人形机器人作为AI原生应用最佳载体，场景的通用性、技术的完备性、成本的可控性相互促进，商业化进程有望加速，万亿市场增长“奇点”已至。
　　原生应用为新技术最佳投资方向，具身智能有望成为人工智能终极形态。
　　1）原生应用迎爆发“奇点”。截至2022年12月，我国网民规模为10.67亿，互联网渗透率达75.6%，从Web 1.0的门户网站到Web 2.0移动互联网时代，巨头公司均诞生于各阶段新技术原生应用方向。机器人进化路径：从固定到移动，从独立到协作，从单一到通用，人形机器人作为通用机器人的代表和具身智能的绝佳载体，当前硬软件条件逐渐完备，正迎来爆发奇点。
　　2）多模态大模型加持下，人形机器人向通用化迈进。多模态大模型与通用机器人平台进行物理交互的发展路径，将充分利用场景支持和数据反馈调优，使大模型与机器人能够更好地协同工作。GPT以基于自然语言的人机交互为核心，具备多模态数据的处理能力。不仅能快速对答各类提问，还可以结合多模态数据感知，匹配语言指令做出规划和执行，甚至通过表情来传达内容。伴随人形机器人更好地理解和适应环境，通用性有望大幅提升。
　　软件决定了人形机器人应用发展上限，硬件则决定下限，特斯拉Optimus硬软件实力突出，场景通用有望反哺成本下降曲线。
　　1）软件层面，有限规则代码无法适用复杂控制场景，“端到端”模型优势凸显。特斯拉FSDBeta v12将采用“端到端”架构，通过一个模型实现“感知-决策-执行”等多种模型的功能，研发人员只需要针对这一个模型进行整体训练、调整优化，即可实现性能上的提升，可以更好地集中资源，实现功能聚焦。在Optimus精准执行分选任务中，其内置神经网络可完全自主离线运行，基于纯视觉信号快速完成任务，手指配合不同关节，抓取物体表现灵活，控制精准，且能对外界人为干扰做出实时响应。
　　2）算力层面，自研FSD和Dojo打造最佳机器视觉训练体系。Dojo是基于特斯拉自研D1芯片的数据中心（主要训练FSD）用于替代目前基于A100的数据中心（截止22年9月，1.4万片A100，全球第七大数据中心），Dojo的落地形式为ExaPOD（Dojo集群，由3000片D1芯片构成），单精度算力为1.1EFlops，24Q4建设目标是Dojo算力达100EFlops（约91个集群）。D1针对FSD的视觉神经网络做了专门的架构设计，特斯拉打造了包括底软、编译器在内的全栈软件配套，大幅提升模型效率且降低成本，将加速特斯拉迈向完全自动驾驶、机器人通用场景的时间线，推动软件业务等发展。
　　3）硬件层面，特斯拉Optimus与智能车产业链部分重合，具备量产降本优势。国产相关零部件享受新需求与国产化双重红利。目前，特斯拉上海工厂的供应链本地化率超过95%，仅签约的本土一级供应商就达到了约360家。特斯拉新能源车完善的供应链部分可移植至Optimus，马斯克在2022年AIDay给出时间规划，Optimus擎天柱机器人将在未来3～5年内交付，量产可达数百万台，最终价格将不到2万美元，商业化进程有望大幅加速。
　　考虑落地可行性，九大场景，人形机器人催生万亿蓝海应用市场。
　　1)消费级市场和企业级市场齐开花，家庭、物流、制造业、商业等多种场景。家庭服务场景，保守考虑渗透率为5%，仅国内市场空间达千亿级别。在政策推动、消费升级、老龄化等因素的共同推动下，不仅中国家政服务市场的前景广阔，且工作重复性、机械性较强，且工作时长较长，较大的工作强度都使得人形机器人方案具备合理性。比如物流领域，即使在5%替代率的保守假设下，国内潜在市场空间同样在千亿以上。
　　2)专业和特种领域的市场空间同样广阔。人形机器人不仅可以应用个人/商用服务，在专业应用领域，国内医疗行业、农业人形机器人的潜在市场空间可达万亿。而替代人类从事高危环境和特殊工况的机器人，比如建筑煤矿人形机器人和极限作业、应急救援的人形机器人，根据我们测算，潜在市场空间可达万亿量级。
　　相关标的：拓普集团、三花智控、双环传动、鸣志电器、步科股份、峰岹科技、绿的谐波、柯力传感、康斯特、贝斯特、恒立液压、长盛轴承等。
　　风险提示：人形机器人发展不及预期风险，行业需求低于预期风险，中美摩擦加剧风险，相关技术研发不及预期风险，国产化替代不及预期风险等。
　　

