2022年8月11日，小米發(fā)布人形機(jī)器人“鐵大”(CyberOne)；2022年10月1日，特斯拉在加州帕羅奧圖舉行2022年AI Day推出了售價(jià)不超過(guò)2萬(wàn)美元的人形機(jī)器人“Optimus擎天柱”。兩大科技公司發(fā)力，成為了一個(gè)新的風(fēng)向標(biāo)：我們已經(jīng)越來(lái)越臨近人形機(jī)器人大規(guī)模走向市場(chǎng)的商業(yè)化拐點(diǎn)。

機(jī)器人被譽(yù)為“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，而人形仿生機(jī)器人則是機(jī)器人領(lǐng)域公認(rèn)的終極目標(biāo)。相比于以機(jī)械能力見(jiàn)長(zhǎng)的工業(yè)機(jī)器人，人形仿生機(jī)器人的技術(shù)難點(diǎn)在于盡可能模擬人在各類場(chǎng)景下“感知-認(rèn)知-決策-執(zhí)行”的過(guò)程。在對(duì)仿生人形機(jī)器人的研究過(guò)程中，產(chǎn)生的大量新技術(shù)能夠更好地服務(wù)于人。

目前形形色色的“機(jī)器人”已經(jīng)廣泛應(yīng)用于日常生活和工業(yè)生產(chǎn)。比如家庭用的“掃地機(jī)器人”，物流公司在產(chǎn)業(yè)園使用的“物流機(jī)器人”，在餐廳送餐的機(jī)器人等等。不過(guò)上述產(chǎn)品大多不符合“人形機(jī)器人”的定義。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，人形機(jī)器人成熟后用途多多，它可以代替人在一些缺氧、強(qiáng)輻射環(huán)境中工作，或在對(duì)人有危險(xiǎn)的環(huán)境里長(zhǎng)期駐守，比如空間站、探月工程等。人形機(jī)器人研究涉及機(jī)械、電氣、材料、傳感、控制、人工智能等多個(gè)學(xué)科的交叉與融合，對(duì)拉動(dòng)多個(gè)產(chǎn)業(yè)意義重大。但有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，短期而言人形機(jī)器人看不到太大實(shí)際用途，只能在資本市場(chǎng)上起到支撐估值的作用，產(chǎn)業(yè)鏈上游核心零部件及軟件系統(tǒng)集成是關(guān)鍵技術(shù)壁壘。

人形機(jī)器人的未來(lái)究竟是仍舊停滯在概念層面，還是真正走入市場(chǎng)，成為生產(chǎn)生活中的“有機(jī)單元”，這值得每個(gè)人拭目以待。

人型機(jī)器人概念：

人型機(jī)器人（英語(yǔ)：Android），又稱仿生人，音譯安卓，是一種旨在模仿人類外觀和行為的機(jī)器人(robot)尤其特指具有和人類相似肌體的種類。直到最近，人型機(jī)器人的概念還主要停留在科學(xué)幻想領(lǐng)域，常見(jiàn)于電影、電視、漫畫、小說(shuō)等。機(jī)器人學(xué)方面的進(jìn)展已經(jīng)可以設(shè)計(jì)出功能化擬真化的人形機(jī)器人(humanoid robot)。

仿生人擬真的程度有很多，有些可以從外觀上識(shí)別，也沒(méi)有真人的思想和感情。反過(guò)來(lái)說(shuō)亦有開(kāi)發(fā)外觀不似人，但能夠有似真人行為的機(jī)器人，如2001年美國(guó)麻省理工學(xué)院研發(fā)了號(hào)稱世界上第一個(gè)有類似人類感情的機(jī)器人。

現(xiàn)代的人形機(jī)器人一種智能化機(jī)器人，例如 ROBOT·X人形機(jī)器人，在機(jī)器的各活動(dòng)關(guān)節(jié)配置有多達(dá)17個(gè)伺服器，具有17個(gè)自由度，特顯靈活，更能完成諸如手臂后擺90度的高難度動(dòng)作。它還配以設(shè)計(jì)優(yōu)良的控制系統(tǒng)，通過(guò)自身智能編程軟件便能自動(dòng)地完成整套動(dòng)作。

