2024年人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂恚喝诵螜C(jī)器人風(fēng)起云涌

2024年人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂恚喝诵螜C(jī)器人風(fēng)起云涌1機(jī)器人整機(jī)情況概述人形機(jī)器人簡(jiǎn)介與技術(shù)難點(diǎn)人形機(jī)器人是具有與人類似的身體結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方式（雙足行走、雙手協(xié)作等）的智能機(jī)器人。目前人形機(jī)器人并沒有普遍定義，但根據(jù)專業(yè)書籍《HumanoidRobots》的歸納，人形機(jī)器人應(yīng)當(dāng)能“在人工作和居住的環(huán)境工作，操作為人設(shè)計(jì)的工具和設(shè)備，與人交流”。在此前提下，人形機(jī)器人最終應(yīng)具有與人類似的身體結(jié)構(gòu)，包括頭、軀干和四肢，使用雙足行走，用多指手執(zhí)行各種操作，并具有一定程度的認(rèn)知和決策智能。作為通用化程度高、高度集成和智能化的機(jī)器人，人形機(jī)器人既需要極強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)控制能力，也需要強(qiáng)大的感知和計(jì)算能力。其技術(shù)難點(diǎn)在于盡可能模仿人的各類場(chǎng)景下“感知-認(rèn)知-決策-執(zhí)行”的過程，涉及仿生感知認(rèn)知技術(shù)、生機(jī)電融全技術(shù)、人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)云計(jì)算技術(shù)、視深導(dǎo)航技術(shù)等各領(lǐng)域的尖端技術(shù)。傳統(tǒng)機(jī)器人三大類型工業(yè)機(jī)器人：研制面向汽車、航空航天、軌道交通等領(lǐng)域的高精度、高可靠性的焊接機(jī)器人，面向半導(dǎo)體行業(yè)的自動(dòng)搬運(yùn)、智能移動(dòng)與存儲(chǔ)等真空（潔凈）機(jī)器人，具備防爆功能的民爆物品生產(chǎn)機(jī)器人，AGV、無人叉車，分揀、包裝等物流機(jī)器人，面向3C、汽車零部件等領(lǐng)域的大負(fù)載、輕型、柔性、雙臂、移動(dòng)等協(xié)作機(jī)器人，可在轉(zhuǎn)運(yùn)、打磨、裝配等工作區(qū)域內(nèi)任意位置移動(dòng)、實(shí)現(xiàn)空間任意位置和姿態(tài)可達(dá)、具有靈活抓取和操作能力的移動(dòng)操作機(jī)器人。協(xié)作機(jī)器人：是機(jī)器人與人可以在生產(chǎn)線上協(xié)同作戰(zhàn)，充分發(fā)揮機(jī)器人的效率及人類的智能。協(xié)作型機(jī)器人作為一種新型的工業(yè)機(jī)器人，可以稱之為“工業(yè)機(jī)器人的升級(jí)版本”，與傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人不同，協(xié)作機(jī)器人掃除了人機(jī)協(xié)作的障礙，讓機(jī)器人徹底擺脫護(hù)欄或圍籠的束縛，憑其開創(chuàng)性的產(chǎn)品性能和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，為機(jī)器人的發(fā)展開啟了新時(shí)代。服務(wù)機(jī)器人：研制果園除草、精準(zhǔn)植保、果蔬剪枝、采摘收獲、分選，以及用于畜禽養(yǎng)殖的喂料、巡檢、清淤泥、清網(wǎng)衣附著物、消毒處理等農(nóng)業(yè)機(jī)器人，采掘、支護(hù)、鉆孔、巡檢、重載輔助運(yùn)輸?shù)鹊V業(yè)機(jī)器人，建筑部品部件智能化生產(chǎn)、測(cè)量、材料配送、鋼筋加工、混凝土澆筑、樓面墻面裝飾裝修、構(gòu)部件安裝、焊接等建筑機(jī)器人，手術(shù)、護(hù)理、檢查、康復(fù)、咨詢、配送等醫(yī)療康復(fù)機(jī)器人，助行、助浴、物品遞送、情感陪護(hù)、智能假肢等養(yǎng)老助殘機(jī)器人，家務(wù)、教育、娛樂和安監(jiān)等家用服務(wù)機(jī)器人，講解導(dǎo)引、餐飲、配送、代步等公共服務(wù)機(jī)器人。特種機(jī)器人：研制水下探測(cè)、監(jiān)測(cè)、作業(yè)、深海礦產(chǎn)資源開發(fā)等水下機(jī)器人，安保巡邏、緝私安檢、反恐防暴、勘查取證、交通管理、邊防管理、治安管控等安防機(jī)器人，消防、應(yīng)急救援、安全巡檢、核工業(yè)操作、海洋捕撈等危險(xiǎn)環(huán)境作業(yè)機(jī)器人，檢驗(yàn)采樣、消毒清潔、室內(nèi)配送、輔助移位、輔助巡診查房、重癥護(hù)理輔助操作等衛(wèi)生防疫機(jī)器人。