AI智能总结
研究背景 人形机器人核心零部件: 当前,中国人形机器人产业正处于快速发展阶段,得益于政策支持、技术创新、市场需求和完善的供应链体系,正推动着人形机器人向商业化和规模化应用迈进。 行星滚柱丝杠、六维力矩传感器与柔性触觉传感器是人形机器人中技术壁垒高、国产化率低的核心部件,其国产化率均不足20%,主要受限于精密制造工艺、核心材料依赖进口及技术积累不足。 研究目标 中国人形机器人市场规模: 了解人形机器人硬件端及软件端的发展情况 中国人形机器人市场在短期(2024-2025年)以研发迭代与供应链优化为主,市场规模受限于小批量试产 ; 中期(2025-2030年)规模化量产推动成本下降,行业进入商业化探索阶段;长期(2030年后)产能与生态扩长形成正循环,人形机器人渗透至更多工业与服务领域。 了解人形机器人不同类型厂商的发展情况 本报告的关键问题 人形机器人核心零部件国产化情况中国人形机器人市场未来如何发展人形机器人厂商分类及产品盘点 人形机器人厂商全景: 根据企业的成立时间、行业背景、技术路径、市场定位等维度分类,人形机器人企业主要可分为先驱型、初创型、跨界型人形机器人企业,以及传统工业/协作机器人企业和科技/互联网巨头企业。 先驱型以运动控制技术和底层专利领跑; 初创型靠低成本迭代抢占细分市场;跨界型借母生态资源整合加速商业化;传统工业型深耕工业场景可靠性和供应链垂直能力;互联网/科技巨头凭借智能化优势与整机公司合作。 名词解释 无框力矩电机:一种直接集成于机械设备内部,不使用外壳的传统设计,提供高转矩密度的电机。 谐波减速器:利用弹性波发生器和柔轮之间的谐波传动来实现减速效果的精密机械组件。 行星减速器:通过行星齿轮系统实现速度降低与扭矩增加的高效减速装置。 力矩传感器:用于测量旋转力矩大小并将其转换为可读信号输出的传感器。 滚柱丝杠:采用滚柱循环运动将旋转运动转化为直线运动,具有高效率和高精度特性的机械元件。 梯形丝杠:螺纹形状为梯形,用于将旋转运动转换为直线运动的基础传动元件。 IMU:惯性测量单元,集成了加速度计、陀螺仪等传感器,用于测量物体三轴姿态角或者角速率以及加速度的设备。 精密行星齿轮箱:设计用于提供精确传动比和高效率,同时保持结构紧凑的高级行星减速器。 微型丝杠:尺寸较小的丝杠,适用于需要精确定位的小型或微型设备中。 蜗轮蜗杆:由蜗杆和蜗轮组成的传动装置,常用于需要大减速比和空间受限的应用中。 LLM:大语言模型,一种基于深度学习的人工智能模型,通过处理大量文本数据来理解和生成自然语言。 VFM:视觉基础模型,专注于图像和视频理解的基础人工智能模型,能够执行如物体识别、场景分析等任务。 VLM:视觉-语言大模型,结合了视觉信息和语言信息的大型人工智能模型,可以实现图像字幕生成、视觉问答等功能。 VLA:视觉-语言-动作模型,集成视觉感知、语言理解和动作执行能力的人工智能系统,旨在使机器能够根据视觉输入和语言指令进行操作。 多模态大模型:指能够处理和整合来自多种不同数据来源(如文本、图像、声音等)信息的大规模人工智能模型,以支持更复杂的交互和应用。 行业研究| 2025/03 人形机器人行业综述——定义及发展历程 人形机器人外观与人类相似,具备复杂的结构、传感、驱动和控制系统。人形机器人行业正处于智能化发展阶段,各大厂商人形机器人产品正从实验室走向实际应用场景 人形机器人定义及发展历程 仿生外形设计 多模态的感知 人形机器人是一种仿生机器人,其外观和功能与人类相似,具备复杂的结构、传感、驱动和控制系统,能够模仿人类的运动、表情、互动及动作,并具有一定的认知和决策智能。人形机器人通常具有类似于人的头部、躯干、四肢和手部等结构,这使得它们能够在人类的环境中更加自如地移动和操作物体。 