人形機器人：商業奇點已至，國產替代可期

陳剛 丁昊 王天一 浦俊懿 楊震 陳超 蒯劍 覃俊寧

我們又一次站在了歷史發展的重要節點上。

回首21世紀，一再有顛覆性技術給世界以震撼：第一個十年，智能手機改變了人類的生活方式，全球互聯，有效破除了信息壁壘，知識智慧實現實時共振，激發和加快了全人類的科技革新；第二個十年，新能源汽車嶄露頭角，以清潔、高效、智能成為人類應對能源危機的綠色答案；而第三個十年，人形機器人成為人口快速老齡化難題的最優解，結合當前最前沿的AI、通訊、硬件等技術，高智能化的人形機器人可以成為一種有效的輔助工具，來幫助照料、陪伴老人以及補充勞動力缺口等等，這是人形機器人問世的現實意義。

人形機器人是跨時代的產品，有望開啟下一個十年產業大周期。從全球范圍看，其已有商業應用落地在巡邏、物流倉儲等領域，商業化進程領先的產品有EVE和Digit，未來更有望滲透進服務、制造、航天等領域，預計2025年將實現制造業場景應用的突破，小批量用于電子、汽車等生產制造。

在政策、資本以及技術的多維度賦能下，人形機器人市場的潛力有望加速釋放。根據2023年5月高工產業研究院（GGII）的預測，到2026年，全球人形機器人在服務型機器人中的滲透率有望達到3.5%，市場規模超20億美元，到2030年有望突破200億美元。

以中國服務機器人約占全球市場份額25%的數值測算，2030年，中國人形機器人市場規模將達50億美元。

2024年，則堪稱人形機器人商業化元年。

海外巨頭引領，國產跟進，商業奇點已至

每次科技革命必將催生偉大的企業。正如蘋果之于智能手機、特斯拉之于新能源車，人形機器人時代的偉大企業正呱呱落地。特斯拉和英偉達等海外巨頭引領這一領域的發展。

在海外，特斯拉人形機器人進展迅速，在兩年不到的時間內完成了開發平臺建造、擎天柱（Optimus）產品亮相及電機扭矩控制、環境探測與記憶、雙手復雜任務等能力的實現。截至2023年8月，至少有5個擎天柱機器人原型建成并能夠行走。馬斯克預計，擎天柱將大規模量產至百萬量級，預計單臺成本或將低于2萬美元。

英偉達則下場開發自有大模型，于2024年3月發布全球首款人形機器人通用基礎模型ProjectGR00T。英偉達構建了AI、Omniverse、ISAAC三大平臺，分別對應DGX、OVX、AGX系列產品，用于訓練和推理人工智能系統、驅動數字孿生的計算系統、驅動人工智能機器人的仿真訓練和推理。2024年2月，英偉達成立新部門GEAR（通用具身智能體研究），由AI高級研究科學家、AI代理計劃負責人范麟熙（JimFan）和朱玉可（YukeZhu）教授領導，專注于四大關鍵領域，包括多模態基礎模型、通用型機器人研究、虛擬世界中的基礎智能體、模擬與合成數據技術。

在英偉達的持續發力下，通用人形機器人有望更快進入工業和消費應用領域。2023年英偉達業績迅猛增長的動力主要來自GPU與算力，而其下一個增長點則可能體現在對機器人開發的賦能上。

除了巨頭爭相布局，人形機器人初創公司也獲得了資本的關注。

美國的FigureAI于2024年2月宣布獲得6.75億美元的融資，來自微軟、英偉達、OpenAI及亞馬遜創始人貝佐斯等，其估值達到26億美元。FigureAI成立于2022年，去年獲得首輪7000萬美元融資，其開發的通用機器人Figure01外觀和動作與人類相似。2024年1月，FigureAI宣布將Figure01送入寶馬位于美國南卡羅萊納州的斯巴坦堡工廠做試點“實習”。

成立于2014年的1XTechnologies（簡稱1X）位于挪威。1X的旗艦產品EVE已實現商業化。2022年，1X首次達成商業合作，銷售至少140臺EVE機器人，用于美國商業場所的安保。其還為醫院等機構提供了約250臺EVE機器人，用于夜間警衛。其新一代產品NEO還在研發中，特點為輕量化和無齒輪設計，可以處理物流、制造、操作機械等工業任務，提供清潔、整理家務等生活服務。

2023年3月，1X獲得由OpenAI創業基金領投的2350萬美元融資，成為OpenAI投資的第一家硬件公司。雙方將在AI技術與機器人雙向融合方面合作。1X的機器人為OpenAI的AI系統提供了絕佳的物理測試環境，從而增強其泛化能力和魯棒性；OpenAI的技術則將使1X機器人的學習理解能力更上一個臺階，創造真正的“RobotGPT”。

