人形机器人：商业奇点已至，国产替代可期

陈刚 丁昊 王天一 浦俊懿 杨震 陈超 蒯剑 覃俊宁

我们又一次站在了历史发展的重要节点上。

回首21世纪，一再有颠覆性技术给世界以震撼：第一个十年，智能手机改变了人类的生活方式，全球互联，有效破除了信息壁垒，知识智慧实现实时共振，激发和加快了全人类的科技革新；第二个十年，新能源汽车崭露头角，以清洁、高效、智能成为人类应对能源危机的绿色答案；而第三个十年，人形机器人成为人口快速老龄化难题的最优解，结合当前最前沿的AI、通讯、硬件等技术，高智能化的人形机器人可以成为一种有效的辅助工具，来帮助照料、陪伴老人以及补充劳动力缺口等等，这是人形机器人问世的现实意义。

人形机器人是跨时代的产品，有望开启下一个十年产业大周期。从全球范围看，其已有商业应用落地在巡逻、物流仓储等领域，商业化进程领先的产品有EVE和Digit，未来更有望渗透进服务、制造、航天等领域，预计2025年将实现制造业场景应用的突破，小批量用于电子、汽车等生产制造。

在政策、资本以及技术的多维度赋能下，人形机器人市场的潜力有望加速释放。根据2023年5月高工产业研究院（GGII）的预测，到2026年，全球人形机器人在服务型机器人中的渗透率有望达到3.5%，市场规模超20亿美元，到2030年有望突破200亿美元。

以中国服务机器人约占全球市场份额25%的数值测算，2030年，中国人形机器人市场规模将达50亿美元。

2024年，则堪称人形机器人商业化元年。

海外巨头引领，国产跟进，商业奇点已至

每次科技革命必将催生伟大的企业。正如苹果之于智能手机、特斯拉之于新能源车，人形机器人时代的伟大企业正呱呱落地。特斯拉和英伟达等海外巨头引领这一领域的发展。

在海外，特斯拉人形机器人进展迅速，在两年不到的时间内完成了开发平台建造、擎天柱（Optimus）产品亮相及电机扭矩控制、环境探测与记忆、双手复杂任务等能力的实现。截至2023年8月，至少有5个擎天柱机器人原型建成并能够行走。马斯克预计，擎天柱将大规模量产至百万量级，预计单台成本或将低于2万美元。

英伟达则下场开发自有大模型，于2024年3月发布全球首款人形机器人通用基础模型ProjectGR00T。英伟达构建了AI、Omniverse、ISAAC三大平台，分别对应DGX、OVX、AGX系列产品，用于训练和推理人工智能系统、驱动数字孪生的计算系统、驱动人工智能机器人的仿真训练和推理。2024年2月，英伟达成立新部门GEAR（通用具身智能体研究），由AI高级研究科学家、AI代理计划负责人范麟熙（JimFan）和朱玉可（YukeZhu）教授领导，专注于四大关键领域，包括多模态基础模型、通用型机器人研究、虚拟世界中的基础智能体、模拟与合成数据技术。

在英伟达的持续发力下，通用人形机器人有望更快进入工业和消费应用领域。2023年英伟达业绩迅猛增长的动力主要来自GPU与算力，而其下一个增长点则可能体现在对机器人开发的赋能上。

除了巨头争相布局，人形机器人初创公司也获得了资本的关注。

美国的FigureAI于2024年2月宣布获得6.75亿美元的融资，来自微软、英伟达、OpenAI及亚马逊创始人贝佐斯等，其估值达到26亿美元。FigureAI成立于2022年，去年获得首轮7000万美元融资，其开发的通用机器人Figure01外观和动作与人类相似。2024年1月，FigureAI宣布将Figure01送入宝马位于美国南卡罗莱纳州的斯巴坦堡工厂做试点“实习”。

成立于2014年的1XTechnologies（简称1X）位于挪威。1X的旗舰产品EVE已实现商业化。2022年，1X首次达成商业合作，销售至少140台EVE机器人，用于美国商业场所的安保。其还为医院等机构提供了约250台EVE机器人，用于夜间警卫。其新一代产品NEO还在研发中，特点为轻量化和无齿轮设计，可以处理物流、制造、操作机械等工业任务，提供清洁、整理家务等生活服务。

2023年3月，1X获得由OpenAI创业基金领投的2350万美元融资，成为OpenAI投资的第一家硬件公司。双方将在AI技术与机器人双向融合方面合作。1X的机器人为OpenAI的AI系统提供了绝佳的物理测试环境，从而增强其泛化能力和鲁棒性；OpenAI的技术则将使1X机器人的学习理解能力更上一个台阶，创造真正的“RobotGPT”。

