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1、行 業 研 究2023.09.25 1 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲 明 與 免 責 條 款計 算 機 行 業 深 度 報 告人形機器人:AI 原生應用最佳載體,商業化進程的“三性原則”分析師 張初晨 登記編號:S1220523070001 行 業 評 級:推 薦公 司 信 息上市公司總家數 384 總股本(億股)3,458.85 銷售收入(億元)10,461.16 利潤總額(億元)-109.89行業平均 PE 134.47 平均股價(元)24.78 行 業 相 對 指 數 表 現數據來源:wind 方正證券研究所 相 關 研 究數據要素重構經濟主體關系,長期機遇在何處?2023.09.
2、19 衛星互聯網:6G 時代空天地一體化的關鍵2023.09.10 算力服務:AI 產業晴雨表2023.09.10 算力服務:從“東數西算”到“東推西訓”2023.08.28 人形機器人作為人形機器人作為 AIAI 原生應用最佳載體,原生應用最佳載體,場景的通用性、技術的完備性、成場景的通用性、技術的完備性、成本的可控性相互促進,商業化進程有望加速,萬億市場本的可控性相互促進,商業化進程有望加速,萬億市場增長增長“奇點”已至?!捌纥c”已至。原生應用為新技術最佳投資方向,原生應用為新技術最佳投資方向,具身智能具身智能有望成為有望成為人工智能終極形態人工智能終極形態。1 1)原生應用迎爆發“奇點”
3、。)原生應用迎爆發“奇點”。截至 2022 年 12 月,我國網民規模為 10.67億,互聯網滲透率達 75.6%,從 Web 1.0 的門戶網站到 Web 2.0 移動互聯網時代,巨頭公司均誕生于各階段新技術原生應用方向。機器人進化路徑:從固定到移動,從獨立到協作,從單一到通用,人形機器人作為通用機器人的代表和具身智能的絕佳載體,當前硬軟件條件逐漸完備,正迎來爆發奇點。2 2)多模態大模型加持下,人形機器人向通用化邁進。)多模態大模型加持下,人形機器人向通用化邁進。多模態大模型與通用機器人平臺進行物理交互的發展路徑,將充分利用場景支持和數據反饋調優,使大模型與機器人能夠更好地協同工作。GPT
4、 以基于自然語言的人機交互為核心,具備多模態數據的處理能力。不僅能快速對答各類提問,還可以結合多模態數據感知,匹配語言指令做出規劃和執行,甚至通過表情來傳達內容。伴隨人形機器人更好地理解和適應環境,通用性有望大幅提升。軟件決定了人形機器人應用發展上限,硬件則決定下限,特斯拉軟件決定了人形機器人應用發展上限,硬件則決定下限,特斯拉 OptimusOptimus 硬硬軟件實力突出,場景通用有望反哺成本下降曲線。軟件實力突出,場景通用有望反哺成本下降曲線。1 1)軟件層面,有限規則代碼無法適用復雜控制場景,“端到端”模型優勢)軟件層面,有限規則代碼無法適用復雜控制場景,“端到端”模型優勢凸顯。凸顯。
5、特斯拉 FSD Beta v12 將采用“端到端”架構,通過一個模型實現“感知-決策-執行”等多種模型的功能,研發人員只需要針對這一個模型進行整體訓練、調整優化,即可實現性能上的提升,可以更好地集中資源,實現功能聚焦。在 Optimus 精準執行分選任務中,其內置神經網絡可完全自主離線運行,基于純視覺信號快速完成任務,手指配合不同關節,抓取物體表現靈活,控制精準,且能對外界人為干擾做出實時響應。2 2)算力層面,自研算力層面,自研 FSDFSD 和和 DojoDojo 打造最佳打造最佳機器視覺訓練體系。機器視覺訓練體系。Dojo 是基于特斯拉自研 D1 芯片的數據中心(主要訓練 FSD)用于替
6、代目前基于 A100 的數據中心(截止 22 年 9 月,1.4 萬片 A100,全球第七大數據中心),Dojo的落地形式為 ExaPOD(Dojo 集群,由 3000 片 D1 芯片構成),單精度算力為 1.1EFlops,24Q4 建設目標是 Dojo 算力達 100EFlops(約 91 個集群)。D1 針對 FSD 的視覺神經網絡做了專門的架構設計,特斯拉打造了包括底軟、編譯器在內的全棧軟件配套,大幅提升模型效率且降低成本,將加速特斯拉邁向完全自動駕駛、機器人通用場景的時間線,推動軟件業務等發展。3 3)硬件層面,)硬件層面,特斯拉特斯拉 OptimusOptimus 與智能車產業鏈部
7、分重合,具備量產降本優與智能車產業鏈部分重合,具備量產降本優勢。勢。國產相關零部件享受新需求與國產化雙重紅利。目前,特斯拉上海工廠的供應鏈本地化率超過 95%,僅簽約的本土一級供應商就達到了約 360 家。特斯拉新能源車完善的供應鏈部分可移植至 Optimus,馬斯克在 2022 年 AI Day 給出時間規劃,Optimus 擎天柱機器人將在未來 35 年內交付,量產可達數百萬臺,最終價格將不到 2 萬美元,商業化進程有望大幅加速??紤]落地可行性,九大場景,人形機器人催生萬億藍海應用市場??紤]落地可行性,九大場景,人形機器人催生萬億藍海應用市場。1 1)消消費級市場和企業級市場齊開花,費級市
8、場和企業級市場齊開花,家庭、物流、制造業、商業等多種場景。家庭服務場景,保守考慮滲透率為 5%,僅國內市場空間達千億級別。在政方 正 證 券 研 究 所 證 券 研 究 報 告-9%5%19%33%47%61%22/9/25 22/12/7 23/2/1823/5/223/7/14 23/9/25計算機滬深300計算機 行業深度報告 2 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲 明 與 免 責 條 款 s 策推動、消費升級、老齡化等因素的共同推動下,不僅中國家政服務市場的前景廣闊,且工作重復性、機械性較強,且工作時長較長,較大的工作強度都使得人形機器人方案具備合理性。比如物流領域,即使在 5%替代率
9、的保守假設下,國內潛在市場空間同樣在千億以上。2)2)專業和特種領域的市場空間同樣廣闊。專業和特種領域的市場空間同樣廣闊。人形機器人不僅可以應用個人/商用服務,在專業應用領域,國內醫療行業、農業人形機器人的潛在市場空間可達萬億。而替代人類從事高危環境和特殊工況的機器人,比如建筑煤礦人形機器人和極限作業、應急救援的人形機器人,根據我們測算,潛在市場空間可達萬億量級。相關相關標的:標的:拓普集團、三花智控、雙環傳動、鳴志電器、步科股份、峰岹科技、綠的諧波、柯力傳感、康斯特、貝斯特、恒立液壓、長盛軸承等。風險提示:風險提示:人形機器人發展不及預期風險,行業需求低于預期風險,中美摩擦加劇風險,相關技術
10、研發不及預期風險,國產化替代不及預期風險等。3XiXhZjWdYiYsOrNsP9PbP6MtRqQpNmPiNmNrRiNoPnNaQoPmMMYnMnQuOmRzR計算機 行業深度報告 3 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲 明 與 免 責 條 款 s 正文目錄 1 人形機器人為 AI 原生應用最佳載體,投資潛力大.6 2 AI+人形機器人,開啟“具身智能”新浪潮.7 2.1 具身智能人工智能的終極形態.7 2.2 AI 多模態大模型驅動具身智能發展.9 2.3 GPT-4 優化人形機器人的終端體驗.12 3 特斯拉 Optimus 硬軟件實力突出,場景通用有望反哺成本下降曲線.13 3.
