人形機器人全景分析，讀這一篇就夠了！

作者：田真

人形機器人是當今世界科技領域最具潛力和前景的產業之一。隨着科技的不斷進步和人工智能技術的快速發展，人形機器人作為未來產業的新賽道和經濟增長的新引擎，將深刻變革人類生產生活方式，重塑全球產業發展格局。

通過本文，詳述人形機器人的定義、分類、發展歷程、產業鏈、相關政策、代表企業、市場前景等。瞭解人形機器人，讀這一篇就夠了！

定義

人形機器人是一種仿生機器人，指形狀及尺寸與人體相似，能夠模仿人類運動、表情、互動及動作的機器人，並具有一定程度的認知和決策智能。人形機器人建立在多學科基礎之上，集成人工智能、高端製造、新材料等先進技術，來實現擬人化的功能，環境適應更通用、任務操作更多元、人機交互更親和，是有望成為繼計算機、智能手機、新能源汽車后的顛覆性產品，將深刻變革人類生產生活方式，是一個國家高科技實力和發展水平的重要標誌。

人形機器人相比其他機器人，對智能感知、運動控制、智能決策、人機交互的綜合能力要求更高，具體包括：

1.智能感知方面：需要配備多種傳感器，能夠感知非結構化場景並根據不同情況做出相應反應。

2.運動控制方面：需要人形機器人具備高度的精確性和靈敏度、良好的穩定性和平衡控制能力，精確地模仿人類的行走、跑步、抓取等動作，實時響應各種傳感器的輸入和環境變化。

3.智能決策方面：可通過人工智能技術，根據環境、任務和目標等信息，自主地做出最優的決策，以實現自主導航、任務執行、人機交互等功能，需要高效的算法和強大的計算能力，以處理大量的信息和數據。

4.人機交互方面：需要對自然語言進行識別與處理，以便機器人能夠理解用户的指令、問題或指導，需要具備情感識別技術，識別用户情感狀態，提供更人性化的互動體驗。此外，對手勢與動作的識別、多模態交互等方面也有着較高的要求。

分類

根據人形機器人的形態，可以將其分為輪式人形機器人、足式人形機器人、全能型人形機器人，各類型人形機器人產品介紹如下：

發展歷程

從15世紀達芬奇繪製出世界上第一份人形機器人手稿，到1973年早稻田大學研發出的世界第一款人形機器人WABOT-1，再到特斯拉0ptimus引發對人形機器人產業化、商業化的探索，人形機器人產業從萌芽概念階段已經進入產業化落地前期。

海外人形機器人概念萌芽較早，以技術導向為主，較於海外，國內以應用突破方向為主，隨着國內人工智能、高端製造、新材料等先進技術的繼續積累與突破，2023年國內人形機器人進入集中爆發期，大批廠商推出自身人形機器人產品並嘗試應用於服務、汽車等場景，逐步探索商業化落地。

相關政策

目前國家層面以工信部為主導對人形機器人產業發展明確了市場發展的戰略目標，2025年整機產品實現批量生產，2027年產業規模化發展，深度融入實體經濟，推動人形機器人產品規模化落地。

北京、上海、深圳等地方政府積極跟進，相繼推出了人形機器人發展相關政策，制定了發展路徑及相應保障措施，以推動人形機器人產業創新發展，實現產業聚集，搶佔人形機器人產業化機遇。

產業鏈分析

人形機器人產業鏈主要由上游零部件、中游人形機器人本體及下游終端應用等環節組成。目前，由於人形機器人尚未在下游終端應用領域實現規模化商業落地，且部分核心零部件在人形機器人領域的應用尚未得到充分驗證。因此，我國人形機器人供應鏈仍處於持續構建中，隨着人形機器人創新體系的逐步建立，「大腦、小腦、肢體」等一批關鍵技術的持續突破，我國將有望逐步形成高效可靠的人形機器人產業鏈、供應鏈體系。