在国内，国产人形机器人也正迎来商业奇点。

人形机器人具备“AI+高端制造”双属性，已成发展新质生产力的热门领域。2023年11月，工信部《人形机器人创新发展指导意见》明确指出，人形机器人集成人工智能、高端制造、新材料等先进技术，有望成为颠覆性产品，深刻变革人类生产生活方式，重塑全球产业发展格局。

华为、比亚迪、宁德时代、小鹏等已纷纷布局于此，2023年，国内车企入局之势明显（表1）。2023年10月，小鹏发布了首款人形机器人PX5。其创始人何小鹏认为，自动驾驶本质上是机器人科学，智能汽车公司最终也会和机器人公司在技术、产品、生态等方面融合。

表1 ：华为、比亚迪、宁德时代、小鹏等纷纷入局机器人领域

数据来源：科创板日报、新浪财经网、搜狐网、东方证券研究所

作为新兴产业的战略领导者和门户看守者，国内人形机器人企业正在茁壮成长，未来或出现苹果、特斯拉这般带动整条产业链成长的龙头企业。

优必选是国内最早研究人形机器人的企业之一，其成立于2012年3月，总部位于深圳。优必选从伺服舵机研发起步，逐步推出了消费级人形机器人、教育智能编程机器人、商用服务机器人、智能巡检机器人等产品，2023年12月在港交所上市，成为中国“人形机器人第一股”。

优必选于2016年开始研发人形机器人Walker系列，2018年推出第一代大型双足仿人服务机器人，成为中国首家实现人形机器人商业化的企业。Walker系列产品已几经迭代，2019年推出的第二代Walker在央视春晚进行了表演。同时，优必选还开发了机器人操作系统应用框架（ROSA），是全球少数完成小扭矩到大扭矩伺服驱动器批量生产的公司之一。

初创公司傅利叶智能成立于2015年，总部位于上海张江机器人谷，是国内康复医疗机器人领军企业。其早期专注于医疗康复外骨骼机器人，已推出30多个系列产品，服务于全球2000多家医疗机构，实现了规模化应用。

傅利叶智能2019年启动通用人形机器人项目，2023年7月发布首款通用双足机器人产品GR-1，并于9月开启预售，商业化进展迅速。GR-1身高165厘米，体重55千克，全身自由度54个，步行时速可达5千米，具备快速行走、敏捷避障、稳健上下坡、抗冲击干扰等功能。

同被市场关注的智元机器人成立于2023年2月，创始团队包括华为天才少年“稚晖君”彭志辉、上海交大教授闫维新等。创立仅半年，智元机器人就于2023年8月发布了人形机器人远征A1。其身高175厘米，体重55千克，全身有49个以上自由度，步行时速可达7千米，膝盖采用反关节设计，向后弯曲可以拥有更大的空间，灵巧的手指尖集成了基于视觉的指间传感器，可以分辨物体的颜色、形状甚至材质，并搭载了TeraFlops的高算力芯片，具备多模态感知、少样本学习、任务闭环等能力。远征A1预计2024年实现商业化落地，售价在20万元以内，将首先应用于3C制造、汽车制造等领域。

小市值公司有望成长为大市值巨头，国产厂商将迎高光时刻

软件决定人形机器人的高度，算法需与硬件匹配。人形机器人本质是AI系统落地物理世界的最佳载体，算法是核心。机器人的输出包含了虚拟与物理两种能力。虽然从本体硬件上看，人形机器人当前存在抗压硬度与灵敏度不足的问题，但更核心的问题在于算法对运动能力的控制。这需要成熟的感知系统基础、强大的算法来分解任务和规划动作、大模型不断仿真训练，同时要求算法与硬件相匹配。这要求机器人企业自研算法，并持续更新迭代。

在硬件方面，人形机器人产业链分为上中下游，上游主要是核心零部件，例如无框力矩电机、空心杯电机、传感器、专用芯片等；中游为机器人本体制造，包括设计、制造、测试三大环节；下游为应用领域，包括工业制造、仓储物流、医疗服务、商业服务、家庭使用等。

根据TeslaAIDay的预测，以特斯拉擎天柱为例，2023年人形机器人核心零部件价值量排名前三的领域是无框力矩电机、减速器和力传感器。2030年，无框力矩电机的价值量占比下降，另两者占比上升，且力传感器将超过减速器，排名第二，三者合计占比仍超过50%。

