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来源：火狐网页版 发布时间：2024-07-03 09:31:27
前言：5月29日，安徽省工信厅发布《安徽省人形机器人产业高质量发展行动计划（2024—2027年）》（征求意见稿）。意见稿提到，初步构建安徽省人形机器人创新体系和产业生态，形成产业化能力。打造不少于4种型号有国内代表性的人形机器人整机；到2030年，人形机器人产业化进程加速，应用场景更丰富，相关这类的产品深度融入实体经济，建成国内有重要影响力的人形机器人产业高质量发展高地。本篇围绕着机器人赛道进行梳理。
人形机器人作为近年来的热门赛道，成为智能制造领域闪耀的明星。截止至2024年4月，人形机器人行业玩家众多，特斯拉作为其中的领航者，目前战略重心已由“车”转向AI（FSD、Robotaxi、人形机器人），人形机器人战略地位更突出；AI芯片龙头英伟达CEO黄仁勋持续看好生成式AI和人形机器人的发展；苹果在研一款家居智能机器人，预计2025年发布；波士顿动力宣布退出液压方案，推出电动的Atlas，并预计2025年在现代汽车测试。同时，国内机器人行业如火如荼进展，诞生了如优必选、宇树、智元、傅利叶等诸多优秀机器人整机厂，三花智控、拓普集团等优秀Tier1。诸多海内外明星企业纷纷站台人形机器人，人形机器人产业链得到资本的重视。
人形机器人是具有与人类似的身体结构和运动方式（双足行走、双手协作等）的智能机器人。目前人形机器人并没有普遍定义 ，但根据专业书籍《Humanoid Robots》的归纳，人形机器人应当能“在人工作和居住的环境工作，操作为人设计的工具和设备，与人交流”。
作为通用化程度高、高度集成和智能化的机器人，人形机器人既需要极强的运动控制能力，也需要强大的感知和计算能力。 其技术难点在于尽可能模仿人的各类场景下“感知-认知-决策-执行”的过程，涉及仿生感知认知技术、生机电融全技术、人工智能技术、大数据云计算技术、视深导航技术等各领域的尖端技术。
传统机器人包含工业、服务和特种三大类，而人形机器人和三者是并行关系，也就是说人形机器人能制造成这三类中的任何一类，他不是用途分类，而是形态分类。
人形机器人在AI的赋能+重磅玩家入局下，有望实现革命性突破，远期市场规模达万亿；华为成立机器人公司，特斯拉Optimus量产可期，能够正常的看到赛道天花板高毋庸置疑，市场纠结的是能否实现0-1的突破，一旦产品是惊艳的，可以展望100万台-1000万台-1亿台的非线性增长
上游主要是零部件和软件系统供应商，包括电机、关节、传感器、控制器、操作系统等，这些零部件和软件系统的质量和技术水平直接影响到机器人的性能和稳定能力。中游是人形机器人本体的制造商，负责将各个零部件组装成完整的机器人产品，并来测试和质检。下游则是人形机器人的终端应用市场，包括医疗、教育、救灾救援、公共安全、生产制造、家庭陪护等多个领域。
上游主要系硬件（零部件）和软件系统供应商，零部件包括精密减速器（谐波减速器、RV减速器、行星减速器）、伺服电机（ 无框力矩电机、空心杯电机）、丝杠、传感器（视觉传感器、力传感器、IMU）等；软件部分包括感知软件（语音识别、视觉识别、位置识别、运动识别）、认知软件（语言处理、深度语义、知识图谱）、决策软件（路径规划、行为决策）等。根据Tesla AI day数据，一台人形机器人通常包括线性系统、旋转系统、灵巧手、感知系统和芯片、锂电等组成。
减速器是连接动力源和执行机构的中间机构，具有降低转速、放大扭矩的作用。精密减速器作为其中一种，具有体积小回程间隙小、精度较高、常规使用的寿命长、更加可靠稳定等优点，被大范围的应用于机械加工、机床、冶金设备、起重设备、矿山设备、汽车制造、纺织机械、塑料机械等行业。与此同时，无人驾驶、物联网、新能源汽车等新兴行业也开始陆续采用精密减速器。目前，精密减速器已发展成谐波减速器；RV减速器；精密行星减速器、摆线针轮减速器、滤波减速器三大类产品。全球机器人领域中，RV减速器、谐波减速器的市场销售数量占比均为40%左右，精密行星减速器、摆线针轮减速器、滤波减速器等共占20%左右。
