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今天分享的人形机器人系列深度研究报告：《人形机器人行业深度报告：海外国内代表企业纵览及核心零部件分析》。

（报告出品方：太平洋证券机械团队）

报告共计：93页

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一、海外：特斯拉Optimus引领行业，量产前夜

1.1 Tesla Bot横空出世，人形机器人快速迭代更新

• 初次亮相：2021年8月19日，在特斯拉首届AI Day活动中，马斯克亲自发布了新产 品——Tesla Bot。在最初的构想中，这款人形机器人的身高为5英尺8英寸（对应 1.72m），重125磅（对应56kg），移动速度为5英里/小时（对应8km/h），具备承重 45磅（对应20kg）的能力。Tesla Bot在其头部配置了Autopilot摄像头，并使用FSD 作为其智能系统。

• 技术细节：按照马斯克的设想，Tesla Bot将由分布在机器人手臂、颈部、躯干、手 掌、腿部的合计40个电机驱动，使用轻质材料构成主体，并拥有如人类一般灵活的双 手。马斯克认为，Tesla Bot将会从处理无聊、重复和危险的事情开始，逐步去实现 其他更复杂任务。

1.2 Optimus重磅登场，有望在3至5年内降本至单台两万美金

• 擎天柱登场：2022年9月30日，特斯拉在其AI Day展示了人形机器人Optimus（擎天柱） 的原型机版本，并在展示文档中分享了大量技术细节。特斯拉在本次AI Day中表示其 原型机于2022年2月已经推出，并作为开发平台进行深度研发。量产外形的机器人同 样在现场进行静态展示。马斯克认为Optimus有望在3-5年内降本至2万美金一台，从 而普通家庭亦可购买。

• Optimus全身共有40个关节：根据2022年特斯拉AI Day的现场展示，擎天柱Optimus全 身共有40个执行器关节。其中，Optimus的四肢以及躯干部分合计有28个执行器关节， 包括14个旋转执行器关节以及14个线性执行器关节。而Optimus的一双灵巧手则有12 个执行关节，即单手对应6个执行关节。

• Optimus配置有高自由度的灵巧手：根据现场展示，Optimus的单个灵巧手配有6个执 行关节，具备11自由度，可以进行自适应抓取，且具备反向锁止功能。尽管未有明确 的文字说明，但根据现场展示的视频，Optimus的灵巧手预计将使用空心杯电机、涡 轮蜗杆传动以及绳驱的组合方案。Optimus的灵巧手具备抓取20磅重量物体的能力， 且可以使用工具以及紧握细小的物件。

• Optimus全身共有14个旋转执行器：根据2022年特斯拉AI Day的现场展示，特斯拉为 擎天柱Optimus设计了3种旋转执行器，其扭矩最大可达20/110/180NM，对应的重量为 0.55/1.62/2.26kg。旋转执行器包括无框电机、谐波减速器(Strain Wave Gearing)、 传感器(位置编码器、无接触扭矩传感器)、轴承(角接触球轴承、交叉滚柱轴承)等零 部件。其主要用于机器人的肩部(6)、肘部(2)、躯干(2)、髋部(4)。

• Optimus全身共有14个线性执行器：根据2022年特斯拉AI Day的现场展示，特斯拉为 擎天柱Optimus设计了3种线性执行器，其驱动力最大可达500/3900/8000N，对应的重 量为0.36/0.93/2.20kg。线性执行器包括无框电机、反向式行星滚柱丝杠(Inverted Roller Screw)、传感器(位置编码器、力传感器)、轴承(球轴承、四点接触轴承)等 零部件。其主要用于机器人的上臂(2)、下臂(4)、大腿(4)、小腿(4)。

• Optimus执行器位置分布情况：如前文所述，Optimus的四肢以及躯干部分合计有28个 执行器关节，包括14个旋转执行器关节以及14个线性执行器关节。其中，旋转执行器 主要用于机器人的肩部(6)、肘部(2)、躯干(2)、髋部(4)，而线性执行器用于机器人 的上臂(2)、下臂(4)、大腿(4)、小腿(4)。

1.3 Optimus已可完成复杂识别及运动任务，远期需求或达到100亿台

• 力度控制能力，感知能力显著提升：2023年5月，特斯拉在其股东大会上发布擎天柱 了Optimus的演示视频，机器人的力度控制更加精准，可以接触但不击碎鸡蛋。机器 人的感知能力亦显著提升，可以识别并记忆不同的路况。此外，Optimus可以由人类 输入动作范例，进行端到端的学习。马斯克认为Optimus的远期需求或达到100亿台。

