人形机器人全产业链解析【附股】

才沃水 2024-12-03 17:25:03

沃泽干股理念:干市场,就干核心资产,核心资产不好干,也得干主线,不然就是被市场干。

本文作者 | 金羊毛

11月,人形机器人产业热度持续攀升,行业发展呈现出“集中供暖”的态势。

人形机器人行业玩家众多,其中特斯拉作为其中的领航者,目前战略重心已由“车”转向AI(FSD、Robotaxi、人形机器人),人形机器人战略地位更加突出;AI芯片龙头英伟达CEO黄仁勋持续看好生成式AI和人形机器人的发展;苹果在研一款家居智能机器人,预计2025年发布;波士顿动力宣布退出液压方案,推出电动的Atlas,并预计2025年在现代汽车测试。

同时,国内机器人行业如火如荼进展,诞生了如优必选、宇树、智元、明志电器、傅利叶等诸多优秀机器人整机厂,三花智控、拓普集团等优秀Tier1。

诸多海内外明星企业纷纷站台人形机器人,沃泽也将持续跟踪人形机器人产业链。

一 人形机器人行业概述

中商产业研究院发布的《全球及中国人形机器人市场前景及投资机会研究报告》显示,2022年全球人形机器人市场规模达到15亿美元,预计到2028年人形机器人市场规模将增至138亿美元,5年内年均复合增长率达50.29%。

十四五以来,中央和地方陆续推出支持人形机器人产业发展的政策,如《人形机器人创新发展指导意见》、《“十四五”机器人产业发展规划》、《“机器人”应用行动实施方案》等,多地利好政策有望推动人形机器人加快工程化和产业化。

ChatGPT能胜任高情商对话、生成代码、构思剧本和小说等多个场

景,显示了大模型的影响力,具有更丰富的通用知识、更强的学习

与推理能力,可更好地降低人工智能应用成本、缩短研发周期、提

升识别准确率,AI的快速发展,可加速人形机器人产业发展。

目前人形机器人并没有普遍定义,但根据专业书籍《HumanoidRobots》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”。具有与人类似的身体结构和运动方式(双足行走、双手协作等)的智能机器人。

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。

人形机器人的核心零部件包括多种精密组件,每个组件都扮演着关键角色,确保机器人能够高效、准确地执行任务。

通常可以将人形机器人分为:执行系统,感知控制系统和其他系统。

其中,执行系统由直线执行器、旋转执行器、灵巧手三部分组成。感知系统视不同技术路径而定,主要包括视觉传感器、毫米波雷达、惯性导航等。

成本构成:以远期20万单价测算,执行系统BOM占比最高,约53.2%(其中直线、旋转、手部分别占31.0%、17.9%、4.3%);感知系统占7.3%,其他芯片、电池等部件合计占比39.5%。

核心部件:执行系统为人形机器人最重要的组成部分,具体来看:

(1)直线执行器:分布于膝肘等单自由度及腕踝等双自由度且体积紧凑的关节,其作用是变旋转运动转为直线运动,行星滚柱丝杠为核心部件;

(2)旋转执行器:分布于肩部、手部等多自由度关节,作用是将某物旋转到一定角度完成旋转运动,减速器为核心部件;

(3)灵巧手:进行抓取动作,空心杯电机为核心部件。

二 人形机器人产业链

人形机器人在AI的赋能+重磅玩家入局下,有望实现革命性突破,远期市场规模达万亿;华为成立机器人公司,特斯拉Optimus量产可期,可以看到赛道天花板高毋庸置疑,市场纠结的是能否实现0-1的突破,一旦产品是惊艳的,可以展望100万台-1000万台-1亿台的非线性增长。

上游主要是零部件和软件系统供应商,包括电机、关节、传感器、控制器、操作系统等,这些零部件和软件系统的质量和技术水平直接影响到机器人的性能和稳定性。

中游是人形机器人本体的制造商,负责将各个零部件组装成完整的机器人产品,并进行测试和质检。

下游则是人形机器人的终端应用市场,包括医疗、教育、救灾救援、公共安全、生产制造、家庭陪护等多个领域。

人形机器人行业处于初期,不断探索应用场景,从早期应用的工业机器人领域和小型事故驱动器到现在的服务型机器人领域,下游需求场景不断开发。

(1)人形机器人适用场景广泛,特斯拉入局产业化发展有望提速

自身智能或将是AI的终极形态,人形机器人是实现自身智能的最佳形态之一。

由于结构设计接近人体,人形机器人的活动场景可覆盖人类活动的方方面面,可应用于家庭、商用、工业等场景。人形机器人可参照人体进行仿生学设计,结构设计过程难度降低。

(2)服务型需求场景有望成为人形机器人的重要市场

服务型机器人市场潜力大,近年来增速高于工业机器人市场。陪伴是未被解决的刚需,随着人口老龄化程度加深、成年单身人口数量持续增长,由人们情感需求催生了广阔的陪伴机器人市场。不同于AI虚拟网络的单向情感传递,陪伴机器人被赋予了情感识别、情感表达等能力,机器人不再只是一个冰冷的“玩具”,而是聚焦于情感陪伴,成为家庭的一分子。

