人形机器人行业专题报告：AI加速具身智能落地，关注电机、传感器部件（附下载）
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（精选报告来源：报告研究所）
1.硬件具备对应商业化产品，算法迭代持续增强具身智能落 地确定性
人形机器人未来有望替代复杂的人类运动，马斯克预计量产以后人形机器人产品将 达到数百万台，单价在 2 万美元以下，打开对应市场想象空间。人形机器人指形状 及尺寸与人体相似，能够模仿人类运动、表情、互动及动作的机器人。人形机器人作 为一种相对较新的智能服务机器人，预期将在日常工作中与人类形成密切的关系。自 2021 年马斯克提出 Tesla Bot 概念设计以来，市场持续发酵，其中 2022 年 10 月 1 日，马斯克预计量产以后人形机器人产品将达到数百万台，单价在 2 万美元以下，自 此打开了对应市场的想象空间。
特斯拉人形机器人样机迭代速度极快，在应用场景和运动性能方面均展现出较大突 破。特斯拉人形机器人自概念机亮相以来进展迅速，从 2021 年 8 月 AI Day 首次展 示人形机器人概念开始，仅一年就推出 Optimus Gen-1 概念机（2022 年 10 月）， 且已具备基本运动能力，随后在 2023 年 3 月（运动能力、感知能力增强）、5 月（运 动控制能力显著提高）、9 月（视觉和感知能力明显提升）均获得不同程度的进步；2023 年 12 月，Optimus Gen-2 视频发布，二代在运动性能（更快的移速）、灵巧 手的感知（二指捏鸡蛋）、轻量化（减重 10kg）方面均有所突破。2024 年 1-2 月， 特斯拉发布视频，展示 Optimus Gen-2 首次应对家居测试场景（叠衣服对应的 to c 场景）时的出色表现及更高水平的运动性能（有史以来最快步速以及更流畅的表现）。
特斯拉的入局带来鲶鱼效应，众多厂商快速迭代，硬件层面具备对应商业产品，当前 痛点在于量产后的降本增效，软件和算法层面成为决定终端需求主要难点。自特斯 拉入局后，各大厂商也纷纷推出 demo 机展示，从目前进度来看，人形机器人硬件方 案对各核心零部件的要求基本定型，对应关节执行器、传感器等硬件均存在市场对应 商业产品，主要痛点在于降本，后续有望通过大规模量产实现；而当前主要难点则是 对应算法以及软件层面仍未有理想表现，2023 年仍未出现真正意义上符合终端消费 者需求、能表现出较强通用性的“具身智能”。
FigureAI 与 OpenAI 合作表明大模型对具身智能具备催化作用。2024 年 3 月 9 日， 在 OpenAI 宣布与 Figure 合作后 13 天，Figure 发布 Figure 01 最新视频，主要在人 机交互、任务拆解完成等方面有较好表现：1）视频中，Figure 01 能够详细描述周围 环境；2）在面对“我能吃点东西吗”的含糊指令时，自主判断桌面上唯一的食物（苹 果），并将其准确放入人类手心，并能用简短语言解释自己的行为；3）能根据目前 的环境进行常识推理，并指导自身行为；4）视频原速播放，动作流畅，语音清晰自 然，甚至模仿了人类说话时的迟疑等习惯。根据 Figure 的工程师 Corey Lynch 公布 的架构图，OpenAI 接收到的语言文本以及机器人观察到的图像同时被 OpenAI 模型 接收，一方面可以与用户对话，另一方面可以给人形机器人本体提供行为选择。具身 智能是人形机器人通用的必要条件，针对不同场景、不同任务均能表现出通用性和泛 化性，Figure 此次 demo 展示让我们意识到大语言模型对具身智能的催化。英伟达推出的 Groot 项目有望降低具身智能诞生门槛，AI 快速发展推动具身智能落 地的确定性不断增强。GTC 大会上英伟达宣布推出人形机器人项目 Groot，主要为 人形机器人制造商提供 AI 平台，在 GTC 中出现的合作厂商有 Boston Dynamics、 Agility、1X Technologies、Figure AI、Sanctuary AI、傅利叶、宇树、小鹏等多家人 形机器人厂商。我们认为英伟达为人形机器人学习提供的通用基础模型，降低了具身 智能诞生的门槛，并且伴随 AI 的加速发展，具身智能落地的确定性不断增强，且符 合消费者需求的具身智能人形机器人有望加速落地。