我国高端精密加工设施和检测设备依赖进口，设备操作难度较高，生产技术工人的知识结构、实践经验并不能够满足高端减速器产品的制造要求，短期内发展有限。以发那科、安川、库卡、ABB四大家族为首的工业机器人行业格局稳固，减速器全部外购自纳博特斯克和哈默那科，认证周期极长，且长期不更换，我国本土企业难以取得商业化应用的机会。
近年来，受到下游工业机器人、电子制造设备等产业扩张的影响，中国伺服电机市场规模从始至终保持增长趋势。与此同时，伺服电机在新兴起的产业应用规模也一直增长。根据中商产业研究院发布的《2023-2028年中国伺服电机行业分析及发展预测报告》，2024年我国伺服电机市场规模将超200亿元。目前国内伺服电机市场仍由外资主导，外资品牌占比达65%。国产品牌汇川技术市场占有率占比排名第一，市占率达15.9%。安川、台达、松下及三菱，占比分别为11.9%、8.9%、8.8%及8.3%。伺服电机作为人形机器人的核心零部件，价值量占比在19%左右，以特斯拉机器人为例，通常包含28个应用于大关节的无框力矩电机和12个应用于手指的空心杯电机，价值量占比分别为15%、4%。
全称为永磁无刷直流无框力矩电机，是一种具有较大径长比、较多数目磁极的特殊电机，主要由定子和转子两部分所组成。2022 年全球无框力矩电机市场规模为 6.69 亿美元，2029 年预计将达到 12.17 亿美元，期间复合年均增长率约为8.9%。目前，国际上以Kollmorgen，Moog，Maxon Motor，BEIKimco，Woodward和Shinano Kenshi等企业在市场占据优势地位，国产厂商如步科股份、昊志机电有望借助国产产业链成本优势，在市场占有率上取得突破。另外谐波减速机龙头绿的谐波也有无框力矩电机的机电一体化能力，不单独出售。
空心杯电机，又称“无铁芯电机”，是一种无铁芯转子的直流伺服电机，线圈无内部支撑结构，由导线绕制而成，通常来讲尺寸一般较小通常不超过40mm。空心杯电机上游原材料最重要的包含永磁材料、漆包线、钢材、电子元件等，中游环节主要是电机的生产制造，包括电机的设计、加工、组装等，下游应用领域包括汽车、航空航天、电子、医疗、家用电器等。2022年全球空心杯电机市场规模为51.0亿人民币，预计2028年市场规模将达到83.0亿人民币，期间复合年均增长率约8.5%。2022年中国空心杯电机产量占比为56%，成为全世界最大的空心杯电机产地，欧洲和北美地区产量占比分别为15%和11%。
人形机器人一般会用无刷空心杯电机作为其核心零部件，比如特斯拉机器人采用行星减速器+空心杯电机+编码器+驱动器+蜗轮蜗杆+线传动的方案作为其手部执行器，一共需要12个，电机单价在1300-1500元之间。
丝杠按其摩擦特性可分为三类:即滑动丝杠、滚动丝杠及静压丝杠。其中滚动丝杠因其启动阻力小、低速运动平稳性好、传动效率高、耐磨性好，寿命长、定位精度高、微量位移准确、精度保持性好等特点，应用最为广泛。行星滚柱丝杠大致上可以分为标准式行星滚柱丝杠、反向式行星滚柱丝杠、循环式行星滚柱丝杠、差动式行星滚柱丝杠。标准式主要使用在于大负载、高速及高加速度领域，比如精密机床、机器人、军工装备等；反向式大多数都用在中小负载、小行程和高速领域；循环式主要使用在于高刚度、高承载、高精度的场合，比如医疗器械、光学精密仪器等；差动式拥有更短的导程，更大的减速比，更高的功率体积比和功率质量比，更适应高速重载的场合。中国滚柱丝杠行业市场规模仅占全球的5%，约为4.4亿元，2023-2028年我国行星滚柱丝杠行业市场将以7.5%的年复合增速扩大，预计2028年达到6.79亿元。
