2024年人形机器人行业分析：AI赋能引爆百万亿市场，全产业链迎来爆发式增长

人形机器人作为集成人工智能、高端制造、新材料等先进技术的颠覆性产品，正成为全球科技竞争的新焦点。随着AI大模型技术的突破，人形机器人在感知、决策、运动控制等方面取得显著进展，2024年有望成为量产元年。本文将从行业发展现状、市场规模、产业链格局及技术突破方向等方面，深入分析人形机器人行业的发展趋势和投资价值。

一、AI技术突破推动人形机器人产业化进程加速

人形机器人的发展已经历了半个世纪的技术积累。从1973年日本早稻田大学研制出世界上第一个仿人机器人WABOT-1，到2000年本田推出ASIMO机器人，再到2013年波士顿动力发布初代Atlas机器人，人形机器人的运动性能和控制算法不断突破。然而，真正的转折点出现在2022年，随着AI大模型技术的突飞猛进，人形机器人发展进入爆发期。

2022年特斯拉首款人形机器人"Optimus"的发布掀起了行业热潮，并在两年不到的时间内实现了快速迭代。在AI大模型等技术赋能下，人形机器人不仅在外形和行为上与人类相似，更具有强大智能、思维和类人的语言能力。2024年3月，英伟达展示了多模态人形机器人通用基础模型GROOT，可作为机器人的大脑，使机器人能够理解自然语言，通过观察人类行为来快速学习协调、灵活性和其他技能。

OpenAI与人形机器人独角兽公司Figure合作推出的Figure 01机器人，依托OpenAI的大模型，能仅利用独立神经网络，接收人类指令，并执行向人类传递苹果、整理垃圾、放置餐具等复杂动作。这些突破表明，大模型技术为人形机器人带来了新的发展机遇，依托深度学习和强化学习，人形机器人能够理解和执行复杂的任务，具备更高的事物处理能力和自然语言交互能力。

然而，目前机器人大模型距离真正的具身智能水平还有很长的路要走。面临的问题包括：机器人大模型行动控制的周期仍太长，无法做到实时响应，需要大量算力支撑；算法的训练需要大量机器人真实数据，实际可用于训练机器人学会执行新任务新技能的高质量数据匮乏等。尽管如此，大模型的泛化能力为人形通用机器人的出现带来曙光，泛化能力让人形机器人能够在没有被训练过的场景中也能表现出色。

从应用场景来看，2021年起，人形机器人开始进入商业化落地的初级阶段。目前较有潜力的人形机器人发展方向主要面向制造业、航天探索、生活服务业、高校科研等，已应用场景包括物流仓储、汽车自动化、巡逻等领域。亚马逊近期在其仓库运营中，测试由其投资的公司Agility Robotics开发的人形双足机器人Digit，进行的任务主要包括卸载货车、搬运箱子、管理货架等，预计将在2025年全面上市。

短期内人形机器人有望首先在汽车工厂实现商业化落地。特斯拉的人形机器人将首先放在特斯拉汽车工厂应用，优必选Walker S已经进入蔚来汽车工厂实训，英伟达投资的FigureAI也将把产品放进宝马工厂进行实训。马斯克曾表示，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，远景目标是服务于千家万户比如做饭、修剪草坪、照顾老人等。预计2025年人形机器人将有望实现制造业场景应用的突破，小批量应用于电子、汽车等生产制造环境。

二、百万亿美元市场空间吸引全球巨头加速布局

人形机器人未来市场规模预测偏差较大，主要由于行业还处于产业化初期，市场规模由产品技术进步速度、大规模商用进程、下游渗透率决定。当前人形机器人生产成本高昂，普遍10万美元起步，核心零部件门槛高、需通过大规模量产持续降本，需要在机械设计、运动控制、人工智能等领域不断取得技术进展并实现有效集成，并在通用性方面取得显著进展。

根据各机构预测，2030年市场空间从数亿美元到千亿美元不等。普遍认为至2030年全球人形机器人市场规模可达数百亿美元。根据2023年7月Markets and Markets发布的报告数据，全球人形机器人市场规模预计将由2023年的18亿美元提升至2028年的138亿美元，年复合增速约50.2%。据高盛预测，未来10至15年内，全球人形机器人市场规模将增至60亿美元以上，乐观估计，2035年市场规模可能达到1540亿美元。