研究报告全文：行业研究20230925计算机行业深度报告人形机器人AI原生应用最佳载体商业化进程的三性原则方正证券研究所证券研究报告分析师人形机器人作为AI原生应用最佳载体场景的通用性技术的完备性成张初晨登记编号S1220523070001本的可控性相互促进商业化进程有望加速万亿市场增长奇点已至原生应用为新技术最佳投资方向具身智能有望成为人工智能终极形态行业评级推荐1原生应用迎爆发奇点截至2022年12月我国网民规模为1067亿互联网渗透率达756从Web10的门户网站到Web20移动互联网公司信息时代巨头公司均诞生于各阶段新技术原生应用方向机器人进化路径从上市公司总家数384固定到移动从独立到协作从单一到通用人形机器人作为通用机器人的总股本亿股345885代表和具身智能的绝佳载体当前硬软件条件逐渐完备正迎来爆发奇点销售收入亿元10461162多模态大模型加持下人形机器人向通用化迈进多模态大模型与通用利润总额亿元-10989机器人平台进行物理交互的发展路径将充分利用场景支持和数据反馈调优使大模型与机器人能够更好地协同工作GPT以基于自然语言的人机交行业平均PE13447互为核心具备多模态数据的处理能力不仅能快速对答各类提问还可以平均股价元2478结合多模态数据感知匹配语言指令做出规划和执行甚至通过表情来传达内容伴随人形机器人更好地理解和适应环境通用性有望大幅提升行业相对指数表现软件决定了人形机器人应用发展上限硬件则决定下限特斯拉Optimus硬61软件实力突出场景通用有望反哺成本下降曲线471软件层面有限规则代码无法适用复杂控制场景端到端模型优势33凸显特斯拉FSDBetav12将采用端到端架构通过一个模型实现19感知-决策-执行等多种模型的功能研发人员只需要针对这一个模型进5行整体训练调整优化即可实现性能上的提升可以更好地集中资源实-922925221272321823522371423925现功能聚焦在Optimus精准执行分选任务中其内置神经网络可完全自计算机沪深300主离线运行基于纯视觉信号快速完成任务手指配合不同关节抓取物体数据来源wind方正证券研究所表现灵活控制精准且能对外界人为干扰做出实时响应2算力层面自研FSD和Dojo打造最佳机器视觉训练体系Dojo是基于相关研究特斯拉自研D1芯片的数据中心主要训练FSD用于替代目前基于A100的数据要素重构经济主体关系长期机遇在何数据中心截止22年9月14万片A100全球第七大数据中心Dojo处20230919的落地形式为ExaPODDojo集群由3000片D1芯片构成单精度算力卫星互联网6G时代空天地一体化的关为11EFlops24Q4建设目标是Dojo算力达100EFlops约91个集群键20230910D1针对FSD的视觉神经网络做了专门的架构设计特斯拉打造了包括底软算力服务AI产业晴雨表20230910编译器在内的全栈软件配套大幅提升模型效率且降低成本将加速特斯拉算力服务从东数西算到东推西迈向完全自动驾驶机器人通用场景的时间线推动软件业务等发展训202308283硬件层面特斯拉Optimus与智能车产业链部分重合具备量产降本优势国产相关零部件享受新需求与国产化双重红利目前特斯拉上海工厂的供应链本地化率超过95仅签约的本土一级供应商就达到了约360家特斯拉新能源车完善的供应链部分可移植至Optimus马斯克在2022年AIDay给出时间规划Optimus擎天柱机器人将在未来35年内交付量产可达数百万台最终价格将不到2万美元商业化进程有望大幅加速考虑落地可行性九大场景人形机器人催生万亿蓝海应用市场1消费级市场和企业级市场齐开花家庭物流制造业商业等多种场景家庭服务场景保守考虑渗透率为5仅国内市场空间达千亿级别在政1敬请关注文后特别声明与免责条款计算机行业深度报告策推动消费升级老龄化等因素的共同推动下不仅中国家政服务市场的前景广阔且工作重复性机械性较强且工作时长较长较大的工作强度都使得人形机器人方案具备合理性比如物流领域即使在5替代率的保守假设下国内潜在市场空间同样在千亿以上2专业和特种领域的市场空间同样广阔人形机器人不仅可以应用个人商用服务在专业应用领域国内医疗行业农业人形机器人的潜在市场空间可达万亿而替代人类从事高危环境和特殊工况的机器人比如建筑煤矿人形机器人和极限作业应急救援的人形机器人根据我们测算潜在市场空间可达万亿量级相关标的拓普集团三花智控双环传动鸣志电器步科股份峰岹科技绿的谐波柯力传感康斯特贝斯特恒立液压长盛轴承等风险提示人形机器人发展不及预期风险行业需求低于预期风险中美摩擦加剧风险相关技术研发不及预期风险国产化替代不及预期风险等2敬请关注文后特别声明与免责条款s计算机行业深度报告正文目录1人形机器人为AI原生应用最佳载体投资潜力大62AI人形机器人开启具身智能新浪潮721具身智能人工智能的终极形态722AI多模态大模型驱动具身智能发展923GPT-4优化人形机器人的终端体验123特斯拉Optimus硬软件实力突出场景通用有望反哺成本下降曲线1331FSD1432Dojo1433硬件具备量产降本优势144多个企业相继推进人形机器人1841小米首款全尺寸人形仿生机器人CyberOne正式亮相1842优必选首发WalkerX历经五年四次迭代195AI赋能人形机器人催生万亿蓝海应用市场2051家庭2