我国本土企业产品布局较为稀缺。在导程精度方面，全球行星滚柱丝杠领先企业在导程精度方面可以在一定程度上完成G1-G5全覆盖，而中国缺乏能达到这一标准的企业；在最大动载荷、最大静载荷方面，国内的行星滚柱丝杠产品明显低于国外同规格产品。目前，国内大型生产企业技术逐渐提升，中低档产品与国外差距较小或基本持平。从市场之间的竞争梯队来看，南京工艺、博特精工、优仕特、上银科技等企业是专注于生产行星滚柱丝杠产品的企业，属于第一梯队；第二梯队是指正处于研发与试产阶段的开拓者，包括积极向后一体化的贝斯特、汇川技术等，也包括鼎智科技、五洲新春等生产精密机械零部件厂商；第三梯队是指一些企业尚未直接宣布布局行星滚柱丝杠领域，但其现存业务对行星滚柱丝杠产品发展有一定的利好，如恒立液压、科德数控等企业。
行星滚柱丝杠产业链上游包括原材料与零部件供应，丝杠选用的材料多为合金结构钢、螺母和滚柱选用的材料为高碳铬轴承钢，零部件包括丝杠、螺母等核心部件。人形机器人可能采用反向式行星滚柱丝杠作为其核心零部件，一台人形机器人需要用14个线性执行器，每个执行器配备一个反向式行星滚柱丝杠，如果人形机器人年产量达到500万台，可为行星滚柱丝杠带来668亿元市场空间。
滚珠丝杠是工业精密机械中常用的传动元件，其主要结构包括滚珠丝杠、滚珠螺母、滚珠三部分。常见的滚珠丝杠包括自润式滚珠丝杠、静音式滚珠丝杠、高速化滚珠丝杠以及重负荷型滚珠丝杠等。从循环方式看，滚珠丝杆包括内循环和外循环两种，其中内循环是指滚珠在循环过程中始终与丝杠保持接触，外循环是指滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触。根据百谏方略（DIResaerch）研究统计，全球滚珠丝杠主要制造商包括THK、NSK、上银科技、SKF、银泰科技、博特精工、南京工艺、汉江机床、天津精艺精工、OZAK等，其中，全球top5制造商约占全球市场占有率45%。全球滚珠丝杠市场规模呈现稳步扩张的态势，2023年全球滚珠丝杠市场销售额将达到153亿元，预计2030年将达到235亿元，2023-2030年复合增长率（CAGR）为6.32%。其中，亚太是滚珠丝杠最大的消费市场，2023年亚太滚珠丝杠市场销售额将达到87亿元，预计2030年将达到135亿元，2023-2030年复合增长率（CAGR）为6.48%。
从应用市场来看，滚珠丝杠主要使用在于机床、专用设备（半导体、电池制造及其他专用设备）、工业自动化（机器人）、医疗器械、汽车等领域。并且，随着人形机器人等新兴应用场景相继出现，滚珠丝杠的需求持续提升。在人形机器人领域，滚珠丝杠的应用保证了机器人的稳定性和可靠性，以及关节传动的精准控制，从而能够执行更复杂和精细的任务。对Tesla Optimus的成本拆分，能够获得滚珠丝杠占到机器人总制造成本的12.07%，其中行星滚柱丝杠占比9.85%，滚柱丝杠占比2.22%，在中性情境下未来10-15年人形机器人60亿美元的全球市场，有望为滚珠丝杠带来约7亿美元新增需求。
传感器是指能够感知并转换物理量或化学量为电信号的装置，是人形机器人的“感官”，负责采集和处理环境和自身的各种信息，为机器人的决策和控制提供数据支持。我们着重关注人形机器人力传感器的研发进展，包括六维力传感器、一维力传感器以及压力传感器等。在机器人技术中，传感器可根据用途分为内部传感器和外部传感器。内部传感器大多数都用在监测机器人的内部状态，如位置、速度和加速度，主要包含位置传感器、速度传感器、力传感器、平衡传感器和加速度传感器等；外部传感器则专注于捕捉机器人外部环境的信息，例如距离、声音、光线和触觉，主要包含视觉传感器、触觉传感器、听觉传感器、嗅觉传感器、味觉传感器和接近觉传感器等。 根据Statista数据，2021年传感器全球市场规模为2325.9 亿美元，预计2025年传感器全球市场规模将超过3000亿美元，复合年均增速为8.04%。
根据赛迪顾问对中国传感器行业市场规模的测算，2016-2019年，中国智能传感器行业市场规模CAGR约为16.4%，随着我们国家3C电子、新能源汽车等领域对传感器需求的愈加旺盛和未来下游市场的快速地发展，前瞻产业研究院预计未来五年传感器制造业CAGR将达到19%，预计2026年中国传感器行业市场规模将达到7000亿元左右。