1、上游核心零部件分析

人形機器人的上游包括減速器、電機、絲槓、控制器、傳感器等硬件部分，以及軟件系統部分。在整條產業鏈中，從長期來看，最具價值的部分在於軟件部分，即能夠自研或掌握運動控制、人工智能算法等核心技術者，將掌控人形機器人的中樞與大腦，某種程度上將有望在技術層面主導人形機器人的發展方向和發展節奏；從當下看，價值佔比高、增量空間大的主要是傳感器、減速器、電機、絲槓等核心零部件。

1.減速器：減速器在人形機器人中起到降低電機轉速並增加輸出扭矩的作用，這對於提高機器人關節的力矩輸出和運動精度至關重要。減速器能夠使電機在高轉速下運行，同時確保關節運動的平穩性和精確性。主要應用RV減速器、諧波減速器、行星減速器。

國產諧波減速器在性能與可靠性方面已初步達到國際主流水平，替代相對明顯。由於RV減速器產品結構和技術工藝較複雜，核心技術尚未完全掌握，國產RV減速器與國外先進水平仍有差距。國產行星減速器主要聚焦於中低端應用領域，在高端精密行星減速器領域外資廠商依然佔據主要市場份額。

2.電機：為人形機器人提供動力，使得機器人的關節和執行器能夠進行運動。電機的性能直接影響到人形機器人的運動速度、精度、穩定性和效率。

3.絲槓：將電機的旋轉運動轉化為直線運動，包括梯形絲槓滾珠絲槓和行星滾柱絲槓。絲槓在人形機器人中的應用部位主要包括靈巧手、線性執行器等，它們需要精確的直線運動來實現精細的操作和控制。

4.控制器：控制器是人形機器人的「大腦」，負責機器人的運動控制和行為決策。它包括計算機、控制芯片和通信模塊等，通常由本體集成廠商自主研發。控制器的優劣某種程度上可以反映出廠商核心競爭力的高低，因為它搭載了很多核心的軟件算法，這些軟件算法屬於產品的核心競爭力。

5.傳感器：傳感器是人形機器人感知外界環境的關鍵部件，它們使得機器人能夠理解和響應其所處的物理世界。傳感器為控制和執行提供實時反饋，是軟件控制和硬件零部件的橋樑，也是實現具身智能的關鍵。

人形機器人中應用最多的為力矩傳感器。根據傳感器的作用，一般將傳感器分為內部傳感器和外部傳感器。內部傳感器(體內傳感器)主要測量機器人內部系統狀態；外部傳感器(檢測外部環境傳感器)安裝在機械手或移動機器人上，主要測量機器人外界周圍環境。按照檢測方法分類，可以將傳感器分為光學、機械、超聲波、電阻、半導體、電容、氣壓等的傳感器。特斯拉Optimus機器人中，包含了40個力矩傳感器和3個視覺傳感器，傳感器佔整體價值量的比例高達19%。

國外企業具有先發優勢，中國公司加速追趕。受益於機器人市場需求催化，中國六維力/力矩傳感器市場近年來入局者逐年增加，維科技、鑫精誠、宇立儀器、藍點觸控等國內企業先后進入該領域，並在機器人、汽車、3C等應用領域上佔據了一席之地。ATI、SCHUNK等海外企業作為全球龍頭，積累多年，仍舊有明顯的領先優勢。

6.動力電池：動力電池是為人形機器人提供所需能量的關鍵部件，它直接影響到機器人的性能、續航能力、安全性以及成本等方面。動力電池的性能決定了機器人的運行時間、工作效率和整體性能。隨着電池技術的發展，特別是鋰電池技術的進步，動力電池的能量密度、循環壽命和安全性都在不斷提高。未來，隨着新材料和新技術的應用，如固態電池等，動力電池的性能有望進一步提升，為人形機器人提供更長的續航時間和更高的安全性。

寧德時代市佔率較高，內資廠商成為全球鋰電池市場主力。根據SNE數據顯示，全球範圍內，從各電池廠商的出貨量來看，寧德時代、LG新能源、比亞迪、松下、三星SDI佔據前五位置。

