2024年人形机器人行业2025年度策略:从科幻到现实,人形机器人进入量产元年

  • 来源:华安证券
  • 发布时间:2024/12/19
  • 浏览次数:687
  • 举报
相关深度报告REPORTS

人形机器人行业2025年度策略:从科幻到现实,人形机器人进入量产元年.pdf

人形机器人行业2025年度策略:从科幻到现实,人形机器人进入量产元年。人形机器人是AI应用落地的主要载体。大模型问世是人工智能发展的分水岭,以人工智能大模型为代表的人工智能第三发展阶段未来会有一段较长的发展红利期,将成为新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力量。人形机器人作为人工智能落地物理世界的优质载体,将受益于人工智能的快速发展,其拥有感知、思考、决策等能力不再遥不可及。人形机器人集成人工智能、高端制造、新材料等先进技术,有望成为继计算机、智能手机、新能源汽车后的颠覆性产品。2025年人形机器人将进入量产元年,优秀企业有望逐步显现。2025年,特斯拉optimus有望进入小批量量产阶段,将有...

1人形机器人行业复盘和投资方法总结

小盘股表现较好时,人形机器人板块有超额表现

人形机器人板块工控和汽车零部件行业公司较多,市值较小。  人形机器人产业前景广阔,想象空间较大,因此当市场流动性充裕,小盘股表现较好时,人形机器人板块有超额表现。

本体厂商有显著技术突破时,板块表现超额

事件驱动型投资,关注头部厂商技术突破。人形机器人属于强预期板块,主要是事件驱动,板块行情和特斯拉、英伟达、华 为等本体头部厂商进展高度相关。

人形机器人投资方法论——五大维度择选优质公司

复盘总结:人形机器人产业链表现为事件驱动和小市 值和新进入行业的标的相对表现较好,主要原因是行 业远期空间大,但是短期没有量产落地,业绩上暂未 有表现。股价上涨的核心都是围绕增加的期权价值, 我们总结了五大维度帮助把握人形机器人产业链的投 资机会。 机器人应用功能增加:事件催化背后是头部厂商技术 进展,增加机器人应用功能,增加潜在销量和加快量 产进展,确定性和行业潜在空间提升,股价上涨; 被头部厂商采用确定性:环节被头部厂商采用的概率 增加增强了确定性和潜在空间,股价上涨; 细分行业格局:细分环节的壁垒越高,格局越好,最 终落实到终局可以获得较高的市占率以及净利率;定点确定性:过往与头部厂商有合作的企业获得定点 概率更大;公司弹性:机器人业务占比高,受其他业务影响越小 的公司,弹性更大。

2人形机器人本体厂商技术进展

人形机器人关键技术:运控算法

人形机器人对工业机器人的优势:工业机器人和机械臂等更多在标准工业场景下使用,功能有限。现在社会的基础设施都是 以人为服务对象建设的,设计人形机器人的意义在于机器人可以像人一样,使用各种基础设施。同时人形机器人可以实现多 种功能的整合,相对工业机器人更具有通用性。

运控算法是人形机器人大规模量产的关键要素。运动控制能力又称机器人的“小脑”是人形机器人的核心能力,在机器人执 行具体任务时候,需要解决准确性和实时性问题,AI在机器人的任务和步态规划是其中最大的难点,其他的比如人形机器人 行动的速度、步幅、稳定性和路径规划也都是难点。

人形机器人算法可供练习数据相对较少。人形机器人最终仍然需要往与人交互的层面上发展,要确保人形机器人在与人类做 物理交互的安全不能仅依靠纯位置控制,最终能决定机器人人机交互能力的主要是AI算法及软件平台能力。相对自动驾驶和 ChatGPT等人工智能算法,人形机器人的算法难度在于可获取用于练习的数据较少。

技术发展遵循“工业——2B商业——2C家用”的路线。完全2C需要应用的场景太多样,算法和AI技术都难以满足要求。全 通用场景的人形机器人实现难度较大,2B工业是最先应用的场景。2B场景更标准化、更简单,场景结构化程度高,尤其是工 业场景,它更加标准,有利于标准数据收集及算法和产品迭代。