根据特斯拉官方微信公众号2022年10月1日发布的文章，特斯拉机器人预计将在3-5年（大约2025-2028年）内交付，产量将达到数百万台，价格可能不到2万美元，对应市场规模可达数百亿美元。根据2024年4月首届中国人形机器人产业大会上发布的《人形机器人产业研究报告》预测，2024年中国人形机器人市场规模将达约27.6亿元，2026年达到104.71亿元，2029年达到750亿元，将占世界总量的32.7%，比例位居世界第一，到2035年有望达到3000亿元规模。

从远期来看，人形机器人市场空间可达百万亿美元级别。从机器换人的角度来看，由于人口老龄化、劳动力人口下降和人力成本上升等问题，人形机器人的应用前景广阔。人形机器人能够发挥类人能力，用类人的感知、决策、运动和执行能力来帮助人们面对生产生活中的各种问题。

随着通用人工智能、感知和动力系统等方面取得了巨大进步，人形机器人性能得到全面提升，成本逐渐下降，部署步伐加快，相关应用场景也不断扩展，应用领域将全面覆盖从制造业到医疗、救援、服务业等各个领域。马斯克预测最终机器人:人的比例是1:1甚至2:1，未来人形机器人需求量可达100亿台甚至以上，远期对应空间百万亿美元级别。

这一巨大的市场潜力吸引了全球产业资本加速布局。伴随特斯拉Optimus人形机器人快速迭代掀起热潮，国内外产业资本加速人形机器人领域布局，全球主要科技巨头如微软、英伟达、亚马逊、三星、腾讯、Open AI、软银集团等纷纷投资人形机器人创业公司或直接进场研发。

国外已推出人形机器人的企业包括特斯拉、美国波士顿动力（目前被韩国现代收购）、挪威1X Technologies（Open AI参投）、美国AgilityRobotics（亚马逊等参投）、美国Figure（微软、英伟达、亚马逊、Open AI等参投）、美国Apptronik、英国Engineered Arts、加拿大Sanctuary AI、西班牙PAL Robotics、韩国Rainbow Robotics（三星投资）、本田、通用汽车等。

国内已有数十家企业推出人形或仿生机器人。国内在研、已推出人形机器人以及仿生四足机器人的企业包括腾讯、小米、大疆创新、优必选、追觅科技、傅利叶智能、达闼闼科技、宇树科技、开普勒、乐聚机器人、理工华汇、中科电机器人、小鹏鹏行、科大讯飞、智元机器人、云深处科技、帕西尼感知、哈崎机器人、大象机器人、钢铁侠科技、优宝特、七腾机器人、九立机器人、渝微电子、蔚蓝科技、清芸机器人、逐际动力、伟景机器人、五八智能科技、松延动力、戴盟机器人、睿尔曼智能、高擎机电、瑞森可、灵心巧手、松灵机器人、星动纪元、天太机器人、福德机器人等企业。2023年底优必选成为国内首家上市的人形机器人公司。

三、核心零部件国产化机遇与挑战并存

人形机器人产业链可以分为上中下游三大部分。上游是原材料、零部件以及软件平台，核心零部件包括伺服系统、执行器、减速器、控制系统、驱动器等，成本占比最高、技术难度大，具备较高的壁垒。中游是本体及系统集成，下游为场景应用。

基于对特斯拉Optimus人形机器人各组件的价值量预测，28个执行器（包含旋转执行器、线性执行器，即关节）的成本占比接近50%，传感器占比16.8%，灵巧手占比14.0%，软件占比9.3%。从具体零部件来看，无框力矩电机、减速器、六维力传感器、行星滚柱丝杠、空心杯电机、驱动器等核心零部件的占比在60%以上。

关节电机是人形机器人的核心硬件之一，机器人诸如行走、跑、弹跳等动作均由机器人关节电机驱动产生。人形机器人使用的电机主要有无框力矩电机和空心杯伺服电机，无框力矩电机适用于旋转关节和线性关节，空心杯伺服电机主要用于人形机器人的灵巧手（手部末端执行器）。

