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北交所行业主题报告:人形机器人有望迎来量产元年,北交所零部件企业发展前景广阔

2025-02-06诸海滨开源证券喵***
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北交所行业主题报告:人形机器人有望迎来量产元年,北交所零部件企业发展前景广阔

人形机器人从“0”到“1”导入期加速,政策+科技驱动有望迎来量产元年2024年开始人形机器人逐步实现产业落地,全球范围内的多家企业开始加码人形机器人,人形机器人产业化进程将进一步加速。政策方面:2023年以来,中央和地方纷纷出台政策鼓励机器人行业发展,涉及算法、场景、产业等维度,推动机器人在医疗、协作、特种、物流等行业的应用,2023年10月更是发布《人形机器人创新发展指导意见》。科技方面:人形机器人是“自动”与“自主”高度耦合的产物,其发展路径将经历多个阶段,由“机构层”向“决策层”演进,大模型+AI快速发展加快了机器人向任务级交互进化,具有实体的智能体通过与环境的交互来取得认知能力,学习并掌握新技能新知识,大幅提升了机器人的环境感知、人机交互、上层规划的能力,其在感知、决策、运控方面的智能、自主进一步提高。根据觅途咨询数据,保守预计2030年全球人形机器人销售量7.6万台,市场规模达49.60亿美元。 人形机器人零部件制造高壁垒,核心部件市场空间未来发展广阔 人形机器人产业链上游为零部件供应,电机、传感器、减速器&齿轮、丝杠、轴承是构成机器人的关键核心零部件。丝杠:机械设备中将回转运动、直线运动相互转换的传动元件,特斯拉Optimus方案一个人形机器人平均需要使用14个丝杆。根据觅途咨询数据,预计中国2030年人形机器人丝杠市场空间达到8.68亿元,其中行星滚柱丝杠规模到达6.76亿元。轴承:减速器是机器人的核心部件,而轴承则是减速器的关键零件,特斯拉Optimus中共计需要使用70个轴承,轴承分布在14个旋转关节处和14个线性关节处的减速器和丝杠上,单台人形机器人轴承价值量预计在5432-10780元。根据觅途咨询数据,预计人形机器人轴承市场规模在2030年达2.16亿元,2035年达89.51亿元。传感器:人形机器人感知模块,是利用各类传感器件实现对外部环境和内部状态的智能感知,超声波传感器作为机器视觉方案的承载硬件之一,能够通过距离探测让机器人具备感知周围物体的能力,未来发展潜力大。 北交所人形机器人零部件企业高成长+专精属性,受益机器人产业化 预计2025年机器人产业将维持较高市场关注度,我们聚焦在工业、物流、服务等多元类型机器人以及未来人形机器人潜在应用关联的产业链“最大公约数”类别,从伺服驱动、减速传动、丝杠与导轨、轴承等领域为代表的机器人“驱动+执行”模块,控制器、传感器、机器视觉等领域为主的机器人“控制+感知”模块。市场对机器人零部件二级市场的关注多集中在沪深市场,而北交所机器人零部件在关注度相对更低的同时具备较高成长和较高专精属性的特点,其中优质公司同样受益于机器人产业进化,具备持续增长潜力。(1)运动模块相关的机械零部件以及结构件相关企业,代表公司为鼎智科技、苏轴股份、万达轴承、万通液压等。(2)传感器、控制器、连接器等相关领域,代表公司为奥迪威等。 风险提示:下游需求下行、行业政策变化、新技术不及预期等风险。 1、人形机器人从“0”到“1”的导入期,有望迎来量产元年 1.1、人形机器人是一种仿生机器人,未来市场空间广阔 人形机器人是一种仿生机器人,指形状及尺寸与人体相似,能够模仿人类运动、表情、互动及动作的机器人,并具有一定程度的认知和决策智能。人形机器人建立在多学科基础之上,集成人工智能、高端制造、新材料等先进技术,来实现拟人化的功能,环境适应更通用、任务操作更多元、人机交互更亲和,是有望成为继计算机、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,是一个国家高科技实力和发展水平的重要标志。 