文|MIR睿工業(yè)
在歐美科幻電影《終結(jié)者》系列中，我們能看到“州長”阿諾德·施瓦辛格扮演的終結(jié)者機器人T-800鋼筋鐵骨，飛天遁地，還能拉風(fēng)地騎著機車，簡直和真實人類一模一樣。事實上，熒幕中終結(jié)者的形象代表了人類對于未來機器人發(fā)展的一種幻想。
現(xiàn)代意義上的人形機器人也叫仿人機器人，顧名思義就是模仿人類創(chuàng)造的機器。按照大小的不同也可以分為大仿人機器人和小仿人機器人，前者一般有成人大小，體型大概一米多高；后者大小可放在桌面上，是桌面式的小型機器，體型不超過一米。
從1973年世界上第一款人形機器人WABOT-1誕生到現(xiàn)在，該領(lǐng)域已經(jīng)涌現(xiàn)了本田阿西莫（ASIMO）機器人、波士頓動力的Atlas機器人、Aldebaran Robotics公司的NAO機器人， Agility Robotics公司的Cassie機器人等一眾優(yōu)秀的人形機器人。其中有些機型已經(jīng)初步實現(xiàn)商業(yè)化，但是從整個行業(yè)來看仍然處于“實驗室”階段。
波士頓動力Atlas人形機器人
01.特斯拉入場
2022年6月23日下午，馬斯克在接受彭博社采訪時稱：“人形機器人‘擎天柱’將在9月30日的特斯拉AI日活動上面世?！边@不是馬斯克第一次提到特斯拉要造人形機了。
2021年8月19日第一次特斯拉AI日活動上馬斯克推出了人形機器人“擎天柱”的新概念。2022年以來，馬斯克數(shù)次高調(diào)宣揚“擎天柱”在特斯拉未來業(yè)務(wù)里的戰(zhàn)略地位。1月份，馬斯克在財報電話會上表示，開發(fā)“擎天柱”是特斯拉今年最重要的工作，未來它將比特斯拉的汽車業(yè)務(wù)更重要、更值錢。4月份，馬斯克重申了對機器人業(yè)務(wù)的重視，并且透露最早在2023年就要開始生產(chǎn)。6月3日，為了確?！扒嫣熘痹湍茉诮衲甑腁I日上亮相，馬斯克甚至不惜把原定8月的活動日期推后到9月底，并保證到時候?qū)恰笆吩娂墶钡陌l(fā)布。
特斯拉人形機器人簡介
市場對馬斯克的“反復(fù)確認”也做出了反應(yīng)，截至6月21日收盤，新時達、中大力德等17只機器人概念股漲停，科大智能漲超8%。除了概念股，與機器人沾邊的上下游企業(yè)也受到了投資者的熱情追問，詢問其相關(guān)業(yè)務(wù)的最新進展。
也有人認為馬斯克是個大忽悠，因為除了2021年AI日活動上幾張PPT給出的概念框架，過去大半年“擎天柱”并沒有實質(zhì)性的新信息放出來。業(yè)內(nèi)人士對該項目的質(zhì)疑集中在三點：
特斯拉人形機的最終形態(tài)是什么？
該產(chǎn)品從概念到量產(chǎn)是否有可能？如果有，還有多久？
馬斯克說定價為2萬美金，產(chǎn)品成本突破到這個程度的可能性有多大？
02.生產(chǎn)易，降本難
針對業(yè)內(nèi)人士疑問的第一個問題，我們認為特斯拉這波造人形機的浪潮帶動了很高的市場預(yù)期，特斯拉本身的生產(chǎn)能力和研發(fā)水平也是能夠支持它做出一款不錯的人形機的，但最終實現(xiàn)目標(biāo)的形態(tài)可能會發(fā)生變化，人形機構(gòu)造將不局限于大家看到的足式形態(tài)，也可能以小型仿人機器人的形式出現(xiàn)（大仿人機的成本很高，使用門檻也很高，大部分人不會用，需要專業(yè)人士調(diào)試）。