• 擎天柱已可以完成分类积木块，单腿站立瑜伽：2023年9月，特斯拉在推特/X上发布 Optimus的最新演示视频。在视频中，机器人可以使用视觉及关节编码器校准肢体的 移动路径，更高效地学习各类复杂的任务。在视频中，擎天柱可以完成依靠视觉分选 不同颜色的积木块，还可以做出多个单腿站立的瑜伽动作。

1.4 波士顿动力：现已被现代集团收购，Atlas具有超强的运动能力

• 人形机器人代表性企业，公司曾几经易主：1992年，波士顿动力公司由马克·雷波特 成立，研发制造各类机器人产品。2013年谷歌母公司Alphabet收购波士顿动力公司。 2016年波士顿动力研制出电液驱动的机器狗，取名为Spot。2017年日本软银集团收购 波士顿动力。2018年波士顿动力发布了Atlas人形机器人宣传视频，其超强的运动能 力引起关注（实际上，初代Atlas亮相于2013年，由波士顿动力开发，由美国国防部 国防高等研究计划署DARPA资助和监督）。

• Atlas具有超强的运动能力：根据波士顿动力发布的视频，Atlas执行了一系列高难度动作，其中包括分腿跳跃，360度旋转跳跃，倒立动作,甚至是翻筋斗等。Atlas以十 分流畅的姿态完成了上述动作。

• 独特的液压伺服驱动：区别于一般的人形机器人，Atlas使用电动及液压混合驱动， 其通过液体压缩产生高压液体去推的缸体产生推力，从而驱动机器人。对比电驱动， 液压驱动的功率密度较高且抗冲击能力较强，因此可以轻易完成后空翻等高难度动作。 波士顿动力在液压伺服驱动领域领先于其他机器人厂商。Atlas搭载一个重5kg，功率 5kW的液压驱动装置，可以为其提供极具爆发性的驱动力。

• 采用3D打印技术去制造匹配液压驱动的零部件：液压执行器需要布置油箱、液压泵、 伺服液压阀、溢流阀、液压管路、执行器(油缸)及各类传感器。因此为实现液压系统 与肢体的完美融合，第二代Atlas开始使用3D打印技术制作机器人的腿部，从而将伺 服阀、执行器、液压管路完全嵌入到四肢机构件中。

1.5 本田：ASIMO为全球最早的双足人形机器人，诞生于2000年

• 阿西莫是全球最早人形机器人：ASIMO是日本本田技研工业株式会社研制的仿人机器 人，诞生于2000年10月31日。ASIMO即是指Advanced Step Innovative Mobility，高 级步行创新移动机器人。ASIMO身高为1.3m，体重为48kg，其最高行走速度为9km/h， 全身拥有57个自由度。

• 使用场景：ASIMO可以执行曲线行走，下台阶，弯腰等各项复杂动作。此外，ASIMO还 可以握手，挥手，随着音乐自由舞蹈，甚至可以踢足球。ASIMO目前应用于接待员， 智能向导等场景。日本的IBM等七家企业租用了ASIMO作为接待员。ASIMO亦作为智能 导游向游客讲解相关内容，以及在飞机场、车站等地担任道路引导员。本田公司期待 着ASIMO真正地对人类有益，丰富人类的生活。

1.6 1X Technologies：获得OpenAI投资，具备EVE及NEO两款产品

• 挪威人形机器人新星，OpenAI资本加持：挪威公司1X Technologies成立于2014年， 原名Halodi Robotics。1X生产具有类人运动和行为能力的机器人,目标是构建安全的 机器人,并可以与人类一起工作。1X于2023年3月宣布，其完成了2350万美元的A2轮融 资，由OpenAI创业基金领投，Tiger Global和一些挪威的投资者跟投。投资方OpenAI 创业基金方面认为，“在通过使用安全、先进的机器人技术来增加劳动力方面，1X走 在了前列”。

• 产品战略：在获得资金注入后，1X计划开始生产NEO双足机器人。1X已经为其投入9年 的研究时间。此外，这笔资金还将用于扩大1X在挪威和北美的轮式机器人产品EVE的生产。

