人形机器人专题一： 前景广阔，飞轮待启

机器人细分领域丰富，市场发展前景广阔。机器人发展至今技术水平上已具备进行复杂的逻辑推理、判断及决策的能力，能够根据内外环境变化，实时作出决策。智能化程度提升推动机器人快速发展，产品在美欧日韩等发达国家已初具规模。我国机器人市场保持高速增长，2022年市场规模174亿美元，同比增长22.54%，2017-2022年CAGR 22.1%。 工业机器人率先爆发，我国市场稳步增长。工业机器人现已在汽车、电子、金属制品、塑料及化工产品等行业得到广泛应用。随着产业链逐步成熟，工业机器人均价持续下探，推动其在新兴发展中国家的普及。2021年我国工业机器人市场规模75亿美元，同比增长15.38%；工业机器人密度322台/万人，全球排名升至第5位。未来在产业持续升级、政策鼓励等因素推动下，我国工业机器人将有望保持稳步增长。 服务机器人细分场景丰富，潜在成长可期。服务机器人可分为个人/家用、公共服务和特种机器人。其中公共服务领域细分场景众多，可以衍生出物流配送、教育服务、医疗诊断等多种类型。近年来，在“无接触”服务推动下，服务机器人发展呈加快趋势，餐饮配送机器人、专业清洁机器人不断进入大众生活。2021年我国服务机器人市场规模49亿美元，同比增长33.4%，2017-2021年CAGR 21.1%。 人形机器人最具潜力，前景广阔。“拟人”优势赋予人形机器人普适性，使其更易融入社会生活，为人类工作、生活、交流提供多样化支持，具备广阔的应用场景，产业蕴含的巨大价值潜力和投资机遇。随着智能化、自主化运动能力提升，成本逐步下探，人形机器人的需求有望在下一个十年出现爆发式增长，率先在制造业率先投入使用，逐步拓展至家用、公共服务领域；建立起研发—生产—销售—产品迭代—进一步刺激需求释放和产业壮大的良性发展循环。 投资建议：短期看工业机器人市场成熟度较高，有望持续增长；服务机器人的市场普及正在加速。中长期看人形机器人凭借形态和功能优势，有望成为机器人领域新的增长驱动力量，并可能替代部分工业和服务机器人需求。 人形机器人产业链部分相关标的：1）传感器：宇立仪器、奥比中光、柯力传感、Honeywell、Velodyne等；2）：控制器：固高科技、雷赛智能、Rockwell Automation等；3）电机：鼎智科技、鸣志电器、Kollmorgen、MACCON等； 4）减速器：绿的谐波、双环传动、中大力德、汉宇集团、Harmonic、Nabtesco等；5）编码器：奥普光电、TAMAGAWA、Omron、Danaher等；5）丝杠：江苏雷利、恒立液压等；6）总成：三花智控、拓普集团等；7）整机：小米、优必选、Telsa、SoftBank、Rainbow Robotics等。 风险提示：技术研发不及预期、降本进程不及预期、产业政策不及预期、商业化落地不及预期。 1.机器人：技术进步推动行业持续成长 1.1机器人定义与分类 机器人（Robot）是指包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械（如机器狗、机器猫等），其特点是可编程性、灵活性、自动性。机器人具有感知、决策、执行等基本特征，可以辅助甚至替代人类完成危险、繁重、复杂的工作，提高工作效率与质量，服务人类生活，扩大或延伸人的活动及能力范围。狭义上对机器人的定义还存在很多分类法及争议，主要国家及国际组织对机器人的定义有： 国际标准组织（ISO）：机器人是一种能够通过编程和自动控制来执行诸如作业或移动等任务的机器，其机械结构具有一定的自由度，通过控制系统完成移动、操纵或定位。 美国机器人协会（RIA）：机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置，通过可编程动作来执行各种任务，并具有编程能力的多功能操作机。 日本机器人协会（JIRA）：机器人是一种带有记忆装置和末端执行器的、能够通过自动化的动作而代替人类劳动的通用机器。 