人形机器人:下一个科技革命的领跑者?

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小米集团的高级副总裁曾学忠预测,在未来的智能制造体系中,自动化设备、人形机器人和人类将以7:2:1的比例构成一种理想的黄金组合。这意味着,自动化设备将承担70%对制造质量和效率有严格要求的任务;而面对20%复杂且需要高度灵活应对的场景,人形机器人将发挥关键作用;尽管如此,人类依然占据10%的比重,因为数据的最终管理和价值的定义都离不开人的参与和判断。

根据智研咨询的数据,2022年中国自动化设备市场已经达到了惊人的2909亿元人民币,而全球市场更是高达2308亿美元。基于这些数据和曾学忠的观点,我们可以大致推算出,在工业制造这一关键领域中,人形机器人未来可能拥有的潜在市场规模约为660亿美元(以全球市场计算)。这一预测无疑为人形机器人的发展描绘了一个充满希望和机遇的未来。

本文将详细解析人形机器人的最新进展情况以及相关产业链的构成。

不寻常的2023年

2023年是人形机器人行业发展的重要一年,各大企业和研究机构都在积极推动产品的研发和商业化进程。

首先,在技术层面,人形机器人的性能得到了显著提升。例如,特斯拉的Optimus Gen2在演示视频中展示了其更高的灵活性和更强的环境适应能力。同时,国内企业如智元机器人和宇树科技等也在不断改进和升级自己的人形机器人技术,提升机器人的运动控制、感知决策等能力。

其次,在商业化方面,人形机器人已经开始从试点阶段逐步向规模化应用过渡。多家企业已经推出了自己的人形机器人产品,并在不同领域进行了商业化尝试。例如,智元机器人的远征A1和宇树科技的H1 2.0都已经进入了小规模量产交付阶段,这些机器人将在工业制造、康复陪护等领域发挥重要作用。此外,傅利叶和乐聚等公司的人形机器人也已经在特定领域实现了商业化落地。

在海外,Agility Robotics的Digit人形机器人已经在亚马逊和GXO等公司的仓库中投入使用,进行货物装卸和物流任务等工作。这标志着人形机器人在仓储物流领域的应用已经取得了实质性进展。同时,特斯拉的Optimus人形机器人也有望在未来实现小规模量产,进一步推动人形机器人的商业化进程。

此外,政策环境也在为人形机器人的发展提供有力支持。国内外政府和企业纷纷加大对人形机器人领域的投入和支持力度,推动人形机器人技术的研发和应用。例如,我国工信部等部门发布的政策文件中明确提出了支持人形机器人产业发展的措施和目标,为人形机器人的发展提供了政策保障。

最后,随着市场规模的不断扩大和竞争格局的日益激烈,人形机器人行业也面临着一些挑战和问题。例如,如何降低制造成本、提高生产效率、加强安全防护等方面的问题都需要行业内的企业和研究机构共同解决。同时,人形机器人的应用场景也需要不断拓展和创新,以满足不同领域的需求。

高价值量细分领域是什么?

特斯拉Optimus作为当前人形机器人领域的佼佼者,其先进的技术和快速的商业化进程无疑为行业树立了典范。在短短两年半的时间内,Optimus已经历了三次迭代,不断提升其工作能力、灵活程度、静态稳定性以及智能水平,达到了同行业的先进水平。特斯拉在业务规划和招聘上的积极步伐,以及其在造车技术与供应链上的复用经验,都为其人形机器人的商业化奠定了坚实基础。

从运控方面来看,Optimus的执行器方案采用了刚性驱动器(TSA)设计,全身执行器分为旋转关节、直线关节和空心杯/灵巧手关节三种。这些关节的构成都经过了精心设计和优化,以确保机器人的运动性能和稳定性。旋转关节和直线关节分别由定制的永磁电机、多种轴承、减速器、传感器和驱动器等组成,而空心杯关节则采用了空心杯电机、多级行星减速器、蜗轮蜗杆等结构。这些设计使得Optimus在执行各种动作时都能够保持高精度和高效率。

在感知方面,Optimus主要采用了纯视觉方案进行环境感知,通过3D多目视觉技术获取周围物体的信息。同时,为了增强机器人的力觉感知能力,Gen2版本在手部和脚底新增了触觉传感器,在脚踝与手腕处增加了多维力传感器。这些传感器的加入使得Optimus能够更准确地感知和适应周围环境的变化。

在软件方面,特斯拉成功地将FSD自动驾驶技术中的底层模块应用到Optimus中,实现了算法复用和优化。环境感知上,Optimus通过复用占用网络模型来感知和理解周围物体;思考决策上,使用了端到端的神经网络模型进行任务级和动作级的决策;运动控制上,加入了状态估计模型和模仿学习等技术。这些技术的应用使得Optimus在环境感知、思考决策和运动控制方面都具有出色的性能。

总的来说,特斯拉Optimus的人机方案在多个方面都表现出了卓越的性能和创新性。其成功的关键在于对执行器、传感器和软件方案的精心设计和优化,以及特斯拉在自动驾驶技术领域的深厚积累。未来随着人形机器人市场的不断扩大和竞争的加剧,我们可以期待看到更多像特斯拉Optimus这样的优秀产品涌现出来,推动行业的持续进步和发展。

同时,对于投资者来说,人形机器人领域的高价值量细分领域也值得关注。例如谐波减速器、编码器、力/力矩传感器等零部件领域将受益于人形机器人的发展;而行星减速器、行星滚柱丝杠、无框力矩电机等新增需求的零部件领域也将迎来新的发展机遇。此外,在软件算法和智能技术方面拥有核心竞争力的企业也值得关注。

西南证券建议关注硬件端核心环节:1)丝杠,标的包括贝斯特(300580)、 五洲新春(603667)、鼎智科技(873593)、 秦川机床(000837); 2)减速器,标的包括绿的谐波(688017)、双环传动(002472)、中大力德(002896); 3)无框力矩电机、空心杯电机,标的包括鸣志电器(603728)、伟创电气(688698)、汇川技术(300124)、禾川科技(688320)、步科股份(688160); 4)机器人本体,标的包括博实股份(002698)、优必选(9880)。

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