152物流2253制造2354医疗2455商用2556农业2657建筑2758煤矿2859特种293敬请关注文后特别声明与免责条款s计算机行业深度报告图表目录图表1通信技术革新历程6图表2人工智能演进历程7图表3具身智能与AI的关系7图表4具身智能含义8图表5人形机器人涉及核心技术9图表6大模型能力与机器人需求的映射10图表7语言大模型ChatGPT生成机器人高层级控制代码从而去控制机器人完成各种任务10图表8多模态模型任务示例11图表9PaLM-E加持的机器人会把相同颜色放到一起11图表10PaLM-E显著提高了机器人任务的性能11图表11多模态模型全面提升人形机器人性能12图表12当ameca被戳到鼻子时会变得不安并制止人类12图表13ameca通过动作神态来表达情绪和内容含义12图表14特斯拉Optimus机器人正在行走13图表15通过电机扭矩控制避免触碰意外鸡蛋破碎14图表16特斯拉Optimus身体关节共28个执行器不包括灵巧手15图表17特斯拉的3种旋转执行器和3种直线线性执行器15图表18特斯拉人形机器人Optimus硬件分布16图表19人形机器人国产供应链公司梳理17图表20典型人形机器人参数比较18图表21小米CyberOne首次亮相19图表22优必选首发WalkerX历经五年四次迭代19图表23Optimus替代人工回本时间测算21图表242015-2020年中国家政服务从业人数万人21图表252022年中国消费者使用家政服务的场景21图表26中国家政领域人形机器人替代市场空间预测22图表27中国快递员数量万人22图表282019年中国外卖骑手数量23图表29中国物流服务人形机器人替代市场空间预测23图表30工业制造用机器人应用场景23图表312018年工业机器人应用工艺分布23图表32中国制造业人形机器人替代市场空间预测24图表3320162020年中国医疗机器人市场规模亿元25图表3420152020年中国医疗卫生技术人员万人25图表35中国医疗行业人形机器人替代市场空间预测25图表3620142019年中国餐饮从业人数万及增速26图表37中国商用人形机器人替代市场空间预测26图表38RootAI机器人正在采摘27图表39IronOx机器人正在种植27图表40中国农业用人形机器人替代市场空间预测27图表4120162021年中国建筑工人数量万28图表42中国建筑用人形机器人替代市场空间预测28图表43中国煤矿机器人行业发展历程29图表44中国煤矿用人形机器人替代市场空间预测29图表45特种机器人分类304敬请关注文后特别声明与免责条款s计算机行业深度报告图表462017-2023年中国特种机器人市场规模亿元30图表47中国特种机器人细分市场占比30图表48中国特种用人形机器人替代市场空间预测315敬请关注文后特别声明与免责条款s计算机行业深度报告1人形机器人为AI原生应用最佳载体投资潜力大产业的根本驱动力是颠覆性的前沿技术每一次科技和产业变革都是由一组新兴技术群所推动的这些新兴技术完全不同于现有技术具有前沿性颠覆性的特征孕育着巨大的发展潜力和颠覆既有产业的力量目前迈进5G和工业40时代是以人工智能清洁能源机器人技术量子信息技术虚拟现实以及生物技术为主的全新技术革命可以说每一项新科学和新技术的投入和使用都可以引发产业的革新和市场的变革给处于不同发展时期和不同商业层次的企业带来或大或小的冲击和挑战图表1通信技术革新历程资料来源Wind方正证券研究所我们认为具身智能未来有望开启新的AI时代创新与变革无数次出现每一次出现都会带来新风向新机遇和新挑战AI的本质上是使用人工神经网络对人脑进行的模拟替代人们大脑中的生物神经网络随着AI的发展最终需要一个十分接近于人类的表达载体来释放它的全部潜力人形机器人作为通用机器人的代表和具身智能的优秀载体一方面受益于通用人工智能的发展另一方面也以具象的实体成为AI与物理世界的接口和下一代通用人工智能的终端平台进入AIGC时代将多模态大模型赋能到人形机器人上带来新的变革AIGC全称为AI-GeneratedContent人工智能生成内容也称生成式AIGenerativeAI指基于生成对抗网络GAN大型预训练模型等人工智能技术通过已有数据寻找规律并通过适当的泛化能力生成相关内容的技术即通过将图像文字具身数据进行融合训练并引入多模态输入增强模型对现实中对象的理解帮助人形更好的机器人处理具身推理任务6敬请关注文后特别声明与免责条款s计算机行业深度报告图表2人工智能演进历程资料来源中国信通院方正证券研究所2AI人形机器人开启具身智能新浪潮2023年5月16日英伟达创始人兼首席执行官黄仁勋在ITFWorld2023半导体大会上表示AI下一个浪潮将是具身智能embodiedAI即能理解推理并与物理世界互动