军用机器人能干啥
自20世纪50年代诞生以来，现代实用机器人早已风靡全球。据称，目前世界上机器人数量已达20万，并且每年还在以35%的速度递增。机器人所从事的行业，也由原来单一的工业，迅速扩展到农业、交通运输、商业、科研等各个领域，其中就有军事领域。
真正让世人认识到机器人潜在军事价值的，是一次异乎寻常的打捞。1966年1月15日，一架装有氢弹的美军B-52战略轰炸机在地中海附近失事，当时在美军服役的机器人“科沃”临危受命，前去搜索打捞这个“令人生畏的家伙”。“科沃”潜入水下750米，成功地将氢弹打捞上岸，使人们第一次看到了机器人在军事上无可替代的特殊价值。之后，美、苏等国先后研制出“军用航天机器人”“危险环境工作机器人”“无人驾驶侦察机”等，并开始批量装备部队。越战期间，美军不仅首次使用机器人驾驶列车为运输纵队排险除障，还使用夜视机器人站岗。
军用机器人是一种用于完成以往由人员承担的军事任务的自主式、半自主式或人工遥控的机械电子装置，集中了当今许多尖端科学技术，如微电子、光电子、纳米、微机电、计算机、新材料、新动力及航天科技等。目前，世界各国军用机器人已达上百种之多，主要应用于侦察、排雷、防化、进攻、防御以及保障等领域。
执行战斗任务 用机器人代替一线作战的士兵以降低人员伤亡，这是目前俄、美等国研制机器人时最重视的课题。正在研制的这类机器人有外形像“铆钉”的固定防御战斗机器人、用于机动作战的奥戴提克斯I型步行机器人、外形类似小型面包车的阿尔威反坦克机器人、外形像自行火炮的榴炮机器人、装有微电脑和各种灵敏传感器的飞行助手智能机器人和美国海军正在研制的海军战略家高级智能机器人等。在反恐战争中，军用智能化机器人也具有重要作用，如在英国陆军服役的机器人“轮桶”，它身手不凡，在反恐怖战争中屡建奇功，多次排除恐怖分子设置的汽车炸弹。
用于侦察和观察 进行军事侦察，其危险系数要高于其他军事行动，机器人自然成为最理想的“人选”。目前正在研制的这类机器人有仿人形的战术侦察小型智能机器人，用于对核沾染、化学染毒和生物污染进行探测、识别、标绘和取样的三防侦察机器人，半自主式地面观察员/目标指示员机器人等。
用于工程保障 繁重的构筑工事任务，艰巨的修路、架桥任务，危险的排雷、布雷任务，常使工程兵不堪重负，而这些工作对于机器人来说，最能发挥它们的“素质”优势。研制中的这类机器人有：装有机械手和无线电控制、电视反馈操作系统的多用途机械手，装有遥控和半自主控制两套系统的布雷机器人，装有探雷器和使地雷失效装置的排雷机器人，外形似导弹的海卡尔思飞雷小型智能机器人，装有遥控发烟装置、可自行运动到预定发烟位置、按人的指令发烟的烟幕机器人，身上装有自动充气的仿人、车、炮等便携式欺骗机器人等。
用于指挥、控制 人工智能技术的发展，为研制“能参善谋”的机器人创造了条件。研制中的这类机器人有：“参谋机器人”“战场态势分析机器人”“战斗计划执行情况分析机器人”等。这类机器人一般都装有较发达的“大脑”——高级计算机和思想库。它们精通参谋业务，通晓司令部工作程序，有较高的分析问题的能力，能快速处理指挥中的各种情报信息，并通过显示器告诉指挥员，供其参考和决策。
用于后勤保障 后勤保障是机器人较早涉足的领域之一。目前这类机器人有：“车辆抢救机器人”“战斗搬运机器人”“自动加油机器人”“医疗助手机器人”等，主要在恶劣条件下进行运输、装卸、加油、抢修技术装备、抢救伤病人员等后勤保障任务。
用于军事科研和教学 让机器人充当科研助手，进行模拟教学已有较长历史，并做出过卓越贡献。人类最早采集的月球土壤标本，太空回收的卫星都是机器人完成的。如今，用于这方面的机器人较多，典型的有：“宇宙探测机器人”“宇宙飞船机械臂”“放射性环境工作机器人”“模拟教学机器人”“射击训练机器人”等。
总之，军用机器人大量而广泛的使用，预示着机器人在未来的战场上将是一支不可忽视的军事力量，甚至可能会成为军事行动的绝对主力。
随着人工智能技术的发展，各种传感器的开发使用，一种以微电脑为基础，以各种传感器为神经网络的智能机器人出现了。这种机器人不仅能从事繁重的体力劳动，而且有了一定的思维、分析和判断能力，能更多地模仿人的功能，从事较复杂的脑力劳动，再加上机器人先天具备的刀抢不入、毒邪无伤、不食人间烟火、能日以继夜高效率工作等特性，因此世界多国都制定了发展智能军用机器人的宏伟计划。
据披露，美国研制出一种高级的“决策机器人”，它们凭借“发达的大脑”能根据输入或反馈的信息，向人们提供多种可供选择的军事行动方案。另外，美国国防部高级研究计划局还计划组织一场机器人大赛，集中各个机构及大学的研究成果进行智能军用机器人的选拔赛。选拔赛总决赛预计将在2017年夏天进行，美国国防部希望届时能够选拔出一款拥有两岁孩童智力水平的原型机器人，自主完成一些动作。不过五角大楼还没想过给这些军用机器人配备武器，万一这些机器人突然“叛变”，士兵可吃罪不起啊。
机器人的特点有哪些
机器人的特点有哪些优点：机器人和自动化技术在多数情况下可以提高生产率，安全性，工作效率，产品质量和产品的统一性；
机器人可以在危险的环境下工作，而无需考虑生命保障或安全的需要；
机器人无需舒适的环境，例如考虑照明，空调，通风以及噪音隔离等。
