随着当前人工智能浪潮的爆发，以及全球“机器换人”进程加速，人形机器人有望深入各细分消费端场景。从智慧城市到智能驾驶AI浪潮的变化，人形机器人有望成为人工智能的下一落地应用场景。

在2021年，马斯克首次透露人形机器人“擎天柱”概念图和相关视频，2022年6月21日，马斯克宣布将于9月30日推出Tesla Bot“Optimus（擎天柱）”原型机，人形机器人产业链关注度提升。值得注意的是，特斯拉发布的人形机器人擎天柱Optimus承接自动驾驶技术，而人工智能的核心Transformer架构是NLP领域的标志性研究成果。据马斯克，未来十年特斯拉人形机规划500万台产能，其中2023-2024年规划几十万产能。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，十年后市场空间超千亿美元。

人形机器人，是指拥有与人类似的身体结构，能够使用双足行走，具备一定的人工智能功能的机器人，经过长期发展已实现运动、交互等基本功能。

人形机器人发展经历多个阶段：

第一阶段，是以 1970 年代早稻田大学仿人机器人 WABOT-1 为代表的早期发展阶段，该机器人身高约 2 米，重 160 公斤，包括肢体控制系统、视觉系统和对话系统，有两只手、两条腿，胸部装有两个摄像头，全身共有 26 个关节，手部还装有触觉传感器。

第二阶段，是以本田仿人机器人为代表的系统高度集成发展阶段，ASIMO 于 2000 年问世，2005 年最新一代 ASIMO 机器人问世，其身高 130cm，体重 48kg，最大速度是 9km/h，全身 57 个关节，能实现小跑、单脚跳、上下楼梯以及踢足球等系列复杂运动。2017 年本田公司推出新一代人形机器人 E2-DR，机器人身高 168cm，体重 85kg，全身总共 33 个关节。

第三阶段，是以波士顿动力仿人机器人为代表的高动态运动发展阶段，Atlas 原型机最早于 2009 年亮相，2013 年向公众正式公开，其机器人身高 188cm，体重 150kg。2016 年波士顿动力发布了新一代 Atlas 机器人，2018 年波士顿动力进一步优化设计，最新机器人身高 1.5m，体重 80kg，全身具有 28 个关节，速度能达到 1.5m/s，能完成快速小跑、三级跳、后空翻和空中体操等一系列复杂动作。

2022 年 8 月 11 日晚间，小米举办了秋季新品发布会，发布小米首款全尺寸人形仿生机器人——“CyberOne”。2022 年 9 月底，特斯拉 AI Day 2022 开幕，特斯拉人形机器人擎天柱 Optimus 原型机正式亮相，特斯拉现场展示的视频中，重量 73 公斤、高度 1.72 米的 Optimus 能够完成搬运货物、给植物浇水和移动金属棒等工作。

根据2015年至今人形机器人的应用市场，目前人形机器人主要应用于协助科学研究、个人护理、教育、社交等领域，部分机型已实现商业化。

人形机器人的上游核心软硬件主要包括：伺服电机、减速器、控制器和传感器，技术壁垒和成本占比均较高，共同决定了工业机器人的精度、稳定性、负荷能力等重要性能指标。

伺服电机

伺服是自动化运动控制核心部件，以位置、速度、转矩为控制量，动态跟踪目标变化从而实现控制。伺服系统主要由伺服电机、伺服驱动器构成，驱动器接受上层控制器指令，控制伺服电机进行相应转动。伺服系统国产化率从2017年的27.6%提升至2021年的43.4%，国产产品逐步替代安川、三菱等日韩企业的份额。

据相关数据，2021年中国伺服系统市场中，汇川技术占比16%，比肩西门子、松下、安川等国外品牌，占据国内龙头地位；禾川科技占比3%，为国内品牌第二。

减速器

精密减速器是一种精密的动力传达机构，连接了伺服电机和执行机构，电机一般高转速+低扭矩，因此减速器的核心作用是降低转速+提升扭矩。减速器壁垒大、成本高，是影响机器人利润的核心因素。它可以分为谐波减速器和RV减速器。根据高工机器人数据，工业机器人中RV和谐波减速器的使用量约为65%：35%。人形机器人因形态类人相比工业机器人，有望带来谐波减速机产业链较大增量空间。

哈默纳科是谐波减速器领域的龙头，约占15%的全球精密减速器市场份额。谐波减速机技术较RV 偏低，因此从技术上看对国产厂商而言更加易于突破。目前国产谐波减速机厂商已经开始进行国产替代。从技术上看，减速比、输出转速、传动精度已经和国外差距明显缩小，仅在传导效率还需提升，2021 年绿的谐波国内市占率超过20%，为内资谐波减速器龙头。

控制器

控制器本质上就是一个数据处理器，包括硬件和软件两部分。国内企业对硬件部分领域技术已经掌握；软件部分主要包括控制算法、二次开发等，国内企业产品在其开发平台的稳定性、响应速度与易用性等方面与国际先进水平相比还存在一定差距。随着半导体技术的成熟，半导体芯片的性价比越来越高，因此控制器在硬件上并无太高门槛，其核心在于算法要与机器人本体相匹配。

美日韩等外资厂商以机器人控制器核心技术，占据国内工业机器人控制器市场的绝大部分份额。全球行业龙头日本发那科在中国市场份额为18%，稳居第一宝座。国内工业机器人生厂商均自主研发了自家的控制系统，包括新松机器人、埃斯顿、华中数控、新时达、广州数控、汇川技术等公司，也诞生了一批专业的控制系统服务商，如固高科技、英威腾、卡诺普等。

视觉传感器

机器视觉的本质是为机器植入“眼睛”，利用环境和物体对光的反射来获取及感知信息。通过机器视觉代替人眼可以在多种场景下实现多种功能，如读取二维码、确定零部件的装配位置等。人形机器人的视觉传感器包括ToF深度相机、激光雷达、多目视觉等。

不同于双目视觉通过计算实现立体视觉，结构光、ToF 等 3D 视觉利用近红外线光来扫描周围环境，再由 CMOS 图像传感器接收并转换为数字信号，最后通过芯片计算出物体在三维空间中的远近与相对位置，因此能了解物体的动作、与环境的互动，由此即能发展出由动作控制计算机的体感操控，检测出前方的物体等。人形机器人有望提升多目视觉、激光雷达等3D视觉技术的需求。

近日，全球领先的电子工程技术媒体AspenCore公布2023中国IC设计Fabless100排行榜，奥比中光被评为中国TOP 10传感器公司，并且成为榜单中唯一一家3D视觉传感器企业。入选TOP 10榜单的还包括豪威集团、格科微、灿瑞科技、思特威电子等知名半导体公司。

目前人形机器人相关的技术及产品仍在发展当中，且制造成本很高，还未达到大规模落地使用的阶段。若人形机器人相关的技术研发以及成本降低不及预期，将会直接影响到其商业化落地。随着未来以上问题的解决，人形机器人的落地，重复性的工作极易被人形机器人取代，这也将成为人工智能的下一波浪潮。