2024年度人形机器人在综合技术方面取得了显著进展。特别是在大模型采用Transformer架构的应用下，通过预训练+微调的方式，大幅提升了机器人的环境感知、人机交互和上层规划能力。此外，机器视觉、深度学习、运动控制等技术的快速发展，为人形机器人提供了更为智能和自主的基础。2024年以来，技术突破与市场需求推动了人形机器人产业的加速发展，产业链各环节协同进步，应用场景日益丰富，市场规模持续扩大，本体已迈过样机迭代阶段，工厂、科研、零售服务场景商业化率先启动，预计2025年将开启商业化元年。目前人形机器人新品频发，特斯拉有望推出第三代人形机器人，未来随着技术进步、产品创新、成本控制、产业链完善以及政策支持等多方面因素共同推动，人形机器人行业发展进程将不断加速，商业模式亦将逐步落地。基于此，《明泽观察》逐渐加大对人形机器人的研究，并积极对外发表研究结果，2017年以来《明泽观察》共发布多篇相关主题，包括《机器人产业前景可期》、《人形机器人产业化落地起点即将到来》、《人形机器人产业投资机遇》、《人形机器人行业2024年度策略》、《人形机器人带来新材料市场机遇》、《人形机器人行业奇点将至》以及《地表最强人形机器人带来行业突破》，后续也会继续加强对人形机器人的跟踪研究和观点输出。本文对头部人形机器人企业的近期进展、行业的市场空间以及政策支持情况进行了梳理，并对行业以及细分领域的市场进行分析，从而系统地阐述了行业的投资价值。具体内容详见正文！从国外机器人产业来看，特斯拉今年多次更新产品进度，呈现出来的变化包括手部更为复杂、与人交互的智能化水平提升、应用场景拓展至家庭。另外，在今年六月的特斯拉年度股东大会上，CEO马斯克表示，特斯拉将于2025年开始“限量生产”Optimus（擎天柱）人形机器人，并于明年在自有工厂里测试仿人机器人。马斯克预测，明年特斯拉将有超过1000台，乃至数千台在运行的Optimus机器人，批量应用落地正在加速到来。从历史来看，特斯拉人形机器人的量产应用进展虽然一直慢于公司自身的指引，但是特斯拉维持着行业领先水平，为行业发展的重要风向标。特斯拉在今年5月发布Optimus视频，展示在工厂拿取电池；10月在“WE ROBOT”发布会中，Optimus展示家庭场景应用、与人互动，手部自由度提升；11月7日马斯克提出，制造Optimus最困难的部分在于改进其设计以简化制造，并为大规模生产做好复杂的供应链准备。![]()
（资料来源：华泰证券）
除特斯拉外，海外多个企业也在今年积极推出新一代产品、推进终端应用。4月波士顿动力宣布放弃液压驱动方案，采取其他企业主流的电驱动方案，从而实现了更平滑、更静音的运动性能，也正在工厂工作运行中。8月Figure发布第二代人形机器人产品，在硬件和软件维度均有提升，包括视觉、续航、算法、手部灵活度等多个方面，应用端多数仍以工厂场景为主，与宝马、奔驰、亚马逊等展开合作。另外，Figure 02在11月19日更新其机器人在宝马工厂工作最新视频，显示其自动运行端到端速度提升400%，成功率提升7倍，流畅度相比7月2日版本有明显提升。不仅如此，Figure 02 每日都要进行多达 1000 余次的操作训练，而随着后续更多机器人的部署投入使用，将会收集到海量的数据，这些丰富的数据资源无疑将为人形机器人的 AI 模型持续优化改进提供强劲动力，从而进一步推动 Figure AI 在人形机器人领域的技术革新与商业拓展。NEO面世至今同样进展飞速，2024年8月，1X发布主推的人形机器人NEO Beta——专为家庭设计的人形机器人原型机，公司创始人介绍说NEO可以跳跃、奔跑，可以做各种动态的事情；在发布时，NEO还只能缓慢移动，步行速度1.12m/s、跑步速度3.35m/s，公司目标是在年底前实现其如人类般自然行走和运行；到了11月，高管发帖询问有没有适合机器人使用的跑步机推荐，明示其机器人研发日程的下一步——让机器人完成更快速的运动，或通过跑步机进行奔跑训练。另外，本月NEO展示了其家庭任务能力，与网红厨师完成家庭烹饪对决，精准操作燃气灶、煎牛排等，尽管过程需人类远程操作，却展现了学习复杂任务的潜力。官方计划有限部署NEO用于数据收集，未来将在挪威工厂大规模生产。NEO目前擅长家庭任务如传递物品、整理物件，长远目标是完成包括清洁、整理等日常家务。NEO的迅速迭代展示了1X在机器人研发上的强大推动力。![]()
