1、證券研究報告行業(yè)研究 / 深度研究 2015 年09 月15日 章誠 執(zhí)業(yè)證書編號：S0570515020001 研究員肖群稀 執(zhí)業(yè)證書編號：S0570512070051研究員秦瑞 執(zhí)業(yè)證書編號：S0570512070077 研究員金 榜系人 王宗超暖男大白來襲，揭示機(jī)器人技術(shù)新方向行業(yè)評級：機(jī)械設(shè)備 通用機(jī)械 增持（維持） 增持（維

2、持） “未來機(jī)器”系列深度之六 投資要點(diǎn)： Google 正大舉進(jìn)入機(jī)器人、無人機(jī)等各類智能硬件產(chǎn)品；軟銀、阿里、富士康不久前合資并啟動情感機(jī)器人Pepper 量產(chǎn)計(jì)劃。這些國際巨頭的戰(zhàn)略布局，讓人們意識到一個新制造、新硬件時代正悄然來臨。對于未來，我們的思考是中國是否做好了進(jìn)入“新硬 件時代”的準(zhǔn)備？ 中國高端裝備和智能硬件的下一個需求爆發(fā)點(diǎn)在哪里？“未來機(jī)器”系 列報告希望用前瞻性研究視角為您提供以上問題的啟發(fā)。第六篇，我們聚焦暖男大白機(jī)器人新技術(shù)。 大白作為最高級形態(tài)機(jī)器人，揭示了未來機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的新方向：碳纖維材料、 語音識別技術(shù)、傳感器技術(shù)、醫(yī)療成像技術(shù)、模式識別技術(shù)、健康管理系統(tǒng)

3、、大數(shù)據(jù)技聯(lián)系人 術(shù)、人工智能、機(jī)械骨骼技術(shù)、仿生學(xué)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、輔助飛行系統(tǒng)。相關(guān)研究語音識別技術(shù)，也被稱為自動語音識別，其目標(biāo)是將人類的語音中的詞匯內(nèi)容轉(zhuǎn)換 為計(jì)算機(jī)可讀的輸入。與機(jī)器人結(jié)合，使其按照人類的語音命令去執(zhí)行指定任務(wù)，改變傳 統(tǒng)的人機(jī)接口方式，使人機(jī)交流更加便捷，是機(jī)器人智能化的重要標(biāo)志之一。目前，美國 蘋果、谷歌以1通用機(jī)械/機(jī)械設(shè)備:人力替代需求上升，消防機(jī)器人漸行漸近2015.092通用機(jī)械/機(jī)械設(shè)備:智能工具和人體骨骼，泛機(jī)器人應(yīng)用的新領(lǐng)域2015.093機(jī)械設(shè)備/通用機(jī)械:脈沖爆震發(fā)動機(jī)， 軍工航天新心臟2015.09行業(yè)

4、走勢圖149%99%49%-1%1409 1411 1501 1503 1505 1507機(jī)械設(shè)備通用機(jī)械滬深300 及國內(nèi)的百度、科大訊飛等公司的語音識別技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。 不同于工業(yè)機(jī)器人，服務(wù)機(jī)器人的最大區(qū)別是智能化，主要有三大特征，分別是感 知、運(yùn)動和思考，核心壁壘是解決思考能力以及后續(xù)的反饋功能。領(lǐng)域語義庫、智能大數(shù) 據(jù)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用是形成人工智能核心競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵要素。小 i 機(jī)器人目前建立了包括學(xué)習(xí)體系、知識表示、語義理解和推理以及上層應(yīng)用的完整架構(gòu)，形成了堪稱中國“最強(qiáng)大腦”的云智能平臺。視覺傳感器是整個機(jī)器視覺系統(tǒng)信息的直接來源。目前機(jī)器人視覺技術(shù)主要有以下 研究熱點(diǎn)：1）服務(wù)

5、于人機(jī)交互：用于人臉、手勢識別與合成、虛擬人等；2）與通信和 信息檢索結(jié)合：根據(jù)獲取的圖像實(shí)現(xiàn)基于內(nèi)容的文字和視頻檢索功能；3）與多媒體技術(shù) 結(jié)合： 能夠?qū)σ曨l和圖像進(jìn)行壓縮，將多種媒體信息進(jìn)行結(jié)合分析；4）與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)結(jié)合：基于視頻和圖像進(jìn)行復(fù)雜圖形的繪制。 無線傳感器技術(shù)是由大量無線傳感器構(gòu)成的自組織網(wǎng)絡(luò)，其目的是協(xié)作地感知、采 集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)對象信息，并將傳其傳送給需要的用戶。無線傳感技術(shù)的興起或逐漸取代傳統(tǒng)多機(jī)器人的有線控制方式，以降低功耗和成本。輔助飛行技術(shù)是指根據(jù)空氣動力學(xué)設(shè)計(jì)的輔助人類自由飛行的裝臵。目前現(xiàn)實(shí)版的 是馬丁飛行噴射包，能在狹窄的空間內(nèi)運(yùn)作，例如在建筑物之間