人形机器人主要特征 现代人形机器人还集成了诸如机器学习、计算机视觉和自然语言处理等先进技术,从而增强了它们的认知能力和适应性,使它们能够在不同的场景下工作,无论是家庭、服务业还是工业生产领域。 智能认知架构 动态运动控制 智能化发展阶段2021至今 高动态发展阶段2016-2020 政策支持加强,资本涌入,产业链逐渐完善,人形机器人正从实验室走向实际应用场景 行业竞争加剧,技术创新加速,商业化尝试增多,但大规模应用仍面临技术和成本挑战 高度集成发展阶段2000-2015 2021年7月优必选发布人形机器人WalkerX 大型企业如本田和丰田加大了研发投入,并逐步向实用化方向迈进 早期发展阶段1960-1999 2022年8月小米公布首款人形机器人CyberOne 2023年5月特斯拉展示Optimus最新机型 主要是学术研究为主,工业界的参与较少,技术发展较为缓慢,且成本高昂 2016年改进后的Atlas亮相,其拥有了更强的运动平衡能力 2016年优必选的540台Alpha机器 2023年7月傅里叶推出GR-1机器人,拥有良好的运动控制能力和感知计算能力 2000年本田推出身高一米二,人亮相2016年春晚可双脚流畅直立行走的Asimo 2023年8月宇树发布第一款人形机器人Unitree H1;智元发布人形机器人远征A1;达闼首次展示人形机器人“七仙女”小紫;追觅科技也展示了人形机器人 2023年11月乐聚机器人发布首款基于开源鸿蒙的人形机器人 2017年本田发布第三代人形机器人T-HR3 2002年北京理工大学研制出仿人机器人BRH-1 2019年优必选发布第二代人形机器人Walker 2003日本丰田发布第一代仿人类机器人 1973年日本早稻田大学的加藤一郎教授研发出世界上第一款人形机器人WABOT-1的WL-5号两足步行机来源:头豹研究院 2013年波士顿动力初代人形机器人Atlas亮相 人形机器人行业综述——形态分类及等级划分 人形机器人按形态分类可分为轮式、足式和通用人形机器人;从功能实现上,人形机器人可分为五个能力等级,从目前产业技术现状上看,全球绝大多数人形机器人产品处于Lv1(基础能力实现)等级 人形机器人按形态分类 轮式人形机器人 足式人形机器人 通用人形机器人 地形适应性强:能穿越复杂地形如楼梯、坑洼地面 多功能性:广泛应用于多种任务 高效移动:在平坦地面上移动迅速 灵活性高:强调机器人的腿部运动能力,可执行跳跃、跑步等复杂动作 高自由度:模仿人类肢体动作的能力强,具备双足+双臂+双手 稳定性好:平衡性佳,不易摔倒 主要特点 技术挑战大:需要高级平衡控制算法 智能化程度高:自主学习与决策能力强 能耗较低:相对节省能源 适用场景:工厂、仓库等结构化环境 适用场景:探索、救援等需要穿越复杂地形的任务 适用场景:家庭服务、教育、医疗辅助等多个领域 典型产品 1X轮式人形机器人-EVE 波士顿动力足式人形机器人-ATLAS 特斯拉通用人形机器人-Optimus 人形机器人五个发展等级 Lv1 基础能力实现 Lv2 初级智能实现 Lv3 场景智能实现 Lv3 多场景适配 Lv5 全面智能实现 应用:在用人形机器人超1亿台,进入各行业领域 具备基本的移动和操作能力,如行走、抓取物体等 能够通过传感器感知周围环境,并做出简单的决策 在特定场景下,机器人能执行复杂任务,如家庭清洁或工厂作业 应用 : 工业场景和服务场景规模应用规模:约5千~1万亿 主要依赖预编程指令,缺乏自主学习和适应环境变化的能力 具备一定的自主学习能力,但决策过程仍需人类监督或干预 规模:约10万亿 应用 : 工业场景形成规模,服务场景逐步落地 应用:以特殊场景应用为主,工业场景逐步落地 应用:以科研为主规模:约20~50亿 规模:约1千~3千亿 能够在多个场景完成大部分非结构化任务 实现真正的具身智能,具备高度自主性和智能性,能够在复杂的环境中独立完成任务,并可以持续自我学习和进化 规模:约50~500亿 *目前所在等级 拥有较强的自我调整和优化能力,能够在多个环境中稳定运行 人形机器人行业综述——应用场景 人形机器人toB场景复杂度和运控要求较高;toC场景目前复杂度和运控要求较低,但未来将向高复杂度、高控制方向延伸。