导读：2024年2月，人形机器人初创企业Figure宣布获得6.75亿美元的大额融资，估值达26亿美元，引发市场关注。美国当地时间3月13日，Figure发布其旗下人形机器人Figure 01搭载OpenAI模型后的最新进展视频。该视频展示Figure 01可与人类进行完整对话，以及给人递食物、捡垃圾、收拾盘子等，表明Figure 01已具备与它附近人类及其环境进行互动的基本能力。Figure与OpenAI宣布合作后到共同推出可自主对话和决策的机器人，仅13天。可见，人形机器人的发展正在加速。人形机器人的整体市场发展空间如何？一级市场表现如何？预计最先在哪些领域实现应用？未来将会如何发展？本文将对此进行探讨。
1.人形机器人概述
人形机器人是指形状及尺寸与人体类似，可以模仿人类运动、表情、互动及动作的机器人，相较非人形机器人，人形机器人拥有更高的交互、感知、控制能力。人形机器人主要由三大部分构成，即感知模块、交互模块、运控模块。感知模块通过各类传感器提供视觉、触觉、位觉、力觉等信息，交互模块提供类似人体大脑的决策功能，运控模块则提供类似人体身体的运动控制功能。其中感知模块是人形机器人的基础，为交互与运控模块提供信息并实时反馈，方便人形机器人感知外部环境和物体、调整运控规划。
人形机器人产业化加速，行业关注度提升。近年来，国内外人形机器人快速发展，行业关注度日趋提升。国内方面，2023年12月“人形机器人第一股”优必选在香港交易所主板正式挂牌上市，旗下Walker X机器人是中国首个商业化双足真人尺寸人形机器人，是全球首个实现量产交付的人形机器人，并出口到沙特未来之城项目，为当地居民服务。国外方面，2024年2月特斯拉公司在社交平台上发布关于其第二代人形机器人Optimus的最新进展的视频，此次的Optimus更加完善，其在行走过程中步伐稳健，动作流畅，更接近人类，这也意味着人形机器人的产业化进程正逐步加速。人形机器人的产业化加速，吸引英伟达、微软、OpenAI、谷歌、亚马逊、三星、腾讯等科技企业加快布局机器人赛道，该领域的关注度正日益提升。
利好政策频出，人形机器人加速向好发展。人形机器人是国家重点支持的战略性新兴产业之一，受到政府高度重视，近2年政府出台了一系列利好政策，加速人形机器人产业的高质量发展。其中，2023年11月，工信部发布《人形机器人创新发展指导意见》，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。同时，该政策首次对人形机器人产业发展提出系统性指导意见，明确了人形机器人发展的目标与时间点，即到2025年实现批量生产以及2027年形成安全可靠的产业链供应链体系，标志着国内人形机器人产业发展进入新阶段。图表 1：2023年人形机器人领域相关政策
数据来源：公开资料、RimeData来觅数据整理
中国的人形机器人技术已位居世界前列。据人民网研究院显示，在人形机器人有效技术数量、有效发明专利数量维度，中国企业已位居全球前列。在有效技术数量方面，国内的优必选科技以763件排名全球第一，高于本田、索尼、丰田等企业。在有效发明专利数量方面，日本企业本田位居全球第一，优必选科技则以476件排名全球第二。这表明通过长期持续的研发投入，中国企业在全球人形机器人行业已具有较强的竞争实力。图表 3：全球企业人形机器人专利数量概览
数据来源：人民网研究院、RimeData来觅数据整理
2.市场规模
人形机器人前景良好，行业市场空间广阔。2022年11月，高盛预测人形机器人市场规模在2035年达到60亿美元，且在最理想状态下，将有望达到1,540亿美元。而在2024年2月，高盛最新预测人形机器人市场规模在2035年将达到378亿美元，主要是其对人形机器人出货量的测算增加了4倍，达140万台，同时由于人形机器人材料成本已较2022年下降约了40%，预计人形机器人将可更快实现盈利。人形机器人行业的主要驱动因素如下：