人形機(jī)器人集機(jī)、電、材料、計(jì)算機(jī)、傳感器、控制技術(shù)等多門學(xué)科于一體，是一個(gè)國(guó)家高科技實(shí)力和發(fā)展水平的重要標(biāo)志，因此，世界發(fā)達(dá)國(guó)家都不惜投入巨資進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究。日、美英等國(guó)都在研制仿人形機(jī)器人方面做了大量的工作，并已取得突破性的進(jìn)展。

時(shí)間 人形機(jī)器人發(fā)展歷程
1960 Mi omir Vukobratovic 在1960年代引入的零矩點(diǎn)(ZMP) 穩(wěn)定性理論
1972 早稻田大學(xué)加藤一郎發(fā)布Warot-1
1986 本田公司研制EO，發(fā)布E系列機(jī)器人
1997 本田公司發(fā)布Humanoid P3 機(jī)器人
2000 中國(guó)國(guó)防科技大學(xué)發(fā)布先行者
2000 本田公司發(fā)布Asimo,并開(kāi)始模仿人類動(dòng)作和形態(tài)
2008 首次發(fā)布用于認(rèn)知科學(xué)研究的iCub機(jī)器人
2010 NASA發(fā)布航天用機(jī)器人Robonaut2
2013 MIT研發(fā)DRC-ATLAS
2015 日本軟銀公開(kāi)發(fā)售Pepper 類人機(jī)器人
2016 Neurorobotics Robot Designer 平臺(tái)建立，旨在創(chuàng)建有大腦的機(jī)器人
2017 波士頓動(dòng)力發(fā)布新版人形機(jī)器人Atlas
2021 特斯拉宣布將推出人形機(jī)器人Optimus
資料來(lái)源:《Humanoid robot ics- Hi story, current state of the art， and cha Ilenges》，東方財(cái)富證券研究所
人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈：

從相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈分析，人形機(jī)器人涉及到自動(dòng)駕駛、視覺(jué)導(dǎo)航、傳感器技術(shù)等多個(gè)技術(shù)融合，機(jī)械產(chǎn)業(yè)鏈方面主要涉及到機(jī)器人的核心零部件(伺服電機(jī)、減速機(jī)、控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)器等)、機(jī)器視覺(jué)等方面，按成本拆分，伺服系統(tǒng)/控制器/減速器/本體制造分別占工業(yè)機(jī)器人成本的24%/12%/35%/23%，其中上游核心零部件成本合計(jì)超70%，隨著機(jī)器代人浪潮加速，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈具備較大成長(zhǎng)潛能，尤其是上游核心零部件有望直接受益。

想要達(dá)到高自由度，最有效的方法就是為人形機(jī)器人裝載更多的電機(jī)。當(dāng)前技術(shù)條件下，伺服和步進(jìn)電機(jī)是控制電機(jī)下的主要產(chǎn)品，其中伺服電機(jī)優(yōu)勢(shì)更加明顯。

伺服電機(jī)為閉環(huán)控制，通過(guò)實(shí)時(shí)的閉環(huán)信號(hào)反饋來(lái)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)更精密的控制。綜合來(lái)講，伺服電機(jī)在控制精度、低頻特性、過(guò)載能力、速度響應(yīng)等許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)，更適用于工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)器人等領(lǐng)域。

伺服電機(jī)的增加，就需要配套增加減速器、控制器、傳感器、機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)、環(huán)境交互系統(tǒng)等，而這些全都需要大量資金投入，參考工業(yè)機(jī)器人單體制造成本構(gòu)成，減速器、伺服電機(jī)、控制器和本體占據(jù)成本總支出的85%。而人形機(jī)器人關(guān)節(jié)數(shù)量是工業(yè)機(jī)器人的5-8倍，伺服電機(jī)成本占比更高。

