前言
在科技浪潮的推動下,人形機器人成為未來最為確定的方向之一,獲得了國內外頂級政策?政企資金以及科技龍頭的全方位加持,產業進入快速發展期?預計25年人形機器人產業可總結為2大關鍵詞:
(1)量產?過去2年,國內外 眾多科技及初創企業如璀璨星辰,紛紛切入人形機器人新賽道,2024 年是國內外人形機器人的原型機發布大年,如 1XTech 的NEO?開普勒的先行者K2?小鵬的Iron,經過半年到一年的技術優化與調試,2025 年有望成為真正的量產元年?國際巨頭特斯拉一馬當先,預計25 年生產1萬臺Optimus,26 年年中開始量產1 萬臺/月,27 年達50 萬臺? 2 月6 日,特斯拉發布招聘機器人生產制造工程師,再次強化其機器人量產進程?1 月30 日,figureAI 公司中標第二個大客戶?并表示未來4 年將量產10 萬臺人形機器人?國際巨頭人形機器人的量產是產業從概念到應用現實的重大跨越,對發掘人形機器人通用應用場景具備戰略指導意義,產業進入“chatGPT”時刻前夕?
(2)DeepSeek?DeepSeekAI 成功突破AI 發展的高昂成本問題,憑借降本?開源的優勢,在人形機器人領域展現出強大的賦能能力,有望助力機 器人在環境感知?任務規劃與決策?持續進化等大模型方面實現質的飛躍?此外,DeepSeek 也讓國產廠商在AI 領域看到希望,強化國產機器人在軟件端持續深耕和突破的信心?
2025人形機器人產業分工與趨勢
(1)硬件端,絲杠產能緊缺是量產痛點?(注釋：絲杠是機器人 “肢體” 的關鍵部件，主要用于將旋轉運動轉換為直線運動，廣泛應用于機器人的手臂、腿部、靈巧手等部位，為機器人提供精確的線性運動控制)從量產維度看?產能是關鍵?近兩年國內外機器人廠商的硬件設計方案百家爭鳴,總體路線目前已趨于收斂?人形機器人硬件不再是本質約束條件,難點主要體現在規模制造及降本能力上?其中,絲杠制造難度相對最高?產能也最為緊缺,屬于重資產?勞動密集型環節,短期快速擴產難度大?國內目前已建成的絲杠產能不足以滿足人形機器人的量產需求?而恒立液壓線性驅動器項目在產能建設上處于全球領先水平,項目總投資15.27 億元,設計產能20 億元,目前公司線性驅動器項目已投產?滾珠絲杠產品已進行送樣和小批量供貨? 隨著下游人形機器人量產的臨近,我們看好恒立液壓在絲杠及線性總成的產能優勢及快速放量能力?
(2)軟件端,“小腦”智能亟待突破,運控是被忽視的短板?機器人從軟件算法策略上分為“大腦”和“小腦”,“大腦”負責感知外界并模擬人類思維決策過程,“小腦”則模仿生物進行復雜的運動,即運動控制?受益于AI 大模型的發展,機器人大腦智能化程度有望提升?已備初階人類腦力?而“小腦”是由一系列算法和硬件設備組成的綜合系統, 包括傳感器融合模塊?動力學模型和控制器等,控制人形機器人全身上下幾十個自由度進行高維運動,受制于沒有通用的算法模型以及海量數據,是當前產業發展的瓶頸?如何進一步提高機器人小腦運動控制算法的實時性?魯棒性和可解釋性是下一步產業重要研究方向?建議關注人形機器人小腦智能運控賽道的進步和突破?
(3)產業鏈分工有望細化?隨著產業生態的發展,產業鏈有望從垂直走向細 分,形成專注機器人軟件或專注機器人硬件的產業分工?24 年11 月,華為與禾川科技?兆威機電等16 家公司簽訂戰略合作協議,就具身智能領域展開合作?共同搭建生態圈?
報告簡要綜述
隨著AI 時代的到來以及人口老齡化加劇,人形機器人有望成為面向未來的黃金賽道?在這一波人形機器人浪潮中,以特斯拉?1X?FigureAI 為首的多家科技明星公司及無數初創團隊猶如璀璨星辰,紛紛切入人形機器人新賽道,為人形機器人產業注入了源源不斷的活力與希望?從產業發展節奏看,人形機器人產業25 年有望進入量產元年,26 年則迎來商業化爆發?