針對第二個疑問，我們從馬斯克的發(fā)言和推特上透露出的信息來看，他更多想把這個機器人作為原型機做研發(fā)，從原型機實際上到產(chǎn)品，是一個不斷完善的過程。至于量產(chǎn)，在任何一個行業(yè)新品的出現(xiàn)，要面臨一個爬坡的過程。作為新入局者需要先開拓市場、培育客戶，細究到人形機領(lǐng)域還要開發(fā)不同的應(yīng)用場景。像特斯拉現(xiàn)在如日中天的新能源汽車業(yè)務(wù)，2021年有近百萬的全球銷量，這是非常剛需的產(chǎn)品，其發(fā)展也是經(jīng)過了幾十年的市場積累和技術(shù)深耕。因此未來人形機的需求我們是看好的，但是上量還是需要一個緩慢的過程。
第三個疑問是決定特斯拉人形機能否取得成功的關(guān)鍵。從特斯拉甚至馬斯克的商業(yè)邏輯來看，技術(shù)含量高，降本增效的信念一以貫之。特斯拉自成立之初到現(xiàn)在，通過收購不同領(lǐng)域的公司提高自身生產(chǎn)能力及核心技術(shù)積累，再加上工程師出身的馬斯克為特斯拉制定了一套高效的管理架構(gòu)與生產(chǎn)方式，使得特斯拉新能源車生產(chǎn)成本逐步下降，公司推出平價產(chǎn)品Model系列，實現(xiàn)價格下沉，交付量顯著增長。不光是特斯拉，馬斯克治下的Space X的底層邏輯也是如此，其低成本（相對于NASA）的可回收式火箭也取得了階段性的成功。
此次，針對馬斯克的言論，業(yè)內(nèi)人士預(yù)測，馬斯克將把特斯拉人形機的價格定在2.5萬美元。這是什么概念呢，做一個對比我們就可以清楚了。在人形機器人領(lǐng)域，ASIMO機器人一臺造價在300-400萬美金之間，而且沒有進行大規(guī)模商業(yè)化，只租不賣，租用ASIMO一天就要約200萬日元(約合12萬人民幣)。與此類似，波士頓動力的Atlas也并不算是商業(yè)化產(chǎn)品，僅有MIT和港中文等高校有公布拿到了Atlas，而且沒有太多的企業(yè)主體拿到這塊產(chǎn)品，大家更多是在視頻里看。但類比波士頓動力旗下的四足機器人，其在美國賣到了7.45萬美元，由此估測技術(shù)復(fù)雜程度和成本比四足機器人都高的Atlas如果開放售賣，應(yīng)該要比7.45萬這一價格要高得多。
目前來看，特斯拉人形機的技術(shù)路線還是會沿著傳統(tǒng)電機驅(qū)動的發(fā)展路線走，因為電機驅(qū)動發(fā)展的時間比較長，技術(shù)比較成熟，相較于波士頓動力的Atlas人形機使用的液壓驅(qū)動成本更低。但是，馬斯克計劃將人形機的定價鎖定在2萬多美金，產(chǎn)品成本突破到這個程度的難度比較大。一個很簡單的例子就能說明：一臺人形機核心的電機數(shù)量要求很多，根據(jù)2021年特斯拉人工智能日（AI Day）上公布的信息估計，特斯拉人形機身上可能要安裝40個不同性能的電機。按照600元/個（功率較低產(chǎn)品）來看，也要24000元人民幣，但實際上單價遠遠不止600元一個，這還沒算軟件系統(tǒng)和其他各種硬件裝置。
03.自動化領(lǐng)域成人形機供應(yīng)鏈的關(guān)鍵
細拆一個仿人機身上所需要的基本構(gòu)造，除去一些軟件裝置如全自動駕駛計算機 FSD（Full Self-Driving computer）進行行為決策與運動控制，Dojo 超級計算機進行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自動訓(xùn)練之外，硬件自研創(chuàng)新的空間并不大，預(yù)計特斯拉會采取與相關(guān)元器件廠商合作的方式，將之納入自己的供應(yīng)鏈中。具體來看，一個標(biāo)準人形機器人的硬件裝置大概可以分為作動器（伺服電機+減速器+驅(qū)動單元）、控制裝置（PC+運動控制器）和傳感器。這些硬件涉及到的廠商非常之多，我們以中國市場為樣本，來逐個分析一下：
*以下信息均來自MIR DATABANK
伺服系統(tǒng)