11、1 FSD.14 3.2 Dojo.14 3.3 硬件具備量產降本優勢.14 4 多個企業相繼推進人形機器人.18 4.1 小米首款全尺寸人形仿生機器人 CyberOne 正式亮相.18 4.2 優必選首發 Walker X,歷經五年四次迭代.19 5 AI 賦能人形機器人催生萬億藍海應用市場.20 5.1 家庭:.21 5.2 物流:.22 5.3 制造:.23 5.4 醫療.24 5.5 商用:.25 5.6 農業:.26 5.7 建筑:.27 5.8 煤礦:.28 5.9 特種:.29 計算機 行業深度報告 4 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲 明 與 免 責 條 款 s 圖表目錄 圖
12、表 1:通信技術革新歷程.6 圖表 2:人工智能演進歷程.7 圖表 3:具身智能與 AI 的關系.7 圖表 4:具身智能含義.8 圖表 5:人形機器人涉及核心技術.9 圖表 6:大模型能力與機器人需求的映射.10 圖表 7:語言大模型 ChatGPT 生成機器人高層級控制代碼,從而去控制機器人完成各種任務.10 圖表 8:多模態模型任務示例.11 圖表 9:PaLM-E 加持的機器人會把相同顏色放到一起.11 圖表 10:PaLM-E 顯著提高了機器人任務的性能.11 圖表 11:多模態模型全面提升人形機器人性能.12 圖表 12:當 ameca 被戳到鼻子時,會變得不安,并制止人類.12 圖
13、表 13:ameca 通過動作、神態來表達情緒和內容含義.12 圖表 14:特斯拉 Optimus 機器人正在行走.13 圖表 15:通過電機扭矩控制,避免觸碰意外雞蛋破碎.14 圖表 16:特斯拉 Optimus 身體關節共 28 個執行器(不包括靈巧手).15 圖表 17:特斯拉的 3 種旋轉執行器和 3 種直線/線性執行器.15 圖表 18:特斯拉人形機器人 Optimus 硬件分布.16 圖表 19:人形機器人國產供應鏈公司梳理.17 圖表 20:典型人形機器人參數比較.18 圖表 21:小米 CyberOne 首次亮相.19 圖表 22:優必選首發 Walker X,歷經五年四次迭代
14、.19 圖表 23:Optimus 替代人工回本時間測算.21 圖表 24:2015-2020 年中國家政服務從業人數(萬人).21 圖表 25:2022 年中國消費者使用家政服務的場景.21 圖表 26:中國家政領域人形機器人替代市場空間預測.22 圖表 27:中國快遞員數量(萬人).22 圖表 28:2019 年中國外賣騎手數量.23 圖表 29:中國物流服務人形機器人替代市場空間預測.23 圖表 30:工業制造用機器人應用場景.23 圖表 31:2018 年工業機器人應用工藝分布.23 圖表 32:中國制造業人形機器人替代市場空間預測.24 圖表 33:20162020 年中國醫療機器人
15、市場規模(億元).25 圖表 34:20152020 年中國醫療衛生技術人員(萬人).25 圖表 35:中國醫療行業人形機器人替代市場空間預測.25 圖表 36:20142019 年中國餐飲從業人數(萬)及增速.26 圖表 37:中國商用人形機器人替代市場空間預測.26 圖表 38:Root AI 機器人正在采摘.27 圖表 39:Iron Ox 機器人正在種植.27 圖表 40:中國農業用人形機器人替代市場空間預測.27 圖表 41:20162021 年中國建筑工人數量(萬).28 圖表 42:中國建筑用人形機器人替代市場空間預測.28 圖表 43:中國煤礦機器人行業發展歷程.29 圖表 4
16、4:中國煤礦用人形機器人替代市場空間預測.29 圖表 45:特種機器人分類.30 計算機 行業深度報告 5 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲 明 與 免 責 條 款 s 圖表 46:2017-2023 年中國特種機器人市場規模(億元).30 圖表 47:中國特種機器人細分市場占比.30 圖表 48:中國特種用人形機器人替代市場空間預測.31 計算機 行業深度報告 6 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲 明 與 免 責 條 款 s 1 人形機器人為 AI 原生應用最佳載體,投資潛力大 產業的根本驅動力是顛覆性的前沿技術產業的根本驅動力是顛覆性的前沿技術。每一次科技和產業變革都是由一組新興技術群
17、所推動的,這些新興技術完全不同于現有技術,具有前沿性、顛覆性的特征,孕育著巨大的發展潛力和顛覆既有產業的力量。目前邁進 5G 和工業 4.0 時代是以人工智能,清潔能源,機器人技術,量子信息技術,虛擬現實以及生物技術為主的全新技術革命??梢哉f,每一項新科學和新技術的投入和使用,都可以引發產業的革新和市場的變革,給處于不同發展時期和不同商業層次的企業,帶來或大或小的沖擊和挑戰。圖表1:通信技術革新歷程 資料來源:Wind,方正證券研究所 我們我們認為具身智能認為具身智能未來有望未來有望開啟新的“開啟新的“AI”時代?!睍r代。創新與變革,無數次出現,每一次出現都會帶來新風向、新機遇和新挑戰。AI
18、的本質上是使用人工神經網絡對人腦進行的模擬,替代人們大腦中的生物神經網絡。隨著 AI 的發展,最終需要一個十分接近于人類的表達載體,來釋放它的全部潛力。人形機器人作為通用機器人的代表和具身智能的優秀載體,一方面受益于通用人工智能的發展,另一方面,也以具象的實體成為 AI 與物理世界的接口和下一代通用人工智能的終端平臺。進入進入 AIGCAIGC 時代時代,將多模態將多模態大大模型模型賦能到人形機器人賦能到人形機器人上,帶來新的變革上,帶來新的變革。AIGC全稱為 AI-Generated Content(人工智能生成內容),也稱“生成式 AI”(Generative AI)指基于生成對抗網絡
19、GAN、大型預訓練模型等人工智能技術,通過已有數據尋找規律,并通過適當的泛化能力生成相關內容的技術。即通過將圖像、文字、具身數據進行融合訓練,并引入多模態輸入,增強模型對現實中對象的理解,幫助人形更好的機器人處理具身推理任務。計算機 行業深度報告 7 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲 明 與 免 責 條 款 s 圖表2:人工智能演進歷程 資料來源:中國信通院,方正證券研究所 2 AI+人形機器人,開啟“具身智能”新浪潮 2023 年 5 月 16 日,英偉達創始人兼首席執行官黃仁勛在 ITF World 2023 半導體大會上表示,AI 下一個浪潮將是“具身智能(embodied AI)”,
20、即能理解、推理、并與物理世界互動的智能系統。他公布了 Nvidia VIMA,這是一個多模態具身人工智能系統,能夠在視覺文本提示的指導下執行復雜的任務。具身智能的發展對人工智能和機器人等行業將產生重大影響,它將推動機器人技術向更智能、靈活和自主的方向發展。同時,具身智能的發展也將提供更多的交互方式,使人與機器之間的交流更加自然和高效。2.1 具身智能人工智能的終極形態 不管是 OpenAI 投資的人形機器人公司 1X,還是英偉達的黃仁勛直言 AI 下一個浪潮將是“具身智能(embodied AI)”,都帶動了“具身智能”這個概念的火爆。具身智能(Embodied AI)指的是具有身體的人工智能
21、,是 AI 進入物理世界交互的載體。圖表3:具身智能與 AI 的關系 資料來源:方正證券研究所 計算機 行業深度報告 8 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲 明 與 免 責 條 款 s 1950 年,圖靈在他的論文Computing Machinery and Intelligence中首次提出了具身智能的概念。具身智能本質是軟硬件結合的智能體,就是一個聰明的 AI 大腦+一個靈活的身軀,其中最典型的就是人形機器人?!熬呱碇悄堋北徽J為是人工智能的終極形態“具身智能”被認為是人工智能的終極形態,在智能機器人領域中,指的是機器人能通過將智能算法與物理實體的感知、行動和環境交互相結合,能夠以更自然、