机器人能不知疲倦，不知厌烦地持续工作，他们不会有心理问题，做事不拖沓，不需要医疗保险或假期；
机器人除了发生故障或磨损外，将始终如一地保持精确度；
机器人具有比人高得多的精确度。直线位移精度可达千分之几英寸（1英寸=2.54cm），新型的半导体晶片处理机器人具有微英寸级的精度；
机器人和其附属设备及传感器具有某些人类所不具备的能力；
机器人可以同时响应多个激励或处理多项任务，而人类只能响应一个现行激励。
缺点：机器人替代了工人，由此带来经济和社会问题；
机器人缺乏应急能能力，除非该紧急情况能够预知并已在系统中设置了应对方案，否则不能很好地处理紧急情况。同时，还需要有安全措施来确保机器人不会伤害操作人员以及与他一起工作的机器（设备）。这些情况包括：不恰当或错误的反应、缺乏决策的能力、断电、机器人或其它设备的损伤、人员伤害；
机器人尽管在一定情况下非常出众，但其能力在以下方面仍具有局限性（与人相比），表现在：自由度、灵巧度、传感器能力视觉系统、实时响应。
机器人有什么作用机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人工命令的功能，也可以运行预先编程的程序，并按照人工智能技术所规定的原则和程序行事。它的任务是协助或取代人类工作的，如原材料、工业、建筑、或危险的工作。
1、操作机器人：自动控制，重复编程，多功能，几自由度，固定或运动，用于相关自动化系统。
2、程控机器人：根据要求的顺序和条件，控制机器人的机械动作。
3、教再现机器人：通过引导或其他方式，首先教机器人动作，输入工作程序，机器人会自动重复操作。
4、数控机器人：不必使机器人动作，通过数值、语言等，来教机器人、机器人根据教学信息进行操作。
5、感觉控制型机器人：使用获得的信息通过传感器来控制机器人的运动。
6、适应控制型机器人：机器人能适应环境的变化，控制其自身的行动。
7、学习控制机器人：机器人可以“体验”工作经验，具有一定的学习功能，在工作中有“学习”的经验。
8、智能机器人：机器人，确定他们的行为与人工智能。
人形机器人: 第一性原理，为什么最看好特斯拉链及看好什么（一） 本文数据和模型请联系：孙潇雅/张童童摘要传统机器人是工具，人形机器人是下一代智能终端传统机器人是千亿规模成熟赛道，分为工
来源：雪球App，作者：郭伟松_鑫鑫投资，（https://xueqiu.com/2524803655/254334562）
本文数据和模型请联系：孙潇雅/张童童
摘要
传统机器人是工具，人形机器人是下一代智能终端
传统机器人是千亿规模成熟赛道，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%。人形机器人属于新兴赛道，参与者多为科技、互联网企业，由于技术难度较大+成本较高，迟迟未落地量产，产业尚处于探索状态，近期我们认为行业发生了明显的变化，人形机器人有望实现0到1的突破，即供给侧-出现明显变化（TSL、X1Technologies）+技术侧-人工智能技术取得重大进展。
考虑到目前人形机器人的已投入应用的情况和经济性，我们认为人形机器人第一步渗透的场景或为安保、仓储物流行业，率先渗透的地区或在欧美等高人力成本国家。从长逻辑看，我们认为传统机器人只是“工具”，而人形机器人是具身智能，即能够理解、推理并与物理世界互动的智能系统，人形机器人的应用领域先从toB场景开始，通过不断迭代优化最终会进入家庭等场景的toC领域。我们预计24年人形机器人销量有望达1万台，28年达563万台，24-28年CAGR=387%，28年市场空间达1万亿。往远期空间展望，按照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。
特斯拉有望复刻当年电动车战果，引领人形机器人新时代
人形机器人是人工智能的载体，是一个“输入-计算平台-输出”的过程，过去机器人仅有“输出”，新的产品定位和商业模式下，我们看好特斯拉实现人形机器人梦想，本质逻辑为其具备完成商业模式闭环的能力，以核心软硬件自研+低成本、规模优势的供应链为护城河：
1）FSD视觉感知算法可以在机器人上复用，并以智驾领域积累的Know-How进行赋能，未来FSDV12、Dojo超算落地将大幅提升AI训练速度；
2）电车供应链直接迁移（传感器、电机、减速器等），规模化降本能力强（具备硬件制造、降本能力）；
3）自有工厂创造应用场景，以机器学习+大量数据的方式，在真实的场景不断训练-优化机器人。
人形机器人产业链投资怎么看？核心看特斯拉，核心零部件有电机、减速器、丝杠、传感器
特斯拉机器人Optimus躯干关节有28个执行器（旋转14+线性14），手部有12个执行器。旋转关节：采用旋转式驱动器，主要由无框力矩电机+谐波减速器（有可能部分替换为行星）+力矩传感器+编码器构成；线性关节：采用线性驱动器，主要由无框力矩电机+滚柱/行星滚珠丝杠+力矩传感器+编码器构成；手部：每个手有6个驱动器，主要由空心杯电机+精密行星齿轮箱+力矩传感器+编码器构成。