三 人形机器人之执行系统

执行系统由直线执行器、旋转执行器、灵巧手三部分组成。

执行器总成相对来说是产业链上十分重要的环节,需要对执行器模组的生产组装负责,有时还需要参与设计改进以及供应商的选择建议。它对于最后终端产品的规模降本及品质管控有着不可忽视的影响,所以对于人形机器人厂商而言,选择比较熟悉或者已经承接合作过的企业是较为适合的选择。

特斯拉目前主要的新能源汽车业务已经通过近10年的时间,在供应链管理及规模降本上积累了充足的经验,同时通过建立上海超级工厂大规模引入中国供应链为特斯拉汽车持续降价且增利提供了保障。

在马斯克看来,人形机器人Optimus的业务远景甚至要远超新能源汽车,而他又希望将最终产品的均价降低至合适的区间,可能比电车还要便宜,从而逐步实现普及。

国产供应链对于此目标的实现是尤为重要的,加上汽车供应链与人形机器人核心零部件的供应链重合度不小,所以我们认为特斯拉可能会更倾向于从既往的合作厂商中寻找未来Optimus业务的供应链导入。

3.1三花智控

三花智控是全球最大的制冷控制元器件制造商之一,也是特斯拉的一级供应商,提供电子膨胀阀、水冷板、油冷器及油泵等热管理部件,广泛应用于ModelX、ModelS和Model3等车型中。

三花智控在今年年初公告了与杭州钱塘新区管理委员会签订《三花智控未来产业中心项目投资协议书》,该项目由两个子项目组成,其中控股子公司杭州先途电子拟在钱塘区投资建设先途智能变频控制器生产基地项目,计划总投资不低于12亿元;三花智控拟在钱塘区投资建设机器人机电执行器和域控制器研发及生产基地项目,计划总投资不低于38亿元。

3.2拓普集团

拓普集团自2016年起成为特斯拉一级供应商,为其提供轻量化铝合金底盘、大型车身结构件、热管理零部件、传感器、执行器等多种重要零部件。同时,两家公司都规划了大规模的机器人领域生产基地建设投入。

拓普集团则与宁波经济技术开发区管理委员会签署了《机器人电驱系统研发生产基地项目投资协议书》,拟投资50亿元人民币,规划用地300亩,在宁波经济技术开发区建设机器人电驱系统生产基地,并逐步拓展其他机器人部件业务。

拓普集团与国内外多家汽车制造商建立了良好的合作关系,已成为奥迪、宝马、斯特兰蒂斯、通用、吉利、福特、奔驰、大众、高合、理想、蔚来、小鹏、RIVIAN、LUCID等汽车制造商的全球合作伙伴。拓普集团同样拥有较强的制造能力和集成能力,也将是机器人行业上游的重要供应商。

3.3北特科技

北特科技主营是汽车零部件业务,现阶段公司根据客户需求,配合推进人形机器人用丝杠零部件的样品研发。

北特科技于2024年10月14日与江苏昆山经济技术开发区管理委员会签订《投资协议》,拟在江苏昆山经济技术开发区总投资18.5亿元,规划用地约140亩(一期用地约80亩,二期用地约60亩),建设行星滚柱丝杠研发生产基地项目。

后续有望通过总成Tier1的渠道进入人形机器人供应链。

四 人形机器人之感知系统

感知系统视不同技术路径而定,主要包括视觉传感器、毫米波雷达、惯性导航等。

传感器在特斯拉Optimus上的应用较为多样化,有手腕、脚踝需要的六维力矩传感器,有执行器中集成的一维力/扭矩传感器,也有机器人手部指腹上配备的触觉传感器等等。

其中,六维力传感器因其能够提供精确的力和力矩测量,在航空航天、机器人技术、汽车测试和医疗等多个领域得到了广泛应用。技术层面上,六维力传感器的技术壁垒主要体现在结构设计、解耦算法、标定检测、材料选择与工艺、设备端、信号处理、微型化与集成化、成本控制和技术积累等方面。