1.6 Agility Robotics：获得亚马逊投资，Digit用于仓储物流场景

• 脱胎于校园，推出人形机器人Digit：Agility Robotics成立于2015年，是由俄勒冈 州立大学孵化出来的机器人公司。Agility最早推出的机器人为Cassie（仅有双足）， 2019年在Cassie的基础上加上躯干和手臂，从而推出了人形机器人Digit，作为“机器人同事”安全、自主地工作。

• 获得亚马逊投资，新版Digit专注于仓储场景：2022年4月，Agility Robotics获得 AIIF（亚马逊工业创新基金）参投的1.5亿美元B+轮融资。Amazon计划使用Digit去提 高其仓库的自动化程度。2023年，公司推出了最新版本的Digit，其头部和机械手得以升级，并更进一步专注于仓储物流场景。2023年10月，亚马逊宣布将开始在其仓库 中对Digit进行应用测试。

二、国内：人形本体厂商百花齐放，快速追赶

2.1 国内本体厂商奋力追赶，产业政策助推成长

• 国内本体厂商大量涌现：在国内政策、资本以及技术多方面因素的加持下，国内人形 机器人市场的潜力正加速释放。目前，不同背景的玩家正加速涌入市场，国内人形机 器人厂商发布的产品在智能化，运动控制等产品属性上展现出不错的竞争力，并快速推进其量产节奏。

2.2 优必选：四登央视春晚舞台，本土人形机器人第一股

• 本土人形机器人明星企业：优必选是国内人形机器人的明星公司，2012年创业之初即 推出过一款人形机器人Alpha。优必选的机器人产品四登央视春晚舞台表演因而被大 众熟知。优必选的企业级智能机器人涵盖教育、物流、康养、安防、商业服务等领域， 其消费级机器人则是主要用于家庭教育、家庭娱乐及儿童发展的小型机器人。

• 代表产品：优必选旗下的Walker系列为其代表性产品。优必选于2018年推出其第一代 Walker产品，2021年优必选在世界人工智能大会发现其最新一代Walker X产品。

2.3 傅利叶智能：外骨骼机器人专家，通用人形机器人GR-1量产在即

• 起家于康复机器人，机器人平台型企业：傅利叶智能成立于2015年，是一家通用机器 人平台型企业，以全栈式机器人核心技术为基石、以创新型机器人本体产品为载体， 致力于通过智能技术变革各行各业。傅利叶智能初期主要产品为应用于康复领域的外 骨骼机器人。

• 切入通用人形机器人，GR-1量产在即：由于傅利叶智能具备较强的通用机器人底层技 术，2023年中，傅利叶智能正式发布首款通用双足机器人产品GR-1，该产品具备流畅 的外观、优异的运动能力，并将领先实现量产交付，已经于9月开启预售。

2.4 智元机器人：华为天才少年“稚晖君”躬身入局人形机器人

• 华为天才少年创业，仅半年便推出产品：智元机器人（AGIBOT）由华为天才少年“稚晖君”彭志辉初创于2023年2月，是一家致力于以AI+机器人的融合创新，打造世界级领先的具身智能机器人产品及应用生态的创新企业。在成立仅约半年后的2023年8月18日，稚晖君在上海召开新品发布会，正式发布远征A1智能机器人。

• 核心零部件均为自研，并发布机器人系统：智元自研了关节电机PowerFlow、灵巧手 SkillHand、反曲膝等关键零部件，以此提升具身智能机器人的能力、同时降低成本， 此外在软件层面，智元机器人还自研了AgiROS等系统。稚晖君表示，后续智元机器人 会将AgiROS开源，并为开发者提供详细的文档与demo。

2.5 达阀科技:拥有云端智能机器人家族，主力产品为Ginger系列

• 云端机器人创造者，专注服务领域：达闼是智能机器人领域的独角兽头部企业，全球 领先的云端机器人创造者、制造商和运营商。达闼科技由前美国UT斯达康公司CTO， 前中国移动研究院院长黄晓庆于2015年3月创立，专注于云端智能机器人技术的研究 与开发，致力于实现运营商级别的大型融合智能机器学习和运营平台。截至2022年12 月，达闼已经拥有超1600+项专利申请，在云端机器人领域专利数全球第一。

• 主力产品Ginger系列，目前已迭代到第二代：达阀的首代人形机器人产品Ginger 1于 2019年世界移动通信大会推出。其迭代产品Ginger 2于2022年世界人工智能大会推出。 Ginger 2搭载公司自研的智能柔性关节SCA2.0，主要应用场景为迎宾导航，活动庆祝， 养老陪护等。

