2024年世界机器人大会总结:人形机器人快速迭代,商业化序幕拉开

  • 来源:开源证券
  • 发布时间:2024/09/14
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2024世界机器人大会总结:人形机器人快速迭代,商业化序幕拉开。人形机器人已迈过样机迭代阶段,运控能力显著上升,商业序幕拉开,量产降本可期。本次大会展示人形机器人已迈过样机阶段,逐步探索工厂、零售、家庭等应用场景。技术进展方面,本次大会现场展示运动能力的人形机器人数量同增约3倍,且完成复杂运动的能力明显提升,但仍有待训练数据的积累推动泛化能力进一步成熟。商业化方面,特斯拉、优必选等领先厂商已启动汽车工厂实训,零售服务场景试点亦已提上日程。仅考虑智元等四家给出相对明确量产规划的国内厂商,2025年本体出货量便有望达2000台。入局企业方面,我们大致分成明星创业企业、大厂类、工业机器人企业三大类。...

1、 人形机器人走向大会中央,政策扶持下产业发展有望加速

世界机器人大会为机器人领域规格最高、规模最大的国际化、专业化、大众化 平台,是政策制定、技术前沿、产业动态、应用范式的全球风向标。2024 年世界机 器人大会得到来自欧洲、美国、德国、韩国、日本等国家的 26 个国际机构支持,170 余家企业携 600 多款产品参展。大会论坛线下听众达到 160 万人,博览会参观人数 近 25 万人,短视频平台话题播放量达到 2.9 亿次。 对比往届,本届大会人形机器人产业地位突出。从人形机器人本体数看,本届 大会共展出 27 款人形机器人本体,为历届之最;从参展商结构看,本届大会人形机 器人及核心零部件展位占据场馆的“半壁江山”。

创新中心积极入局,多维度支持产业发展。与往届商业企业、高校为主的参展 商结构不同,本届大会本体参展商新增来自北京、上海、浙江、四川四地的人形机 器人创新中心。整体来看,创新中心接收政府的资金、硬件设备支持,汇聚产学研 各界力量,通过推出通用人形机器人本体、打造开源技术网站等方式,推动产业发 展。除参展的四地外,广东、江苏、安徽等地也已有创新中心落地,人形机器人创 新中心的设立风潮有望逐步扩散。 见微知著:创新中心本体彰显政府扶持力度。“天工 1.2 MAX”为北京人形机器 人创新中心推出的第二代通用本体,其具备在多种复杂地面的通过能力和奔跑能力, 现场展示的多应用场景泛化能力较上一代提升。本体的优异性能及迭代速度源于创 新中心的研发投入,究其根本,为政府扶持力度的产业表现之一。

我们认为,近年来国家与地方层面对于机器人产业以及细分人形机器人产业出 台指导政策较多,北京、上海、深圳、成都等多地均出台相关地方政策。

2、 人形机器人产品迭代加快,商业序幕拉开,量产降本可期

2.1、 已迈过样机阶段,逐步探索工厂、零售、家庭等应用场景

人形机器人适合汽车工厂应用,且已初步具备相应能力。工业生产环境相对封 闭,高度分工下单项任务对泛化能力要求相对低,适合推动机器替人。以汽车总装 线为例,由于车的结构是按照人体活动特点设计,普通的工业机器人难以替代人类 完成内饰安装、玻璃窗打胶等任务,人形机器人需求迫切。本次大会中,优必选科 技展示了“人形机器人工业场景解决方案”,包括智能质检、智能分拣、智能搬运, 涉及稳定行走、自主导航避障、协同合作等能力。

人形机器人已具备基础交互、识别抓取等能力,零售等服务场景逐步打开。零 售等服务场景要求人形机器人具备理解客户需求并做出对应动作的能力。本次大会 中,针对商品零售场景,银河通用搭建药店、便利店两个实景,GALBOT 机器人已 能根据客户需求拿取对应商品,完成交付。

家庭场景综合难度高,技术积淀有望逐步突破。家庭场景下,人形机器人面对 的工作环境、任务需求丰富多变,且需与人高频多元地互动,这对人形机器人的泛 化能力、安全可控性提出较高要求。本次大会中,优理奇的 Wanda 展示了自主完成 洗衣服、做汉堡、叠衣服、餐后清洁碗盘等任务的能力。我们认为随训练数据的积 累,具身智能的 Scaling Law 有望推动人形机器人模型产生质变,进而实现家庭场景 落地应用。