預計25 年是人形機器人量產元年?26 年產業商業化爆發?從國內外人形機器人廠商研發進展上看,國內外廠商進展幾乎處于同一起跑線?2024 年是全球人形機器人原型機發布元年,例如1XTech 發布雙足人形機器人NEO?開普勒發布先行者K2?波士頓動力發布電動版人形機器人進入atlas 等?2025 年,人形機器人產業有望進入量產?集中功能測試階段,馬斯克表示,特斯拉25 年將生產1 萬臺Optimus 機器人,如果一切順利,特斯拉可能26 年中開始量產1 萬臺/月機器人?
根據人形機器人的形態，可以將其分為輪式人形機器人、足式人形機器人、通用人形機器人。人形機器人相比其他機器人，對智能感知、運動控制、智能決策、人機交互的綜合能力要求更高，具體包括：
1)智能感知方面：需要配備多種傳感器，能夠感知非結構化場景并根據不同情況做出相應反應。
2)運動控制方面：需要人形機器人具備高度的精確性和靈敏度、良好的穩定性和平衡控制能力，精確地模仿人類的行走、跑步、抓取等動作，實時響應各種傳感器的輸入和環境變化。
3)智能決策方面：可通過人工智能技術，根據環境、任務和目標等信息，自主地做出最優的決策，以實現自主導航、任務執行、人機交互等功能，需要高效的算法和強大的計算能力，以處理大量的信息和數據。
4)人機交互方面：需要對自然語言進行識別與處理，以便機器人能夠理解用戶的指令、問題或指導，需要具備情感識別技術，識別用戶情感狀態，提供更人性化的互動體驗。此外，對手勢與動作的識別、多模態交互等方面也有著較高的要求。
場景復雜度決定人形機器人運動控制能力需求，根據運動控制能力需求強弱排序，由弱到強為工業制造<商用服務<極端作業<家用服務，預計人形機器人率先在工業制造場景應用訓練后，最終實現家庭服務場景應用。
1)工業制造場景：工業制造場景特點為單一性和重復性工作，工作特性導致其是人形機器人應用最易實現落地的場景，并且有利于人形機器人實訓獲取高質量訓練數據。目前已有特斯拉 Optimus、優必選 WalkerS、樂聚夸父人形機器人已經開始在汽車工廠應用，負責搬運、質檢等重復性工作。
2)商用服務：人形機器人商用領域包括餐飲快消、旅游/展館、教育科研、醫療服務等。商用服務場景關注在于智能交互和替代人工培訓環節，人形機器人能夠節約培訓時間直接上崗，在小范圍的可控條件下能實現少量復雜任務，在展覽講解、科研場景已經落地。
3)極端作業場景：極端作業場景包括能源化工、災害救援、水下&太空作業、軍事作業等，各細分場景環境特征差異較大，某一特定特種場景下的訓練難以泛化到其他場景，目前在應對環境特點的運動控制能力、高精度操作能力以及復雜任務智慧生成仍有待攻克。
4)家用服務場景：人形機器人的家用場景需要使用復雜空間環境、靈活控制、多功能人機交互，多數時間均在非標準化場景，對高隨機性、復雜性場景運動控制要求較高。目前人形機器人暫時未能實現在家用環境應用，未來依靠在工業、商用場景落地后，經過優化迭代升級，遠期有望逐步落地，打開 toC 端需求空間。
人形機器人主要入局者包括元老級公司、初創型公司、跨界公司、原生機器人公司、科技公司：
1)元老級公司：這類公司包括優必選、波士頓動力、樂聚機器人、鋼鐵俠科技、偉景機器人、Engineered Arts 等，這些公司在成立之初便聚焦機器人領域，擁有專業的研發團隊，具備較多的技術積累，但下游渠道相對跨界巨頭公司有所欠缺，整體資金實力也相對弱勢。
2)跨界公司：人形機器人跨界公司主要有兩類，第一類為特斯拉、小鵬、小米等汽車整車公司，第二類為消費電子、家電公司，包括追覓、戴森、三星等。該類公司優勢在于資金實力強、商業化能力強、渠道資源豐富，除了特斯拉以外，其他跨界廠商可能在技術積累方面略弱于元老級人形機器人公司。