人形机器人相比其他机器人,对智能感知、运动控制、智能决策、人机交互的综合能力要求更高。 智能感知方面,需要配备多种传感器,能够感知非结构化场景并根据不同的情况做出相应的反应。 运动控制方面,需要人形机器人具备高度的精确性和灵敏度、良好的稳定性和平衡控制能力,精确地模仿人类的行走、跑步、抓取等动作,实时响应各种传感器的输入和环境变化。 智能决策方面,可通过人工智能技术,根据环境、任务和目标等信息,自主地做出最优的决策,以实现自主导航、任务执行、人机交互等功能,需要高效的算法和强大的计算能力,以处理大量的信息和数据。 人机交互方面,需要对自然语言进行识别与处理,以便机器人能够理解用户的指令、问题或指导,需要具备情感识别技术,识别用户情感状态,提供更人性化的互动体验。此外,对手势与动作的识别、多模态交互等方面也有着较高的要求。 图1:人形机器人的构造 根据人形机器人的形态,可以将其分为轮式人形机器人、足式人形机器人、全能型人形机器人。 根据应用场景,可以将人形机器人分为医疗型人形机器人、军事型人形机器人、教育型人形机器人、娱乐型人形机器人、服务型人形机器人、工业型人形机器人、通用型人形机器人。 人形机器人的驱动器是机器人运动的关键部件,它负责将其他能量转化为机械能,使机器人得以运动,根据驱动器动力来源的不同,可将人形机器人划分为电机驱动型、液压驱动型、气压驱动型、形状记忆金属、混合驱动型等人形机器人。 表1:人形机器人分类 机器人市场中,国内机器人产量和销量的快速增长,反映出市场对机器人的需求逐渐旺盛。2022年,中国工业机器人产量达到44.31万套、销量达到30.3万套。 图2:工业机器人和服务机器人市场规模仍在快速增长,市场对机器人需求旺盛 随着人形机器人功能迈向多样化和普适化,产业分工日趋成熟,成本持续下探,潜在应用场景有望涵盖制造业、家庭服务等多个领域,市场机遇广阔。人形机器人在工业制造领域的应用前景呈现出积极态势。尽管目前人形机器人技术主要还在研发阶段和特定场景试用中,但随着技术的不断进步、成本的降低以及应用场景的拓展,预计未来几年内其在多个下游领域的渗透率将逐步提升。 图3:保守预计2030年全球人形机器人销售量7.6万台(万台) 图4:保守预计2030年全球人形机器人市场空间49.60亿美元(亿美元) 1.2、政策+技术驱动,2024年实现人形机器人从“0”到“1”的导入期 人形机器人的探索可追溯到百年前的蒸汽时代,随着能源动力与硬件技术的发展,人形机器人核心零部件与动力系统技术越发成熟,本体性能不断提高,大致经历了2000年以前的探索阶段、2000-2020年的硬件推动技术突破阶段、2020年以来的商业化试水阶段。 2020-2023年,人工智能技术快速发展,尤其是生成式AI与大模型技术的出现,让人机交互的应用更加成熟,结合环境感知、三维仿真、目标识别等场景算法的融合应用,人形机器人的智能化更加提升,进一步支撑了商业化应用。 2024年及以后,人形机器人逐步实现产业落地。当前人形机器人产业处于产业化落地前期,随着相关技术的发展与成熟,全球范围内的多家企业开始加码人形机器人,人形机器人产业化进程将进一步加速。 图5:2024年及以后,人形机器人逐步实现产业落地 2024年11月28日,特斯拉机器人官方账号发布新动态:准备了新的手来迎接黑色星期五。视频中,Optimus稳稳地接住迎面抛来的网球并放下,手指可相对灵活地弯曲。 特斯拉Optimus工程师Milan Kovac将最新展示的灵巧手称为“里程碑式的成就”。 与上一代产品相比,该新手/前臂拥有双倍的自由度(手上有22个自由度,手腕/前臂上有3个自由度)。Optimus上一代灵巧手包含11个自由度,同样集中于前臂的灵活性,与第一代Optimus原型机难以执行简单的操作任务相比,搭载11自由度灵巧手的Optimus能够完成叠衬衫、在工厂分拣物品等任务。 Kovac表示,上述视频是在实验室里通过远程操作实时完成的,特斯拉很快就会制造出配备新灵巧手的机器人。另外,团队到年底前仍有一些工作需要完成,特别是围绕扩展触觉传感集成(新一代手比上一代的表面覆盖范围大得多)、通过肌腱实现更精细的控制。