22、更智能的方式與環境進行交互和解決問題。圖表4:具身智能含義 資料來源:行為認知與具身智能,方正證券研究所 “具身智能”是基于機器與物理世界的交互,創建軟硬件結合、可自主學習進化的智能體,其智能行為可以被具有對應形態的智能體通過適應環境的方式學智能行為可以被具有對應形態的智能體通過適應環境的方式學習到習到。相較于傳統人工智能系統關注數據處理和符號推理,具身智能強調機器具身智能強調機器通過感知和行動與環境直接交互,從中獲取知識和經驗,并在實踐中逐步改進通過感知和行動與環境直接交互,從中獲取知識和經驗,并在實踐中逐步改進自身的能力自身的能力。機器人能更好地適應和解決復雜任務,簡單來說,各種不同形態的
23、機器人,可以在真實的物理環境下執行各種各樣的任務。它包含它包含 A AI I 領域幾乎所有的技術,領域幾乎所有的技術,包括機器視覺、自然語言理解、認知和推理、機器學習、機器人學等,橫跨多個學科方向,是人工智能的集大成者。目前,具身智能已經成為國際學術前沿研究方向,包括美國國家科學基金會在內的機構都在推動具身智能的發展,各大國際學術會議也在越來越多地關注具身智能,美國頂尖高校已經開始形成具身智能研究社區。計算機 行業深度報告 9 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲 明 與 免 責 條 款 s 圖表5:人形機器人涉及核心技術 資料來源:方正證券研究所整理 2.2 AI 多模態大模型驅動具身智能發展
24、 大模型的出現,讓高成本模式的垂直領域 AI 開發,變成“預訓練大模型+特定任務微調”的形式,這種方式可以大幅提高模型的泛化能力,提高開發速度,在面向各種“精度”要求不高的場合時可以認為具備了一定意義上的通用智能。人形機器人的場景相對工業機器人更通用、更復雜,大模型可以使得人形機器人更好地適應人類生活場景。其次,大模型支撐的 AIGC 賦能機器人自我控制,最終形成感知、決策、控制閉環。我們以目前較為成熟也最有可能跟機器人深度結合的大語言模型 LLM(Large Language Model)為例,其主要特點和優勢包括:具備多個領域的基礎知識 對自然語言具備較好的理解能力 基本可用的連續對話與持
25、續交互能力 強大的零樣本/小樣本學習能力 我們把以上能力映射到機器人領域,大模型適用的機器人任務就包括:任務描述 任務分解 程序生成 任務交互 計算機 行業深度報告 10 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲 明 與 免 責 條 款 s 圖表6:大模型能力與機器人需求的映射 資料來源:OnionBots,方正證券研究所 整個過程基本不需要或者僅需少量人類的介入和決策,基本實現了機器人自主整個過程基本不需要或者僅需少量人類的介入和決策,基本實現了機器人自主化運行,而無需專業操作機器人的工程師介入?;\行,而無需專業操作機器人的工程師介入。只需要告訴機器人它要做的任務是什么,機器人就會理解需要做的事
26、情,拆分任務動作,生成應用層控制指令,并根據任務過程反饋修正動作,最終完成人類交給的任務。參考微軟 Autonomous Systems and Robotics Group 將大模型結合實際機器人的案例:研究人員使用 ChatGPT 生成機器人的高層級控制代碼,從而通過自然語言和 ChatGPT 交流,使用 ChatGPT 來控制機械臂、無人機、移動機器人等機器人,他們在沒有任何微調的情況下,利用語言大模型去控制機器人完成各種任務。圖表7:語言大模型 ChatGPT 生成機器人高層級控制代碼,從而去控制機器人完成各種任務 資料來源:微軟,方正證券研究所 總體來說,大模型在人形機器人任務中主要
27、扮演了重要的角色,將人類給出的自然語言指令拆解為機器人可執行的步驟,并且較大程度減少了人為的參與,使機器人更加通用,最終推動人形機器人產業化。多模態多模態大大模型全面提升模型全面提升人形機器人人形機器人性能性能。多模態模型是指能夠處理和融合不同數據模態(如文本、圖像、音頻、視頻等)的機器學習模型。多模態模型的研究進展對于未來機器人有積極影響。人形機器人作為一種智能體,需要能夠感知和理解周圍的環境,與人類或其他機器人進行交互和協作,完成各種復雜的任務。這些都需要機器人能夠處理和融合多種數據模態,例如視覺、聽覺、觸覺、運動等。多模態模型可以使得機器人能夠更好地理解自然語言指令,生成計算機 行業深度
28、報告 11 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲 明 與 免 責 條 款 s 自然語言描述,識別圖像中的物體和場景,回答圖像相關的問題,甚至生成圖像或視頻等。這些能力可以增強人形機器人的表達和溝通能力,提高機器人的創造力和適應性。圖表8:多模態模型任務示例 資料來源:北京大學多媒體信息研究室,方正證券研究所 谷歌機器人在多模態訓練中,展現出更高的識別準確性。谷歌機器人在多模態訓練中,展現出更高的識別準確性。最近,谷歌在這一方向上投入了大量資源,推出了一個參數量達 5620 億的具身多模態語言模型 PaLM-E。PaLM-E-562B 集成了參數量 540B 的 PaLM 和參數量 22B 的視覺
29、Transformer(ViT),是目前已知的最大的視覺-語言模型。圖表9:PaLM-E 加持的機器人會把相同顏色放到一起 圖表10:PaLM-E 顯著提高了機器人任務的性能 資料來源:Danny DriessPaLM-E:An embodied multimodal language model,方正證券研究所 資料來源:Danny DriessPaLM-E:An embodied multimodal language model,方正證券研究所 PaLM-E 模型在處理機器人任務時,獲取到用戶使用自然語言定義的一個長期任務目標,根據當前機器人的狀態和感知信息,生成逐步的低級文本指令,交由
30、下游控制模塊執行,根據每一步的執行結果及場景的變化,機器人會重新對下一步進行規劃。根據谷歌最新論文PaLM-E:An embodied multimodal language model,研究團隊在預訓練的語言類大模型中嵌入圖像、狀態、感知等多類型數據,可以做到讓機器人超越文本思考,并推理物理世界以幫助完成機器人任務。PaLM-E 模型不僅具備通用化語言能力,還能執行視覺問答、感知推理、機器操作等復雜的任務,在實驗室階段取得了良好的效果。計算機 行業深度報告 12 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲 明 與 免 責 條 款 s 多模態模型的研究進展將有助于人形機器人更好地與環境和人類進行交互,
31、并具備更強大的感知、決策和執行能力,從而促進人形機器人技術的發展和應用。圖表11:多模態模型全面提升人形機器人性能 資料來源:知乎,方正證券研究所 2.3 GPT-4 優化人形機器人的終端體驗 GPTGPT-4 4 以基于自然語言的人機交互為核心,具備多模態數據的處理能力,賦能以基于自然語言的人機交互為核心,具備多模態數據的處理能力,賦能人形機器人人形機器人應用應用帶來了巨大帶來了巨大影響影響。GPT-4 作為一個大型多模態語言模型,于2023 年 3 月發布,從訓練數據量、token 數、模型參數量都有所提升,進而優化模型性能。英國的機器人公司 Engineered Arts 就將 GPT-
32、4 接入到了其最新的人形機器人ameca上。ameca 將能夠理解用戶的語言指令,能夠與人們談天說地,也能快速對答各種的提問,還可以結合多模態數據感知,匹配語言指令做出規劃和執行,而且還可以通過表情來傳達內容。圖表12:當 ameca 被戳到鼻子時,會變得不安,并制止人類 圖表13:ameca 通過動作、神態來表達情緒和內容含義 資料來源:Engineered Arts,方正證券研究所 資料來源:Engineered Arts,方正證券研究所 CPTCPT-4 4 加持的人形機器人可以更好地理解和處理人類語言。加持的人形機器人可以更好地理解和處理人類語言。模型能夠生成更有“溫度”的文字,這樣家
33、庭陪伴型人形機器人可以進行精確的陪伴任務。使用語義分析和情感分析技術,根據人們的語氣和情感,讓機器人更好地理解人類的意圖和情感,提供更加個性化的服務。計算機 行業深度報告 13 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲 明 與 免 責 條 款 s 3 特斯拉 Optimus 硬軟件實力突出,場景通用有望反哺成本下降曲線 特斯拉在人工智能和機器人領域投入巨資特斯拉在人工智能和機器人領域投入巨資,Optimus,Optimus 是其在該領域的重要成果是其在該領域的重要成果。2021 年 8 月 AI Day 上,馬斯克發布特斯拉的通用機器人計劃。2022 年 2 月完成開發平臺制造,在 2022 年 A