服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)空間服務(wù)機(jī)器人，在影響下孕育出新的發(fā)展機(jī)遇，已形成初具規(guī)模的行業(yè)新興增長(zhǎng)點(diǎn)?？挂呦盗袡C(jī)器人成為防控的新生力量，“無接觸”的無人配送已成為新焦點(diǎn)。預(yù)計(jì)2024年，全球服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將有望增長(zhǎng)到290億美元。中國服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)快速增長(zhǎng)，教育、餐飲、政務(wù)、企業(yè)、醫(yī)療、旅游等領(lǐng)域需求成為主要推動(dòng)力。預(yù)計(jì)2024年，中國服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將有望突破100億美元。人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈人形機(jī)器人在AI的賦能+重磅玩家入局下，有望實(shí)現(xiàn)革命性突破，遠(yuǎn)期市場(chǎng)規(guī)模達(dá)萬億；華為成立機(jī)器人公司，特斯拉Optimus量產(chǎn)可期，可以看到賽道天花板高毋庸置疑，市場(chǎng)糾結(jié)的是能否實(shí)現(xiàn)0-1的突破，一旦產(chǎn)品是驚艷的，可以展望100萬臺(tái)-1000萬臺(tái)-1億臺(tái)的非線性增長(zhǎng)。上游主要是零部件和軟件系統(tǒng)供應(yīng)商，包括電機(jī)、關(guān)節(jié)、傳感器、控制器、操作系統(tǒng)等，這些零部件和軟件系統(tǒng)的質(zhì)量和技術(shù)水平直接影響到機(jī)器人的性能和穩(wěn)定性。中游是人形機(jī)器人本體的制造商，負(fù)責(zé)將各個(gè)零部件組裝成完整的機(jī)器人產(chǎn)品，并進(jìn)行測(cè)試和質(zhì)檢。下游則是人形機(jī)器人的終端應(yīng)用市場(chǎng)，包括醫(yī)療、教育、救災(zāi)救援、公共安全、生產(chǎn)制造、家庭陪護(hù)等多個(gè)領(lǐng)域。2人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈拆解上游主要系硬件（零部件）和軟件系統(tǒng)供應(yīng)商，零部件包括精密減速器（諧波減速器、RV減速器、行星減速器）、伺服電機(jī)（無框力矩電機(jī)、空心杯電機(jī)）、絲杠、傳感器（視覺傳感器、力傳感器、IMU）等；軟件部分包括感知軟件（語音識(shí)別、視覺識(shí)別、位置識(shí)別、運(yùn)動(dòng)識(shí)別）、認(rèn)知軟件（語言處理、深度語義、知識(shí)圖譜）、決策軟件（路徑規(guī)劃、行為決策）等。減速器減速器是連接動(dòng)力源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的中間機(jī)構(gòu)，具有降低轉(zhuǎn)速、放大扭矩的作用。精密減速器作為其中一種，具有體積小回程間隙小、精度較高、使用壽命長(zhǎng)、更加可靠穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工、機(jī)床、冶金設(shè)備、起重設(shè)備、礦山設(shè)備、汽車制造、紡織機(jī)械、塑料機(jī)械等行業(yè)。與此同時(shí)，自動(dòng)駕駛、物聯(lián)網(wǎng)、新能源汽車等新興行業(yè)也開始陸續(xù)采用精密減速器。目前，精密減速器已發(fā)展成諧波減速器；RV減速器；精密行星減速器、擺線針輪減速器、濾波減速器三大類產(chǎn)品。全球機(jī)器人領(lǐng)域中，RV減速器、諧波減速器的市場(chǎng)銷售數(shù)量占比均為40%左右，精密行星減速器、擺線針輪減速器、濾波減速器等共占20%左右。伺服電機(jī)伺服系統(tǒng)由伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)組成，具備精準(zhǔn)定位、高精度穩(wěn)速運(yùn)行、快速轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)等特點(diǎn)。