电机：我们预计特斯拉躯干关节大概率选择无框力矩电机，手部选择空心杯电机。目前无框力矩电机做的好的是美国科尔摩根，国内无框力矩电机做的好的有步科股份等。按照步科股份口径单个无框力矩电机价格在几百元-1千元，我们预计特斯拉量产后单个人形机器人无框力矩电机价值量=500元*28个身体关节算=1.4万元。无刷空心杯电机海外以MAXON做的较好，国内鸣志电器、鼎智科技、恒帅股份可做，我们预计特斯拉量产后单个人形机器人空心杯电机价值量=600元*12个手部关节算=0.7万元。
减速器：我们预计特斯拉旋转关节主要采用谐波，手部采用精密减速器，行星减速器有一定概率在下半身替代谐波。行星减速器因抗冲击能力强于谐波+成本低，有望用在机器人下半身关节（旋转关节有4个），谐波减速器全球龙头为哈默纳科，国内绿的谐波、来福谐波、同川精密（汉宇集团子公司）等可做，行星减速机全球龙头是赛威传动等，国内企业有中大力德、双环传动等可做。国内谐波减速器目前价格在1200元/个，未来有望降本至500-1000元/个，行星减速器未来有望降本至200元/个。我们预计特斯拉量产后单个人形机器人减速器/齿轮箱价值量=600*（10~14）+200*（12~16）=0.9~1.1万元。
丝杠：我们预计特斯拉在下半身关节采用行星滚柱，上半身采用滚珠/T型丝杠。行星滚柱具有承载能力强、轴向刚度大、传动效率高、使用寿命长等优点，但价格较高&海外垄断（舍弗勒目前售价在2万元/个），故我们预计或用在对承载能力要求高的下半身（8个）。目前，鼎智科技、贝斯特处于研发中，恒立液压处于扩产中。我们预计特斯拉量产后单个人形机器人丝杠价值量=200元*6个上半身+1200（降本后）*8=1.1万元。
传感器：人形机器人用传感器主要有视觉、力控、位置（编码器）。视觉传感器在头部，力控、编码器传感器用在全身各个关节。视觉传感器与无人驾驶供应链类似，国内做的好的有海康威视（是否带算法明显影响价值量，但T自研算法），力控传感器我们预计特斯拉机器人或在身体关节采用单轴力矩传感器，脚部采用6轴力传感器，此外，UCLA论文提到的IMU（惯性测量单元）值得注意，相关国内上市标的有芯动联科。我们预计特斯拉量产后单个人形机器人力控+编码器价值量=力控1.8+编码器0.4=2.2万元。
投资建议:
机器人在今年的投资仍是0-1阶段，行情比较极致，0-1阶段景气度的确认（确立方向）和产业空间（确立高度）最重要。景气度上，海外有特斯拉、X1（背后是OpenAI），国内不仅仅是小米，很多大厂如华为、腾讯等也在加入，此外，更多的国产供应链涌现（加入T链/想要加入T链+真正开始投钱投产线）。产业空间上，马斯克给我们做了展望，人形机器人是以80亿人口为基数的万亿美元市场。
从投资的角度来说，当前时点与其花精力扩散其他下游，不如聚焦特斯拉的optimus变化和进展，这才是推动行情的根本所在。特斯拉optimus关节总成商供应价值量如下：
线性关节总成商A：我们预计大批量量产后价值量在2-3W，主要负责线性关节集成（旋转在研）。我们预计核心零部件有电机（自己做，500*14）+行星滚柱丝杠/滚珠丝杠（自己做，预计行星滚柱丝杠得降本至千元水平，我们采用1200*8+200*6）。
旋转&线性关节总成商B：我们预计大批量量产后价值量在2-3W，负责旋转+线性关节总成（目前旋转更有优势）。我们预计旋转关节核心零部件有电机（500*14）+谐波减速器（和绿的合资做）+编码器（100*14），线性关节核心零部件有电机（500*14）+行星丝杠/T型丝杠+编码器（拟自己做，100*14）。
手部关节总成商C：我们预计大批量量产后价值量在1-1.1W，负责手部关节总成。我们预计核心零部件包括空心杯电机（600*12）+精密齿轮箱（大概率自己做200*12）+编码器（100*12）。
综合价值量&壁垒的确定性。我们首推Tier1供应商【拓普集团】、【三花智控】、【鸣志电器】。市场多担心大市值标的空有确定性但弹性不足，我们认为在全球100万台机器人销量下，假设拓普&三花&鸣志价值量分别在2.5/2.5/1.1万元/机器人，市场份额为50%、净利率15%，机器人业务给50X估值，以上三个标的上涨弹性均在50%+。
其次，推荐有望成为Tier1供应商的【双环传动】和Tier2供应商【绿的谐波】。双环具备生产行星/谐波减速器能力，我们预计行星/谐波减速器大批量量产价格在200/600元/个。
最后，推荐弹性较大+但尚未明确接触特斯拉但未来或有机会&有望进其他供应链。1）丝杠：【鼎智科技】、【贝斯特】；2）减速器：【中大力德】；3）电机：无框力矩-【步科股份】、空心杯-【鼎智科技】（江苏雷利）、【恒帅股份】、【伟创电气】；4）传感器【柯力传感】、【芯动联科】等。
1、
传统机器人是工具，人形机器人是下一代智能终端
1.1.传统机器人行业是发展多年的成熟赛道
机器人技术的研究起始于20世纪中期，主要是基于计算机技术和自动化技术的快速发展。
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。
图：2017-2024全球机器人销售额及预测（亿元）
资料来源：绿的谐波招股书、IFR、中国电子学会、天风证券研究所
