[天风电新]人形机器人: AI赋能下万亿空间可期，看好特斯拉供应链
韭阳真經
无师自通的老司机
2023-05-22 13:26:45
核心要点
1、人形机器人在AI的赋能+重磅玩家入局下，有望实现革命性突破，远期市场规模达万亿
传统机器人系千亿规模成熟赛道，传统机器人分为工业和服务机器人，工业/服务机器人均为千亿级别市场，近些年全球增速约为10%/20%。人形机器人系新兴赛道，近期重大边际变化：
1）AI赋能，具体体现在1）解决力感知问题；2）加速技术迭代，更快解决运动控制问题：运动控制关键在算法迭代速度；3）带来高价值的下游场景。
2）重磅玩家入局：
- 特斯拉：其优势在于迭代和进化速度惊人（22年9月特斯拉AI日上出现的人形机器人，是特斯拉人形机器人项目正式立项后不到一年的成果，而波士顿动力用十几年换来的如今的顶尖性能）、降本能力强（ASIMO、Atlas单台成本为250、200万美元，而特斯拉的人形机器人直接将目标价格控制在2万美元）、决心和规划宏大（认为人形机器人需求远期超汽车，特斯拉长期价值是人形机器人给的）。
- X1 Technologies：人形机器人实现量产：成立于2014年，主要生产两款人形机器人：EVE（双轮）和NEO（双足），其中EVE人形机器人已经实现量产、并成功找到应用场景，于2022年向ADT Commercial 交付了140台机器人，应用于夜间巡逻工作，23年1月表示今年目标是部署150到300台机器人（即23年销量）。 OpenAI注资促进研发及扩产：2023年OpenAI于领投1X Technologies 2350万美金， 加大NEO的研发力度、并扩产EVE。
2、产业上看好特斯拉实现人形机器人梦想，投资上看好特斯拉核心零部件供应商
看好特斯拉做成人形机器人，原因系1）车端算法直接迁移；2）电车供应链可迁移至机器人供应链；3）特斯拉规模化降本能力在车端验证过，我们有理由相信在机器人端复刻。
人形机器人产业链主要包含软件端（环境感知模块、智能AI芯片模块、操作系统模块）和硬件端（运动控制模块）。我们认为软件端特别是算法相关的大概率特斯拉自己做，故从A股投资机会看，国内硬件供应商机会更大。
特斯拉机器人Optimus躯干有28个驱动器（分为旋转关节14个执行器和线性关节14个执行器）+手部（双手一共12个驱动器），
- 旋转关节：采用旋转式驱动器，由电机+谐波减速器+力矩传感器+位置传感器+交叉滚子轴承+向心止推滚珠轴承构成。
- 线性关节：采用线性驱动器，由电机+滚珠/行星滚珠丝杠+力矩传感器+位置传感器构成。
- 手部：每个手有6个驱动器，由空心杯电机+螺纹丝杠+精密行星齿轮箱+编码器构成。
特斯拉机器人有三个大的部分，分别是旋转关节、线性关节、手部，我们根据产业链调研发现核心公司分别为【三花智控】、【拓普集团】、【鸣志电器】，这三个部分又涉及到具体的零部件，其中比较核心的是滚珠丝杠的【鼎智科技】/【江苏雷利】（持有鼎智34.5%的股权）、谐波减速器【绿的谐波】。
3、投资建议
综合确定性和弹性，再考虑格局（壁垒），我们重点推荐旋转关节总成供应商【三花智控】，线性关节总成（自供滚珠丝杠）供应商【拓普集团】，手部核心空心杯电机供应商【鸣志电器】，滚珠丝杠+潜在空心杯电机供应商【鼎智科技】/【江苏雷利】，谐波减速器【绿的谐波】。
1）从确定性看：【三花智控】、【拓普集团】、【鸣志电器】更高，和特斯拉直接接触，算是一级供应商。
2）从弹性看：我们以特斯拉机器人产量分别为100、500、1000万台，根据产业调研大致判断价值量，假设份额和利润率，发现弹性大小排序分别为【鼎智科技】>【绿的谐波】>【鸣志电器】>【三花智控】>【拓普集团】>【江苏雷利】。值得注意的是人形机器人空间够大，1000万台下，全球渗透率仅0.1%（分母是人口），即使是900亿市值的三花也弹性十足。
表：特斯拉机器人核心供应商弹性
一、传统机器人行业发展多年，系千亿市场规模的成熟赛道
根据IFR分类，机器人主要包括工业机器人和服务机器人。
- 工业机器人：是一种通过编程或示教实现自动运行，具有多关节或多自由度，并且具有一定感知功能，如视觉、力觉、位移检测等，从而实现对环境和工作对象自主判断和决策，能够代替人工完成各类繁重、乏味或有害环境下体力劳动的自动化机器。
