现如今，在千行百业数字化转型的巨大需求牵引之下，全球机器人行业蓬勃发展。机器人按照应用领域可分为工业机器人、个人/家用服务机器人、公共服务机器人、特种机器人和其他应用领域机器人。
相比一般机器人，人形机器人具有更加复杂的结构、传感、驱动和控制系统，具有类人的感知、决策、行为和交互能力，被誉为人工智能的最终形态，其设计制造目的是为了与人工工具和环境进行交互，从而辅助甚至替代人类的生产生活。
预计未来人形机器人将凭借其性能优势在工业、生活等各领域高速渗透。据相关测算，人形机器人潜在市场空间达上百亿美元。
人形机器人
定义：人形机器人是指模仿人的形态和行为而设计制造的机器人，包括头、躯干和四肢，使用双足行走，用多指手执行各种操作，并具有一定程度的认知和决策智能。
结构：相比传统机器人组成部分，人形机器人在感知、控制、机械三大组成部分的基础上增加了思考部分（认知与决策），其次在各组成部分向下的具体设计会略有不同。人形机器人具备模仿人类“感知-认知-决策-执行”过程的能力，主要由感知、认知、决策、运控（控制与运动，即执行）四部分组成，又可细分为感知系统（感官系统中的感受）、认知与决策系统（大脑、部分小脑）、控制系统（部分小脑、脑干）、驱动系统（心脏、肌肉）、机械机构（身躯、四肢）、交互系统（沟通与互动）。在人类的规划中，相比传统机器人，人形机器人“头脑”更发达，即“智商”更高、通用性更强，且一般拥有完整“四肢”以及灵活手。
发展阶段：人形机器人分为“仿人”、“类人”、“真人”三个阶段，当前处于“仿人”走向“类人”阶段。
从应用场景来看，在仿人阶段，机器人为人类提供协助，应用于导览、表演、教育、科研等场景的服务性作业，机器人具备基本的运动与控制服务，AI能力弱，例如送餐机器人、春晚上的跳舞机器人。在类人阶段，机器人需要在物流、工厂制造、危险环境作业及护理等方面，面对更加复杂的场景，因此需要更强的运动控制以及AI能力。
人形机器人市场空间
1.人形机器人有望成为千亿美元级蓝海市场
随着人形机器人功能迈向多样化和普适化，产业分工日趋成熟，成本持续下探，潜在应用场景有望涵盖制造业、家庭服务等多个领域，市场机遇广阔。根据我们的测算分析，在中性假设下，2035年全球人形机器人制造和家庭服务市场销量1318万台，2025-2035年CAGR为98.2%；若考虑价格变动因素，市场规模为1103亿美元，2025-2035年CAGR为68.6%。
2.首批落地产品的认可度对产业发展非常重要
根据弹性分析我们可以得到两个结论。其一，在增速等其他条件一定时，未来期销量对初始销量值非常敏感。这意味着如果人形机器人起步良好，那么可能较早迎来爆发期，快速放量并迅速建立起完整产业链，实现规模化生产和销售——降本增效——快速普及的良性循环。
其二，初始销量体现市场对早期产品的认可度与评价，影响后续产品的销售与迭代，进而影响未来期增速。如果人形机器人起步良好，未来可能以较高增速持续快速发展；如果起步比较缓慢，可能在之后某几年由产品重大进展等事项推动出现指数型增长，基数增大后增速回落。
3.制造业或将主导早期市场
受益于高端制造、新材料等技术的快速发展和产业化落地，人形机器人机械运动系统难题有望率先被攻克，从而满足基础工业级操作需求。另一方面，随着劳动力成本上涨、人口老龄化问题加剧，全球多国出现比较严重的制造业劳动力缺口和人力成本持续升高，对人形机器人在制造业的普及起到推动作用。根据测算分析，2025-2035年中性/乐观假设下制造业销量CAGR为101%/111%，家庭服务销量CAGR为69%/100%。
4.美、日将是主要需求国，中国市场亟需政策扶持
中性假设下的销量结构数据显示，预计2035年美国、日本市场贡献主要增量，人形机器人销量占比40.8%、45.0%；其次是欧盟、英国，销量占比9.5%、4.4%；最后是中国、韩国，销量占比0.22%、0.10%。