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此外，英伟达今年持续加强对于机器人全生态的布局，3月在2024年GTC大会上发布了人形机器人基础模型Project GR00T，通过GPU加速仿真模拟将昂贵的数据扩展至海量数据，缩短数据训练时间。5月OpenAI宣布已重启其先前放弃的机器人团队，推测主因人形机器人产业较此前迎来新的发展阶段，缺乏训练数据的问题已得到较好改进。AI端突破决定了人形机器人的性能上限，英伟达、OpenAI等科技巨头企业发力有望推动人形机器人产业发展驶入快车道。（相关内容可参考明泽观察0819：地表最强人形机器人带来行业突破）![]()
（资料来源：华泰证券）
（备注：以上信息来自于公开信息，不构成投资建议）
政策的支持和行业景气度的提升，为人形机器人行业提供了良好的发展环境。自2016年起，国家政策助力人形机器人产业发展。2023年11月，工信部发布《人形机器人创新发展指导意见》，规划至2025年关键技术突破和产业链建立，到2027年提升至国际先进水平。2024年国家和地方政策密集推出相关政策鼓励与推动人形机器人产业发展。继将人形机器人产业定调为“有望成为继计算机智能手机新能源汽车后的颠覆性产品”后，今年 1 月工信部在《关于推动未来产业创新发展的实施意见》中再次强调加速人形机器人等关键技术的突破和应用。地方层面，重庆、浙江、北京亦庄等地提出未来 3-5 人形机器人产业的发展目标。值得关注的是北京、上海等多地设立人形机器人产业基金，有助于缓解企业融资压力，加速技术突破。![]()
（资料来源：华泰证券）
今年国内头部人形机器人企业的主要变化仍然聚焦于产品力与工业场景测试能力，相较于海外企业，智能化提升程度相对薄弱一些。今年部分企业推出低配版低价产品面向市场，率先迈向商业化。除专门做人形机器人的企业外，也频频出现车企、互联网科技企业等。11 月 15 日，华为（深圳）全球具身智能产业创新中心宣布正式运营，与乐聚机器人等企业签署战略合作备忘录，有望共同打造世界级具身智能产业创新中心。在政策持续发力及产品性能不断提升的催化下，人形机器人行业仍将继续处在发展的历史机遇期中，国产品牌的份额有望进一步提升，我国人形机器人长期向好趋势不改。（相关内容可参考明泽观察0617：人形机器人行业奇点将至）![]()
（资料来源：华泰证券）
（备注：以上信息来自于公开信息，不构成投资建议）
2022年以来产业巨头陆续入局，中、美等国政策支持也相继推出；而多模态大语言模型的出现，代表着人形机器人“大脑”层面难题取得突破。在这三重共振下，人形机器人有望在不久的将来形成类似于计算机、汽车、智能手机的全球性产业链，展现出巨大的成长潜力和广泛的应用前景。需求端看，人形机器人可广泛应用于智能制造、医疗、服务等各种场景，实现对劳动力的解放从而提升人类生活质量。供给端看，在AI大模型、高端制造、新材料等多行业快速发展、交叉融合背景下，人形机器人产业迎来发展机遇。据高工机器人产业研究所预测，2024年全球/中国人形机器人市场规模分别达10亿美元/22亿元，到2030年达150亿美元/380亿元，全球/中国2024-2030年CAGR分别达56%/61%。