2.2、 人形机器人以轮式过渡,运控能力显著提升,大模型逐步赋能

(1)形态:“轮式底盘+双臂”设计方案出台增多

形态上:轮式与双足并存,“轮式底盘+双臂”设计方案出台多。2024 年世界机 器人大会上,智元、乐聚、星动纪元、银河通用、帕西尼感知、星海图、星尘智能、 UniX AI(优理奇)等厂家纷纷推出“轮式底盘+双臂”的折中设计方案,“轮式底盘 +双臂”方案解决人形机器人稳定性问题,在续航方面也有优势。

我们认为相较双足结构,轮式结构设计门槛较低,这使得进入人形机器人领域 的门槛降低,轮式结构属于一种过渡形态,轮式机器人的发展从侧面反映目前需求 已经细分,市场处于活跃状态。 轮式机器人移动部分由底盘、轮子、驱动系统、控制系统、电源系统和附加部 件等多个部分组成,具体结构可参考 AGV/AMR 小车,主要零部件为电机、减速器 和转向装置。

(2)运动控制:行走及复杂运动演示显示整体运动控制成熟度提升明显

现场表现显示人形机器人运控能力显著提升。从数量维度看,本届世界机器人 大会现场展示运动能力的人形机器人数量同比增长 3 倍左右。 下肢运控方面,“天工”机器人展示了在跑步机上奔跑的能力,该动作要求在进 行高自由度运动的同时保持身体平衡;宇树科技的人形机器人具备单脚跳能力;星 动纪元等公司的人形机器人开启绕场行走测试。综上,我们可以看出国内人形机器 人本体行走稳定性普遍提升,多家厂商已由小碎步步态向人类迈步形态突破。

上肢运控方面,星尘智能利用包含“力”维度的数据训练 Astribot S1,使其具备 “丝滑”地完成写毛笔字、敲扬琴、打咏春拳等任务的能力。

从上述运控能力的表现,我们可以看出基于电机、减速器等的硬件系统已相对 成熟,运控算法提升明显。

(3)大模型:多模态大模型初步赋能,泛化能力仍需提升

多模态大模型打开泛化能力提升空间。早期机器人以数学模型求解方程的方式 完成任务,没有自主运动控制能力,只能在固定环境完成单一任务。多模态大模型 的引入增强人机交互能力,使机器人具备理解人类意图、认知复杂外部环境的能力。

多模态大模型趋势已现,智能化提升初见成效。本次大会发布的《人形机器人 十大趋势展望》涵盖多模态大模型。在实际展会中,我们观察到人形机器人部署多 模态大模型趋势已现。通过引入大模型,EX 机器人、科大讯飞等厂商的人形机器人 完成复杂任务的成功率显著提升;“领航者 2 号 NAVIAI”能够倾听顾客需求,从货 架上准确地拿出饮料放在柜台上。 我们以银河通用机器人盖博特为例,其在会场搭建的工作场景中搬运物品、摆 放货物时,任务的完成仍会受外界人为因素干扰,具身智能大模型仍有待训练数据 的积累推动泛化能力进一步提升。 因此,我们认为,国产人形机器人厂商现阶段预计以特定场景的小模型开发为 切入点,通用大模型方面与大厂合作、协同发展在未来有望成为主流形式。

2.3、 入局企业逐步增多,禀赋结构多元,跨界大厂有望后来居上

人形机器人参与厂商快速增加,我们梳理产业,布局企业可大致分为三类: (1)明星创业企业,多深耕机器人领域,行业技术沉淀丰厚;(2)大厂类,资 源投入不一,平台类如华为、英伟达以模型平台支撑为主,互联网类依靠算法积累, 汽车或家电则具有优质供应链、资金优势;(3)工业机器人企业,具备将运动控制 技术迁移至人形机器人的能力。

人形机器人为软硬件综合体,产品竞争力由软硬件共同决定,关注企业研发能 力、产品迭代能力。硬件方面,人形机器人与电车相近,零部件均涉及电池、视觉 传感器、传动件等。软件模型方面,人形机器人模型泛化能力的提升依赖于训练数 据集、算力基础设施及 AI 编译器等。

