电力设备行业人形机器人专题（上篇）：历史、变化与未来-20230724-东北证券-36页

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[Table_Info1]
电力设备
[Table_Date]
发布时间：2023-07-24
[Table_Invest]
优于大势
同步大势
[Table_PicQuote]
历史收益率曲线
[Table_Trend]
涨跌幅（%）
1M
3M
12M
绝对收益
-2%
-4%
-28%
相对收益
-1%
1%
-18%
[Table_Market]
行业数据
成分股数量（只）
283
总市值（亿）
55,174.13
流通市值（亿）
30,114.04
市盈率（倍）
21.20
市净率（倍）
3.07
成分股总营收（亿）
26,648.87
成分股总净利润（亿）
2,064.53
成分股资产负债率（%）
57.33
[Table_Report]
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[Table_Author]
证券分析师：韩金呈
执业证书编号：S0550521120001
18021008991
hanjc@nesc.cn
[Table_Title]
证券研究报告 / 行业深度报告
人形机器人专题（上篇）：历史、变化与未来
报告摘要：
[Table_Summary]
历史：行业百花齐放，工业类崭露锋芒。自1968 年通用电气试制第一台
双足机器人以来，人形机器人产业已经历了三个主要发展阶段，包括萌
芽阶段（1960-1990）、发展阶段（1990-2010）以及“百花齐放”阶段（2010
至今），行业技术日趋成熟。而以工业场景为主要用途的人形机器人产品
持续迭代，涌现出以波士顿动力的 Atlas、特斯拉的 Optimus、Agility
Robotics 的Digit 为代表的优秀产品，家庭&商用场景中也出现以
Engineered Arts 的Ameca 为代表的产品。
变化：政策持续加码，软件端迎来奇点，硬件端有待优化。产业维度，
国内针对人形机器人的政策走向更为积极的方向，包括对产业的顶层设
计和产业链的各环节扶持都陆续出台了相关政策，人形机器人的国内产
业环境正逐步得到优化。产品维度，在AI 技术的新一轮革命浪潮下，机
器人在软件端也得到了极大优化，尤其是算法训练、感知能力和人机交
互等方面取得了重大突破，比如在算法训练上，以英伟达、谷歌为代表
的大厂先后推出 Isaac 和Robocat 等机器人训练平台，为机器人在数据生
成、预训练 AI 模型以及仿真等维度提供了成熟工具，在感知能力方面，
AI 大模型的持续迭代，为多传感器融合技术的优化提供可能，帮助机器
人更精准融合传感器信息，提高对外界环境的感知能力，而在人机交互
方面，LLM 的使用帮助机器人更好地理解和学习人类语言，进行语音交
流和反馈，并且能将自然语言转化为行动指令；但硬件端在关键零部件
技术及方案选择上仍存在一定问题，主要是下肢和灵巧手的关节模组设
计和集成上，比如下肢的驱动器在反射惯性、传感器在负载能力、灵巧
手的传感器在集成上都有进一步优化的空间。
未来：工业场景率先放量，逐步渗透家庭&商用。考虑到成本、需求以
及容错率等因素，我们认为，人形机器人将率先在工业场景落地，随后
经过技术优化和成本下降，场景将逐步渗透到家庭和商用。工业场景方
面，人形机器人依靠性能和成本优势，未来在工业制造中有望部分替代
传统工业机器人和人类劳动力；家庭&商用场景方面，人形机器人作为
AI 的重要载体之一，能搭载包括 ChatGPT 等多种先进模型和技术，更好
地识别环境和理解人类生活，为人类提供情绪价值，有望成为人类日常
生活重要构成。对应到市场空间，根据我们的测算，到 2030 年工业场景
的需求量将达到 328.4 万台，家庭&商用场景的需求量达到 43.5 万台，
整体市场规模接近 400 亿美元。
风险提示：硬件优化不及预期，成本下降不及预期，产业政策不及预期
-40%
-30%
-20%
-10%
0%
10%
2022/7 2022/10 2023/1 2023/4
电力设备 沪深300
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电力设备/行业深度
目 录
1. 历史：工业类人形机器人崭露锋芒 .................................................................. 5
1.1. 人形机器人发展的三阶段 ....................................................................................................... 5
1.2. 以工业类为代表的产品持续迭代 ........................................................................................... 7
1.2.1. 工业类的代表之作 ....................................................................................................................................... 8
1.2.2. 娱乐&服务类的代表之作 ........................................................................................................................... 11
2. 问题&变化：政策扶持加码，软件端迎来奇点............................................. 13
2.1. 产业维度：国内政策不断加码 ............................................................................................. 14
2.2. 产品维度：软件端迎来奇点，硬件端有待优化 ................................................................. 15
2.2.1. 软件端：AI 赋能机器人 ............................................................................................................................ 15
2.2.1.1. 算法训练 ..................................................................................................................................................... 15
2.2.1.2. 感知能力 ..................................................................................................................................................... 18
2.2.1.3. 人机交互 ..................................................................................................................................................... 20
2.2.2. 硬件端：零部件有待优化.......................................................................................................................... 23
2.2.2.1. 下肢：行走稳定性 ..................................................................................................................................... 23
2.2.2.2. 手部：零部件集成 ..................................................................................................................................... 26
3. 未来：应用场景&市场空间 ............................................................................. 28
3.1. 工业场景：替代传统工业机器人和人类劳动力 ................................................................. 28
3.1.1. 性能+成本优势凸显 ................................................................................................................................... 28
3.1.2. 工业场景的市场空间 ................................................................................................................................. 30
3.2. 家庭&商用场景：成为人类生活的一部分 .......................................................................... 31
3.2.1. 人机交互的价值体现 ................................................................................................................................. 31
3.2.2. 家庭&商用场景的市场空间 ...................................................................................................................... 33
4. 风险提示 ............................................................................................................ 34
mNxOnPrRsRtPmRnQtMtQzQ6MaObRoMoOtRtQfQmMqPlOmOrPbRrQsRwMmMtPMYmRsM
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电力设备/行业深度
图表目录
图 1：加藤实验室研制出 WL-5 双足步行机器人 ................................................................................................... 5
图 2：我国第一台仿人型机器人“先行者” ............................................................................................................... 5
图 3：本田“ASIMO”仿人机器人 .............................................................................................................................. 6
图 4：索尼“SDR-3X”仿人机器人 ............................................................................................................................. 6
图 5：波士顿动力展示机器人最新成果 ................................................................................................................... 6
图 6：特斯拉机器人最新展示 ................................................................................................................................... 6