1.2.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%
工业机器人市场空间：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。
服务机器人市场空间：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%。
图：2017-2024全球工业机器人市场规模及预测（亿元）
图：2017-2024全球服务机器人市场规模及预测（亿元）
图：2015-2025全球工业机器人安装量及预测（万台）
图：2018-2021全球工业机器人分行业安装量及预测（万台）
资料来源：中国电子学会、Wind、IFR、天风证券研究所
1.3.工业机器人四大家族占据半壁江山，服务机器人格局分散
工业机器人竞争格局：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%。
服务机器人竞争格局：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。
图：2020年全球工业机器人竞争格局
图：2018年中国服务机器人市场应用结构占比
资料来源：华经产业研究院、智妍产业信息、天风证券研究所
1.4.人形机器人尚处于0-1的概念阶段
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。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。
人形机器人从提出到现在已历时50余年，目前已进入产业化初试阶段：
1973-2000年：技术起步阶段。特点：能初步模仿人类直立行走，但行动能力缓慢。
2001-2015年：技术突破阶段。特点：技术发展，功能性能突破，已具备初步的行动能力。
2016年-至今：产业化初试。特点：技术达到一定基础，初步探索落地场景，主要问题在实用性+成本。
资料来源：观研天下、各公司官网、天风证券研究所
1.5.不同于工业机器人，四大家族占据核心地位，人形机器人多为科技、互联网企业
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。
人形机器人赛道上科技、互联网龙头押注，其中互联网探索应用场景。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。1）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。2）科技企业电新系特斯拉依托业务理解优势，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
资料来源：高工机器人、观研天下、各公司官网、智东西、21世纪经济、天风证券研究所
1.6.波士顿动力Atlas，液压驱动追求极致运动能力，高成本难以商业化
波士顿动力公司历史：波士顿动力成立于1992年，最早只是为美国军方开发军用机器人的一个实验室。曾先后被谷歌、软银、现代汽车集团收购，目前现代汽车持有80%的股份。
Atlas液压结构件和感知能力打造卓越运动性能：Atlas可以像运动员一样奔跑、翻转、跳跃和腾空，并能够快速越过具有一定倾斜度的障碍物，被称为“跑酷”机器人。Atlas极致运动能力的背后是强大的硬件性能和感知、控制技术：
液压驱动：Atlas机器人四肢均由液压驱动，全身共拥有28个自由度，液压系统由伺服阀、执行器、液压管路等构成，通过3D打印嵌入四肢结构件中。相比电机驱动：1）液压驱动具备高负载驱动特性，核心原理是通过液体压缩泵产生高压液体，高压强作用于缸体产生巨大推力，带动机器人关节运动，从而做出后空翻等高难度动作；2）液压结构还使机器人更具弹性，除了油液自身的可压缩性，如果用蓄能器还能起到减震作用，使肢体具有弹性。
运动控制：Atlas执行的动作都源自其行为库中的动作模板，它可以根据目标情况自主从库中选择相应的动作执行。跑酷过程中，Atlas的模型预测控制器（MPC）会调整其发力、姿势、动作发生时机等细节，来应对环境、脚滑等各种可能实时出现的因素。
环境感知力：Atlas利用头部的RGB摄像头和TOF深度传感器获取环境信息，利用多平面分割算法从点云中提取平面，从而构建不同对象的3D模型，基于模型来规划路径，计算每一步的落脚点。
缺点：液压系统噪音大、易漏液、对污染敏感、对液压元件的精度质量要求高、对维护团队要求高，导致制造成本居高不下，单台价值约200万美元，难以走出实验室、走向商业化。
资料来源：智东西、技术邻、中国设计智造大奖公众号、天风证券研究所
1.7.Ameca机器人：接入GPT，面部表情逼真+交互能力强+运动能力弱
Ameca由机器人公司EngineeredArts制造，拥有极其接近真人的面部表情和动作，主要设计为进一步开发人机交互机器人技术的平台，未来有望应用于娱乐和交流场景。Ameca利用嵌入式麦克风，双目眼安装的摄像头，胸部摄像头和面部识别软件与公众互动，底层系统采用Tritium+Mesmer。交互可以由GPT-3或人类远程呈现管理。