6、穿行，或者緊貼建筑物和 樹木飛行，可用于用于搜救、安全、警戒、救護(hù)和消防等。其中無人版于 2016 年開售， 美國快速反應(yīng)部門也有批量購臵計(jì)劃。 除了技術(shù)方面，機(jī)器人行業(yè)發(fā)展也有所啟發(fā)：服務(wù)機(jī)器人可以先從健康管理、社交 等功能相對簡單的方向切入，滿足人們社交、心理、日常提醒等需求，市場空間廣闊。6月，日本軟銀 1000 臺人形機(jī)器人“佩珀”（Pepper）一分鐘即告售罄。同時阿里巴巴、富士康向 SBRH 分別戰(zhàn)略注資 145 億日元，國際巨頭戰(zhàn)略揭示了情感類陪護(hù)機(jī)器人大有可為。 謹(jǐn)請參閱尾頁重要聲明及華泰證券股票和行業(yè)評級標(biāo)準(zhǔn)1風(fēng)險提示：技術(shù)研發(fā)進(jìn)度低于預(yù)期。 行業(yè)研究/深度研究 | 2015

7、 年 09 月正文目錄1. 暖男大白預(yù)示機(jī)器人技術(shù)新方向42. 機(jī)器人新技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀72.1 語音識別技術(shù)72.2 人工智能82.3 視覺傳感器92.4 機(jī)器人仿生技術(shù)102.5 碳纖維材料112.6 無線傳感技術(shù)132.7 機(jī)械骨骼142.8 輔助飛行技術(shù)163. 服務(wù)機(jī)器人啟示163.1 家庭陪護(hù)機(jī)器人163.2 社交機(jī)器人173.3 醫(yī)療機(jī)器人17 19 謹(jǐn)請參閱尾頁重要聲明及華泰證券股票和行業(yè)評級標(biāo)準(zhǔn)圖表目錄圖 1： 醫(yī)療成像技術(shù)4圖 2： 醫(yī)療信息化技術(shù)4圖 3： 仿生學(xué)5圖 4： 人工智能5圖 5： 機(jī)械骨骼5圖 6： 無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)6圖 7： 輔助飛行技術(shù)6圖 8： 無線傳感網(wǎng)

8、絡(luò)技術(shù)7圖 9： 語音識別技術(shù)原理7圖 10： 機(jī)器人與語音識別技術(shù)結(jié)合8圖 11： IBM Watson9圖 12： 小 i 機(jī)器人9圖 13： 視覺傳感器9圖 14： 視覺傳感技術(shù)應(yīng)用10圖 15： 名噪一時的仿生機(jī)器人-“Bigdog”11圖 16： 仿生機(jī)器人系統(tǒng)11圖 17： 碳纖維12圖 18： 碳纖維機(jī)器人 Porton Man12圖 19： 無線傳感網(wǎng)絡(luò)13圖 20： 電影中的機(jī)械骨骼14圖 21： 人造肌肉15圖 22： 人造肌肉用于機(jī)器人15圖 23： 最新版馬丁飛行噴射包16圖 24： 中國 1954-2012 年人口出生情況17圖 25： 軟銀 Pepper17圖 26

9、： 社交機(jī)器人 Jibo17圖 27： 醫(yī)療機(jī)器人18未找到目錄項(xiàng)。1. 暖男大白預(yù)示機(jī)器人技術(shù)新方向前段時間迪士尼大片超能陸戰(zhàn)隊(duì)講述了外形呆萌的充氣機(jī)器人大白與技術(shù)天才少年小宏 聯(lián)手菜鳥小伙伴組建超能戰(zhàn)隊(duì)，共同打擊犯罪陰謀、拯救人類的故事。大白形象超萌，靠著 全身的高科技 ，外形笨拙但卻動作敏捷。 片中精彩情節(jié)層出不窮，同時也預(yù)示著機(jī)器人技術(shù)未來的發(fā)展方向。經(jīng)過梳理，大白涉及以 下技術(shù)：碳纖維材料、語音識別技術(shù)、傳感器技術(shù)、醫(yī)療成像技術(shù)、模式識別技術(shù)、健康管 理系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能、機(jī)械骨骼技術(shù)、仿生學(xué)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、輔助飛行系統(tǒng)。影片中有各項(xiàng)技術(shù)成熟的應(yīng)用成果，是未來技術(shù)具體像化

10、的理想形式之一。 醫(yī)療成像技術(shù)圖1： 醫(yī)療成像技術(shù)大白的“眼睛”等器官裝有視覺等各種傳感器，組成的掃描系統(tǒng)就是醫(yī)療成像系統(tǒng)。 資料來源：超能陸戰(zhàn)隊(duì)，華泰證券研究所 醫(yī)療信息化技術(shù)圖2： 醫(yī)療信息化技術(shù)大白在掃描病癥的同時，通過配有的模式識別和人工智能系統(tǒng)進(jìn)行診斷，并且調(diào)用儲存卡內(nèi) 的萬種健康醫(yī)療解決方案進(jìn)行醫(yī)治。這是典型的健康管理系統(tǒng)與大數(shù)據(jù)結(jié)合的應(yīng)用，也算是 典型的醫(yī)療信息化技術(shù)。 資料來源：超能陸戰(zhàn)隊(duì)，華泰證券研究所 仿生學(xué)和人工智能大白能與人一樣上下樓、行走，與人交流，照顧人類，這都是復(fù)雜的仿生學(xué)技術(shù)。 同時大白具有超強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力，在短時間內(nèi)學(xué)會了跆拳道，這是人工智能的高級形式。 圖3：