34、I Day 人形機器人 Optimus 正式亮相。隨后在2023 年 5 月股東會議上,Optimus 已能夠實現更復雜的任務。Optimus 在不到兩年時間內實現快速迭代,產品力的進步意味著人形機器人產業化有望迎來加速。特斯拉通過強大的軟硬件研發技術實力和成本優勢,引領全球人形機器人產業特斯拉通過強大的軟硬件研發技術實力和成本優勢,引領全球人形機器人產業進步。進步。軟件決定了人形機器人的上限,硬件決定了人形機器人的下限。特斯拉憑借著自研 FSD 和 Dojo 的強力支持以及其在電動車供應鏈上的降本優勢,使其成為人形機器人領域當之無愧的龍頭。特斯拉將 FSD 純視覺+深度學習神經網絡嫁接到人形
35、機器人身上,利用仿真虛擬大模型和自動駕駛積累的數據來提高算法訓練效率。這些舉措有助于提升機器人的平衡性能、行走步態、手部抓取等方面的表現。圖表14:特斯拉 Optimus 機器人正在行走 資料來源:特斯拉,方正證券研究所 計算機 行業深度報告 14 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲 明 與 免 責 條 款 s 圖表15:通過電機扭矩控制,避免觸碰意外雞蛋破碎 資料來源:特斯拉,方正證券研究所 3.1 FSD 特斯拉本次發布的人形機器人“擎天柱”采用了與特斯拉相同的完全自動駕駛特斯拉本次發布的人形機器人“擎天柱”采用了與特斯拉相同的完全自動駕駛系統系統 FSDFSD (Full(Full Se
36、lfSelf-Driving)Driving)以及以及 AutopilotAutopilot 相關神經網絡技術,通過傳感相關神經網絡技術,通過傳感器和計算機視覺,利用海量數據持續訓練,動態感知周圍世界,做出更佳決器和計算機視覺,利用海量數據持續訓練,動態感知周圍世界,做出更佳決策。策。特斯拉 FSD 系統目前主要包括自動駕駛導航、自動變道、自動泊車、召喚和交通燈以及停車標志控制等功能,目前積累了 480 萬段數據,訓練了 7.5 萬個神經網絡,在此基礎上推出 35 個 FSD 的版本更新。通過網絡數據集、仿真模擬、自動標注等能更為準確地預測轉角的汽車運行情況。特斯拉是一個典型的AI 公司,過去
37、一年訓練了 75000 個神經網絡,每 8 分鐘就要出一個新的模型,共有 281 個模型用到了特斯拉的車上。3.2 Dojo DojoDojo 能為特斯拉的人形機器人能為特斯拉的人形機器人 OptimusOptimus 提供算力支持提供算力支持。2023 年 6 月 21 日特斯拉 AI 團隊表示超級計算機平臺 Dojo 將于今年 7 月投入生產。Dojo 是基于特斯拉自研 D1 芯片的數據中心(主要訓練 FSD)。Dojo 的落地形式為 ExaPOD(Dojo集群,由 3000 片 D1 芯片構成),單精度算力為 1.1EFlops。預計 2023 財年大概出貨 4-5 萬片 D1。Dojo
38、 的部署和公司對其模型的訓練是特斯拉努力將先進 AI部署到其消費產品的關鍵部分,憑借著更強的計算能力與處理速度,訓練效率顯著提升,算法加速成熟。Dojo 能夠處理海量的視頻數據,不僅能夠加速特斯拉的 Autopilot 和完全自動駕駛(FSD)系統的迭代,還能為特斯拉的人形機器人 Optimus 提供算力支持。3.3 硬件具備量產降本優勢 目前特斯拉的人形機器人實現了 28 個自由度,經過分析優化將共 28 個大的執行器(不含手指執行器),減少到 6 種實際的執行器,包含 3 個系列的直線/線性執行器,和 3 個系列旋轉執行器。計算機 行業深度報告 15 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲 明
39、 與 免 責 條 款 s 圖表16:特斯拉 Optimus 身體關節共 28 個執行器(不包括靈巧手)資料來源:Tesla AI Day,方正證券研究所 圖表17:特斯拉的 3 種旋轉執行器和 3 種直線/線性執行器 資料來源:Tesla AI Day,方正證券研究所 計算機 行業深度報告 16 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲 明 與 免 責 條 款 s 旋轉執行器由電機+諧波減速器諧波減速器+抱閘+雙編碼器+力矩傳感器+軸承組成。直線執行器由電機+行星滾柱絲杠行星滾柱絲杠+位置編碼器+力傳感器+軸承組成。特斯拉新能源車完善的供應鏈可以移植到特斯拉人形機器人上,硬件具備量產特斯拉新能源車完
40、善的供應鏈可以移植到特斯拉人形機器人上,硬件具備量產降本優勢。降本優勢。降本是特斯拉人形機器人大規模落地的關鍵,國產相關零部件有望通過性價比的優勢替代海外供應鏈。特斯拉作為全球新能源汽車生產制造的頭部企業,已構建完整的供應鏈,形成覆蓋動力系統、內外飾、智能網聯、車身底盤、電子電器六大版塊零部件供應商格局。特斯拉上海超級工廠在 2021 年交付了 48 萬輛電動車,占全球交付量的 51%。此前,Model Y 首發降價 16 萬,底氣便是來自國產化率提高之后的成本優勢。目前,特斯拉上海工廠的供應鏈本地化率超過 95%,僅簽約的本土一級供應商就達到了約 360 家,最終的目標是100%本土化。未來
41、隨著特斯拉新能源車產業鏈遷移到人形機器人上,特斯拉將通過更具優勢的產品定價,來快速量產落地。未來特斯拉人形機器人產業鏈相關零部件成本仍有下降空間。未來特斯拉人形機器人產業鏈相關零部件成本仍有下降空間。馬斯克在 2022 年 AI Day 上給出的預計是 Optimus 擎天柱機器人將在未來 35 年內交付,量產可達數百萬臺,最終價格將不到 2 萬美元,比汽車更便宜。目前的成本合計大約為 3.7 萬美元,離馬斯克理想的最終價格 2 萬美元仍有距離。未來隨著國產技術成熟,國產產業鏈的完善,我們預計后續若人形機器人大規模量產,價格有望持續下降。圖表18:特斯拉人形機器人 Optimus 硬件分布 構
42、成 簡介 成本占比 價格(美元)電池 方形三元動力電池價格大約 1400 元/kWh,總價大約 3220 元,按照1:7 匯率,對應 460 美元 1.23%460 大腦硬件 邊緣計算盒子+芯片+攝像頭模組+毫米波雷達,特斯拉自研 HW4.0BOM成本 1500 美元 4.01%1500 諧波減速器 諧波減速器單機用量 16 個,2019 年綠的諧波減速器平均單價為1632 元,按照 1:7 匯率測算為 233 美元,總價 3728 美元 9.97%3728 機械離合器 機械離合器單機用量 16 個,大眾汽車車用 180 毫米機械離合器單價180 美元,總價 2880 美元 7.70%2880
43、 滾珠軸承 滾珠軸承單機用量 32 個,外徑 260 毫米滾珠軸承單價 50.6 元,按照 1:7 匯率,對應 7.2 美元,總價 230 美元 0.61%230 滾柱絲杠 滾柱絲杠(反向、行星)單機用量 24 個,Rollvis 送樣產品單價大約2000 元,國產單價 600 元,按照 1:7 匯率,對應 85.71 美元,總價2057 美元 5.50%2057 無框力矩電機 無框力矩電機單機用量 28 個,總價 4001 美元,成本占比 9.7%,據步科股份官方信息,目前無框力矩電機的產品單價是幾百元至幾千元不等,假設單價 1000 元,按照 1:7 匯率,對應 142.9 美元 10.7
44、0%4001 空心杯電機 空心杯電機單機用量 12 個,空心杯電機價格區間為 400-1400 元,取中位數 900 元,按照 1:7 匯率,對應 128.6 美元,總價 1543 美元 4.13%1543 力矩傳感器 力矩傳感器單機用量 16 個,總價 2286.4 美元,成本占比 5.5%,OnRobot 協作機器人用六軸力矩傳感器價格大約為 1000 元,按照1:7 匯率,對應 142.9 美元 6.11%2286.4 編碼器 編碼器單機用量 40 個,機器人編碼器價格大約為 500 元,按照 1:7匯率,對應 71.4 美元,總價 2856 美元 7.64%2856 外殼架構件 合金+