2.6 宇树科技：全球四足机器人行业开创者，推出人形机器人H1

• 四足机器人开创者，多次登台重要活动：杭州宇树科技是一家世界知名的机器人公司， 其由王兴兴创立于2016年8月，专注于消费级、行业级高性能通用足式/人形机器人及 灵巧机械臂的自主研发、生产和销售。曾受邀参加2021牛年央视春晚，2023杭州亚运会和亚残运会等，并多次受到央视新闻联播报道。宇树科技是全球首家公开零售高性 能四足机器人并最早实现行业落地的公司，全球销量历年领先。

• 切入人形机器人，发布产品Unitree H1：2023年8月15日，宇树正式宣布进军通用人形机器人领域，发布旗下首款通用人形机器人产品Unitree H1。目前H1关节单元中核心零部件包括伺服电机、减速器、控制器均为宇树自研自产。宇树科技计划于本年度 四季度完成上市量产。

2.7 小米集团：创新型科技企业，进军智能电动车以及人形机器人

• 多赛道布局，永远相信美好的事情即将发生：小米集团成立于2010年4月，并于2018 年7月9日在香港交易所主板挂牌上市,是一家以智能手机、智能硬件和IoT平台为核心 的消费电子及智能制造公司。小米集团始终努力践行“始终坚持做感动人心、价格厚道的好产品，让全球每个人都能享受科技带来的美好生活”的公司使命。目前，小米集团大力进军智能电动车以及机器人领域。

• 发布四足机器人以及人形机器人：早在2021年8月，小米便发布了旗下第一代仿生四 足机器人CyberDog（铁蛋）。在2022年8月的小米秋季发布会上，小米发布了旗下首 款全尺寸人形仿生机器人CyberOne（铁大）。在2023年8月的小米年度演讲中，雷军发布了小米仿生四足机器人CyberDog 2（铁蛋2代）。

2.8 小鹏汽车：智能汽车头部新势力，推出人形机器人PX5

• 智能汽车新势力，未来出行探索者：小鹏汽车成立于2014年，总部位于广州，是中国领先的智能电动汽车公司。小鹏汽车自我定位为未来出行探索者，此前小鹏汇天推出 了其自主研发的一体式智能电动飞行汽车旅航者X2，后续转向研发分体式飞行汽车并推动其量产。

• 小鹏科技日推出PX5，计划应用于小鹏工厂：在2023年的1024小鹏汽车科技日上，小 鹏推出了自研的双足人形机器人PX5。小鹏将在人形机器人PX5上应用XNGP、XEEA电子电气架构、XPower、XGPT灵犀大模型、XOS等智能汽车同源技术，并尝试将其应用工 厂生产及销售服务等场景，将智能机器人与AI汽车深度链接，驶向汽车公司的下一站。 何小鹏表示，团队耗时5个月，实现了PX5的稳定行走。

三、人形机器人的核心零部件分析

3.1 减速器：旋转关节的核心零部件，国产替代已经有所进展

• 减速器：按结构和传动特点划分，减速器种类有行星齿轮减速器(Planetary gears)、 摆线针轮减速器（Cycloid reducer）和谐波齿轮减速器(Harmonic drive)、蜗杆减 速器（Worm reducer）等。在这些减速器的基础上，通过组合又诞生出一些新式的减 速器，如大名鼎鼎的RV减速器（Rotate Vector reducer）便是由摆线针轮减速器和行星齿轮减速器组合而成。

• 行星减速器的竞争格局：在全球范围内，日本及德国等国家的精密行星减速器产品在 设计水平，可靠性及使用寿命等方面处于行业领先地位。根据QY Research，日本新 宝，纽卡特，威腾斯坦，精锐科技是全球精密行星减速器市场的主要供应商。行星减 速器国产头部厂商则包括中大力德、科峰智能、纽氏达特等。行星减速器的整体技术 壁垒对比谐波减速器相对较低，因此整体市场份额较为分散。

• 行星减速器的市场规模：行星减速器下游包括移动机器人，新能源设备，高端机床， 工程机械，电子设备等各类领域，应用场景较为分散。根据QY Research，2022年全 球行星减速器销量销售金额为12.0亿美元，其中中国境内销售金额为5.0亿美元。预 计2029年全球行星减速器销售规模达22.3亿美元，中国市场规模达11.5亿美元。

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