11、 仿生學(xué)圖4： 人工智能資料來源：超能陸戰(zhàn)隊(duì)，華泰證券研究所資料來源：超能陸戰(zhàn)隊(duì)，華泰證券研究所 機(jī)械骨骼圖5： 機(jī)械骨骼大白穿戴機(jī)械骨骼上天入地。機(jī)械骨骼，是一種輔助器械，又稱“外骨骼裝甲”，其結(jié)構(gòu)類似昆蟲的外骨骼那樣，可以穿在人身上，給人提供保護(hù)、額外的動力或能力，增強(qiáng)人體機(jī)能， 如使腿殘疾的人能自己上樓，讓穿戴者能健步如飛、無障礙奔跑且不會疲勞、不會受傷等等。 資料來源：超能陸戰(zhàn)隊(duì)，華泰證券研究所 無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)電影中，小宏的微型機(jī)器人能自組合成各種形狀的“ ”，這種自組合技術(shù)涉及無線傳感網(wǎng)絡(luò)， 每個微型機(jī)器人中都有無線傳感網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)能自組網(wǎng)通信，并在控制中心 的指揮下， 自

12、適應(yīng)得結(jié)合在一起。電影中是通過面具上的傳感器來感知人的想法和意圖，然 后指導(dǎo)微型傳感器快速實(shí)現(xiàn)各種形變 圖6： 無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)資料來源：超能陸戰(zhàn)隊(duì)，華泰證券研究所 圖7： 輔助飛行技術(shù)輔助飛行技術(shù)資料來源：超能陸戰(zhàn)隊(duì)，華泰證券研究所 等離子劍電影中佩戴在手上的等離子劍是一種新型的光纖激光器或者半導(dǎo)體激光器，能在實(shí)現(xiàn)小型化 的同時保證大功率。 等離子態(tài)是物質(zhì)的第四種形態(tài)前三種為固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)，等離子態(tài)的物體可以自由地 占據(jù)可用空間。由于等離子 輻射的電磁波束是以光速傳播的， 彈頭的飛行速度不過8kM/S，最多 15kM/s，對于等離子輻射的電磁波束而言，相當(dāng)于“慢鏡頭”動作或靜止不動的目標(biāo)，

13、攻擊非常容易。等離子 可在瞬間打擊各種空中目標(biāo)，對于真假目標(biāo)能夠 一并摧毀，可有效地對付來自太空和高、中、低空大氣層內(nèi)的各種飛機(jī)、 的 ，實(shí)現(xiàn) 反攔截。 圖8： 無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)資料來源：超能陸戰(zhàn)隊(duì)，華泰證券研究所 2. 機(jī)器人新技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀大多數(shù)人或許會覺得電影里的技術(shù)離我們很遙遠(yuǎn)，但其實(shí)很多已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，或接近現(xiàn)實(shí)。 2.1 語音識別技術(shù)語音識別技術(shù)，也被稱為自動語音識別 Automatic Speech Recognition，(ASR)，其目標(biāo)是將人類的語音中的詞匯內(nèi)容轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可讀的輸入。例如按鍵、二進(jìn)制編碼或者字符序 列。應(yīng)用領(lǐng)域包括語音撥號、語音導(dǎo)航、室內(nèi)設(shè)備控制、語音文檔檢索

14、、簡單的聽寫數(shù)據(jù)錄 入等。 圖9： 語音識別技術(shù)原理資料來源：賽迪，華泰證券研究所 語音是由人的發(fā)聲器官通過振動產(chǎn)生的具有特定信息的一種振動聲波。語音識別的目的是為 了讓機(jī)器明白人的語音命令。進(jìn)行語音識別的步驟大致如下： 釆集信號：通過設(shè)備或軟件釆集人的語音，并將語音信號進(jìn)行數(shù)字化處理。 預(yù)處理：通過有效的預(yù)處理，能夠得到有用的語音信號。 特征參數(shù)提?。簭穆暡ㄖ刑崛〕鲭S時間變化的低維特征序列來表征語音信號。 參考模型庫：將提取的語音特征序列經(jīng)過特定的訓(xùn)練產(chǎn)生不同的語音參考模板，從而組 成供識別的參考模型庫。 模式匹配：語音識別過程實(shí)質(zhì)上是一種模式匹配過程。模式匹配是指在識別時將未知的 語音特征

15、序列同參考模板進(jìn)行匹配和比較，計(jì)算出他們之間的匹配程度。 結(jié)果分析：通過計(jì)算機(jī)對識別出的結(jié)果進(jìn)行分析，判斷識別類型。 隨著機(jī)器人越來越普遍地融入人們的生活，通過按鍵、搖桿等傳統(tǒng)的人機(jī)交流方式操作比較 麻煩。將語音識別技術(shù)應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域，使機(jī)器人按照人類的語音命令去執(zhí)行指定任務(wù)， 可解決人機(jī)交流的障礙，改變傳統(tǒng)的人機(jī)接口方式，使人機(jī)交流更加便捷。這既是將語音識圖10： 機(jī)器人與語音識別技術(shù)結(jié)合別從理論轉(zhuǎn)化為實(shí)用的有效證明，也是機(jī)器人智能化的重要標(biāo)志之一，是當(dāng)今自動化發(fā)展水 平的體現(xiàn)。資料來源：網(wǎng)絡(luò)資料，華泰證券研究所 目前，美國蘋果、谷歌以及國內(nèi)的百度、科大訊飛等公司的語音識別技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟

16、。2.2 人工智能不同于工業(yè)機(jī)器人，服務(wù)機(jī)器人的最大區(qū)別是智能化，主要有三大特征，分別是感知、運(yùn)動 和思考，核心壁壘是解決思考能力以及后續(xù)的反饋功能。其中涉及兩大層面，第一層面是語 音識別技術(shù)，運(yùn)用語音合成、語音識別、自然語言理解、自主云計(jì)算等基礎(chǔ)技術(shù)以及 特 征的情緒分析技術(shù)來進(jìn)行有效識別；第二層面語義識別技術(shù)，開發(fā)出智能語音服務(wù)基礎(chǔ)支撐 和交互平臺。因此，領(lǐng)域語義庫、智能大數(shù)據(jù)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用是形成人工智能核心競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵要素。Gartner 在 2014 年發(fā)布的分析報告提出，全球有兩款機(jī)器人代表世界人工智能水平，一款是IBM Watson， 一款是小 i 機(jī)器人。小i機(jī)器人目前建立了包括

17、學(xué)習(xí)體系、知識表示、語義理解和推理以及上層應(yīng)用的完整架構(gòu)。 針對不同領(lǐng)域相繼推出企業(yè)級平臺、標(biāo)準(zhǔn)化平臺、云服務(wù)平臺，可覆蓋各類客戶，服務(wù)用戶 超 2 億人，對話互動超過百億次，為廣大的企業(yè)輸送了來自云端的、強(qiáng)大的類人智能交互服務(wù)能力，形成了堪稱中國“最強(qiáng)大腦”的云智能平臺。 企業(yè)級平臺（ iBot Enterprise）：面向電信運(yùn)營商、銀行、保險、證券等大中型客戶，隨需高度定制化產(chǎn)品。 標(biāo)準(zhǔn)化平臺（iBot Standard）： 面向企業(yè)客戶 ALL-IN-ONE 一體化部署的智能機(jī)器人產(chǎn)品。 云服務(wù)平臺（iBot Cloud）： 用 SaaS 方式為廣大開發(fā)者和中小企業(yè)提供核心智能交互 能

18、力。 圖 11： IBM Watson圖12： 小 i 機(jī)器人資料來源：網(wǎng)絡(luò)資料，華泰證券研究所資料來源：華泰證券研究所 2.3 視覺傳感器視覺傳感器是整個機(jī)器視覺系統(tǒng)信息的直接來源。其主要由一個或者兩個圖形傳感器組成， 有時還要配以光投射器及其他輔助設(shè)備。視覺傳感器的主要功能是獲取足夠的機(jī)器視覺系統(tǒng) 要處理的最原始圖像。圖像傳感器可以使用激光掃描器、線陣和面陣 CCD 攝像機(jī)或者 TV圖13： 視覺傳感器攝像機(jī)，也可以是最新出現(xiàn)的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等。 資料來源：網(wǎng)絡(luò)資料，華泰證券研究所 視覺傳感技術(shù)主要由以下五個部分構(gòu)成： 輸入設(shè)備（input device）： 包括成像設(shè)備和數(shù)字化設(shè)備，成像設(shè)備

19、是通過光學(xué)攝像機(jī)或紅外、激光、超聲、X射線對周圍場景或物體進(jìn)行探測成像，得到關(guān)于場景或物體的 二維或三維數(shù)字圖像； 低層視覺（ low level）：主要是對輸入的原始圖像進(jìn)行處理。這一過程借用了大量 DSP（digital signal processing，數(shù)字信號處理）的技術(shù)和算法，如圖像濾波、圖像增強(qiáng)、邊緣檢測、紋理檢測、運(yùn)動檢測等，以從圖像中抽取諸如角點(diǎn)、邊緣、線條、邊界、色 彩、紋理、運(yùn)動等關(guān)于場景的基本特征； 中層視覺（middle level）：主要任務(wù)是恢復(fù)場景的深度、表面法線方向、輪廓等有關(guān)場景的 2.5 維信息，實(shí)現(xiàn)途徑有立體視覺（stereo vision）、測距成像（

20、 rangefinder）、 從 X恢復(fù)形狀（Shape from X,X=明暗、紋理、運(yùn)動）。系統(tǒng)標(biāo)定、系統(tǒng)成像模型等研 究內(nèi)容一般也是在這個層次上進(jìn)行的。 高層視覺（hign level）： 在以物體為中心的坐標(biāo)系中，在原始輸入圖像、圖像基本特征、2.5 維圖的基礎(chǔ)上，恢復(fù)物體的完整三維圖，建立物體三維描述，識別三維物體并確定物體的位臵和方向。 圖14： 視覺傳感技術(shù)應(yīng)用 體系結(jié)構(gòu)（ system architecture）:在高度抽象的層次上，根據(jù)系統(tǒng)模型而不是根據(jù)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的具體例子來研究系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。體系結(jié)構(gòu)研究設(shè)計(jì)一系列相關(guān)課題，如：并形結(jié) 構(gòu)、分層結(jié)構(gòu)、信息流結(jié)構(gòu)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及從設(shè)計(jì)

