人形機器人產業萬億盛宴襲來

王東岳

近日，工信部印發《人形機器人創新發展指導意見》（下稱“《意見》”）提出，到2025年，人形機器人創新體系初步建立，“大腦、小腦、肢體”等一批關鍵技術取得突破，確保核心部組件安全有效供給；到2027年，人形機器人技術創新能力顯著提升，形成安全可靠的產業鏈供應鏈體系，構建具有國際競爭力的產業生態，綜合實力達到世界先進水平。

多家券商分析認為，國內各公司進軍人形機器人行業，核心零部件國產替代有望迎來加速；硬件成本下降背景下，人形機器人產業將逐步實現大批量生產，帶動產業鏈走向繁榮。

《意見》提出，人形機器人集成人工智能、高端制造、新材料等先進技術，有望成為繼計算機、智能手機、新能源汽車后的顛覆性產品，將深刻變革人類生產生活方式，重塑全球產業發展格局。

上世紀80年代，日本本田公司發布了全球首個商業用途人形機器人ASIMO，但由于智能化程度不足以及造價成本高昂等因素，未能實現大規模量產普及。

近幾年，隨著人工智能大模型的發展，人形機器人的三大瓶頸有望得到突破。

2021年8月，特斯拉在其首屆AIDay上公布人形機器人業務規劃，提出人形機器人的概念設計；2022年9月，特斯拉在提出概念設計一年后，即發布機器人硬件設計細節，并進行實物演示；2023年年初以來，特斯拉開始持續放出人形機器人Optimus軟件算法更新進展，產品落地再進一步。

國內市場上，盡管對人形機器人的探索起步相對較晚但發展迅速。截至目前，小米、優必選已分別推出CyberOne和WalkerX機器人，小鵬、利葉智能、宇樹科技、純米科技等多家廠商也已推出人形機器人原機。

工信部表示，當前，人形機器人技術加速演進，已成為科技競爭的新高地、未來產業的新賽道、經濟發展的新引擎。

《意見》提出，到2025年，人形機器人創新體系初步建立，“大腦、小腦、肢體”等一批關鍵技術取得突破，整機產品達到國際先進水平，并實現批量生產，在特種、制造、民生服務等場景得到示范應用；產業加速實現規?；l展，相關產品深度融入實體經濟，成為重要的經濟增長新引擎。

相比一般機器人，人形機器人擁有更高的感知能力、運動控制能力和交互能力，因此需要搭載更加復雜的結構、傳感、驅動和控制系統，被譽為人工智能的最終形態。

根據《意見》，未來五年，工信部將推動培育包括整機、基礎零部件、軟件創新在內的重點產品。

在整機環節將推動打造基礎版整機，構筑人形機器人通用整機平臺，支持后續個性化功能開發；面向不同應用場景需求，開發低成本交互型、高精度型以及極端環境下高可靠型等人形機器人整機產品，持續提升整機產品的質量和可靠性。

在基礎部組件環節，聚焦人形機器人專用傳感器，突破視、聽、力、嗅等高精度傳感關鍵技術，提升環境綜合感知能力；發展高功率密度執行器，開發面向人形機器人的專用芯片，研發適用于人形機器人特點的高能效專用動力組件。

同時，構建人形機器人高實時、高可靠、高智能的專用操作系統，推動與通用大模型等技術深度融合；開發面向各類場景的應用軟件，建設完善人形機器人應用開發平臺和工具包；探索“機器人即服務”的新模式，加速人形機器人低成本、靈活部署應用。

中信證券指出，在end-to-end網絡的導入下，從緩慢行走到加速行走再到完成高難度瑜伽動作，機器人的運動控制能力大幅提升；兩年時間機器人從無到有，從硬件升級到軟件迭代，機器人的整體進展速度超市場預期。

西部證券認為，隨著機器人產業漸漸實現大批量生產，成本將顯著下降；國內各公司進軍人形機器人行業，核心部件國產替代加速，帶來機器人硬件成本的下降，促進人形機器人放量。