2.国内侧重硬件突破，国外注重算法迭代，整体预计量产时 间在 2024-2025 年
2.1 国内厂商：demo 机侧重硬件、运动性能展示，量产预期集中在近两 年
国内厂商总结：商用量产进度集中在近两年，成本集中控制在几十万元内，工业、生 活端均存潜在应用场景，demo 机更侧重运动性能、硬件性能的突破。从现有最新产 品来看，国内厂商（除小米外）基本都推出了最新的人形机器人 demo 机。从商用化 进度来看，目前优必选 Walker X、宇树 H1、傅利叶 GR-1 已经开始出售交付，开普 勒先行者计划将于 2024 年下半年进行量产出售，达闼 XR4 预计进入消费者家庭的 时间则预计在 2025 年。从远期售价看，国内厂商预计量产以后整机成本控制在几十 万元以内，其中宇树预计零售价在几十万人民币以内，优必选预计未来零售价格潜力 在小几十万人民币区间，智元远征 A1 希望将成本控制在 20 万元以内，开普勒先行 者预估对外售价为 2-3 万美元。从应用场景来看，目前国内厂商产品面对工业和消费 端场景均存，其中优必选 WalkerS、小鹏 PX5、智元远征 A1、开普勒先行者主要面 对工业化场景，优必选 Walker X、小米 Cyber One、达闼 XR4 更多偏生活场景，傅 利叶 GR-1 在两种场景都具备潜在应用机会。
我们对国内厂商发展历程进行复盘以及对应产品进行分析：
优必选 Walker X：五年四代产品，商业化程度高，目标是在成本可控的平台上 让机器人走进家庭服务，未来零售价格潜力在小几十万人民币价格区间内。优 必选科技自 2015 年开始研发双足机器人 Walker 系列。最初的原型机于 2016 年出现，只有下半身，验证了步态行走、斜坡自适应等算法。2018 年 1 月，发 布第一代 Walker 机器人，实现了中国双足机器人行走能力的突破。2019 年 1 月，发布第二代 Walker 机器人，增加了人机交互能力；2021 年 7 月，发布第 三代 Walker X，实现了更快更稳定的运动能力，更轻更安全的交互，同时 AI 能 力提升，更聪明更亲和，2023 年，公司研发工业版人形机器人 Walker S（已进 入蔚来工厂实训）。公司创始人兼 CEO 周剑表示：“优必选的目标是在成本可 控的平台上让机器人走进家庭服务。Walker 目前的单位成本可控，未来的零售 价格潜力会在一台普通家用中型轿车小几十万人民币价格区间内。”
Walker X 于 2021 年发布，身高 1.3m，重量 63kg，拥有 41 个自由度，最 大行走速度为 3km/h。Walker X 通过设计优化提高了稳定性和灵活性，增 强了抓握能力和感知，采用了六自由度手掌，手臂的操作速度提速 40%， 手臂操作空间增大 50%。在导航避障方面，Walker X 搭载了优必选自主研 发的三维立体视觉定位系统，支持 2.5D 避障，同时通过 Coarse-to-fine 多 层规划算法，实现自动规划全局最优路径。Walker X 可以同时检测出物体 的类别和空间位姿，从而完成更加复杂的抓取动作。Walker 机器人适用于 展览、娱乐、教育、服务业、物流和办公环境。
小米 Cyber One：2022 年 8 月发布，构建未来科技生态，关注多种应用场景 服务功能。公司 2018 年成立小米机器人实验室，2021 年对外发布第一代四足 机器人 Cyber Dog，2022 年 8 月正式对外发布人形机器人 Cyber One。Cyber One 身高 177cm，体重 52kg，拥有 21 个关节自由度。最大模组峰值扭矩可达 300N·m，配合双足控制算法，实现 3.6km/h 的行走速度和稳定的姿态平衡。感知方面，Cyber One 搭载了视觉、听觉、触觉等多种传感器。深度相机和 AI 相机通过计算机视觉算法建立三维环境模型，实现视觉避障、目标识别与跟随。通过自然语言处理算法，可识别 45 种语义和 85 种环境音。