21、到實(shí)現(xiàn)的途徑等。 資料來源：網(wǎng)絡(luò)資料，華泰證券研究所 目前機(jī)器人視覺技術(shù)主要有以下研究熱點(diǎn)： 服務(wù)于人機(jī)交互：用于人臉、手勢識別與合成、虛擬人等； 與通信和信息檢索結(jié)合：根據(jù)獲取的圖像實(shí)現(xiàn)基于內(nèi)容的文字和視頻檢索功能； 與多媒體技術(shù)結(jié)合：能夠?qū)σ曨l和圖像進(jìn)行壓縮，將多種媒體信息進(jìn)行結(jié)合分析； 與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)結(jié)合：基于視頻和圖像進(jìn)行復(fù)雜圖形的繪制。 2.4 機(jī)器人仿生技術(shù)仿生學(xué)（Bionics）是指模仿生物建造技術(shù)裝臵的科學(xué)， 是上個世紀(jì)中期出現(xiàn)的一門邊緣性學(xué)科。其研究生物體的結(jié)構(gòu)、功能和工作原理，并將這些原理移植于工程技術(shù)之中，發(fā)明性 能優(yōu)越的儀器、裝臵和設(shè)備，創(chuàng)造新技術(shù)。從仿生學(xué)誕生到現(xiàn)在短

22、短幾十年的時間內(nèi)，它的 研究成果已經(jīng)非?？捎^。 簡單來說，仿生機(jī)器人就是模仿自然界中生物的外部形狀或某些機(jī)能的機(jī)器人系統(tǒng)。利用各 種機(jī)、電、液、光等元器件和有機(jī)功能體相配合組建起來的具備運(yùn)動機(jī)理和行為方式、感知 模式和信息處理、控制協(xié)調(diào)和計(jì)算推理、能量代謝等功能，在材料結(jié)構(gòu)等多方面具有高級生 命形態(tài)特征，可完成復(fù)雜任務(wù)的機(jī)器人系統(tǒng)。 圖15： 名噪一時的仿生機(jī)器人-“Bigdog”資料來源：網(wǎng)絡(luò)材料，華泰證券研究所 目前仿生機(jī)器人有以下幾種分類： 功能仿生：使人造的機(jī)械具有或部分具有高級動物的功能，如思維、感知、運(yùn)動、操作等。這些在智能機(jī)器人的研究中具有重大意義； 結(jié)構(gòu)仿生：通過研究生物肌體構(gòu)

23、造，建造類似生物或其中一部分的機(jī)械裝臵，通過結(jié)構(gòu)相似性實(shí)現(xiàn)相近功能； 圖16： 仿生機(jī)器人系統(tǒng) 控制仿生： 控制技術(shù)方面還可往下細(xì)分為神經(jīng)系統(tǒng)仿真、進(jìn)化機(jī)制仿真等。 資料來源：網(wǎng)絡(luò)資料，華泰證券研究所 根據(jù)目前的研究現(xiàn)狀，仿生機(jī)器人或向特種化、微型化發(fā)展。特種仿生機(jī)器人可以適應(yīng)特定 的環(huán)境，進(jìn)入人類難以進(jìn)入的地區(qū)以完成困難的任務(wù)，例如能夠在管道內(nèi)蠕動的機(jī)器蚯蚓； 微型化是指將機(jī)器人的驅(qū)動電機(jī)、傳動裝臵、傳感器、控制器、電源等集成到一塊芯片上， 以構(gòu)成微機(jī)電系統(tǒng)。目前，部分采用微機(jī)電系統(tǒng)的仿生機(jī)器人已進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用階段。 2.5 碳纖維材料碳纖維（ carbon fiber，簡稱 CF），是一種

24、含碳量在 95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處 理而得到的微晶石墨材料。 圖17： 碳纖維資料來源：網(wǎng)絡(luò)材料，華泰證券研究所 碳纖維“外柔內(nèi)剛”，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有許多優(yōu)良性能：軸向強(qiáng) 度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環(huán)境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo) 電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過性好， 良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、電磁屏蔽性好等。 碳纖維在國防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼?織纖維的柔軟可加工性，是新

25、一代增強(qiáng)纖維。 同時碳纖維已然成為了機(jī)器人制造的熱門材料。一方面，由于機(jī)器人通常具有運(yùn)動、載重、 牽引、轉(zhuǎn)向等功能，如果本體材料過重則必需要提升電機(jī)功率從而提高成本和能耗；另一方 面，像某些工業(yè)機(jī)器人工作環(huán)境惡劣，對外殼材料的耐高溫、耐腐蝕能力和機(jī)械強(qiáng)度有較高 的要求。 英國國防部已著手研制以碳纖維為材料的機(jī)器人“ Porton Man”。它可以完成所有人類的動作， 比如正步走、下跪、舉起胳膊、 勢等。英國國防部計(jì)劃將其用于對新的防護(hù)裝甲和 設(shè)備的測試工作。需要指出的是，Porton Man 的重量只有驚人的 35 磅（16 公斤），可見碳纖維材料的巨大優(yōu)勢。 圖18： 碳纖維機(jī)器人 Port

