人形機(jī)器人行業(yè)市場簡析

人形機(jī)器人行業(yè)市場簡析傳統(tǒng)機(jī)器人是工具，人形機(jī)器人是下一代智能終端傳統(tǒng)機(jī)器人行業(yè)是發(fā)展多年的成熟賽道機(jī)器人技術(shù)的研究起始于20世紀(jì)中期，主要是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展。根據(jù)IFR分類，機(jī)器人主要包括工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人：是一種通過編程或示教實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行，具有多關(guān)節(jié)或多自由度，并且具有一定感知功能，如視覺、力覺、位移檢測等，從而實(shí)現(xiàn)對環(huán)境和工作對象自主判斷和決策，能夠代替人工完成各類繁重、乏味或有害環(huán)境下體力勞動(dòng)的自動(dòng)化機(jī)器。服務(wù)機(jī)器人：服務(wù)機(jī)器人是除工業(yè)機(jī)器人以外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進(jìn)機(jī)器人的統(tǒng)稱。根據(jù)應(yīng)用場景的不同，服務(wù)機(jī)器人可分為家用服務(wù)機(jī)器人和專業(yè)服務(wù)機(jī)器人兩個(gè)領(lǐng)域，其中，家用服務(wù)機(jī)器人可分為清潔機(jī)器人、娛樂機(jī)器人、教育機(jī)器人、陪護(hù)機(jī)器人、家庭安全機(jī)器人等；專業(yè)服務(wù)機(jī)器人可分為醫(yī)療機(jī)器人、安防巡檢機(jī)器人、物流機(jī)器人、客服機(jī)器人以及軍事機(jī)器人等。我們認(rèn)為傳統(tǒng)的機(jī)器人如工業(yè)機(jī)器人更類似工業(yè)裝備，服務(wù)機(jī)器人是類似家電的消費(fèi)品，故傳統(tǒng)機(jī)器人（工業(yè)+服務(wù)）行業(yè)的發(fā)展更多和工業(yè)制造以及服務(wù)業(yè)行業(yè)增速相關(guān)。工業(yè)/服務(wù)機(jī)器人均為千億級別市場，近些年全球增速約為10%/20%工業(yè)機(jī)器人市場空間：2021年全球工業(yè)機(jī)器人市場強(qiáng)勁反彈，市場規(guī)模為1190億元，同比增長26%；2021年全球工業(yè)機(jī)器人安裝量達(dá)52萬臺，同比增長35%。隨著市場需求持續(xù)釋放以及工業(yè)機(jī)器人的進(jìn)一步普及，工業(yè)機(jī)器人市場規(guī)模有望保持穩(wěn)定增長，IFR預(yù)計(jì)2024年市場規(guī)模有望達(dá)到1564億元，5年CAGR為10.8%。工業(yè)機(jī)器人是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)的終端設(shè)備，下游是汽車制造業(yè)、3C行業(yè)、化工、金屬加工業(yè)、食品制造等。服務(wù)機(jī)器人市場空間：2021年全球服務(wù)機(jī)器人市場規(guī)模達(dá)1170億元，同比增長25%。服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用場景和服務(wù)模式正不斷拓展，IFR預(yù)計(jì)2024年全球服務(wù)機(jī)器人市場規(guī)模達(dá)1972億元，5年CAGR為20%。工業(yè)機(jī)器人“四大家族”占據(jù)半壁江山工業(yè)機(jī)器人競爭格局：全球工業(yè)機(jī)器人市場長期由外資壟斷，日本發(fā)那科、瑞士ABB、日本安川、德國庫卡“四大家族”的市場占有率超過50%。國產(chǎn)替代顯著加速，一方面，外資企業(yè)在生產(chǎn)、交貨、售后服務(wù)等多方面均受到全球供應(yīng)鏈影響，國產(chǎn)機(jī)器人廠商憑借國內(nèi)較為完整的供應(yīng)鏈體系、強(qiáng)大的技術(shù)服務(wù)能力和靈活的市場策略，在鋰電、光伏、新能源汽車零部件等新興領(lǐng)域持續(xù)滲透，國產(chǎn)化工控產(chǎn)品份額持續(xù)加速提升；另一方面，國產(chǎn)龍頭機(jī)器人廠商發(fā)展勢頭良好根據(jù)MIR睿工業(yè)數(shù)據(jù)，2017-2022年中國工業(yè)機(jī)器人國產(chǎn)化率由24.2%提升至35.7%。