这背后的经济含义是，我国由于当前劳动力人口规模仍较大、劳动力平均工作时间长、时薪低，未来数年内人形机器人推广早期的需求可能弱于美、日。考虑到我国长期面临新生人口规模下降、人口老龄化加速、制造业需要持续升级等挑战，人形机器人的推广普及势在必行。因此，亟需在国家层面予以方向性的规划引导和实操层面的大力扶持，改变人行机器人在我国更多生产生活领域中的经济效益曲线，提高其普适性和经济性；以更大的市场需求带动产业发展壮大，积极参与全球竞争提高综合实力。
5.家庭/公共服务普及进程可能相对靠后，但潜在空间广阔
人形机器人智能化、通用化是未来主要发展方向。受益于人工智能技术发展，机器人已经具备自主学习能力，虽然目前还不能提供复杂情景下的人机互动与情感交流，但已经能使人形机器人熟练地完成与人对话、根据指令写作和绘画等功能。
未来若人工智能技术如期成为“像人类一样行事的系统”，人形机器人将有望具备更多功能、更适应社群、更易协助或分担甚至替代完成人的工作，从而具备在家庭/公共服务场景大规模普及的潜能。由于服务场景涵盖餐饮、酒店、养老、医院等诸多领域，潜在空间可能大于制造业，有待未来更加成熟先进的产品兑现潜力。
6.受益人形机器人的产业化进程提速，执行器中的核心零部件国产化率有望得到提升
目前人形机器人执行器关键零部件如丝杠、减速器、微特电机等高端领域的产品国产化率较低，特别是行星滚柱丝杠、空心杯电机、六维力矩传感器等产品在下游市场规模不算太大的情况下，规模布局的企业更是较少，国内相关企业借助人形机器人带来的发展机遇，有望实现技术上的突破，从而受益。
产业链简述
人形机器人三大核心技术能力:运动控制能力、环境感知能力和人机交互能力。在三大能力中涉及硬件和软件两部分:硬件包含运动控制系统的动力、关节执行器以及环境感知系统的力矩、触觉、视觉传感器以及电子皮肤等。目前市场均有效成熟且商业化的产品，且国产渗透不断加强；算法层面，如何与硬件综合协同以提高人形机器人的运动控制能力以及人机交互能力还有待实破和加强。未来2-5年内将是人形机器人大脑发展的关键时期。
人形机器人产业链可分为上游零部件和软件系统开发、中游本体制造、下游系统集成和销售。
产业链上游：硬件方面，减速器、伺服电机、控制器、传感器是人形机器人四大核心零部件，相关技术发展水平较大程度影响人形机器人的机械性能。软件方面，软件系统开发依赖于仿真软件，其专利壁垒高，技术发展对数据积累要求高，目前国外机器人“四大家族”均有自己运营的仿真软件。
产业链中游：人形机器人整机厂商，国外代表公司：特斯拉、波士顿动力、戴森等；国内代表公司：小米、优必选、智元机器人、达闼、傅利叶智能、宇树科技、小鹏汽车等。
产业链下游：可分为三大类应用场景。（1）导览、表演、教育、科研等场景，对技术的要求相对较低，目前已基本实现商业化。（2）物流、工厂制造、危险环境作业及护理等场景，目前正逐步实现商业化。（3）人形机器人走入家庭，充当家庭保姆与情感陪伴者，对人形机器人的智能程度提出较高要求，商业化落地的难度相对较大。
细分赛道分析
1.产业链上游
1.1减速器：传动系统关键部件，下游应用丰富。
减速器分为一般传动减速器和精密减速器。减速器是连接动力源和执行机构的中间机构，起到匹配转速和传递转矩的作用。根据控制精度的要求，减速器分为一般传动减速器和精密减速器。
一般传动减速器通常用于满足基本的动力传输需求，其控制精度较低。工业机器人用的精密减速器主要有三种类型分别为谐波减速器、RV减速器、行星减速器。
精密减速器的性能直接决定机器人的整体性能水平。精密减速器是工业机器人最重要的基础部件，直接关系到机器人的反应速度和功能实现精度。
谐波减速器主要用于轻负载部位，RV减速器主要用于重负载部位。谐波减速器具有单级传动比大、体积小、质量小、运动精度高并能在密闭空间和介质辐射的工况下正常工作的优点，与一般减速器比较，在输出力矩相同时，谐波减速器的体积可减少2/3，重量可减轻1/2，这使其在机器人小臂、腕部、手部等部件具有较强优势。RV减速器传动比范围大、精度较为稳定、疲劳强度较高，并具有更高的刚性和扭矩承载能力，在机器人大臂、机座等重负载部位拥有优势。