26、on Man資料來源：網(wǎng)絡(luò)材料，華泰證券研究所 2.6 無線傳感技術(shù)近年來，無線通信、集成電路傳感器以及微機(jī)系統(tǒng)(MEMS)等技術(shù)的飛速發(fā)展，推動了低成 本、功耗多能的無線傳感器大量生產(chǎn)，它是一種集傳感功能與驅(qū)動控制力、計(jì)算通信于一體 的資源受限嵌入式設(shè)備。 圖19： 無線傳感網(wǎng)絡(luò)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)則是由大量無線傳感器構(gòu)成的自組織網(wǎng)絡(luò)，其目的是協(xié)作地感知、采 集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)對象信息，并將傳其傳送給需要的用戶。 資料來源：網(wǎng)絡(luò)資料，華泰證券研究所 無線傳感技術(shù)具有如下特點(diǎn)： 硬件資源有限。節(jié)點(diǎn)采用嵌入式處理器和存儲器，計(jì)算能力和存儲能力十分有限。 電源容量有限。為了測量真實(shí)世界的具

27、體值，各個節(jié)點(diǎn)會密集地分布于待測區(qū)域內(nèi)，人工補(bǔ)充能量的方法已經(jīng)不再適用。 無中心。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，所有節(jié)點(diǎn)的地位都是平等的，沒有預(yù)先指定的中心，是 一個對等式網(wǎng)絡(luò)。各節(jié)點(diǎn)通過頒布式算法來相互協(xié)調(diào)，在無人值守的情況下，節(jié)點(diǎn)就能 自動組織起一個測量網(wǎng)絡(luò)。 自組織。網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)和展開無需依賴于任何預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，節(jié)點(diǎn)通過分層協(xié)議和份布式算法協(xié)調(diào)各自的行為，節(jié)點(diǎn)開機(jī)后就可以快速、自動地組成一個獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)。 傳輸能力的有限。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過無線電源進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，雖然省去了布線的煩惱， 但是相對于有線網(wǎng)絡(luò)，低帶寬則成為它的天生缺陷。同時，信號之間還存在相互干擾， 信號自身也在不斷地衰減，諸如此類。 安

28、全性問題。無線信道、有限的能量，分布式控制都使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)更容易受到攻 擊。被動竊聽、主動入侵、拒絕服務(wù)則是這些攻擊的常見方式。因此，安全性在網(wǎng)絡(luò)中 至關(guān)重要。 此外，無線傳感技術(shù)還有多跳路由、動態(tài)拓?fù)?、多?jié)點(diǎn)等特點(diǎn)。無線傳感技術(shù)的興起或逐漸取代傳統(tǒng)多機(jī)器人的有線控制方式，以降低功耗和成本。就目前 的機(jī)器人技術(shù)水平而言，單機(jī)器人在信息的獲取、處理及控制能力等方面都是有限的，對于 復(fù)雜的工作任務(wù)及多變的工作環(huán)境，單機(jī)器人的能力更顯不足。多機(jī)器人協(xié)作可以明顯提高 機(jī)器人系統(tǒng)完成任務(wù)的效率，目前的多機(jī)器人通信一般采用有線通信的方式，盡管技術(shù)成熟、 可靠性高，但由于線纜限制了機(jī)器人的移動范圍，而且

29、布線繁瑣，故障診斷和監(jiān)控困難、缺 乏靈活性， 所以機(jī)器人技術(shù)在其應(yīng)用領(lǐng)域沒能得到廣泛的應(yīng)用。 2.7 機(jī)械骨骼圖20： 電影中的機(jī)械骨骼機(jī)械骨骼，又名“外骨骼裝甲”或“外骨骼機(jī)甲”，其結(jié)構(gòu)類似昆蟲的外骨骼那樣，能穿在人身 上， 給人提供保護(hù)、額外的動力或能力，增強(qiáng)人體機(jī)能。如使腿殘疾的人能自己上樓，讓士 兵能健步如飛、無障礙奔跑且不會疲勞、不會受傷等等。電影鋼鐵俠中的鋼鐵衣就是機(jī) 械外骨骼的典范，異形、 、機(jī)械戰(zhàn)警中也出現(xiàn)過機(jī)械骨骼。機(jī)械骨骼系統(tǒng)的研究始于 20 世紀(jì) 60 年代，軍事應(yīng)用率先發(fā)力， 同時民用是大勢所趨。資料來源：華泰證券研究所 機(jī)械骨骼技術(shù)目前尚處在研發(fā)階段，成果只是取得初步

