2023年人形机器人行业分析报告:多维度赋能,人形机器人蓄势待发

  • 来源:华西证券
  • 发布时间:2023/08/21
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人形机器人行业分析报告:多维度赋能,人形机器人蓄势待发。人形机器人商业化持续推进。人形机器人发展到高动态阶段为未来多样化应用场景落地创造了丰富的想象空间,多家企业已就实际应用场景开展了商业化初试,其中1Xtechnologies的机器人EVE和AgilityRobotics的机器人Digit取得了不错的成绩,通过复盘他们的发展情况,我们认为人形机器人成功实现商业化需要从以下几点考量:(1)找到降本路径实现规模化,提升机器人应用经济性;(2)提升智能化水平;(3)功能设计与实用场景匹配助力应用,比如EVE、Digit。多维度赋能,人形机器人发展有望提速。在ChatGPT的加持下,人形机器人有望迎...

01 人形机器人的发展复盘

人形机器人探索已经历多个发展阶段

人形机器人前期发展可划分为主要三个阶段:技术探索阶段、功能突破阶段以及高动态发展阶段。 1973-2000年:1973年,日本早稻田大学的加藤一郎教授研发出世界上第一款人形机器人 WABOT-1。此后人形机器人的研究主要聚焦于 人形机器人的自主控制和运动,人形机器人处于仅能行走、不能预测运动控制且不能跑步的阶段。 2000-2013年:2000年,日本本田公司推出了人形机器人“阿西莫”(ASIMO),展示出强大的行走、跳舞、上楼梯以及拿放物品的能 力。随着机器人技术的快速迭代,人形机器人的运行功能逐步完善,并实现能够替代人类完成重力作业的功能。 2013年至今:2013年,波士顿动力推出Atlas,经过几次优化设计后,目前的Atlas已经能够实现跨越障碍物、后空翻等高难度动作。当 前的人形机器人具备了更高的环境感知能力、决策能力、学习能力以及运动控制能力,呈现高动态发展趋势,为未来应用场景落地创造 了丰富的想象空间。

人形机器人主流厂商的发展情况

1X technologies :EVE已初步实现商业化,NEO预计2023年底开启预订。 1X technologies前身为Halodi Robotics,成立于2014年,是挪威一家专注于开发具有高度灵活性和可扩展性的人形机器人公司。1X Technologies的旗舰产品是EVE,一款拥有两臂、两眼和四轮底盘的机器人,可以在各种环境中执行多种任务,如巡逻、监控、搬运等。 目前1X Technologies还在研发一款名为NEO的双足机器人,相比于EVE,其智能化水平更高,具备自主学习、AI导航等功能,预计将在 2023年底开启预订。 2023年3月,据1X Technologies宣布,该公司已经完成了规模为2350万美元的A2轮融资,由OpenAI创业基金领投,Tiger Global、 Alliance Venture、Investinor和其他投资者跟投。1X计划用这笔资金来加大力度研发双足机器人模型NEO,以及在挪威和北美量产其首款 商用机器人EVE。

本田:机器人ASIMO2022年宣布退役 。日本本田公司于1993年研发出P3机器人,是ASIMO的原型,后于2000年推出第一代ASIMO。经过数年积累,ASIMO掌握了跑步、单腿 跳跃、用五指说手语以及将咖啡倒入纸杯的能力,且拿东西力道准确。最终形态的ASIMO具有57个活动关节,可以轻松模仿人类跳舞, 身体灵活度很高,电池续航可达到40分钟。 实用性弱+成本高昂,ASIMO于2022年宣布退役。虽然ASIMO拥有了丰富的功能,但是这些功能大多数是停留在表演和展示阶段,并 不能在实际应用场景中展现出优势,不能适应复杂环境、不能提拿重物,只能完成一些简单、重复的工作,甚至语音互动只能进行简单 的对话、舞蹈表演也需要事先编程输入,相比于其高昂的研发投入以及造价成本,性价比低。2018年本田宣布停止ASIMO研发,2022 年宣布ASIMO退役。

02 人形机器人发展有望迎来提速

人形机器人引领产业变革升级

工业机器人已实现产业化。工业机器人应用快速渗透。据MIR睿工业统计,在中国,2012-2022年工业机器人销量从2万多增长到近30万台,十年增长了近15倍, CAGR约为26%。经过多年培育,工业机器人的下游应用场景不断开拓,包括汽车、电子、锂电、光伏、金属加工、食品饮料等。行业 中,外资品牌的综合实力强劲,其中发那科、安川、ABB和川崎作为“四大家族” 处于领先地位,本土企业受益于国内机器人领域的 快速发展而兴起,主要玩家包括埃斯顿、汇川技术、埃夫特、新时达等。