的智能系统他公布了NvidiaVIMA这是一个多模态具身人工智能系统能够在视觉文本提示的指导下执行复杂的任务具身智能的发展对人工智能和机器人等行业将产生重大影响它将推动机器人技术向更智能灵活和自主的方向发展同时具身智能的发展也将提供更多的交互方式使人与机器之间的交流更加自然和高效21具身智能人工智能的终极形态不管是OpenAI投资的人形机器人公司1X还是英伟达的黄仁勋直言AI下一个浪潮将是具身智能embodiedAI都带动了具身智能这个概念的火爆具身智能EmbodiedAI指的是具有身体的人工智能是AI进入物理世界交互的载体图表3具身智能与AI的关系资料来源方正证券研究所7敬请关注文后特别声明与免责条款s计算机行业深度报告1950年图灵在他的论文ComputingMachineryandIntelligence中首次提出了具身智能的概念具身智能本质是软硬件结合的智能体就是一个聪明的AI大脑一个灵活的身躯其中最典型的就是人形机器人具身智能被认为是人工智能的终极形态在智能机器人领域中指的是机器人能通过将智能算法与物理实体的感知行动和环境交互相结合能够以更自然更智能的方式与环境进行交互和解决问题图表4具身智能含义资料来源行为认知与具身智能方正证券研究所具身智能是基于机器与物理世界的交互创建软硬件结合可自主学习进化的智能体其智能行为可以被具有对应形态的智能体通过适应环境的方式学习到相较于传统人工智能系统关注数据处理和符号推理具身智能强调机器通过感知和行动与环境直接交互从中获取知识和经验并在实践中逐步改进自身的能力机器人能更好地适应和解决复杂任务简单来说各种不同形态的机器人可以在真实的物理环境下执行各种各样的任务它包含AI领域几乎所有的技术包括机器视觉自然语言理解认知和推理机器学习机器人学等横跨多个学科方向是人工智能的集大成者目前具身智能已经成为国际学术前沿研究方向包括美国国家科学基金会在内的机构都在推动具身智能的发展各大国际学术会议也在越来越多地关注具身智能美国顶尖高校已经开始形成具身智能研究社区8敬请关注文后特别声明与免责条款s计算机行业深度报告图表5人形机器人涉及核心技术资料来源方正证券研究所整理22AI多模态大模型驱动具身智能发展大模型的出现让高成本模式的垂直领域AI开发变成预训练大模型特定任务微调的形式这种方式可以大幅提高模型的泛化能力提高开发速度在面向各种精度要求不高的场合时可以认为具备了一定意义上的通用智能人形机器人的场景相对工业机器人更通用更复杂大模型可以使得人形机器人更好地适应人类生活场景其次大模型支撑的AIGC赋能机器人自我控制最终形成感知决策控制闭环我们以目前较为成熟也最有可能跟机器人深度结合的大语言模型LLMLargeLanguageModel为例其主要特点和优势包括具备多个领域的基础知识对自然语言具备较好的理解能力基本可用的连续对话与持续交互能力强大的零样本小样本学习能力我们把以上能力映射到机器人领域大模型适用的机器人任务就包括任务描述任务分解程序生成任务交互9敬请关注文后特别声明与免责条款s计算机行业深度报告图表6大模型能力与机器人需求的映射资料来源OnionBots方正证券研究所整个过程基本不需要或者仅需少量人类的介入和决策基本实现了机器人自主化运行而无需专业操作机器人的工程师介入只需要告诉机器人它要做的任务是什么机器人就会理解需要做的事情拆分任务动作生成应用层控制指令并根据任务过程反馈修正动作最终完成人类交给的任务参考微软AutonomousSystemsandRoboticsGroup将大模型结合实际机器人的案例研究人员使用ChatGPT生成机器人的高层级控制代码从而通过自然语言和ChatGPT交流使用ChatGPT来控制机械臂无人机移动机器人等机器人他们在没有任何微调的情况下利用语言大模型去控制机器人完成各种任务图表7语言大模型ChatGPT生成机器人高层级控制代码从而去控制机器人完成各种任务资料来源微软方正证券研究所总体来说大模型在人形机器人任务中主要扮演了重要的角色将人类给出的自然语言指令拆解为机器人可执行的步骤并且较大程度减少了人为的参与使机器人更加通用最终推动人形机器人产业化多模态大模型全面提升人形机器人性能多模态模型是指能够处理和融合不同数据模态如文本图像音频视频等的机器学习模型多模态模型的研究进展对于未来机器人有积极影响人形机器人作为一种智能体需要能够感知和理解周围的环境与人类或其他机器人进行交互和协作完成各种复杂的任务这些都需要机器人能够处理和融合多种数据模态例如视觉听觉触觉运动等多模态模型可以使得机器人能够更好地理解自然语言指令生成10敬请关注文后特别声明与免责条款s计算机行业深度报告自然语言描述识别图像中的物体和场景回答图像相关的问题甚至生成图像或视频等这些能力可以增强人形机器人的表达和沟通能力提