45、碳纖維,單機用量 33 個,總重 73kg 中減去零部件重量大約40kg,估計結構件重量 33kg,碳纖維價格 180 元/公斤,按照 1:7 匯率測算為 26 美元/公斤,總價 858 美元 2.29%858 軟件系統 FSD 單機用量 1 個,特斯拉官網 FSD 最新價格 15000 美元 40.11%15000 合計 37,399.40 資料來源:特斯拉人形機器人 Optimus 硬件成本拆解,方正證券研究所整理 計算機 行業深度報告 17 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲 明 與 免 責 條 款 s 人形機器人相關人形機器人相關國產供應鏈國產供應鏈持續持續受益受益。比如,作為特斯拉電
46、動車核心供應商的拓普集團,官方表示研發的人形機器人執行器也已多次向客戶送樣,獲得客戶認可及好評,目前項目進展順利。三花智控作為特斯拉汽車熱管理系統核心供應商,也在積極布局機器人業務。一方面,公司熱管理產品亦可應用在人形機器人領域。另一方面,運動執行器是機器人的核心部件之一。公司將同步配合客戶量產目標,并積極籌劃機電執行器海外生產布局。運用在人形機器人旋轉執行器上的諧波減速器龍頭綠的諧波,可用于直線執行器行星滾柱絲杠的國內第一梯隊絲杠導軌的秦川機床等,都將迎來“黃金時代”。圖表19:人形機器人國產供應鏈公司梳理 領域 公司 介紹 執行器總成 拓普 集團 公司是特斯拉汽車零部件和熱管理系統供應商,
47、公司的熱管理系統在 2021 年進入特斯拉產業鏈。公司已設立機器人事業部,發展人形機器人執行器,同時人形機器人電池模塊需搭配電池組和熱管理系統,未來公司也可供貨,后續發展潛力可期。三花 智控 公司以熱泵技術和熱管理系統產品的研究與應用為核心,積極布局熱管理組件和子系統在汽車領域深層次應用,為全球顧客提供富有競爭優勢的環境智能控制解決方案。公司作為特斯拉汽車熱管理系統核心供應商,也在積極布局機器人業務。熱管理產品亦可應用在人形機器人領域,同時與綠的諧波在海外建廠,一起布局人形機器人執行器環節。絲杠 恒力液壓 公司是一家從事高壓油缸、高壓柱塞泵、液壓多路閥、工業閥、液壓系統、液壓測試臺及高精密液壓
48、鑄件等產品研發和制造的大型綜合性企業。公司液壓產品下游應用以機械應用為主。公司投產的線性驅動器項目預計于 2024 年第一季度投產,有望受益于人形機器人自動化對于絲杠+導軌需求的提升。貝斯特 公司業務涵蓋直線滾動功能部件,產品包括:高精度滾珠/滾柱絲杠副、高精度滾動導軌副等。2022 年 1 月,公司設立全資子公司“無錫宇華精機有限公司”,全面布局直線滾動功能部件,針對機器人領域等市場進行大力開拓,快速切入“工業母機”新賽道。目前,公司生產的滾珠絲杠副、直線導軌副等產品首臺套已實現成功下線,部分產品已在送樣驗證過程中。長盛軸承 公司專注于自潤滑軸承及高性能聚合物的研發、生產及銷售,產品涵蓋自潤
49、滑軸承、低摩擦副零部件及相關的精密鑄件。公司身為汽車主機廠商的二或三級配套供應商已經將滑動軸承推廣到特斯拉的車型中,未來滾珠絲杠以及滑動軸承有望應用于人形機器人。減速器 綠的 諧波 公司是一家從事精密傳動裝置研發、設計、生產和銷售的高新技術企業,主要產品為諧波減速器及精密零部件、智能自動化裝備,廣泛應用于工業機器人、服務機器人等領域。公司在國內率先實現了諧波減速器的工業化生產和規?;瘧?,打破了國際品牌在國內機器人諧波減速器領域的壟斷。雙環 傳動 公司長期專注于機械傳動齒輪制造領域。新研制的大負載及高功重比的系列化減速機產品已成功批量應用于國內主流機器人產品中,已基本實現機器人減速器產品全覆蓋
50、,并且形成工業機器人用全系列 RV 減速器產品。根據高工機器人數據,2021 年雙環傳動的國內市場份額僅次于納博特斯克,是國內廠商第一。電機 鳴志 電器 公司專注于運動控制領域和智能電源領域核心技術及系統級解決方案的研發和經營。經過二十逾年的發展,公司形成了以控制電機,通用自動化驅動控制系統及 LED 智能照明控制驅動系統為核心的產業矩陣。公司的空心杯電機主要布局慢速移動人工智能、高端醫療器械、智能汽車電子、半導體生產設備和工控自動化等領域,有望成為特斯拉人形機器人主力供應。步科 股份 公司主要從事工業自動化設備及機器人核心部件與數字化工廠軟硬件的研發、生產、銷售以及相關技術服務,并為客戶提供
51、設備自動化控制、機器人動力、數字化工廠解決方案。公司目前已擁有HMI、PLC、伺服系統、步進系統、低壓變頻器等數百種型號的工業自動化設備控制核心部件,產品覆蓋了設備自動化控制主要領域。公司 HMI 和伺服系統產品具備一定市場占有率,在機器人、醫療影像設備、機器物聯網、數字化餐飲等領域進展良好。峰岹 科技 峰岹科技是一家國內領先的專注于高性能電機驅動控制芯片設計及核心應用控制算法研發的公司,產品涵蓋電機驅動控制的全部關鍵芯片,包括電機主控芯片 MCU/ASIC、電機驅動芯片 HVIC、電機專用功率器件 MOSFET 等,產品和應用方案垂直細分市場分布于電動工具、消費電子、通信設備、工控設備及機器
52、人等領域。計算機 行業深度報告 18 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲 明 與 免 責 條 款 s 傳感器 柯力 傳感 公司主營業務為研制、生產和銷售應變式傳感器、儀表等元器件。公司目前在已有的微型、扭矩、多維力等高端力學傳感器品類基礎上加快對人形機器人相關業務的研發。根據客戶的不同需求,公司已經進行了多款扭矩傳感器、多維力傳感器等產品的送樣和試制。與此同時,公司在“人形機器人”所涉及的觸覺、視覺傳感器方面到已經儲備了若干個技術壁壘高、市場前景廣的機器人傳感器種子項目??邓固?公司是一家集機電一體化、軟件算法開發、精密制造于一體的高端儀器儀表企業。主要產品包括數字壓力表、智能壓力校驗儀、全自
53、動壓力校驗儀、智能壓力發生器、智能壓力控制器、壓力校驗器等。公司目前布局的 MEMS 壓力傳感器已經在中量程段使用,其他量程段產品也已陸續啟動設計、測試,未來有望應用于人形機器人領域。資料來源:公司公告,方正證券研究所整理 4 多個企業相繼推進人形機器人 特斯拉特斯拉、波士頓動力、豐田、本田、小米、優必選等均有相波士頓動力、豐田、本田、小米、優必選等均有相關人形機器人推關人形機器人推出。出。從上世紀 70 年代,日本早稻田大學研發全球首個全尺寸人形智能機器人開始,全球已經陸續推出不同品類、應用在不同場景的人形機器人。其中特斯拉人形機器人快速迭代升級,未來目標售價不超過 2 萬美元,產業化核心痛
54、點突破后將帶動行業快速發展。圖表20:典型人形機器人參數比較 資料來源:各公司官網,機器之心公眾號,方正證券研究所 4.1 小米首款全尺寸人形仿生機器人 CyberOne 正式亮相 小米于 2022 年 8 月公布首款全尺寸人形機器人 CyberOne,高 177cm,重 52kg,是一款真正意義上的全尺寸人形仿生機器人。CyberOne 具有高情商、可感知人類情緒,視覺敏銳、可對真實世界三維虛擬重建,“小腦”發達、可實現雙足運動姿態平衡,四肢強健、動力峰值扭矩 300Nm 等領先技術能力。雷軍提到,CyberOne 以人工智能為內核,標準人形為載體,是小米對未來科技生態的一次探索,也是小米多
55、元融合技術體系的新成果。CyberOne 的研發涉及包含仿生感知認知技術、生機電融合技術、人工智能技術、大數據云計算技術、視覺導航技術等各領域的頂尖技術。相信未來將會在越來越多的小米產品上看到 CyberOne 的影子。計算機 行業深度報告 19 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲 明 與 免 責 條 款 s 圖表21:小米 CyberOne 首次亮相 資料來源:新浪新聞,方正證券研究所 4.2 優必選首發 Walker X,歷經五年四次迭代 2021 年 7 月,2021 世界人工智能大會在上海舉行,優必選全新一代大型仿人服務機器人 Walker X 全球首發,展示了國內領先的人工智能及人形