由于所有驱动装置被移至前臂,这增加了其重量,团队还在想办法减轻前臂重量。一个有趣的挑战是如何让手指和手掌拥有足够柔软度/柔顺性的保护层,同时又不影响触觉传感。 图6:Optimus稳稳地接住迎面抛来的网球并放下,手指可相对灵活地弯曲 国内人形机器人方面,2024年11月15日,在前海·宝安AI向未来——人工智能应用创新成果发布会上,华为(深圳)全球具身智能产业创新中心宣布正式运营。 华为(深圳)全球具身智能产业创新中心致力于瞄准具身智能国际前沿技术,以产业应用场景为牵引,依托宝安区雄厚的先进制造业基础,充分利用前海深港及国际科技创新政策优势,联合企业开展协同创新,为技术研发成果搭建高水平创新平台,以打造具身智能产业链集散中心为愿景,打造一站式具身智能产品技术交易旗舰平台,成为全球具身智能产业链的集散中心。 本次签约企业包括乐聚机器人、兆威机电、深圳市大族机器人、墨影科技、拓斯达、自变量机器人、华龙讯达、深圳华成工业控制、中坚科技、埃夫特、北京创新乐知信息技术、数字华夏深圳科技、北京中软国际教育、浙江强脑科技、佛山奥卡机器人、禾川人形机器人等。 创新中心将整合华为2012先进制造实验室、华为云EI产品部、2012伦敦研究所、2012德国慕尼黑研究所等各部门具身智能相关能力,聚合华为具身智能产业核心资源,建设具身智能基础实验室,打造具身智能技术策源地;联合龙头企业建设联合创新实验室,共同攻克关键技术难题和产品解决方案;依托华为超千家软硬件生态伙伴、超万种应用生态伙伴以及超百万级开发者资源优势,打造全球具身智能产品技术交易旗舰平台,提供一站式具身智能服务产品交易采购和技术服务,推动一批新产品、新技术在宝安落地,构建具身智能产业生态服务体系。 图7:华为(深圳)全球具身智能产业创新中心宣布正式运营 2025年中央电视台春节联欢晚会上,节目《秧BOT》,由16个BOT与16名新疆艺术学院的舞蹈演员人机协同共同表演。这次的双足人形机器人,准备了超过130个舞蹈动作,进行了充分的技术测试。团队为春晚特殊制作了一套从视频直接生成动作的程序。舞蹈演员在镜头前的动作,被AI软件精细捕捉,形成指令代码,再由工程师精细调整,导出程序放在机器人上就能直接运动。除了对舞蹈演员的动作进行学习,团队还特别设计了机器人舞步,让舞蹈看起来更加自然流畅。 图8:2025年中央电视台春节联欢晚会节目《秧BOT》人形机器人设计 2023年以来,中央和地方纷纷出台政策鼓励机器人行业发展,涉及算法、场景、产业等维度,推动机器人在医疗、协作、特种、物流等行业的应用。同时,政策逐渐向“人形机器人”的范畴聚拢,国家在2023年10月更是发布《人形机器人创新发展指导意见》。 《意见》提出,人形机器人已成为科技竞争的新高地、未来产业的新赛道、经济发展的新引擎,发展潜力大、应用前景广,并从关键技术、重点产品、场景应用、产业生态、支撑能力五个方面全面推动人形机器人行业的创新发展。 图9:人形机器人创新发展指导意见 从迭代路径看,人形机器人是“自动”与“自主”高度耦合的产物,其发展路径将经历多个阶段,由“机构层”向“决策层”演进。人形机器人是具备环境感知、智能交互和规划行动的智能系统,包括感知模块、交互模块、运控模块三大核心模块,通过与环境交互感知、自主决策、执行规划的人形机器人,实现了任务级交互。 图10:人形机器人迭代路径 人形机器人主要包含三大核心技术模块:环境感知模块、运动控制模块和人机交互模块。融合感知、决策、运控,让机器人向任务级交互进化,具有实体的智能体通过与环境的交互来取得认知能力,学习并掌握新技能新知识,是“本体”和“智能体”的耦合,实现与环境的交互获取信息、理解问题、做出决策,并实现行动,从而产生智能行为和环境自适应性。 图11:人形机器人主要包含三大核心技术模块:环境感知模块、运动控制模块和人机交互模块 人形机器人是AI具身智能的最佳载体。随着生成式AI与人形机器人的融合,机器人开启了“具身智能”的全新时代。从2023年7月份Gartner绘制的AI技术成熟度曲线上来看,大部分AI技术