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人形机器人行业研究:未来商业化首选驱动方案是“电机+减速器”

2023年12月25日

编辑:Ana Hu

中国出海半导体

 

经历了一周的盘点,中国出海半导体网带您全面了解了目前国内外人形机器人产业的代表企业及其代表产品,也简单介绍了各家企业的特点与近况。今天的总结大会,中国出海半导体将详细为您解读“人形机器人的未来发展趋势”,以及“人形机器人行业的机会点和风险点”。

 

针对人形机器人市场的未来发展趋势,国金证券认为行业的商业化推广将是未来短期的发展重点,而驱动方案选择将是商业化的开始。

人形机器人未来驱动方案选择“电机+减速器”是未来商业化推广首选方案。目前除波士顿动力Atlas采用电液混合驱动方案外,其他厂商基本均采用电机驱动。液压驱动虽然功率更大,但由于噪音大、易漏液、对污染敏感、对液压元件的精度要求高、维修难度大,导致制造成本高,商业化难度大。因此优必选、小米、特斯拉等厂商均选用性价比更高的电机驱动。此外,电机驱动虽然扭矩密度低于液压驱动,但可以搭配减速器来满足机器人的多数运动需求,同时拥有能量转化效率高、易维护、低成本、零件规整等优势。例如特斯拉Optimus、傅利叶GR-1、智元远征A1、追觅通用人形机器人等均采用电机+减速器搭配方案。

人形机器人未来应用场景先用于工厂,未来逐步走进家庭。国金证券表示未来人形机器人应用场景将由To B走向To C,第一步先面向工厂。因为工厂环境相对单纯、风险可控,并且成本和收益容易衡量和对比。在工厂里面,未来人形机器人将取代工人从事一些相对枯燥的工作,但是比传统的工业机器人更加柔性、更加通用。例如,Agility公司人形机器人Digit目前已用于亚马逊工厂,帮助亚马逊仓库员工拾取和移动空手提箱等重复性工作。此外,特斯拉Optimus、智元远征A1、1X NEO等机器人也均提出应用规划,未来将优先应用于工厂制造,例如从事移动搬运、零部件装配等工作,未来计划逐步走近家庭,提供清洁整理、老人陪伴等领域。

 

人形机器人厂商未来发展的三大方向

根据公司的类型不同,国金证券把人形机器人厂商未来发展方向也分为三大类型,分别是机器人创业公司、跨界车企,以及互联网企业。

机器人创业公司:电机扭矩提升成重要竞争方向驱动电机决定了人形机器人的灵活性和承载能力。从数量上看,关节电机越多,自由度越高,机器人越灵活。从质量上看,扭矩、功率密度和转速等指标影响机器人的性能,输出扭矩越大,承载能力越强。在目前已发布的电机驱动式人形机器人中,国内机器人创业公司智元和宇树的关节电机性能处于国内较高水平。其中,智元自研的PowerFlow关节电机采用准直驱关节方案,搭配行星减速器、共扼同轴双编码器、一体液冷循环散热系统等部件,峰值扭矩超350Nm。宇树自研的M107关节电机应用在H1的膝关节上,峰值扭矩达到360Nm,和特斯拉人形机器人关节电机相比,尺寸更小、更轻、动力性能更强劲。在国金证券看来,大扭矩、高功率电机研发能力将成为未来机器人创业公司的核心竞争方向。

跨界车企:感知能力复用是首要任务车企跨界人形机器人拥有感知系统优势,人形机器人行走及越障能力更强。例如,特斯拉Optimus采用与特斯拉电动车相同的全自动驾驶系统FSD和感知计算单元,将汽车领域的算法技术复用到机器人上,使Optimus能够做到感知周围环境、自主规划行动路径、直立行走并保持相对平衡等功能。小鹏人形机器人PX-5的感知、交互也已和汽车领域的XNGP、XOS技术打通,在底层的操作系统、感知能力方面实现核心技术复用,能够完成2小时以上的室内外行走和越障,感知识别规划能力行业领先。

互联网企业:大模型技术是布局人形机器人的突破口我们认为大模型认知技术是国内互联网企业切入人形机器人领域的突破口,也是赋能人形机器人综合性能提升的重要因素。例如,科大讯飞将认知大模型具身智能和运动智能相结合,推出具身智能人形机器人。其机器人根据自然语言指令,可以自动拆解任务并执行相关操作,实现特定任务流闭环。通过搭载星火大模型3.0,其人形机器人复杂任务拆解准确率提升95%,开放场景物体寻找成功率提升85%,强化学习泛化抓取成功率提升30%,强化学习仿人行走能力提升30%,运动能耗降低20%。

图1:国内外主要人形机器人参数及市场推广计划对比图1:国内外主要人形机器人参数及市场推广计划对比

 

图2:国内外主要人形机器人未来应用场景规划图2:国内外主要人形机器人未来应用场景规划

 

国金证券认为人形机器人产业链核心部分是运动关节,综合考虑价值量和竞争壁垒,建议重点关注滚珠丝杠和减速机环节。减速机领域建议关注双环传动、绿的谐波;滚珠丝杠环节建议关注恒立液压、贝斯特。另外,建议关注有能力布局电机或丝杠等相关业务的禾川科技、五洲新春。

表1:重点公司估值表1:重点公司估值

 

风险提示

虽然人形机器人行业发展如火如荼,未来发展形势也是一路看好,但是其中任然蕴含风险,具体来说,也分为三大模块。

人形机器人发展不及预期风险。人形机器人行业仍然处于发展初期,风险较大,若未来发展不及预期,电机、传感器、减速器、滚珠丝杠等核心零部件需求不及预期,都将会影响相关公司的业绩。

国产替代不及预期风险。目前在电机、减速器等领域部分国内企业已经步入第一梯队,但未来如果技术研发滞后,或导致国产替代进展不及预期,影响企业业绩增长。

行业竞争加剧风险。随着需求的变化,机器人零部件细分市场如果竞争加剧,则存在企业盈利能力下降风险。

 

总的来说,人形机器人产业链发展“电机+减速器”是未来商业化推广的首选方案;运动关节是其核心技术部分;从工厂开始逐渐走入家庭;风险和机遇并存。

 

图表来源:公司官网、公司官方微信

参考文献:国金证券研究所

 

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