国产与进口减速器差距收敛，部分接近国际前沿水平。自20世纪60年代谐波减速器技术引入我国之后，经过多年发展，现阶段国产谐波减速器和RV减速器部分参数已经达到国际前沿水平。
代表企业：国产主要厂商包括绿的谐波、中大力德、昊志机电、巨轮智能。
1.2伺服系统：以无框力矩电机、空心杯电机为主。
伺服系统作为人形机器人的核心组成部分，起到精确控制和运动传动的作用。它由伺服驱动器、伺服电机和编码器等多个部件组成，通过对电机的位置、速度和力矩进行反馈控制，使机器人可以实现精确的动作，提高机器人的运动性能和交互能力。
高性能伺服驱动器控制，类似于人类的神经系统，可作为手指及脚的驱动机制，提供精确及可重复的运动，以实现广泛的灵活运动，包括行走、跳舞及俯卧撑。
伺服系统是工业自动化的关键零部件，能够控制物体的位置、方位、状态等输出量，是实现精确定位、精准运动的必要途径。
伺服系统作为工业机器人的核心零部件，是数字化智能制造系统不可或缺的关键组成部分。然而，客观来看，我国的伺服系统产业起步较晚。真正的增长始于三年前，2020年市场规模接近130亿元，去年更是突破了200亿元，这种快速的增长速度吸引了众多投资者的注意。目前，伺服系统市场的主导者仍然是日本厂商。
代表企业：国产主要厂商包括汇川技术、埃斯顿、禾川科技、步科股份等。
1.3控制器：人形机器人的大脑和小脑，是产业发展核心基础。
控制器相比执行器更为“无形”，但对机器人本体的表现起到至关重要的作用，且在长期的发展迭代可能成为拉开距离的关键点，是各家人形机器人公司的核心技术。整体控制器框架通常包括感知、语音交互、运动控制等层面。
1）视觉感知层：由硬件传感器，算法软件组成，实现识别、3D 建模、定位导航等功能；2）运动控制层：由触觉传感器、运动控制器等硬件及复杂的运动控制算法组成，对机器人的步态和操作行为进行实时控制；3）交互算法层：包括语音识别、情感识别、自然语言和文本输出等。
其中，运动控制器重要且复杂，如果机器人在不平坦地面和不确定的外部环境中进行动态运动，运动控制器需要实时调整其计划和轨迹，并协调双足和全身肢体的状态。同时，控制器也是政策层面重点支持的环节，在2023年工信部发布的两大人形机器人重磅政策中，“运动控制”均放在关键位置。
根据Frost＆Sullivan的预测，到2024年全球智能控制器市场规模有望达到约2万亿美元，国内智能控制器市场将达到3.8万亿元，市场的边界将持续扩大。值得注意的是，随着万物互联快速发展，智能控制器产业不断升级，行业智能化、场景化发展机遇涌现，下游应用场景更是不断丰富、终端功能不断进行智能化升级。
代表企业：拓邦公司、固高科技、雷赛智能
1.4传感器
机器人传感器可以根据检测对象不同分为内部传感器和外部传感器。内部传感器：用来感知机器人的自身状态的传感器，比如位置、速度、加速度。外部传感器：用以感受机器人周围环境、目标物的状态信息的传感器，比如视觉、触觉、听觉、嗅觉、温度、力觉等。
在人形机器人的运动控制中，六维力传感器发挥着至关重要的作用。通过实时感知机器人各个关节的受力情况，传感器能够为机器人的运动规划提供精确的数据支持。这使得机器人能够更加平滑地移动、执行复杂的动作，并避免由于受力不当而造成的损坏或故障。
六维力传感器在国内处于卡脖子环节，国内外产品仍存在差距。通过引入尖端的AI算法、视觉传感器、力觉传感器等技术，人形机器人将实现多源信息的深度融合。触觉、力觉和视觉等感知形式将不再是孤立的，而是相互融合、相互补充，共同构成机器人全面而精准的感知体系。这将为人形机器人带来前所未有的智能水平和适应能力。
企业代表：柯力传感、宇立仪器、坤维科技、昊志机电。
1.5软件系统:多层级任务拆解，引入大模型智能化程度大幅提升。