宇树科技 Unitree H1：2023 年 8 月发布，国内第一台能跑的全尺寸通用人形 机器人，自研自产核心零部件（伺服电机、减速器和控制器等），于 2023 下半 年完成小批量量产和发货，零售价几十万人民币以内。创始人王兴兴于 2016 年 创立宇树科技，在全球高性能四足机器人领域，宇树实现了一系列重要里程碑：最早提出技术方案，最早将其商业化，并且多年来一直处于全球出货最多、销量 领先的位置，全球出货量至少占 60%以上。公司 2023 年 8 月发布全尺寸通用 人形机器人 Unitree H1，H1 高 180cm，重 47kg，拥有 19 个自由度。其核心零 部件（伺服电机、减速器和控制器等）均为自研自产，包括大扭矩密度 M107 关 节电机，峰值扭矩高达 360N·m。H1 是国内第一台能跑的全尺寸通用人形机器 人，拥有稳定的步态和高度灵活的动作能力，能够在复杂地形和环境中自主行走 和奔跑；公司在 2023 上半年研发成功并且在下半年完成了小批量量产和发货，2024 年 1 月美国拉斯维加斯“科技春晚”CES 上，宇树 H1 作为全场唯一能现 场自动运行的人形机器人备受瞩目。
傅利叶智能 Fourier GR-1：2023 年 7 月发布，自研 FSA 高性能一体化执行器， 目前已实现小批量交付，预计 2024 年量产上千台人形机器人。傅利叶智能 2015 年在上海正式成立，于 2019 年 6 月正式立项人形机器人项目；2023 年 7 月， 傅利叶智能发布了首款通用双足机器人产品GR-1，GR-1身高1.65m，重55kg， 最多拥有高达 54 个自由度（灵巧手 11*2 个自由度），最大关节峰值扭矩达 230N·m，步行速度可达 5km/h，负重能力为 50kg。它采用电驱动技术，内置 32 个自研 FSA 高性能一体化执行器，确保了高度的精确性和灵活性。GR-1 具备 快速行走、敏捷避障、稳健下坡、抗冲击干扰等运动功能，可应用于接待引导、 安防巡检、工业制造、医疗康复、科研教育和家庭服务等场景。GR-1 于 2023 年 9 月开始预售，据张江科投，截至 2024 年 3 月份傅利叶人形机器人目前已 实现小批量交付，正加紧对其“大脑、小脑、肢体”等核心系统进一步研发攻关， 预计今年将实现上千台人形机器人量产。
智元机器人远征 A1：2023 年 8 月发布，目前面向工业制造领域，未来希望将 整机成本控制在 20 万元以内。智元机器人于 2023 年 8 月发布了其首款具身智 能的通用人形机器人远征 A1。该机器人身高 175cm，重 55kg，整机承重 80kg， 单臂最大负载量为 5kg。它拥有 49 个自由度，关节电机峰值扭矩为 350N·m， 并采用水冷散热技术。远征 A1 腿部采用反关节设计，步速可达 7km/h。它的灵 巧手拥有 12 个主动自由度和 5 个被动自由度，并配有末端相机，可模拟触压 感。在感知方面，远征 A1 配备了 RGBD 相机、激光雷达、IMU（惯性传感器） 和麦克风阵列。远征 A1 主要面向工业制造领域，在发布会上展示了汽车制造总 装线、分装线上进行装配、搬运与检测等精密操作。在工业落地后，“远征 A1” 才会考虑进军 to C 端，在包括照护、做饭、清洁等家庭场景落地。
小鹏 PX5:2023 年 10 月发布，“直腿”行走步态自然，超轻量级类人手臂驱控 一体，计划优先用于小鹏的工厂和销售场景。2023 年 10 月，小鹏发布首款人 形机器人 PX5，展示了越障行走、踢足球、骑平衡车等动作。PX5 具备卓越的 稳定性，能够适应多种复杂地形，并具有平衡能力；采用“直腿”、大跨步的行走 方式，步态更自然。PX5 配备超轻量级类人手臂，单手 11 自由度，双指保持力 1kg，采用刚柔混合驱动，提供对不同形状物体的抓取包覆姿态，实现了驱控一 体化。目前该项目仍处于早期，未来计划优先在小鹏的工厂和销售场景进行实地 应用，并将智能汽车同源技术应用于智能机器人，将其与 AI 汽车深度链接。