不考虑人形机器人放量，根据Technavio数据，2022年全球力矩电机市场规模为6.14亿美元，预计到2027年达到9.03亿美元，期间CAGR为8%。特斯拉Optimus人形机器人旋转执行器和线性执行器各14个，共28个，无框力矩电机也共28个。根据浙商证券预测，2029年全球无框力矩电机市场超300亿元，其中人形机器人下游占比达73%，2025年全球人形机器人用无框力矩电机市场规模有望达到60亿元，2030年将有望达到282亿元。

海外厂商研发起步早，国内市场国产化率已达较高水平。目前全球无框电机代表性企业主要有美国科尔摩根Kollmorgen、德国TQ Robodrive、美国Allied Motion、美国Aerotech、美国派克汉尼汾Parker-Hannifin、德国威腾斯坦Wittenstein、日本电产Nidec等。国内布局企业包括上海步科股份、广州昊志机电、苏州开璇智能（绿的谐波旗下）、贵州航天电器、成都微精电机、深圳大族电机、苏州伟创电气、无锡江南奕帆、浙江禾川科技等。

空心杯电机是人形机器人灵巧手的关键部件。空心杯电机结构紧凑、能量密度高、功率低，完美契合人形机器人对应手指关节轻量化、高精度等需求，从而满足手部运动的快速响应。根据头豹研究院预估，空心杯电机在特斯拉Optimus手部执行器零部件成本占比54.5%，单台人形机器人需要12个空心杯电机。

不考虑人形机器人放量，根据Business Research数据，2022年全球空心杯电机的市场规模约为7.48亿美元，预计到2028年达到11.86亿美元，2023-2029年CAGR为8.0%。根据头豹研究院数据，2022年全球空心杯电机市场规模约50亿元，预计2022-2027年CAGR为7.1%。目前高端空心杯电机市场仍为欧洲主导，中国市场主要为中低端产品。

六维力传感器是实现复杂、精密作业的刚需。在复杂、精细作业场景下，机器人末端工具或工件与外界环境的接触力需要被精确地感知，控制系统据此修正机器人的运动，以保证机器人作业质量。此时六维力传感器对机器人实现柔顺化、智能化操作起到关键作用。

根据GGII数据，2022年中国市场六维力传感器销量为8360套，同比增长57.97%，对应市场规模为2.39亿元，同比增长52.04%；其中机器人行业销量为4840套，同比增长62.58%，市场规模达1.56亿元，同比增长54.35%。预计到2027年，中国市场六维力传感器销量有望突破8.4万套，2023-2027年复合增长率超过60%，其中机器人（不含人形机器人）行业销量有望突破4.2万套；2027年六维力传感器市场规模将超过16亿元，2023-2027年复合增长率为50%。按照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328亿元，其中人形机器人领域六维力传感器市场规模将达138亿元。

行星滚柱丝杠是线性关节中价值量占比最高的零部件。在相同丝杠直径下，行星滚柱丝杠比滚珠丝杠的承载能力提高6倍，相同负载下节省1/3空间，寿命提高14倍，工作环境温度范围提高2倍，具备载荷大、精度高、体积小、使用寿命长等特点，因此更适用于人形机器人。

根据IHS Markit数据，2022年全球滚柱丝杠销售数量8.6万根，销售额6.5亿元人民币，其中中国销售数量1.0万根，销售额1.1亿元人民币。人形机器人放量将带动滚柱丝杠需求高速增长。以特斯拉Optimus为例，单台人形机器人需要14个行星滚柱丝杠。根据华鑫证券报告，从未来市场空间来看，2030年人形机器人出货量有望达205万台，对应2870.3亿元的市场空间，到2030年，应用于人形机器人的行星滚柱丝杠价值量为229.6亿元，CAGR为154.1%。

