机器人产业化进展如何？

机器人产业化加速，国内产业链生态逐步完善。

1. 产业化落地加速，华为入局打造国内机器人生态

华为入局，平台赋能有望加速国产人形机器人落地。2024 年 11 月，华为（深圳）全球具身智 能产业创新中心成立，华为在具身智能关键技术和产业生态上已经提前做了技术储备和产业布 局，并已与超百家企业共同搭建了具身智能和机器人产业的合作生态。2024 年 11 月 15 日，华 为与乐聚机器人、大族机器人、拓斯达、中坚科技、中软国际、禾川人形机器人、兆威机电等 16 家企业签署了战略合作备忘录。我们认为，华为正式入局人形机器人，加上盘古大模型的加 持，有望赋能机器人赛道，加速国产人形机器人项目落地。 华为未来在人形机器人领域的参与方式，我们认为可以参考华为入局汽车行业的方式发展。华 为在在汽车领域分别有标准零部件模式/HI 模式/智选三种合作模式： 1） 标准零部件模式：华为向车企提供激光雷达、毫米波雷达、摄像头等零部件以及一些电控 解决方案，合作参与度较低； 2） HI 模式：合作企业包括北汽极狐 HI 版、长安阿维塔 11 等，用华为全栈的智能汽车解决方 案，合作参与度较高，华为通过计算和通讯架构等方式赋能车企； 3） 智选模式：华为不仅提供全栈智能汽车解决方案，还做整车的产品定义，产品设计，制造 工艺设计，用户体验设计，产品市场营销和产品销售。在智选模式中，车企负责的部分只 是传统的机械工程、底盘调校和工厂的生产制造。在智选模式下，华为选择了赛力斯作为 合作车企。

国内地方整车厂也逐步参与人形机器人行业。2024 年 10 月，重庆市经信委等部门印发《重庆 市“机器人+”应用行动计划（2024—2027 年）》提出了五个重点领域：制造业、农业、智能 建造、公共服务、特种应急。重点工作包括攻关机器人产业关键核心技术，开发中高端机器人 产品，培育机器人重点企业，搭建“机器人+”应用供需平台，探索“机器人+”应用创新模式 等。在产业基地方面，2024 年 7 月，中西部首个人形机器人创新中心——成都人形机器人创新 中心正式登“岛”入驻。我们认为以重庆、成都为代表的中西部地区发布相关产业政策、建设 产业基地，同时以长安汽车、赛力斯等为代表的车企入局人形机器人产业，国内机器人产业链 有望逐步完善，人形机器人可以借助汽车产业链规模化能力降低生产成本。

1) 长安汽车：11 月 15 日举办的 2024 广州车展上，长安汽车宣布，未来五年内计划投入超 500 亿布局海陆空立体交通方案和人形机器人。在机器人领域，将开展类人机器人、汽车 生态机器人等相关产业布局。2026年前推出长安飞行汽车产品，2027年前发布人形机器人 产品。 2) 赛力斯：2024 年赛力斯就在招聘软件上陆续发布多个与人形机器人相关的岗位，其中包括： 具身智能控制工程师、嵌入式软件开发（电机-机器人）、产品经理（机器人）、具身智 能应用开发 leader 等，储备机器人相关技术。 3) 小鹏：小鹏在人形机器人领域探索较早，11 月 6 日，在 2024 小鹏 AI 科技日上，小鹏董 事长兼 CEO 何小鹏正式发布了最新款人形机器人——小鹏 Iron。

人形机器人初步落地场景逐步明确。我们认为工厂有望成为人形机器人初步落地场景，以特 斯拉、Figure 2 等为代表的企业将人形机器人应用在工厂领域。我们认为，工厂场景有望作为 人形机器人落地的第一个场景，后续在逐步应用到家庭等其他场景。

2. optimus 再升级，灵巧手成为重点

特斯拉人形机器人再更新，量产有望提速。从 2024 年 10 月特斯拉人形机器人进展来看，目前 optimus 在 AI 的驱使下可以在工厂中完成一些任务，可以自主探索空间，进行避障，依托特斯 拉汽车一致纯视觉方案，可随时捕捉外界环境特点，自主识别复杂环境进行决策、规划和行动。 Optimus 可自主充电，可承载较大的有效载荷，如 11KG 电池托盘，并且可以与人互动，在运动 性能方面，展示了爬楼梯等能力。 1） 量产预期有望提速：马斯克给出的量产时间节点是 2025 年年初进行小批量生产，率先在 特斯拉内部使用；当年年底，特斯拉工厂将应用数千台 Optimus；2026 年，特斯拉将大幅 度提高 Optimus 产量，并向外部出售。 2） 目前主要改进方向：改进设计，简化生产流程，构建供应链，从而实现大规模生产。 3） 在 2024 年 11 月，公司展示 22 自由度灵巧手，未来扩展触觉传感集成、通过肌腱实现更 精细的控制、减轻前臂重量有望成为潜在发展方向。

