人形機器人行業(yè)深度報告:AI加速具身智能落地關(guān)注電機、傳感器部件_第1頁
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文檔簡介

目 錄硬具備應(yīng)業(yè)品,法代續(xù)強身智落確性 4國側(cè)重件破外注算迭,體計量時在2024-2025年 8國廠:demo機重硬、動能示量產(chǎn)期中近年 8國廠:demo機重流度交能商業(yè)程期快 13具智能地后們該注些件產(chǎn)資機會 16執(zhí)層無力電確定較,巧有帶動心電需求 16感層視注多視方,中六力感值高 19風(fēng)提示 22圖表目錄圖1:人機人及Optimus主發(fā)歷圖 4圖2:特拉形器性能斷代 5圖3:特拉形器不同行零件成況 5圖4:人機人件展階段 6圖5:人機人AI發(fā)階段況 6圖6:Figure01架流圖 7圖7:英達Groot模架構(gòu)程圖 7圖8:連大型人機器可通自語指令成作 7圖9:國廠主產(chǎn)以及用景理 8圖10:內(nèi)要形人公發(fā)歷程 12圖國廠主產(chǎn)以及用景理 13圖12:外要形人公發(fā)歷程 15圖13:框矩機轉(zhuǎn)子子2個件 17圖14:科FMC無矩電機 17圖15:Optimus用巧捏起蛋 18圖16:刷心電構(gòu)圖 18圖17:心電具構(gòu)緊、能密等性 19圖18:心電適器人巧應(yīng)場景 19圖19:形器各力傳器案 21圖20:維三、力傳器比 21圖21:維傳器在協(xié)機人端 21表1:各商demo機行器件能比 16表2:無電具占空間,位積矩等優(yōu)勢 17表3:各商用知件對比 19表4:不視方對比 20地確定性人形機器人未來有望替代復(fù)雜的人類運動,馬斯克預(yù)計量產(chǎn)以后人形機器人產(chǎn)品將達到數(shù)百萬臺,單價在2Bot20221012圖1:人形機器人指數(shù)及Optimus主要發(fā)展歷程圖60%50%40%30%20%10%2021-01-042021-01-252021-01-042021-01-252021-02-152021-03-082021-03-292021-04-192021-05-102021-05-312021-06-212021-07-122021-08-022021-08-232021-09-132021-10-042021-10-252021-11-152021-12-062021-12-272022-01-172022-02-072022-02-282022-03-212022-04-112022-05-022022-05-232022-06-132022-07-042022-07-252022-08-152022-09-052022-09-262022-10-172022-11-072022-11-282022-12-192023-01-092023-01-302023-02-202023-03-132023-04-032023-04-242023-05-152023-06-052023-06-262023-07-172023-08-072023-08-282023-09-182023-10-092023-10-302023-11-202023-12-112024-01-012024-01-222024-02-122024-03-04-10%-20%-30%-40%-50%資料來源:公司官網(wǎng),Nasdaq,Insideevs,BBCnews,Electrek,Youtube,CNET官網(wǎng),36氪,特斯拉人形機器人樣機迭代速度極快,在應(yīng)用場景和運動性能方面均展現(xiàn)出較大突破。20218月AIDay首次展OptimusGen-1(202210月),20233(5(運)9月)12OptimusGen-2、靈巧10kg)20241-2月,OptimusGen-2(toc場景(。圖2:特斯拉人形機器人性能不斷迭代 2021年8月AIDay,特斯拉公布人形機器人概念機TeslaBot

2023年3月InvestorDay,Optimus可自主行走,進行簡單搬運、生產(chǎn)維修等動作環(huán)境感知和記憶能力提升

2023年9月特斯拉發(fā)布視頻,Optimus可實現(xiàn)自主分類物品、做瑜伽等復(fù)雜任務(wù)視覺感知能力明顯提升,算法與模型不斷進步

2024年1月特斯拉發(fā)布視頻,Optimus可在測試人員監(jiān)督下疊完襯衫并擺放整齊,手部動作更流暢,測試環(huán)境偏向生活場景 2022年10月AIDay,首款人形機器人原型機“擎天柱”(OptimusGen-1)亮相,由員工攙扶登場,可實現(xiàn)直立行走、灑水等動作

