国内外人形机器人产品梳理及未来发展趋势探讨.pdf
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1、 敬请参阅最后一页特别声明 1 投资逻辑 国外人形机器人产品梳理国外人形机器人产品梳理 (1)特斯拉:Optimus 机器人采用电机驱动,全身 40 个执行器,22 年发布后持续迭代更新。据马斯克预计,Optimus将于未来 3-5 年量产上市,并计划 24 年用于特斯拉工厂。(2)波士顿动力:人形机器人 Atlas 采用电液混合驱动,膝关节扭矩 890Nm,运动表现机动灵活,具备翻越障碍物、后空翻等能力。同时 Atlas 拥有自主步伐规划算法+行为库+模型预测控制等技术,感知、导航功能强大。(3)1X:旗下人形机器人 EVE 拥有环境感知交互功能,主要用于物流、零售和安保领域;人形机器人 N
2、EO 尚在研发中,预计采用无齿轮设计理念,未来将用于物流、制造、操作机械以及清洁整理家务等场景。(4)Agility:旗下人形机器人 Digit 主要用于仓库货物搬运、物流配送。Agility 在建机器人制造工厂,规划产能 10000+台,预计 23 年底投产。Agility 预计 24 年可交付第一批 Digit,25 年将全面上市。国国内内人形机器人产品梳理人形机器人产品梳理 (1)优必选:18 年推出大型机器人 Walker 成为中国首家实现人形机器人商业化的企业;21 年发布 WalkerX,是全球首个能够量产交付的人形机器人。小型机器人领域拥有悟空、Alpha Ebot 等,主要用于
3、教育领域。(2)达闼:19 年推出轮式机器人 Ginger,主要应用于迎宾导览、商业促销、节目表演、养老陪护等领域。23 年展出机器人小紫 XR-4,拥有 60+柔性关节,单腿峰值扭矩 600Nm,运动性能较强。(3)傅利叶:GR-1 搭载自研发 FSA 一体化执行器,集电机、驱动器、减速器及编码器于一体,最大关节模组峰值扭矩 300NM。23 年 9 月开启预售,计划未来 1-2 年量产交付。(4)智元:远征 A1 搭载 PowerFlow 关节电机,峰值扭矩超 350NM,计划 24 年商业化落地,先应用于 3C 制造、汽车制造,并逐步走向家庭。(5)宇树:H1 机器人搭载 M107 关节
4、电机,膝关节峰值扭矩 360Nm,是国内首台能跑的人形机器人。H1 目前可预订采购,23Q4 左右发货,商业化进展领先。(6)小米:机器人 CyberOne 全身 21 个自由度,髋关节电机峰值扭矩 300Nm,可感知 45 种人类语义情绪,主打服务人本身。(7)科大讯飞:将认知大模型和运动智能相结合,推出具身智能人形机器人。机器人根据自然语言指令,可以自动拆解任务并执行相关操作,实现特定任务流闭环。(8)小鹏:PX5 机器人拥有高负载机械臂和 11 自由度灵巧手,感知交互可以和汽车领域的 XNGP、XOS 技术打通,在感知能力方面实现核心技术复用。PX5 未来将优先在小鹏的工厂和销售场景进行
5、实地应用,通过迭代升级提升稳定可靠性。(9)追觅科技:追觅通用人形机器人搭载自研的伺服电机,内含 60+个零件,集成了电机、驱动器、减速器及双编码器;配备深度相机,可以完成室内三维环境的建模,结合先进步态控制算法+多种传感器,实现自主避障。如何看人形机器人未来发展趋势?如何看人形机器人未来发展趋势?人形机器人未来驱动方案选择:“电机+减速器”是未来商业化推广首选方案。人形机器人未来应用场景:先用于工厂,未来逐步走进家庭。人形机器人厂商未来发展方向:电机扭矩提升成机器人创业公司重要竞争方向、感知能力复用是跨界车企首要任务、大模型技术是互联网企业布局人形机器人的突破口。投资建议 我们认为人形机器人
6、产业链核心部分是运动关节,综合考虑价值量和竞争壁垒,建议重点关注滚珠丝杠和减速机环节。减速机领域建议关注双环传动、绿的谐波;滚珠丝杠环节建议关注恒立液压、贝斯特。风险提示 人形机器人发展不及预期,国产替代进展不及预期,行业竞争加剧。行业专题研究报告 敬请参阅最后一页特别声明 2 扫码获取更多服务 内容目录内容目录 1.国外人形机器人产品梳理.6 1.1 特斯拉:Optimus 人形机器人持续迭代,计划 24 年用于特斯拉工厂.6 1.2 波士顿动力:采用液压伺服驱动方式,Atlas 机动性表现突出.9 1.3 1X Technologies:重视产品轻量化,NEO 采用“无齿轮”设计理念.12