不同于工業(yè)機(jī)器人，“四大家族”占據(jù)核心地位，人形機(jī)器人多為科技、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人龍頭“四大家族”在人形機(jī)器人賽道競爭力不強(qiáng)，目前沒有明顯的人形機(jī)器人研發(fā)進(jìn)展，只有一些人性化設(shè)計(jì)的雙臂機(jī)器人，如ABB推出的雙臂協(xié)作機(jī)器人Yumi。人形機(jī)器人賽道上科技、互聯(lián)網(wǎng)龍頭參與，其中互聯(lián)網(wǎng)探索應(yīng)用場景。近幾年人形機(jī)器人迎來較高關(guān)注度，除了傳統(tǒng)機(jī)器人廠商，車企、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)紛紛入駐，多方勢力的交流豐富了機(jī)器人的可用性，通過技術(shù)遷移，向多領(lǐng)域不斷滲透。1）頭部科技企業(yè)對人形機(jī)器人賽道的關(guān)注可賦能自身消費(fèi)娛樂等主要業(yè)務(wù)，AI賦能探索下游應(yīng)用場景，側(cè)面推動(dòng)技術(shù)向工業(yè)等領(lǐng)域的落地應(yīng)用。2）科技企業(yè)電新系特斯拉依托業(yè)務(wù)理解優(yōu)勢，整合多方資源，加速降本和規(guī)模化量產(chǎn)。Ameca機(jī)器人：接入GPT，面部表情逼真+交互能力強(qiáng)+運(yùn)動(dòng)能力弱Ameca由機(jī)器人公司EngineeredArts制造，擁有極其接近真人的面部表情和動(dòng)作，主要設(shè)計(jì)為進(jìn)一步開發(fā)人機(jī)交互機(jī)器人技術(shù)的平臺，未來有望應(yīng)用于娛樂和交流場景。Ameca利用嵌入式麥克風(fēng)，雙目眼安裝的攝像頭，胸部攝像頭和面部識別軟件與公眾互動(dòng)，底層系統(tǒng)采用Tritium+Mesmer。交互可以由GPT-3或人類遠(yuǎn)程呈現(xiàn)管理。Tritium：連接了軟件、設(shè)備和云端，主要負(fù)責(zé)智能化和各個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)動(dòng)；Mesmer：提供豐富的面部表情和肢體動(dòng)作數(shù)據(jù)。Mesmer用36個(gè)攝像機(jī)對人體進(jìn)行360度的3D掃描后，為機(jī)器人提供微笑、傻笑、張嘴、挑眉、吃驚等表情能力，重現(xiàn)人臉的變化。缺點(diǎn)：目前還不能行走，無明確商用化計(jì)劃，可以13.3萬美元出售。人形機(jī)器人發(fā)展痛點(diǎn)在于尚不成熟的產(chǎn)品和高要求的應(yīng)用場景之間的矛盾一直以來，人形機(jī)器人行業(yè)發(fā)展的痛點(diǎn)具體體現(xiàn)在1）運(yùn)動(dòng)能力不達(dá)標(biāo)：2）成本居高不下；3）缺乏能落地的應(yīng)用的場景。隨著近幾十年的發(fā)展，人形機(jī)器人有了可商業(yè)化落地的場景（EVE可應(yīng)用到安保行業(yè)），我們認(rèn)為當(dāng)前產(chǎn)品的核心矛盾在于運(yùn)動(dòng)控制能力不達(dá)標(biāo)，具體體現(xiàn)在：運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)不成熟：當(dāng)前人形機(jī)器人的難點(diǎn)主要集中在下肢，尤其是在下肢運(yùn)動(dòng)時(shí)，能否保持全身的穩(wěn)定性。由于下肢對力量要求、穩(wěn)定性要求、肢體動(dòng)作的連貫性要求更高，這就導(dǎo)致目前下肢運(yùn)動(dòng)的研發(fā)只能是緩慢探索。力感知能力差易摔倒：正如我們周圍的世界，無論是戶外道路、臺階，還是室內(nèi)柜子、門等等一切的環(huán)境機(jī)物體，都是圍繞人體工程學(xué)和人體力學(xué)而設(shè)計(jì)的。人形機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)種種功能和應(yīng)用，如何融合一個(gè)非結(jié)構(gòu)化的世界，便是首要面對的問題。