图 7：人形机器人发展的三阶段 ............................................................................................................................... 7
图 8：人形机器人主流产品 ....................................................................................................................................... 8
图 9：Atlas 跑酷视觉“看到”和规划的信息 ............................................................................................................. 9
图 10：3D 打印参与 Atlas 液压动力单元制造 ......................................................................................................... 9
图 11：波士顿动力机器狗/人发展历史 .................................................................................................................. 10
图 12：Digit（右）及其第一代产品 Cassie ............................................................................................................ 11
图 13：Agility robotics 团队关于如何实现双足机器人的深度学习的理论 ......................................................... 11
图 14：Agility Robotics 机器狗/人的发展历史 ....................................................................................................... 11
图 15：《西部世界》中的人形机器人更偏向娱乐&服务型 .................................................................................. 12
图 16：Ameca............................................................................................................................................................ 13
图 17：Mesmer 平台的基本架构 ............................................................................................................................ 13
图 18：Engineered Arts 机器人发展历史 ............................................................................................................... 13
图 19：针对人形机器人的政策逐渐增多 ............................................................................................................... 14
图 20：Isaac 的基本框架 ......................................................................................................................................... 17
图 21：Isaac 可实时渲染来自传感器上的物理数据.............................................................................................. 17
图 22：Isaac 通过构建虚拟场景进行测试 ............................................................................................................. 17
图 23：RoboCat 的训练周期 ................................................................................................................................... 18
图 24：训练的成功率随着训练次数的增多而提高 ............................................................................................... 18
图 25：后融合算法 ................................................................................................................................................... 19
图 26：数据级融合 ................................................................................................................................................... 19
图 27：TransFormers 的整体架构 .......................................................................................................................... 20
图 28：BEV+TransFormers .................................................................................................................................... 20
图 29：波士顿动力机器狗接入 Chat gpt 后，实现与工作人员的直接对话 ...................................................... 20
图 30：Ameca 能做出一系列丰富的面部表情 ....................................................................................................... 20
图 31：谷歌打造的以语言为中心的智能体框架 ................................................................................................... 21
图 32：研究人员使用 LLM 将给定的高级指令拆分为具体的行动规划 ............................................................ 22
图 33：研发人员展示 PaLM-E 如何分步骤控制机器人执行任务 ....................................................................... 22
图 34：VoxPoser 的具体流程和操作展示 .............................................................................................................. 23
图 35：目前主流的四种驱动器 ............................................................................................................................... 24
图 36：四种驱动器的性能对比 ............................................................................................................................... 24
图 37：谐波减速器（上）、RV 减速器（中）、行星减速器（下） ..................................................................... 24
图 38：电机以差动配置布置，在不显著增加反射惯性情况下增加肢体的受力能力 ....................................... 24
图 39：行走速度越快，机器人受到的地面反作用力（GRF）也越高 ............................................................... 25
图 40：不同机器人配置的传感器负载范围（GRF range factor）为 1-2，即机器人行走或奔跑时，传感器能
感知的最大的力为自身重量的 1-2 倍 ...................................................................................................................... 25
图 41：安装了冲击吸收部件的脚部结构，用以吸收机器人行走时传递的冲击力 ........................................... 26
图 42：带有定制的足部传感器的脚部结构 ........................................................................................................... 26
图 43：腾讯灵巧手 TRX-Hand ............................................................................................................................... 27
图 44：腾讯机械臂 TRX-Arm ................................................................................................................................. 27
图 45：人类手指和机器人手指之间接触表面的差异 ........................................................................................... 27
图 46：具有内在触觉的 3D 打印手掌、内部结构以及 3D 打印制造步骤 .......................................................... 27
图 47：Figure 公司的企业愿景：替代劳动力、家庭服务、外太空探索 ........................................................... 28
图 48：我国工业机器人以搬运和焊接为主 ........................................................................................................... 29
图 49：按作业方式分类的工业机器人 ................................................................................................................... 29
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