人形机器人的进阶:人形机器人不仅外观和功能方面与人相似,其能够具有类人的感知、决策、行为和交互能力,从而辅助甚至替代人类的 生产生活。与工业机器人相比,人形机器人从自动化迈向智能化甚至向具身智能进阶: 人形机器人具有更智能的“大脑”。工业机器人的行为通常是被事先编码设定的;人形机器人在全方位AI感知技术以及GPT大语言模型 加持下,呈现出较高的主动性,具体表现为具有自主学习、决策以及推理的能力。 人机器人具有更灵活的“身体”。通用型工业机器人因为其主要替代的是重复性劳动,根据事先设定完成重复工作,所以其自由度一般 为4-6;而人形机器人的行为更类人,其自由度一般在20以上,使其能够完成更加复杂、多样的动作。 人形机器人的应用场景更加多元化。由于被事先设定,工业机器人的应用场景相对固定;对于人形机器人,一方面在“大脑层面”具备 自主学习、决策以及推理的能力,另一方面在“身体层面”具备更高自由度能够完成更加多样的动作,因而其应用场景更加多元化。

人形机器人发展有望提速

资本抢注,企业纷纷入局加码机器人赛道 。 在ChatGPT掀起的AI浪潮下,国内外科技龙头包括华为、英伟达、小米、腾讯、OpenAI纷纷入局加码机器人赛道。 从具体投融资情况来看:在国内,根据机器人新媒统计,2023年1-5月机器人领域发生的融资事件累计81起,融资总额预计超110亿元, 融资方向主要包括工业机器人、服务机器人、机器人视觉等;在海外,2023年3月1X Technologies完成了2350万美元的A2轮融资,由 OpenAI领投;2023年5月,AI人形机器人初创公司 Figure完成了7000万美金的A轮融资,由Parkway Venture Capital领投。

03 特斯拉入局,人形机器人有望实现“0-1”

特斯拉机器人—Optimus介绍

Optimus原型机亮相,身体+手部共50个自由度 。 2022年9月30日,特斯拉AI day上特斯拉机器人Optimus原型机首次亮相,Optimus展现了跳舞、搬运物品以及浇花等功能。Optimus原 型机身高173cm,体重73kg,拥有28个身体执行器,包含两类六种。Optimus的灵巧手是设计亮点,单只手有6个执行器可实现11个自 由度。马斯克曾表示其设计特斯拉机器人最初的定位是替代人们从事重复枯燥、具有危险性的工作;但远景目标是让其服务于千家 万户,比如做饭、修剪草坪、照顾老人等。

Optimus如何实现“0-1”?

储备技术移植,加速Optimus迭代。 2023年3月,在特斯拉投资者会上,马斯克提到Optimus是可以将公司之前已有技术整合在一起,就能直接制造出来的。根据目前的信 息,预计电动车储备技术移植将主要体现在:(1)FSD算法:打通FSD和机器人的底层模块;(2)Dojo 超级计算机:能为Optimus 提供算力支持。Tesla AI推特账号公布,2023年7月特斯拉的 Dojo 计划投产,2024年2月特斯拉的算力规模将进入全球前五,2024年10 月特斯拉的算力总规模将达到 100 Exa-Flops ;(3)Autopilot感知技术Occupancy Network。

受益于技术支撑,Optimus实现快速迭代。2021年8月,特斯拉首次公开展示概念机Tesla Bot;2022年9月30日,Tesla AI day上 Optimus原型机亮相,展现了跳舞、搬运物品以及浇花等功能;2023年5月的股东大会上公布了Optimus的最新情况, Optimus的功能 有了较大的提升,包括力度控制更加精准灵敏、环境感知和记忆能力提升、掌握模仿人类行为的能力。

电动车产能扩张迅速,印证Optimus量产能力。 从2014年特斯拉在内华达打造了第一座超级工厂,仅经7年,到2022年底特斯拉在全球已有7家主要工厂(含5家超级工厂)。截止到 2023Q2,特斯拉电动车年产能已超过200万辆。2023年3月,马斯克公布了墨西哥超级工厂计划,意味着特斯拉第6座超级工厂即将落 地。2023年5月,马斯克在股东大会上表示将扩建内华达超级工厂用于生产特斯拉Semi和4680电池。随着超级工厂的建立,特斯拉汽 车产量快速增长,由2014年的3.5万台提升至2022年的137万台,CAGR达到58.15%。

根据马斯克预测,Optimus的单台成本可能低于2万美元。我们认为,一旦Optimus实现了技术上的降本突破以及商业上的应用落地, Optimus将有望借助于特斯拉电动车超强的制造能力而快速量产,从而实现规模化降本,提高经济优势,低成本将促进Optimus快速渗 透,渗透带来的规模效应又将进一步推动成本下降,形成良性循环。

研发创新力强,Optimus技术降本可期。 特斯拉保持高研发投入,坚持研发创新降本。2017-2022年特 斯拉研发支出由13.78亿美元增长至30.75亿美元,CAGR为 17.41%。高研发投入产出的成果也十分亮眼,在电动车领域, 特斯拉采用了多种技术降本方式,包括自研4680电池、采用 CTC技术、一体化压铸、自研FSD芯片、电子电气架构升级、 电驱设计降本等。 我们认为,Optimus将受益于特斯拉强大的研发能力,从而 有望快速实现技术降本突破。

报告节选:

编辑:火腿肠
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