作為人形機器人的核心硬件，伺服系統(tǒng)是決定人形機能否動起來的關(guān)鍵。一般來講，人形機器人身上的伺服系統(tǒng)配置較多的是無刷直流伺服，其內(nèi)置編碼器，通常需搭配驅(qū)動器使用，有非常精確的定位、控制功能。
2020年中國無刷直流伺服市場將近12億，近兩年來整個市場呈現(xiàn)波動式增長發(fā)展的態(tài)勢。無刷直流伺服市場的增長與下游行業(yè)應(yīng)用以及細分行業(yè)中電機技術(shù)替代趨勢密不可分，像服務(wù)機器人和醫(yī)療器械是對無刷直流伺服增長帶動比較明顯的非工業(yè)下游領(lǐng)域。從市場格局來看，整個中國無刷直流伺服市場雖然供應(yīng)商數(shù)量少，但市場集中度卻并不高，TOP 10廠商市場份額不到整體市場的50%，銷售額在1億以上的只有1家，5千萬以上的只有5家。
按照供應(yīng)方式的不同，這些供應(yīng)商可大致分為三類：第一類是像步科、雷賽智能、科爾摩根等廠商，他們采取電機+驅(qū)動器的成套供應(yīng)方式；第二類是像國內(nèi)的常州富興這類廠商自己沒有驅(qū)動器產(chǎn)品，僅供應(yīng)電機給客戶；第三類是像ELMO、Copley、高創(chuàng)等公司僅供應(yīng)驅(qū)動器。在下游高端應(yīng)用市場中，科爾摩根、納諾達克、日系的多摩川等份額占比較多。中端市場國產(chǎn)廠商占比較多，像步科，雷賽智能都是名列前茅。低端市場集中度并不高，頭部廠商的份額占比也沒有與后面的廠商拉開一定的距離，像是步科、臥龍電機、和利時等廠商表現(xiàn)都比較不錯。
特斯拉人形機無刷直流伺服的采購肯定是瞄準高端應(yīng)用市場的，因此，像科爾摩根、納諾達克等廠商都有比較大的可能被納入特斯拉人形機供應(yīng)鏈的版圖。這些廠商的優(yōu)勢是他們的協(xié)作機器人應(yīng)用的伺服產(chǎn)線已經(jīng)做的非常出色了，未來他們可以利用在協(xié)作機器人產(chǎn)線積累的技術(shù)經(jīng)驗延伸到人形機應(yīng)用的伺服產(chǎn)線上。另一方面，隨著國內(nèi)疫情影響給醫(yī)療器械、服務(wù)機器人行業(yè)帶來紅利，行業(yè)增長迅速。國產(chǎn)廠商像步科、雷賽智能可以抓住機遇搶占市場份額，并加大研發(fā)與生產(chǎn)的投入，在無刷直流伺服下游的高端應(yīng)用市場占得一席之地。
減速機
大部分機器人（人形機器人）都會配置減速機，其中諧波減速機的應(yīng)用比較廣泛，也有一部分公司的產(chǎn)品應(yīng)用RV減速機，只有韓國的Robotics公司（以做伺服驅(qū)動器出身）使用擺線針輪減速機。
從減速機整體市場來看，2021年減速機的各下游行業(yè)均呈現(xiàn)了較好的發(fā)展態(tài)勢，其中工業(yè)機器人、自動化裝備、機床、醫(yī)療器械、服務(wù)機器人、半導(dǎo)體等行業(yè)均實現(xiàn)高速增長。分機型來看，2021年諧波減速機同比增長超六成，RV減速機同比增長超三成。其中諧波減速機除了受工業(yè)機器人的帶動，在人形機應(yīng)用比較多的服務(wù)領(lǐng)域用量增長也非常明顯。
近幾年，從中國市場觀測得知，RV減速機市場以日資品牌為主，納博特斯克一家獨大。但隨著國產(chǎn)老牌RV減速機廠商雙環(huán)傳動、南通振康、秦川機床的技術(shù)、產(chǎn)能投入逐步加大，其市場份額逐年增加。