7.驅動器：也稱為執行器，是人形機器人運動的關鍵部件，負責將電能轉化為機械能，驅動機器人的關節和肢體進行運動。它通常由電機、減速器、編碼器、伺服驅動和控制軟件等組成，是影響機器人硬件成本和運動性能的關鍵部分。

8.軸承

精密滾動軸承為機器人執行系統關鍵零部件，對機器人減速器的承載能力、迴轉精度、運轉平穩性、重複定位精度等性能起到重要作用。精密軸承具有輕量化、高精度、良好的旋轉精度和可靠性等特點，滿足機器人精密減速器苛刻的性能要求。機器人軸承普遍安裝在有限的空間，必須體積小、重量輕，也就是輕量化。但同時，機器人的高載荷、高迴轉精度、高運轉平穩性、高定位速度、高重複定位精度、長壽命、高可靠性的性能，要求配套的機器人軸承必須具備高承載能力、高精度、高剛度、低摩擦力矩長壽命、高可靠性的性能。

9.軟件算法

人形機器人軟件主要應用於兩個部分：一是基於人工智能大模型的人形機器人「大腦」，主要體現在環境感知、行為控制、人機交互等方面；二是控制人形機器人運動的「小腦」，主要體現在其運動控制算法和網絡控制系統架構。從算法庫的搭建、運動控制系統的構建操作系統到底層設備，人形機器人的系統架構如下所示：

2、中游人形機器人本體發展分析

人形機器人本體設計、製造與集成是產業鏈的核心環節，是人形機器人產業化、商業化的關鍵。當前，人形機器人本體行業處於產業化發展前期，行業對於人形機器人本體的戰略意義已有共識，但其大規模商業化落地的路徑仍未真正走通，人形機器人本體行業仍處於探索階段，從零部件的選用、軟件系統的開發、本體的設計到場景的聚焦，各類人形機器人方案不斷地迭代、創新，人形機器人產業「0-1」拐點有望提前到來。

當前，市場人形機器人本體玩家，根據其原有屬性大致可分為專業機器人企業、新能源汽車企業、互聯網企業和科研院所及孵化企業四類，各類型人形機器人代表企業如下:

3、下游應用場景分析

根據應用場景，可以將人形機器人分為醫療型人形機器人、軍事型人形機器人、教育型人形機器人、娛樂型人形機器人、服務型人形機器人、工業型人形機器人、通用型人形機器人，各類型介紹如下:

1.工業製造場景

-需求：人機協作，在生產製造環境中進行更柔性及靈巧的操作工作，同時反哺工廠智能生產線改造。

-場景：汽車製造作為首要落地場景，質量檢測、零部件組裝為明確需求場景。工廠環境相對可控且規模化標準高，有助於人形機器人更好地訓練協調控制能力以及算法優化。

2.極端作業/特殊作業場景

-需求：替代人工在危險/惡劣環境下執行任務，如搜救、排爆、災難響應等。

-場景：能源化工，災害救援、水下/太空、軍事作業等。人形機器人相關協調控制、智能分析、高強度材料等技術提升。

3.商用及家用服務場景

-商用服務：

-需求：人機互動、諮詢、引導、接待、娛樂、教育等。

-場景：零售快消、酒店旅遊、教育服務等商用服務場景，部分細分應用如展覽講解及科研教育已落地，其余場景應用還需發展。

-家用服務：

-需求：全能家庭管家，承擔陪伴、家務管理、教育等任務。

-場景：家庭陪伴、家務服務、康健等。人形機器人整體交互性以及靈活性大幅提升、情感分析更貼閤家庭場景、適應多種非標準化場景、且社會接受度大幅提升。

中國大多數企業認為製造業能夠率先真正實現人形機器人商業化落地。汽車製造場景有望率先落地，質量檢測及零部件組裝為明確需求場景。最終實現家庭服務應用場景。

主流廠商

國內外主要機器人情況

1X technologies

1X technologies前身為llalodi Robotics，成立於2014年，是挪威一家專注於開發具有高度靈活性和可擴展性的人形機器人公司。1X Teclnoloeies的旗艦產品是EVE，一款擁有兩臂、兩眼和四輪底盤的機器人，可以在各種環境中執行多種任務，如巡邏、監控、搬運等目前IX Technologies還在研發一款名為NEO的雙足機器人，相比於EVE，其智能化水平更高，具備自主學習、AI導航等功能，預計將在2023年底開啟預訂。

特斯拉

2021年馬斯克在首屆特斯拉人工智能日(AIDAY)上首次發佈特斯拉人形機器人(Tesla Bot)計劃代號「擎天柱"(0ptimus)。202年原型機亮相，特斯拉強勢入局帶動國內企業加速入場。2023年特斯拉發佈0ptimus·Gen2演示視頻，其運動能力、平衡性與感知能力進一步提升，能夠實現二指拿雞蛋等動作，指尖觸覺傳感器與足部力傳感器的應用成為核心亮點。特斯拉人形機器人目前放在特斯拉汽車工廠進行實用性測試優化，馬斯克在2023第四季度業績交流會提出2025年實現人形機器人部分交付，將持續推動商業化落地。

Boston dynamics

Boston Dynamics成立於1992年，是美國一家工程和機器人設計公司，是從麻省理工學院分拆出來的，曾服務於美國軍方機構。2013、2017以及2021年公司先后被谷歌、軟銀以及現代汽車收購。機器狗Spot商業化初顯成效，2020年公司旗下Spot以7.45萬美元開售，開始初步商業化嘗試。Spot已有超過1000台銷往了35個國家，主要被應用於製造業、電力和公用事業、採礦、石油和天然氣等領域。兩足機器人Atlas為高動態機器人領軍代表，Atas於2013年首次亮相，其功能發展迅速。2017年Adas已經可以學會臺階之間跳躍以及后空翻；2018年A1las學會了跑步，能夠邊跑邊越過障礙物、躍上臺階；2019年Atas掌握「體操」技巧，能夠連續的跳躍、翻滾、倒立；2023年Atlas在最新視頻中展現出了其手部靈活性(能抓能扔)。

Agility Robotics

Agility Robotics成立於2015年，是美國一家致力於製造行走機器人的公司，其目前的業務重心是卸載貨車、搬運箱子、管理貨架等倉儲工作。2016年Agility Robotics發佈名為Cassie的動態步行機器人，可以穿越崎嶇地形並越過障礙物；2019年推出雙足機器人Digit。2020年福特公司接收了第一批下線的兩臺Digit機器人。

料來源:Agility Robotics官網，華西證券研究所

小米

小米推出機器人「鐵大」，成本較高尚無法量產。2022年8月，小米發佈公司首個全尺寸人形仿生機器人cyber0ne。cyberOne高177釐米,重52kg，自由度21個。cyber0ne配備Mi-Sense視覺空間系統模塊，8米內深度信息精度達1%;可識別85種環境語義和6類45種人類情感。雷軍表示，鐵大還需要漫長時間去學習完善，目前一臺機器人的成本高達六七十萬，尚無法量產。

優必選

優必選科技人形機器人產品五年四次迭代。2016年，優必選發佈雙足仿人服務機器人原型機，經歷五年四次迭代，在2021年推出最新人形服務機器人產品Walker x。Walker x高130釐米，重63kg，自由度41個，能夠實現複雜地形自適應平穩快速行走，具備多模態情感交互仿人共情表達能力。優必選CTO熊友軍表示，Walker正按照規劃推進商業化應用，最終的目標是走入家庭。

傅利葉

傅利葉是國內頭部康復機器人企業。傅利葉推出第一款通用人形機器人GR-1，將於23年底量產。7月6日，傅利葉智能在2023世界人工智能大會發布第一款通用人形機器人GR-1，GR-1高165釐米，重55kg，全身自由度達40個。傅利葉創始人顧捷表示GR-1將在2023年底正式量產發售。