7、 1.4 Agility Robotics:Digit 主打物流配送,建设机器人工厂助力量产加速.14 2.国内人形机器人产品梳理.15 2.1 优必选:我国首家人形机器人商业化企业,教育智能机器人行业领军者.15 2.2 达闼机器人:拥有云端机器人系列产品,主打商业+生活服务.21 2.3 傅利叶智能:GR-1 搭载一体化 FSA 执行器,23 年 9 月预售、商业化进展领先.22 2.4 智元机器人:推出远征 A1 人形机器人,加速商业化应用落地.24 2.5 宇树科技:Unitree H1国内首台能跑的通用人形机器人,预计 4Q23 发货.26 2.6 小米:推出 CyberOne 人形
8、机器人,产品侧重人类生活服务.27 2.7 科大讯飞:推出具身智能人形机器人,讯飞超脑 2030 计划加速.28 2.8 小鹏汽车:发布首款人形机器人 PX5,高效拟人步态.30 2.9 追觅科技:扫地机器人技术复用,切入人形机器人领域.31 3.如何看人形机器人未来发展趋势?.32 4.投资建议.33 5.风险提示.34 图表目录图表目录 图表 1:特斯拉 Optimus 发展节点.6 图表 2:Optimus 原型机在搬运货物.6 图表 3:Optimus 基本参数.6 图表 4:Optimus 身体具有 28 个自由度.7 图表 5:Optimus 采用 6 类执行器.7 图表 6:Op
9、timus 灵巧手采用五指多关节设计.7 图表 7:Optimus 灵巧手具有 11 个自由度.7 图表 8:Optimus 躯干内部搭载 2.3kWh 的电池组.7 图表 9:Optimus 实现静坐能耗 100w,慢走能耗 500w.7 图表 10:Optimus 视觉导航技术.8 图表 11:Optimus 基于环境感知规划行走路线.8 图表 12:特斯拉在 23 年股东大会最新 Optimus 机器人.8 NAtUoXjXiXpRqNsO6McMbRpNoOsQnOkPpOqRiNmNmQ7NoPnRNZtRmNxNoPoN行业专题研究报告 敬请参阅最后一页特别声明 3 扫码获取更多服
10、务 图表 13:Optimus 机器人力度控制更加精确灵敏.8 图表 14:Optimus 机器人感知能力提升.8 图表 15:Optimus 可根据动作范例进行端到端动作操控.8 图表 16:Optimus 能够仅依靠视觉分类物体.9 图表 17:Optimus 可以实现单腿站立.9 图表 18:Atlas 人形机器人外观.9 图表 19:Atlas 人形机器人可以完成跃平衡木、过斜坡、后空翻等高难度动作.10 图表 20:Atlas 人形机器人在工厂给人类充当助手.10 图表 21:液压驱动方式演示.11 图表 22:Atlas 液压驱动装置.11 图表 23:Atlas 采用 3D 打印
11、将液压管和阀件内置.11 图表 24:Atlas 人形机器人 3D 打印的零部件.11 图表 25:深度相机拍摄的 Atlas 机器人的点云旋转视图.11 图表 26:Atlas 机器人通过视觉感知来规划行为.11 图表 27:离线轨迹优化帮助 Atlas 完成翻平衡木等行为.12 图表 28:Atlas 感知和规划的路径.12 图表 29:EVE 和 NEO 机器人对比.12 图表 30:EVE 是一款专为工作环境设计的轮式机器人.13 图表 31:EVE 机器人身高 186 厘米,体重 86 公斤.13 图表 32:EVE 融入物流工作流程.13 图表 33:EVE 机器人巡检视角.13
12、图表 34:NEO 人形机器人外观.13 图表 35:EVE 人形机器人身高 167 厘米,体重 30 公斤.13 图表 36:NEO 采用“无齿轮”设计理念.14 图表 37:NEO 进行清洁工作.14 图表 38:Digit 的更新改造史.14 图表 39:Digit 机器人外观.15 图表 40:Digit 主要应用场景.15 图表 41:Digit 帮助亚马逊员工拾取和移动空手提箱.15 图表 42:Agility 机器人制造工厂.15 图表 43:优必选机器人产品种类丰富.16 图表 44:优必选成立以来已成功开发多款人形机器人产品.16 图表 45:20 年以来,优必选研发费用率保