諧波減速機從銷量上看內(nèi)資市場份額更大，但從品牌影響力，產(chǎn)品豐富度、質(zhì)量等來看，仍是外資品牌更勝一籌，全球市場中，哈默納科（HD)市場份額穩(wěn)居第一 ，其重點市場在北美與歐洲市場，中國市場并非其主戰(zhàn)場。而日本新寶則計劃攻略國內(nèi)市場，在產(chǎn)能、價格及銷售策略方面都針對中國市場做了定向調(diào)整。本土品牌中，綠的諧波占據(jù)主要市場，其產(chǎn)能及產(chǎn)品相對其他國產(chǎn)廠商更具備市場競爭力，2021年在機器人高速增長的帶動下，份額有所提升。但隨著近兩年來福諧波，大族精密等其他國產(chǎn)廠商的大力發(fā)展，綠的諧波在國產(chǎn)廠商中的龍頭地位受到影響。
因此預(yù)計未來特斯拉人形機的減速機供應(yīng)鏈中日系，歐美系廠商依舊會占比較大，RV減速機相關(guān)廠商中納博特斯克，住友將來都有可能會被特斯拉納入考慮范圍之內(nèi)。國產(chǎn)廠商像雙環(huán)傳動，中大力德等如果想往人形機領(lǐng)域發(fā)力，還需要加大技術(shù)研發(fā)投入和產(chǎn)能投入，在穩(wěn)定性，精度，壽命，產(chǎn)品豐富度等方面縮小與外資廠商的差異。
諧波減速機相關(guān)廠商中HD、新寶等會有比較大的可能被特斯拉納入供應(yīng)鏈中。國產(chǎn)廠商如綠的諧波、來福諧波、大族精密傳動等廠商目前技術(shù)和市場占有率與外資廠商競爭還需時日，主要是產(chǎn)品不良率仍高于外資品牌。另外，因無法在現(xiàn)場維修或更換減速機，導(dǎo)致機器人廠商的售后成本加大也是國產(chǎn)諧波減速機被人詬病的問題之一。未來，國內(nèi)廠商還需進一步做好品控，同時，在技術(shù)積累和完善產(chǎn)品服務(wù)方面也需要經(jīng)過一個長期的積累過程。
PC-based運動控制器
運控系統(tǒng)是人形機活動的重要中樞系統(tǒng)，一般由PC端通過接口將程序?qū)懭脒\動控制器中然后運動控制器通過總線通訊連接電機驅(qū)動器，從而讓人形機做出各種動作。
從中國市場來看，PC-based運動控制器廠商除了倍福以IPC+軟PLC在2021年占據(jù)了最大的市場份額，繼續(xù)保持市場第一的位置之外，其余的廠商仍然是以國產(chǎn)為主，像研華、固高科技、雷賽智能、維宏電子，分別占據(jù)了2~5名。可以說近幾年中國整體PC-based運動控制器以國產(chǎn)廠商為主，但整體技術(shù)水平與外資廠商還有一定差距，目前主要服務(wù)于中低端市場。外資如西門子雖然在中國市場份額占比不高，但其產(chǎn)品應(yīng)用的市場瞄準高端市場，產(chǎn)品品質(zhì)和技術(shù)含量有保證。
因此，預(yù)計未來特斯拉人形機的PC-based運動控制器的供應(yīng)鏈中，外資廠商的機會占比比較大，以倍福、西門子為首的外資廠商會是特斯拉比較優(yōu)先考慮的合作伙伴，國產(chǎn)廠商中研華、固高科技、雷賽智能則需要在傳統(tǒng)優(yōu)勢領(lǐng)域維持穩(wěn)定增長的基礎(chǔ)之上，逐步布局適配人形機的產(chǎn)品線，并逐步加大研發(fā)力度，占住風(fēng)口賽道的相關(guān)“坑位”。
傳感器
從特斯拉先前披露的人形機參數(shù)配置來看，最終成品中會包含多種類傳感器，比如：視覺傳感器，位移傳感器等。
2021年，位移傳感器整體市場增長形勢可觀。細究位移傳感器的增長，主要得益于下游自動化、鋰電、3C電子、包裝等行業(yè)的增長。頭部廠商如基恩士（外資）的位移傳感器在行業(yè)內(nèi)具有較大的優(yōu)勢，2021年其市場份額占比最高，其產(chǎn)品具有精度高、抗干擾能力強、安裝方便等優(yōu)點。國內(nèi)廠商在位移傳感器市場還未顯示一定的競爭力，與外資品牌仍具有一定差距，主要體現(xiàn)在位移精度不夠精確。
中國視覺傳感器整體市場在2021年增長較快，主要得益于下游包裝、鋰電、醫(yī)藥等行業(yè)的增長。在視覺傳感器中，外資廠商康耐視，基恩士占據(jù)了該市場頭兩名的市場份額。國內(nèi)廠商表現(xiàn)也較為亮眼，像中國大恒、?？低晿I(yè)績表現(xiàn)較好。
