键技术及原理样机产业化研发项目，并在未来共同推进相关技术成果和产品的产业化。➢在回复“公司与哈工大合作研发人形机器人，人形机器人的核心零部件，计划自主还是外采？”问题时，博实股份称，考虑到相对极限的设计技术指标和性能，目前计划核心零部件自主完成，已有很好的技术储备。12国产人形机器人持续发力-博实股份1.