13、持在 40%以上.16 图表 46:优必选科技自主研发关键核心技术.16 图表 47:优必选大扭矩伺服驱动器.17 行业专题研究报告 敬请参阅最后一页特别声明 4 扫码获取更多服务 图表 48:优必选中小扭矩伺服驱动器.17 图表 49:优必选的步态规划和控制算法技术助力机器人实现稳定行走.17 图表 50:优必选机器人拥有稳定的控制能力.18 图表 51:优必选机器人拥有较强的动态平衡能力.18 图表 52:优必选服务机器人可以实现与人类的安全交互.18 图表 53:16-21 年,优必选 Walker 人形机器人历经 4 次迭代.19 图表 54:优悠具备人机交互功能,可进行导览讲解.19
14、 图表 55:优悠具备 41 个伺服关节,可完成书画任务.19 图表 56:优必选教育机器人产品提供人工智能教育课程,以及相关软件及配套服务.19 图表 57:悟空机器人高 24.5cm,为便携式机器人.20 图表 58:悟空机器人拥有图形化编程能力.20 图表 59:优必选 Alpha Ebot 机器人外观.20 图表 60:优必选 Alpha Ebot 搭载 16 个伺服电机.20 图表 61:优必选人形 Yanshee 偃师机器人外观.21 图表 62:Yanshee 机器人支持多种 AI 应用的设计学习.21 图表 63:人形机器人 Ginger 1 外观.21 图表 64:Ginge
15、r 1 可用于养老陪护、迎宾导览等领域.21 图表 65:人形机器人 Ginger 2 外观.22 图表 66:Ginger 2 搭载智能柔性关节 2.0 技术.22 图表 67:23 年 8 月达闼在世界机器人大会上展出人形机器人新品小紫 XR-4.22 图表 68:傅利叶智能发展历程.22 图表 69:傅利叶智能 GR-1 全身 44 个自由度.23 图表 70:傅利叶智能 GR-1 采用直腿行走方案.23 图表 71:傅利叶智能 GR-1 拥有较强的运动能力.23 图表 72:傅利叶智能 GR-1 全栈底层硬件自研.24 图表 73:傅利叶智能 GR-1 采用自研的 FSA 执行器.24
16、 图表 74:23 年 8 月,智元发布远征 A1 人形机器人.24 图表 75:A1 全身 49 个自由度,搭载谐波一体关节、行星伺服、空心杯电机等执行器.24 图表 76:智元 PowerFlow 关节电机使用准直驱关节方案.25 图表 77:远征 A1 灵巧手拥有 12 个主动+5 个被动自由度.25 图表 78:远征 A1 的语言任务模型 WorkGPT 实现了更强的语义多级推理能力.25 图表 79:远征 A1 具身智脑 EI-Brain 架构图.25 图表 80:远征 A1 计划 24 年商业落地,未来将应用于工业智造、家庭服务领域.26 图表 81:宇树科技发展历程.26 图表
17、82:宇树 H1 搭载大扭矩高功率 M107 关节电机.27 行业专题研究报告 敬请参阅最后一页特别声明 5 扫码获取更多服务 图表 83:宇树 H1 是国内第一台能跑的人形机器人.27 图表 84:宇树 H1 具备较强的抗冲击能力.27 图表 85:宇树 H1 可实现自主避障和定位导航.27 图表 86:小米人形机器人 CyberOne 全身 21 个自由度,行走速度达 3.6km/h.28 图表 87:小米人形机器人 CyberOne 视觉敏锐,可以三维重建真实世界.28 图表 88:科大讯飞“讯飞超脑 2030”计划内容.29 图表 89:科大讯飞以人形机器人为牵引,推进“视觉-语言-动
18、作”多模态具身大模型.29 图表 90:科大讯飞人形机器人可实现运动智能和具身智能.29 图表 91:小鹏发布首款人形机器人 PX5.30 图表 92:PX5(工程版)能够轻松适应复杂地形.30 图表 93:PX5 具有较强的精细抓取能力.30 图表 94:小鹏人形机器人计划未来将优先在小鹏工厂和销售场景实地应用.30 图表 95:追觅科技机器人研发历程.31 图表 96:追觅科技拥有伺服电机制造能力.31 图表 97:追觅科技在扫地机器人领域拥有算法技术积累.31 图表 98:追觅科技机器人家族展览.32 图表 99:追觅科技人形机器人可以实现咖啡拉花.32 图表 100:国内外主要人形机器
19、人参数及市场推广计划对比.33 图表 101:国内外主要人形机器人未来应用场景规划.33 图表 102:重点公司估值.33 行业专题研究报告 敬请参阅最后一页特别声明 6 扫码获取更多服务 1.国外人形机器人产品梳理 1.11.1 特斯拉特斯拉:OptimusOptimus 人形机器人人形机器人持续持续迭代迭代,计划计划 2 24 4 年用于特斯拉工厂年用于特斯拉工厂 全球电动汽车领军企业,人形机器人持续迭代更新。特斯拉成立于 03 年,为全球电动汽车领域领军企业。21 年 8 月,特斯拉 CEO 马斯克于首届 AI DAY 展示人形机器人概念机Tesla Bot。22 年 2 月,特斯拉在提