（1）人口老龄化程度较高：全球多个国家的人口老龄化程度已处于较高水平。按联合国标准，65岁以上人口的比重超过7%即为“老龄化社会”，14%以上为“老龄社会”，超过20%为“超老龄社会”。现阶段日本（29.1%）、德国（22.1%）、法国（21.7%）、美国（17.1%）、中国（14.9%）等多个国家均已步入老龄社会，劳动力供给将面临短缺，用机器人代替人成为不可逆趋势；
（2）行业相关技术加快革新：人形机器人本质是AI系统落地物理世界的最佳载体，AI大模型技术在人形机器人“大脑”中具有重要作用，而近2年来以ChatGPT为代表的AI大模型不断迭代，其自主决策、多模态感知、泛化/涌现等能力持续进步，这将有助于人形机器人更好理解人类语言、行为和环境，使人形机器人的工作和感知形成闭环，更好为人类服务。AI大模型等人形机器人行业相关技术的持续进步，使人形机器人的应用场景进一步拓宽，进而打开其未来成长空间；
（3）政策利好：人形机器人是重要的新兴产业，近3年来各国政府出台了多项政策支持该行业。例如，2023年中国出台《人形机器人创新发展指导意见》，要求到2025年人形机器人创新体系初步建立，2027年人形机器人技术创新能力显著提升；2023年美国出台《国家人工智能研发战略计划》，明确提出要开发功能更强大、更可靠的机器人；2023年韩国发布《机器人发展战略》，提出韩国政府和企业计划到2030年投资3万亿韩元以上，将机器人市场规模从2021年的5.6万亿韩元增加至2030年的20万亿韩元以上，同期机器人出口也将从1.1万亿韩元增加至5万亿韩元。
图表 4：2023-2035E全球人形机器人行业市场规模（亿美元）
零部件与软件系统对人形机器人起到关键作用，同时人形机器人有望在工业场景率先实现大规模应用。人形机器人可分为上游的零部件与软件系统、中游的本体生产制造和下游的应用三大核心环节。人形机器人的上游主要是零部件与软件系统供应商，其中零部件主要包括传感器、电机、减速器等，零部件和软件系统的质量对机器人本体的性能、负荷能力、可靠性等指标起着决定性作用，工艺难度较高。人形机器人的中游是机器人本体的生产制造商，将各零部件组装成完整的机器人产品，并进行测试、训练、质检等，工艺难度较上游核心零部件低。人形机器人的下游则是各类终端应用场景，预计人形机器人将率先在工业场景实现大规模应用。
在下游应用场景方面，多家企业的人形机器人已在工业场景中实现初步应用。例如，国内优必选在2024年2月发布其工业版Walker S人形机器人在蔚来汽车工厂进行“实训”的视频，“实训”任务包括移动产线启停自适应行走、鲁棒历程计与行走规划、感知自主操作与系统数据通信与任务调度等方面；美国1X Technologies和ADT commercial共同研发的人形机器人EVE已成功应用于工业场所的巡逻安保场景；Agility Robotics在俄勒冈州投建全球第一个人形机器人制造工厂RoboFab，同时其旗下的人形机器人Digit目前主要应用于物流仓储环节，预计将在2025年全面上市。此外，特斯拉首批量产的Optimus也将优先应用在特斯拉工厂做移动搬运等工业级操作，随后接管汽车生产领域，最后扩展至家庭等更复杂的场景中。图表 5：人形机器人产业链
伺服电机、直线执行器、减速器是人形机器人的关键零部件。从人形机器人成本角度看，以特斯拉人形机器人Optimus为例，特斯拉采用自研的FSD（特斯拉的自动驾驶软件）作为Optimus的控制系统，成本占比达40%。此外，Optimus成本占比最大的零部件为伺服电机、直线执行器、减速器，分别为19%、15%、14%。
伺服电机方面，无框力矩电机、空心杯电机是人形机器人主要的电机类型。无框力矩电机是一种低压伺服电机，可在满足机器人尺寸和重量要求的同时实现高功率和高转矩密度；空心杯电机是一种直流、永磁、伺服微特电机，具有节能、轻量化、响应速度快、高能量密度、拖动特性等特点，当前主要的空心杯电机厂商为瑞士Maxon、瑞士Portescap、德国Faulhaber、美国Allied Motion，这四家厂商占据市场份额的65%以上，而国内空心杯电机厂商的大批量生产核心工艺与海外厂商仍有差距。
