最先进的人形机器人「中国机器人产业」

（报告出品方/作者：平安证券，吴文成）

1.1热点聚焦：特斯拉高调宣布入局人形机器人

2022年6月，马斯克宣布将于9月30日发布特斯拉人形机器人原型机。早在2021年8月19日的“人工智能日”活动中，马 斯克就宣布了制造人形机器人的计划。2022年6月，马斯克在社交媒体、公开访谈和演讲中多次透露，特斯拉有望在 2022年9月30日公开推出人形机器人 “Optimus（擎天柱）”的原型机，海内外市场为之振奋。基本情况：根据2021年8月“人工智能日”展示的信息，特斯拉人形机器人体型和常人类似，身高5英尺8英寸（约 1.73m），重125磅（57kg）。Tesla Bot可负重45磅（20kg），硬举重量150磅（68kg），行进速度5英里/小时（约 8km/h）。马斯克在一次采访中表示，机器人未来的量产成本有望低于一辆汽车，约25000美元（人民币16-17万元）。

1.2技术描述：硬件配置强劲，计算实力出彩

交互和运动控制：2021年“人工智能日”展示的PPT介绍了特斯拉机器人的具体技术细节：机器人将采用轻质材料制成， 面部为屏幕，用于显示信息；它全身共有40个机电执行器，12个位于手部，使机器人的双手拥有像人一样灵活的运动能 力；足部为2轴设计，使用力反馈技术感知地面情况，使其在运动中保持平衡。

1.3功能定位：执行工业生产和家庭服务中的各种任务的“智能机器人”

2022年即将推出的机器人属于原型机，距离真正商业化落地仍有较大距离。但从已发布的信息来看，马斯克对特斯拉机 器人未来的应用场景有非常丰富的构想：它将可以用来“消除危险、重复性和无聊的工作”，执行工业生产和家庭服务 中的各种任务，包括组装汽车零部件、采购杂货等，并最终“将体力劳动变成一种选择”。（报告来源：未来智库）

1.4底气何在：技术 工程 市场三重能力保驾护航，特斯拉机器人值得期待

特斯拉在电动汽车领域已展现出强劲的技术、工程、市场能力，有望在机器人领域大放异彩。特斯拉已具备感知和决策 层的技术积淀，且拥有出色的量产落地能力、打造爆款产品和拉动产业链的强劲市场号召力。虽然制造人形机器人充满 挑战，但凭借其技术、工程和市场能力，特斯拉仍有望为机器人产业吹响向未来冲锋的号角，其表现值得期待。

2.1人形机器人：形态像人、替代人工作的机器，目前赛道阶段尚早

从定义和使用目的出发，人形机器人是具有与人类似的外观和运动方式的智能机器人。人形机器人（humanoid robots）又 译“仿人机器人”，字面意思是模仿人的形态和行为设计制造的机器人。目前人形机器人并没有普遍定义，但根据专业书 籍《Humanoid Robots》的归纳，人形机器人应当能“在人工作和居住的环境工作，操作为人设计的工具和设备，与人交 流”。在此前提下，人形机器人最终应具有与人类似的身体结构，包括头、躯干和四肢，使用双足行走，用多指手执行各 种操作，并具有一定程度的认知和决策智能。

2.2人形机器人技术难点：高精尖技术的综合，运动控制和人工智能是两大核心

运动控制和人工智能是人形机器人技术落地的核心难点。一方面，人形机器人的机械构造、驱动和控制的复杂程度都远 高于现有的机器人。要使人形机器人像人一样运动，并按要求执行任务，开发者需要设计合理高效的机械结构（骨骼）， 根据各部位运动需求构建执行精度高的驱动系统（肌肉），并开发具有高度稳定性和适应性的控制系统（神经系统）； 同时供应链层面的材料、芯片、电池系统、零部件等也需要持续提质和创新。另一方面，要赋予人形机器人以一定的自 主性完成任务的能力，即实现一定程度的认知和决策智能，尚需要人工智能软硬件（大脑）的高度发展，道阻且长。