伺服電機(jī)是一種精確運(yùn)動(dòng)控制的執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，在伺服控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制下，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)軸上的扭矩、角速度和/或角位移輸出；伺服驅(qū)動(dòng)器作用是將運(yùn)動(dòng)控制指令轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)做出相應(yīng)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電力（包含電流、電壓、頻率等要素）。伺服電機(jī)的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個(gè)階段。20世紀(jì)60年代以前（1960年以前），此階段是以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓伺服馬達(dá)或以功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)為中心的時(shí)代；20世紀(jì)60－70年代（1960-1979），這一階段是直流伺服電動(dòng)機(jī)的誕生和全盛發(fā)展的時(shí)代；20世紀(jì)80年代至今（1980年至今），這一階段出現(xiàn)了無刷直流伺服電動(dòng)機(jī)，交流伺服電動(dòng)機(jī)等多種新型電機(jī)。伺服電機(jī)行業(yè)的上游主要是稀土、IC制造與元器件和硅鋼等原材料和電子零部件，下游主要為應(yīng)用領(lǐng)域，包括紡織機(jī)械、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)機(jī)器人、航空航天等?？招谋姍C(jī)空心杯電機(jī)，又稱“無鐵芯電機(jī)”，是一種無鐵芯轉(zhuǎn)子的直流伺服電機(jī)，線圈無內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)，由導(dǎo)線繞制而成，通常來講尺寸一般較小通常不超過40mm。與普通電機(jī)相比，空心杯電機(jī)具備體積小，控制精度高、壽命長(zhǎng)、轉(zhuǎn)速快、能效高、能量密度大等優(yōu)勢(shì)；與同等功率的鐵芯電動(dòng)機(jī)相比，其重量、體積減輕1/3-1/2，顯著提高能量密度?？招谋姍C(jī)上游原材料主要包括永磁材料、漆包線、鋼材、電子元件等，中游環(huán)節(jié)主要是電機(jī)的生產(chǎn)制造，包括電機(jī)的設(shè)計(jì)、加工、組裝等，下游應(yīng)用領(lǐng)域包括汽車、航空航天、電子、醫(yī)療、家用電器等。2022年全球空心杯電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模為51.0億人民幣，預(yù)計(jì)2028年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到83.0億人民幣，期間復(fù)合年均增長(zhǎng)率約8.5%。2022年中國空心杯電機(jī)產(chǎn)量占比為56%，成為全球最大的空心杯電機(jī)產(chǎn)地，歐洲和北美地區(qū)產(chǎn)量占比分別為15%和11%。絲杠絲杠按其摩擦特性可分為三類:即滑動(dòng)絲杠、滾動(dòng)絲杠及靜壓絲杠。其中滾動(dòng)絲杠因其啟動(dòng)阻力小、低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好、傳動(dòng)效率高、耐磨性好，壽命長(zhǎng)、定位精度高、微量位移準(zhǔn)確、精度保持性好等特點(diǎn)，應(yīng)用最為廣泛。行星滾柱絲杠我國本土企業(yè)產(chǎn)品布局較為稀缺。在導(dǎo)程精度方面，全球行星滾柱絲杠領(lǐng)先企業(yè)在導(dǎo)程精度方面能夠?qū)崿F(xiàn)G1-G5全覆蓋，而中國缺乏能夠達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)；在最大動(dòng)載荷、最大靜載荷方面，國內(nèi)的行星滾柱絲杠產(chǎn)品顯著低于國外同規(guī)格產(chǎn)品。目前，國內(nèi)大型生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)逐漸提升，中低檔產(chǎn)品與國外差距較小或基本持平。