2023年5月股東大會,展示Optimus全新型號,可執(zhí)行復(fù)雜動作。運動控制與AI能力提升。

2023年12月特斯拉發(fā)布視頻,Optimus-Gen2亮相,體重減輕,自由度增加,運動能力、平衡性、感知能力提升

2024年2月特斯拉發(fā)布Optimus工廠走路視頻,速度約為0.6m/s(較12月份版本提升了30%以上,是有史以來最快的步態(tài)),前庭系統(tǒng)、足部軌跡、地面接觸邏輯得到改善資料來源:CNET,Youtube,Insideevs.,機器之心,demo圖3:特斯拉人形機器人不同執(zhí)行器零部件構(gòu)成情況諧波減速器諧波減速器定子滾珠四點接觸球軸承交叉滾子軸承資料來源:特斯拉AIday,圖4:人形機器人硬件發(fā)展階段 圖5:人形機器人發(fā)展階段情況資料來源:覓途咨詢, 資料來源:Gartner,覓途咨詢,F(xiàn)igureAI與OpenAI202439日,OpenAIFigure13Figure0101蘋果Figure的工程師Corey公布OpenAI模型demo英偉達推出的Groot快速發(fā)展推動Groot,主要為AIBostonDynamics、Agility1XFigureAISanctuaryAIAI圖6:Figure01架構(gòu)流程圖資料來源:FigureAI,圖7:英偉達Groot模型架構(gòu)流程圖 圖8:連接大模型后人形機器人可以通過自然語言指令生成動作資料來源:英偉達官網(wǎng), 資料來源:英偉達官網(wǎng),間在2024-2025年國內(nèi)廠商:demo年(demoWalkerX、宇樹H1GR-12024XR42025A1202-3端場景均存,其中優(yōu)必選WalkerSPX5A1對工業(yè)化場景,優(yōu)必選WalkerX、小米CyberOneXR4GR-1圖9:國內(nèi)廠商主要產(chǎn)品以及應(yīng)用場景梳理廠商廠商小米宇樹科技傅利葉智能智元機器人開普勒優(yōu)必選圖例機器人名稱圖例載5KG 珠絲杠執(zhí)行器推力8000N整機承重80KG,單臂最大負核心運動模組:自研行星滾航精度20cm,精定位精度1cm負載:伸展?fàn)顟B(tài)單臂1.5kg;載5KG 珠絲杠執(zhí)行器推力8000N整機承重80KG,單臂最大負核心運動模組:自研行星滾航精度20cm,精定位精度1cm負載:伸展?fàn)顟B(tài)單臂1.5kg;視覺/導(dǎo)航:定位精度10cm,導(dǎo)型執(zhí)行器組合峰值扭矩200N.m;步速:7km/h;大模組峰值扭矩230NM全身由32個FSA關(guān)節(jié)構(gòu)成,最用反關(guān)節(jié)設(shè)計。肘關(guān)節(jié)執(zhí)行器:自研行星滾實現(xiàn)核心關(guān)節(jié)的自研——柱絲杠執(zhí)行器推拉控制;PowerFlow關(guān)節(jié)電機,膝蓋采腰部組合執(zhí)行器:自研旋轉(zhuǎn)最大行走速度:3km/h;步速:5km/h;行走速度>5.4km/h(潛在運動能力>18km/h);負載:伸展?fàn)顟B(tài)單臂1.5kg;關(guān)節(jié)最大扭矩360N.m峰值扭矩密度96Nm/Kg能力時速:3.6km/h;運動及負載最大模組峰值扭矩300Nm;

