近(jin)期小米(mi)、特斯(si)拉(la)(la)相繼推出(chu)人(ren)形(xing)(xing)機(ji)器人(ren)原型機(ji)。小米(mi)CyberOne 于 2022 年(nian) 8 月小米(mi)發(fa)布會推出(chu)，是業內第一款(kuan)真正意義上的全尺寸(cun)人(ren)形(xing)(xing)仿生(sheng)機(ji)器人(ren)。特斯(si)拉(la)(la)人(ren)形(xing)(xing)機(ji)器人(ren) Optimus 于 2022 年(nian)特斯(si)拉(la)(la) AI Day 中首次亮相，成為第一個(ge)完(wan)全依靠 AI 算法、自身電(dian)池電(dian)控(kong)和高集成電(dian)驅執行器驅動的人(ren)形(xing)(xing)機(ji)器人(ren)。

參照新能源汽車行業發展趨(qu)勢，保守(shou)/中性/樂觀(guan)假設下，預估 2030 年全球人形機器人滲(shen)透率(lv)分別有望達 0.2%/0.4%/0.6%，對(dui)應(ying)全球銷量分別為 39/61/100 萬(wan)臺，按售價約 2 萬(wan)美(mei)元（對(dui)應(ying) 14 萬(wan)人民(min)幣）測算(suan)，對(dui)應(ying)全球市場(chang)規(gui)模分別約 548/855/1400 億元，2021-2030 年全球市場(chang)規(gui)模 CAGR 分別為 62%/71%/80%。

本期的(de)(de)智(zhi)能內(nei)參，我們(men)推薦浙(zhe)商證券的(de)(de)報告《人(ren)形機(ji)器人(ren)風(feng)起，核心零部件助(zhu)力揚帆遠航》，分析人(ren)形機(ji)器人(ren)爆發(fa)后帶(dai)來的(de)(de)受益產(chan)業。

來源 浙商證券

原標題：

《人形機器人風起，核心零部件助力揚帆遠航》

作者(zhe)：邱世梁(liang)?王(wang)華君?林子堯(yao)

一、特斯拉、小米引領，人形機器人智能制造時代開啟

人(ren)形(xing)機器(qi)人(ren)代(dai)表著一(yi)個(ge)國家的高科技(ji)發展水平。人(ren)形(xing)機器(qi)人(ren)，又稱仿人(ren)機器(qi)人(ren)，涉及(ji)控制、規劃、機電一(yi)體化(hua)技(ji)術、全方(fang)位的 AI 感(gan)知技(ji)術，移動能力和工作范圍，人(ren)機交互等，是一(yi)個(ge)國家的高科技(ji)發展水平的最終體現。

最早的(de)“機器(qi)(qi)人(ren)(ren)”概念起源于亞里(li)士多(duo)德的(de)設想。1927 年(nian)第一個(ge)電驅(qu)人(ren)(ren)形(xing)機器(qi)(qi)人(ren)(ren)“Televox”誕生于美國西屋。隨后美國、日本和(he)歐洲在這一領域廣泛布局，促進了人(ren)(ren)形(xing)機器(qi)(qi)人(ren)(ren)的(de)快速發展(zhan)。在 2000 年(nian)，我國也獨(du)立研制出具有語言(yan)功能的(de)“先行者”號人(ren)(ren)型(xing)機器(qi)(qi)人(ren)(ren)。2023 年(nian)隨“擎天柱”的(de)誕生，人(ren)(ren)形(xing)機器(qi)(qi)人(ren)(ren)或將走入日常生產(chan)生活。

▲歷時 25 個世紀(ji)，人(ren)形機器人(ren)將走入我們的正常生活

日(ri)韓在(zai)人形機器(qi)人研究領域表現活(huo)躍，日(ri)本本田代(dai)表產(chan)品 Asimo 身高 1.3m，體重 48kg，具有 57 個自由(you)度，可完成上(shang)下樓和奔跑等(deng)動作。韓國

KAIST 代表產品(pin) HUBO+身(shen)高 1.7m，體重 80kg，具(ju)有(you)(you)(you) 32 個自由度，在(zai) 2015 年“機(ji)器(qi)人挑(tiao)戰賽”中獲得冠軍。美國在(zai)人形機(ji)器(qi)人領(ling)域后來居上，波(bo)士頓(dun)動(dong)力(li)研(yan)發的(de)代表產品(pin) Atlas 身(shen)高 1.8m，體重 80kg，具(ju)有(you)(you)(you) 28 個關節，可完成原地(di)起跳(tiao)轉身(shen)一(yi)周等高難度動(dong)作。波(bo)士頓(dun)動(dong)力(li)的(de)人形機(ji)器(qi)人 Atlas 主(zhu)要(yao)聚焦在(zai)科(ke)研(yan)領(ling)域，商業價值低。在(zai)波(bo)士頓(dun)動(dong)力(li)優秀的(de)軟(ruan)硬件(jian)配置下，Atlas 能夠完成流暢、高難度的(de)“跑酷(ku)”動(dong)作。硬件(jian)結(jie)構(gou)上，Atlas 擁有(you)(you)(you)輕量級結(jie)構(gou)件(jian)皮(pi)膚和(he)(he)足部力(li)控傳(chuan)感(gan)器(qi)，雷(lei)達(da)與深度相機(ji)形成視(shi)覺(jue)感(gan)知，28 個液壓(ya)關節驅動(dong)完成一(yi)系列(lie)其敏(min)捷動(dong)作，本體搭載(zai) 3 臺 NUC/工控機(ji)負(fu)責整體控制(zhi)系統的(de)運算(suan)。軟(ruan)件(jian)方面，波(bo)士頓(dun)動(dong)力(li)運用行為(wei)庫、實(shi)時感(gan)知和(he)(he)模型預測(ce)控制(zhi)（MPC）技術將相機(ji)、雷(lei)達(da)等傳(chuan)感(gan)器(qi)接收(shou)的(de)數據(ju)進行分析并對(dui)決策(ce)制(zhi)定和(he)(he)動(dong)作規劃提供(gong)最(zui)有(you)(you)(you)效的(de)支持(chi)。