在地域分布上，北美、欧洲和亚太地区将分别占据34%、29%和34%的市场份额，总计达到98%，日本和中国将成为人形机器人的主要生产基地。马斯克表示，Optimus人形机器人的最终售价可能低于2万美元，并有望在3-5年内实现量产。随着产业链的成熟，预计未来量产数量可能达到100-200亿台，远超全球人口总数。以中国为例，若人形机器人能够替代10%的农民工，市场规模将接近6000亿美元，相当于3000万台机器人。特别是在建筑行业，若能替代80%的农民工，市场潜力将达到4000万台。根据Markets and Markets的预测，到2028年，人形机器人的市场需求将达到69万台，显示出该行业的巨大增长潜力。图表6：2024-2030年全球/中国人形机器人市场规模![]()
（资料来源：华安证券）
同时，随着AIGC技术的不断发展，人形机器人的产业生态和市场现状也在发生深刻变化。AIGC与机器人的融合为各行各业带来了新的机遇，无论是编程机器人、人形机器人还是具身智能，未来人形机器人的市场空间都将会被进一步放大。![]()
（资料来源：东方证券）
人形机器人行业是我们在年度策略里看好的板块，我们认为：AI的快速发展叠加老龄化进程加速，人力成本和工作方式将发生颠覆性变化！相关服务和工业产业生态逐渐形成，人形机器人迎来广阔发展空间，行业具备绝对成长性的中长期投资机遇！具体来看，我们看好行星滚柱丝杠、谐波减速器、空心杯电机、六维力矩传感器等细分方向，这些领域具有单机价值量大、技术壁垒高、国产替代空间大等特点，在人形机器人降本需求背景下充分受益。根据persistence market research预测，2023年滚柱丝杠全球市场规模约3亿美元，国内市场规模约1300万美元。以特斯拉Optimus为例，其全身预计使用14个线性执行器，则需要14个丝杠部件，假设未来单台机器人丝杠量产均价为1000元，则单台机器人丝杠价值量为1.4万元。在100万台机器人销量假设下，机器人丝杠市场空间将达140亿元，机器人有望成为丝杠最大的应用市场。![]()
（资料来源：国盛证券）
行星滚柱丝杠相比滚珠丝杠的性能更优，更加适用于人形机器人。行星滚柱丝杠较滚珠丝杠优势主要在于抗冲击力、承载力和寿命。行星滚柱丝杠载荷传递元件为螺纹滚柱，是典型的线接触；而滚珠丝杠载荷传递元件为滚珠，是点接触。滚柱丝杠抗冲击力更好，其轴向承载力高滚珠3-5倍以上。![]()
（资料来源：国盛证券）
近年来，随着国产高端滚珠丝杠性能的持续提升以及价格优势的显现，国产替代的进程在高端滚珠丝杠市场上持续推进；国内对行星滚柱丝杠的研究也在持续加强，产学研合作活跃。2010年至今，我国在这方面的专利申请量显著提升，并涵盖了总体结构设计、丝杠及螺母螺纹的加工制造、传动精度及效率测量、刚度特性试验等多个领域。行星滚柱丝杠的理论研究有助于完善产品矩阵，并有望实现国产行星滚柱丝杠的规模量产，进一步增强国内企业在行星滚珠丝杠市场中的竞争力。![]()
（资料来源：华鑫证券）
（二）旋转执行器：减速器是核心，谐波仍为当前主流方案旋转执行器是机器人普遍采用的执行器，适用在机器人关节处，核心是减速器。减速器的类型和选择在很大程度上决定了机器人的精度和负载能力。常有的精密减速器有行星减速器、摆线针轮减速器、谐波减速器、RV减速器等，其中谐波减速器是人形机器人性能最优的方案。目前，全球机器人领域中，谐波和RV减速器的市场份额均占约40%，而精密行星、摆线针轮和滤波减速器的市场份额共计约20%。![]()
（资料来源：绿的谐波招股说明书）
市场空间：预计单台人形机器人主要关节用谐波减速器的数量为9-14个，谐波减速器价格约1000-5000元，假设单台人形机器人谐波减速器用量10个，单价假设1500元，单台人形机器人谐波减速器价值量1.5万元，根据特斯拉人形机器人目标，2025年100万台，2030年500万台，单谐波减速器市场规模预计就能达到150亿/750亿。![]()