人形机器人成熟阶段,产品竞争力主要包括价格(资金实力)、供应链管理等。 人形机器人逐步从创新阶段,进入成熟量产阶段,本体企业竞争壁垒或逐步由创新 力向应用能力转变。应用能力包括本体企业资金实力(量产扩产带来设备开支提升)、 供应链管理能力(产品一致性与稳定)等。

综上,根据人形机器人发展不同阶段,我们认为人形机器人本体竞争壁垒包括 资金实力、研发实力、迭代能力。 行业初期,明星创业企业有望走在量产前沿。明星创业企业由于规模普遍较小, 管理效率通常较高,凭借创始团队的技术积淀,具备快速迭代产品的能力。我们认 为由于人形机器人相关硬件均有产业基础,明星创业企业能率先实现量产。 行业成熟期,跨界大厂有望后来居上。随人形机器人落地铺开,行业技术路线 有望逐步收敛。 (1)硬件方面,具备供应链管理经验的跨界大厂规模化生产组织能力强,具备 成熟的质量把控体系,受益于硬件设计方案的技术外溢,跨界大厂有望迅速追平方 案差距,凭借稳定的品控等可迁移经验占据优势地位。 (2)软件方面,以作为“大脑”的大模型为例,神经网络模型为“黑盒”,在 模型参数量日益递增的背景下,缺乏训练数据集的企业难以追平模型差距。把控应 用场景的跨界大厂具备训练数据积累优势,叠加雄厚资本支撑下的算力基础设施, 有望持续保持模型领先。 综上,我们认为行业发展初期,明星创业企业及相关产业链值得关注,包括智 元机器人、宇树科技、优必选、乐聚机器人等。随行业成熟度提升,跨界大厂的介 入可能改变行业格局,实现后来者居上。

2.4、 商业化序幕拉开,国内供应链助力量产降本

领先厂商已启动汽车工厂、科研、零售服务等场景的商业化落地。特斯拉计划 2025 年开始小批量生产人形机器人,并在特斯拉工厂部署超过 1000 个人形机器人。 北京具身人形机器人创新中心公布“百台天工计划”,将向重点科研机构与高校提供 超百台“天工”系列机器人。银河通用预计将在 2024 年第四季度与美团进行合作, 开启智慧药店和智能零售的机器人店试点。 智元机器人等厂商已提出明确量产规划,我们预计 2024 年国内厂商人形机器人 (含轮式)出货量有望近千台。假设各厂商出货节奏不变,2025 年样本内除优必选、 银河通用外的四家国内厂商出货量有望达 2000 台。

人形机器人成本高昂,量产降本的需求前提逐步形成。2021 年至 2023 年 6 月, 优必选共销售 10 台 Walker 系列人形机器人,平均售价高达 598 万元。高昂售价限 制人形机器人应用普及。随本体厂数量增加及各家量产规划落地,人形机器人本体 需求聚少成多,为上游供应链规模化量产降本创造需求条件。 国内供应链量产降本经验丰富,人形机器人售价有望逐步下行。随人形机器人 设计方案收敛,零部件环节能逐步形成通用件,进而通过模块化生产、储存、组装, 降低总体生产成本。多数零部件在国内均有产业基础,国内大厂成本管控经验丰富, 国内供应链的成本优势有望充分发挥。宇树科技已推出起售价低至 9.9 万元的 G1 量 产版,我们认为国内供应链成本优势有望使更多人形机器人价格“亲民”。

3、 人形机器人实现关键:高性能低成本零部件

3.1、 传动方案减速器用量超预期,行星滚柱丝杠仍为重负载首选

本次展会中,我们观察到,各人形机器人厂商的传动方案仍以减速器为主,部 分厂商在腿部采用了行星滚柱丝杠。

旋转关节上,对负载有要求的关节一般采用行星减速器;轻载及对精度或对力 反馈要求较高的关节一般采用谐波减速器。因此,人形机器人行业同时对谐波减速 器、行星减速器存在需求。受限于体积和重量要求,应用于人形机器人的减速器应 具备轻薄、高刚性、高扭矩、高稳定性等特点。由于人形机器人减速器用量大,减 速器降本需求强,因此我们认为那些同时具备行星减速器和谐波减速器规模量产能 力、降本能力突出、产品设计迭代快的厂商有望获得更高份额。 本届展会中,绿的谐波集中展示了与意优机器人可用于人形机器人的 PHT 系列 减速器,其具备极致轻薄、轻巧领先、稳定强劲三大特点。另外,可重点关注同时 具备谐波减速器和行星减速器规模量产能力的中大力德。