▲各國(guo)積(ji)極布局機器人領域

國內人形機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人成(cheng)果喜(xi)人。在科研(yan)領域，國科大研(yan)發的“先行者”機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人可以完成(cheng)靜(jing)態(tai)和動(dong)(dong)態(tai)步行動(dong)(dong)作；哈工大推(tui)出的“HIT-III”機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人能(neng)完成(cheng)上(shang)、下斜(xie)坡等(deng)動(dong)(dong)作；清華大學開發的“THBIP-II”身高 0.75m，體重 18 kg，具有 24 個(ge)自(zi)由度(du)；浙江(jiang)大學研(yan)發出會(hui)打乒乓球的“悟”、“空”人形機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人；北理工推(tui)出的“匯(hui)童”機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人可完成(cheng)摔(shuai)倒起立(li)，“摔(shuai)滾走爬(pa)”等(deng)動(dong)(dong)作。在產(chan)業領域，深(shen)圳(zhen)優(you)必選推(tui)出的“Walker”機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人能(neng)完成(cheng)上(shang)、下臺階(jie)等(deng)動(dong)(dong)作。

小米于(yu) 2022 年 8 月公布首款全尺(chi)寸(cun)人(ren)形(xing)機器人(ren) CyberOne（鐵大(da)）。升級(ji)后的運(yun)動控制(zhi)算法支配這機器人(ren)全身 13 個關節和(he) 21 個自(zi)由(you)度，實(shi)現雙足(zu)運(yun)動姿態平衡；電機性能增(zeng)強10 倍(bei)，髖關節主要(yao)電機的動力(li)扭(niu)矩峰值可達 300Nm，峰值扭(niu)矩密度 96Nm/kg。

AI 算法(fa)賦能環(huan)境感(gan)知，“高情(qing)商”展(zhan)現(xian)國內人機交互技術成果。環(huan)境感(gan)知方面，自研(yan)的(de)Mi-Sense 深度視覺模組+AI 算法(fa)幫助 CyberOne 實(shi)現(xian)對真實(shi)世界的(de)三維虛擬重建。情(qing)緒(xu)感(gan)知上，CyberOne 搭載(zai)自研(yan) MiAI 環(huan)境語義識(shi)別(bie)(bie)引(yin)擎(qing)和 MiAI 語音情(qing)緒(xu)識(shi)別(bie)(bie)引(yin)擎(qing)，能夠實(shi)現(xian) 85種環(huan)境音識(shi)別(bie)(bie)和 6 大類 45 種人類情(qing)緒(xu)識(shi)別(bie)(bie)。

人(ren)(ren)形(xing)機器人(ren)(ren)將對(dui)社會變革與發展產生重要(yao)影響(xiang)作(zuo)用(yong)。人(ren)(ren)形(xing)機器人(ren)(ren)具有與人(ren)(ren)類相(xiang)似(si)的(de)軀干結構與運動能力，使(shi)其具有超強環境適應(ying)能力，較(jiao)大(da)工作(zuo)范圍，豐(feng)富的(de)動作(zuo)形(xing)態，更高(gao)能量利用(yong)效(xiao)率和(he)出(chu)色的(de)人(ren)(ren)機互動能力，可將人(ren)(ren)類從低級和(he)高(gao)危行業(ye)中解放出(chu)來，使(shi)人(ren)(ren)類能夠(gou)專注于高(gao)級智慧活(huo)動，從而提升(sheng)生產力水平和(he)工作(zuo)效(xiao)率。