特别是在算法解耦和结构解耦方面,国内厂商与国外厂商相比还存在一定的差距,但在价格和定制化服务方面具有明显优势。

4.1柯力传感

柯力传感一直深耕于传感器领域,并不断通过并购整合的方式扩充其覆盖的领域,形成多传感器融合的“森林”。

目前公司六维力传感器产品已经陆续送样多家人形、工业/协作机器人厂商验证,主要用于静态检测,装机测试正在进行中,产品反馈正常,但检测所需时间较长,短期内难以获得结果。公司已经初步具备六维力传感器的量产能力,市面上大多数厂商仍在使用单维检测设备,而公司的六维力标定设备预计明年2月投入使用,六维标定设备的自动化及验证能力将带给公司显著优势。

4.2安培龙

安培龙组建了专门的力传感器研发团队,推出了基于“MEMS

硅基应变片+玻璃微熔工艺”的高性能力矩传感器,以满足工业机器人、协作机器人等机器人对力测量的精确需求,产品也可延展至人形机器人应用领域。

10月15日公司获得发明专利“一种基于玻璃微熔工艺的六维力传感器及其制备方法”,将高温熔化的玻璃粉作为黏合剂,让弹性体与硅应变片结合,能最大程度消除传感器零点漂移,改善稳定性,并且能够兼容各种气体和液体等,11月5日又取得明专利“基于数据分析的六维力传感器稳定性测试方法”,可见公司在六维力传感器领域的技术优势。

4.3汉威科技

汉威科技的柔性微纳传感器业务主要由控股子公司苏州能斯达开展,还投资了主要从事柔弹性传感器的韧和科技,目前公司已具备自主知识产权的多品种多量程的柔性微纳传感器及阵列核心设计能力,技术水平及产业化程度国内领先,开始给多家机器人整机厂商提供电子皮肤及指腹类传感器,供其研发使用。

五 人形机器人行业风起云涌,头部企业领先

近年来,国内外多家企业积极布局人形机器人产业并发布相关产品,全球人形机器人产业正迎来重要机遇期。

国外企业中,特斯拉、波士顿动力、本田、EngineeredArts、1XTechnologies等企业纷纷发布了Optimus、Atlas、ASIMO等人形机器人产品或其迭代产品;

英伟达、高通、AMD等主要为人形机器人提供AI芯片、算法、解决方案等;

国内企业中,优必选、达闼机器人、小米、傅里叶智能正逐步进行产品首发及更新。

5.1特斯拉机器人

2023世界人工智能大会(WAIC)在上海举办。特斯拉携人形机器人擎天柱(Optimus)亮相。特斯拉首席执行官(CEO)马斯克通过视频表示,未来地球上的机器人数量将会超过人类数量。

马斯克透露,特斯拉已经打通了FSD和机器人的底层模块,实现了一定程度的算法复用。

FSD算法主要依赖于神经网络和计算机视觉技术。其核心是神经网络模型:通过对实时传感器(如相机、激光雷达等)获取的数据进行处理和分析,并从中提取有关道路、车辆、行人和障碍物等信息,可以实现车辆的环境感知和物体识别。

FSD算法还能够生成车辆的控制指令,包括加速、制动、转向等。特斯拉利用大规模的数据集训练模型,可以提高算法在复杂环境下的性能和鲁棒性。

5.2优必选人形机器人(香港上市)

优必选是全球极少数具备人形机器人全栈式技术能力的公司,包括行业领先的人形机器人硬件与控制技术(机器人运动规划和控制技术、高性能伺服驱动器)、人工智能技术(仿人大脑、仿人小脑)、机器人与人工智能融合技术(SLAM 及自主技术、视觉伺服操作与人机交互),以及机器人操作系统应用框架ROSA2.0。

公司是全球极少数完成从小扭矩到大扭矩的伺服驱动器批量生产的公司,自主研发的人形机器人Walker是中国首个商业化双足真人尺寸人形机器人。

截至2024年6月底,优必选全栈式技术拥有2450余项机器人及人工智能相关专利,其中逾450项为海外专利,发明专利占比近60%,人形机器人有效专利数量全球第一。通过不断投入人形机器人核心技术研发,聚焦工业制造、商用服务、家庭陪伴三大场景,优必选率先实现了人形机器人落地应用,是全球唯一一家与多家车企宣布合作的人形机器人公司,工业人形机器人Walker S系列也成为全球进入最多车厂实训的人形机器人。2023.12.19于港交所主板上市,成为国内人形机器人第一股。

WalkerX人形机器人身高130cm,体重63kg,具备41个高性能伺服驱动关节、面部160°环绕4.6K高清双柔性曲面屏、灵动酷炫的四

维灯语体系、模块化设计以及可拆卸电池。

1 阅读:376

才沃水

简介:感谢大家的关注