高机器人的创造力和适应性图表8多模态模型任务示例资料来源北京大学多媒体信息研究室方正证券研究所谷歌机器人在多模态训练中展现出更高的识别准确性最近谷歌在这一方向上投入了大量资源推出了一个参数量达5620亿的具身多模态语言模型PaLM-EPaLM-E-562B集成了参数量540B的PaLM和参数量22B的视觉TransformerViT是目前已知的最大的视觉-语言模型图表9PaLM-E加持的机器人会把相同颜色放到一起图表10PaLM-E显著提高了机器人任务的性能资料来源DannyDriessPaLM-EAnembodied资料来源DannyDriessPaLM-EAnembodiedmultimodallanguagemodel方正证券研究所multimodallanguagemodel方正证券研究所PaLM-E模型在处理机器人任务时获取到用户使用自然语言定义的一个长期任务目标根据当前机器人的状态和感知信息生成逐步的低级文本指令交由下游控制模块执行根据每一步的执行结果及场景的变化机器人会重新对下一步进行规划根据谷歌最新论文PaLM-EAnembodiedmultimodallanguagemodel研究团队在预训练的语言类大模型中嵌入图像状态感知等多类型数据可以做到让机器人超越文本思考并推理物理世界以帮助完成机器人任务PaLM-E模型不仅具备通用化语言能力还能执行视觉问答感知推理机器操作等复杂的任务在实验室阶段取得了良好的效果11敬请关注文后特别声明与免责条款s计算机行业深度报告多模态模型的研究进展将有助于人形机器人更好地与环境和人类进行交互并具备更强大的感知决策和执行能力从而促进人形机器人技术的发展和应用图表11多模态模型全面提升人形机器人性能资料来源知乎方正证券研究所23GPT-4优化人形机器人的终端体验GPT-4以基于自然语言的人机交互为核心具备多模态数据的处理能力赋能人形机器人应用带来了巨大影响GPT-4作为一个大型多模态语言模型于2023年3月发布从训练数据量token数模型参数量都有所提升进而优化模型性能英国的机器人公司EngineeredArts就将GPT-4接入到了其最新的人形机器人ameca上ameca将能够理解用户的语言指令能够与人们谈天说地也能快速对答各种的提问还可以结合多模态数据感知匹配语言指令做出规划和执行而且还可以通过表情来传达内容图表12当ameca被戳到鼻子时会变得不安并制止图表13ameca通过动作神态来表达情绪和内容含义人类资料来源EngineeredArts方正证券研究所资料来源EngineeredArts方正证券研究所CPT-4加持的人形机器人可以更好地理解和处理人类语言模型能够生成更有温度的文字这样家庭陪伴型人形机器人可以进行精确的陪伴任务使用语义分析和情感分析技术根据人们的语气和情感让机器人更好地理解人类的意图和情感提供更加个性化的服务12敬请关注文后特别声明与免责条款s计算机行业深度报告3特斯拉Optimus硬软件实力突出场景通用有望反哺成本下降曲线特斯拉在人工智能和机器人领域投入巨资Optimus是其在该领域的重要成果2021年8月AIDay上马斯克发布特斯拉的通用机器人计划2022年2月完成开发平台制造在2022年AIDay人形机器人Optimus正式亮相随后在2023年5月股东会议上Optimus已能够实现更复杂的任务Optimus在不到两年时间内实现快速迭代产品力的进步意味着人形机器人产业化有望迎来加速特斯拉通过强大的软硬件研发技术实力和成本优势引领全球人形机器人产业进步软件决定了人形机器人的上限硬件决定了人形机器人的下限特斯拉凭借着自研FSD和Dojo的强力支持以及其在电动车供应链上的降本优势使其成为人形机器人领域当之无愧的龙头特斯拉将FSD纯视觉深度学习神经网络嫁接到人形机器人身上利用仿真虚拟大模型和自动驾驶积累的数据来提高算法训练效率这些举措有助于提升机器人的平衡性能行走步态手部抓取等方面的表现图表14特斯拉Optimus机器人正在行走资料来源特斯拉方正证券研究所13敬请关注文后特别声明与免责条款s计算机行业深度报告图表15通过电机扭矩控制避免触碰意外鸡蛋破碎资料来源特斯拉方正证券研究所31FSD特斯拉本次发布的人形机器人擎天柱采用了与特斯拉相同的完全自动驾驶系统FSDFullSelf-Driving以及Autopilot相关神经网络技术通过传感器和计算机视觉利用海量数据持续训练动态感知周围世界做出更佳决策特斯拉FSD系统目前主要包括自动驾驶导航自动变道自动泊车召唤和交通灯以及停车标志控制等功能目前积累了480万段数据训练了75万个神经网络在此基础上推出35个FSD的版本更新通过网络数据集仿真模拟自动标注等能更为准确地预测转角的汽车运行情况特斯拉是一个典型的AI公司过去一年训练了75