特斯(si)拉(la)(la)人(ren)(ren)形機(ji)(ji)器人(ren)(ren)“擎天(tian)(tian)柱(zhu)”于(yu) 2022 年(nian)(nian) 9 月(yue)底亮相。2021 年(nian)(nian) 8 月(yue)，馬斯(si)克(ke)在(zai)特斯(si)拉(la)(la)年(nian)(nian)度 AI 開(kai)放(fang)日上首次公開(kai)展示了(le)“擎天(tian)(tian)柱(zhu)”的想法(fa)。僅過一(yi)年(nian)(nian)時(shi)間，“擎天(tian)(tian)柱(zhu)”原型(xing)機(ji)(ji)于(yu) 9 月(yue)30 日特斯(si)拉(la)(la) AI Day 發布，硬件(jian)方面，“擎天(tian)(tian)柱(zhu)”身(shen)高(gao) 172CM，整(zheng)體(ti)重(zhong)量 73KG；行走(zou)(zou)功率500W，坐下功率 100W，整(zheng)體(ti)參數與 2021 年(nian)(nian)概(gai)念(nian)機(ji)(ji)略有(you)出(chu)入（概(gai)念(nian)機(ji)(ji)參數：身(shen)高(gao)172CM，體(ti)重(zhong) 57KG，負載(zai) 20KG，行走(zou)(zou)速度最高(gao)可達每小時(shi) 8 公里），我們認為存在(zai)進一(yi)步(bu)降本空間。

電(dian)機(ji)驅動上，“擎(qing)天(tian)柱”擁(yong)有 2.3KWH、52V 電(dian)壓的(de)電(dian)池(chi)組(zu)(zu)，內置電(dian)子電(dian)器(qi)(qi)元件的(de)一體單位，支持人形機(ji)器(qi)(qi)人工作一整天(tian)；選(xuan)用 28 個定制關(guan)節(jie)驅動器(qi)(qi)，復用汽車動力總成設計(ji)經驗，設計(ji) 6 種(zhong)關(guan)節(jie)驅動器(qi)(qi)，包括 3 種(zhong)不同(tong)規(gui)(gui)格(ge)的(de)舵(duo)機(ji)（采(cai)(cai)用諧波減速器(qi)(qi)）和 3 種(zhong)不同(tong)規(gui)(gui)格(ge)的(de)直線執行器(qi)(qi)（采(cai)(cai)用永(yong)磁電(dian)機(ji)，可(ke)抬(tai)動 1.5 噸(dun)三角鋼琴(qin)的(de)），找到成本與(yu)效(xiao)率的(de)最佳組(zu)(zu)合(he)。

▲“擎天柱”擁有(you) 6 種不同規格(ge)的(de)關節(jie)驅(qu)動(dong)器

量化人(ren)體運動軌跡與關(guan)節(jie)受力，幫助機(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)行動更加靈活。以膝蓋為例(li)，特斯拉(la)采(cai)用(yong)仿生(sheng)思維將機(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)膝關(guan)節(jie)構造(zao)成四(si)連(lian)推桿結構，復用(yong)汽車(che)底層技術，將機(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)腿部組件產生(sheng)的壓力數據線性(xing)化，優(you)化機(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)在(zai)不同的運動過程中的下(xia)肢運動和力度(du)控制能力。

靈活度方面，“擎天柱(zhu)(zhu)”全(quan)身約 50 個自由度，手(shou)指(zhi)靈敏度高，能(neng)夠滿足多(duo)種規格的(de)(de)物體抓(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)取需求。機器(qi)人(ren)單手(shou)具有 6 個執行器(qi)，11 個自由度，在對生(sheng)拇(mu)指(zhi)與金屬肌腱(jian)的(de)(de)配合下，“擎天柱(zhu)(zhu)”能(neng)夠完成對不同(tong)重(zhong)量和大(da)小(xiao)的(de)(de)物件的(de)(de)抓(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)握。同(tong)時，特斯(si)拉(la)機械手(shou)搭載能(neng)夠驅(qu)動手(shou)指(zhi)感(gan)知物體的(de)(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)，幫助其識別需要抓(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)握的(de)(de)物體，并在不斷的(de)(de)抓(zhua)(zhua)(zhua)(zhua)握過程中學習提高機械手(shou)適應(ying)性(xing)。

“擎(qing)天柱”是特斯(si)拉(la) FSD 自(zi)動駕(jia)駛技術的集大成者。特斯(si)拉(la)采用(yong)(yong)與 Autopilot 相同的算(suan)法框架，通過自(zi)動標注（Auto Labeling）、仿(fang)真(Simulation)和數據(ju)引擎(qing)（Data Engine）形(xing)成訓練(lian)數據(ju)用(yong)(yong)以訓練(lian)“擎(qing)天柱”的神經網絡，使特斯(si)拉(la)人(ren)形(xing)機器(qi)人(ren)能(neng)夠做(zuo)到損(sun)傷控制、感知(zhi)周圍(wei)環境、自(zi)主規劃行(xing)動路徑(jing)、直立行(xing)走并保(bao)持(chi)相對平衡等功能(neng)。

以視覺(jue)導航為(wei)例(li)，特(te)斯拉(la)依靠純視覺(jue)解決方案(an)在 AI 算(suan)法(fa)領(ling)域一枝獨秀。“擎(qing)天柱(zhu)”采(cai)用智(zhi)能駕駛攝像頭(tou)（魚(yu)眼廣角+左(zuo)右攝像頭(tou)）與 Autopilot 算(suan)法(fa)，內(nei)置 FSD 芯(xin)片，能夠識別(bie)周圍物理環境(jing)的高頻特(te)征并進行(xing)立(li)體(ti)渲染，構建了(le)機器人良好(hao)的空間感知能力。