未来技术攻坚场景为汽车制造、灾害救援等,潜力场景包括康复训练、情感陪伴等 人形机器人应用场景复杂度及对运动控制要求 服务对象 应用场景 场景复杂度 运动控制要求 应用说明 工业制造 如汽车装备、质检,需高精度操作、多任务协作 仓储物流 如分拣、搬运,需动态规划路径,具备负载能力 toB 宾客服务 如酒店迎宾、餐饮,需要基础导航、简单交互 医疗辅助 如药品配送、患者体征检测、护理,需精准操作 灾害救援 如搜救、搜索,需穿越障碍,适应复杂地形 toG 公共安全 如安防巡检,需动态监测,可在高危环境中工作 公共服务 如政务导览,需要固定路径导航、政策解读交互 家庭服务 如家务、陪护,具备跌倒监测、情感交互等功能 toC 教育娱乐 如教学、陪伴,需具备交互能力 医疗康复 如个性化康复,需完成精准动作辅助 人形机器人应用场景技术实现难度及市场空间市场空间 精准动作辅助、个性化方案,如傅利叶康复机器人 高精度装配、多机器人协作、动态环境适应,如Apollo人形机器人在梅赛德斯奔驰工厂试点与宝马工厂测试Figure02人形机器人 基础导航、简单交互,需要适应人流,如已商用的擎朗送餐/酒店机器人 大 汽车制造 家务 康复训练 医疗服务 武器操作,军方需求明确但技术敏感,如美国“狗腿”机器人 餐饮快消 3C制造 仓储物流 军事作业 家庭教育 情感陪伴 灾害救援 教育科研 自然语言处理与情感识别,但用户接受度待验证,如达闼科技的双足人形机器人“小紫” 动态路径规划、负载能力强,AGV已普及但人形机器人替代潜力大,如开普勒 能源化工 旅游服务 水下作业 水下作业面临水压、通 信限制;太空作业面临机器人K2进厂, 小 可搬运25~30kg 真空、辐射、自主决策,当前技术无法支撑 太空作业 低 高 技术实现难度 人形机器人行业综述——“肢体”硬件拆解及国内供应商 特斯拉人形机器人研发水平为业界标杆水平,其在2022-AI Day上发布了Optimus机器人,该机器人主要由旋转关节、线性关节、灵巧手、结构件、电池组,以及包含芯片、机器视觉模组在内的感知系统构成 特斯拉Optimus硬件拆解及对应国产供应商 驱动器 电机驱动控制芯片 汇川技术、禾川科技、蓝海华腾等 峰岹科技等 无框力矩电机 IMU 禾川科技、步科股份、昊志机电 芯动联科、敏芯股份 感知系统 谐波/行星减速器 摄像头 谐波:绿的谐波、丰立智能、双环传动; 旋转关节 奥普特等 行星:中大力德 触觉传感器 力矩传感器 汉威科技、申昊科技等 柯力传感、宇立仪器、坤为科技等 力矩传感器 轴承 柯力传感、宇立仪器、坤为科技等 五洲新春、苏轴股份、长盛轴承等 电池模组 编码器 宁德时代、亿纬锂能、比亚迪等 汇川技术、奥普光电、禾川技术 感知系统的工作原理: 旋转关节的工作原理: 传感器实时采集内部运动状态和外部环境信息 控制系统发送指令至驱动器,驱动器输出电流控制电机 ② 报告完整版/高清图表或更多报告:请登录www.leadleo.com 通过算法整合多传感器数据,构建机器人自身状态和环境的数字模型反向运动学算法计算关节角度,实现末端执行器的精准定位,并根据触觉或视觉反馈调整动作 电机旋转,通过减速器放大扭矩后驱动关节转动 如需进行品牌植入、数据商用、报告调研等商务需求,欢迎与我们联系首席分析师:oliver.yuan@leadleo.com 传感器实时反馈位置和力信息,驱动器根据反馈调整输出,