- 服务机器人：服务机器人是除工业机器人以外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人的统称。根据应用场景的不同，服务机器人可分为家用服务机器人和专业服务机器人两个领域，其中，家用服务机器人可分为清洁机器人、娱乐机器人、教育机器人、陪护机器人、家庭安全机器人等；专业服务机器人可分为医疗机器人、安防巡检机器人、物流机器人、客服机器人以及军事机器人等。
我们认为传统的机器人如工业机器人更类似工业装备，服务机器人类似与家电的消费品，故传统机器人（工业+服务）行业的发展更多和工业制造以及服务业行业增速相关。
- 工业机器人：2021年全球工业机器人市场强劲反弹，市场规模为1190亿元，同比增长26%；2021年全球工业机器人安装量达52万台，同比增长35%。随着市场需求持续释放以及工业机器人的进一步普及，工业机器人市场规模保持稳定增长，2024年将有望达到1564亿元，5年CAGR为10.8%。工业机器人是实现自动化生产的终端设备，下游是汽车制造业、3C行业、化工、金属加工业、食品制造等。
- 服务机器人：2021年全球服务机器人市场规模达1170亿元，同比增长25%。服务机器人应用场景和服务模式正不断拓展，预计2024年全球服务机器人市场规模达1972亿元，5年CAGR为20%。
二、人形机器人是新兴赛道，在AI的赋能下，有望实现革命性突破，远期市场规模达万亿
人形机器人目前没有标准定义，一般是指模仿人的形态和行为而设计制造的智能机器人。人形机器人比一般机器人具有更加复杂的结构、传感、驱动和控制系统，设计制造目的是为了与人工工具和环境进行交互，从而辅助甚至替代人类的生产生活。
不同于工业机器人，四大家族占据核心地位，人形机器人多为整车、互联网企业。
- 工业机器人：从全球竞争格局来看，“四大家族”日本发那科、瑞士ABB、日本安川、德国KUKA占据半壁江山，2020年全球合计市占率达58%，其中发那科的销售占比最高达到17%，中国品牌工业机器人仅占11.9%。
- 服务机器人：服务机器人下游细分种类较多，分为家务机器人、物流机器人、休闲娱乐机器人、医疗机器人等，应用场景更为多元复杂，整体格局也较为分散。
- 人形机器人：1）传统工业机器人龙头四大家族在人形机器人赛道竞争力不强，目前没有明显的人形机器人研发进展，只有一些人性化设计的双臂机器人，如ABB推出的双臂协作机器人Yumi。人形机器人赛道上整车、互联网龙头押注，其中互联网探索应用场景，车企促进降本量产。近几年人形机器人迎来较高关注度，除了传统机器人厂商，车企、互联网企业纷纷入驻，多方势力的交流丰富了机器人的可用性，通过技术迁移，向多领域不断渗透。其一，头部科技企业对人形机器人赛道的关注可赋能自身消费娱乐等主要业务，AI赋能探索下游应用场景，侧面推动技术向工业等领域的落地应用。其二，车企依托业务理解优势，整合多方资源，加速降本和规模化量产。
表：人形机器人主流产品商业化情况
人形机器人产业链近期重大边际变化：
1、AI助力突破此前痛点
人形机器人包含人机交互、环境感知、运动控制三大核心能力，人形机器人的进步取决于人工智能水平的整体发展，ChatGPT背后的多模态搭模型、自然语言能力是近期促进人形机器人产业化趋势的重要因素，具体而言，可以帮助人形机器人突破一些痛点：
1）解决力感知问题。据亿嘉合回答投资者问题，以深度学习为代表的CV等技术可以让机器人更好的理解环境，识别物体和缺陷，解决通用智能问题，来满足半结构化环境的适应能力和完成任务能力。
2）加速技术迭代，更快解决运动控制问题：运动控制关键在算法迭代速度。运动控制技术最好的波士顿动力公司采用模型预测控制（MPC），也是业界通用的算法，即构建机器人动力学模型来预测机器人未来的动作。先前特斯拉预计用18-36个月解决运动控制问题，而现阶段大模型能够更好地训练学习算法和大数据集、加速迭代；一旦软硬件技术（如关节模组、智能仿生材料）有所突破，大模型也能加快技术融合。
3）带来高价值的下游场景。多模态大模型有助于人形机器人更加自然、准确地理解人类情感，更好地适应人类需求，在人口老龄化加速，对精神陪伴和物理陪护需求日益增加的背景下有稀缺价值，如近期出现的明星机器人分身、机器人外教。AI智能模型可以对挖掘其他各行各业的数据集，加速更多有价值的商业化场景应用。
2、重磅玩家入局，有望加速产业化进展
1）特斯拉