线性关节上,旋转执行器+连杆仍为国内厂商主流传动方案,用量或超此前预期。 代表厂家包括宇树科技、乐聚机器人、北京人形机器人创新中心、逐际动力等。以 乐聚机器人为例,其全身拥有 26 个自由度;单个人形机器人采用减速器的数量达到 26 个,这超过了 2022 年特斯拉 AI Day 中公布的单机采用 14 个减速器的设计方案。 我们认为国产人形机器人厂家较少采用行星滚柱丝杠的原因可能为:(1)行星 滚柱丝杠过去应用场景少;人形机器人需要专用的丝杠,配套开发工艺不够成熟; 这些因素导致行星滚柱丝杠价格较高。(2)人形机器人厂商需要行星滚柱丝杠供应 商配合开发专用丝杠,这对供应商研发投入和资本开支要求高;国内头部人形机器 人厂商影响力不如特斯拉,配合开发的丝杠厂商有限。

我们认为相较旋转执行器+连杆的传动方式,行星滚柱丝杠作为线性传动方案具 有以下优势:(1)负载高;(2)耐冲击能力强,具备自锁特性,能量效率高;(3) 精度保持性好、刚度好。 行星滚柱丝杠成为本届展会重负载场景首选。代表产品包括智元机器人远征 A2 Max、开普勒机器人等。

我们认为在人形机器人发展的初期阶段,由于技术的不成熟与应用的特殊性, 行星滚柱丝杠面临着高度的定制化需求,这直接推高了其生产成本与单价。高昂的 价格促使许多人形机器人制造商倾向于探索并采用其他线性运动解决方案。 然而,随着国内行星滚柱丝杠制造工艺的日益精进,以杭州新剑传动等为代表 的领先企业,通过与下游头部人形机器人制造商的紧密合作,不断推动丝杠产品的 迭代与优化,使其逐渐定型并满足市场需求,从而有效降低了生产成本,由此我们 也观察到一些头部厂商在大量接触和尝试线性执行器(行星滚柱丝杠)解决方案。 我们预测,随着加工工艺的进一步成熟和完善,行星滚柱丝杠的单价将显著下 降,有望达到每根约 1000 元的水平。届时,更多人形机器人制造商将采用行星滚柱 丝杠作为其核心传动部件。 本届展会中,我们关注到部分行星滚柱丝杠企业,已成功向下游人形机器人制 造商提供丝杠产品,如杭州新剑传动、瑞士 ROLLVIS 公司、GSA 等,另外国内五 洲新春、北特科技、恒立液压等公司也积极布局行星滚柱丝杠。这些企业在不断的 产品迭代过程中,将凭借产品的日益成熟以及成本控制能力的提升,获得显著的先 发优势,从而在人形机器人领域占据有利地位。

3.2、 灵巧手:价值量高,格局好的人形机器人硬件环节

本届展会执行末端机构有灵巧手和夹具两种形式,灵巧手作为动作执行终端, 实现通用性较易。

感知层面:在本次展会中,我们观察到灵巧手方案提升灵活性、感知丰富度的 行业趋势。以因时机器人为例,全新 FTP 系列五指灵巧手在指尖、指腹、手掌部位 新增 12 个触觉传感器模块,使灵巧手具备实时获取五指受力情况和各个接触面触觉 信息的能力。根据会场调研,我们认为阵列式 MEMS 为触觉传感器主要方案,暂未 看到柔性触觉传感器落地。

硬件层面:灵巧手的操作稳定性和灵活性指标主要取决于传动系统。主流传动 元件包括连杆、齿轮、线绳、丝杠等,单一元件方案较难满足需求。 微型丝杠的引入使灵巧手具有断电自锁的位姿保持能力,显著提升了灵巧手的 抓取能力和能量运用效率。多连杆传动,能够保障灵巧手拥有较高的抓取负载,且 能够避免齿轮传动和线绳驱动的缺点,能够实现高精度、高灵活性和高负载能力的 精密传动。 我们认为微型丝杠的方案具备扭矩输出足、能量运用效率高等优势,有望成为 发展主方向。

我们认为灵巧手集合硬件和软件建模等技术载体,竞争壁垒高,且价格下降空 间有限。 硬件方面,对灵活性、负载能力等特性的要求使灵巧手常配置高功率密度电机、 多种感知模态的传感器等。软件方面,灵巧手与外界交互过程的建模、多模态信息 处理算法等均为技术难点。软硬件技术壁垒限制行业厂商数上升。 价格方面,国产厂商介入生产后实现快速降本:灵巧手早期应用于科研领域, 如 Shadow 灵巧手报价约 220 万元/只。用于假肢领域的仿生灵巧手灵活性略低,如 德国的 Bebionic 仿生灵巧手价格至少 32 万元/只。 以因时机器人为例,其灵巧手产品与特斯拉灵巧手有着类似的关节数和相同的 电机数,价格约为 5 万元/只。我们认为灵巧手涵盖传感器、高功率密度电机、微型 滚柱丝杠、精密结构件等元件,竞争格局好,能有效抵抗价格通缩,未来在人形机 器人大量生产时价格下降空间有限。 竞争壁垒:软件方面:我们认为灵巧手灵活性提升依赖数据积累,先发厂商优 势有望延续。灵巧手动作灵活性提升分为解析法和数据驱动法两条路径。解析法由 于参数建模困难而非主流路线。数据驱动法依靠标注好的数据训练动作模型。先发 厂商有望率先实现场景落地,凭借更大的训练数据集持续扩大模型优势。 硬件方面:灵巧手核心零部件包含空心杯电机、微型齿轮箱和微型丝杠,加工 制造能力要求高,设计和装配工艺壁垒高;具备微传动加工工程经验和规模量产制 造能力的企业有望领先,如兆威机电;另外,核心零部件空心杯电机领域,目前已 经有批量出货且产品稳定性高的企业有望领先,如鸣志电器、雷赛智能等。 本届展会,鸣志电器、Maxon、雷赛智能均展出了适用于人形机器人灵巧手的空 心杯电机,其具备高功率密度、高效率和高动态响应等特点。

3.3、 传感器:随功能升级类型逐步增多,与其他硬件融合是趋势

人形机器人本体所用的传感器包括编码器、触觉传感器(与灵巧手搭配使用)、 力和力矩传感器(包括扭矩传感器和六维力矩传感器)、视觉传感器(包括摄像头/ 激光雷达)。 我们参考本次世界机器人大会展出的宇树科技 G1、优必选 Walker 系列、帕西尼 Tora one、星动纪元 STAR 1 的传感器配置,可以发现编码器、扭矩传感器、视觉传 感器为人形机器人标配项,六维力矩传感器与触觉传感器暂为选配项。

(1)编码器价值量高

我们以宇树科技 G1 供应链成本拆解为例,编码器、标准视觉传感器、激光雷达、 IMU、触觉传感器价值量分别为 5750、2000、3000、1500、6000 元,编码器、触觉 传感器对应整体价值量较高。

编码器作为测量电机位移、角度的高精度传感器,是人形机器人实现伺服控制 的核心部件,随着伺服控制性能提高,编码器精度要求也逐步提升。编码器可以分 为光编码器、磁编码器,光编码器精度高于磁编码器,价格也较高。 我们认为随着伺服控制性能提高,对编码器精度要求也在逐步提升,可采用的 入门级方案为电机端加装绝对值编码器,进阶方案为增量双编码器(光编+磁编), 高级别方案为双绝对值编码器(增加精度,减少系统复杂性)。 我们看到光编码器集光机电技术于一体,对人才要求高,研发投入高,对基础 材料和工艺制造水平要求也高,长期以来国产编码器主要以中低端为主,而奥普光 电下属的禹衡光学是我国编码器工程唯一中试基地,正逐步加快高端产品的国产替 代。工控企业如汇川技术、埃斯顿、昊志机电也实现编码器自研,但均以自用为主。 在本届展会上,我们看到禾川科技、伟创电气展出编码器产品,并均已将编码 器集成到关节模组中,为人形机器人公司提供全套运动执行器解决方案。