56、機器人技術的發展成果,以及商業化應用潛力。這次在 WAIC 上亮相的 Walker X,已經是該系列產品從 2016 年開始研發至今的第四次大迭代。而人形服務機器人最終走入家庭也是優必選的終極目標。圖表22:優必選首發 Walker X,歷經五年四次迭代 資料來源:優必選,方正證券研究所 Walker X 現場演示了上樓梯、下斜坡、下象棋、柔順力控按摩、視覺定位導航、快速行走、單腿平衡、不平整地面行走等功能,展示了在家庭應用場景下,更豐富、更智能、更穩定的服務能力,也體現了 Walker X 在步態規劃與控計算機 行業深度報告 20 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲 明 與 免 責 條 款
57、s 制、柔順力控、全身運動規劃、視覺定位導航、視覺感知、全鏈路語音交互等方面的技術提升。5 AI 賦能人形機器人催生萬億藍海應用市場 人形機器人應用場景廣闊,消費級市場和企業級市場齊開花。人形機器人應用場景廣闊,消費級市場和企業級市場齊開花。隨著人工智能技術和機器人技術的發展和深度融合,以及以特斯拉等為代表的公司不斷迭代人形機器人的技術。未來,人形機器人在消費級和 B 端場景都可以深度運用,根據麻省理工學院著名經濟學家達倫阿斯莫格盧在論文中闡述,每個制造業機器人都將代替 3.3 個制造業工人。按 1 個人形機器人替換 3 個人類,全球有望迎來上萬億的人形機器人藍海市場。類比大疆所在的無人機市場
58、,我們認為,人形起機器人的發展軌跡可從無人機類比大疆所在的無人機市場,我們認為,人形起機器人的發展軌跡可從無人機市場看出端倪,人形起機器人同樣可從消費級市場出發,延展至企業級市場。市場看出端倪,人形起機器人同樣可從消費級市場出發,延展至企業級市場。龐大的市場規模和完善的產業鏈,同樣可形成以特斯拉為首龐大的市場規模和完善的產業鏈,同樣可形成以特斯拉為首的“一超多強”的的“一超多強”的競爭格局。競爭格局。民用無人機又分為兩種,分別是工業級無人機和消費級無人機。據智研咨詢預測,國內民用無人機市場規模持續增長,2024 年邁上 2000 億元規模。2020 年,國內消費級無人機市場占比 54.39%。
59、近幾年隨著短視頻等娛樂行業迅猛發展,消費級無人機需求增長迅猛,工業級無人機市場發展空間也同樣廣闊。大疆從消費級無人機起家,隨后逐漸擴展到工業級無人機。2015 年發布MG-1 農業植保機開始正式步入農業無人機領域。2017 年國內農業植保無人機市場,大疆占據市場份額近 70%。大疆的經營業績迅猛增長,估值也突破 1600億。2013 年,大疆營收僅為 8.2 億元,至 2017 年達到了 175.7 億元,營收增加了百倍。據大疆董事會預計,2022 年大疆營收可達 1700 億元,在整個無人機行業形成了以大疆為主導的“一超多強”的穩固格局。隨著車企、互聯網企業、機器人企業等企業入局,未來成本逐
60、步下降,隨著車企、互聯網企業、機器人企業等企業入局,未來成本逐步下降,助力助力人人形機器人打開全球萬億級藍海市場。形機器人打開全球萬億級藍海市場。工業機器人是發展較為成熟的機器人分支,復盤工業機器人的發展歷程,我們認為成本和場景適用性是影響機器人大規模商業落地的重要因素。在人形機器人領域,根據艾隆馬斯克在 2022 年 4月的 TED 演講中透露,Optimus 人形機器人其單價將“不會高得恐怖,或許會比一輛車的價格更低”,與馬斯克對話的主持人 Chris Anderson 以 2.5 萬美金左右(約 16.75 萬人民幣)的價格為例進行討論,給出了一個可供參考的價格區間??紤]到特斯拉汽車在中
61、國的售價最低為 30 萬元左右,我們認為 Optimus 人形機器人的單體價格大體將位于 17-30 萬元之間,特斯拉 Optimus 價格有望步入量產級。用機器人代替人力具備用機器人代替人力具備可期可期的經濟效應的經濟效應。根據國家統計局數據,2021 年全國城鎮非私營單位就業人員年平均工資為 10.68 萬元,按 Optimus 價格區間 17 萬-30 萬元來計算,購買單個 Optimus 機器人回本時間在 1.6 年-2.8 年。計算機 行業深度報告 21 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲 明 與 免 責 條 款 s 圖表23:Optimus 替代人工回本時間測算 資料來源:特斯拉,
62、統計局,方正證券研究所 隨著當前人工智能浪潮的爆發,全球“機器換人”進程加速,人形機器人由于結構設計接近人體,所以活動場景可覆蓋人類活動的方方面面。我們預計,人形機器人有望深入各細分領域,成為 AI 下一個重要落地應用場景。下面測算九種人形機器人未來可應用的場景的市場規模。5.1 家庭:老齡化趨勢的日益嚴重以及就業觀念的轉變推動了家政服務行業的發展,根據商務部數據顯示,自 2015 年起,我國家政服務業從業人數穩步增長,至 2021年,當前中國家政服務業從業人數已達 3760 萬,較 2015 年已增長近 1.6 倍。由于中國社會的家庭小型化、人口老齡化進程加快,加之二胎政策、三孩政策的推行,
63、大量潛在的家政服務需求被創造。中國家政服務業市場規模增長較快,2021 年已增至 10149 億元,進入萬億級市場行列。在政策推動行業規范化發展、居民消費水平提高、市場對育兒和養老服務需求明顯增加等因素的共同推動下,中國家政服務市場的前景將更加廣闊,預計 2023 年市場規模將達到11641 億元。根據艾媒咨詢 2022 年調研數據顯示,家居保潔是中國消費者最常使用家政服務的場景,占比達到 64.8%。此外,家居保潔、家庭收納整理、搬家、家裝保養、母嬰護理或月嫂服務也是家政服務消費的熱門項目,占比均超三成。圖表24:2015-2020 年中國家政服務從業人數(萬人)圖表25:2022 年中國消
64、費者使用家政服務的場景 資料來源:商務部,艾媒咨詢,方正證券研究所 資料來源:艾媒咨詢,方正證券研究所 根據目前家政服務機器人已經商業落地情況,家庭服務機器人分為家政機器人、陪伴機器人(覆蓋教育、娛樂、養老)兩類,不過其職能融合趨勢明顯。在家庭服務機器人領域,“陪伴”是一個未被解決的剛需。陪伴機器人就是以情感識別為特征,聚焦家居陪伴,涵蓋兒童陪伴、老人陪伴、寵物陪伴等場景,2326254228003072327135043760050010001500200025003000350040002015年 2016年 2017年 2018年 2019年 2020年 2021年64.80%39.10
65、%37.20%33.50%33.30%27.10%22.20%11.40%5.20%家庭保潔收納整理搬家家裝保養母嬰護理家庭烹飪養老看護家庭教育醫療服務計算機 行業深度報告 22 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲 明 與 免 責 條 款 s 而人形機器人的獨特優勢正有望替代家政清潔和家庭陪伴兩種剛需場景,可有粘性地融合于家庭,成為智慧家庭的一部分。根據數據顯示,目前掃地機器人在國內城鎮家庭中的滲透率為 7%-8%,iRobot預計美國潛在滲透率水平將達到 30%。我們保守預計人形機器人在家庭服務領域替代率為 5%-30%,僅國內市場空間就近萬億級別。根據商務部數據,2021 年國內家政從業人
66、數約 3760 萬,按人形機器人單體 30 萬的價格來計算,僅國內潛在市場空間下限就 5640 億元。圖表26:中國家政領域人形機器人替代市場空間預測 資料來源:方正證券研究所 5.2 物流:2005 年之后,電子商務進入高速發展期,網購需求迎來爆發式增長,帶動了民營快遞業的狂飆猛進。伴隨著網絡零售市場的發展和快遞基礎設施完善,中國快遞行業實現了跨越式增長。到 2010 年前后,中國快遞業已初步形成 EMS、順豐、京東、“四通一達”等巨頭并立的格局。在電商助力下,2014 年,中國快遞年業務量首次突破 100 億件,超過美國成為全球第一,此后仍保持每年 100億件增長的超高發展速度,至今已連續
67、六年牢牢占據世界第一的位置。行業的蓬勃發展,吸引越來越多人加入到這個行業中,國家郵政局主管的中國郵政快遞報社 2018 年的數據顯示,從 2016 年至 2018 年,中國快遞員數量增長了50%,總數量已經突破 300 萬。圖表27:中國快遞員數量(萬人)資料來源:中國郵政快遞報社,方正證券研究所 這一時期,餐飲外賣行業開始萌發,并以驚人速度搭建起龐大的產業生態。2011 年,成立三年的“餓了么”獲得了第一筆百萬美元的投資,自此,中國外賣業以每年新增用戶過億的速度迅速膨脹,并在 2017 年確立美團與餓了么的雙寡頭格局。2019 年,中國餐飲外賣產業規模達到 6536 億元,消費者規模約 4.