- 迭代和进化速度惊人。22年9月特斯拉AI日上出现的人形机器人，是特斯拉人形机器人项目正式立项后不到一年的成果，而波士顿动力用十几年换来的如今的顶尖性能。这是因为它可以复用特斯拉汽车同款的FSD和Dojo超级计算机，每8分钟就训练一个神经网络模型，在代码、设计方面实现30%的训练速度提升。
- 低价撬开市场。ASIMO、Atlas单台成本为250、200万美元，而特斯拉的人形机器人直接将目标价格控制在2万美元（人民币14万），有望成为现象及产品。特斯拉能将人形机器人的成本压降，主要得益于其自动驾驶积累的先天条件：Optimus的视觉识别、场景构建等都采用了FSD（完全自动驾驶能力）相同的神经网络学习技术，Optimus“大脑”中植入的芯片也是特斯拉车辆同款。
- 远期规划宏大。特斯拉2023年股东大会马斯克花大量篇幅阐述了机器人，一方面是对市场空间广阔的畅想（如果按照人的数量和机器人的数量来比，如果做成2：1的话，人形机器人的需求可能会远远超过对汽车的需求），另一方面是对特斯拉在人形机器人上信心的表达（机器人电机、控制器和电子设备，全部是自主设计的，特斯拉有世界一流的电机和电子团队，可以设计出了这个世界上本不存在的一种机器人），甚至认为特斯拉长期价值是人形机器人给的。
2）X1 Technologies
- 人形机器人实现量产：挪威人形机器人公司X1 Technologies原名为Halodi Robotics，成立于2014年，主要生产两款人形机器人：EVE（双轮）和NEO（双足），其中EVE人形机器人已经实现量产、并成功找到应用场景，于2022年向ADT Commercial 交付了140台机器人，应用于夜间巡逻工作，23年1月表示今年目标是部署150到300台机器人（即23年销量）。
- OpenAI注资促进研发及扩产：2023年OpenAI于领投1X Technologies 2350万美金， 加大NEO的研发力度、并扩产EVE。
3、市场空间天花板高，远期可达万亿
据马斯克介绍，未来十年特斯拉人形机规划500万台产能。按量产后的2.5万美元单价计算，未来3-5年市场空间超百亿美元（700亿人民币），十年后市场空间超千亿美元（7000亿人民币）。若按照远期马斯克说的人的数量和机器人的数量来比，如果做成2：1的话，全球80亿人口，人形机器人40亿，单价2万美元，则有80万亿美元空间。（有夸张成分，但结论是这是个空间够大的赛道）
三、人形机器人产业链投资怎么看？看好TSL核心零部件供应商
1、看好特斯拉实现人形机器人梦想
1）车端算法直接迁移。
- AI模型的进化速度是人形机器人迭代中的关键一环，算法是训练模型的重要工具，特斯拉车端打造FSD和Dojo加速数据训练、模型迭代的速度。
- FSDBeta已在超过16万辆车上测试，一年内就训练7.5万个神经网络模型，相当于每8分钟就训练一个。
- 超级计算机Dojo是训练加速器，让特斯拉在代码、设计方面的训练速度提升30%（如果采用人工标注，训练一个神经网络模型需一两周甚至几个月时间），并且具备成本和能耗优势。 特斯拉人形机器人的视觉识别、场景构建等都采用了FSD相同的神经网络学习技术，利用深度学习、大数据分析、Dojo训练、自动标记等算法，Dojo的巨大算力可提供云端训练支持。未来随着用户进一步扩大，数据量、模型体量都会更大，特斯拉在视觉AI算法、人工智能芯片、自动驾驶应用实践、AI训练平台方面的优势也会进一步扩大，有望打破人形机器人的发展桎梏。
2）电车供应链可迁移至机器人供应链。
- 人形机器人零部件价值量占比高：1）人形机器人关节数要远高于工业、协作机器人，大幅提高人形机器人零部件成本，伺服电机、减速机、控制系统、驱动器与机器视觉等重要零部件占据人形机器人成本超70%。2）人形机器人技术的出现并非革命性，而是现有机器人/自动化、自动驾驶、人工智能等技术的延续性演变，本质上依然和原先行业产业链上游有着较强的共性。
- 特斯拉机器人可共用其成熟的汽车供应链，有利于大幅降低制造成本：人形机器人与车端供应链相似，有些跟车端一样，比如电池、摄像头、芯片的供应链可共用，其余新能源车里的几大件，电机、速器、电池热管理，经过简单改造可以迁移至人形机器人。
3）特斯拉规模化降本能力在车端验证过，我们有理由相信在机器人端复刻。通过测算，我们发现特斯拉汽车销量达37万辆时开始盈利，同时从2017-2021年，单车固定成本、可变成本等持续下降，规模效应显著。因为我们预判人形机器人的成本构成与汽车类似，如果人形机器人未来成为销售规模匹敌汽车的终端产品，降本效应可期。