人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂?/p>

人形機(jī)器人或帶動(dòng)上游核心零部件發(fā)展

人形機(jī)器人或帶來(lái)機(jī)器人上游核心零部件投資機(jī)會(huì)。參考工業(yè)機(jī)器人零部件及 特斯拉公布的人形機(jī)器人技術(shù)細(xì)節(jié)和應(yīng)用場(chǎng)景，人形機(jī)器人可能受益的環(huán)節(jié)有減速器、 電機(jī)、結(jié)構(gòu)件、半導(dǎo)體芯片及器件、傳感器、面板玻璃和材料等。成本構(gòu)成方面，工業(yè)機(jī)器人的核心零部件主要為減速器、伺服系統(tǒng)和控制系統(tǒng)， 分別為 32%、22%和 12%，成本占比超過(guò) 65%。我們判斷人形機(jī)器人零部件中減速器的 價(jià)值量較大。

減速器：機(jī)器人成本占比最高的零部件

減速器產(chǎn)品主要可分為 RV 減速器、諧波減速器、擺線針輪行星減速器和精密行星減速器。減速器的作用是連接動(dòng)力源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的中間機(jī)構(gòu)，具有匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，減速器將電機(jī)等高速運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力通過(guò)輸入軸上的小齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來(lái)達(dá)到減速的目的。目前工業(yè)領(lǐng)域的機(jī)器人主要使用 RV 減速器和諧波減速器， 根據(jù)兩者的特點(diǎn)各有不同的應(yīng)用位置。

RV 減速機(jī)與諧波減速機(jī)均可應(yīng)用于人形機(jī)器人的不同部位。RV 減速器的特點(diǎn)是擁有較高的傳動(dòng)效率、輸出扭矩和扭轉(zhuǎn)剛性，通常應(yīng)用于機(jī)器人的腿部、腰部和肘部等承重關(guān)節(jié);諧波減速器的特點(diǎn)是噪聲小、體積小、重量輕、運(yùn)動(dòng)精度高，主要應(yīng)用于輕型、小型工業(yè)機(jī)器人的末端部位。對(duì)于人形機(jī)器人來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行搬運(yùn)物品時(shí)，承重較大的腰部、腿部等關(guān)節(jié)處可配置 RV 減速器，而進(jìn)行精細(xì)化操作時(shí)，機(jī)器人的小 臂和腕部可配置諧波減速器。

01減速器行業(yè)情況介紹

根據(jù)中國(guó)通用機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)，2020 年中國(guó)減速機(jī)產(chǎn)量達(dá)到 917 萬(wàn)臺(tái)，較 2013 至 2018 年的平均值增長(zhǎng)近 54%。除此之外，近年來(lái)諧波減速機(jī)規(guī)模呈現(xiàn)平穩(wěn)增加的 態(tài)勢(shì)，2020 年諧波減速機(jī)規(guī)模達(dá) 12.6 億元。根據(jù)《“十四五”機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》， 到 2025 年，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)營(yíng)業(yè)收入年均增速超過(guò) 20%。我們預(yù)計(jì)到 2025 年我國(guó)機(jī)器人 諧波減速機(jī)規(guī)模有望達(dá)到 31.4 億元。

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收起

  • 運(yùn)動(dòng)控制及邏輯處理最牛的波士頓動(dòng)力的機(jī)器人Atlas

    ——是的，就是那個(gè)完成后空翻動(dòng)作的機(jī)器人。 ——實(shí)驗(yàn)室力最牛逼的運(yùn)動(dòng)控制專家。

  • 法國(guó)的NAO——教育類機(jī)器人的頂尖選擇

    NAO機(jī)器人是由Aldebaran開(kāi)發(fā)的，于2005年由Bruno Maisonnier在法國(guó)巴黎成立，是一家致力于商用機(jī)器人的研發(fā)和生產(chǎn)的公司，作為世界上應(yīng)用最廣泛的新一代可編程仿人機(jī)器人之一。

  • 日本的Pepper——商用上面最感性的機(jī)器人

    軟銀收購(gòu)了pepper，目前也是另外一個(gè)商用上面比較好的仿人形機(jī)器人。它通過(guò)視野系統(tǒng)來(lái)察覺(jué)人類的微笑、皺眉以及驚訝，通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)來(lái)識(shí)別人類的語(yǔ)音語(yǔ)調(diào)以及特定表現(xiàn)人類強(qiáng)烈感情的字眼。