从成本看，空心杯电机、无框力矩电机等降本空间较大；从国产替代看，人形机器人执行器的关键零部件如丝杠、减速器、电机等高端领域的产品国产化率较低，尤其是行星滚柱丝杠、空心杯电机、惯导imu等，替代空间大（表2）。

表2 ：中国人形机器人行业核心零部件的国产替代空间和代表企业

数据来源：Tesla Al Day、各公司官网、前瞻产业研究院、东方证券研究所

高频出台的政策助推下，人形机器人发展有望加速，技术升级、产品发布及产业链验证有望持续出现，机器换人和国产替代趋势下的产业链机遇值得期待。无论公司体量几何，一旦抓住机遇，其市值必将乘风而起。

AI革命赋能人形机器人，具身智能是终极目标

人形机器人是软硬件能力高集成的实体，商业化的核心突破点在于“AI大脑”。当前的AI大脑在逻辑思维和行为智慧决策层面还需要一段成长空间，其驱动力很大程度来自算法的升级与高水平的智能化。

具身智能是人形机器人的最终发展方向。具身智能是指通过感知和交互，与环境实时互动的能力。其包括三个模块：具身感知、具身想象和具身执行，“AI+机器人”正是具身智能当前的落点。

在机器人领域，有一个“莫拉维克悖论”?人类所独有的高阶智慧能力只需要非常少的计算能力，但无意识的技能和直觉（如辨识人脸等）却需要极大的运算能力，即越简单的事情越难，越难的事情越简单。因此，人形机器人的传感器数量、品类、执行机构复杂程度远高于工业机器人，对控制器实时算力、集成度要求极高。

特斯拉的通用人形机器人擎天柱的智能等级达到L3级。

而AI大模型为人形机器人的发展带来了新的突破：大模型的向量应用为机器人提供了“大脑”，使其具备更高的事物处理能力；大模型的Chat应用把自然语言理解能力提供给机器人，后者首次可以用接近人的语言水平和真实人类聊天；以往的AI模型训练完成后，只能用于其被设计的场景，无法实现通用性，而大模型具备强大的泛化能力，让人形机器人离通用这一目标更进一步。包含更多信息的多模态数据、端到端的算法训练框架则可以提升大模型的泛化能力。Figure01正是借助OpenAI的模型能力，展示了和人类以及环境交互的能力，让人们看到了未来人形机器人和人类自然交流的曙光。

当前，人形机器人的智能等级基本处于L3级。根据2022年国家机器人检测与评定中心等单位发布的标准，以解放人体、自主完成任务为目标，综合考量机器人的感知、认知、决策和执行能力，机器人的智能程度被划分为L1（基础型）、L2（半交互型）、L3（交互型）、L4（自主型）、L5（自适应型）等5个等级。现阶段，由大模型作为核心“大脑”的Figure01、特斯拉擎天柱等通用人形机器人基本达到L3级水平，即仅用自然语言发出指令，即可实现人机交互，但其距离真正类人的交互还有一段距离。

技术边界需受制于政策边界

展望未来，当人工智能的智慧超越人类，我们将迎来人形机器人的科技奇点，而这或将带来新的风险。

2022年底，ChatGPT的横空出世引发新一轮人工智能技术竞赛，也有越来越多的声音警告强人工智能会给人类带来生存风险。技术边界虽会被突破，但是人形机器人将受制于政策边界。2024年3月，欧盟通过了《人工智能法案》，这是有史以来第一个人工智能法律框架，目的是确保人工智能系统尊重基本权利、安全和道德原则，并解决非常强大和有影响力的人工智能模型的风险，培育值得信赖的人工智能。

该法案为人工智能系统定义了高风险、有限风险、风险极小或无风险四个风险级别，并就应用场景、风险监测、技术透明度、生物识别等方面作出了要求，违者最多被罚公司全球收入的7%。这部新法律将为其他区域的监管政策提供参考。

随着人形机器人产业链的快速推进，2023年，国内也出台了顶层设计指导意见，并明确发展目标：2025年实现整机批量生产，2027年形成安全可靠的产业链供应链体系。我们认为，人形机器人有望成为宽赛道，具备较大市场空间。2024年，随着中期定型量产阶段逐渐临近，具有更高性价比、更高研发生产效率的国产零部件供应商将获得更多市场份额。从投资角度看，建议关注产业链相关公司，同时也要留意相关风险，包括产业发展和国产替代进程不及预期、行业竞争加剧、安全性监管政策收紧等。