2、看好特斯拉核心零部件供应商
人形机器人产业链主要包含软件端（环境感知模块、智能AI芯片模块、操作系统模块）和硬件端（运动控制模块）。我们认为软件端特别是算法相关的大概率特斯拉自己做，故从A股投资机会看，国内硬件供应商机会更大。
参考工业机器人产业链构成和成本占比，减速器、伺服系统、控制器是大头。根据华经产业研究院数据，核心零部件占据了工业机器人整机70%的成本，减速器/伺服系统/控制系统成本分别占比35%/25%/10%。
图：工业机器人产业链
图：工业机器人成本构成
特斯拉机器人Optimus躯干有28个驱动器（分为旋转关节14个执行器和线性关节14个执行器）+手部（双手一共12个驱动器），
- 旋转关节：采用旋转式驱动器，由电机+谐波减速器+力矩传感器+位置传感器+交叉滚子轴承+向心止推滚珠轴承构成。
- 线性关节：采用线性驱动器，由电机+滚珠/行星滚珠丝杠+力矩传感器+位置传感器构成。
- 手部：每个手有6个驱动器，由空心杯电机+螺纹丝杠+精密行星齿轮箱+编码器构成。
表：特斯拉机器人设计（橙色部分是28个电动驱动器，蓝色部分是控制模块）
表：特斯拉机器人驱动器设计（28个关节设计了6种驱动器分别以不同的颜色标识）
表：特斯拉机器人旋转/线性驱动器构成
根据以上可知，特斯拉机器人有三个大的部分，分别是旋转关节、线性关节、手部，我们根据产业链调研发现核心公司分别为【三花智控】、【拓普集团】、【鸣志电器】，这三个部分又涉及到具体的零部件，其中比较核心的是谐波减速器【绿的谐波】、滚珠丝杠的【鼎智科技】。
1）旋转关节：三花负责总成+绿的谐波供应谐波减速器（海外哈默纳科也有供应）。公司说法叫做机电执行器业务，机电执行器主要由伺服电机、减速机构和编码器组成。其中减速机构和绿的谐波合作（此前公告合资建厂）。我们根据绿的谐波目前谐波减速器价格在在1000-1500元/个，我们按照1200元计算，单台机器人谐波减速器价值量在1.7万元。电机按照单价1000元，14个电机，单台机器人电机价值量在1.4万元，合计价值量在3万元+。
2）线性关节：拓普负责总成，核心零部件滚珠丝杠拓普可自供，也可外采，外采核心供应商为鼎智科技。拓普负责部分单台价值量在2万元，滚珠丝杠按照8个行星滚珠丝杠*单价600元+4个滚珠丝杠*400元=0.64万元。
3）手部：核心供应商为鸣志电器，主要供应空心杯电机。我们预计一个手6个，两个手12个，国内鸣志电器单价在600元/个+，海外maxon价格在3000元/个，我们按照国内的价格按700元/个算，单台机器人空心杯电机价值量在0.84万元。另外，鼎智科技也在自研空心杯电机，未来有望突破。
表：特斯拉机器人核心零部件价值量、供应商情况（预测数据，仅供参考）
图：全球/中国谐波减速器竞争格局
3、投资建议
综合确定性和弹性，再考虑格局（壁垒），我们重点推荐旋转关节总成供应商【三花智控】，线性关节总成（自供滚珠丝杠）供应商【拓普集团】，手部核心空心杯电机供应商【鸣志电器】，滚珠丝杠+潜在空心杯电机供应商【鼎智科技】/【江苏雷利】，谐波减速器【绿的谐波】。
1）从确定性看：【三花智控】、【拓普集团】、【鸣志电器】更高，和特斯拉直接接触，算是一级供应商。
2）从弹性看：我们以特斯拉机器人产量分别为100、500、1000万台，根据产业调研大致判断价值量，假设份额和利润率，发现弹性大小排序分别为【鼎智科技】>【绿的谐波】>【鸣志电器】>【三花智控】>【拓普集团】>【江苏雷利】。值得注意的是人形机器人空间够大，1000万台下，全球渗透率仅0.1%（分母是人口），及时是900亿市值的三花也弹性十足。
表：特斯拉机器人核心供应商弹性
作者利益披露：转载，不作为证券推荐或投资建议，旨在提供更多信息，作者不保证其内容准确性。
声明：文章观点来自网友，仅为作者个人研究意见，不代表韭研公社观点及立场，站内所有文章均不构成投资建议，请投资者注意风险，独立审慎决策。
S
鸣志电器
S
鼎智科技
S
丰立智能
S
江苏雷利
S
恒帅股份
工分
80.67
转发
收藏
投诉
复制链接
分享到微信
有用 49
打赏作者
无用
真知无价，用钱说话
1个人打赏
同时转发
评论（29）
只看楼主
热度排序
最新发布
最新互动
- 1
- 2
- 3