2022年10月，特斯拉發(fā)布Optimus人形機器人原型機，11月，OpenAI的全新聊天機器人模型ChatGPT問(wèn)世，AIGC與人形機器人的融合，給具身AI帶來(lái)無(wú)限想象。2023年，特斯拉Optimus技術(shù)不斷迭代：4月發(fā)布Gen 1-Demo1視頻，9月發(fā)布Gen 1-Demo2視頻，12月發(fā)布Gen 2視頻，每一次的進(jìn)步都引發(fā)了市場(chǎng)的強烈關(guān)注。我們總結了2024年人形機器人產(chǎn)業(yè)的九大要點(diǎn)，迎接人形機器人產(chǎn)業(yè)化元年。

01 2024年，人形機器人迎來(lái)產(chǎn)業(yè)化元年

按照統計局數據，截至2022年，中國每萬(wàn)名工人機器人保有量接近400臺，距離全球機器人密度最高的韓國（萬(wàn)名工人機器人保有量1000臺），機器人的市場(chǎng)空間似乎不大了。這里說(shuō)的，是被當作專(zhuān)用設備來(lái)使用的工業(yè)機器人。2023年7月6日，馬斯克在2023世界人工智能大會(huì )提出：“未來(lái)的某個(gè)時(shí)刻，機器人和人類(lèi)的比例或將超過(guò)1：1”。這里馬斯克所說(shuō)的機器人，指的是AI機器人（具身智能）。AI機器人是有身體并支持物理交互的智能體，未來(lái)AI機器人的形態(tài)不僅包括人形，還包括輪式機器人、力控機器人、視覺(jué)機器人、焊接機器人、打磨機器人，家庭服務(wù)機器人等等，人形機器人是AI機器人重要形態(tài)之一。將來(lái)，AI機器不僅會(huì )替代大量人工，也會(huì )替代部分專(zhuān)用設備。未來(lái)AI機器人進(jìn)入家庭，將帶來(lái)需求的大爆發(fā)。

2023年，人形機器人Digit進(jìn)入亞馬遜工廠(chǎng)驗證，2024年，特斯拉人形機器人，優(yōu)必選、智元機器人有望分別進(jìn)入特斯拉工廠(chǎng)和BYD工廠(chǎng)進(jìn)行商業(yè)化驗證，人形機器人迎來(lái)產(chǎn)業(yè)化元年。

02 產(chǎn)業(yè)化兩大條件：“技術(shù)可行，成本可達”

制造成本過(guò)高是制約AI機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素之一嗎？我們認為，有產(chǎn)量，成本就能下降，規模和成本成反比。關(guān)鍵的問(wèn)題是：為什么要生產(chǎn)這么多AI機器人？通過(guò)硬件技術(shù)創(chuàng )新，生產(chǎn)出滿(mǎn)足下游真實(shí)需求的Ai機器人產(chǎn)品是關(guān)鍵。滿(mǎn)足下游真實(shí)需求的AI機器人產(chǎn)品必須具備：“靈活高效的身體（高能量密度硬件）+聰明的大腦（算法）”，兩大條件，實(shí)現的技術(shù)瓶頸包括：大模型數據獲取、硬件的控制算法、硬件設計創(chuàng )新三方面。

03 三大技術(shù)瓶頸：數據獲取、運控算法、硬件創(chuàng )新

人形機器人無(wú)論是進(jìn)入工廠(chǎng)還是進(jìn)入家庭，要解決三個(gè)方面的技術(shù)瓶頸問(wèn)題：1）大模型數據獲取的速度和成本：機器人大模型需要的數據來(lái)自于真實(shí)需求和場(chǎng)景，數據采集成本高、速度慢，因此數據的采集是第一個(gè)難點(diǎn)。2）硬件控制的統一性和準確性：人形機器人執行具體任務(wù)時(shí)，需要解決準確性和實(shí)時(shí)性，AI在機器人的任務(wù)/運動(dòng)規劃、對硬件控制的統一性和準確性上，存在挑戰。3）靈活高效的身體需要高功率密度的硬件，在一定體積、一定成本條件下輸出最高功率的硬件產(chǎn)品，也是技術(shù)需要探索的方向。此外，人形機器人進(jìn)入家庭后產(chǎn)生的社會(huì )倫理，法律法規等問(wèn)題，也需要解決。

04 投資核心邏輯：“硬件設計創(chuàng )新+中國制造降本”

硬件技術(shù)創(chuàng )新，成本控制是當前人形機器人賽道的核心邏輯，中國擁有成熟的制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，中國制造是降成本的主要方式之一。從成本構成來(lái)看，自動(dòng)化控制三大件（驅控和執行部件）占比接近1/3，各類(lèi)傳感器占比1/3，軟件占比接近1/3。綜合考慮“單機價(jià)值量+國產(chǎn)替代+技術(shù)壁壘”三大因素，我們總結出人形機器人重點(diǎn)“3+3”核心零部件：第一個(gè)3指的是自動(dòng)化控制三大件：電機電控+執行器（諧波減速器、行星滾柱絲杠）；第二個(gè)3指的是傳感器三大件：力覺(jué)傳感器、觸覺(jué)傳感器、視覺(jué)傳感器。這些硬件領(lǐng)域的技術(shù)突破和創(chuàng )新，進(jìn)口替代降本的進(jìn)展，是人形機器人產(chǎn)業(yè)化的重要關(guān)注點(diǎn)。