000个神经网络每8分钟就要出一个新的模型共有281个模型用到了特斯拉的车上32DojoDojo能为特斯拉的人形机器人Optimus提供算力支持2023年6月21日特斯拉AI团队表示超级计算机平台Dojo将于今年7月投入生产Dojo是基于特斯拉自研D1芯片的数据中心主要训练FSDDojo的落地形式为ExaPODDojo集群由3000片D1芯片构成单精度算力为11EFlops预计2023财年大概出货4-5万片D1Dojo的部署和公司对其模型的训练是特斯拉努力将先进AI部署到其消费产品的关键部分凭借着更强的计算能力与处理速度训练效率显著提升算法加速成熟Dojo能够处理海量的视频数据不仅能够加速特斯拉的Autopilot和完全自动驾驶FSD系统的迭代还能为特斯拉的人形机器人Optimus提供算力支持33硬件具备量产降本优势目前特斯拉的人形机器人实现了28个自由度经过分析优化将共28个大的执行器不含手指执行器减少到6种实际的执行器包含3个系列的直线线性执行器和3个系列旋转执行器14敬请关注文后特别声明与免责条款s计算机行业深度报告图表16特斯拉Optimus身体关节共28个执行器不包括灵巧手资料来源TeslaAIDay方正证券研究所图表17特斯拉的3种旋转执行器和3种直线线性执行器资料来源TeslaAIDay方正证券研究所15敬请关注文后特别声明与免责条款s计算机行业深度报告旋转执行器由电机谐波减速器抱闸双编码器力矩传感器轴承组成直线执行器由电机行星滚柱丝杠位置编码器力传感器轴承组成特斯拉新能源车完善的供应链可以移植到特斯拉人形机器人上硬件具备量产降本优势降本是特斯拉人形机器人大规模落地的关键国产相关零部件有望通过性价比的优势替代海外供应链特斯拉作为全球新能源汽车生产制造的头部企业已构建完整的供应链形成覆盖动力系统内外饰智能网联车身底盘电子电器六大版块零部件供应商格局特斯拉上海超级工厂在2021年交付了48万辆电动车占全球交付量的51此前ModelY首发降价16万底气便是来自国产化率提高之后的成本优势目前特斯拉上海工厂的供应链本地化率超过95仅签约的本土一级供应商就达到了约360家最终的目标是100本土化未来随着特斯拉新能源车产业链迁移到人形机器人上特斯拉将通过更具优势的产品定价来快速量产落地未来特斯拉人形机器人产业链相关零部件成本仍有下降空间马斯克在2022年AIDay上给出的预计是Optimus擎天柱机器人将在未来35年内交付量产可达数百万台最终价格将不到2万美元比汽车更便宜目前的成本合计大约为37万美元离马斯克理想的最终价格2万美元仍有距离未来随着国产技术成熟国产产业链的完善我们预计后续若人形机器人大规模量产价格有望持续下降图表18特斯拉人形机器人Optimus硬件分布构成简介成本占比价格美元方形三元动力电池价格大约1400元kWh总价大约3220元按照电池12346017汇率对应460美元边缘计算盒子芯片摄像头模组毫米波雷达特斯拉自研HW40BOM大脑硬件4011500成本1500美元谐波减速器单机用量16个2019年绿的谐波减速器平均单价为谐波减速器99737281632元按照17汇率测算为233美元总价3728美元机械离合器单机用量16个大众汽车车用180毫米机械离合器单价机械离合器7702880180美元总价2880美元滚珠轴承单机用量32个外径260毫米滚珠轴承单价506元按滚珠轴承061230照17汇率对应72美元总价230美元滚柱丝杠反向行星单机用量24个Rollvis送样产品单价大约滚柱丝杠2000元国产单价600元按照17汇率对应8571美元总价55020572057美元无框力矩电机单机用量28个总价4001美元成本占比97据无框力矩电机步科股份官方信息目前无框力矩电机的产品单价是几百元至几千10704001元不等假设单价1000元按照17汇率对应1429美元空心杯电机单机用量12个空心杯电机价格区间为400-1400元空心杯电机4131543取中位数900元按照17汇率对应1286美元总价1543美元力矩传感器单机用量16个总价22864美元成本占比55力矩传感器OnRobot协作机器人用六轴力矩传感器价格大约为1000元按照6112286417汇率对应1429美元编码器单机用量40个机器人编码器价格大约为500元按照17编码器7642856汇率对应714美元总价2856美元合金碳纤维单机用量33个总重73kg中减去零部件重量大约外壳架构件40kg估计结构件重量33kg碳纤维价格180元公斤按照17汇229858率测算为26美元公斤总价858美元软件系统FSD单机用量1个特斯拉官网FSD最新价格15000美元401115000合计3739940资料来源特斯拉人形机器人Optimus硬件成本拆解方正证券研究所整理16敬请关