《中国大百科全书（第二版）》：机器人具有类似某些生物器官功能、用以完成特定操作或移动任务的应用程序控制的机械电子自动装置。 国家标准GB/T 36530-2018：机器人是具有两个或两个以上可编程的轴，以及一定程度的自主能力，可在其环境内运动以执行预定任务的执行机构。 图表1：特斯拉机器人样机 关于机器人的分类，根据标准和国家、组织的不同，机器人有着不同的分类标准。 根据用途的不同，国际标准组织将其分为工业机器人、服务机器人和医疗机器人； 国际机器人联合会（IFR）将其分为工业机器人和服务机器人；我国国家标准将其分为工业机器人、个人/家用服务机器人、公共服务机器人、特种机器人和其他应用领域机器人。 根据信息输入方式的不同，日本工业机器人协会将其分为手动操作手、定序机器人、变序机器人、复演式机器人、程控机器人和智能机器人。 图表2：我国机器人分类标准-分应用领域 1.2机器人发展历程：智能化和自主化 初代机器人诞生于20世纪40年代，发展至今其理论知识、生产制造、功能形态等均有明显优化。根据智能化程度，机器人产品可划分为三代：示教再现机器人、感知反馈机器人、自主决策机器人。 1.0示教再现机器人（1940-1960）：这一阶段产品具有记忆、存储能力，能够按照相应程序重复作业，但是对周围环境基本没有感知与反馈控制能力。产品代表有1947年美国橡树岭国家实验室研发的遥控机器人、1962年美国研发的通用示教再现机器人。 2.0感知反馈机器人（1970-2010）:随着传感技术、控制技术发展，机器人智能化程度明显提升，这一阶段产品能够获得作业环境、对象的部分信息，一部分产品还能完成信息的实时处理。全球多地涌现出多家优质机器人企业，扫地机器人、仿生机器人等逐渐步入商品化阶段。产品代表有1999年索尼拖出的犬型机器人爱宝、2002年美国iRobot公司推出的扫地机器人Roomba系列。 3.0自主决策机器人（2010至今）：图像识别、自然语言处理、机器视觉等人工智能技术不断赋能，这一阶段产品具有进行复杂的逻辑推理、判断及决策的能力，能够根据内外环境变化，实时作出决策，但是完全理想化的智能机器人还处于研究阶段。 图表3：机器人智能化发展历程 人形机器人作为机器人领域最重要的分支之一，其技术发展起步于1960年代后期，以日本的研究成果最为显著。根据产品运动和交互功能成熟度，可大致分为四个阶段： 早期发展阶段（2000年以前）：1973年早稻田大学研发出的世界第一款人形机器人WABOT-1的WL-5号两足步行机，1986年，日本本田开始进行人形机器人ASIMO的研究，并成功于2000年发布第一代机型。本田第一代ASIMO可以实现无线遥感，产品形态足够小型化和轻量化，但运动平衡性较差、智能化程度较低。 高度集成发展阶段（2000-2015）：这一阶段参与企业逐渐增加，他们主要攻克特定场景下的人形机器人，例如2003年日本丰田发布的“音乐伙伴机器人”，其可以实现吹喇叭、拉小提琴等乐器演奏功能；日本本田推出的第三代ASIMO，其利用传感器避开障碍物等自动判断并行动的能力，还能用五根手指做手语，或将水壶里的水倒入纸杯。 高动态运动发展阶段（2015年至今）：这一阶段运动能力明显提升，例如2016年美国波士顿动力公司发布的双足机器人Altas具有较强的平衡性和越障碍能力，能够承担危险环境搜救任务。优必选发布的Walker X采用U-SLAM视觉导航技术，实现自主规划路径；基于深度学习的物体检测与识别算法、人脸识别等，可以在复杂环境中识别人脸、手势、物体。但是目前人形机器人仍难实现运动和交互功能的融合，产品实用性较差、成本较高。 高度智能化发展阶段（2025年左右至今后）：特斯拉有望在2025年前后落地一款兼具高动态运动性能和高度智能化的人形机器人Optimus，并且有望小批量应用于汽车工厂。若这一目标能实现，有望较大程度推动人形机器人智能化进程。 图表4：人形机器人发展历程 1.3机器人市场规模持续增长 多品类全球化普及，中国市场快速发展。