3.1传统机器人核心零部件：伺服系统、减速器、控制器、传感器是核心部件

人形机器人赛道相对较早期，我们从已有的工业和服务机器人核心零部件出发，分析梳理人形机器人所需的关键部件。伺服系统、减速器和控制器是工业机器人的三大核心零部件。工业机器人应用于特定生产场景，主要强调动作执行的质 量，伺服系统、减速器和控制器是其三大核心零部件，分别占据其成本的20%、30%以上和10%以上。传感器是服务机器人的重要部件。服务机器人应用场景相对非标准化，要求对环境的感知能力，传感器是其重要的部件 之一。服务机器人品种繁多，此处以亿嘉和招股说明书披露的2017年材料采购成本为例，其室内和室外机器人采用的传 感器（包括红外相机、激光雷达等）和导航相关模块成本占据了原材料采购成本的40%以上，价值量较高。

3.2驱动系统：机器人的动力装置，分为电机、液压、气动三种方式

驱动系统是用来使机器人发出动作的动力机构。机器人驱动系统可将电能、液压能和气压能转化为机器人的动力，使机 器人的关节转动或移动。根据能量转换方式的不同，机器人的驱动方式可分为电机驱动、液压驱动、气动驱动等。电机驱动：使用最普遍、最成熟的驱动方式，利用通电线圈在磁场中受力转动的现象制成，将电能转化为机械能。由于 产生的运动为高速旋转运动，通常需要搭配减速器来降低转速、提高转矩。现有的绝大多数人形机器人采用电机驱动。

液压驱动：采用液体作为介质，通过液体压力实现驱动的方式。具有小型轻质、响应速度快、传动平稳等优势，但维护 难度较大。液驱系统在大型、重载、特种机器人中存在一定的应用。波士顿动力的机器人Atlas采用液压驱动方案。气动驱动：与液驱的结构和原理类似，但将空气作为压力传导介质，各组成元件可参考液驱系统。气动系统较液压更小 更轻，但控制精度不高，响应速度不够快。气动人工肌肉是气动驱动的一种典型产品，存在一定应用前景。

3.3减速器：精密传动装置，机器人主要使用谐波和RV减速器

减速器是机器人使用的精密传动装置。减速器是连接动力源和执行机构的中间机构，具有匹配转速和传递转矩的作用。 精密减速器是具有更高控制精度的减速器，主要应用于机器人、数控机床等高端领域，其种类包括谐波减速器、RV减速 器、摆线针轮行星减速器等。机器人使用的减速器主要为谐波减速器与RV减速器。谐波减速器是一种靠波发生器使柔轮产生可控的弹性变形波，通过其与刚轮的相互作用，实现运动和动力传递的传动装 置。谐波减速器具有单级传动比大、体积小、质量小、运动精度高等特征。

3.4控制系统：机器人的神经系统，人形机器人产业生态尚未成为定型

控制系统是机器人的神经系统，用于控制驱动系统完成对应运动。在机器人中，控制系统根据指令及传感信息，向驱动 系统发出指令，控制其完成规定的运动。控制系统主要由控制器（硬件）和控制算法（软件）组成。

主流的工业机器人厂商通常自行开发控制器。对于工业机器人而言，控制器是其核心的组成部分，因此现有的主流工业 机器人厂商会不同程度地自行开发控制系统。控制系统主要参与者包括两类：一类是主流的大型机器人厂商，自主研发 控制器和控制算法，包括ABB、KUKA、发那科、国内的埃斯顿等；另一类则是专业的控制系统厂商，单独售卖控制器， 提供可扩展和二次开发的硬件和软件平台，包括KEBA、贝加莱、倍福、国内的固高科技、英威腾、雷赛智能等。

3.5传感器：机器人传感器包括内部和外部传感器，种类繁多

机器人传感器根据检测对象的不同可分为内部传感器和外部传感器。内部传感器和外部传感器共同组成了机器人的感知 系统，用于获取机器人内部和外部环境的信息，并把这些信息反馈给控制系统。内部传感器：用来检测机器人本身状态（如手臂间角度）的传感器，为控制系统提供反馈信息。工业机器人常用的内部 传感器包括位移传感器、速度/角速度传感器、加速度传感器以及多维力传感器，具体有编码器、陀螺仪等。（报告来源：未来智库）

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精选报告来源：【未来智库】未来智库 - 官方网站

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