Tritium：连接了软件，设备的和云端，主要负责智能化和各个机械结构之间的联动；
Mesmer：提供丰富的面部表情和肢体动作数据。Mesmer用36个摄像机对人体进行360度的3D扫描后，通过比较像素的颜色和锚点定位，来重建3D模型，从而为机器人提供微笑、傻笑、张嘴、挑眉、吃惊等表情能力，重现人脸的变化。
缺点：目前还不能行走，无明确商用化计划，据路透社，可以13.3万美元出售。
图：Ameca面部表情逼真
图：Ameca机器人头部组件
资料来源：玩机械、VRAR5、观研天下、天风证券研究所
1.8.特斯拉Optimus：以降本量产破局，与车端协同，研发速度快
2022年9月特斯拉人形机器人Optimus（擎天柱）原型机首次亮相，Optimus高1.72米，重56.6公斤，研发进程较快，已经可以完成行走、上楼梯、下蹲、拿取物体等动作，整体运动能力有待进一步研发。
关节执行器：Optimus身体共有28个结构执行器，全身自由度57个，关节采用仿生学关节设计，处分为旋转关节和线性关节。和Atlas不同，Optimus选用了稳定性、性价比更高的电机驱动方案，更加注重实用性，行走速度为每小时5英里（约时速8公里）。
手部自由度领先：Optimus手部借鉴了生物学设计，单手拥有11个自由度，可拿取约20千克重的物品。
电气系统：机器人躯干处搭载了2.3kWh、52V电池包，高度集成了充电管理、传感器和冷却系统，可以支持机器人工作一整天。
大脑：Optimus的“大脑”采用与Tesla车辆相同的芯片，支持Wi-Fi、LTE链接和音频交流，令它可以处理视觉数据、基于多个传感器输入做出行动决策、支持通信交流等，系统软硬件的安全性保障也再度提升。基于FSD系统的Dojo超算平台赋予Optimus强大的计算机视觉能力。
截至目前，Optimus的研发还不是很成熟，特斯拉的远景目标是让机器人服务于工厂和家庭。在机器人设计原则上，马斯克强调高可靠性和低成本，认为机器人最终的价格会是两万美元以内，产量可能达到数百万台。
图：Optimus机器人运快递
资料来源：特斯拉官网、玩机械、VRAR5、观研天下、机器之心、天风证券研究所
1.9.人形机器人发展痛点在于尚不成熟的产品和高要求的应用场景之间的矛盾
一直以来，人形机器人行业发展的痛点具体体现在1）运动能力不达标：2）成本居高不下；3）缺乏能落地的应用的场景。
随着近几十年的发展，人形机器人从早期的动辄几百万美元（如ASIMO造价300-400万美元）下降到目前的几万美元（如EVE售价32万元），且有了可商业化落地的场景（EVE可应用到安保行业），我们认为当前产品的核心矛盾在于运动控制能力不达标，具体体现在
运动控制技术不成熟：下肢运动控制是最大难点，以往工业机械臂、协作机器人只代替了上肢运动，而下肢对力量、稳定性、动作连贯性要求更高，目前下肢运动的研发还需关键性突破。
力感知能力差易摔倒：人形机器人力感知能力不足，踩到小石子就会因无法控制力度而摔倒，摔倒会损坏关节、维修成本极高。先谈如何融入非结构化的世界，才能实现多样化应用。
关节扭矩技术需发展：目前关节驱动器做不到人体水平，主流方案各有优缺点，谐波减速机重量轻但扭矩有限，RV减速机扭矩大但体积也大。
总体上看，人形机器人已经过了“展示为主+噱头性大”的阶段，目前技术已有初步基础，现阶段重点在于解决技术和成本痛点，一旦技术接近临界点，人形机器人在各个非结构化场景下的通用性能将创造大量需求。
表：人形机器人运动控制与人类类比
资料来源：OFweek、高工机器人、天风证券研究所
1.10.1.人形机器人有望实现0的突破，原因1：供给侧出现明显变化（TSL、X1）
跟踪技术和成本难题主要看供给侧变化，目前人形机器人赛道出现了一些重磅玩家，如特斯拉和X1Technologies已经展现/即将展现出技术/成本侧的较大边际变化，人形机器人产业在优秀企业带动下正飞速成长：
玩家1：特斯拉。1）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。2）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。3）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。
玩家2：X1Technologies。1）人形机器人实现量产并在安保领域实现应用：挪威人形机器人公司X1Technologies原名为HalodiRobotics，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ADTCommercial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），5月23日，由OpenAI支持的机器人公司1X的CEO透露，其开发的人形机器人已经在美国和欧洲投入使用，这款机器人在两个工业现场担任保安工作：与其他安保机器人不同，它有一个头、一张脸、两条手臂，并且可以自主导航。2）OpenAI注资促进研发及扩产：2023年OpenAI于领投1XTechnologies2350万美金，加大NEO的研发力度、并扩产EVE。