直线执行器方面，行星滚柱丝杠是人形机器人主要的直线执行器类型，可将旋转运动转为直线运动，当前行星滚柱丝杠主要产能集中于欧美国家，主要企业为瑞士GSA、瑞典Ewellix等，国内行星滚柱丝杠还处在早期发展阶段，国产替代潜力较强。
减速器方面，谐波减速器、精密行星减速器是人形机器人主要的减速器类型，其作用在于降低旋转速度，提高扭矩输出，进而满足不同情景下的运动需求。随着人形机器人的需求增加，减速器市场也将迎来良好的机遇。
图表 6：特斯拉人形机器人Optimus成本拆分
数据来源：车知知公众号、teslacar、chinaz、每日经济新闻、华泰研究、RimeData来觅数据整理
4.投融动态人形机器人领域受资本关注，优质项目吸金能力强。受益于人形机器人的商业化落地进程加快，其在一级市场的关注度逐渐提高。据来觅PEVC数据显示，2023年至2024年2月，国内人形机器人的融资案例达18起，已披露的融资金额超过30亿元。从全球角度看，人形机器人优质项目吸金能力强。例如，国内的智元机器人在近1年获得5轮融资，已披露融资金额累计超过6亿元，估值已达70亿元；美国的Figure更是吸引到多家知名企业参投，如微软、亚马逊、OpenAI、英伟达、英特尔、三星等，目前共获得3轮融资，融资金额累计达7.54亿美元，估值提升至26亿美元；挪威的1X Technologies共获得2轮融资，融资金额累计为1.235亿美元。人形机器人一级市场投资呈现“投早期”的特点。从融资案例数角度看，2023年至2024年2月，国内人形机器人融资轮次多处在早期阶段（种子轮至A轮），占比为83.33%，中后期（B轮至D+轮）融资案例占比仅16.67%。这主要是因为人形机器人领域尚未成熟，行业仍处于较早期发展阶段。从融资金额角度看，国内人形机器人早期融资金额占比为34.21%，中后期融资金额占比为65.79%，这主要是受宇树科技近10亿元B2轮、达闼机器人超10亿元C轮的大额融资事件影响，这也显示出人形机器人领域强劲的发展潜力。图表 7：2023-2024年2月全球人形机器人领域主要投融事件
人形机器人产业化进程加速，即将迎来量产元年。《人形机器人创新发展指导意见》提出目标，即人形机器人到2025年实现批量生产。同时，2024年以来，人形机器人行业的热度逐渐提升，在政策利好、资本加持、成本下降、AI技术进步等因素驱动下，人形机器人的产业化进程加速，这意味着人形机器人即将迎来量产元年：
（1）政策利好：2024年1月，工信部等七部门联合引发的《关于推动未来产业创新发展的实施意见》明确人形机器人是创新标志性产品，要做强人形机器人等未来高端装备。持续出台的人形机器人利好政策，将有助于加快人形机器人的创新发展；
（2）资本加持：2024年人形机器人领域出现多项大额融资事件，如国内的星动纪元获得超1亿元融资、宇树科技获得近10亿元融资，美国的Figure获得6.75亿美元的融资等，表明资本认为人形机器人具有良好的发展前景。更多资本的进入，将有助于企业加大对人形机器人的研发与生产投入，进而加快突破关键核心技术；
（3）成本下降：据高盛测算，人形机器人的单位制造成本已从2022年的5万-25万美元下降至3万-15万美元，下降幅度约40%，且呈现不断下滑的趋势，这为人形机器人的量产提供有力支撑；
（4）AI技术进步：2024年2月，OpenAI发布首个文生视频大模型Sora，可以用文本指令生成60秒的高清视频，是人工智能的一项重大突破。而人形机器人是生成式AI走向AGI（通用人工智能）的路上不可或缺的重要硬件载体，因此AI大模型技术的持续突破，将有望加速人形机器人的产业化。
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