05 零部件：聚焦“3+3“核心零部件的技術(shù)創(chuàng )新和進(jìn)口替代

“3+3“核心零部件技術(shù)壁壘由高到低，我們認為分別是：多維力覺(jué)/觸覺(jué)傳感器/視覺(jué)傳感器、行星滾柱絲杠、諧波減速器、無(wú)框力矩和空心杯電機。傳感器是個(gè)平臺技術(shù)類(lèi)的產(chǎn)品，技術(shù)壁壘主要體現在：結構設計、標定算法、解耦算法；觸覺(jué)傳感器的技術(shù)壁壘體現在：柔性材料、工藝（MEMS工藝是方向）、解耦算法。行星滾柱絲杠和諧波減速器主要的壁壘體現在：材料、加工工藝、關(guān)鍵設備上。電機類(lèi)的產(chǎn)品，主要壁壘在磁路工藝設計和繞線(xiàn)工藝上。技術(shù)壁高低決定了國產(chǎn)替代的快慢，我們認為國產(chǎn)替代由快到慢分別是：無(wú)框力矩電機/空心杯電機、諧波減速器、視覺(jué)傳感器、行星滾柱絲杠、力覺(jué)/觸覺(jué)傳感器。2024年，具備國產(chǎn)替代的零部件，包括電機和諧波減速器，需要關(guān)注產(chǎn)業(yè)化落地的進(jìn)展，還在技術(shù)研發(fā)進(jìn)口替代過(guò)程中的零部件，包括行星滾珠絲杠、力覺(jué)/觸覺(jué)傳感器，需要重點(diǎn)關(guān)注技術(shù)進(jìn)展。

06 新材料：關(guān)注碳釬維、高分子塑料和3D打印技術(shù)

我們認為碳纖維和PEEK材料的在人形機器人上的單機價(jià)值量比較小，由于是一個(gè)新的領(lǐng)域，也得到了市場(chǎng)的關(guān)注，我們認為輕量化的技術(shù)發(fā)展方向主要有四個(gè)：1) 新材料：碳纖維、聚四氟乙烯、鎂合金、PEEK等。具體采取哪種材料，要考慮零件受力狀態(tài)材料加工性能，比如，碳纖維板適合做機架材料，受力的異型零件可以采用鋁合金或者鎂合金等，不受力的異型零件可以采用樹(shù)脂、尼龍。其次是要考慮成本，目前碳釬維和PEEK的成本遠高于其他材料。2）拓撲優(yōu)化：采取3D打印技術(shù)。3）電纜線(xiàn)束。

07 設備：高精度磨床等關(guān)鍵加工設備的進(jìn)口替代有望提速

諧波減速器的加工過(guò)程中，熱處理、精加工決定減速器齒輪精度，熱處理、磨齒機、三坐標等關(guān)鍵設備存在進(jìn)口替代的機會(huì )。行星滾柱絲杠的加工過(guò)程中，決定加工精度的環(huán)節主要是對直、熱處理、精磨，熱處理、μ級的磨床、C5等級以上旋風(fēng)銑等關(guān)鍵設備存在進(jìn)口替代機會(huì )。

08 算法：FDS進(jìn)入中國將加速機器人AI化的進(jìn)程

特斯拉機器人與汽車(chē)共用FSD系統，這個(gè)系統由數據、算法、硬件構成整體架構，其迭代路徑是通過(guò)不斷升級算力的硬件來(lái)支撐不斷升級的算法，處理不斷增加的海量數據。特斯拉人形機器人與 FSD 底層模塊打通，一定程度上算法可復用。特斯拉“交互搜索”規劃模型進(jìn)一步增強了FSD系統的規控能力，且FSD系統還能通過(guò)Occupancy Network對可視區域進(jìn)行建模，處理未知不可見(jiàn)的場(chǎng)景。根據特斯拉推特Tesla AI帳號的公告，到2024年，特斯拉DOJO的算力將進(jìn)入世界前5大的算例規模，接近10萬(wàn)塊英偉達A100顯卡算力的總和。德國之聲報道，2024年FSD有望進(jìn)入中國，中國官網(wǎng)的車(chē)主手冊已經(jīng)更新了FSD Beta的相關(guān)介紹和使用規范，毫無(wú)疑問(wèn)，FSD進(jìn)入中國，會(huì )加速機器人AI化的進(jìn)程。

09 本體廠(chǎng)商：軟硬件全棧自研的AI機器人本體廠(chǎng)商更有機會(huì )勝出

我們認為機器人與汽車(chē)、手機行業(yè)一樣，未來(lái)穩定狀態(tài)下會(huì )是贏(yíng)者通吃、頭部聚集的競爭格局。軟硬件全棧自研的AI機器人本體廠(chǎng)商更有機會(huì )勝出，要關(guān)注細細打磨產(chǎn)品，積累后發(fā)優(yōu)勢的公司。有底層操作系統的大廠(chǎng)，可以通過(guò)收購，或者自己組建本體團隊，具備全鏈條整合創(chuàng )新能力的企業(yè)勝率更大。