行業(yè)分析 | 關(guān)于“人形機器人”,你想知道的都在這里
2022-09-13來源:廣發(fā)基金
自從波士頓動力公司發(fā)布旗下人形機器人跑酷視頻之后,人形機器人便迅速闖進了大眾視野。8月小米新品發(fā)布會上,雷軍“截胡”馬斯克,率先發(fā)布了一款全尺寸的人形仿生機器人CyberOne(鐵大)。此前,馬斯克曾在推特上表示,特斯拉將可能在第二個AI DAY上(9月30日)推出Optimus(擎天柱)原型機。
幾大巨頭爭相布局,人形機器人這一新興概念也引發(fā)了國內(nèi)外市場的廣泛關(guān)注。什么是人形機器人?它擁有怎樣的技術(shù)優(yōu)勢?行業(yè)的現(xiàn)狀與前景如何?下面,讓我們一起來尋找答案。
【問】什么是人形機器人?它將可能在哪些場景中被應(yīng)用?
人形機器人鮮有標(biāo)準(zhǔn)定義,按照目前已經(jīng)推出的產(chǎn)品來看,人形機器人本質(zhì)上是一種服務(wù)機器人,但突出仿生、即仿“人形”的設(shè)計。通過這些設(shè)計來提升機器人的應(yīng)用場景和靈活性,讓機器人在“解放人類勞動力”上有更多可能性。
馬斯克對特斯拉機器人未來的應(yīng)用場景有非常豐富的構(gòu)想:它將可以用來“消除危險、重復(fù)性和無聊的工作”,執(zhí)行工業(yè)生產(chǎn)和家庭服務(wù)中的各種任務(wù),包括組裝汽車零部件、采購雜貨等,并最終“將體力勞動變成一種選擇”。

從應(yīng)用場景上看,傳統(tǒng)工業(yè)機器人/服務(wù)機器人多應(yīng)用于相對標(biāo)準(zhǔn)化的場景,例如汽車行業(yè)的零部件裝配、焊接,3C制造行業(yè)的點膠、緊固,或服務(wù)機器人應(yīng)用的清潔、送物取物等等。而人形機器人通過“仿人”,達到更高的自由度,靈活性很強。
根據(jù)市場容量和產(chǎn)業(yè)化難度兩個維度,我們可以將機器人的應(yīng)用場景分為以下幾類:
?。?)市場大、難度低的場景,例如掃地清潔(掃地機器人)、兒童教育、互動聊天、智能客服等,這些領(lǐng)域現(xiàn)在已經(jīng)在一定程度上實現(xiàn)了商業(yè)化,比較成熟。
(2)市場大、難度較高的場景:如物流運輸、看護照料、建筑施工等,是目前最有發(fā)展?jié)摿Φ念I(lǐng)域。
?。?)產(chǎn)業(yè)化難度極高、倫理問題較復(fù)雜的場景,目前還看不到產(chǎn)業(yè)化的機會。

【問】人形機器人涉及的產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)窃鯓拥模?/strong>
如果對人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈進行拆解,大致可以分為上游零部件、中游本體制造、下游實際應(yīng)用三個環(huán)節(jié)。
其中,上游的軟件算法和核心芯片、中游的本體制造等環(huán)節(jié),估計仍主要由特斯拉等整機廠占主導(dǎo)地位——類似于其在新能源汽車業(yè)務(wù)中扮演的角色,中國公司有較大的參與空間的地方,可能是上游其他非核心的零部件環(huán)節(jié)。