力传感器能检测张力、拉力、压力、重量、扭矩、内应力和应变等力学量，它直接影响着机器人的力控制性能。目前以美国ATI为代表的海外企业主导了全球六维力传感器市场，我国的六维力传感器生产企业因受制于维间耦合和标定检测等技术壁垒，仍处于产业早期，相关企业包括安培龙、宇立仪器、坤维科技、鑫精诚、蓝点触控等。
随着人形机器人量产及商业化进程的推进，高工机器人产业研究所（GGII）预测，到2030年，全球人形机器人领域力传感器市场规模将达328.06亿元，其中人形机器人领域六维力传感器市场规模将达138.40亿元。
触觉传感器是连接机器人触觉感知系统与物理世界的底层核心元件，功能是将机械刺激转换为电信号，然后传输给机器人的控制管理系统，以此来实现对外界物体的感知和反馈。目前已应用于机械臂感知、精密医疗、穿戴式设备、航空航天等领域。目前，全球触觉传感器市场主要被欧美和日本等发达国家的企业占据，如德国的海德汉、美国的霍尼韦尔、日本的多摩川、欧姆龙等，国产触觉传感器仍处于起步阶段，主要使用在于中低端市场，主要企业包括汉威科技、奥迪威、墨现科技等。
柔性触觉传感器作为触觉传感器的一种，可以感知压力、温度和湿度并具备可弯折、延展性等特质，大范围的应用于医疗保健、消费电子、工业等领域。人形机器人所需的“电子皮肤”即使用柔性材料制备而成的阵列式触觉传感器，有望使机器人具备多物理量（温度、力、粗糙度等）感知能力，帮助机器人实现精细操作。全球触觉传感器市场中，海外厂商凭借其先进的生产的基本工艺、深厚的研发积淀及全球化营销网络，在市场占有率上占据显著优势地位。QY Research的统计数据揭示，截至2021年，全球触觉传感器市场的主导企业包括但不限于Tekscan、Pressure Profile Systems以及Sensor Products Inc.等等，这三家领军企业的市场占有率合计约为65%。在国内市场，也有一批企业在积极布局和耕耘触觉传感器领域，如苏州能斯达（隶属于汉威科技集团）、苏试试验、奥迪威、力感科技、帕西尼感知科技以及墨现科技等都是颇具代表性的本土厂商，它们正致力于研发技术和市场拓展，力求在竞争非常激烈的国际市场中取得突破。中商产业研究院分析师预测，预计2029年市场规模增长至53.22亿美元，2022-2029年CAGR为17.9%。
惯性测量单元(Inertial measurement unit，简称 IMU)，是测量物体三轴姿态角及加速度的装置。一般IMU包括三轴陀螺仪及三轴加速度计，部分IMU还包括三轴磁力计。 IMU在小至手机、VR，大至航空、航天领域都得到了广泛的应用。
机器视觉是用机器代替人眼来做测量和判断，通过光学的装置和非接触的传感器，自动接收和处理真实物体的图像，以获得所需信息或用于控制机器人运动的装置。 机器视觉行业产业链环节较长，上游由工业镜头、工业相机、光源、图像采集卡、软件及算法构成，中游为设备商和系统集成商（主要负责软件的二次开发和设备制造），下游应用广泛，包括 3C、半导体、锂电、光伏、汽车、包装印刷、物流、轨道交通、生物医药、食品加工、轻工皮革等领域。目前，中国为全球机器视觉第一大技术来源国，截至2021年8月，中国机器视觉专利申请量占全球机器视觉专利总申请量的78.70%；其次是美国，占14.20%，日本和韩国排名第三和第四，占比分别为1.05%和1.02%。
GGII 多个方面数据显示，2021年中国机器视觉市场规模达到138.16亿元，其中2D视觉市场规模126.65亿元，3D视觉市场约为11.51亿元，到2025年我国机器视觉市场规模将达到472.65亿元，2021-2025年复合增速达到36%。预计2026-2028年中国机器视觉行业将继续保持快速地增长，其中，随着2D视觉逐渐向3D视觉升级，保守预测3D视觉市场以50%的增速增长，2D视觉市场以10%的增速增长。至2028年，中国机器视觉行业市场规模将达到869.92亿元。