特斯拉Optimus将进入量产阶段,运控能力快速进步

特斯拉Optimus持续迎来技术新进展。自10月10日“WE, ROBOT”发布会后,特斯拉Optimus持续迎来新进展。据财联社报道,10 月17日,特斯拉更新Optimus最新训练进展,行动方面展示其自主行走、视觉导航、避障爬坡、自主充电能力,感知方面展示其共 享认知、与人互动能力;11月28日,特斯拉更新Optimus新一代22自由度灵巧手表现,单手隔空接球,反应速度快且动作精准;12 月10日,特斯拉官方账号展示Optimus蒙眼在复杂地形上行走的最新进展,Optimus目前并没有使用视觉系统,而是能够通过神经 网络控制其电动肢体,无需远程操控即可克服崎岖地形。特斯拉将在未来为其增加视觉系统,提升规划能力,并进一步改进其行走 姿态、响应速度、跌倒恢复能力。

Optimus进入量产阶段,从2024年底开始小批量试产。据凤凰网科技报道,特斯拉预计到今年年底,Optimus将在工厂执行一系列 实际有效任务,并在2025年底之前对外销售Optimus机器人,即计划从2024年底开始小批量试产Optimus机器人,预计2025年全 年生产数千台,用于内部场景使用及训练,计划在2026年大规模生产,2027年之前开始向外部客户交付。

英伟达加速赋能技术创新与应用,完善机器人生态系统

英伟达致力于为全球机器人制造商、AI 模型开发者和软件制造商提供工具和平台以助力加速研发、训练人形机器人。包括ROS生态 系统、NVIDIA Jetson合作伙伴网络、NVIDIA Isaac机器人开发平台、NVIDIA Metropolis视觉AI应用框架、NVIDIA Isaac Sim传感 器与物理仿真应用、NVIDIA OSMO机器人开发运维系统等。

据华尔街日报报道,3月18日,GTC 2024大会推出人形机器人通用基础模型Project GR00T,并发布配套新型人形机器人计算机 Jetson Thor,以及对机器人学习框架Isaac Lab进行了重大更新,将于2025年上半年将其为人形机器人提供动力的新技术Jetson Thor推向市场。

据科创板日报报道,12月2日,英伟达人形机器人开发团队已开始寻求在台湾建立人形机器人供应链,已获和大、盟立、盟英、罗 升等工具机厂商证实,不排除设立组装基地。终端产品瞄准人形机器人、专业型机器人。

据科创板日报报道,12月7-8日,ROSCon China 2024大会上,NVIDIA 通过技术分享,展示了 ROS 在机器人领域的最新进展与成 果,重点展示了NVIDIA Isaac Lab加速机器人学习、NVIDIA 机器人软件栈助力工业无序拣选解决方案开发,该技术突破将有助于推 动下一波 AI 机器人技术发展。

Figure 02 发布 ,Figure AI更近量产销售目标

Figure AI融资及合作进展顺利。据华尔街见闻报道,2月,Figure AI获得亚马逊创始人贝索斯,以及微软、英伟达、OpenAI等大型 科技公司联投的约6.75亿美元融资,估值达到26亿美元。此外,Figure AI正与OpenAI合作开发下一代人形机器人的人工智能模型, 还将使用微软的Azure云服务进行人工智能基础设施、培训和存储。

Figure 02 有望推向商业应用和家庭市场。据上证报中国证券网报道,8月6日,Figure AI发布第二代人形机器人Figure 02。Figure 02将人体形态的灵活性与先进的人工智能相结合,配置16个自由度第四代手部装置,采用集成布线便于工业环境实操,较Figure 01 的机载计算与AI推理能力提高三倍,并且能与人类进行实时的语音与语音对话,有望在未来两到五年内将自主双足机器人推向商业 应用和家庭市场。目前Figure 02在美国南卡罗来纳州的宝马汽车工厂进行用例训练。

1X机器人NEO面向家用,尝试量产准备

1X Technologies现有两款人形机器人,EVE(轮足)和 NEO(双足): EVE已在欧美部分地区投入商业化应用。据1X官网,EVE是公司早期一款专为工作环境设计的轮式自平衡人形机器人,主要 用于工业、物流、零售和安全领域。2022年,公司首次取得商业突破,签署了至少140台EVE机器人的分销合同,为美国商 业场所提供安保服务。 NEO面向家用市场,正尝试量产准备。据财联社和中国机器人网报道,继2023年3月Open AI领投实现2350万美元的A2轮融 资后,1月11日,公司完成1亿美元B轮融资。8月30日,1X推出专为家庭设计的双足人形机器人NEO的原型机NEO Beta。11 月,公司发布NEO解锁厨房场景的视频,展示其在家庭场景中处理复杂任务的潜力。目前,公司正在挪威莫斯工厂进行批量 生产的准备工作,公司研发日程下一步预计为快速移动能力。