“擎天柱”的(de)大腦位于軀(qu)干(gan)，搭載特斯拉自(zi)研(yan)的(de) DOJO 超級計算機(ji)，其基本(ben)單(dan)元(yuan)是(shi) D1芯片（共計 1500 個）。D1 芯片單(dan)體采用分布式結構和(he) 7 納米工藝，具有超強算力和(he)帶寬，相(xiang)鄰(lin)芯片間通過自(zi)創高(gao)寬帶、低延遲的(de)連接器連接，最新 Dojo ExaPOD 由多 Dojo 機(ji)柜組成，內含 3000 個 D1 芯片，擁(yong)有 1.3TB 的(de)高(gao)速 SRAM、13TB 的(de)高(gao)帶寬 DRAM，算力高(gao)達1.1 EFLOP。

人形機器(qi)人應用領域正在逐漸打開。AI Day 上，“擎天(tian)柱”演示了澆(jiao)花、搬運紙箱(xiang)、金屬(shu)塊等工作，能(neng)夠很好地完成視覺識別、抓握、下蹲、直(zhi)立行走等動作，研發團隊(dui)也(ye)在不斷更新優(you)化，有望(wang)在未(wei)來解(jie)鎖更多(duo)應用場(chang)景，目前目標客(ke)群未(wei)知(zhi)。

▲近年來具有代表性(xing)的人形(xing)機(ji)器人正在(zai)解鎖更多的應用場景

二、人口紅利逐退，人形機器人行業有望高速發展

據(ju)(ju)國家(jia)統(tong)計局數據(ju)(ju)，我(wo)國 65 歲(sui)以上人(ren)(ren)口(kou)比例(li)逐年增(zeng)加，于(yu) 2000 年突(tu)破(po) 7%，進(jin)入老齡化(hua)社會。2021 年 65 歲(sui)以上人(ren)(ren)口(kou)占比更是高達14.2%。從全球看，65 歲(sui)以上人(ren)(ren)口(kou)從 1960 年的 5%增(zeng)長(chang)至 2019 年的 9%，全面進(jin)入人(ren)(ren)口(kou)老齡化(hua)階(jie)段(duan)，勞動(dong)力供給(gei)將進(jin)一步短缺。

▲中國 65 歲以上(shang)人口比(bi)例連續 5 年(nian)增長(chang)，2021 年(nian)達 14%

人口(kou)結構(gou)變化和勞動力(li)成本上升刺激各(ge)行各(ge)業(ye)加速推進一二三(san)產人工替(ti)代。根據(ju)中國計生協數據(ju)，2030 年(nian)我(wo)國勞動力(li)總數約 9.58 億(yi)人。據(ju)《中國企業(ye)綜合調(diao)查（CEGS）報告》數據(ju)，2025 年(nian)中國勞動力(li)替(ti)代率(lv)可達 4.7%。

據麥肯錫數(shu)據，2030 年(nian)(nian)此數(shu)值約(yue) 15%，復合增速 26%。若(ruo)以此增速估計(ji)，中國被替(ti)代勞動力數(shu)將從 2021 年(nian)(nian)的(de) 0.15 億(yi)人增加到 2025 年(nian)(nian)的(de) 1.2 億(yi)人。根據中國電(dian)子學(xue)會數(shu)據，國內機器人 2024 年(nian)(nian)有望達 251 億(yi)美元市場規模，2020-2024年(nian)(nian) CAGR 約(yue) 22%。

從市場規模看，工業機器人是機器人的主要品類。根據下(xia)游不同應用(yong)場(chang)景，我(wo)國(guo)將機器(qi)(qi)人(ren)分為工(gong)業機器(qi)(qi)人(ren)，服(fu)務機器(qi)(qi)人(ren)和特種機器(qi)(qi)人(ren)三(san)大類。根據中國(guo)電(dian)子(zi)學會數據，2021 年(nian)全球工(gong)業機器(qi)(qi)人(ren)、服(fu)務機器(qi)(qi)人(ren)、特種機器(qi)(qi)人(ren)市場(chang)規模占比分別為 41%、40%、19%；中國(guo)市場(chang)三(san)者的占比為 53%、35%、13%。

▲2021 年全(quan)球工業機(ji)器人市(shi)場(chang)占比全(quan)球機(ji)器人市(shi)場(chang)約 41%

▲2021 年中(zhong)國工業機器(qi)人市(shi)場占(zhan)比(bi)中(zhong)國機器(qi)人市(shi)場約 53%

目前我(wo)國是全球(qiu)最大的工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)機器人市場(chang)。根據中國電子(zi)學會數據，2021 年(nian)我(wo)國工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)機器人市場(chang)規模約 75 億美元，占比全球(qiu) 43%，預計 2024 年(nian)我(wo)國工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)機器人市場(chang)規模有(you)望達115 億美元，在全球(qiu)工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)機器人銷售(shou)額比重有(you)望達 50%，2020-2024 年(nian)中國工(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)(ye)機器人銷量CAGR 約 15%。