Cene中國177CM52KG

H1中國180CM47KG

FrrR1中國55KG

A1中國175CM55KG

開普勒先行者K1/S1/D1中國85KG

WkrX中國130CM63KG自由度21自由度21單腿自由度:5;單手自由度:4(可拓展)44(腿6*2;臂7*2;手6*2;全身自由度49+頭*3;腰*3) 自研靈巧手擁有12個主動自4041個自由度(腿6*2;臂7*2;手6*2;頸*3)由度,5個被動自由度發(fā)布時間2022年8月發(fā)布2023年8月發(fā)布2023年7月發(fā)布2023年8月發(fā)布2023年11月發(fā)布2021年7月發(fā)布售價/成本/幾十萬人民幣以內(nèi)/20萬元以內(nèi)(整機成本)2-3萬美元/商用化階段/023年下半年(已實現(xiàn)小批量量產(chǎn)和發(fā)貨)2024年(預(yù)計將實現(xiàn)上千臺/2024年下半年已經(jīng)進行出售K1:教育科研、自動化生產(chǎn)接待引導(dǎo)、安防巡檢、工業(yè)柔性智造,交互服務(wù),教育線、智能搬運等;

展館展廳,影視綜藝,科研高應(yīng)用場景居家生活,工作辦公,交通出行,睡眠休息

S1:復(fù)雜環(huán)境巡檢、應(yīng)急救/ 制造、醫(yī)療康復(fù)、科研教育科研,特種替身,倉儲物流, 校,服務(wù),倉儲物流,辦公場家庭服務(wù)