机器人作为新兴技术的重要载体和现代产业的关键装备，市场渗透逐步从美欧日韩等发达国家拓展至中国等新兴发展中国家；机器人品类也由工业机器人延伸至扫地机器人、手术机器人、军用机器人等多领域。机器人潜在需求不断被挖掘，全球机器人市场销售率创新高，2022年全球机器人市场规模513亿美元，同比增长19.58%，2017-2022年CAGR为14.0%；我国机器人市场规模174亿美元，同比增长22.54%，2017-2022年CAGR为22.1%，增速持续领先全球。 图表5：全球机器人市场规模 图表6：中国机器人市场规模 市场结构方面，工业机器人发展更早、产业更成熟，目前是机器人市场主要分支，2022年全球市场份额为41%；个人/家用服务机器人受益于扫地机器人爆发，市场份额仅次于工业机器人，占比40%；专业服务机器人尚处于探索期，细分领域众多，未来发展前景可期，占比19%。 图表7：2022年全球机器人市场结构—按IFR分类标准 根据我国分类标准，2021年全球工业机器人、服务机器人、特种机器人市场份额分别为41%、40%、19%；我国工业机器人、服务机器人、特种机器人市场份额分别为53%、35%、13%。 图表8：2021年全球机器人市场结构—按我国分类标准 图表9：2021年中国机器人市场结构—按我国分类标准 2.工业机器人：最先爆发的分支，产业升级加快普及 2.1工业机器人定义、分类 根据国际标准组织的定义，工业机器人（Industry Robot）是指面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人，其特点是能够靠自身动力和控制能力来实现各种功能、可以接受人类指挥也可以按照预先编排的程序运行。根据机械结构、用途、应用场景，工业机器人分类标准如下： 根据机械结构不同可分为多关节机器人、SCARA机器人、协作机器人和并联机器人。 多关节机器人运动形态多样、负载相对较高，应用范围最广；协作机器人与SCARA机器人的结构相对紧凑，部署更为灵活；并联机器人速度快、精度高，适用于高速分拣场景。 图表10：工业机器人介绍—分机械结构 根据用途的不同可分为搬运机器人、焊接机器人、装配机器人、喷涂机器人、分拣机器人、码垛机器人。搬运、装配机器人对负载要求较高，一般使用多关节机器人； 分拣、码垛机器人对灵活性、精准度要求较高，一般使用SCARA机器人。 图表11：工业机器人介绍—分用途 根据应用场景不同可分为汽车、电子、金属制品、食品工业、快消零售用机器人。 电子、金属制品行业通常需要精密装配，多采用结构紧凑、速度快的SCARA机器人；汽车行业焊接、装配、码垛等环境均可应用机器人，通常选择多关节机器人和SCARA机器人；食品工业、快消零售行业负载通常较小，通常选择并联机器人和协作机器人。 图表12：工业机器人介绍—分应用场景 2.2工业机器人产业链：分工明确，成熟度较高 工业机器人产业上/中游重技术，下游系统集成重品牌。上游零部件主要包括控制器、伺服系统、减速器等，受限于基础材料、生产工艺、专利技术等因素，中高端零部件主要依赖进口，中低端市场可实现自主覆盖。中游本体制造对产品设计能力和生产工艺要求高，国内企业具备一定优势，在Delta、SCARA、协作机器人等产品上市场份额较高，大负载六轴机器人仍被外资垄断。下游集成商主要根据用途和应用场景提供定制化产品和服务，由于工业机器人尺寸需要根据生产线、工业机床设计方案确定，产品落地周期较长，品牌效益明显。 图表13：工业机器人产业链 我国工业机器人产业布局集中于沿海地区。自1959年美国Unimation公司设计出世界第一台工业机器人后，工业机器人生产技术及其产品成为柔性制造系统、自动化工厂和计算机集成制造系统等的自动化工具。随后美欧、日本等发达国家逐渐将工业机器人投入到制造业中。20世纪90年代，韩国和中国也逐渐加入其中。在这些国家内部，机器人产业集群普遍集中在机器人领域的特定产业地区、城市或者顶尖大学附近。例如，波士顿、硅谷和匹兹堡常