未來，伴隨著智能化熱潮在各領(lǐng)域掀起，智慧醫(yī)療、智慧交通、智能家居、智能安防、機器人（特別是服務(wù)機器人）、無人機等概念紛紛落地。在技術(shù)層面上，智能制造會對傳感器的自主感知、自主決策等方面能力要求逐漸提高。未來特斯拉人形機的供應(yīng)鏈中基恩士，康耐視等外資廠商的優(yōu)先級是比較靠前的，國產(chǎn)廠商如?？低暤仍谝曈X傳感器方面也有一爭之力。
冷靜過后的思考
關(guān)于特斯拉能夠引起A股的這一波騷動這件事，邏輯上是能夠理解的。特斯拉的人形機器人到底能不能徹底顛覆行業(yè)甚至是整個人類社會，大家可以不用太糾結(jié)這個事情。目前可以確定的是：特斯拉肯定會做這個業(yè)務(wù)，因為已經(jīng)反復(fù)強調(diào)了這么多次，而且特斯拉也有能力去做這件事。但正如馬斯克本人講到的那樣，他更多想把這個機器人作為原型機做研發(fā)。實際上從原型機到量產(chǎn)的產(chǎn)品，其間的差異還是巨大的，沒有想的那么簡單。不用特別深究現(xiàn)階段原型機是能干什么，因為從長期來看人形機器人必定不會僅局限于一個特定服務(wù)領(lǐng)域，它的理想應(yīng)用場景應(yīng)該是從教育，醫(yī)療，餐飲到養(yǎng)老，軍事，交通的廣闊領(lǐng)域。在這些場景中，人形機核心代替的是現(xiàn)在在做的與人相關(guān)的業(yè)務(wù)需求。
從特斯拉人形機的應(yīng)用前景來看，在短期內(nèi)不一定能代替人在工業(yè)場景做一些工作，因為它的技術(shù)發(fā)展還受限于AI技術(shù)，未來可能更多投入于服務(wù)類場景。另外人形機器人的場景不是單一的，且經(jīng)常出現(xiàn)跨越式的變化。因為如果是單一場景完全可以設(shè)計新的機械結(jié)構(gòu)或單一化的機器人來更有效地處理單一場景。人形機器人的核心優(yōu)勢并不是單一場景，而是多場景綜合式的任務(wù)執(zhí)行，但目前復(fù)合場景的應(yīng)用還需要現(xiàn)在的機器結(jié)構(gòu)、AI技術(shù)的進一步發(fā)展。
從整個行業(yè)發(fā)展的角度來看，特斯拉人形機器人的研發(fā)的意義可能在于他是行業(yè)中特別有號召力的帶頭企業(yè)，一個產(chǎn)業(yè)尤其是“未來產(chǎn)業(yè)”的發(fā)展都需要特別有號召力企業(yè)的帶動。追溯往事，在特斯拉之前的新能源汽車，發(fā)展歷史較為悠久，但一直是不溫不火，每個人都知道新能源汽車代表了未來人類交通工具的進化方向，但就是一直處于概念中。直到特斯拉這個行業(yè)“拯救者”出現(xiàn)，將新能源汽車逐漸從高端變?yōu)楝F(xiàn)在普通人能夠消費得起的產(chǎn)品。
我們看好人形機器人這個行業(yè)和其關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)，但同時也必須清晰認識到這個行業(yè)面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)，挑戰(zhàn)并不在于機器人技術(shù)本身，更多在于整個工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展水平（如AI、芯片、減速器、傳感器等）。拋開理性的市場邏輯，其實我們對于特斯拉，甚至馬斯克本人的關(guān)注與“狂熱”是人類對未來生活無限向往的熱情在作祟。因為相比于我們平常生活中的吃喝拉撒，未來去火星殖民并和人形機器人坐而論道不是更有意思嗎？