68、6億人,外賣員總數已突破 700 萬人。根據美團外賣和餓了么數據顯示,2019年,在美團外賣注冊了 400 萬名騎手,餓了么注冊了 300 萬名騎手。計算機 行業深度報告 23 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲 明 與 免 責 條 款 s 圖表28:2019 年中國外賣騎手數量 資料來源:人民網,方正證券研究所 物流工作重復性、機械性較強,且工作時長較長,較大的工作強度使得機器人方案具備合理性。這部分物流的工作若由人形機器人代替,即使在 5%替代率的保守假設下,僅國內潛在市場空間就在千億以上。圖表29:中國物流服務人形機器人替代市場空間預測 資料來源:方正證券研究所 5.3 制造:在眾多制造
69、業領域中,工業機器人應用最廣泛的領域是汽車及汽車零部件制造業,并且正在不斷地向其他領域拓展,如機械加工行業、電子電氣行業、橡膠及塑料工業、食品工業、木材與家具制造業等領域中。工信部 2022 年表示,我國機器人產業規??焖僭鲩L,2021 年機器人全行業營業收入超過 1300 億元。其中,工業機器人產量達 36.6 萬臺,比 2015 年增長了 10 倍,穩居全球第一大工業機器人市場。圖表30:工業制造用機器人應用場景 圖表31:2018 年工業機器人應用工藝分布 資料來源:前瞻產業研究院,方正證券研究所 資料來源:CRIA,前瞻產業研究院,方正證券研究所 計算機 行業深度報告 24 敬 請 關
70、 注 文 后 特 別 聲 明 與 免 責 條 款 s 在目前的制造業機器人應用中倉儲物流領域排在最前列,主要應用于裝卸、搬運、存儲、分揀和運輸等場景。亞馬遜是倉儲物流機器人的先行者,早在 2012年,AGV 產品就被引入其倉庫網絡。從 AGV(自動引導車)、后來從傳統 AGV 發展到多功能搬運機器人,比如,碼垛機器人、分揀機器人、甚至是攀爬搬運機器人。再后來,有了 AGV 的迭代AMR(自主移動機器人),具有感知環境、自主導航、智能避障、智能跟隨等功能。物流機器人在整個智能物流系統中起關鍵性的作用,但細分之下有碼垛機器人、自主移動機器人、分揀機器人等,在這樣的背景下,人形機器人可切入倉儲物流領
71、域,融合碼垛、移動、分揀等多功能于一體的物流機器人最終體。如今隨著經濟全球化的深入,東南亞國家在中低端制造業上開始發力,以及受我國計劃生育、勞動力綜合素質提高等因素的影響,我國的人口紅利優勢正逐漸喪失,甚至制造業開始出現用工荒現象。2019 年統計局數據顯示,我國制造業從業人員達 10471.3 萬人。麻省理工學院著名經濟學家達倫阿斯莫格盧在論文中闡述,每個制造業機器人都將代替 3.3 個制造業工人,其中經濟發展薄弱、缺乏專業技能、高失業率的地區更容易受到機器人普及的沖擊。按 2019 年制造業從人員假設,1 個制造業機器人替換 3.3 個制造業工人,未來國內市場空間就可以達到萬億元。圖表32
72、:中國制造業人形機器人替代市場空間預測 資料來源:方正證券研究所 5.4 醫療 醫療機器人是指用于醫院、診所、康復中心等醫療場景的醫療或輔助醫療的機器人。2014 年我國開始引入外科手術機器人,過去十年內,醫療機器人飛速發展,全球數以千計的機器人手術系統已經進入臨床,并開展了百萬級的機器人手術。手術機器人已經成為醫療領域未來的技術發展方向。目前醫療機器人種類眾多,根據國際機器人聯合會(IFR)分類,醫療機器人具體可分為手術機器人、康復機器人、輔助機器人以及醫療服務機器人四大類,各自在替代或輔助醫務人員方面發揮著重要作用。除傳統醫療機器人之外,住院看護照料機器人也有著較大的需求,不僅需要醫療技術
73、,還需要結合語音語義識別技術。這也成為人形機器人的另一個切入點。從應用效果來看,規?;褂冕t療機器人將是未來醫療領域的一個趨勢。我國一批醫療機器人企業發展迅速,產業集聚特征明顯,5G、人工智能等新技術與醫療機器人加速融合。2018 年國內市場規模達 35.7 億元,預計 2020 年有望超63 億元。計算機 行業深度報告 25 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲 明 與 免 責 條 款 s 圖表33:20162020 年中國醫療機器人市場規模(億元)圖表34:20152020 年中國醫療衛生技術人員(萬人)資料來源:億歐大健康,方正證券研究所 資料來源:國家統計局,方正證券研究所 從我國醫療衛
74、生技術人員的數量來看,隨著醫療行業的快速發展,人才的需求量越來越大,2014-2020 年中國醫療衛生機構從業人員快速增加,2020 年我國現有醫療衛生技術人員共 1066 萬人,同比 2019 年增長 50.6 萬人,增幅約為5.0%。當前,我國正在深入實施健康中國戰略,隨著工業化、城鎮化、人口老齡化進程加快,我國居民生產生活方式和疾病譜不斷發生變化,社會迫切需要更加高效、精準的醫療健康服務?;ヂ摼W、人工智能、機器人等數字技術作為提升醫療健康服務水平的有效技術手段備受重視。再者,由于我國人口眾多的原因,我國人均擁有的醫療資源數量相比發達國家有很大的差距。未來我國的醫療資源仍然會保持擴充趨勢,
75、對于醫療人才的需求仍然保持上漲,即使僅替代 5%的保守假設下,按機器人單體 30 萬的價格來計算,國內醫療行業人形機器人的潛在市場空間就在千億以上。圖表35:中國醫療行業人形機器人替代市場空間預測 資料來源:方正證券研究所 5.5 商用:疫情結束以來,在政策驅動、收入結構優化、營商環境利好等多重因素作用下,中國大眾消費市場正迎來新一輪擴容。我們預測餐飲、旅游、酒店這三個行業是人形機器人在商用領域落地的首選。根據智妍咨詢的數據顯示,2019 年全國餐飲業收入 46721 億元,占 GDP 總量的4.7%。2019 年中國餐飲業法人企業數量為 29918 個。餐飲業屬于典型的勞動密集型服務行業,低
76、技能和農村轉移從業者占比顯著,2019 年中國餐飲業從業人數為 252.8 萬人。計算機 行業深度報告 26 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲 明 與 免 責 條 款 s 隨著我國經濟的增長、居民生活品質的提升以及我國中產階級的崛起,人們的旅游消費越來越高,消費升級帶動需求增加,刺激著酒店業需求的增長,從業人員為 274.0 萬人。根據國家統計局數據顯示,2019 年國內旅游人數 60.06 億人次,出入境旅游總人數達 3 億人次,全年實現旅游總收入 6.63 萬億元,旅游業對 GDP 的綜合貢獻為 10.94 萬億元,占 GDP 總量的 11.05%。2021 年全國旅行社從業人員 27.
77、9 萬人,簽訂勞動合同的導游人數 9.4 萬人。圖表36:20142019 年中國餐飲從業人數(萬)及增速 資料來源:國家統計局,智研咨詢,方正證券研究所 在商用領域,僅假設餐飲、旅游和酒店三個細分賽道,用保守 5%的人形機器人替代率,未來國內市場空間就可以達到百億元。圖表37:中國商用人形機器人替代市場空間預測 資料來源:方正證券研究所 5.6 農業:隨著食品供應需求增加、人口增加和新型垂直農業的落地應用均是推動農業機器人市場增長的一些因素。在機器人的幫助下,農業農場的工作可以更快地完成,并大幅縮短收獲和農產品食品加工的過程。另一方面,農場工人的工資占農業總支出的 41%,這也促使農場主用農
78、業機器人來替代部分勞動力。農業機器人是為從事農業工作而開發的機器人。目前,這些機器人主要用于收獲階段。這些完全自動化的機器人將推動農業產業的整體發展,降低人類工作強度,減少人力支出和農業勞動時間,提高工作效率。農業機器人能夠進行土壤勘探、雜草控制、植物播種、環境監測、云播種、收獲等等。農業機器人配備了許多工具,可以同時執行多項任務。計算機 行業深度報告 27 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲 明 與 免 責 條 款 s 人形機器人在農業領域的應用潛力巨大。為適應現代農業發展的客觀要求,引入人工智能技術,可以有效解決生產效率低、勞動力減少等難題那么具有人工智能的農業機器人將會逐漸興起,以節能、
79、節成本和保護環境的方式來替代人們的勞作,比如采摘機器人、擠奶機器人、放牧機器人等。圖表38:Root AI 機器人正在采摘 圖表39:Iron Ox 機器人正在種植 資料來源:Root AI 官網,方正證券研究所 資料來源:Iron Ox 官網,方正證券研究所 人形采摘機器人可以在高度混亂和復雜的生長環境中運行,實時檢測種植的蔬果是否成熟并做好采摘的準備工作。通過視覺算法清晰準確地分辨出成熟的果實,并且在果實的空間位置有精確的判斷。很多果實成熟后都是很軟的,比如西紅柿、葡萄和草莓等,都是需要很小心的控制力度來進行采摘,這都是未來人形機器人在農業上的發展方向。根據市場研究公司 Research
80、Dive 的報告,2018 年全球農業機器人市場規模為 40.828 億美元,預計到 2026 年將達到 166.404 億美元,并將以 19.2%的復合年增長率增長。農業機器人的成本偏高被認為是其發展的最大制約因素之一,制約了市場的增長。隨著未來人形機器人成本的下降,農業人形機器人將有巨大的機會。2020年中國作為“農業勞動者”的農民為 1.77 億人,保守預計,人形機器人替代比例為 1%,那么潛在市場空間也有千億元。圖表40:中國農業用人形機器人替代市場空間預測 資料來源:方正證券研究所 5.7 建筑:中國是建筑大國,擁有世界上最大的建筑市場,作為傳統產業的典型代表,國家統計局數據顯示,2