从特斯拉 2024 年 4 月公布的灵巧手专利来看，第二代灵巧手采用线绳的欠驱动模式，其手部 结构：一个机器人手系统可以包括一个手掌区域和一个或多个手指，每个手指包括一个驱动装 置；一个近端部件，其第一端机械地耦合到手掌区域并配置为绕着相对于手掌区域的第一枢轴 旋转；一个远端部件，其第一端机械地耦合到近端部件的第二端，并配置为绕着相对于近端部 件的第二枢轴旋转；一根电缆，其第一部分耦合到驱动装置，第二部分沿着近端部件和远端部 件延伸，第二部分与第一枢轴和第二枢轴分离，且其末端具有比电缆直径更大的尺寸，具有更 大尺寸的末端结构用于在驱动装置拉动电缆时与远端部件啮合。我们认为采用欠驱动模式，可以简化结构保障灵活性，从构成来看： 1） 总共 6 个执行器，大拇指 2 个，其他每个手指一个 2） 电缆布线，有助于产生更均衡的关节扭矩，并有助于微调扭矩 1） 采用扭矩弹簧，可以为手指关节提供一定刚度，同时使用磁铁和霍尔效应传感器精确 检测手指位置和关节角度。

特斯拉机器人手部自由度增加，手部电机降本有望引起重视。2024 年 5 月，马斯克表示 Optimus 的双手将升级为拥有 22 个自由度，这非常接近人类拥有 27 个自由度的双手，灵巧 手的零部件配置有望发生改变，手部电机数量有望进一步增长。在控制生产成本的情况下，电 机降本诉求有望提升。 1） 如果考虑采用一体化电机技术，将电机与其他传动设施集成在一起，从而缩小体积、减少 重量，此外也可以使用改进电机内部设计，增大功率密度。 2） 空心杯电机属于无齿槽电机，无刷电机减少了机械接触和磨损，寿命更长且维护成本较低； 有齿槽磁能更集中，相比空心杯电机模组转速更低可以节省齿轮箱，性价比优势较突出。 因此出于人形机器人降本需求，搭载无刷有齿槽电机的灵巧手商业化进度可能更快。

灵巧手减速器方案可以分为行星齿轮箱、谐波方案等： 2） 谐波减速器：哈默纳科在 23 年年报中特别强调了用于人形机器人手部的迷你执行器 RSF-3C 及 RSF-5B，集成谐波减速器、无刷伺服电机及编码器于一体，显示出哈默纳科 在人形机器人手部执行器技术上的领先优势。这些微型减速器极可以用于手指关节， 每根手指配置 2-3 台。 3） 行星齿轮箱：价格相对便宜，国内如帕西尼，DexH13 驱动结构采取旋转电机主流驱动 方案，手指传动方案采取行星齿轮箱+丝杠+连杆的方式。考虑成本因素，我们认为短 期内行星齿轮箱方案可能性更大。

参考刘伟等《机器人灵巧手研究综述》，灵巧手的主要传动方式有连杆传动、齿轮传动、 带传动以及线绳传动： 1）连杆传动多用于工业和商业用途，多个连杆串并联混合的使用形式较为常见。手指的 运动和动力由刚性连杆传递，能够抓取大型的物体且结构设计紧凑，可以完成包络抓取。 但是在远距离的控制上就比较困难，容易发生弹射，抓取的空间较小。 2）齿轮传动在工业机器人中应用比较广泛，它能获得稳定的传动比，传递效率高，可靠 性更强。但齿轮本身的质量加大了整体的质量和惯性。 3）线绳驱动是目前灵巧手研究中应用最为广泛的一种传动方式，线绳在一定程度上模拟 了人手的肌腱结构，线绳传动使得大型的驱动器远离了执行机构，减轻末端的负载和惯量，提升了抓取的速度，它排布灵活，适合空间狭小且需要驱动自由度数目较多的传动场合。 但它也有自身的局限性，如带负载能力弱，预紧力变化大，负载越大效率越低等。

参考刘伟等《机器人灵巧手研究综述》，从目前灵巧手种类来看，已经有部分灵巧手自由 度达到 20 以上。从传动方式来说，腱绳、韧带、连杆等均有应用，腱绳方式应用相对较 多，在复杂度较高的灵巧手中可能更为适用。

综合前文论述，我们认为特拉斯目前 22 自由度灵巧手方案可能采用腱绳驱动方案，采用 行星齿轮箱+丝杠+腱绳设计。 参考韩运峥《空间五指灵巧手控制系统设计》，腱绳驱动的原理如下图所示，电机和滚珠 丝杠外置于手臂中，电机通过减速箱带动滚珠丝杠，电机轴的转动被转化为丝杠螺母的平 移运动，丝杠螺母拉动腱绳，腱绳另一端连接到手指指骨上，拉动手指绕关节轴旋转。由 于手腕的俯仰和侧摆运动会扭动腱绳的位置和形状，消除手腕运动对腱绳的影响，在腱绳 外面套上硬质弹簧，类似自行车刹车线的原理。

人形机器人需要增加触觉传感集成，有望催化电子皮肤加速落地。电子皮肤一种人工智能皮 肤，由多个传感器组成，模仿人类皮肤的触觉能力。它可以用于机器人、假肢等，赋予它们触 觉能力，并且可以测量体内和环境的各种参数。电子皮肤可以赋予机器人类似人类皮肤感知力， 人形机器人的发展有望加速电子皮肤的产业化落地。

静待工艺成熟，看好电子皮肤在人形机器人领域应用潜力。目前电子皮肤仍处于实验室阶段， 在成本、感知性能上依然有较大提升空间，具体来说有以下难点：1）在材料层面，需要具有类似组织的机械性能和在生理环境中的优异稳定性；2）在器件层面，需要使用具有出色电子 特性的低工作电压（例如高电荷载流子迁移率和低亚阈值摆幅）进行安全高效的机体操作；3） 在系统层面，需要具有足够晶体管数量、逻辑深度和功能复杂性的信号调理电路；4）在应用 层面，柔软的电子皮肤需要感官信息的仿生编码和设备生物界面的神经形态驱动，以实现自然 感觉和低功耗。