1.10.2.人形机器人有望实现0的突破，原因2：人工智能技术取得重大进展-AI助力
人形机器人产业化或乘AI东风。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，多家风投机构表示，人形机器人的进步取决于人工智能水平的整体发展。因此，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：
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。
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。1）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；2）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。
带来高价值的下游场景。1）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。2）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。
图：模型预测控制（MPC）工作原理
资料来源：CSDN、达闼科技、智源社区、天风证券研究所
1.11.人形机器人需求场景是什么？
考虑到目前人形机器人的已投入应用的情况和经济性，我们认为人形机器人第一步渗透的场景或为安保、仓储物流行业，率先渗透的地区或在欧美等高人力成本国家。
已投入应用情况：2023年5月23日，由OpenAI支持的机器人公司1X的CEO透露，其开发的人形机器人已经在美国和欧洲投入使用，这款机器人在两个工业现场担任保安工作：与其他安保机器人不同，它有一个头、一张脸、两条手臂，并且可以自主导航。据了解，全球保安人数约在2000-2500万人，在保安市场渗透个10%就有200-250万台人形机器人的市场空间，按照单台10-20万元的价格，对应市场空间2000-5000亿。
经济性：此前，马斯克表示未来目标是将人形机器人的成本降至2万美元（约合14万人民币），目前市面上的人形机器人价格动辄上百万元，从上百万降至十几万元难度较大。但我们近期测算发现，美国特斯拉工厂工人起薪在19美元/h（麦当劳工人在14-19美元/h），欧洲德国法律要求人工最低时薪在13欧（合14美元），若人形机器人能替代，即使定价7万美元（合50万元人民币，此外，目前普通工业机器人中位数价格在20W），按照5年折旧，1年工作350天*24h，对应小时成本在1.7美元，远低于人工成本19美元/h。欧美市场的高人力成本，使得其对低成本的机器人需求迫切性十足。
从长逻辑看，我们认为传统机器人只是“工具”，而人形机器人是具身智能，即能够理解、推理并与物理世界互动的智能系统，人形机器人的应用领域，先从toB场景开始，通过不断迭代优化最终会进入家庭等场景的toC领域。
1.12.人形机器人市场空间：2028年空间有望达万亿，可匹敌2021年的电动车
有望攻克成本难题实现量产，最终形成整个商业模式的闭环。
历史经验表明人形机器人初期成本高，但降本迅速：以1XTechnologies的人形机器人EVE为例，EVE首次销售给丰田研究所时价格高达140万元，2019年预售第三版EVE时价格下降至105万元，到2022年小规模量产的140台EVE价格已降至32万元。
人形机器人的非结构环境适应能力可以为B端C端使用者降本。1）人形机器人具有较高的灵活性和较强的环境适应能力，能够在复杂的人类生活场景人类生活环境中自如运动，B端C端使用者不需要为人形机器人特别改造环境，降低了应用成本。2）人形机器人的可迁移性强，使用寿命和残值比其他机器人更高，降低了每年使用成本。
人形机器人的通用性带来规模化降本效应：人形机器人是一个多任务、通用型机器人平台，未来它在工业、服务、特种等领域将有非常多的应用场景，有望打破各个使用场景间的壁垒，天花板极高，一旦形成产业趋势，较低的渗透率也能带来巨大的市场空间，规模化量产也能快速降本。
我们预计24年人形机器人销量1万台，28年达563万台，24-28年CAGR=387%，28年市场空间达1万亿。
远期空间：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。
表：人形机器人市场空间测算
资料来源：NewAtlas、newsbeezer、特斯拉官网、Wind、天风证券研究所
智能机器人的现状及其发展趋势
本文扼要地介绍了智能机器人技术的发展现状，以及世界各国智能机器人的发展水平，然后介绍了智能机器人的分类，从几个典型的方面介绍了智能机器人在各行各业的广泛应用，讨论了智能机器人的发展趋势以及对未来技术的展望，最后提出了自己的建议和设想，分析我国在智能机器人方面发展并提出期望。
1、引言