在國內，國產人形機器人也正迎來商業奇點。

人形機器人具備“AI+高端制造”雙屬性，已成發展新質生產力的熱門領域。2023年11月，工信部《人形機器人創新發展指導意見》明確指出，人形機器人集成人工智能、高端制造、新材料等先進技術，有望成為顛覆性產品，深刻變革人類生產生活方式，重塑全球產業發展格局。

華為、比亞迪、寧德時代、小鵬等已紛紛布局于此，2023年，國內車企入局之勢明顯（表1）。2023年10月，小鵬發布了首款人形機器人PX5。其創始人何小鵬認為，自動駕駛本質上是機器人科學，智能汽車公司最終也會和機器人公司在技術、產品、生態等方面融合。

表1 ：華為、比亞迪、寧德時代、小鵬等紛紛入局機器人領域

數據來源：科創板日報、新浪財經網、搜狐網、東方證券研究所

作為新興產業的戰略領導者和門戶看守者，國內人形機器人企業正在茁壯成長，未來或出現蘋果、特斯拉這般帶動整條產業鏈成長的龍頭企業。

優必選是國內最早研究人形機器人的企業之一，其成立于2012年3月，總部位于深圳。優必選從伺服舵機研發起步，逐步推出了消費級人形機器人、教育智能編程機器人、商用服務機器人、智能巡檢機器人等產品，2023年12月在港交所上市，成為中國“人形機器人第一股”。

優必選于2016年開始研發人形機器人Walker系列，2018年推出第一代大型雙足仿人服務機器人，成為中國首家實現人形機器人商業化的企業。Walker系列產品已幾經迭代，2019年推出的第二代Walker在央視春晚進行了表演。同時，優必選還開發了機器人操作系統應用框架（ROSA），是全球少數完成小扭矩到大扭矩伺服驅動器批量生產的公司之一。

初創公司傅利葉智能成立于2015年，總部位于上海張江機器人谷，是國內康復醫療機器人領軍企業。其早期專注于醫療康復外骨骼機器人，已推出30多個系列產品，服務于全球2000多家醫療機構，實現了規模化應用。

傅利葉智能2019年啟動通用人形機器人項目，2023年7月發布首款通用雙足機器人產品GR-1，并于9月開啟預售，商業化進展迅速。GR-1身高165厘米，體重55千克，全身自由度54個，步行時速可達5千米，具備快速行走、敏捷避障、穩健上下坡、抗沖擊干擾等功能。

同被市場關注的智元機器人成立于2023年2月，創始團隊包括華為天才少年“稚暉君”彭志輝、上海交大教授閆維新等。創立僅半年，智元機器人就于2023年8月發布了人形機器人遠征A1。其身高175厘米，體重55千克，全身有49個以上自由度，步行時速可達7千米，膝蓋采用反關節設計，向后彎曲可以擁有更大的空間，靈巧的手指尖集成了基于視覺的指間傳感器，可以分辨物體的顏色、形狀甚至材質，并搭載了TeraFlops的高算力芯片，具備多模態感知、少樣本學習、任務閉環等能力。遠征A1預計2024年實現商業化落地，售價在20萬元以內，將首先應用于3C制造、汽車制造等領域。

小市值公司有望成長為大市值巨頭，國產廠商將迎高光時刻

軟件決定人形機器人的高度，算法需與硬件匹配。人形機器人本質是AI系統落地物理世界的最佳載體，算法是核心。機器人的輸出包含了虛擬與物理兩種能力。雖然從本體硬件上看，人形機器人當前存在抗壓硬度與靈敏度不足的問題，但更核心的問題在于算法對運動能力的控制。這需要成熟的感知系統基礎、強大的算法來分解任務和規劃動作、大模型不斷仿真訓練，同時要求算法與硬件相匹配。這要求機器人企業自研算法，并持續更新迭代。

在硬件方面，人形機器人產業鏈分為上中下游，上游主要是核心零部件，例如無框力矩電機、空心杯電機、傳感器、專用芯片等；中游為機器人本體制造，包括設計、制造、測試三大環節；下游為應用領域，包括工業制造、倉儲物流、醫療服務、商業服務、家庭使用等。

根據TeslaAIDay的預測，以特斯拉擎天柱為例，2023年人形機器人核心零部件價值量排名前三的領域是無框力矩電機、減速器和力傳感器。2030年，無框力矩電機的價值量占比下降，另兩者占比上升，且力傳感器將超過減速器，排名第二，三者合計占比仍超過50%。