1.近年来，国内外多家企业积极布局人形机器人产业并发布有关产品，全球人形机器人产业正迎来重要机遇期。
国外企业中，特斯拉、波士顿动力、本田、EngineeredArts、1XTechnologies等企业纷纷发布了Optimus、Atlas、ASIMO等人形机器人产品或其迭代产品；英伟达、高通、AMD等主要为人形机器人提供AI芯片、算法、解决方案等；国内企业中，优必选、达闼机器人、小米、傅里叶智能正逐步进行产品首发及更新。
国内外科技龙头包括华为、小米、腾讯、三星、特斯拉等纷纷关注人形机器人赛道。根据最新数据统计，2022年中国智能机器人行业投资事件数量达到159件，投资金额达311.77亿元，投资领域包括人形机器人、智能仿生机器人、智能机械手智能协作机器人等。根据人形机器人行业公开披露的融资事件来看，A轮及以前的融资事件较多;2023年1-8月，有机器人零部件厂商如健行仿生、钧舵机器人、佳安智能获得融资，也有通用型人形机器人研发商月泉仿生获千万级人民币的天使轮融资。
丰立智能（301368）：基本的产品包括小模数齿轮、精密减速器及零部件，新能源传动以及气动工具等产品。公司的谐波减速器常规型号全部研发完成，目前进入小批量生产中，已与人形机器人、协作及工业机器人等部分客户合作。
斯菱股份（301550）：机器人零部件产品计划覆盖工业机器人、协作机器人及人形机器人等领域。公司基于前期市场调查与研究的情况，计划逐步开发和量产谐波减速器、执行器模组、丝杠三大类产品。
绿的谐波（688017）：公司是国内谐波减速机有突出贡献的公司，国产替代加速下市占率有望持续提升 。2003 年公司开始谐波传动技术的研发，2010 年公司制造出第一台符合工业机器人使用标准的谐波减速器，2013 年公司打破外资垄断，成为国内第一家量产谐波减速器的厂商；2018 年为适应谐波减速器未来市场需求，公司推出融合谐波减速器、电机、传感器的机电一体化模组产品。目前公司谐波减速机产品在行业内具备较强优势，国内市占率超过 20%，仅次于哈默纳克，国产替代加速背景下公司市占率有望持续提升。
鸣志电器（603728）：公司是全球领先的电机及驱动系统制造商，在步入电机、伺服系统、无刷电机、空心杯电机及驱动系统等方面实现了深入布局。其中混合式步进电机产品在全球市场一直享有较高的市场地位，占据全球 10%以上市场占有率，打破了日本企业对混合式步进电机的垄断。目前公司已形成了以控制电机、驱动控制管理系统为核心，贸易代理及工业互联网等业务协同发展的业务架构。
江苏雷利（300660）：公司是全球家用微特电机领军企业，通过外延并购切入医疗器械、新能源汽车零部件、工控等高景气赛道，打开新的成长空间。未来公司有望由工控、新能源、医疗等高景气应用领域带动，实现多极增长。公司经过多年经营，已成为全世界知名的微特电机供应商，通过并购等方式切入医疗器械、新能源、工控等高端应用场景。
双环传动（002472）：公司是国内齿轮传动部件 龙头厂商 ，入 切入 RV 减速机市场享受成长红利。公司产品应用于乘用车、商用车、工程机械等领域，核心产品乘用车齿轮逐步从低附加值变速箱齿轮向高精度新能源汽车电驱系统齿轮转型，2021 年齿轮收入占比高达 80.4%。公司从 2013 年开始研发 RV 减速器，历时 3-4 年成功打破外资垄断，掌握摆线轮磨齿及总成装配等多项核心减速机技术，产品批量供货国产头部机器人企业，慢慢的变成了市场占有率最高的国产RV 减速器供应商。
虹软科技（688088）：公司为手机拍摄算法全球领导者，虹软在机器视觉方面技术储备A股第一，早在2017年就推出了AI视觉开放平台，已落地场景包括可与用户实时互动的3D虚拟机器人、可实现AI人脸迎宾的服务机器人、可识别不同环境的扫地机器人。特斯拉将于9月将推出人形机器人Optimus，而任何机器人不能离开环境感知，离不开机器视觉技术的支持。