四、政策支持与产业链协同推动行业快速发展

全球主要发达国家近年来纷纷加强人形机器人的整机制造、核心零部件和人工智能等领域布局，并上升到国家战略层面。2023年11月，工信部在《人形机器人创新发展指导意见》中明确指出：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，将深刻变革人类生产生活方式，重塑全球产业发展格局。

该意见明确了人形机器人发展目标，2025年实现整机批量生产，2027年要形成安全可靠的产业链供应链体系。此前，2021年12月，工信部等15部门印发《"十四五"机器人产业发展规划》，2022年7月科技部等6部门印发《关于加快场景创新以人工智能高水平应用促进经济高质量发展的指导意见》，2023年1月工信部等17部门印发《"机器人+"应用行动实施方案》，为人形机器人产业发展提供了政策保障。

根据国家层面发布的指导性政策，各省市也纷纷出台地方性机器人产业规划，北京、上海、深圳、杭州等地区均明确提出发展人形机器人产业。北京市2023年6月发布《北京市机器人产业创新发展行动方案(2023—2025年)》，提出对标国际领先人形机器人产品，支持企业和高校院所开展人形机器人整机产品、关键零部件攻关和工程化，加快建设北京市人形机器人产业创新中心。

上海市2022年7月发布《上海市促进智能终端产业高质量发展行动方案(2022-2025年)》，提出培育百亿级智能机器人产业。2023年5月《上海市推动制造业高质量发展三年行动计划(2023-2025年)》明确加快人形机器人创新发展。深圳市发布《深圳市培育发展智能机器人产业集群行动计划(2022-2025年)》，并在《深圳市加快推动人工智能高质量发展高水平应用行动方案(2023-2024年)》提出加快组建广东省人形机器人制造业创新中心。

杭州市拟出台《杭州市促进智能机器人产业高质量发展的实施意见》，提出打造以人形机器人创新引领，工业、服务、特种机器人支撑发展的"1+3+5"智能机器人创新发展体系。宁波市编制了《宁波市机器人产业高质量发展实施方案(2023-2027年)》，正在完善《宁波机器人产业发展行动计划(2024-2027)》，并在2023年底成立浙江人形机器人创新中心，推动人形机器人产业发展。

在政策支持和市场需求双重驱动下，人形机器人产业链各环节协同发展态势明显。从传感系统来看，人形机器人使用的传感器包括内部传感器和外部传感器，内部传感器主要包括位置传感器、速度传感器、惯性传感器等，外部传感器主要有视觉传感器、触觉传感器等。控制系统相当于机器人的"大脑"和"小脑"，是机器人的指挥中枢。"大脑"负责环境感知、行为控制、人机交互，"小脑"则负责运动控制包括运动规划、姿态控制、动态平衡等。

执行系统对应人体的躯干和四肢，负责执行控制系统制定的操作，主要由伺服系统和执行机构组成。"机器肢"指仿人机械臂、灵巧手、腿足等，"机器体"指骨骼、本体结构等。伺服系统是能根据指令信号精确地控制执行部件的运动速度与位置的驱动系统，一般伺服系统由核心零部件电机、驱动器和传感器/编码器组成；传动机构是把动力从机器的一部分传递到另一部分，典型机构有减速器、丝杠、蜗轮蜗杆传动杆等。

随着产业链各环节技术的不断突破和成本的持续下降，人形机器人的商业化应用场景将进一步拓展。从最初的工业制造领域，逐步向服务业、医疗健康、家庭服务等多个领域渗透。特别是在人口老龄化加剧、劳动力成本上升的背景下，人形机器人在护理、陪伴、家务等领域的应用前景广阔。

以上就是关于人形机器人行业的分析，从AI技术突破、市场规模、产业链格局和政策支持四个维度进行了深入探讨。人形机器人作为人工智能和高端制造深度融合的产物，正迎来前所未有的发展机遇。随着核心零部件技术的不断突破和成本的持续下降，加上全球各国政策的大力支持，人形机器人产业有望在未来几年实现规模化商用，最终达到百万亿美元的市场规模。然而，行业仍然面临技术瓶颈、成本高企、应用场景有限等挑战，需要产业链各环节协同创新，共同推动人形机器人技术的进步和商业化落地。

编辑：666知识控