從市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)梯隊(duì)來看，南京工藝、博特精工、優(yōu)仕特、上銀科技等企業(yè)是專注于生產(chǎn)行星滾柱絲杠產(chǎn)品的企業(yè)，屬于第一梯隊(duì)；第二梯隊(duì)是指正處于研發(fā)與試產(chǎn)階段的開拓者，包括積極向后一體化的貝斯特、匯川技術(shù)等，也包括鼎智科技、五洲新春等生產(chǎn)精密機(jī)械零部件廠商；第三梯隊(duì)是指一些企業(yè)尚未直接宣布布局行星滾柱絲杠領(lǐng)域，但其現(xiàn)有業(yè)務(wù)對(duì)行星滾柱絲杠產(chǎn)品發(fā)展有一定的利好，如恒立液壓、科德數(shù)控等企業(yè)。滾珠絲杠滾珠絲杠是工業(yè)精密機(jī)械中常用的傳動(dòng)元件，其主要結(jié)構(gòu)包括滾珠絲杠、滾珠螺母、滾珠三部分。常見的滾珠絲杠包括自潤(rùn)式滾珠絲杠、靜音式滾珠絲杠、高速化滾珠絲杠以及重負(fù)荷型滾珠絲杠等。從循環(huán)方式看，滾珠絲桿包括內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種，其中內(nèi)循環(huán)是指滾珠在循環(huán)過程中始終與絲杠保持接觸，外循環(huán)是指滾珠在循環(huán)過程中有時(shí)與絲杠脫離接觸。根據(jù)百諫方略（DIResaerch）研究統(tǒng)計(jì)，全球滾珠絲杠主要制造商包括THK、NSK、上銀科技、SKF、銀泰科技、博特精工、南京工藝、漢江機(jī)床、天津精藝精工、OZAK等，其中，全球top5制造商約占全球市場(chǎng)份額45%。全球滾珠絲杠市場(chǎng)規(guī)模呈現(xiàn)穩(wěn)步擴(kuò)張的態(tài)勢(shì)，2023年全球滾珠絲杠市場(chǎng)銷售額將達(dá)到153億元，預(yù)計(jì)2030年將達(dá)到235億元，2023-2030年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）為6.32%。其中，亞太是滾珠絲杠最大的消費(fèi)市場(chǎng)，2023年亞太滾珠絲杠市場(chǎng)銷售額將達(dá)到87億元，預(yù)計(jì)2030年將達(dá)到135億元，2023-2030年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）為6.48%。力矩傳感器隨著人形機(jī)器人量產(chǎn)及商業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，高工機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所（GGII）預(yù)測(cè)，到2030年，全球人形機(jī)器人領(lǐng)域力傳感器市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)328.06億元，其中人形機(jī)器人領(lǐng)域六維力傳感器市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)138.40億元。我們預(yù)測(cè)人形機(jī)器人單機(jī)需要28個(gè)一維力傳感器（每個(gè)諧波減速器需要配合一個(gè)一維力傳感器）和4個(gè)六維力傳感器，人形機(jī)器人出貨量按照100萬臺(tái)預(yù)測(cè)，總計(jì)市場(chǎng)空間68億元（遠(yuǎn)期我們預(yù)測(cè)六維力傳感器單價(jià)1000元，一維力傳感器單價(jià)100元）。（柔性）觸覺傳感器全球觸覺傳感器市場(chǎng)中，海外廠商憑借其先進(jìn)的生產(chǎn)工藝、深厚的研發(fā)積淀及全球化營(yíng)銷網(wǎng)絡(luò)，在市場(chǎng)份額上占據(jù)顯著優(yōu)勢(shì)地位。QYResearch的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)揭示，截至2021年，全球觸覺傳感器市場(chǎng)的主導(dǎo)企業(yè)包括但不限于Tekscan、PressureProfileSystems以及SensorProductsInc.等等，這三家領(lǐng)軍企業(yè)的市場(chǎng)份額合計(jì)約為65%。在國內(nèi)市場(chǎng)，也有一批企業(yè)在積極布局和耕耘觸覺傳感器領(lǐng)域，如蘇州能斯達(dá)（隸屬于漢威科技集團(tuán)）、蘇試試驗(yàn)、奧迪威、力感科技、帕西尼感知科技以及墨現(xiàn)科技等都是頗具代表性的本土廠商，它們正致力于技術(shù)研發(fā)和市場(chǎng)拓展，力求在競(jìng)爭(zhēng)激烈的國際市場(chǎng)中取得突破。發(fā)布的《2022-2027全球與中國觸覺傳感器市場(chǎng)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢(shì)》顯示，2022年全球柔性觸覺傳感器約15.34億美元市場(chǎng)，分析師預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)2029年市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)至53.22億美元，2022-2029年CAGR為17.9%。