機器人管家等

援、戶外安全作業(yè)等;D1;危險環(huán)境檢測、安全隱景患排查等高危環(huán)境作業(yè)溫度的服務(wù)溫度的服務(wù)未來可商業(yè)化量產(chǎn)的通用機在多種場景下提供智能化、有以智能機器創(chuàng)造無限生產(chǎn)力器人,工業(yè)化生產(chǎn)好幫手人連接人和萬物“服務(wù)人”,圍繞人的工作國內(nèi)首臺能跑的全尺寸通用人形機器人,可以商業(yè)化量產(chǎn)的人形機器公司愿景生活,更好為人服務(wù),緊密全球最高性價比資料來源:各公司官網(wǎng)、公眾號,量子位,張江科投,機器之心,人形機器人視界,我們對國內(nèi)廠商發(fā)展歷程進行復(fù)盤以及對應(yīng)產(chǎn)品進行分析:優(yōu)必選Walker2015Walker201620181Walker20191Walker20217WalkerAI能Walker。公司創(chuàng)始人兼CEO控的平臺上讓機器人走進家庭服務(wù)。Walker目前的單位成本可控,未來的零售價格潛力會在一臺普通家用中型轎車小幾十萬人民幣價格區(qū)間內(nèi)?!盬alkerX2021413km/hWalkerX40%,50%X2.5DCoarse-to-fine多WalkerXWalker小米CyberOne:2022年820182021CyberDog,20228CyberOneCyberOne177cm213.6km/hCyberOneAI4585宇樹科技UnitreeH1:2023年8(于20232016年60%20238Unitree19(M107關(guān)H1202320241H1傅利葉智能ourerR023年7SA高性能一體化執(zhí)行器,202420152019620237RR1165k,最多擁有高達54個自由度(靈巧手個自由度),最大關(guān)節(jié)峰值扭矩達50kgFSAGR-1GR-12023920243智元機器人遠征A1:2023年82020238能的通用人形機器人遠征A755kk,5kg49A17km/h125A1RGBD)A1A”toC小鵬PX5:2023年10202310PX5PX5直腿PX5AI開普勒先行者K1/S1/D1:2023年2024產(chǎn),預(yù)估對外售價為2-3萬美元。2023“”、S1D1178cm8kg1200.01100TOPS高SLAM3DK1達闥“七仙女”XR4:2023年8月發(fā)布,60+C希冀2025Ginger1Ginger2XR4三Ginger1201934Ginger2202272023860XR4通RobotGPT2025圖10:國內(nèi)主要人形機器人公司發(fā)展歷程資料來源:各公司官網(wǎng)、公眾號,科技行者,中國證券網(wǎng),張江科投,小鵬資訊,中國機器人網(wǎng),高工移動機器人,商業(yè)進程預(yù)期較快國外廠商總結(jié):量產(chǎn)時間集中在2025Dgit擬于2405034Optimus2025Atlas2024Digit25/Optimus2DigitOptimusSanctuaryAI公司的Phoenix圖11:國外廠商主要產(chǎn)品以及應(yīng)用場景梳理資料來源:各公司官網(wǎng)、公眾號,Tesla,YouTube,Newatlas,嗶哩嗶哩,CNET,IEEE,Popsci,RobotReport,騰訊網(wǎng),新浪財經(jīng),AGV網(wǎng),我們對國外廠商發(fā)展歷程進行復(fù)盤以及對應(yīng)產(chǎn)品進行分析:波士頓動力—Atlas:自20137Atlas2015年20161能2Atlas。2016-2021Atlas2023Atlas20242月,AtlasAtlasAtlasAtlas150cm89kg28AgilityRobotics—Digit:201925萬美元20242025AgilityRobotics成立于2015年。20192AgilityRobotics發(fā)布初代DigitCassie傳感器和額外的計算能力。10月,發(fā)布新版本DigitV2,噪聲更小,視頻中兩臺機器人協(xié)作完成拾取和放置箱子,實現(xiàn)完全自主。2023年3月,發(fā)布DigitV4版本,增加了用于人機交互的頭部和機械手。2023年9月,AgilityRobotics打造的世界第一家人形機器人工廠RobotFab接近完工,并預(yù)計于年內(nèi)投產(chǎn)。最新版Digit機器人身高175cm,重65kg,最大運動速度可達1.5m/s,最大負重16kg,售價25萬美元/套,Digit機器人預(yù)計將于2024年交付第一批,并且于2025年全面上市銷售。Digit作為AgilityRobotics精心打造的物流機器人,用途多樣,可以執(zhí)行多種任務(wù)并適應(yīng)不同的工作流程,身形非常適合在倉庫內(nèi)工作,便于部署在現(xiàn)有倉庫或基礎(chǔ)設(shè)施中而無需改造。目前,Digit已經(jīng)能在非平坦的地面上行走、抓取和運送塑料手提袋、包裝箱等,在提高倉庫效率方面潛力巨大。SanctuaryAI—Phoenix:2023Carbon。SanctuaryAI201820235PhoenixPhoenix170cm,1.4m/s20AI來有望像ChatGPT2023入2023Figure—Figure01:2023年2月發(fā)布初代機,OpenAI大模型加持下體現(xiàn)具身智能屬性。Figure202220232FIgure01,demo20242月,F(xiàn)igure在與ChatGPTOpenAI合作,“為人形機器人開發(fā)下一代AIiguecosft的AureAI3FigureFigure01Figure01OpenAI圖12:國外主要人形機器人公司發(fā)展歷程資料來源:各公司官網(wǎng)、微信公眾號,techspot,newatlas,Youtube,Newatlas,popsci,CNBC,IEEE,國家郵政局,F(xiàn)astCompany,36氪,騰訊網(wǎng)采訪,機器人技術(shù)與應(yīng)用,具身智能落地之后,我們該關(guān)注哪些部件量產(chǎn)投資機會2024-2025年,我們認為伴隨AI執(zhí)行層:無框力矩電機確定性較強,靈巧手有望帶動空心杯電機需求180N.m(表1:各廠商demo機執(zhí)行器部件性能對比開普勒 優(yōu)必選 小米 宇樹 傅利葉開普勒 優(yōu)必選 小米 宇樹 傅利葉GR-1 智元 達闥 TESLA先行者系列(K1/S1/D1)

