近年來，人形機器人作為人工智能技術(shù)在物理世界中的杰出代表，正逐步展現(xiàn)出其巨大的潛力與價值。隨著通用大模型的迅猛發(fā)展，人形機器人獲得了前所未有的泛化能力，推動整個產(chǎn)業(yè)邁入了商業(yè)化落地的初步階段。這一領(lǐng)域的廣闊前景吸引了眾多科技巨頭的目光，包括特斯拉、OpenAI、英偉達(dá)、三星等，它們紛紛布局，意圖在這一新興市場中占據(jù)領(lǐng)先地位。

以特斯拉為例，其創(chuàng)始人馬斯克在2021年便提出了人形機器人的概念機——Tesla Bot，緊接著在2022年推出了原型機Optimus。而到了2023年12月，特斯拉更是推出了Optimus的升級版Gen2，相較于前一代，新機型在感知、大腦處理以及運動控制能力上均實現(xiàn)了顯著提升。隨著特斯拉Optimus的逐步落地，業(yè)界普遍預(yù)測，2025年將標(biāo)志著人形機器人量產(chǎn)時代的到來。其應(yīng)用場景也將經(jīng)歷從汽車工廠的初步應(yīng)用，到制造業(yè)的全面滲透，最終成熟后走進(jìn)千家萬戶的三個階段。

根據(jù)中航證券的測算，到2030年，全球人形機器人的需求量有望達(dá)到200萬臺，對應(yīng)的市場空間將超過5700億元。這一龐大的市場潛力，無疑為人形機器人的未來發(fā)展描繪了一幅激動人心的藍(lán)圖，那么如今人形機器人發(fā)展如何？

資本持續(xù)加注

自2022年以來，人形機器人行業(yè)融資活動頻繁，共計發(fā)生了42筆融資，融資總額接近90億元，平均每筆融資額均突破一億元大關(guān)。進(jìn)入2023年，投資熱度更是顯著升溫，全年投資事件激增至23起，融資金額超過50億元。而在2024年的前兩個月，平均單筆融資額已超過2億元，與2022年相比實現(xiàn)了翻倍增長，顯示出資本對人形機器人行業(yè)未來發(fā)展前景的強烈信心。

具體來說，2024年1月至2月期間，人形機器人行業(yè)的投資數(shù)量達(dá)到10起，已披露的融資金額約為23.2億元。其中，宇樹科技在B+輪融資中獲得了高達(dá)10億人民幣的資金注入，而銀河通用機器人則獲得了7億元的投資，創(chuàng)下了2024年天使輪融資的最高額。這些融資表現(xiàn)充分說明了資本對人形機器人行業(yè)的持續(xù)看好，并為其未來發(fā)展注入了強勁的動力。

根據(jù)國際機器人聯(lián)合會(IFR)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2023年中國工業(yè)機器人銷量在全球市場中的占比達(dá)到了52.5%，這標(biāo)志著中國已成為全球最大的機器人應(yīng)用市場。當(dāng)前，中國機器人產(chǎn)業(yè)正處于高速發(fā)展階段，國內(nèi)的工業(yè)制造、零售消費等下游應(yīng)用行業(yè)的智能化進(jìn)程也在不斷加速推進(jìn)。作為高精尖技術(shù)的承載體，人形機器人在未來隨著技術(shù)成熟度的提升和成本的下降，將能夠承擔(dān)更多柔性化作業(yè)，因此擁有巨大的市場潛力。

從宏觀環(huán)境來看，利好政策的不斷出臺以及大模型技術(shù)的快速發(fā)展，都在推動著國內(nèi)人形機器人產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。目前，人形機器人廠商已經(jīng)開始進(jìn)行小批量的商業(yè)化交付。根據(jù)億歐智庫的調(diào)研數(shù)據(jù)，預(yù)計2024年人形機器人的出貨量將達(dá)到約2000臺左右。整體來看，市場利好因素眾多，且整個產(chǎn)業(yè)正處于發(fā)展起步期，未來將持續(xù)釋放出巨大的潛力。

哪些關(guān)鍵零部件值得關(guān)注？

人形機器人的構(gòu)成大概可分為執(zhí)行系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。

在執(zhí)行系統(tǒng)中，靈活關(guān)節(jié)的實現(xiàn)依賴于絲杠、電機和減速器等關(guān)鍵部件，它們共同決定了人形機器人的運動靈活度。特斯拉的Optimus機器人關(guān)節(jié)由40個執(zhí)行器構(gòu)成，其中旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、直線關(guān)節(jié)和靈巧手的成本合計占比超過50%，凸顯了降本的重要性。在此背景下，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈展現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。具體而言：

絲杠作為直線關(guān)節(jié)的核心部件，主要分為梯形絲杠和滾柱絲杠，其加工工藝涵蓋車削、銑削和磨削等。磨床在粗加工和精加工環(huán)節(jié)中扮演重要角色。目前，絲杠的成本占比高達(dá)23.4%，因此降本需求尤為迫切。

電機方面，無框力矩電機被廣泛應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和直線關(guān)節(jié)，而空心杯電機或無刷有齒槽電機則用于靈巧手。電機合計成本占比約8.9%，是執(zhí)行系統(tǒng)中的另一個重要成本來源。

減速器主要用于旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其中諧波減速器是當(dāng)前的主流方案，而行星減速器則適用于部分精度要求較低的關(guān)節(jié)。目前，減速器的成本占比約為4.1%。

感知系統(tǒng)是人形機器人與環(huán)境交互的媒介，它依賴于多種傳感器的綜合賦能。傳感器能夠?qū)C器人對內(nèi)外部環(huán)境感知的物理量轉(zhuǎn)換為電量輸出，分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器。人形機器人的核心傳感器包括力矩傳感器、視覺傳感器和觸覺傳感器，它們共同構(gòu)成了機器人感知系統(tǒng)的基礎(chǔ)。目前，傳感器的成本占比約為24.7%。具體來說：

力矩傳感器應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和直線關(guān)節(jié)，而手腕和腳腕則可使用六維力矩傳感器以增加柔順控制能力。然而，六維力/力矩傳感器的成本和制造難度遠(yuǎn)高于單維力矩傳感器，因此早期主要應(yīng)用于航天領(lǐng)域的空間機械臂。

在視覺傳感器方面，特斯拉的Optimus采用純視覺方案，而小米、宇樹等則大多使用多傳感器融合方案，以提高機器人的感知能力和適應(yīng)性。

觸覺傳感器是特斯拉Optimus-Gen2相比上一代最大的邊際變化之一，其手部搭配的觸覺傳感器有望引領(lǐng)行業(yè)新趨勢。

控制系統(tǒng)則是人形機器人的智能“小腦”，它負(fù)責(zé)實時控制機械運動部件的位置、速度和方向等，使其按照預(yù)期的運動軌跡和規(guī)定的運動參數(shù)進(jìn)行運動。由于各家人形機器人場景應(yīng)用多樣且算力需求存在差異，因此控制器通常以自研為主，以滿足低功耗、高算力和高集成度等要求。