开普勒先行者 K1/S1/D1:2023 年 11 月发布，自研行星滚柱丝杠执行器及旋转 型执行器，三型号满足多元场景需求，计划于 2024 下半年实现人形机器人量 产，预估对外售价为 2-3 万美元。开普勒于 2023 年 11 月发布了“先行者系列” 通用人形机器人，包括 K1、S1 和 D1 三个型号。先行者系列身高 178cm，重 85kg，拥有 12 个自由度的智能灵巧手和 40 个关节自由度。具备复杂地形行走、 智能规避障碍、手部灵活操控、强力负重搬运、手眼协同操作和智能交互沟通等 功能。开普勒自主研发了行星滚柱丝杠执行器和旋转型执行器，前者集成了滚柱 丝杠、驱动器、减速器和编码器，比普通电机定位更精准、爆发力更迅速，后者峰值扭矩达 200N·m，高扭矩电机结合智能算法，提供强大动力驱动支持，持 久输出，重复定位精度达到 0.01 度。先行者系列机器人还搭载了 100TOPS 高 算力主板和自研星云系统，并通过视觉 SLAM 实现 3D 建模和视觉识别，感知 周围环境。应用方面，先行者 K1 适用于教育科研、自动化生产线和智能搬运等 场景；S1 专为户外巡检设计，具备防水、防尘和防辐射能力，适用于复杂环境 巡检、应急救援和户外安全作业；D1 适用于危险环境检测和安全隐患排查等高 危环境作业。
达闼“七仙女”XR4:2023 年 8 月发布，60+个柔性关节，主要面对 C 端场景， 希冀 2025 年走进千家万户。达闼科技先后推出了 Ginger1、Ginger2 和 XR4 三 款人形机器人。Ginger1 于 2019 年推出，拥有 34 个自由度的柔性关节，搭载 多个传感器，可实现智能抓取、自主行走、自动避障和自动平衡，主要应用于迎 宾导览、商业促销、教育科研、养老陪护等领域。Ginger2 于 2022 年推出，身 高 158cm，重 62kg，41 个柔性关节，灵巧手 7 个自由度，抓取能力为 5kg，主 要应用于康养陪护、教育科研、直播卖货等更广泛场景。2023 年 8 月，达闼在 北京亦创国际会展中心首次推出 XR4，身高 165cm，重 65kg，全身大量采用轻 质高强度的碳纤维复合材料，拥有 60 多个智能柔性关节，采用并联驱动结构和 高扭矩密度电机，单腿峰值扭矩高达 600N·m，灵敏度和动态性更高。XR4 通 过多模态大模型 RobotGPT 赋能，具备多模态融合感知、认知、决策和行为生 成能力，从而实现高性能的具身智能。此外，它还基于数字孪生的深度强化学习 完成自主智能训练，可以生成机器人多种步态和动作。达闼的初心是，到 2025 年，七仙女（XR4）能够走进千家万户，为人类提供智能化服务，实现“机器保 姆”的梦想。
2.2 国外厂商：demo 机侧重流畅度、交互能力，Tesla 商业进程预期较快
国外厂商总结:量产时间集中在 2025 年及以后，应用场景主要在工业领域，产品进 展侧重具身智能的流畅度、交互能力。从商业化进度来看，海外量产交付进度整体较 不明朗，其中Digit拟于2024年交付第一批，2025年全面上市出售；特斯拉在2023Q4 业绩交流会表明 Optimus 拟于 2025 年批量交付，Atlas 在 2024 年进入汽车工厂之 前均作为人形机器人研究平台存在，商用化进程较慢。从远期售价来看，Digit 售价 为 25 万美元/套，而 Optimus 拟在 2 万美元以下，拟通过量产为人类执行危险、重 复无聊的任务。从应用场景来看，国外人形机器人厂商目前主要以工业场景为主，其 中 Digit 专注物流行业，Atlas、Optimus 目前在工厂制造场景训练较多，而 Sanctuary AI 公司的 Phoenix 除了工业场景以外，亦在医疗场景有所应用。
我们对国外厂商发展历程进行复盘以及对应产品进行分析：
波士顿动力—Atlas：自 2013 年推出后持续更新，实现动静态环境自主避障， 探索人形机器人运动潜力，主要作为人形机器人研究平台，商业化进程缓慢。2013 年 7 月，波士顿动力发布初代人形机器人 Atlas，电源与网络连接需要系 绳，非常耗电，且需要人工提前输入程序。2015 年 DARPA 比赛中，Atlas 加入 锂离子电池组，实现无绳行走。2016 年 1 月，波士顿动力发布新视频，Atlas 能 够完成移动家具、清理地板等家务工作，但执行任务仍非自主，且操作速度较慢；2 月，波士顿动力发布新版本 Atlas。2016-2021 年，波士顿持续发布新视频， 视频中 Atlas 逐渐掌握后空翻、跑酷、树丛慢跑、跳舞等高难度动作。2023 年， Atlas 实现与非静态环境交互，能够自主判断物体重量并调整自身平衡。与跑酷 阶段处理的静态障碍相比，它迈出了重要一步。2024 年 2 月，Atlas 进入汽车 制造场景工作，涉足商业化领域，此前 Atlas 一直是一个人形机器人研究平台而 非商业化产品。最新版 Atlas 使用液压驱动，能够在室外工作，最大优势是平衡 性大大改善。最新版 Atlas 身高 150cm，重 89kg，全身共有 28 个自由度。
