人形机器人产业万亿盛宴袭来

王东岳

近日，工信部印发《人形机器人创新发展指导意见》（下称“《意见》”）提出，到2025年，人形机器人创新体系初步建立，“大脑、小脑、肢体”等一批关键技术取得突破，确保核心部组件安全有效供给；到2027年，人形机器人技术创新能力显著提升，形成安全可靠的产业链供应链体系，构建具有国际竞争力的产业生态，综合实力达到世界先进水平。

多家券商分析认为，国内各公司进军人形机器人行业，核心零部件国产替代有望迎来加速；硬件成本下降背景下，人形机器人产业将逐步实现大批量生产，带动产业链走向繁荣。

《意见》提出，人形机器人集成人工智能、高端制造、新材料等先进技术，有望成为继计算机、智能手机、新能源汽车后的颠覆性产品，将深刻变革人类生产生活方式，重塑全球产业发展格局。

上世纪80年代，日本本田公司发布了全球首个商业用途人形机器人ASIMO，但由于智能化程度不足以及造价成本高昂等因素，未能实现大规模量产普及。

近几年，随着人工智能大模型的发展，人形机器人的三大瓶颈有望得到突破。

2021年8月，特斯拉在其首届AIDay上公布人形机器人业务规划，提出人形机器人的概念设计；2022年9月，特斯拉在提出概念设计一年后，即发布机器人硬件设计细节，并进行实物演示；2023年年初以来，特斯拉开始持续放出人形机器人Optimus软件算法更新进展，产品落地再进一步。

国内市场上，尽管对人形机器人的探索起步相对较晚但发展迅速。截至目前，小米、优必选已分别推出CyberOne和WalkerX机器人，小鹏、利叶智能、宇树科技、纯米科技等多家厂商也已推出人形机器人原机。

工信部表示，当前，人形机器人技术加速演进，已成为科技竞争的新高地、未来产业的新赛道、经济发展的新引擎。

《意见》提出，到2025年，人形机器人创新体系初步建立，“大脑、小脑、肢体”等一批关键技术取得突破，整机产品达到国际先进水平，并实现批量生产，在特种、制造、民生服务等场景得到示范应用；产业加速实现规模化发展，相关产品深度融入实体经济，成为重要的经济增长新引擎。

相比一般机器人，人形机器人拥有更高的感知能力、运动控制能力和交互能力，因此需要搭载更加复杂的结构、传感、驱动和控制系统，被誉为人工智能的最终形态。

根据《意见》，未来五年，工信部将推动培育包括整机、基础零部件、软件创新在内的重点产品。

在整机环节将推动打造基础版整机，构筑人形机器人通用整机平台，支持后续个性化功能开发；面向不同应用场景需求，开发低成本交互型、高精度型以及极端环境下高可靠型等人形机器人整机产品，持续提升整机产品的质量和可靠性。

在基础部组件环节，聚焦人形机器人专用传感器，突破视、听、力、嗅等高精度传感关键技术，提升环境综合感知能力；发展高功率密度执行器，开发面向人形机器人的专用芯片，研发适用于人形机器人特点的高能效专用动力组件。

同时，构建人形机器人高实时、高可靠、高智能的专用操作系统，推动与通用大模型等技术深度融合；开发面向各类场景的应用软件，建设完善人形机器人应用开发平台和工具包；探索“机器人即服务”的新模式，加速人形机器人低成本、灵活部署应用。

中信证券指出，在end-to-end網络的导入下，从缓慢行走到加速行走再到完成高难度瑜伽动作，机器人的运动控制能力大幅提升；两年时间机器人从无到有，从硬件升级到软件迭代，机器人的整体进展速度超市场预期。

西部证券认为，随着机器人产业渐渐实现大批量生产，成本将显著下降；国内各公司进军人形机器人行业，核心部件国产替代加速，带来机器人硬件成本的下降，促进人形机器人放量。