根據西部證券測算，綜合考慮到機器人降價等因素，至2030年國內人形機器人新增市場空間有望達到5035億元；2023至2030年，人形機器人新增市場空間復合增長率預計達到96%；2030年，全球人形機器人新增市場空間約為1.02萬億元，2023-2030年的新增市場空間復合增長率預計超過80%。

財通證券認為，長期來看，人形機器人的銷量預計不低于現有汽車行業水平，如果按照人形機器人單價2萬美元（馬斯克在AIDay提出的價格）計算，人形機器人的總市場規模預計將超過11萬億元人民幣，潛在市場空間巨大。

此外，高盛曾在報告中預估在未來10到15年內可以實現至少60億美元的人形機器人市場，甚至在最理想的情景下2035年人形機器人市場或將達到1540億美元。

MarketsandMarkets則預計，未來5年，人形機器人市場規模將從2023年的18億美元增長到2028年的138億美元，復合年增長率可達50.2%。

從成本構成來看，機器人的硬件成本占比目前仍較高。以特斯拉的Optimus為例，其人形機器人全身共包含28個關節，又可以分為旋轉關節（14個）和線性關節（14個）。其中旋轉關節由電機、諧波減速器、力矩傳感器、位置傳感器、交叉滾子軸承和向心止推滾珠軸承組成，線性關節由電機、行星滾柱絲杠、力矩傳感器、位置傳感器組成。

根據西部證券測算，目前機器人旋轉關節、線性關節、靈巧手和結構件的硬件成本合計占比高達84.83%，僅旋轉關節的成本占比就達到41.83%，線性關節占比16%，合計占比接近60%。

中信證券認為，人形機器人發展將帶動旋轉執行器（旋轉關節）需求增長。

2024年起，人形機器人將進入放量期，預計將顯著拉動對旋轉執行器的市場需求，預計旋轉執行器需求年化復合增速將從2018-2023年間的7%提升到2023-2025年間的30%以上。

旋轉執行器由電機、減速器、傳感器、控制器組成，是電氣化架構下機器人的基礎組成單元，廣泛應用于各類機器人。

旋轉執行器以電機作為動力來源，經過減速器調節到所需的力矩輸出范圍，最終通過傳感器以及控制器實現伺服控制。旋轉執行器的作用是為機器人提供自由度，旋轉執行器自身的性能直接影響機器人的承載力和精度等性能，用途復雜度越高所需旋轉執行器數目越多。

從硬件所涉及的細分零部件來看，傳感器、電機、減速器三類產品的成本占比分別為34%、21%和7%，是人形機器人成本占比最高的三類零部件。其中，機器人傳感器根據檢測對象不同分為外部傳感器和內部傳感器。內部傳感器用來感受機器人自身狀態，比如位置、速度、加速度、力覺傳感器等；外部傳感器用來檢測機器人所處環境以及狀況，比如接近覺、聽覺、嗅覺、視覺、觸覺傳感器等。

西部證券在研究報告中指出，參照特斯拉Optimus的傳感器配備，力傳感器預計占人形機器人總成本的30%，到2030年傳感器總體市場空間有望達到2681億元，2023-2030年復合增長率達到86%。

電機是人形機器人關節驅動的核心零部件，包括應用于大關節的無框力矩電機和應用于手指的空心杯電機。西部證券預計，到2030年，無框力矩電機和空心杯電機的市場空間將分別突破2000億元和900億元，2023-2030年的年均增速將分別達到98%和97%，國產替代空間明顯。

此外，減速器也是旋轉執行器（旋轉關節）的核心零部件之一。

目前，人形機器人廣泛采用三種主要類型的減速器，包括諧波減速器、RV減速器和行星齒輪減速器。

三種減速器因不同的特點而適用于不同部位。

其中，諧波減速器適用于人形機器人的肩關節和腕關節等需要精確控制的部位；行星齒輪減速器則主要適用于手指和其他末端關節部位。

西部證券在研究報告中指出，預計到2030年，應用于人形機器人的諧波減速全球市場規模將達到718億元，2023-2030年的年復合增長率預計為103%；行星減速器的市場規模預計將達到599億元，2023-2030年的復合增長率約為105%；到2030年，全球減速器的整體市場空間將達到1317億元。