▲2020-2024 年中國工(gong)業機器人市(shi)場規(gui)模(mo) CAGR 約 15%

據中國電子學會預測，全球(qiu)(qiu)特(te)(te)種機器(qi)人(ren)市場規模將從2020 年的 66 億(yi)美(mei)元增長至 2024 年的 140 億(yi)美(mei)元，復合(he)(he)增速 21%。從國內看(kan)，2024 年我(wo)國特(te)(te)種機器(qi)人(ren)市場規模可(ke)(ke)達 34 億(yi)美(mei)元。特(te)(te)種機器(qi)人(ren)同期復合(he)(he)增速預計(ji)可(ke)(ke)達 27%，高于全球(qiu)(qiu) 6 個(ge) pct。

▲2020-2024 年全球特種(zhong)機器(qi)人市場規模 CAGR 約 21%

▲2020-2024 年(nian)中國特種(zhong)機器人市場規(gui)模 CAGR 約 27%

三、動力、AI、結構三大核心系統有望持續受益

動力系統，智能 AI 系統和結構單元是(shi)特斯拉人形(xing)機器人的三大核心：

動(dong)力(li)系(xi)(xi)統(tong)：相(xiang)當(dang)于(yu)人(ren)(ren)類的四肢，根據智(zhi)能 AI 系(xi)(xi)統(tong)中決策層(ceng)(ceng)(ceng)給(gei)出的指(zhi)令(ling)做出相(xiang)應(ying)動(dong)作(zuo)，此系(xi)(xi)統(tong)中包(bao)括能源電(dian)池系(xi)(xi)統(tong)和(he)執行機(ji)系(xi)(xi)統(tong)（減速器(qi)(qi)(qi)、伺(si)服電(dian)機(ji)、控制器(qi)(qi)(qi)、絲桿等）。智(zhi)能 AI 系(xi)(xi)統(tong)：包(bao)括感(gan)知(zhi)層(ceng)(ceng)(ceng)、決策層(ceng)(ceng)(ceng)和(he)傳輸(shu)層(ceng)(ceng)(ceng)三大層(ceng)(ceng)(ceng)，感(gan)知(zhi)層(ceng)(ceng)(ceng)相(xiang)當(dang)于(yu)人(ren)(ren)類的感(gan)覺器(qi)(qi)(qi)官，用(yong)于(yu)感(gan)知(zhi)外(wai)界環境(jing)狀(zhuang)態，此層(ceng)(ceng)(ceng)級涉(she)及傳感(gan)器(qi)(qi)(qi)和(he)壓電(dian)元件等。決策層(ceng)(ceng)(ceng)相(xiang)當(dang)于(yu)人(ren)(ren)類的大腦，用(yong)于(yu)分析感(gan)知(zhi)層(ceng)(ceng)(ceng)收(shou)集的數(shu)據，并給(gei)出相(xiang)應(ying)反饋(kui)動(dong)作(zuo)指(zhi)令(ling)，此層(ceng)(ceng)(ceng)級涉(she)及計算能力(li)硬件和(he)機(ji)器(qi)(qi)(qi)學習算法等。

傳(chuan)輸層相(xiang)(xiang)當(dang)于(yu)(yu)人體(ti)的(de)神經(jing)元(yuan)，負責將(jiang)感(gan)知(zhi)(zhi)層收集的(de)數據傳(chuan)導給決策層和將(jiang)決策層指令傳(chuan)輸給動力系統(tong)，此(ci)層級包括以(yi)(yi)太網、高速連接(jie)器(qi)等。結構單元(yuan)：包括相(xiang)(xiang)當(dang)于(yu)(yu)人體(ti)骨骼，用以(yi)(yi)支撐機器(qi)人形(xing)體(ti)的(de)輕量化鋁合金、耐(nai)磨損碳纖維結構件(jian)；相(xiang)(xiang)當(dang)于(yu)(yu)人體(ti)皮膚，用以(yi)(yi)包覆和感(gan)知(zhi)(zhi)的(de)有機工程塑料和樹脂材料；相(xiang)(xiang)當(dang)于(yu)(yu)人體(ti)腹膜，用以(yi)(yi)保護緩沖內部器(qi)件(jian)的(de)聚氨酯填充材料。其他(ta)：包括接(jie)插件(jian)、低壓線束、面(mian)罩玻璃(li)等，價值量不高。