智元

智元機器人(Agibot)於2023年2月在臨港新片區成立，公司使命「以智能機器創造無限生產力」，是一家致力於以AI+機器人的融合創新，打造世界級領先的具身智能機器人產品及應用生態的創新企業。創始團隊包括「稚暉君"彭志輝在內的多位業內資深人士。

2023年8月18日，智元發佈遠征A1人形機器人。身高170cm，體重55kg，步行速度7km，全身搭載了包含諧波一體關節、行星伺服、直線驅動器、空心杯電機等在內的49個各類執行器，承重80kg，單臂最大負載5kg。搭載RGBD相機、激光雷達、IMU、麥克風陣列等，具備多模態感知、少樣本學習、任務閉環、強人機交互能力。未來成本目標控制在20萬元以內。

大象機器人

作為輪式人形機器人開拓者，大象機器人公司首款輪式人形機器人水星MercuryX1目前已實現批量生產，完成上百台的訂單交付。未來規劃推出X323兩款輪式人形機器人，將具備靈活的機械結構，強大的機器性能和更便捷智能的部署、開發方式，通過穩定高效的輪式設計結合成熟的雙臂+視覺應用，帶來全新改變。

宇樹科技

宇樹成立於2016年8月，是專注於消費級、行業級高性能四足機器人，靈巧六軸機械臂等研發、生產及銷售。

2023年8月發佈人形機器人H1，身高180cm，體重47kg，步行速度>1.5m/s，潛在運動能力>5m/s。自由度:單腿5(髖*3+膝*1+踝*1)*2+單臂4*2+靈巧手選配(在研)。搭配自研M107關節電機，峰值扭矩密度89Nm/kg，最大關節扭矩360Nm，採用中空走線。

達闥科技

達闥機器人成立於2015年，總部位於上海。主要產品包括雲端智能機器人開發平臺，以Cloud Ginger為代表的人形服務雲端機器人，按實際應用可分為配送、巡邏遞送、清潔、售貨等多功能型雲端機器人；主要用於酒店、學校、商超、產業園區等生活場景。

科大訊飛

2023年的科大訊飛1024全球開發者節上，公司發佈星火認知大模型V3.0，以及大模型+具身智能的人形機器人。基於AIBOT開發，具備複雜地形行走、開放場景尋物、複雜任務拆解等一系列高階能力。未來將以人形機器人為牽引，推動「視覺-語言-動作」多模態具身大模型，助力機器人腦力升級。

市場分析

機器人整個大行業的市場規模在持續增長。根據中國電子學會組織編寫的《中國機器人產業發展報告(2022年)》，預計到2024年全球機器人市場規模將有望突破650億美元，同比增長12%；其中2024年工業機器人市場達230億美元，同比增長10%；服務機器人市場達290億美元，同比增長16%；特種機器人市場達140億美元，同比增長16.7%。

預計人形機器人的增速將大幅快於機器人行業的整體增速。根據StratisticsMRC的數據，2021年全球人形機器人的市場規模為15億美元，預計到2028年將達到264億美元，2021-2028年的CAGR達50.5%；其中，分領域來看，Stratistics MRC預計教育和娛樂領域的人形機器人複合增速最快，醫療保健領域佔據最大的市場份額；分地區來看，Stratistics MRC預計亞太地區的複合增速最快，北美地區的份額最高。

2023年開始人形機器人市場投資熱度高漲，但基本處於早期階段，天使輪和A輪企業較核心零部件是投資的熱點；區域上以廣東居首、上海和江蘇其次；從投資企業上看，目前仍然是以投資機構的投資為主。

根據M2覓途諮詢初步統計，全國人形機器人相關企業約150家，其中55家集中在廣東省，北京16家、江蘇15家、上海12家，其他區城分佈相對較少。