81、021 年中國建筑業總產值達 29.3 萬億元,同比增長 11%。建筑業是勞動密集型產業。被稱為“基建狂魔”的中國充分利用了 60 后、70 后的人口紅利,成長為全球最大的建筑市場,但這種紅利正在加速消失。據國家計算機 行業深度報告 28 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲 明 與 免 責 條 款 s 統計局的數據顯示,2014 年中國建筑工人數量達到 6109 萬頂峰,之后以平均每年超過 100 萬人的數量在減少,到 2021 年底下降到 5164 萬人,7 年減少了近1000 萬,建筑工人的老齡化將越來越嚴重。圖表41:20162021 年中國建筑工人數量(萬)資料來源:國家統計局,華夏時
82、報,方正證券研究所 隨著人口紅利的消失,中國的建筑業面臨著巨大的人工成本壓力,以及高危、生產效率低等一系列難題。在既有的現代化技術體系中,最有可能承擔起建筑業革新重任的便是機器人技術。30 萬億的建筑市場,在未來十年將出現千萬級建筑工人缺口,建筑行業數字化、自動化是不可逆的趨勢。隨著建筑機器人的種類不斷增加,已經從原來的測量機器人、噴涂機器人和抹灰機器人等簡單建筑機器人發展成現在的超過 10 種機器人產品線和適用于建筑施工場地的處理、建筑主體工程的施工、建筑裝飾裝修等多種場景,應用領域日漸廣泛。目前行業內較為成熟的應用是碧桂園,2021 年,碧桂園在建筑項目中正式應用旗下子公司研發的 9 款建
83、筑機器人,包括室內噴涂機器人、地磚鋪貼機器人、樓層清潔機器人等,且后續將會有 12 款 104 臺陸續應用在房屋建設中。建筑機器人的研發和投入使用,無疑需要大量的高端人工智能和機器人研發人才隊伍作支撐。未來人形機器人可建筑工人替代“危、繁、臟、重”施工作業。這部分工作若由人形機器人代替,考慮到建筑行業是世界上數字化程度最低、自動化程度最低的行業之一。即使在 1%替代率的保守假設下,按機器人單體 30 萬的價格來計算,國內潛在市場空間也在千億以上。圖表42:中國建筑用人形機器人替代市場空間預測 資料來源:方正證券研究所 5.8 煤礦:計算機 行業深度報告 29 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲
84、 明 與 免 責 條 款 s 隨著科技的不斷進步和對機器人代替人類工作的不斷需求,人工智能在煤礦的研究和應用得到了快速發展。在采礦業中,人形機器人將逐漸代替礦工的勞動,從幾千年前的人工挖煤,到 100 多年前的動力助人采煤,再到幾十年前的機械化替人采煤,發展到今天的自動化減人開采,而且最終采礦業會實現無人智能化開采。隨著自動化程度的提高,生產效率得到了較大的提升。圖表43:中國煤礦機器人行業發展歷程 資料來源:前瞻產業研究院,方正證券研究所 另一個方面是從安全考慮,采礦行業中有很多崗位是高危崗位,如果機器人能夠替代礦工去完成這些高危作業,將從根源上解決煤炭行業的安全生產問題。煤礦事故死亡人數占
85、比較高的危險崗位主要分布在掘進、采煤、運輸、電氣、檢修、巡檢等作業地點。這些危險崗位的井下礦工人數占到近 60,而事故死亡人數高達 85。如果這些高危崗位被機器人所替代,那么將會在提高生產效率的同時,較大程度地降低因煤礦生產事故而死亡的人數。2019 年 1 月,為了推動工業機器人、智能裝備在危險工序和環節替代應用,國家煤礦安全監察局發布了煤礦機器人重點研發目錄,聚焦關鍵崗位、危險崗位,重點研發應用掘進、采煤、運輸、安控和救援 5 類、38 種煤礦機器人。根據中國煤炭工業協會數據,截至 2020 年底,建成 400 多個智能化采掘工作面,采煤、鉆錨、巡檢等 19 種煤礦機器人在井下實施應用,7
86、1 處煤礦列入國家首批智能化示范建設煤礦。根據中國煤炭工業協會數據,2020 年我國大型煤炭企業從業人員 203.52 萬人。危險崗位的井下礦工人數占到近 60,大約為 122 萬人。根據中國煤炭網的報道,礦工為三班倒,早班(也就是第一班)是早上 8 點至下午 4 點,午班(第二班)是下午 4 點至晚上 12 點,晚班(第三班)是凌晨 0 點到早上 8 點。一個人形機器人可以不間斷的工作,替代 3 個礦工,按照 1:3 的比例,人形機器人在中國煤礦領域潛在的市場空間也達千億元。圖表44:中國煤礦用人形機器人替代市場空間預測 資料來源:方正證券研究所 5.9 特種:特種機器人指代替人類從事高危環
87、境和特殊工況的機器人,主要包括軍事應用機器人、極限作業機器人和應急救援機器人。近年來全球多發的自然災害、恐計算機 行業深度報告 30 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲 明 與 免 責 條 款 s 怖活動、武力沖突等對人們的生命財產安全構成了嚴重的威脅,為提高危機應對能力,減少不必要的傷亡以及爭取最佳救援時間,各國政府及相關機構投入重金加大對救災、仿生、載人等特種機器人的研發支持力度。圖表45:特種機器人分類 資料來源:中商產業研究院,方正證券研究所 隨著我國企業對安全生產意識的進一步提升,將逐步使用特種機器人替代人在高危場所和復雜環境中進行作業。在應對地震、洪澇災害、極端天氣,以及礦難、火災
88、、安防等公共安全事件中,對特種機器人有著突出需求。中國電子學會數據顯示,2017 年以來,中國特種機器人市場年均復合增長率達到 30.7%,2022 年中國特種機器人市場規模達到約 153 億元,預計到 2023 年市場規模將有望達到 195 億元。從細分市場占比來看,目前軍用機器人占特種機器人銷售額比例較大。數據顯示,2021 年軍事應用機器人、極限作業機器人和應急救援機器人市場占比分別為 71%、23%和 6%。圖表46:2017-2023 年中國特種機器人市場規模(億元)圖表47:中國特種機器人細分市場占比 資料來源:中國電子學會,中商產業研究院,方正證券研究所 資料來源:中國電子學會,
89、中商產業研究院,方正證券研究所 我們僅測算安防巡邏、應急救援兩個代表性的人形特種機器人應用場景,從中發現人形機器人未來市場發展前景。近年來,我國保安服務公司和保安服務從業人員數量均逐年上升。據 2019 年 7 月 24 日的全國保安主題宣傳日活動中介計算機 行業深度報告 31 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲 明 與 免 責 條 款 s 紹,我國保安服務業已擁有 9500 多家保安服務公司,我國保安服務從業人員已達到 515 萬人。同時我國保安業的從業人員數量則由 2013 年的 435 萬人增加到2017 年的 483 萬人。應急救援領域,以消防員為中堅力量。全國人大常委會執法檢查組關于
90、檢查消防法實施情況的報告提請十三屆全國人大常委會第三十二次會議審議告指出,目前國家綜合性消防救援隊伍編制員額 19 萬人。根據數據,保守預計,人形特種機器人替代比例為 5%,那么潛在市場空間也有百億元。圖表48:中國特種用人形機器人替代市場空間預測 資料來源:方正證券研究所 計算機 行業深度報告 32 敬 請 關 注 文 后 特 別 聲 明 與 免 責 條 款s分析師聲明分析師聲明 作者具有中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格,保證報告所采用的數據和信息均來自公開合規渠道,分析邏輯基于作者的職業理解,本報告清晰準確地反映了作者的研究觀點,力求獨立、客觀和公正,結論不受任何第三方的授意或影響
91、。研究報告對所涉及的證券或發行人的評價是分析師本人通過財務分析預測、數量化方法、或行業比較分析所得出的結論,但使用以上信息和分析方法存在局限性。特此聲明。免責聲明免責聲明 本研究報告由方正證券制作及在中國(香港和澳門特別行政區、臺灣省除外)發布。根據證券期貨投資者適當性管理辦法,本報告內容僅供我公司適當性評級為 C3 及以上等級的投資者使用,本公司不會因接收人收到本報告而視其為本公司的當然客戶。若您并非前述等級的投資者,為保證服務質量、控制風險,請勿訂閱本報告中的信息,本資料難以設置訪問權限,若給您造成不便,敬請諒解。在任何情況下,本報告的內容不構成對任何人的投資建議,也沒有考慮到個別客戶特殊
92、的投資目標、財務狀況或需求,方正證券不對任何人因使用本報告所載任何內容所引致的任何損失負任何責任,投資者需自行承擔風險。本報告版權僅為方正證券所有,本公司對本報告保留一切法律權利。未經本公司事先書面授權,任何機構或個人不得以任何形式復制、轉發或公開傳播本報告的全部或部分內容,不得將報告內容作為訴訟、仲裁、傳媒所引用之證明或依據,不得用于營利或用于未經允許的其它用途。如需引用、刊發或轉載本報告,需注明出處且不得進行任何有悖原意的引用、刪節和修改。評級評級說明:說明:類別類別 評級評級 說明說明 公司評級 強烈推薦 分析師預測未來12個月內相對同期基準指數有20%以上的漲幅。推薦 分析師預測未來1
93、2個月內相對同期基準指數有10%以上的漲幅。中性 分析師預測未來12個月內相對同期基準指數在-10%和10%之間波動。減持 分析師預測未來12個月內相對同期基準指數有10%以上的跌幅。行業評級 推薦 分析師預測未來12個月內行業表現強于同期基準指數。中性 分析師預測未來12個月內行業表現與同期基準指數持平。減持 分析師預測未來12個月內行業表現弱于同期基準指數?;鶞手笖嫡f明 A股市場以滬深300 指數為基準;香港市場以恒生指數為基準,美股市場以標普500指數為基準。方正證券研究所聯系方式:方正證券研究所聯系方式:北京:西城區展覽館路 48 號新聯寫字樓 6 層 上海:靜安區延平路71號延平大廈2樓 深圳:福田區竹子林紫竹七道光大銀行大廈31層 廣州:天河區興盛路12號樓雋峰苑2期3層方正證券 長沙:天心區湘江中路二段36號華遠國際中心37層 E-mail: