企业新闻

2024人形机器人行业空间、产业链及核心零部件国产替代分析报告

发布时间：2024-03-17 01:35:05 来源：博亿堂娱乐官方网站

人形机器人专题：2024人形机器人行业空间、产业链及核心零部件国产替代分析报告

人形机器人产业已步入发展快车道。。人形机器人指具有人的形态和功能的机器人，具有拟人的肢体、运动与作业技能，以及感知、学习和认知能力。最早的人形机器人概念来自于 15 世纪达芬奇的设想。20 世纪后半叶，科学界与产业界开始了对人形机器人正式的深入探索，以 WABOT-1 的问世为标志，人形机器人进入了全尺寸初级行走阶段，此后 ASIMO 的推出，标志着已能制造系统高度集成的人形机器人。进入 21 世纪之后，以波士顿动力为代表的公司持续推出运动能力更强的机器人版本，2022 年 10 月，特斯拉展示了 Optimus机器人工程机，代表着人形机器人进入加速产业化阶段。

各家机构对于人形机器人的研究方式是一致的:致力于对其感知、决策和执行能力的提升。在 2020 年以前，各家机构在人形机器人上的研究重点主要在“执行能力”和“感知能力”，努力通过硬件设计的创新和优化使得人形机器人具有更强的运动能力，包括感知障碍、灵活行走、搬运重物等能力，这其中的翘楚是波士顿动力推出的 Atlas。近年来，随着人工智能技术的加速发展，人形机器人在“决策能力”上同样取得了快速的进步，人形机器人的智能化发展迅速。

人形机器人潜在的应用领域多种多样。“类人”意味着其符合人类交互习惯也能快速适应现存的人类社会基础设施，这也代表着人形机器人能应用于人类生活的方方面面。在经济发展领域，制造业、建筑业、能源业均有大量的可由人形机器人代为工作的岗位，如装配、安装、焊接、巡检等，在社会民生领域，人形机器人的应用场景同样广阔，在商业社区、医疗健康、养老服务等方面，都有广阔的发挥空间。

机器人整个大行业的市场规模在持续增长。根据中国电子学会组织编写的《中国机器人产业高质量发展报告（2022 年）》：预计到 2024 年全球机器人市场规模将有望突破 650 亿美元，同比增长 12%；其中 2024 年工业机器人市场达 230 亿美元，同比增长 10%；服务机器人市场达 290 亿美元，同比增长 16%；特种机器人市场达 140 亿美元，同比增长 16.7%。

国内机器人行业的市场规模增速快于全球。预计到 2024 年中国机器人市场规模将有望突破 251 亿美元，同比增长 19.5%；其中 2024 年工业机器人市场达 115 亿美元，同比增长 16.2%；服务机器人市场达 102 亿美元，同比增长 23%；特种机器人市场达 34 亿美元，同比增长 21.7%。

预计人形机器人的增速将大幅快于机器人行业的整体增速。根据 Stratistics MRC 的数据，2021 年全球人形机器人的市场规模为 15 亿美元，预计到 2028 年将达到 264 亿美元，2021-2028 年的 CAGR 达 50.5%；其中，分领域来看， Stratistics MRC 预计教育和娱乐领域的人形机器人复合增速最快，医疗保健领域占据最大的市场占有率；分地区来看，Stratistics MRC 预计亚太地区的复合增速最快，北美地区的份额最高。

就下游应用场景来看，人形机器人兼具工业品和消费品的属性，放量的核心在于价格和性能。

如果把人形机器人看做消费品，前期影响其销售的核心因泰是性能，性能当中最核心的为“智能化”水平。也就是说，随着人形机器人智能化水平的持续提升，会有不断的增量消费者选择体验，此时发展路径类似于特斯拉汽车从Roadster 到 Model S 的阶段;中后期影响其销售的核心因泰是成本，此时逐渐变为大众消费品，类似于特斯拉 Model3 的阶段。

如果把人形机器人看做工业品，其通用化的属性，与专用化降本的趋势是有所冲突的。所以只有在某些特定领域上，人形机器人的性价比高于人工且高于工业机器人的时候，其才会有比较好的放量。但是从产业链上来看，人形机器人和工业机器人在很多零部件上是相通的，人形机器人的发展和工业机器人的发展是互相带动、互相促进的。由人力资源短缺、人口老龄化等带来的工业专用机器人的需求，同样会促进整个机器人产业链的技术进步和降本，进而利好人形机器人的发展。

复盘人形机器人板块的走势，明显能够准确的看出催化的核心主线年底人工智能技术大幅进步，使得市场意识到“智能化”的人形机器人或许很快可以真正落地，人形机器人行业迎来一波大的行情。2023 年 5月，特斯拉宣布打通了 FSD 和人形机器人的底层模块; 2023 年 12 月，特斯拉发布了第二代Optimus 产品，身体平衡与操控能力大幅度的提高: 算法层面、硬件层面的大进步，也都带动了人形机器人板块的上涨。

下一阶段将步入双主线阶段: 技术进步和量产节赛。一方面，技术进步仍然会持续地给人形机器人带来催化。另一方面，2023 年，各家企业陆陆续续地发布原型机，特斯拉的第二代 Optimus 产品反映出来的性能已经很吸引目标人群。下一步市场关注的重点就是从原型机到量产的节奏。

人形机器人是硬件和软件的高度结合体，是机械、电气、人工智能等多领域交叉打造的明珠。人形机器人包括感知、决策、执行三大系统，由视觉传感器、触觉传感器，芯片、算法，动力单元、旋转关节、线性关节、手部关节等共同组成。

当人形机器人销量达到百万台级别时，机器人总成市场空间将超过千亿元。（注：全文中如无特殊注明，货币单位均为人民币）。我们以特斯拉 Optimus 的零部件构成进行测算，当人形机器人销量达到百万台级别时，机器人总成的市场空间将超过千亿元。线性关节总成、旋转关节总成的市场空间会超过 500 亿元。无框力矩电机、力矩传感器、行星滚柱丝杠、谐波减速器等的市场空间将超过百亿。整个机器人产业链都将迎来巨大的发展空间。

电机是人形机器人中动力的产生机构，可以类比做人的肌肉。机器人的驱动方式能分为电动驱动、液压驱动、气动驱动，其中，电动驱动由于效率高、精确度高、成本低等优势，得以广泛应用。

人形机器人中使用最多的为空心杯电机和力矩电机。电机按照控制方式分类，可大致分为伺服电机、步进电机。电机按照驱动方式分类，可大致分为直流电机和交流电机。直流电机中，按照线圈类型分类，可大致分为有铁芯的电机和空心杯电机；按照换向方式分类，可大致分为有刷电机和无刷电机。特斯拉 Optimus 机器人中，包含了 28 个无框力矩电机和 12 个空心杯电机，电机占整体价值量的比例高达 28%。

空心杯电机是一种微型伺服电动机，与灵巧手关节高度适配。它可通过永磁铁产生磁场，以此来实现直流供电。与传统电机的不同之处在于，空心杯电机采用的是无铁芯转子。无铁芯转子的结构使得空心杯电机具有以下优点：

空心杯电机当前全球市场规模在 50 亿元人民币左右。根据 GII 数据，2022 年全球空心杯电机市场规模为 7.48 亿美元，预计 2028 年达 11.86 亿美元， 2022-2028 年的 CAGR 为 7.98%。其中，根据 GII 数据，2021 年有刷空心杯电机占比为 67%，无刷空心杯电机占比为 33%。