▲假(jia)設動力系統，智能 AI 系統和結(jie)構單元三大系統成本占比(bi) 90%

▲中性情況(kuang)下預計 2030 年全球(qiu)人(ren)形機器人(ren)三大系統市場規模分(fen)別可達 340/62/155 億元

根據(ju) OFweek 數據(ju)，核心零(ling)部件占比工(gong)業(ye)機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人(ren)成本約 70%，其(qi)中減(jian)(jian)速(su)器(qi)(qi)(qi)(qi)、伺服電(dian)機(ji)(ji)(ji)、控制器(qi)(qi)(qi)(qi)占比分別約為 35%/20%/15%（不同口徑下(xia)占比略(lve)有差異，總體在(zai) 70%左右）。人(ren)形機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人(ren)相較(jiao)于(yu)傳統工(gong)業(ye)機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人(ren)，自(zi)由度大(da)幅(fu)提(ti)升，預計(ji)將使用(yong)比工(gong)業(ye)機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人(ren)更多的(de)減(jian)(jian)速(su)器(qi)(qi)(qi)(qi)與電(dian)機(ji)(ji)(ji)。中性假設下(xia)，預計(ji) 2030 年全(quan)球人(ren)形機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人(ren)核心零(ling)部件市場規模約 300億元，9 年復合增速(su) 91%。假設按未(wei)來單臺人(ren)形機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)人(ren)配(pei)(pei)有 8 個(ge) RV 減(jian)(jian)速(su)器(qi)(qi)(qi)(qi)用(yong)于(yu)四肢(zhi)，腰(yao)部、胯關節(jie)等大(da)負載處(chu)，20 個(ge)諧(xie)波減(jian)(jian)速(su)器(qi)(qi)(qi)(qi)裝配(pei)(pei)在(zai)小負載關節(jie)處(chu)，同時(shi)配(pei)(pei)備 28 個(ge)伺服電(dian)機(ji)(ji)(ji)進行(xing)測(ce)算。

▲預計 2021-2030 年人(ren)形機器人(ren)將促進核心零(ling)部(bu)件市場(chang)規模快速(su)增長

減速器：日系廠商占主導地位。精密減(jian)速(su)(su)器(qi)是(shi)工(gong)業機(ji)器(qi)人的(de)重要(yao)核心零部件。其具有傳(chuan)動鏈短、體積(ji)小、功率(lv)大、質量(liang)輕和易(yi)于控制等(deng)特點，主要(yao)作用為將電機(ji)的(de)轉數減(jian)速(su)(su)到所要(yao)的(de)轉數，并(bing)得到較大扭矩。機(ji)器(qi)人減(jian)速(su)(su)器(qi)主要(yao)包括 RV 減(jian)速(su)(su)器(qi)和諧波(bo)減(jian)速(su)(su)器(qi)兩大類。

▲RV 減(jian)速(su)器與諧波減(jian)速(su)器優勢互補，用途各異

受下游機器人行業(ye)高(gao)景氣度帶動，國(guo)內 RV 減(jian)(jian)速(su)(su)器行業(ye)市(shi)場規模快速(su)(su)增(zeng)(zeng)(zeng)長。據(ju)前瞻產(chan)(chan)業(ye)研究院數據(ju)，機器人用 RV 減(jian)(jian)速(su)(su)器需求(qiu)量從(cong) 2014 年(nian)(nian)的 18 萬臺(tai)增(zeng)(zeng)(zeng)長至 2020 年(nian)(nian)的 47.5 萬臺(tai)。按照 RV 減(jian)(jian)速(su)(su)器均價 6000 測算，2020 年(nian)(nian) RV 減(jian)(jian)速(su)(su)器市(shi)場規模約(yue)(yue) 29 億元(yuan)。從(cong)競爭格局看，日系廠商占據(ju)主(zhu)導地位。據(ju)華經產(chan)(chan)業(ye)研究院數據(ju)，2021 年(nian)(nian)納博特斯(si)克（Nab）市(shi)場占有(you)率(lv)約(yue)(yue) 53%，位居第(di)一。國(guo)內廠商雙環傳動市(shi)場占有(you)率(lv)從(cong) 2020 年(nian)(nian)的 9%增(zeng)(zeng)(zeng)長至 2021 年(nian)(nian)的14%，提升明顯。

▲2014-2020 機器人 RV 減速(su)器需求量 CAGR 約 18%

▲日(ri)系廠商占據 RV 減(jian)速器市場主導地位（2021）

我國諧波(bo)減速(su)器(qi)市(shi)場規模 2021-2025 年(nian)復合增速(su)約 25%。據(ju)華經產業研究院數據(ju)，我國諧波(bo)減速(su)器(qi)市(shi)場規模 2020 年(nian)約 15.7 億元，預計到(dao) 2025 年(nian)諧波(bo)減速(su)器(qi)市(shi)場規模有望(wang)達 47億元，2021-2025 年(nian) CAGR 約 25%，其中(zhong)機器(qi)人(ren)用(yong)諧波(bo)減速(su)器(qi)市(shi)場規模約 30 億元，2021-2025 年(nian) CAGR 約 25%。

從競(jing)爭格局看，日系廠商為諧(xie)波減速(su)器主要玩家。2021 哈(ha)默納科市(shi)場占有率(lv)達 36%。伴隨關(guan)鍵(jian)技術的攻克，國內廠商競(jing)爭力顯著(zhu)增加，2021 年(nian)綠的諧(xie)波市(shi)場占有率(lv)達 25%，位(wei)居第二。