机器人是一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机，或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。智能机器人则是一个在感知-思维-效应方面全面模拟人的机器系统，外形不一定像人。它是人工智能技术的综合试验场，可以全面地考察人工智能各个领域的技术，研究它们相互之间的关系。还可以在有害环境中代替人从事危险工作、上天下海、战场作业等方面大显身手。一部智能机器人应该具备三方面的能力：感知环境的能力、执行某种任务而对环境施加影响的能力和把感知与行动联系起来的能力。智能机器人与工业机器人的根本区别在于，智能机器人具有感知功能与识别、判断及规划功能。
随着智能机器人的应用领域的扩大，人们期望智能机器人在更多领域为人类服务，代替人类完成更复杂的工作。然而,智能机器人所处的环境往往是未知的、很难预测。智能机器人所要完成的工作任务也越来越复杂;对智能机器人行为进行人工分析、设计也变得越来越困难。目前，国内外对智能机器人的研究不断深入。
本文对智能机器人的现状和发展趋势进行了综述，分析了国内外的智能机器人的发展，讨论了智能机器人在发展中存在的问题，最后提出了对智能机器人发展的一些设想。
2、国内外在该领域的发展现状综述
2.1智能机器人的发展现状
智能机器人是第三代机器人，这种机器人带有多种传感器,能够将多种传感器得到的信息进行融合，能够有效的适应变化的环境，具有很强的自适应能力、学习能力和自治功能。
目前研制中的智能机器人智能水平并不高，只能说是智能机器人的初级阶段。智能机器人研究中当前的核心问题有两方面：一方面是，提高智能机器人的自主性，这是就智能机器人与人的关系而言，即希望智能机器人进一步独立于人，具有更为友善的人机界面。从长远来说，希望操作人员只要给出要完成的任务，而机器能自动形成完成该任务的步骤，并自动完成它。另一方面是，提高智能机器人的适应性，提高智能机器人适应环境变化的能力，这是就智能机器人与环境的关系而言，希望加强它们之间的交互关系。
智能机器人涉及到许多关键技术，这些技术关系到智能机器人的智能性的高低。这些关键技术主要有以下几个方面：多传感信息耦合技术，多传感器信息融合就是指综合来自多个传感器的感知数据,以产生更可靠、更准确或更全面的信息，经过融合的多传感器系统能够更加完善、精确地反映检测对象的特性,消除信息的不确定性,提高信息的可靠性；导航和定位技术，在自主移动机器人导航中，无论是局部实时避障还是全局规划，都需要精确知道机器人或障碍物的当前状态及位置，以完成导航、避障及路径规划等任务；路径规划技术，最优路径规划就是依据某个或某些优化准则，在机器人工作空间中找到一条从起始状态到目标状态、可以避开障碍物的最优路径；机器人视觉技术，机器人视觉系统的工作包括图像的获取、图像的处理和分析、输出和显示,核心任务是特征提取、图像分割和图像辨识；智能控制技术，智能控制方法提高了机器人的速度及精度；人机接口技术，人机接口技术是研究如何使人方便自然地与计算机交流。
在各国的智能机器人发展中，美国的智能机器人技术在国际上一直处于领先地位，其技术全面、先进，适应性也很强，性能可靠、功能全面、精确度高，其视觉、触觉等人工智能技术已在航天、汽车工业中广泛应用。日本由于一系列扶植政策，各类机器人包括智能机器人的发展迅速。欧洲各国在智能机器人的研究和应用方面在世界上处于公认的领先地位。中国起步较晚，而后进入了大力发展的时期，以期以机器人为媒介物推动整个制造业的改变，推动整个高技术产业的壮大。
2.2智能机器人的广泛应用
现代智能机器人基本能按人的指令完成各种比较复杂的工作，如深海探测、作战、侦察、搜集情报、抢险、服务等工作，模拟完成人类不能或不愿完成的任务，不仅能自主完成工作,而且能与人共同协作完成任务或在人的指导下完成任务，在不同领域有着广泛的应用。
智能机器人按照工作场所的不同，可以分为管道、水下、空中、地面机器人等。管道机器人可以用来检测管道使用过程中的破裂、腐蚀和焊缝质量情况，在恶劣环境下承担管道的清扫、喷涂、焊接、内部抛光等维护工作,对地下管道进行修复；水下机器人可以用于进行海洋科学研究、海上石油开发、海底矿藏勘探、海底打捞救生等；空中机器人可以用于通信、气象、灾害监测、农业、地质、交通、广播电视等方面；服务机器人半自主或全自主工作、为人类提供服务，其中医用机器人具有良好的应用前景；仿人机器人的形状与人类似，具有移动功能、操作功能、感知功能、记忆和自治能力，能够实现人机交互；微型机器人以纳米技术为基础在生物工程、医学工程、微型机电系统、光学、超精密加工及测量(如:扫描隧道显微镜)等方面具有广阔的应用前景。
在国防领域中，军用智能机器人得到前所未有的重视和发展，近年来,美英等国研制出第二代军用智能机器人，其特点是采用自主控制方式，能完成侦察、作战和后勤支援等任务，在战场上具有看、嗅等能力,能够自动跟踪地形和选择道路，具有自动搜索、识别和消灭敌方目标的功能。如美国的Navplab自主导航车,SSV自主地面战车等。在未来的军事智能机器人中，还会有智能战斗机器人、智能侦察机器人、智能警戒机器人、智能工兵机器人、智能运输机器人等等，成为国防装备中新的亮点。