30、進(jìn)展，尚未形成可以切實(shí)應(yīng)用的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)。未來研究的方向主要集中在五個方面： 構(gòu)造材料：人造肌肉纖維研究人造肌肉纖維可以利用電壓變化使人造纖維收縮或伸張來產(chǎn)生力量，從而取代目前通用的液壓驅(qū)動系統(tǒng)，解決液體滲漏和人機(jī)間的磨合期問題。主流研究有兩個方向： 化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。它用含有催化劑的碳納米管彎曲搭建出肌肉塊、“燃料細(xì)胞”電極和 超級電容器電極，在充滿氫的環(huán)境中，源源不斷地產(chǎn)生電源。 化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能。利用氫和乙醇反應(yīng)提供能量，配合特制的記憶金屬絲。例如，當(dāng)溫 度降低時，金屬絲就會收縮，催化劑減少作用，人造肌肉就會放松收縮。這種方法打造 出來的人造肌肉力量最大，舉力是正常骨骼肌肉的 100 倍以

31、上。 未來，一旦人造肌肉用于機(jī)械骨骼機(jī)器人的手臂上，將實(shí)現(xiàn)人類意識控制人造肌肉的收縮和舒張來達(dá)到人體與機(jī)器人之間的協(xié)調(diào)。圖21： 人造肌肉圖22： 人造肌肉用于機(jī)器人資料來源：網(wǎng)絡(luò)資料，華泰證券研究所資料來源：網(wǎng)絡(luò)資料，華泰證券研究所 控制系統(tǒng)研究控制系統(tǒng)研究目前有兩個大的方向，第一是機(jī)械骨骼系統(tǒng)內(nèi)控制，第二是基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。相較于基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)僅僅停留在簡單的動作示教層面或者只能對機(jī)器人關(guān) 節(jié)或者末端執(zhí)行器進(jìn)行單個或者少數(shù)幾個自由度的孤立控制這一明顯缺點(diǎn)，系統(tǒng)內(nèi)控制是未 來發(fā)展的必然趨勢?？刂乒δ馨ò朔N方法：操作者控制、肌電控制、預(yù)編程控制、主從控 制、直接力反饋控

32、制、地面反作用力控制、ZMP 控制、靈敏度放大控制。 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究機(jī)械骨骼必須能夠左右和前后移動，設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)必須像人體一樣帶有可彎曲的關(guān)節(jié)。同時由 于機(jī)械骨骼的受力部分主要是在下肢，因此為了達(dá)到減輕負(fù)重者負(fù)載從而節(jié)省體能的目的， 那么就要求所設(shè)計(jì)的下肢必須能夠承受足夠強(qiáng)度的壓力。 目前機(jī)械結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)的熱點(diǎn)和難點(diǎn)在于除了滿足行走需要的基本條件外,還必須考慮 到以下三個方面的要求: 安全性:機(jī)械骨骼與人體協(xié)調(diào)共處,二者不能發(fā)生沖突； 兼容性:機(jī)械骨骼的肢體幾何尺寸能夠調(diào)節(jié),以適應(yīng)不同的穿著者。 舒適性:增加人機(jī)接觸緩沖裝臵,提高舒適性。 例如為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能而提出的上肢外骨骼的結(jié)構(gòu)設(shè)

33、計(jì)之一便是采用“并聯(lián)三自由度” +“四連桿機(jī)構(gòu)”+“并聯(lián)三自由度機(jī)構(gòu)”來實(shí)現(xiàn)外骨骼“肩”、“肘”、“腕”關(guān)節(jié)的聯(lián)動。 能量源這些限制主要來自于能源現(xiàn)在所使用的能源裝臵支持不了動力機(jī)械骨骼的能量消耗。補(bǔ) 給能量之前，機(jī)械骨骼具有的能量必須足以支持 24 小時。此外，產(chǎn)生能量的裝臵必須便于背挎，對于機(jī)械骨骼研制者而言，創(chuàng)造出零噪音機(jī)器可能是最困難的一項(xiàng)任務(wù)。 促動設(shè)計(jì)者必須使機(jī)器能夠順暢移動，以便穿用者不會太笨拙，與發(fā)動機(jī)一樣，促動器也必須安 靜而高效。 （更多機(jī)械骨骼內(nèi)容可參見20150910 華泰機(jī)械：智能工具和人體骨骼，泛機(jī)器人應(yīng)用的新領(lǐng)域“未來機(jī)器”深度報告之三） 2.8 輔助飛行技術(shù)輔助

34、飛行技術(shù)是指根據(jù)空氣動力學(xué)設(shè)計(jì)的輔助人類自由飛行的裝臵。目前，現(xiàn)實(shí)版有馬丁飛行噴射包，可以載重 120 公斤，裝滿汽油后可在海拔 1000 米高空以 74 公里的時速飛行 30 分鐘。其原理是由雙導(dǎo)管風(fēng)扇提供升力，導(dǎo)管的進(jìn)氣口寬，出氣口窄， 引導(dǎo)空氣高速穿過葉片。 馬丁飛行噴射包采用了與 F1 賽車相同類型的駕駛艙，還配備了彈射降落傘系統(tǒng)，能在撞擊時保護(hù)飛行員的安全，進(jìn)而躋身當(dāng)今世界上最安全的超輕型飛行器之列。 圖23： 最新版馬丁飛行噴射包小巧的馬丁飛行噴射包能在狹窄的空間內(nèi)運(yùn)作，例如在建筑物之間穿行，或者緊貼建筑物和樹木飛行，可用于用于搜救、安全、警戒、救護(hù)和消防等。資料來源：華泰證券研究