▲預計 2021-2025 年(nian)國內諧(xie)波減速器市場規模復合增(zeng)速 25%

▲日系(xi)廠(chang)商為諧波減速器領(ling)域主(zhu)要玩家（2021）

伺服電機廣泛應用于機器人關節部位，直接影響機器人性能參數。伺(si)服電機主要(yao)由(you)定子(zi)、轉子(zi)和編(bian)碼器(qi)組(zu)成，可以將(jiang)電壓(ya)信號轉化為轉矩和轉速以驅動控制對象，具有體積(ji)小、質量小、機電時間常數小、線性度高等特性。

我國(guo) 2021-2025 年(nian)伺(si)(si)服(fu)電機市(shi)(shi)場(chang)(chang)規模 CAGR 約(yue) 14%。隨(sui)機器人需求量上升(sheng)(sheng)，工業結(jie)構升(sheng)(sheng)級和電子(zi)制造設備等產業的迅速擴張，伺(si)(si)服(fu)電機行業充(chong)分受益。據(ju)(ju)工控網統計，2021年(nian)我國(guo)伺(si)(si)服(fu)電機市(shi)(shi)場(chang)(chang)規模為 169 億元，2015-2021 年(nian)復合(he)增速 11%。從下游應用領域(yu)看，據(ju)(ju) MIR DATABANK 數據(ju)(ju)，2019 年(nian)機器人市(shi)(shi)場(chang)(chang)占比伺(si)(si)服(fu)電機下游約(yue) 8.7%。若維(wei)持此(ci)比例，我們預計 2025 年(nian)伺(si)(si)服(fu)電機市(shi)(shi)場(chang)(chang)規模可(ke)達(da) 287 億元，2021-2025 年(nian) CAGR 約(yue) 14%。

▲2015-2021 年國內伺服電機市場規模復合(he)增速 11%

▲預計(ji) 2021-2025 年國內伺服電機(ji)市場規模復(fu)合增速 14%

國產伺服電(dian)機品牌(pai)市(shi)場競爭力逐步提升。據 MIR DATABANK 統(tong)計，2021 年(nian)上(shang)半年(nian)，國產品牌(pai)匯川(chuan)技術市(shi)場占(zhan)有(you)(you)率(lv)從 9.8%升至(zhi) 15.9%，反(fan)超安川(chuan)等日系(xi)廠商(shang)，首次(ci)問鼎。排名第(di)二第(di)三的廠商(shang)為安川(chuan)和(he)臺達，市(shi)場占(zhan)有(you)(you)率(lv)分別為 11.9%和(he) 8.9%。

▲伺服電機市場(chang)占有率前三甲均為日系廠商（2020）

▲匯(hui)川(chuan)技術市(shi)場(chang)份額排名(ming)第一（2021H1）

控制器：2012-2020 市場規模復合增速約 52%。控(kong)制(zhi)器(qi)負責處(chu)理用戶指令并(bing)驅動伺服電(dian)機完成相應動作，其性(xing)(xing)能直接(jie)關系到機器(qi)人(ren)(ren)(ren)運(yun)行的穩(wen)定性(xing)(xing)、可靠性(xing)(xing)和(he)精準性(xing)(xing)。經(jing)驗積累疊(die)加技(ji)術進(jin)步促進(jin)機器(qi)人(ren)(ren)(ren)控(kong)制(zhi)器(qi)需(xu)求量(liang)高漲，據(ju)智研咨詢數據(ju)，機器(qi)人(ren)(ren)(ren)控(kong)制(zhi)器(qi)需(xu)求量(liang)從 2012 年的 0.6 萬套增(zeng)(zeng)長為(wei) 2020 年的 24 萬套，復合增(zeng)(zeng)速 59%。同(tong)期機器(qi)人(ren)(ren)(ren)控(kong)制(zhi)器(qi)市場規模從 0.68 億(yi)元(yuan)增(zeng)(zeng)長至 19.02 億(yi)元(yuan)，復合增(zeng)(zeng)速 52%。

▲2012-2020 工業機器(qi)人控制(zhi)器(qi)需求量(liang) CAGR 約 59%

▲2012-2020 工業機器人控制器市(shi)場規模 CAGR 約 52%

從競(jing)爭格局看，國外廠商占(zhan)(zhan)據(ju)主導(dao)地(di)位(wei)。根據(ju)頭豹(bao)研(yan)究院(yuan)數據(ju)，2021 年(nian)發那(nei)科、庫卡(ka)、ABB 和安(an)川占(zhan)(zhan)據(ju)國內機器人(ren)控制器約 58%的市(shi)場份額，國內廠商競(jing)爭力較(jiao)弱(ruo)，市(shi)占(zhan)(zhan)率不足 20%。

▲中國機器人控制器主要以外資為主，2021 年 CR4 超 50%

另外，人形機器人有望拉動 AI 與材料市場需求。AI 系(xi)統是(shi)機(ji)器(qi)人賴以感(gan)(gan)知周圍環境的(de)感(gan)(gan)官，智(zhi)能(neng)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)是(shi)其重要組件。據(ju)中國(guo)信(xin)通院數據(ju)，2016 年(nian)中國(guo)智(zhi)能(neng)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)市場規模(mo)約 108 億美(mei)元，2020 年(nian)增(zeng)長(chang)至 148 億美(mei)元，復合增(zeng)速(su)(su)約 8%。從國(guo)產化率方向看，我國(guo)智(zhi)能(neng)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)國(guo)產化率從 2016 年(nian)的(de) 13%增(zeng)長(chang)至 2020 年(nian) 的(de) 31%，復合增(zeng)速(su)(su) 24%，明(ming)顯快于(yu)行業增(zeng)速(su)(su)。

