行业洞察 人形机器人产业深度研究
人形机器人是一种利用AI和机器人技术制造的具有类似人类外观和行为的机器人。人形机器人产业是当今世界科学技术领域最具潜力和前景的产业之一，是经济稳步的增长的新引擎，将深刻变革人类生产生活方式，重塑全球产业高质量发展格局。本文即从人形机器人产业的发展概况、产业链上下游、驱动和限制因素、发展的新趋势展望等维度入手，对人形机器人产业进行研究分析。
人形机器人技术起步于1960年代后期，以日本和美国的研究成果最显著。全球产业高质量发展历程可大致分为四个阶段：
（1）早期发展阶段（2000年以前）：以日本本田第一代ASIMO为代表，可实现无线遥感，产品形态小型化和轻量化，但运动平衡性较差、智能化程度较低。
（2）高度集成发展阶段（2000-2015）：以日本本田第三代ASIMO为代表，具有利用传感器避开障碍物等自动判断并行动的能力。至此人形机器人已具备初步的行动能力，逐步向特定场景应用发展。
（3）高动态运动发展阶段（2015年至今）：以2016年美国波士顿动力公司发布的双足机器人Altas及优必选发布的WalkerX为代表，机器人运动能力显著提升，具有较强的平衡性和越障碍能力，但仍难实现运动和交互功能的融合，产品实用性较差、成本较高。
（4）高度智能化阶段（2025年左右至今后）：目前，人形机器人产业仍处于发展初期，正处于向产业化发展的阶段。特斯拉研发的机器人Optimus兼具高动态运动性能和高度智能化，目前已具备完成特定任务、纠错和较长时间行走的能力，有望在2025年前后落地，可能较大程度推动人形机器人智能化进程。
与欧美日等起步早的国家和地区相比，我国人形机器人产业起步较晚，自20世纪90年代以来经历了基础探索和技术突破，目前处于商业化探索的起步阶段。
人形机器人产品大致上可以分为体能型和智能型。体能型以美国波士顿动力的Atlas, Agility 的 Digit和特斯拉Optimus为代表；智能型以香港Hanson Robotics的Sophia以及英国Engineered Arts的Ameca为代表。在商业化定位上，体能型产品更偏向制造业及物流领域的落地场景，而家庭、康养类的人形机器人则兼具运动及智能。
全球科技类企业多方布局，行业竞争较为激烈。国外人形机器人产业链日趋完善，波士顿动力、本田、特斯拉、Figure AI等企业相继推出了人形机器人产品，其中特斯拉有成为行业领军之势。
我国人形机器人产业也呈现出蒸蒸日上的态势，以优必选、傅利叶等为代表的初创公司、以达闼、越疆、大疆等为代表的传统机器人企业、小米、阿里等互联网巨头、华为、比亚迪等科技制造业巨头纷纷入局，百花齐放。
在战略规划层面，近年国家陆续出台相关智能机器人的产业高质量发展规划，如2021年国家发布《“十四五”机器人产业高质量发展规划》。2023年11月，工信部印发《人形机器人创新发展指导意见》，首次以单独文件形式对人形机器人发展做出全面清晰的战略规划部署，将人形机器人上升至国家层面专项行动指导意见层次，人形机器人战略地位上升。
在行业规范层面，国家标准委等印发《国家新一代人工智能标准体系建设指南》、《国家机器人标准体系建设指南》等文件，引领并加快工业、家用、公共服务等领域机器人标准制定、产品认证或注册。
在地区性政策层面，多省市已出台产业专项扶持政策，如浙江省已出台《关于培育发展未来产业的指导意见》，明确优先发展仿生机器人，开展仿生感知认知、生机电融合、人工智能等技术探讨研究突破与系统集成，强化商用场景和个人、家庭应用场景探索。
人形机器人产业链可分为上游零部件和软件系统、中游机器人本体制造集成和下游应用场景和终端应用。
——减速器（传动装置）、伺服电机（驱动装置）、控制器（控制管理系统）、传感器（传感系统）是人形机器人四大核心零部件，构成人形机器人的价值量较高且用量大，成本占整机成本的70%，同时毛利率也最高。
——执行器：执行器是机器人成本最高的环节之一，由电机、减速器、丝杠等各类零部件组成。
——行星滚柱丝杠是线性执行器的破局关键，在国内发展迅速，市场规模迅速增加，有望实现国产替代。
——专用芯片如SoC芯片使用量小，但价值量高，目前被国外企业微软、英伟达垄断。
决定人形机器人的运动控制能力及人机交互能力，是厂商的核心竞争力，专利壁垒高，主要在于人工智能算法部分。
随着经济社会持续健康发展，人们对工作生活的品质要求提升，企业对生产运行效率的期望提高。同时，人口增长放缓、人口结构老龄化的挑战将不断加大，未来在制造业、病人看护、家务服务等岗位的用工缺口将慢慢的变大，对人形机器人的大规模应用提出了明确且紧迫的应用需求。
近年来，人工智能技术发展取得重要进展，以ChatGPT为代表的人工智能大模型已具有实用价值，可以为人形机器人打造智慧“大脑”和“小脑”提供支撑。新材料领域碳纤维、高强韧铝镁合金等轻量化材料性能不断的提高，助力人形机器人打造轻量化骨骼和高强度本体结构。
目前人形机器人产品成熟度整体较低，都会存在感知系统和控制算法深度开发不足，整机性能和稳定能力问题突出、自由度和智能化程度不足、可执行任务有限、人机交互体验不佳等问题。
目前人形机器人总体还处于研发阶段，虽然部分机器人已经展现出较好的商业应用前景，但生产制造与维护成本高，远超一般用户承受范围，距离产业化尚有距离。
全球经济提高速度放缓，中国经济持续回升向好的基础还不稳固，有效需求不足，社会预期偏弱。在此背景下，多数工业和服务业企业倾向于采取保守经营策略，推迟对人形机器人等未来项目的试用和投资。
目前在多数工业场景中，人形机器人效率不高。工业场景下的任务需求多具有重复度高、负载大、精度要求高、节拍紧凑连续等特点，人形机器人在上述方面难以与传统工业机器人媲美。在多数特种场景中，人形机器人适应能力也不足。在多数服务场景中，人形机器人获取用户认可较难，用户对其使用体验和安全性等方面存在疑虑。
宇树机器人和 Optimus逐步走向产业化，人形机器人商业化落地趋势已经清晰。在驱动方案方面，电机驱动可搭配减速器来满足机器人的多数运动需求，同时拥有能量转化效率高、易维护、低成本、零件规整等优势。目前除波士顿动力Atlas采用电液混合驱动方案外，别的产品如特斯拉Optimus、傅利叶GR-1、智元远征A1、追觅通用人形机器人等均选用性价比更高的“电机+减速器”驱动方案。
大模型认知技术是赋能人形机器人综合性能提升的主要的因素。例如，科大讯飞将认知大模型具身智能和运动智能相结合，推出具身智能人形机器人AI大模型和机器人的成功结合证明了AI能提高人形机器人在视觉、语音、运动控制、决策等方面的能力，加强人形机器人与人类的交互体验。
未来人形机器人应用场景将由ToB走向ToC，第一步先面向工厂。目前已应用场景包括物流仓储、汽车自动化、巡逻等领域，例如Agility公司人形机器人Digit目前已用于亚马逊工厂，帮助亚马逊仓库员工拾取和移动空手提箱等重复性工作。远期较有潜力的人形机器人发展趋势主要面向制造业、航天探索、生活服务业、高校科研等。
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