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人形机器人迎风口!AI驱动高速成长,龙头全梳理
原创2023-06-13 22:50·乐晴行业观察

特斯拉人形机器人Optimus作为标志性产品,在2023年5月发布会上展示了精准的控制、感知能力,获得广泛关注。

行业内代表性机器人产品还包括波士顿动力Atlas,国内的小米CyberOne,优必选WalkerX等,人形机器人智能化水平明显提升,商业化落地有望加速。

特斯拉马斯克乐观预计,未来人形机器人的需求,可能会远远超过汽车的需求。#人形机器人##人工智能##汽车#

政策方面来看,2023年1月,工信部等十七部门发布《“机器人 ”应用行动实施方案》,该政策明晰了“十四五”期间机器人行业的发展目标。地方政府出台具体行动方案,落实顶层设计。4月下旬以来,北京市印发《北京市机器人产业创新发展行动方案(2023-2025年)(征求意见稿)》等文件,以推动人工智能发展取得变革性、颠覆性突破。

据麦肯锡报告,到2030年,全球约有4亿个工作岗位将被自动化机器人取代,按20%渗透率和15-20万人形机器人单价来测算,全球人形机器人市场空间可达到12—16万亿元。中性预测下,2030年全球人形机器人市场规模855亿元,2021-2030年市场规模CAGR可达到71%。

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人形机器人行业概览

由于研发难度极高,人形机器人被誉为机器人皇冠上的明珠。

当前已发布的人形机器人,大部分可由人通过操作软件操纵其移动,一部分可基于设定的目标自动规划最短路线,如Atlas、Walker,但还几乎没有机器人可以自行决策要做的事。

同样,在人机交互上,部分机器人可与人进行对答,但可能是基于预设语言库,还几乎没有机器人能与人类进行双向的、自主的交流。以上两种“自主性”,更符合人们对于机器人的期待,而半自主性、全自主性机器人也确实是技术研发者前进的目标之一。

2016年波士顿动力--Atlas,当前Atlas已推出第三版可以在实时感受环境后,从动作库中选择最合适的动作,进而进行高难度的空翻、跳跃等跑酷动作。目前,Atlas运动能力在人形机器人中首屈一指,这些驱动、平衡技术也被运用在了波士顿动力的机器狗中。

典型人形机器人功能完善度划分:

资料来源:各公司官网

人形机器人具有两大明显特点:

使用双足而非轮子进行行走,这不仅减缓了移动速度,更陡增了保持平衡的难度,但双足却让机器人得以通过坎坷嶙峋的地带,或是上楼梯爬斜坡,而这在搜救、物流递送、家庭服务等场景将大放异彩.

类人的外表为它赋予了亲和力,由此,它能使“服务人”的工作顺利开展。

“仿真运动”是人形机器人不同于工业机器人的重要难点,其技术主要由硬件和软件及整机集成化等方面的能力构成。

核心技术是用于实现机器人的移动与运动性能的部分,具体包括:

1)硬件:伺服驱动器(作为人形机器人的关节),包括其中的电机及其传动机构、控制器、减速箱等,作为全身关节处伺服体系的关键运动执行环节,需要具备高精度和稳定性,是人形机器人的关键零部件。

2)软件:运动规划和控制技术等,需要丰富的数据积累、领先的AI技术和精确的视觉及传感方案。

目前,通用的人形机器人控制器方案还没出现,出现类似工业机器人运动控制卡 这样通用的、集成化解决方案作为独立 的产品供应至少需要人形机器人量产之后。

人形机器人产业链

行行查 | 行业研究数据库 资料显示,人形机器人产业链可分为三大部分:上游零部件&原材料(价值量占比高)、中游系统集成&本体制造、下游个人/企业相关应用场景。特斯拉处于中游,为系统集成商,预计软件算法及部分核心零部件仍由特斯拉自研,硬件部件则依靠外部供应商提供或代工,有望为国内厂商带来广阔空间。

人形机器人产业链:

人形机器人核心零部件种类与现有的机器人类似。

相比工业机器人,人形机器人硬件需求更 复杂、更多元。

减速器、伺服电机、线性执行器、滚柱丝杠是人形机器人的运动控制产业链中价值量较大的硬件设备。

1)电机:数量更多、品类更丰富,需满足全身各关节的驱动需求,手部需采用微型电机。

2)减速器、传动装置:数量更多,旋转执行器延续了对RV、谐波减速器的需求,线性执行器中需要用到行星滚柱丝杠作为线性传动装置。

3)环境感知:区别工业机器人在固定场景外接机器视觉设备实现识别的方案,人形机器人场景复杂,需采用激光雷达、摄像 头等方案实现环境感知、三维重建并实 现路径规划,对设备品类、算法、实时算力要求更高。

4)运动控制:类似于工业机器人,运控算法均是厂商自研,开发难度大,是核心竞争力之一;人形机器人传感器数量、品类 、执行机构复杂程度远高于工业机器人 ,对控制器实时算力、集成度要求高。#工业机器##机器##6月财经新势力#

人形机器人市场竞争格局

人形机器人本体企业发展的同时,上游零部件企业有望率先受益

伺服系统:机器人的动力装置。与常见工业机器人2-6的自由度相比,人形机器人通常有30-40自由度,单台伺服电机需求量大幅增加,人形机器人产业化有望推升伺服系统需求。国产伺服系统优秀代表汇川技术、禾川科技、埃斯顿有望受益。

减速器:机器人使用的精密传动装置,通常1:1配合电机使用,在人形机器人中的需求量将大幅增加。目前国内机器人减速器仍由日本企业占据较高份额,绿的谐波是国内谐波减速器龙头。随着人形机器人的放量,国内减速器龙头公司业绩有望大幅受益。

控制系统:机器人的神经系统,用于控制其运动。目前人形机器人生产规模较小,进入量产后,各家控制器采用自产或外购模式尚不明朗。

传感器:机器人感知环境的重要器件,种类繁多,其中价值量较高的自动驾驶类传感器存在新的机遇。自动驾驶传感器厂商、机器视觉厂商都是人形机器人传感器的潜在参与者,机器视觉龙头为天准科技等。

人形机器人各环节部分代表厂商:

整体来看,特斯拉高调入局人形机器人,有望推动产业链从研发阶段进入量产阶段。人形机器人自由度高达30-40个,远高于传统工业机器人的2-6个,产业链各环节空间有望打开。当前AI大模型从语音、视觉、决策、控制等多方面实现同人形机器人的结合,形成感知、决策、控制闭环,使机器人具备常识,AI有望带动人形机器人迎来高速发展。

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