注文后特别声明与免责条款s计算机行业深度报告人形机器人相关国产供应链持续受益比如作为特斯拉电动车核心供应商的拓普集团官方表示研发的人形机器人执行器也已多次向客户送样获得客户认可及好评目前项目进展顺利三花智控作为特斯拉汽车热管理系统核心供应商也在积极布局机器人业务一方面公司热管理产品亦可应用在人形机器人领域另一方面运动执行器是机器人的核心部件之一公司将同步配合客户量产目标并积极筹划机电执行器海外生产布局运用在人形机器人旋转执行器上的谐波减速器龙头绿的谐波可用于直线执行器行星滚柱丝杠的国内第一梯队丝杠导轨的秦川机床等都将迎来黄金时代图表19人形机器人国产供应链公司梳理领域公司介绍公司是特斯拉汽车零部件和热管理系统供应商公司的热管理系统在2021年进入特斯拉产业链拓普公司已设立机器人事业部发展人形机器人执行器同时人形机器人电池模块需搭配电池组和热管集团执行理系统未来公司也可供货后续发展潜力可期器总公司以热泵技术和热管理系统产品的研究与应用为核心积极布局热管理组件和子系统在汽车领域成三花深层次应用为全球顾客提供富有竞争优势的环境智能控制解决方案公司作为特斯拉汽车热管理智控系统核心供应商也在积极布局机器人业务热管理产品亦可应用在人形机器人领域同时与绿的谐波在海外建厂一起布局人形机器人执行器环节公司是一家从事高压油缸高压柱塞泵液压多路阀工业阀液压系统液压测试台及高精密液恒力液压铸件等产品研发和制造的大型综合性企业公司液压产品下游应用以机械应用为主公司投产的压线性驱动器项目预计于2024年第一季度投产有望受益于人形机器人自动化对于丝杠导轨需求的提升公司业务涵盖直线滚动功能部件产品包括高精度滚珠滚柱丝杠副高精度滚动导轨副等丝杠2022年1月公司设立全资子公司无锡宇华精机有限公司全面布局直线滚动功能部件针贝斯特对机器人领域等市场进行大力开拓快速切入工业母机新赛道目前公司生产的滚珠丝杠副直线导轨副等产品首台套已实现成功下线部分产品已在送样验证过程中公司专注于自润滑轴承及高性能聚合物的研发生产及销售产品涵盖自润滑轴承低摩擦副零部长盛轴件及相关的精密铸件公司身为汽车主机厂商的二或三级配套供应商已经将滑动轴承推广到特斯拉承的车型中未来滚珠丝杠以及滑动轴承有望应用于人形机器人公司是一家从事精密传动装置研发设计生产和销售的高新技术企业主要产品为谐波减速器及绿的精密零部件智能自动化装备广泛应用于工业机器人服务机器人等领域公司在国内率先实现谐波了谐波减速器的工业化生产和规模化应用打破了国际品牌在国内机器人谐波减速器领域的垄断减速公司长期专注于机械传动齿轮制造领域新研制的大负载及高功重比的系列化减速机产品已成功批器双环量应用于国内主流机器人产品中已基本实现机器人减速器产品全覆盖并且形成工业机器人用全传动系列RV减速器产品根据高工机器人数据2021年双环传动的国内市场份额仅次于纳博特斯克是国内厂商第一公司专注于运动控制领域和智能电源领域核心技术及系统级解决方案的研发和经营经过二十逾年鸣志的发展公司形成了以控制电机通用自动化驱动控制系统及LED智能照明控制驱动系统为核心的电器产业矩阵公司的空心杯电机主要布局慢速移动人工智能高端医疗器械智能汽车电子半导体生产设备和工控自动化等领域有望成为特斯拉人形机器人主力供应公司主要从事工业自动化设备及机器人核心部件与数字化工厂软硬件的研发生产销售以及相关技术服务并为客户提供设备自动化控制机器人动力数字化工厂解决方案公司目前已拥有步科电机HMIPLC伺服系统步进系统低压变频器等数百种型号的工业自动化设备控制核心部件产品股份覆盖了设备自动化控制主要领域公司HMI和伺服系统产品具备一定市场占有率在机器人医疗影像设备机器物联网数字化餐饮等领域进展良好峰岹科技是一家国内领先的专注于高性能电机驱动控制芯片设计及核心应用控制算法研发的公司峰岹产品涵盖电机驱动控制的全部关键芯片包括电机主控芯片MCUASIC电机驱动芯片HVIC电机科技专用功率器件MOSFET等产品和应用方案垂直细分市场分布于电动工具消费电子通信设备工控设备及机器人等领域17敬请关注文后特别声明与免责条款s计算机行业深度报告公司主营业务为研制生产和销售应变式传感器仪表等元器件公司目前在已有的微型扭矩多维力等高端力学传感器品类基础上加快对人形机器人相关业务的研发根据客户的不同需求公柯力司已经进行了多款扭矩传感器多维力传感器等产品的送样和试制与此同时公司在人形机器传感人所涉及的触觉视觉传感器方面到已经储备了若干个技术壁垒高市场前景广的机器人传感器传感种子项目器公司是一家集机电一体化软件算法开发精密制造于一体的高端仪器仪表企业主要产品包括数字压力表智能压力校验仪全自动压力校验仪智能压力发生器智能压力控制康斯特器压力校验器等公司目前布局的MEMS压力传感器已经在中量程段使用其他量程段产品也已陆续启动设计