在服务工作方面，世界各国尤其是西方发达国家都在致力于研究开发和广泛应用服务智能机器人，以清洁机器人为例，随着科学技术的进步和社会的发展，人们希望更多地从繁琐的日常事务中解脱出来，这就使得清洁机器人进入家庭成为可能。日本公司研制的地面清扫机器人，可沿墙壁从任何一个位置自动启动，利用不断旋转的刷子将废弃物扫入自带容器中；车站地面擦洗机器人工作时一面将清洗液喷洒到地面上，一面用旋转刷不停地擦洗地面，并将脏水吸入所带的容器中；工厂的自动清扫机器人可用于各种工厂的清扫工作。美国的一款清洁机器人“Roomba”具有高度自主能力，可以游走于房间各家具缝隙间，灵巧地完成清扫工作。瑞典的一款机器人“三叶虫”，表面光滑，呈圆形，内置搜索雷达，可以迅速地探测到并避开桌腿、玻璃器皿、宠物或任何其它障碍物。一旦微处理器识别出这些障碍物，它可重新选择路线，并对整个房间做出重新判断与计算，以保证房间的各个角落都被清扫。
甚至在体育比赛方面，也得到了很大的发展，近年来在国际上迅速开展起来足球机器人与机器人足球高技术对抗活动，国际上已成立相关的联合会FIRA，许多地区也成立了地区协会，已达到比较正规的程度且有相当的规模和水平。机器人足球赛目的是将足球(高尔夫球)撞入对方球门取胜。球场上空(2m)高悬挂的摄像机将比赛情况传入计算机内，由预装的软件作出恰当的决策与对策，通过无线通讯方式将指挥命令传给机器人。机器人协同作战，双方对抗，形成一场激烈的足球比赛。在比赛过程中,机器人可以随时更新它的位置每当它穿过地面线截面，双方的教练员与系统开发人员不得进行干预。机器人足球融计算机视觉、模式识别、决策对策、无线数字通讯、自动控制与最优控制、智能体设计与电力传动等技术于一体，是一个典型的智能机器人系统。
现代智能机器人不仅在上述方面有广泛应用，而将渗透到生活的各个方面，像在煤炭工业在矿业方面，考虑到社会上对煤炭需求量日益增长的趋势和煤炭开采的恶劣环境，将智能机器人应用于矿业势在必行。在建筑方面，有高层建筑抹灰机器人、预制件安装机器人、室内装修机器人、擦玻璃机器人、地面抛光机器人等。在核工业方面，主要研究机构灵巧、动作准确可靠、反应快、重量轻的机器人等等。智能机器人的应用领域的日益扩大，人们期望智能机器人能在更多的领域为人类服务，代替人类完成更多更复杂的工作。
3、讨论与展望
3.1智能机器人的发展趋势展望
智能机器人具有广阔的发展前景，目前机器人的研究正处于第三代智能机器人阶段，尽管国内外对此的研究已经取得了许多成果,但其智能化水平仍然不尽人意。未来的智能机器人应当在以下几方面着力发展：面向任务，由于目前人工智能还不能提供实现智能机器的完整理论和方法，已有的人工智能技术大多数要依赖领域知识，因此当我们把机器要完成的任务加以限定，及发展面向任务的特种机器人，那么已有的人工智能技术就能发挥作用，使开发这种类型的智能机器人成为可能；传感技术和集成技术，在现有传感器的基础上发展更好、更先进的处理方法和其实现手段，或者寻找新型传感器，同时提高集成技术，增加信息的融合；机器人网络化，利用通信网络技术将各种机器人连接到计算机网络上,并通过网络对机器人进行有效的控制；智能控制中的软计算方法，与传统的计算方法相比,以模糊逻辑、基于概率论的推理、神经网络、遗传算法和混沌为代表的软计算技术具有更高的鲁棒性、易用性及计算的低耗费性等优点,应用到机器人技术中，可以提高其问题求解速度,较好地处理多变量、非线性系统的问题；机器学习，各种机器学习算法的出现推动了人工智能的发展,强化学习、蚁群算法、免疫算法等可以用到机器人系统中，使其具有类似人的学习能力,以适应日益复杂的、不确定和非结构化的环境；智能人机接口，人机交互的需求越来越向简单化、多样化、智能化、人性化方向发展,因此需要研究并设计各种智能人机接口如多语种语音、自然语言理解、图像、手写字识别等,以更好地适应不同的用户和不同的应用任务，提高人与机器人交互的和谐性;多机器人协调作业，组织和控制多个机器人来协作完成单机器人无法完成的复杂任务，在复杂未知环境下实现实时推理反应以及交互的群体决策和操作。
3.2建议及设想
由于现有的智能机器人的智能水平还不够高，因此在今后的发展中，努力提高各发面的技术及其综合应用，大力提高智能机器人的智能程度，提高智能机器人的自主性和适应性，是智能机器人发展的关键。同时，智能机器人涉及多个学科的协同工作，不仅包括技术基础，甚至还包括心理学、伦理学等社会科学，让智能机器人完成有益于人类的工作，使人类从繁重、重复、危险的工作中解脱出来，就像科幻作家阿西莫夫的“机器人学三大法则”一样，让智能机器人真正为人类利益服务，而不能成为反人类的工具。相信在不远的将来，各行各业都会充满形形色色的智能机器人，科幻小说中的场景将在科学家们的努力下逐步成为现实，很好地提高人类的生活品质和对未知事物的探索能力。
我国的智能机器人发展还落后于世界先进水平，而智能机器人又是高科技的集中体现，具有重要的发展价值，因此我国在智能机器人领域要认清形势、明确发展发现和目标，采取符合我国国情的可行发展对策，努力缩小与世界领先水平的差距，早日让智能机器人全面为社会的发展服务。相信经过政府的重视和投入，科技工作者的不懈奋斗，我国的智能机器人发展水平能达到新的高度。