人形機(jī)器人行業(yè)：黎明破曉,AI歸宿,全球人形機(jī)器人需求有望達(dá)200萬(wàn)臺(tái),對(duì)應(yīng)市場(chǎng)空 間超5700億

◼ 人形機(jī)器人：行則將至，量產(chǎn)可期。人形機(jī)器人是AI技術(shù)落地物理世界的優(yōu)質(zhì)載體，近兩年通用大模型的發(fā)展賦予人形機(jī)器人強(qiáng)大的泛化能力，產(chǎn)業(yè)進(jìn)入商業(yè)化落地的初級(jí) 階段，特斯拉、Open AI、英偉達(dá)、三星等科技巨頭紛紛入局搶占行業(yè)高地。以特斯拉為例，馬斯克于2021年提出人形機(jī)器人概念機(jī)Tesla Bot，2022年推出原型機(jī) Optimus，2023年12月推出Optimus-Gen2，相比一代進(jìn)化顯著，感知、大腦、運(yùn)控能力明顯提升。伴隨特斯拉Optimus落地，2025年人形機(jī)器人將步入量產(chǎn)元年，其應(yīng) 用場(chǎng)景有望經(jīng)歷“汽車(chē)工廠應(yīng)用—制造業(yè)開(kāi)始全面滲透鋪開(kāi)—成熟后走進(jìn)千家萬(wàn)戶”三個(gè)階段。據(jù)我們測(cè)算，至2030年全球人形機(jī)器人需求有望達(dá)200萬(wàn)臺(tái)，對(duì)應(yīng)市場(chǎng)空 間超5700億元。

◼ 執(zhí)行系統(tǒng)：靈活關(guān)節(jié)，絲杠、電機(jī)、減速器是關(guān)鍵。硬件決定人形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)靈活程度，特斯拉Optimus關(guān)節(jié)由40個(gè)執(zhí)行器組成，核心零部件包括絲杠、電機(jī)、減速器， 旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、直線關(guān)節(jié)、靈巧手合計(jì)成本占比超過(guò)50%，降本訴求下國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈更具優(yōu)勢(shì)。1）絲杠：用于直線關(guān)節(jié)，主要種類包括梯形絲杠和滾柱絲杠，常見(jiàn)的加工工藝包 括車(chē)削、銑削、磨削，其中磨床是粗加工和精加工環(huán)節(jié)的重要設(shè)備；目前成本占比23.4%，降本需求最為迫切。2）電機(jī)：無(wú)框力矩電機(jī)用于旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和直線關(guān)節(jié)，空心杯 電機(jī)/無(wú)刷有齒槽電機(jī)用于靈巧手，電機(jī)合計(jì)成本占比約8.9%。3）減速器：用于旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，諧波減速器為當(dāng)前主流方案，部分精度要求較低的關(guān)節(jié)也可用行星減速器，目 前成本占比約4.1%。

◼ 感知系統(tǒng)：交互之媒，多傳感器綜合賦能。傳感器是將機(jī)器人對(duì)內(nèi)外部環(huán)境感知的物理量變換為電量輸出的裝置，可分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器，人形機(jī)器人核心的傳感 器包括力矩傳感器、視覺(jué)傳感器、觸覺(jué)傳感器，目前傳感器成本占比約24.7%。1）力矩傳感器：旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和直線關(guān)節(jié)應(yīng)用扭矩傳感器，手腕、腳腕可使用六維力矩傳感器 增加柔順控制能力。六維力/力矩傳感器成本及制造難度遠(yuǎn)高于單維力矩傳感器，早期應(yīng)用場(chǎng)景以航天領(lǐng)域的空間機(jī)械臂為主。2）視覺(jué)傳感器：特斯拉Optimus采用純視覺(jué) 方案，小米、宇樹(shù)等大多使用多傳感器融合方案。3）觸覺(jué)傳感器：特斯拉Optimus-Gen2手部搭配觸覺(jué)傳感器，是相比上一代最大的邊際變化之一，有望引領(lǐng)行業(yè)新趨勢(shì)。

◼ 控制系統(tǒng)：智能“小腦”，核心算法自研為主。運(yùn)動(dòng)控制是指對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的位置、速度、方向等進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，使其按照預(yù)期的運(yùn)動(dòng)軌跡和規(guī)定的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。 一般控制器需要根據(jù)機(jī)器人的任務(wù)場(chǎng)景與需求具體設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，需要滿足低功耗、高算力、高集成度等要求，目前各家人形機(jī)器人場(chǎng)景應(yīng)用多樣，且算力需求存在差異，因此 控制器以自研為主。

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