测试未来有望应用于人形机器人领域资料来源公司公告方正证券研究所整理4多个企业相继推进人形机器人特斯拉波士顿动力丰田本田小米优必选等均有相关人形机器人推出从上世纪70年代日本早稻田大学研发全球首个全尺寸人形智能机器人开始全球已经陆续推出不同品类应用在不同场景的人形机器人其中特斯拉人形机器人快速迭代升级未来目标售价不超过2万美元产业化核心痛点突破后将带动行业快速发展图表20典型人形机器人参数比较资料来源各公司官网机器之心公众号方正证券研究所41小米首款全尺寸人形仿生机器人CyberOne正式亮相小米于2022年8月公布首款全尺寸人形机器人CyberOne高177cm重52kg是一款真正意义上的全尺寸人形仿生机器人CyberOne具有高情商可感知人类情绪视觉敏锐可对真实世界三维虚拟重建小脑发达可实现双足运动姿态平衡四肢强健动力峰值扭矩300Nm等领先技术能力雷军提到CyberOne以人工智能为内核标准人形为载体是小米对未来科技生态的一次探索也是小米多元融合技术体系的新成果CyberOne的研发涉及包含仿生感知认知技术生机电融合技术人工智能技术大数据云计算技术视觉导航技术等各领域的顶尖技术相信未来将会在越来越多的小米产品上看到CyberOne的影子18敬请关注文后特别声明与免责条款s计算机行业深度报告图表21小米CyberOne首次亮相资料来源新浪新闻方正证券研究所42优必选首发WalkerX历经五年四次迭代2021年7月2021世界人工智能大会在上海举行优必选全新一代大型仿人服务机器人WalkerX全球首发展示了国内领先的人工智能及人形机器人技术的发展成果以及商业化应用潜力这次在WAIC上亮相的WalkerX已经是该系列产品从2016年开始研发至今的第四次大迭代而人形服务机器人最终走入家庭也是优必选的终极目标图表22优必选首发WalkerX历经五年四次迭代资料来源优必选方正证券研究所WalkerX现场演示了上楼梯下斜坡下象棋柔顺力控按摩视觉定位导航快速行走单腿平衡不平整地面行走等功能展示了在家庭应用场景下更丰富更智能更稳定的服务能力也体现了WalkerX在步态规划与控19敬请关注文后特别声明与免责条款s计算机行业深度报告制柔顺力控全身运动规划视觉定位导航视觉感知全链路语音交互等方面的技术提升5AI赋能人形机器人催生万亿蓝海应用市场人形机器人应用场景广阔消费级市场和企业级市场齐开花随着人工智能技术和机器人技术的发展和深度融合以及以特斯拉等为代表的公司不断迭代人形机器人的技术未来人形机器人在消费级和B端场景都可以深度运用根据麻省理工学院著名经济学家达伦阿斯莫格卢在论文中阐述每个制造业机器人都将代替33个制造业工人按1个人形机器人替换3个人类全球有望迎来上万亿的人形机器人蓝海市场类比大疆所在的无人机市场我们认为人形起机器人的发展轨迹可从无人机市场看出端倪人形起机器人同样可从消费级市场出发延展至企业级市场庞大的市场规模和完善的产业链同样可形成以特斯拉为首的一超多强的竞争格局民用无人机又分为两种分别是工业级无人机和消费级无人机据智研咨询预测国内民用无人机市场规模持续增长2024年迈上2000亿元规模2020年国内消费级无人机市场占比5439近几年随着短视频等娱乐行业迅猛发展消费级无人机需求增长迅猛工业级无人机市场发展空间也同样广阔大疆从消费级无人机起家随后逐渐扩展到工业级无人机2015年发布MG-1农业植保机开始正式步入农业无人机领域2017年国内农业植保无人机市场大疆占据市场份额近70大疆的经营业绩迅猛增长估值也突破1600亿2013年大疆营收仅为82亿元至2017年达到了1757亿元营收增加了百倍据大疆董事会预计2022年大疆营收可达1700亿元在整个无人机行业形成了以大疆为主导的一超多强的稳固格局随着车企互联网企业机器人企业等企业入局未来成本逐步下降助力人形机器人打开全球万亿级蓝海市场工业机器人是发展较为成熟的机器人分支复盘工业机器人的发展历程我们认为成本和场景适用性是影响机器人大规模商业落地的重要因素在人形机器人领域根据艾隆马斯克在2022年4月的TED演讲中透露Optimus人形机器人其单价将不会高得恐怖或许会比一辆车的价格更低与马斯克对话的主持人ChrisAnderson以25万美金左右约1675万人民币的价格为例进行讨论给出了一个可供参考的价格区间考虑到特斯拉汽车在中国的售价最低为30万元左右我们认为Optimus人形机器人的单体价格大体将位于17-30万元之间特斯拉Optimus价格有望步入量产级用机器人代替人力具备可期的经济效应根据国家统计局数据2021年全国城镇非私营单位就业人员年平均工资为1068万元按Optimus价格区间17万-30万元来计算购买单个Optimus机器人回本时间在16年-28年20敬请关注文后特别声明与免责条款s