從成本看，空心杯電機、無框力矩電機等降本空間較大；從國產替代看，人形機器人執行器的關鍵零部件如絲杠、減速器、電機等高端領域的產品國產化率較低，尤其是行星滾柱絲杠、空心杯電機、慣導imu等，替代空間大（表2）。

表2 ：中國人形機器人行業核心零部件的國產替代空間和代表企業

數據來源：Tesla Al Day、各公司官網、前瞻產業研究院、東方證券研究所

高頻出臺的政策助推下，人形機器人發展有望加速，技術升級、產品發布及產業鏈驗證有望持續出現，機器換人和國產替代趨勢下的產業鏈機遇值得期待。無論公司體量幾何，一旦抓住機遇，其市值必將乘風而起。

AI革命賦能人形機器人，具身智能是終極目標

人形機器人是軟硬件能力高集成的實體，商業化的核心突破點在于“AI大腦”。當前的AI大腦在邏輯思維和行為智慧決策層面還需要一段成長空間，其驅動力很大程度來自算法的升級與高水平的智能化。

具身智能是人形機器人的最終發展方向。具身智能是指通過感知和交互，與環境實時互動的能力。其包括三個模塊：具身感知、具身想象和具身執行，“AI+機器人”正是具身智能當前的落點。

在機器人領域，有一個“莫拉維克悖論”?人類所獨有的高階智慧能力只需要非常少的計算能力，但無意識的技能和直覺（如辨識人臉等）卻需要極大的運算能力，即越簡單的事情越難，越難的事情越簡單。因此，人形機器人的傳感器數量、品類、執行機構復雜程度遠高于工業機器人，對控制器實時算力、集成度要求極高。

特斯拉的通用人形機器人擎天柱的智能等級達到L3級。

而AI大模型為人形機器人的發展帶來了新的突破：大模型的向量應用為機器人提供了“大腦”，使其具備更高的事物處理能力；大模型的Chat應用把自然語言理解能力提供給機器人，后者首次可以用接近人的語言水平和真實人類聊天；以往的AI模型訓練完成后，只能用于其被設計的場景，無法實現通用性，而大模型具備強大的泛化能力，讓人形機器人離通用這一目標更進一步。包含更多信息的多模態數據、端到端的算法訓練框架則可以提升大模型的泛化能力。Figure01正是借助OpenAI的模型能力，展示了和人類以及環境交互的能力，讓人們看到了未來人形機器人和人類自然交流的曙光。

當前，人形機器人的智能等級基本處于L3級。根據2022年國家機器人檢測與評定中心等單位發布的標準，以解放人體、自主完成任務為目標，綜合考量機器人的感知、認知、決策和執行能力，機器人的智能程度被劃分為L1（基礎型）、L2（半交互型）、L3（交互型）、L4（自主型）、L5（自適應型）等5個等級。現階段，由大模型作為核心“大腦”的Figure01、特斯拉擎天柱等通用人形機器人基本達到L3級水平，即僅用自然語言發出指令，即可實現人機交互，但其距離真正類人的交互還有一段距離。

技術邊界需受制于政策邊界

展望未來，當人工智能的智慧超越人類，我們將迎來人形機器人的科技奇點，而這或將帶來新的風險。

2022年底，ChatGPT的橫空出世引發新一輪人工智能技術競賽，也有越來越多的聲音警告強人工智能會給人類帶來生存風險。技術邊界雖會被突破，但是人形機器人將受制于政策邊界。2024年3月，歐盟通過了《人工智能法案》，這是有史以來第一個人工智能法律框架，目的是確保人工智能系統尊重基本權利、安全和道德原則，并解決非常強大和有影響力的人工智能模型的風險，培育值得信賴的人工智能。

該法案為人工智能系統定義了高風險、有限風險、風險極小或無風險四個風險級別，并就應用場景、風險監測、技術透明度、生物識別等方面作出了要求，違者最多被罰公司全球收入的7%。這部新法律將為其他區域的監管政策提供參考。

隨著人形機器人產業鏈的快速推進，2023年，國內也出臺了頂層設計指導意見，并明確發展目標：2025年實現整機批量生產，2027年形成安全可靠的產業鏈供應鏈體系。我們認為，人形機器人有望成為寬賽道，具備較大市場空間。2024年，隨著中期定型量產階段逐漸臨近，具有更高性價比、更高研發生產效率的國產零部件供應商將獲得更多市場份額。從投資角度看，建議關注產業鏈相關公司，同時也要留意相關風險，包括產業發展和國產替代進程不及預期、行業競爭加劇、安全性監管政策收緊等。