機(jī)器視覺根據(jù)MarketsandMarkets的數(shù)據(jù)，2012-2022年，全球機(jī)器視覺市場(chǎng)規(guī)模呈現(xiàn)不斷上升的趨勢(shì)，2022年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)120億美元，預(yù)計(jì)2022-2027年的復(fù)合年增長(zhǎng)率為7.4%，至2028年，全球機(jī)器視覺市場(chǎng)規(guī)模將接近185億美元。GGII數(shù)據(jù)顯示，2021年中國機(jī)器視覺市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到138.16億元，其中2D視覺市場(chǎng)規(guī)模126.65億元，3D視覺市場(chǎng)約為11.51億元，到2025年我國機(jī)器視覺市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到472.65億元，2021-2025年復(fù)合增速達(dá)到36%。預(yù)計(jì)2026-2028年中國機(jī)器視覺行業(yè)將繼續(xù)保持高速增長(zhǎng)，其中，隨著2D視覺逐漸向3D視覺升級(jí)，保守預(yù)測(cè)3D視覺市場(chǎng)以50%的增速增長(zhǎng)，2D視覺市場(chǎng)以10%的增速增長(zhǎng)。至2028年，中國機(jī)器視覺行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到869.92億元。3人形機(jī)器人行業(yè)風(fēng)起云涌，玩家眾多人形機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模及發(fā)展前景人形機(jī)器人是信息、制造、材料、能源、生命等技術(shù)的集大成者，涉及領(lǐng)域新、技術(shù)含量高，其創(chuàng)新發(fā)展蘊(yùn)含巨大生產(chǎn)力潛能，有望帶動(dòng)新經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)不斷涌現(xiàn)。發(fā)布的《全球及中國人形機(jī)器人市場(chǎng)前景及投資機(jī)會(huì)研究報(bào)告》顯示，2022年全球人形機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到15億美元，預(yù)計(jì)到2028年人形機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將增至138億美元，5年內(nèi)年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)50.29%。十四五以來，中央和地方陸續(xù)推出支持人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策，如《人形機(jī)器人創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)意見》、《“十四五”機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《“機(jī)器人”應(yīng)用行動(dòng)實(shí)施方案》等，多地利好政策有望推動(dòng)人形機(jī)器人加快工程化和產(chǎn)業(yè)化。ChatGPT能勝任高情商對(duì)話、生成代碼、構(gòu)思劇本和小說等多個(gè)場(chǎng)景，顯示了大模型的影響力，具有更豐富的通用知識(shí)、更強(qiáng)的學(xué)習(xí)與推理能力，可更好地降低人工智能應(yīng)用成本、縮短研發(fā)周期、提升識(shí)別準(zhǔn)確率，AI的快速發(fā)展，可加速人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展。隨著智能化水平提高和相應(yīng)機(jī)械裝備、材料裝備和其他相關(guān)儀器設(shè)備的成本越來越低、精度越來越高，未來機(jī)器人將在各個(gè)行業(yè)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，應(yīng)用場(chǎng)景也會(huì)越來越廣泛。特斯拉機(jī)器人2022年8月4日，馬斯克在特斯拉的年度股東大會(huì)上發(fā)布了一張?zhí)厮估璒ptimus的新圖片，以宣傳即