目前人形機器人產(chǎn)業(yè)并沒有達到規(guī)模量產(chǎn)的階段,據(jù)研究機構(gòu)估計,如果參考工業(yè)機器人的成本結(jié)構(gòu),人形機器人的成本可以拆分為動力總成系統(tǒng)(占比60%)、智能感應(yīng)系統(tǒng)(占20%)、結(jié)構(gòu)件及其他(占20%)三大部分——對比于新能源汽車等類似的工業(yè)產(chǎn)品,人形機器人的最大特征是動力總成系統(tǒng)占比較高,這與其極高的自由度、較多的關(guān)節(jié)數(shù)量有關(guān)。
我國制造業(yè)基礎(chǔ)較好,特別是在動力總成相關(guān)的電池技術(shù)、電機、驅(qū)動控制、減速器等環(huán)節(jié)已積累了非常成熟的配套體系,預(yù)計未來將能夠較好地支撐人形機器人的規(guī)?;a(chǎn)應(yīng)用。
【問】人形機器人的前景如何?有哪些可關(guān)注的投資機會?
在服務(wù)機器人這一領(lǐng)域,據(jù)Statista統(tǒng)計,2022年亞洲、美國、歐洲的家庭場景服務(wù)機器人銷售額預(yù)計將分別達到28億美元、24億美元、17億美元;2022年美國、歐洲的商業(yè)服務(wù)機器人銷售額將分別達到91億美元、60億美元。
由于人形機器人的單價更高(目前的原型機造價基本在80萬人民幣及以上,特斯拉的量產(chǎn)價值目標(biāo)為30萬人民幣),其潛在的市場空間也更大,按相對保守的口徑測算:
到2025年,假設(shè)特斯拉出貨30萬臺,全球市占率30%,即全球100萬臺,單臺售價30萬元,則對應(yīng)市場空間3000億,其中動力總成系統(tǒng)市場空間1800億(占60%)。
長期來看,假設(shè)全球人形機器人年產(chǎn)1000萬臺,單臺售價20萬元,則對應(yīng)市場空間2萬億,其中動力總成系統(tǒng)市場空間1.2萬億(占60%)。
可見,人形機器人潛在的市場空間是比較大的。不過,產(chǎn)業(yè)目前仍在萌芽初期,以上對于市場空間的預(yù)判也包含了較多假設(shè),因此具有一定的不確定性。
從投資的角度來看,建議投資者關(guān)注動力系統(tǒng)中伺服、減速器等核心環(huán)節(jié),并關(guān)注特斯拉復(fù)用其汽車供應(yīng)鏈公司帶來的機會。
伺服系統(tǒng):伺服是自動化運動控制的核心部件。伺服系統(tǒng)主要由伺服電機(含編碼器)、伺服驅(qū)動器構(gòu)成。根據(jù)目前部分成熟的人形機器人技術(shù)方案,機器人的核心關(guān)節(jié)可能由伺服電機、伺服電缸等部件驅(qū)動,伺服系統(tǒng)有望成為機器人驅(qū)動系統(tǒng)中的核心零部件。
諧波減速器:精密減速器是一種精密的動力傳達機構(gòu),連接了伺服電機和執(zhí)行機構(gòu)。其中諧波減速機主要在需要輕量化+保證精度+不需要大負載的場景下應(yīng)用,人形機器人因其形態(tài)類人,相比工業(yè)機器人,預(yù)計會傾向于使用諧波減速機——這也將為產(chǎn)業(yè)鏈帶來較大的增量空間。
特斯拉供應(yīng)鏈機會:特斯拉電動汽車產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)商國產(chǎn)占比較高,根據(jù)人民網(wǎng)資訊,2021年底特斯拉上海超級工廠國產(chǎn)化率已達到90%左右,除自動駕駛算法和芯片外,其他基本零部件基本都是國產(chǎn)。人形機器人的生產(chǎn)制造與新能源汽車相似,除核心芯片&軟件外,硬件(尤其是動力總成系統(tǒng))預(yù)計會與相關(guān)供應(yīng)商合作。國產(chǎn)廠商因成本等優(yōu)勢,有望切入特斯拉Optimus供應(yīng)鏈。
【問】人形機器人商業(yè)化可能會遇到怎樣的應(yīng)用瓶頸?
盡管眾多廠商近期推出人形機器人產(chǎn)品或人形機器人的量產(chǎn)計劃,但目前人形機器人并未真正形成商業(yè)化應(yīng)用,其瓶頸在于:
技術(shù)層面:尚有不少問題尚未解決,技術(shù)能力尚待提升,例如:1)人工智能&控制方面,人形機器人面對的應(yīng)用場景更加復(fù)雜,目前較難做到非常高的自主性;2)驅(qū)動技術(shù)方面,如下肢關(guān)節(jié)的高功率密度輸出、手指等小關(guān)節(jié)的輕量化、對抓取物品的狀態(tài)感知等,都有較大的提升空間;3)其他方面,例如如何低成本地實現(xiàn)主要驅(qū)動系統(tǒng)的熱管理、如何保障周圍行人安全等。
成本層面:目前人形機器人的開發(fā)成本極高,如2013年波士頓動力的Atlas開發(fā)成本約200萬美元,2019年Agility Robotics的Digit售價25萬美元,2022年小米集團開發(fā)的CyberOne原型機成本60-70萬元人民幣——這些已有產(chǎn)品的價格都相對較高。往后,預(yù)計售價要在低于50萬人民幣后,人形機器人可能才能在商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域初步具備經(jīng)濟性。
長期來看,隨著人形機器人逐步實現(xiàn)商業(yè)化批量應(yīng)用,其帶來的倫理問題也不容忽視;但如果在中短期來看,倫理問題暫時還不會對人形機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來限制。
(作者:廣發(fā)基金研究發(fā)展部 柴嘉輝)
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