20、出概念仅 6 个月后成功推出人形机器人原型机,并作为开发平台进行深度研发。22 年 9 月,特斯拉在第二届 AI DAY 发布新版本的 Optimus 人形机器人,可以实现直立行走、搬运、洒水等复杂动作。据马斯克预计,Optimus 将于 3-5 年内实现量产上市,其最终数量将会达到百万级,成本将降至 2 万美元左右。23 年 5 月,特斯拉在年度股东大会上展示了 Optimus 最新样机。图表图表1 1:特斯拉特斯拉 OptimusOptimus 发展节点发展节点 来源:特斯拉 AI DAY 2022,特斯拉 2023 股东大会,国金证券研究所 Optimus 2022 年版 22 年 9
21、月,特斯拉在 AI Day 上推出人形机器人“擎天柱”(Optimus)。在发布会现场,特斯拉机器人展示了行走、挥手、摇摆等动作,同时分享了其在汽车工厂搬运、给植物浇水、移动金属零件的视频。从公布数据来看,Optimus 身高约 173cm,体重 73kg。马斯克表示人形机器人具备一定程度智能化,可以替代体力劳动,有望在 3-5 年后实现量产,量产后将达到数百万台,其价格可能低于 2 万美元。图表图表2 2:OptimusOptimus 原型机在搬运货物原型机在搬运货物 图表图表3 3:OptimusOptimus 基本参数基本参数 来源:特斯拉 AI DAY 2022,国金证券研究所 来源:
22、特斯拉 AI DAY 2022,国金证券研究所 执行系统:执行系统:全身具有 40 个执行器,50 个自由度,采用了减速机+电机的传动模式,减速机扭矩范围 20Nm-180Nm,电机力矩范围 500N-8000N。躯干:躯干 28 个自由度,分别为肩部 6 个、肘部 2 个、腕部 6 个、腰部 2 个、髋部6 个、膝部 2 个、踝部 4 个,对应 28 个关节执行器,考虑到成本以及节能等问题,共采用 6 种结构设计(3 种旋转、3 种线性),应对不同载荷需求,同时关节结构加入仿生学设计,如膝盖关节分为 4 个子电机,和人类膝盖关节/韧带构成类似。灵巧手:Optimus 手部结构采用五指多关节设
23、计,单手具有 6 个执行器和 11 个自由度,搭载多个传感器,且具有手内控制器,可以驱动手指并接受传感器反馈,且拥有自适应的抓握角度,具备工具使用能力和小物件精准抓握能力,负荷可达 20 磅(9 公行业专题研究报告 敬请参阅最后一页特别声明 7 扫码获取更多服务 斤)。图表图表4 4:OptimusOptimus 身体具有身体具有 2828 个自由度个自由度 图表图表5 5:OptimusOptimus 采用采用 6 6 类执行器类执行器 来源:特斯拉 AI DAY 2022,国金证券研究所 来源:特斯拉 AI DAY 2022,国金证券研究所 图表图表6 6:OptimusOptimus 灵
24、巧手采用五指多关节设计灵巧手采用五指多关节设计 图表图表7 7:OptimusOptimus 灵巧手具有灵巧手具有 1111 个个自由度自由度 来源:特斯拉 AI DAY 2022,国金证券研究所 来源:特斯拉 AI DAY 2022,国金证券研究所 动力系统:动力系统:高度集成,搭载特斯拉自研电池技术,其配备一个带有集成电子设备的 2.3kWh电池组,理论电压为 52V。冷却系统特斯拉采用高度集成充电管理,复用汽车电池的能量管理系统,实现静坐能耗 100w,慢走能耗 500w,躯干内部 2.3kWh 的电池组可以满足一整天用电需求。图表图表8 8:OptimusOptimus 躯干内部搭载躯
25、干内部搭载 2.3kWh2.3kWh 的电池组的电池组 图表图表9 9:OptimusOptimus 实现静坐能耗实现静坐能耗 100w100w,慢走能耗,慢走能耗 500w500w 来源:特斯拉 AI DAY 2022,国金证券研究所 来源:特斯拉 AI DAY 2022,国金证券研究所 感知系统:感知系统:Optimus 采用与特斯拉电动车相同的全自动驾驶系统FSD 和感知计算单元,包括自主研发的芯片集成系统作为“大脑”以及三颗 Autopilot 级别摄像头。特斯拉采用与Autopilot 相同的算法框架,通过自动标注、仿真和数据引擎形成训练数据用以训练Optimus 的神经网络,使 O
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