（资料来源：见智研究）
目前，我国国产品牌在市场占有率不断提升，国产谐波减速器已基本可以实现国产替代，在减速比、输出转速、传动精度等方面和海外品牌差距明显缩小。随着各家厂商加速切入机器人减速器市场，有望推动该领域的快速迭代和成本降低。![]()
（资料来源：国盛研究）
（备注：以上信息来自于公开信息，不构成投资建议）
（三）灵巧手：空心杯电机是最可靠动力源，传动方案多样灵巧手具有人手的部分外形特征和功能，其通过模拟人类运动、感知、控制等方面的仿生，实现对人手运动的模拟。作为一种直流永磁伺服控制电机，空心杯电机因其节能、灵敏的控制和稳定的运行特性而天然适配灵巧手，是目前性能最优的电机方案。![]()
（资料来源：鸣志电器公司官网）
灵巧手为今年方案变化程度较高的环节，有更多的企业在本体中搭载灵巧手，同时企业通过增加自由度、加装触觉与视觉传感器来提升手部精细度。灵巧手为应用场景测试的重要部件，决定了机器人在对应的环境下可以实现何种功能，可以从灵巧手环节的变化来推测人形机器人整机的应用端进展。以特斯拉人形机器人Optimus为例，其手部共有12个执行器（双手），所用电机为空心杯电机，因此假设单台人形机器人空心杯电机用量为12个，其价格约1200元，根据特斯拉人形机器人目标，2025年100万台，2030年500万台，空心杯电机市场规模预计就能达到144亿/288亿。在目前的全球市场上，空心杯电机的主要生产商如瑞士的Maxon、德国的Faulhaber和瑞士的Portescap等，占据了大部分市场份额。国内企业正在通过研发和吸收海外技术经验，逐渐追赶国际先进水平。（以上信息来自于公开资料，不构成投资建议）![]()
（资料来源：见智研究）
传感器是机器人智能化的基石，它们使得机器人能够接收外部信息以及自身状态信息，并将这些信息传递给控制系统，从而为机器人的决策提供必要的条件。机器人传感器可以分为两大类：内部传感器和外部传感器。内部传感器主要用于测量机器人自身的运动学量和力学量，帮助机器人感知自身的运动状态，确保按照规定的位置、轨迹和速度等参数运动。而外部传感器则用于感知机器人所处的环境及其与环境之间的相互作用，例如视觉和力觉传感器。图表16：六维力传感器适用于人形机器人的手腕、脚踝、灵巧手等部位![]()
（资料来源：国海研究）
在人形机器人中，力传感器尤其是六维力传感器是成本和技术壁垒较高的关键部件。据高工机器人报道，模拟关节及肢体末端触感的力传感器在人形机器人中的成本占比可达到15%。六维力传感器结构复杂、研制难度大，通常应用于手腕、脚踝和灵巧手等部位。虽然目前国内厂商与海外企业在性能方面仍存在差距，但近年来，随着产业趋势的引导，越来越多的国内企业开始进入这一领域。这些企业不仅在进行产品验证测试和产业应用，而且有望在未来通过加速迭代和降低成本，缩小与国际先进水平的差距。
结论：人形机器人将迎来商业化元年
AI的快速发展叠加老龄化加速要求，人力成本和工作方式将发生颠覆性变化！相关服务和工业产业生态逐渐形成，人形机器人迎来广阔发展空间，行业具备绝对成长性的中长期投资机遇！2025年将是人形机器人从实验室走向商业化的关键之年。今年年中特斯拉给出明年超千台人形机器人投入使用的指引，根据该指引倒推，今年年底或明年年初为产业链定点的关键时间窗口。依托于国内制造业的强大基础和优势，以及人形机器人的迫切降本需求，国产供应链企业有望在人形机器人需求高增中迎来中长期发展机遇。具体来看，我们看好行星滚柱丝杠、谐波减速器、空心杯电机、六维力矩传感器等细分方向，这些领域具有单机价值量大、技术壁垒高、国产替代空间等特点，预计会在人形机器人降本需求背景下充分受益。