人形机器人的软件技术架构与人类大脑相似。云端超脑理解任务、完成推理;大脑进行抽象思维、形成策略;小脑形成运动控制指令;脑干负责硬件部件的底层任务。
AI为人形机器人提供了智能化的核心功能，而人形机器人则为A!提供了一个具身化的平台。在全球AI浪潮下，科技巨头通过产业联盟形式走向合作，形成优势互补。Chat GPT为人形机器人提供了强大的语言理解和生成能力，丰富了机器人的应用场景和提高了用户体验。
代表企业：科大讯飞、汉王科技、三花智控、绿地谐波。
2.产业链中游
各家纷纷推出初代产品，但商业化进度缓慢。2023年为人形机器人元年，ChatGPT与特斯拉Optimus的推出带动了行业发展与资本热度。众多玩家扎堆推出初代产品。但大部分均为实验室产品，在部分性能指标方面有待完善，暂未公布商业化进度。其中，FigureAI与特斯拉Optimus在AI能力方面较为领先。前者在与OpenAI合作后，机器人可自主理解、决策，完成简单的人类的指令；后者复用了汽车FSD自动驾驶算法，可实现端到端的视觉识别。
3.产业链下游
人形机器人有望率先在制造业落地。根据技术发展水平以及主要企业战略规划，短期内人形机器人有望先在制造业普及，随后拓展至家用、公共领域。
特斯拉：计划先在工厂自产自用，再拓展至通用服务机器人。在2022年特斯拉AIDay，马斯克表示，首批量产的Optimus将应用在特斯拉工厂做移动搬运、零部件装配等工业级操作，随后可能会让其全程接管汽车生产领域，实现真正无人生产，再之后可能扩展至家庭等更复杂环境中，成为通用服务机器人。
优必选：中短期内完善制造业场景布局。根据财联社获取信息，优必选在制造业场景中的规模分为三阶段：1）2023-2024年：以新能源汽车制造场景作为人形机器人在工业场景的切入点，实现人形机器人在搬运、涂料等工业场景中的测试；2）2025-2027年：逐步拓展至中等难度任务，重点打造3-5个专用场景下的应用，逐渐实现规模商业化，横向拓展至消费电子制造业等其它行业及应用场景；3）2028-2033年：将进一步拓展到较为复杂的任务场景，具备超过10+种技能，成为多任务通用型工业人形机器人。
小米：积极推进人形机器人在自有制造系统中落地，产业布局将分为三阶段：1）短期将扎根某一个场景，实现多个功能做产品技术的验证，进行原型机的开发；2）中期将融入小米制造、智能制造多个场景来做产业验证，进行规模化的验证，实现仿人机器人在制造场景当中的数据积累和模型迭代；3）长期拓展至3C和汽车制造场景之外更多场景中的应用和价值实现，形成7:2:1的“黄金法则”，即在未来的智能制造体系中，70%的工作由自动化设备完成，20%由仿人机器人完成，剩下的10%由人类完成。
做大做强人形机器人产业链，对推动我国经济高质量可持续发展具有长期重要意义。人形机器人集成各个领域的先进技术，有望成为继新能源汽车后又一个划时代的产品。构建和培育完整产业链有助于提升我国综合实力，在全球相关领域竞争中取得和保持优势，带动多学科技术进步，引领制造业与服务业高质量发展，造福社会。
一方面，我国人形机器人等中高端制造产业发展存在核心零部件自主化率低、配套服务滞后、对系统集成工艺理解不透等通病。以人形机器人发展为契机，我国若能攻克多项关键技术、扶持一批有国际影响力的生态型企业、打造多个产业发展集聚区，有望开拓高端制造新模式、新业态，提升我国科技和制造综合实力。
另一方面，人形机器人具备高容错率、高负荷等优势，在重复机械劳动和高危工作环境下能够对人力形成有效替代。通过解放人力、优化社会劳动分工，有望缓解我国长期面临的人口老龄化问题，提升社会整体产出效率、质量、福利保障，增强国家的综合竞争力。
本文链接：https://kk3k.com/jiqiren/48.html
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