WalkerX CyberOne H1 FourierGR-1 遠征A1 XR4 OptimusUnitreeM107關(guān)節(jié)電機PowFlow關(guān)節(jié)自選旋轉(zhuǎn)執(zhí)行

最大模組峰值

FSA

電機,準直驅(qū)

20N.m關(guān)節(jié)—電機

4.5N.m300N.m

髖關(guān)節(jié)約220N.m

(集成電機、驅(qū)動器、

關(guān)節(jié)方案

單推峰值扭

110N.m峰值扭矩達到200N.m12

200N.m

45N.m75N.m

減速器及編碼器)最大關(guān)節(jié)扭矩:230N.m

峰值扭矩>350N.m12

180N.m靈巧手

力量、智能控制、靈活多變

6自由度掌 非靈巧手 選配(在開) 11自由度

度+5被動自由度

- 11資料來源:各公司官網(wǎng),Tesla,配于機器人關(guān)節(jié)。機器人關(guān)節(jié)需要高度集成的解決方案,其中就包括結(jié)構(gòu)緊湊的電2圖13:無框力矩電機只有轉(zhuǎn)子和定子2個部件 圖14:步科FMC無框力矩電機資料來源:研一機械, 資料來源:步科股份官網(wǎng),表2:無框電機具備占用空間小,單位體積扭矩高等優(yōu)勢優(yōu)勢 無框電機優(yōu)勢優(yōu)勢 無框電機優(yōu)勢直接耦合(無背隙)提升機器性能

更高的系統(tǒng)帶寬提高機器效率結(jié)構(gòu)更緊湊

機器占用空間更小單位體積扭矩最高減少維護

更少的機械部件無易磨損或需維護的組件資料來源:科爾摩根官網(wǎng),靈巧手既是人形機器人參與精密活動的必備條件,也是現(xiàn)在絕大多數(shù)廠商的共同選demoOptimus在多數(shù)廠商的共同選擇。圖15:Optimus用靈巧手捏起雞蛋資料來源:Tesla,要的是具備了鐵芯電動機所無法達到的控制和拖動特性??招谋妱訖C屬于直流永圖16:無刷空心杯電機結(jié)構(gòu)圖資料來源:鳴志電器,圖17:空心杯電機具備結(jié)構(gòu)緊湊、高能量密度等特性 圖18:空心杯電機適配機器人靈巧手應(yīng)用場景資料來源:香磁磁業(yè), 資料來源:鳴志電器,TOF表3:各廠商所用感知部件對比開普勒 優(yōu)必選 小米 宇樹 傅利葉開普勒 優(yōu)必選 小米 宇樹 傅利葉GR-1 智元 TESLA開普勒先行者系列WalkerX CyberOne H1 FourierGR-1 遠征A1 Optimus(K1/S1/D1)RGBDRGBD視覺像頭 傳感器*4

MiSense

3D激光雷達(LIVOX-MID360)+深度相機(IntelRealSenseD435i)

深度相機Intel?RealSense?;可拓展激光雷達

RGBD攝像頭-+激光雷達麥克風(fēng)+智能語音大聽覺 -模型

雙麥克風(fēng)識音系統(tǒng)

- 環(huán)形麥風(fēng)識系統(tǒng)麥克風(fēng)列 -拉壓力傳感器、速度六維力/力矩傳感器*4感知 - -傳感器、姿態(tài)傳感器+高精度慣導(dǎo)傳感器

IMU;可拓展六維力傳IMU 感器資料來源:各公司官網(wǎng),視覺方面:TOF與多目視覺方案為主,部分廠商輔以激光雷達/超聲波傳感器。目前的視覺方案主要分為TOF、雙目、結(jié)構(gòu)光三種,目前國內(nèi)外人形機器人廠商主流選

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