(2)触觉传感器配合灵巧手使用,可实现人手抓取等动作

帕西尼 Tora-One 核心优势为灵巧手以及触觉感知能力,双手共有 1956 个 ITPU 高精度触觉传感器,可以充分感知零部件的位置、形状、尺寸等信息。

他山科技在本次大会首次发布新品“TS-F+多模态触觉传感器”,并现场展示与 BrainCo 合作搭载“TS-F+多模态触觉传感器”的智能仿生灵巧手。其实现了更高灵 敏度、独有材质识别能力、空间感知维度,可实现对柔性、易碎物品的自适应力抓 取,同时能精准完成握笔、倒水、抓鸡蛋等精细工作任务。除此之外,他山科技还 展示了多款触觉传感器、电子皮肤、视触融合技术平台、具身安全防护等产品,建 立了机器人触觉感知赛道完整的产品矩阵。

在本届展会上,我们看到灵巧手融合触觉传感器成为标配,可实现精准抓取等 功能。触觉传感器技术路线分为 MEMS 压力传感器(阵列式)与柔性传感器(电子 皮肤),MEMS 压力传感器方案相对成熟,现阶段基本采用此种方案,但柔性传感器 更贴合不规则表面,技术有待成熟,预计随着技术发展成熟以及规模化降本,柔性 触觉传感器更具优势。

(3)六维力矩传感器价值量较高,降本后渗透率有望加速提升。 六维力矩传感器是实现精细化力控制的核心零部件。远征 A2W 内置六维力传感 器,配备两个高精度力控 7 自由度双臂,定位于工厂柔性制造场景,对比单一位置 控制方式,可以基于力控进行更精细化控制。

人形机器人常用力传感器包括关节扭矩传感器、六维力矩传感器,关节扭矩传 感器可加装在机械臂关节处测量扭矩大小,六维力矩传感器常用于机械臂末端,用 于高精度力控。六维力矩传感器壁垒很高,包括结构设计制造、标定校准、软件解耦,产品定价较高。 我们认为六维力矩传感器是实现人形机器人精细化力控的核心器件,对比电流 环具备显著优势,但由于价格因素应用较少。 本次展会上,我们关注到部分传感器公司已完成基于 MEMS 原理的六维力矩传 感器的研发制造,如鑫精诚传感器。2024 年 6 月,安培龙重磅推出基于 MEMS 硅 基应变片+玻璃微熔工艺的高性能力矩传感器。 硅基应变片传感器对比金属应变片传感器,具有灵敏系数高、机械滞后小、体 积小、耗电小优点,且更易集成化,适合量产。

我们认为六维力矩传感器核心竞争为降本,安培龙、柯力传感等传统传感器制 造商在量产上具备经验;安培龙研发了 MEMS 六维力传感器,前瞻布局机器人用力 传感器;柯力传感则在金属应变片制造等方面具备优势;两家厂商有望持续受益。

(4)视觉传感器是实现位置控制的核心

视觉传感器是机器人运动控制及避障的核心部件。以星动纪元为例,本次大会 展示的 W1 搭载视觉传感器,可实现对物体 6D 位姿识别与抓取,充分感知零部件的 位置、形状、尺寸等,能够实现基于视觉传感器的位置控制。

本次展会上,蓝芯科技展出了基于 3D 视觉传感器+AI 算法的移动机器人深度视 觉系统,以及子品牌威迈尔类人形机器人 VersaBot,该产品是全球首个纯视觉类人 形机器人,集成 3D 视觉导航、3D 视觉避障、3D 视觉抓取等多项技术。

视觉传感器的类型多样,包括摄像头(普通单目摄像头、深度摄像头)、激光雷 达、毫米波雷达、超声波雷达、红外传感器等。

本次展会上,我们关注到展出的人形机器人本体中,宇树科技 G1 采用深度相机, 优必选 Walker S 采用多目立体视觉,帕西尼感知产品采用 6 个摄像头和 1 个深度摄 像头,因此,我们看到摄像头(普通单目摄像头、深度摄像头)在人形机器人本体 中应用较广。我们认为目前人形机器人涉及室外运动场景较少,这也是采用摄像头 可以满足当前需求的重要原因。随着室外场景、夜间环境等场景需求增加,激光雷 达、毫米波雷达在人形机器人上的应用有望增多。 我们认为,具备全套视觉解决方案的企业有望脱颖而出,如奥比中光在机器人 视觉领域具有较高市占率和知名度,可针对不同种类机器人推出视觉感知方案,具 体包括单目结构光、双目结构光、iToF、LiDAR 等。