  • 日本豐田T-HR3

    豐田發(fā)布的第三代人形機(jī)器人T-HR3，似乎讓我們感到這種未來(lái)應(yīng)該不遠(yuǎn)了。制機(jī)器人時(shí)，用戶需要坐在特制的椅子上，并戴上數(shù)據(jù)手套和HTC Vive VR的頭顯設(shè)備，通過(guò)遙操作和VR技術(shù)來(lái)進(jìn)行。

  • 本田機(jī)器人ASIMO——矮子

    在汽車制造商中，是盯著豐田走的。阿斯莫機(jī)器人也經(jīng)過(guò)好幾代更新了。現(xiàn)在走起路來(lái)已經(jīng)行動(dòng)自如了，甚至可以踢球。這平衡以及ai智能處理能力就是這么的牛。新版本能夠更快、更平穩(wěn)的上下樓梯。

  • 俄羅斯的Fedor——戰(zhàn)斗民族殺手锏

    這個(gè)機(jī)器人是俄羅斯軍方研制的。能夠同人握手，能夠舉重，能夠開(kāi)車，甚至能夠射擊。俄羅斯的副總理說(shuō)：“我們測(cè)試機(jī)器人射擊，就是為了測(cè)試機(jī)器人的邏輯處理能力”。

  • TALOS，這是PAL-robot開(kāi)發(fā)的仿人形機(jī)器人

    下面看看整個(gè)機(jī)器人的參數(shù)，一個(gè)是自由度，自由度直接的造就了這個(gè)機(jī)器人的工作處理能力是否強(qiáng)悍。能夠完成多種工作。

  • 優(yōu)必選的機(jī)器人

    這款機(jī)器人就是之前在央視春節(jié)晚會(huì)現(xiàn)場(chǎng)跳舞的機(jī)器人，也是從那時(shí)候開(kāi)始優(yōu)必選開(kāi)始火熱的。之前的優(yōu)必選面臨這倒閉的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)下已經(jīng)成為機(jī)器人行業(yè)的獨(dú)角獸了。

硬件方面：

運(yùn)動(dòng)控制 這里包含了電機(jī)，傳動(dòng)，以及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。這方面波士頓動(dòng)力絕對(duì)是高手。能后空翻的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制能力肯定強(qiáng)悍。

傳感器 傳感器是機(jī)器人的五官，包括了光電傳感，激光傳感，以及智能導(dǎo)航。也就是說(shuō)，你需要機(jī)器人能夠有效的避障。并且在陌生的環(huán)境中能夠快速的識(shí)別周圍環(huán)境，并且可以判斷優(yōu)勢(shì)的路徑。國(guó)外做的比較好的系統(tǒng)是:SLAM導(dǎo)航系統(tǒng)。

智能芯片 當(dāng)下國(guó)內(nèi)有不少人工智能的企業(yè)都在研究AI芯片，包括寒武紀(jì)在內(nèi)做的還不錯(cuò)。這個(gè)就是機(jī)器人學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。你需要能夠運(yùn)算復(fù)雜的數(shù)據(jù)，來(lái)判斷邏輯執(zhí)行的正確性。

軟件方面：

語(yǔ)音識(shí)別 機(jī)器人是不會(huì)動(dòng)的，也是不能自己聽(tīng)，說(shuō)讀寫，看的。需要傳感器采集數(shù)據(jù)。識(shí)別外部的信息。這個(gè)就相當(dāng)于機(jī)器人的判斷大腦之一。國(guó)內(nèi)做的不錯(cuò)的例如：科大訊飛，百度等等。

圖像處理 這個(gè)就相當(dāng)于機(jī)器人用機(jī)器人視覺(jué)（就是相機(jī)），看到了什么，他怎么識(shí)別這些信息。國(guó)內(nèi)也有做的不錯(cuò)的，例如：依圖科技，曠視科技，商湯科技。

處理系統(tǒng) 這玩意就復(fù)雜了。我們可以簡(jiǎn)單的類比為，windows操作系統(tǒng)，如果將外部的一個(gè)信息，例如看到一塊石頭，怎么去繞開(kāi)他。這就是內(nèi)部的系統(tǒng)干的事情。

  • “人形機(jī)器人”，新產(chǎn)業(yè)還是舊思維？

    在8月11日小米秋季新品發(fā)布會(huì)上，一款全尺寸人形仿生機(jī)器人CyberOne正式亮相，小米的“造人”計(jì)劃引爆了資本市人形機(jī)器人是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)界提出最早、但目前還最不確定前景的方向之一，如馬斯克所說(shuō)，“要讓人形機(jī)器人達(dá)到跟手機(jī)一...