關(guān)節(jié)扭矩技術(shù)需發(fā)展：在硬件層面上，要做到與人類關(guān)節(jié)同等的扭矩密度，現(xiàn)在幾乎實(shí)現(xiàn)不了。但個(gè)中的差距問題，究竟是一個(gè)關(guān)于學(xué)術(shù)理論的問題，還是一個(gè)涉及工程制造的問題，當(dāng)前在學(xué)術(shù)界和工業(yè)級都沒有對此達(dá)成一個(gè)共識?？傮w上看，我們認(rèn)為人形機(jī)器人已經(jīng)過了“展示為主+噱頭性大”的階段，目前技術(shù)已有初步基礎(chǔ)，現(xiàn)階段重點(diǎn)在于解決技術(shù)和成本痛點(diǎn)，一旦技術(shù)接近臨界點(diǎn)，人形機(jī)器人有望在各個(gè)非結(jié)構(gòu)化場景下創(chuàng)造需求。人形機(jī)器人需求場景是什么？考慮到目前人形機(jī)器人的已投入應(yīng)用的情況和經(jīng)濟(jì)性，我們認(rèn)為人形機(jī)器人第一步滲透的場景或?yàn)榘脖?、倉儲(chǔ)物流行業(yè)，率先滲透的地區(qū)或在歐美等高人力成本國家。已投入應(yīng)用情況：2023年5月23日，由OpenAI支持的機(jī)器人公司1X的CEO透露，其開發(fā)的人形機(jī)器人已經(jīng)在美國和歐洲投入使用，這款機(jī)器人在兩個(gè)工業(yè)現(xiàn)場擔(dān)任保安工作：與其他安保機(jī)器人不同，它有一個(gè)頭、一張臉、兩條手臂，并且可以自主導(dǎo)航。經(jīng)濟(jì)性：此前，馬斯克表示未來目標(biāo)是將人形機(jī)器人的成本降至2萬美元（約合14萬人民幣），目前市面上的人形機(jī)器人價(jià)格動(dòng)輒上百萬元，從上百萬降至十幾萬元難度較大。但我們近期了解發(fā)現(xiàn)，美國特斯拉工廠工人起薪在16美元/h，若人形機(jī)器人能替代，即使定價(jià)7萬美元（合50萬元人民幣，此外，目前普通工業(yè)機(jī)器人中位數(shù)價(jià)格在15W），按照5年折舊，1年工作350天*24h，對應(yīng)小時(shí)成本在1.7美元，遠(yuǎn)低于人工成本16美元/h。歐美市場的高人力成本，使得其對低成本的機(jī)器人需求迫切性十足。特斯拉有望復(fù)刻當(dāng)年電動(dòng)車戰(zhàn)果，引領(lǐng)人形機(jī)器人新時(shí)代依托電動(dòng)汽車協(xié)同優(yōu)勢，TSL人形機(jī)器人有望在24年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，26年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化特斯拉電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)化第一步歷時(shí)5年，從成立到大批量交付歷時(shí)15年。特斯拉成立于2003年，歷史5年于2008年推出Roadster，隨后又過了4年于2012年推出ModelS，隨后2015年推出ModelX，真正實(shí)現(xiàn)大批量交付系2018年。特斯拉機(jī)器人2021年8月特斯拉的AIDay上，馬斯克宣布做人形機(jī)器人“擎天柱”（TeslaBot），22年9月發(fā)布人形機(jī)器人“Optimus”的原型機(jī)，該機(jī)器人重73公斤、高1.72米，能夠搬運(yùn)貨物、給植物澆水以及移動(dòng)金屬棒。從目前進(jìn)展看，機(jī)器人進(jìn)展明顯或快于電動(dòng)車，我們認(rèn)為原因或在于特斯拉彼時(shí)公司剛剛成立，資金、管理還不到位等，而人形機(jī)器人可基于電動(dòng)車已有的研發(fā)團(tuán)隊(duì)、管理團(tuán)隊(duì)，甚至是電車的產(chǎn)業(yè)鏈、算法可復(fù)刻到機(jī)器人，故進(jìn)展更快。馬斯克認(rèn)為特斯拉機(jī)器人未來價(jià)格會(huì)比特斯拉的車便宜，售價(jià)瞄準(zhǔn)2萬美元，計(jì)劃銷量超過百萬臺，預(yù)計(jì)3年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，5年實(shí)現(xiàn)商用，以21年作為預(yù)測期，即24年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，26年實(shí)現(xiàn)商用。