3.4、 电机:本体厂商多采用自研设计,规模量产后或寻求外采或代工

无框电机集成在机器人关节中,结构紧凑、定制需求强,大部分厂商选择自研 设计。无框电机只由转子和定子组成,没有轴、轴承、外壳或端盖;核心优势是输 出力矩大、结构紧凑、散热性好,中空走线能够满足人形机器人相对高的外观要求。 目前,国内智元机器人、宇树、开普勒、优必选等主要人形机器人厂家皆使用自研 设计。我们认为,考虑到电机成本和规模化、标准化量产需求,在人形机器人产品 定型后,本体厂商或以对外规模采购电机为主。

在价值量方面,无框电机目前价值量普遍在 500-1000 元,降本空间相对小。在竞争格局上,国内无框电机市场可大致分为三个梯队,海外科尔摩根、Maxon 等厂 商占据第一梯队的市场地位;目前行业新进入者众多,如汇川技术、禾川科技、伟 创电气、德昌股份等,但实现规模量产售卖的厂商相对少,国产厂商中步科股份、 雷赛智能实现规模量产。 我们认为,目前实现规模量产售卖的无框力矩厂商能够在前期实现产品快速迭 代,在人形机器人规模量产时,有望借助先发卡位优势占据更高的市场份额。

本届展会中,雷赛智能、禾川科技和伟创电气展出了高密度的无框力矩电机, 其中,雷赛智能采用了全新的电磁方案设计,实现了更低的温升、更大的连续扭矩、 更快的速度以及更高的运行稳定性。 无框电机技术壁垒主要在于绕线工艺、转子。无框电机中,转子技术要求相对 高,其中永磁体是重要组成部分。转子(磁组件)是无框电机的内部部件,由包裹 着永磁体的旋转钢圆环组件构成,直接安装在机器轴上,技术要求相对高。其中, 转子上包裹的永磁体的主要类型包括塑磁、铁氧体和钕铁硼等,在电机性能上,稀 土永磁体相比铁氧永磁体具有更显著的优势。由此,我们认为在定转子材料和加工 工艺有成熟经验的厂商,尤其在传统行业已经占据龙头地位的厂商有望受益,如金 力永磁。

3.5、 动作捕捉:人形机器人走向“落地应用”的关键助力部件

动作捕捉指用一些复杂的数学方式,通过计算机视觉、各种传感器的方式,把 人的动作数字化。

通过动作捕捉采集海量的真实行为数据,并对其进行标注,将构建起通用的数 据集,进一步提升机器人的性能,为机器人训练提供有力的支持。动作捕捉是人形 机器人迈向智能化的重要路径,其影响人形机器人动作规范、控制精度和动作实现 路径,我们认为,随着人形机器人陆续进入工厂,依赖“动作捕捉”的数据训练显 得尤其重要,其为各家人形机器人的核心壁垒。 在训练数据集生产方面,目前有两种主流方式,分别是基于真实本体的数据生 产和基于虚拟本体的数据生产。

在人形机器人大规模应用推广的背景下,智能数据工厂的搭建极其重要,训练 数据将成为人形机器人智能化的基座。我们预计随着各地人形机器人创新中心成立, 人形机器人数量和落地场景不断增多,具身智能数据工厂也将陆续出现。 数据工厂建设离不开动作捕捉/高精度追踪子系统、数据处理与输出流程、本体 映射工作流以及支持多种平台、本体的解决方案。数据训练专属化程度高,竞争壁 垒较高,与下游厂商粘度高。重点关注目前已进入全球头部人形机器人或者具身智 能平台的动作捕捉解决方案供应商,其卡位优势突出。 本届展会,诺亦腾、Xsens 均展示了动作捕捉解决方案,其中 Xsens 的动作捕捉 解决方案应用于特斯拉人形机器人开发中,诺亦腾应用于智元机器人训练和英伟达 的 Isaac 平台中。

编辑:火腿肠
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