  • 多家公司站臺(tái)人形機(jī)器人，機(jī)器人將接力新能源？乾坤未定

    2022年8月11日，小米集團(tuán)召開(kāi)雷軍年度演講暨新品發(fā)布會(huì)，除了小米MIX Fold 2折疊手機(jī)、Redmi K50至尊版、小米 Watch S1 Pro等重磅數(shù)碼產(chǎn)品，小米首款全尺寸人形仿生機(jī)器人CyberOne(鐵大)也正式亮相。

  • 人形機(jī)器人點(diǎn)燃3D傳感賽道

    機(jī)器代人浪潮下相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈有望持續(xù)受益，除工業(yè)機(jī)器人之外，機(jī)器視覺(jué)個(gè)股也大幅上漲，而機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的一大核心便在于3D傳感。近期，特斯拉將推出人形機(jī)器人的消息一出，科技領(lǐng)域瞬間炸鍋，甚至帶動(dòng)了千里之外的中國(guó)機(jī)器人上市公…

  • 人形機(jī)器人攪動(dòng)機(jī)器人市場(chǎng)一江春水，減速器成為最大“贏家”

    減速器分為RV減速器和諧波減速機(jī)。具體到諧波減速器市場(chǎng)，中金公司預(yù)測(cè)2025年工業(yè)機(jī)器人用諧波減速器市場(chǎng)規(guī)模28億元左右，疊加協(xié)作機(jī)器人、機(jī)床等應(yīng)用場(chǎng)景，總市場(chǎng)規(guī)?？山?0億元。

  • 當(dāng)科幻照進(jìn)現(xiàn)實(shí)！人形機(jī)器人量產(chǎn)提上日程

    馬斯克宣布，2022年不會(huì)推出任何新車，Cybertruck不會(huì)量產(chǎn)也沒(méi)有2.5萬(wàn)美元新車，工作重心將放在完全自動(dòng)駕駛和人形機(jī)器人上。人形機(jī)器人的研究起步于1960年代后期，距今不過(guò)幾十年的光景。從1973年WABOT-1的誕生開(kāi)始，人們...

  • 特斯拉人形機(jī)器人獲新突破，與特斯拉汽車共用AI系統(tǒng)

    據(jù)CNBC，馬斯克周四表示，特斯拉最早將于明年(即2023年)開(kāi)始生產(chǎn)一款名為擎天柱(Optimus)的人形機(jī)器人。馬斯克當(dāng)日在得克薩斯州奧斯汀市的特斯拉新汽車裝配廠開(kāi)幕儀式上表示，“我們有望在明年生產(chǎn)第一個(gè)版本的擎天柱機(jī)器人。

  • 機(jī)器人行業(yè)深度：剖析七大相關(guān)公司，尋找人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)

    人形機(jī)器人的歷史最早可以追溯到1495年意大利科學(xué)家達(dá)芬奇設(shè)計(jì)的第一款人形機(jī)器人，以風(fēng)能和水力為驅(qū)動(dòng)力，用齒輪作為驅(qū)動(dòng)裝置，使得機(jī)器人可以揮舞胳膊或者站立。

  • 科技公司迷上“人形機(jī)器人”

    近日，某知名科技公司推出名為“Optimus”(中文名為“擎天柱”)的人形機(jī)器人原型機(jī)，并宣布該款產(chǎn)品最快3年內(nèi)量產(chǎn)，最終售價(jià)遠(yuǎn)低于一臺(tái)電動(dòng)車。據(jù)了解，人形機(jī)器人正成為中外科技公司熱捧的項(xiàng)目。有本地科技公司高管向記者表示，...