3)初創型公司：人形機器人初創型公司包括智元機器人、傅利葉、宇樹科技等，創始團隊多是院校及研究所出身或科技巨頭企業出身，具備機器人控制或算法方面優質稟賦，均有一定的融資能力，但是創始團隊或在企業經營管理和商業化經驗較少，整體商業化能力、渠道資源仍存在一定短板。
4) 原生機器人公司：該類公司在過往的工業機器人、協作機器人、移動機器人等領域有一定成果，具備多年機器人研發經驗和成功的應用案例，在人形機器人方面具備部分可嫁接、復制的技術積累和研發經驗。但原生機器人公司軟件開發和技術創新會略弱于以研發技術為核心的初創型人形機器人公司。
5)科技公司：該類公司最顯著的優勢在于人形機器人的“智能化”，并且在數據、算法和算力等方面有較多的積累，具備具身智能大模型產品，整體軟件能力和資金實力較強。但大多科技公司缺乏人形機器人硬件設計和制造經驗，目前多選擇投資人形機器人整機公司或通過軟件與整機公司合作。
當前，人形機器人本體行業處于產業化發展前期，行業對于人形機器人本體的戰略意義已有共識，但其大規模商業化落地的路徑仍未真正走通，從人形機器人重要細分賽道和類型看，可以主要分為“三類公司”，包括本體+大模型均自研、本體自研+大模型合作以及為機器人廠商提供大模型的科技公司。
1)本體+大模型自研公司：該類公司研發實力較強，主要玩家以特斯拉為首的少數海外公司，其他玩家主要為國內廠商，包括開普勒、小鵬、宇樹科技、達闥、星動紀元、銀河通用、帕西尼感知科技等。
2)機器人公司：該類公司主要聚焦在人形機器人本體研發以及推進量產，大模型主要選擇與外部廠商合作，其中海外公司有 Sanctuary Al、1XTechnologies、Agility Robotics、Apptronik、波士頓動力等，國內公司包括優必選、魔法原子、星塵智能、樂聚機器人、傅利葉等。
3)大模型科技公司：該類主要是國內外具有較強研發能力，并有相關大模型產品的知名科技公司，海外的主要玩家有 OpenA I、微軟、英偉達、谷歌、PI 等，國內的主要玩家為字節跳動、百度、華為。
人型機器人公司案例研究
該報告對國內外近百家頭部企業進行了分析，這里只列舉領導型人型機器人企業特斯拉。特斯拉：OptimusGEN3 即將發布，計劃 25 年小批量部署
全球電動汽車領軍企業，人形機器人持續迭代更新。特斯拉成立于 03 年，為全球電動汽車領域領軍企業。Tesla 的機器人項目為 TeslaBot，也叫 Optimus，是 Tesla 在 ElonMusk 領導下開發的一款通用雙足人形機器人。
21 年 8 月，特斯拉 CEO 馬斯克于首屆 AIDAY 展示人形機器人概念機 Tesla Bot。22 年 2 月，特斯拉在提出概念僅 6 個月后成功推出人形機器人原型機。23 年 12 月，特斯拉發布 Optimus-Gen2，穩定性、靈活度、速度、輕量化等方面全方位提升。
24 年 11 月，特斯拉更新人形機器人視頻，展示了機器人單手接球的運動能力，研發人員指出，還有一些工作需要在年底完成，特別是在擴展觸覺傳感集成方面(比以前的手有更多的表面覆蓋)，通過肌腱進行非常精細的控制，以及減輕前臂的重量。
特斯拉 Optimus 最新方案：共有 30 個軀干執行器(旋轉 16+線性 14)，單手 22 個手部執行器。采用了和特斯拉類似自動駕駛技術 FSD 的端到端神經網絡控制，這臺機器人僅依賴視覺對物體進行分類，“它的神經網絡已經完成了端到端的訓練：輸入視頻，輸出控制。” 并配備了全新的雙手，能夠抓握更重的物體并進行更加精細的操作。根據 TheHumanoidHub 報道，特斯拉即將推出 Optimus-Gen3 人形機器人。
根據特斯拉 Q4 投資者會議，特斯拉計劃在 2025 年底累計生產 1 萬臺人形機器人，2026 年年中提升至 1 萬臺/月。從開發的角度來看， “Optimus” 的 “智能”將繼續提高，并應該在某個時候反映出過去一年中 FSD 的快速改進。