35、所 馬丁飛行噴射包已獲得新西蘭民用航空管理局的載人和無人飛行許可。 無人版名為“天鉤”，2016 年開售，可用于重型運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)和航拍等。 載人版又分為專業(yè)版和個人版。專業(yè)版的目標(biāo)客戶是快速反應(yīng)部門，個人版則呼應(yīng)了馬丁飛行噴射包的設(shè)計(jì)初衷 為個人休閑服務(wù)。 3. 服務(wù)機(jī)器人啟示除了技術(shù)方面，這部電影也帶給我們很多機(jī)器人行業(yè)發(fā)展的啟示。服務(wù)機(jī)器人可以先從健康 管理、社交等功能相對簡單的方向切入，滿足人們社交、心理、日常提醒等需求，市場空間廣闊。3.1 家庭陪護(hù)機(jī)器人資圖24： 中國 1954-2012 年人口出生情況料來源：華泰證券研究所 家庭陪護(hù)機(jī)器人可以陪老人聊天，提醒老人吃藥，對老人進(jìn)行健康

36、管理，給老人讀新聞報紙， 和子女遠(yuǎn)程溝通，實(shí)現(xiàn)子女遠(yuǎn)程查看父母健康狀況等實(shí)實(shí)在在的需求。 家庭陪護(hù)機(jī)器人主要依賴語音技術(shù)、電子信息技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，技術(shù)發(fā)展相對成熟，成本低， 市場需求大，又能解決廣大人群的實(shí)際需求，發(fā)展可行性高。3.2 社交機(jī)器人軟銀 Pepper 機(jī)器人：會跳舞，會講笑話，利用情感識別傳感器等可以識別人的聲音、表情、動作、情緒等，與人進(jìn)行握手、聊天等互動。 社交機(jī)器人Jibo：有很強(qiáng)的人機(jī)交互效率，可以讀懂人類面部表情與人交流，也能給孩子 講故事，能進(jìn)行健康管理，能提醒你注意重要日期，幫你拍照，而且隨著使用的增多，會越 來越了解你。 圖25： 軟銀 Pepper圖26： 社

37、交機(jī)器人 Jibo資料來源：網(wǎng)絡(luò)資料，華泰證券研究所資料來源：網(wǎng)絡(luò)資料，華泰證券研究所 3.3 醫(yī)療機(jī)器人醫(yī)療機(jī)器人的推廣也是大勢所趨，能實(shí)時記錄病歷，根據(jù)情況作出判斷，比如病人戴上穿戴 式傳感器，如果病人在訓(xùn)練中過于積極，導(dǎo)致血壓升高，機(jī)器人會判斷出不合適訓(xùn)練或訓(xùn)練 強(qiáng)度要降低。而且，引進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，患者可在家里或社區(qū)醫(yī)院就近進(jìn)行訓(xùn)練，醫(yī)生可通 過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控 3-5 個機(jī)器人，機(jī)器人將患者的生理信息傳給醫(yī)生，醫(yī)生能實(shí)時對話病人。 現(xiàn)在，這種基于物聯(lián)網(wǎng)的自助式、娛樂式康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人在北京和上海已經(jīng)有示范應(yīng)用，今 年預(yù)計(jì)會在南京部分醫(yī)院做示范，比如中大醫(yī)院。 老牌移動醫(yī)療公司Intouch

38、Health， 實(shí)現(xiàn)了美國 1 萬個社區(qū)與診所的互聯(lián)。他們的戰(zhàn)略投資方美國頂級機(jī)器人公司 iRobot一手為 Intouch Health 打造了機(jī)器人系列，他們稱之為“遠(yuǎn) 程醫(yī)療機(jī)器人”。機(jī)器人可以在社區(qū)醫(yī)院、患者家、病房等地方發(fā)揮醫(yī)生替身的作用。一個 醫(yī)生遠(yuǎn)程控制機(jī)器人，就能夠長期跟蹤一個患者的生活，監(jiān)督其生活習(xí)慣，為其提供更為徹 底的療程。另外，排名全美前五的醫(yī)療機(jī)構(gòu) Digital Health 也在制造自己的遠(yuǎn)程醫(yī)療機(jī)器人。 圖27： 醫(yī)療機(jī)器人資料來源：華泰證券研究所 免責(zé)申明評級說明本報告僅供華泰證券股份有限公司（以下簡稱“本公司”）客戶使用。本公司不因接收人收到本報告而視其為客戶。 本報告基于本公司認(rèn)為可靠的、已公開的信息編制，但本公司對該等信息的準(zhǔn)確性及完整性不作任何保證。本報告所載的意見、評估及預(yù)測僅反映報告發(fā)布當(dāng)日的觀點(diǎn)和判斷。在不同時期，本公司可能會發(fā)出與本報告所載意見、評估及預(yù)測不一致的研究報告。同時，本報告所指的證券或投資標(biāo)的的價格、價值及投資收入可能會波動。本公司不保證本報告所含信息保持在最新狀態(tài)。本公司對本報告所含信息可在不發(fā)出的情形下做出修改，投資者應(yīng)當(dāng)自行關(guān)注相