Agility Robotics—Digit：2019 年推出首代，多次迭代后，专为仓储物流场景 打造，售价 25 万美元/套，预计将于 2024 年交付第一批，并且于 2025 年全面 上市销售。Agility Robotics 成立于 2015 年。2019 年 2 月，Agility Robotics 发布初代 Digit 机器人，在 Cassie 机器人设计的的基础上增加了上躯干、手臂、 传感器和额外的计算能力。10 月，发布新版本 DigitV2，噪声更小，视频中两台 机器人协作完成拾取和放置箱子，实现完全自主。2023 年 3 月，发布 Digit V4 版本，增加了用于人机交互的头部和机械手。2023 年 9 月，Agility Robotics 打 造的世界第一家人形机器人工厂 RobotFab 接近完工，并预计于年内投产。最新 版 Digit 机器人身高 175cm，重 65kg，最大运动速度可达 1.5m/s，最大负重 16kg，售价 25 万美元/套，Digit 机器人预计将于 2024 年交付第一批，并且于 2025 年全面上市销售。Digit 作为 Agility Robotics 精心打造的物流机器人，用 途多样，可以执行多种任务并适应不同的工作流程，身形非常适合在仓库内工 作，便于部署在现有仓库或基础设施中而无需改造。目前，Digit 已经能在非平 坦的地面上行走、抓取和运送塑料手提袋、整理包装箱等，在提高仓库效率方面 潜力巨大。
Sanctuary AI—Phoenix：2023 年发布，配备世界顶尖灵巧手，配备智能控制 平台 Carbon。Sanctuary AI 成立于 2018 年。2023 年 5 月发布 Phoenix 机器 人，目标是“世界上第一个人形智能通用机器人”。Phoenix 机器人高 170cm， 重 70kg，最大负重 25kg，虽然设计了双腿但是在轮式平台上滚动，最高速度可 达 1.4m/s。目前虽然有自主工作能力，但主要由人类远程操控。全身自由度 20 个，配有世界领先水平的灵巧手，兼顾速度、精度和力度，可与人类的手部灵活 性和精细操作相媲美，并具有模仿触觉的专有触觉技术。此外，Phoenix 配备智 能控制平台 Carbon，该平台不仅包含了试点学习和强化内容，还加入了大型语 言模型人工智能，集成现代 AI 技术，将自然语言转化为现实世界中的行动，未 来有望像 ChatGPT 一样进行对话并接受自然语言的指令。2023 年，Phoenix 入 选《时代》杂志 2023 年度最佳发明名单，成为榜单上唯一的人形通用机器人。
Figure—Figure 01：2023 年 2 月发布初代机，OpenAI 大模型加持下体现具 身智能属性。Figure 是一家成立于 2022 年的新兴公司，2023 年 2 月，推出人 形机器人 FIgure 01，demo 机已完成行走任务。2024 年 2 月，Figure 表示正 在与 ChatGPT 制造商 Open AI 合作，“为人形机器人开发下一代 AI 模型”。此外，Figure 还表示，它还将使用 Microsoft 的 Azure 云服务进行 AI 基础设施， 训练和存储。3 月，Figure 发布 Figure01 新视频，Figure01 在 OpenAI 大模型 支持下，展示出较高的具身智能水平：1）视频中，Figure01 能够详细描述周围 环境；2）在面对“我能吃点东西吗”的含糊指令时，自主判断桌面上唯一的食物（苹果），并将其准确放入人类手心，并能用简短语言解释自己的的行为；3） 能根据目前的环境进行常识推理，并指导自身行为；4）视频原速播放，动作流 畅，语音清晰自然，甚至模仿了人类说话时的迟疑等习惯。这一事件具有重大意 义，表明语言大模型对具身智能的催化作用。
3.具身智能落地之后，我们该关注哪些部件量产投资机会
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