國(guo)產智能(neng)車規(gui)級(ji)傳(chuan)(chuan)感器競(jing)爭力相對較(jiao)弱(ruo)。從競(jing)爭格局看，國(guo)內車規(gui)級(ji)傳(chuan)(chuan)感器形(xing)成三級(ji)梯(ti)(ti)隊競(jing)爭格局。德國(guo)廠(chang)商(shang)博世處于(yu)第(di)一(yi)梯(ti)(ti)隊；日(ri)系廠(chang)商(shang)日(ri)本電裝(zhuang)和森薩(sa)塔處于(yu)第(di)二梯(ti)(ti)隊；國(guo)產廠(chang)商(shang)蘇奧傳(chuan)(chuan)感、正揚電子(zi)與禾賽科技處于(yu)第(di)三梯(ti)(ti)隊。

因此(ci)機(ji)器(qi)人(ren)輕(qing)(qing)量(liang)化(hua)成為行業(ye)發展的必由之路。結構材(cai)料在機(ji)器(qi)人(ren)本體重量(liang)占比(bi)最大，輕(qing)(qing)量(liang)化(hua)材(cai)料選擇(ze)是機(ji)器(qi)人(ren)“瘦身”的關鍵(jian)一環。總體來看，當前機(ji)器(qi)人(ren)常(chang)用的輕(qing)(qing)量(liang)化(hua)材(cai)料包括鋁合金、鎂合金和碳纖維(wei)等。

▲鋁(lv)合金、鎂合金和(he)碳(tan)纖維是主流的輕量化(hua)材料(liao)

國(guo)(guo)內(nei)鋁(lv)(lv)合(he)(he)金(jin)產量穩步提(ti)升，市(shi)場(chang)規(gui)模(mo)不(bu)斷擴大。據中商產業研究(jiu)院數(shu)據， 2016 年國(guo)(guo)內(nei)鋁(lv)(lv)合(he)(he)金(jin)產量為 750 萬噸(dun)，2021 年這一數(shu)字為 1068 萬噸(dun)，復合(he)(he)增速 7%。國(guo)(guo)內(nei)鋁(lv)(lv)合(he)(he)金(jin)市(shi)場(chang)規(gui)模(mo)將從 2017 年的 2011 億(yi)元(yuan)增長(chang)至 2021 年的 2298 億(yi)元(yuan)，復合(he)(he)增速 10%。

碳纖(xian)維市(shi)(shi)場(chang)(chang)規模過(guo)去(qu) 5 年復(fu)(fu)合增速 20%，國產(chan)化率僅 38%。據中(zhong)商產(chan)業研究院數據，2021 年我(wo)國碳纖(xian)維市(shi)(shi)場(chang)(chang)規模約 12 億元，同比增長 18%，過(guo)去(qu) 5 年復(fu)(fu)合增速 20%。從市(shi)(shi)場(chang)(chang)份(fen)額看，2020 年國產(chan)廠商市(shi)(shi)場(chang)(chang)占(zhan)有率不足 38%。在國產(chan)市(shi)(shi)場(chang)(chang)中(zhong)，CR10 達 97%，市(shi)(shi)場(chang)(chang)集(ji)中(zhong)度高。其(qi)中(zhong)碳谷、寶(bao)蓮(lian)和中(zhong)復(fu)(fu)神鷹排名(ming)前三，市(shi)(shi)占(zhan)率約 62%。

▲2016-2021 國內碳纖維市(shi)場規模 CAGR 約 20%

智東西認為，雖然(ran)國內目前(qian)人(ren)(ren)(ren)形(xing)機(ji)(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)相關三大(da)產(chan)業鏈環節仍然(ran)薄弱，但中國企業持續積累人(ren)(ren)(ren)形(xing)機(ji)(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)的(de)全棧(zhan)核(he)心技術，是全球為數不(bu)多已生產(chan)出(chu)人(ren)(ren)(ren)形(xing)機(ji)(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)成品(pin)的(de)國家(jia)之一，在人(ren)(ren)(ren)形(xing)機(ji)(ji)(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)市場已經占據了與(yu)發(fa)(fa)達國家(jia)基本一致(zhi)的(de)先發(fa)(fa)優勢(shi)(shi)。另外(wai)中國擁有(you)世界上規模最(zui)大(da)、門(men)類(lei)最(zui)全、配(pei)套(tao)最(zui)完備的(de)產(chan)業鏈體系，這種優勢(shi)(shi)不(bu)僅沒有(you)國家(jia)能夠替(ti)代(dai)，還會伴隨著產(chan)業更替(ti)日益完善。