為什么看好特斯拉實(shí)現(xiàn)人形機(jī)器人夢想？原因1：車端算法直接遷移特斯拉車端打造FSD和Dojo加速數(shù)據(jù)訓(xùn)練、模型迭代的速度。1）FSDBeta已在超過16萬輛車上測試，一年內(nèi)就訓(xùn)練7.5萬個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，相當(dāng)于每8分鐘就訓(xùn)練一個(gè)。2）超級計(jì)算機(jī)Dojo是訓(xùn)練加速器，讓特斯拉在代碼、設(shè)計(jì)方面的訓(xùn)練速度提升30%（如果采用人工標(biāo)注，訓(xùn)練一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型需一兩周甚至幾個(gè)月時(shí)間），并且具備成本和能耗優(yōu)勢。特斯拉人形機(jī)器人可遷移車端算法。特斯拉人形機(jī)器人的視覺識別、場景構(gòu)建等都采用了FSD相同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)技術(shù)，利用深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)分析、Dojo訓(xùn)練、自動(dòng)標(biāo)記等算法，Dojo的巨大算力可提供云端訓(xùn)練支持。未來隨著用戶進(jìn)一步擴(kuò)大，數(shù)據(jù)量、模型體量都會(huì)更大，特斯拉在視覺AI算法、人工智能芯片、自動(dòng)駕駛應(yīng)用實(shí)踐、AI訓(xùn)練平臺方面的優(yōu)勢也會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，有望打破人形機(jī)器人的發(fā)展桎梏。人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈投資怎么看？看好TSL核心零部件供應(yīng)商從投資上看，更看好特斯拉產(chǎn)業(yè)鏈的運(yùn)動(dòng)控制模塊，即硬件部分人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈主要包含軟件端（環(huán)境感知模塊、智能AI芯片模塊、操作系統(tǒng)模塊）和硬件端（運(yùn)動(dòng)控制模塊）。我們認(rèn)為軟件端特別是算法相關(guān)的大概率特斯拉自己做，故從A股投資機(jī)會(huì)看，國內(nèi)硬件供應(yīng)商機(jī)會(huì)更大。從大的產(chǎn)業(yè)鏈上看，機(jī)器人可分為上游核心零部件（占大頭）、中游機(jī)器人本體，下游系統(tǒng)集成商，考慮到人形機(jī)器人行業(yè)尚處于早期+本體制造的高壁壘，我們認(rèn)為國內(nèi)企業(yè)的機(jī)會(huì)多在核心零部件，故后文重點(diǎn)分析核心零部件。工業(yè)機(jī)器人核心零部件是減速器、伺服、控制器工業(yè)機(jī)器人是一個(gè)典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，由三大部分、六個(gè)子系統(tǒng)組成，三大部分分別是機(jī)械部分、傳感部分、控制部分，六個(gè)子系統(tǒng)分別是：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、人—機(jī)交互系統(tǒng)、感受系統(tǒng)、機(jī)器人—環(huán)境交互系統(tǒng)。工業(yè)機(jī)器人三大核心零部件分別為減速器（成本占比35%）、伺服電機(jī)（成本占比20%左右）、控制器（成本占比15%左右）?？招谋姍C(jī)：特點(diǎn)是效率高，國外供應(yīng)較多定義：在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式，采用的是無鐵芯轉(zhuǎn)子，也叫空心杯型轉(zhuǎn)子。這種新穎的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)徹底消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗。供應(yīng)商：1）國外：瑞士MAXON，德國FAULHABER（兩家空心杯電機(jī)+齒輪箱+編碼器集成件年銷售額約32億歐元）；2）國內(nèi)：鳴志電器，鼎智科技（江蘇