根据西部证券测算，综合考虑到机器人降价等因素，至2030年国内人形机器人新增市场空间有望达到5035亿元；2023至2030年，人形机器人新增市场空间复合增长率预计达到96%；2030年，全球人形机器人新增市场空间约为1.02万亿元，2023-2030年的新增市场空间复合增长率预计超过80%。

财通证券认为，长期来看，人形机器人的销量预计不低于现有汽车行业水平，如果按照人形机器人单价2万美元（马斯克在AIDay提出的价格）计算，人形机器人的总市场规模预计将超过11万亿元人民币，潜在市场空间巨大。

此外，高盛曾在报告中预估在未来10到15年内可以实现至少60亿美元的人形机器人市场，甚至在最理想的情景下2035年人形机器人市场或将达到1540亿美元。

MarketsandMarkets则预计，未来5年，人形机器人市场规模将从2023年的18亿美元增长到2028年的138亿美元，复合年增长率可达50.2%。

从成本构成来看，机器人的硬件成本占比目前仍较高。以特斯拉的Optimus为例，其人形机器人全身共包含28个关节，又可以分为旋转关节（14个）和线性关节（14个）。其中旋转关节由电机、谐波减速器、力矩传感器、位置传感器、交叉滚子轴承和向心止推滚珠轴承组成，线性关节由电机、行星滚柱丝杠、力矩传感器、位置传感器组成。

根据西部证券测算，目前机器人旋转关节、线性关节、灵巧手和结构件的硬件成本合计占比高达84.83%，仅旋转关节的成本占比就达到41.83%，线性关节占比16%，合计占比接近60%。

中信证券认为，人形机器人发展将带动旋转执行器（旋转关节）需求增长。

2024年起，人形机器人将进入放量期，预计将显著拉动对旋转执行器的市场需求，预计旋转执行器需求年化复合增速将从2018-2023年间的7%提升到2023-2025年间的30%以上。

旋转执行器由电机、减速器、传感器、控制器组成，是电气化架构下机器人的基础组成单元，广泛应用于各类机器人。

旋转执行器以电机作为动力来源，经过减速器调节到所需的力矩输出范围，最终通过传感器以及控制器实现伺服控制。旋转执行器的作用是为机器人提供自由度，旋转执行器自身的性能直接影响机器人的承载力和精度等性能，用途复杂度越高所需旋转执行器数目越多。

从硬件所涉及的细分零部件来看，传感器、电机、减速器三类产品的成本占比分别为34%、21%和7%，是人形机器人成本占比最高的三类零部件。其中，机器人传感器根据检测对象不同分为外部传感器和内部传感器。内部传感器用来感受机器人自身状态，比如位置、速度、加速度、力觉传感器等；外部传感器用来检测机器人所处环境以及状况，比如接近觉、听觉、嗅觉、视觉、触觉传感器等。

西部证券在研究报告中指出，参照特斯拉Optimus的传感器配备，力传感器预计占人形机器人总成本的30%，到2030年传感器总体市场空间有望达到2681亿元，2023-2030年复合增长率达到86%。

电机是人形机器人关节驱动的核心零部件，包括应用于大关节的无框力矩电机和应用于手指的空心杯电机。西部证券预计，到2030年，无框力矩电机和空心杯电机的市场空间将分别突破2000亿元和900亿元，2023-2030年的年均增速将分别达到98%和97%，国产替代空间明显。

此外，减速器也是旋转执行器（旋转关节）的核心零部件之一。

目前，人形机器人广泛采用三种主要类型的减速器，包括谐波减速器、RV减速器和行星齿轮减速器。

三种减速器因不同的特点而适用于不同部位。

其中，谐波减速器适用于人形机器人的肩关节和腕关节等需要精确控制的部位；行星齿轮减速器则主要适用于手指和其他末端关节部位。

西部证券在研究报告中指出，预计到2030年，应用于人形机器人的谐波减速全球市场规模将达到718亿元，2023-2030年的年复合增长率预计为103%；行星减速器的市场规模预计将达到599亿元，2023-2030年的复合增长率约为105%；到2030年，全球减速器的整体市场空间将达到1317亿元。