宇树科技G1迎来量产,价格优势凸显

宇树科技现有两款通用人形机器人,H1和G1。 H1已面向市场销售。据公司官网,2023年8月16日,宇树发布首款通用人形机器人Unitree H1。发布7个月后Unitree H1 3.0奔跑 速度达3.3m/s,打破全尺寸人形机器人运动的世界纪录。H1售价9万美元,截至今年上半年通过代理商等渠道已向市场销售出100 多台,主要面向大学、科研机构。 G1迎来量产,价格优势凸显。据公司官网,5月13日,宇树发布人形机器人Unitree G1,身高127cm,体重35kg,移动速度2m/s ,续航时间约2h,搭载Dex3-1力控灵巧手,单手臂最大负载3kg,可实现较强的灵活性。G1机器人整合UnifoLM机器人大模型、 AI深度学习技术、计算机视觉能力和语音识别系统,赋予机器人自我学习和环境适应能力。8月20日,G1量产版发布,9.9万元起 售。

3人形机器人产业链

灵巧手价值量高,是人形机器人应用落地的关键

灵巧手有多种驱动路线,差异主要体现在驱动形式和传动形式。驱动源是影响灵巧手体积和重量的重要因素,灵巧手模组的驱动 方式包括电机驱动、气压驱动、液压驱动和形状记忆合金驱动。灵巧手的操作稳定性和灵活性指标主要取决于传动系统,传动模 式包括连杆传动、腱绳传动、齿轮传动等。特斯拉目前驱动方案采用的空心杯+行星减速箱+编码器+驱动器+传感器的结构,传 动方案采用的是金属腱绳+蜗轮蜗杆传动的结构。

灵巧手电驱动采用的电机方案路线众多,不同电机方案的模组构成不同。最常用的是空心杯电机,其特点是轻量高效,因扭矩相 对较低常需要搭配行星齿轮减速器使用,主要供应厂商有Maxon、Faulhaber。无框力矩电机,无背隙可以直接驱动负载,不需 要皮带、齿轮等传动装置;无刷有齿槽电机,相比空心杯电机模组转速更低可以节省齿轮箱。除电机方案之外,灵巧手模组其他 结构件路线各异,减速器包括谐波减速器、行星减速器等,传感器有力传感器、触觉传感器等多种形式。

PEEK材料综合性能优势突出,助力机器人产业链轻量化

PEEK聚醚醚酮是综合性能和产品附加值最高的特种工程塑料,其不仅兼具刚性、韧性、耐腐蚀性、耐冲击性、耐热性和耐磨性 等优点,还可以通过使用碳纤维改性提升其机械强度、耐摩擦和抗磨损性能,并具备易于注塑成型、挤出成型和切削加工等优异 的加工特性,适用于机器人机械臂、关节连杆等部位。

PEEK材料在人形机器人领域潜在应用空间宽广:PEEK齿轮和轴承应用于人形机器人的关节部位,可以提供稳定的传动和支撑 ,并因其优异的耐磨性和自润滑性能够减少摩擦和磨损,提高机器人的使用寿命。PEEK骨架应用于人形机器人的躯体和四肢, 相比金属材料能够减重40%,同时保持足够的强度和刚性,满足机器人的负载和灵活性需求。

触觉皮肤仿生材料,辅助人形机器人实现精细操作

仿生电子皮肤可以将形变、温度等外部刺激转换为电信号,送达数据处理终端,在机器人感知、智能假肢、医疗监测等领域展现 出广阔的应用前景。电子皮肤技术的核心在于模拟人类皮肤的特性,包括柔韧性、自愈能力、高机械韧性和触觉感知能力。基底 材料对电子皮肤性能影响较大,其成本约占电子皮肤总成本的25%。

电子皮肤常用的材料包括柔性基底、碳材料、无机半导体材料等。柔性基底材料是为电子皮肤提供机械柔韧性和可穿戴性,传统 基底材料如硅胶、聚酰亚胺等具有优异的机械特性和化学稳定性,已经被广泛应用;碳纳米管、石墨烯等碳材料有助于提升信号 传输效率,从而提高电子皮肤的灵敏度和稳定性;无机半导体材料可以用于电子皮肤的传感器和晶体管当中,来实现对压力、温 度和光线等不同刺激的响应。

报告节选:

编辑:火腿肠
  • 热门文档
  • 热门文章
  • 本年热门
  • 本季热门
  • 本月热门
  • 本年热门
  • 本季热门
  • 本月热门
分享至