2024年中国人形机器人行业研究报告 -产业加速落地应用范围广阔

来源：行行查研究中心整理来源：行行查研究中心整理 机器人大仿人机器人小仿人机器人-—大仿人机器人小仿人机器人 工业机器人服务机器人特种机器人在医疗和教育等对于有效沟通有人形机器人在家庭服务、医疗保健、安全防护、教育娱乐等领域的应用不断扩展，为人类提供更人形机器人的机械结构不断优化，能够实现更加灵活和自然的动作，提高工作效率。特点交互能力智能化水平高外观设计示意图L1（基础型）有部分有 L2（半交互型）有有 L3(交互型)有有部分有 L4(自主型)有有有—L5(自适应型)有有有有波士顿动力发布初代Atlas，液压系统驱动的代表斯拉公布人形机器人Optimus波士顿动力发布初代Atlas，液压系统驱动的代表斯拉公布人形机器人Optimus原型机；小米发布全尺寸人形仿生机器人CyberOne波士顿动力发布视频显示Atlas可以完成高难度动作；Robotics合作研发人形机器人DigitFigure首发了OpenAI大模型加持的机器人Demo；优必选人形机器人Walker接入百度文心大模型本田公司制造了第一台本拥有上肢的机器人P1本田公司设计并开发类人型本田公司设计并开发类人型大学研发中国第一台人形机器人“先行者”日本软银集团对外展示了人形机器人Pepper早稻田大学建造了世界上第一个全尺寸智能人形机器人WABOT-1英国科英国科技公司EngineeredArts推出Ameca机器人；优必选首发大型仿人服务机器人WalkerX；特斯拉宣布制造人形机器人TeslaBot的计划特斯拉发布人形机器人Optimus第二代、国内人形机器人密集发布：追觅、傅里叶智能GR-1、宇树H1、智元远征A12000年-2016年2016年-2022年2022年至今快速发展阶段成长阶段萌芽起步阶段快速发展阶段成长阶段探索人形机器人结构及运动技术，实现探索人形机器人结构及运动技术，实现简单行走和平衡控制，有一定智力水平实现高动态运动，人工智能快速发展，感知技术、自主决策、自主导航、协作能力等大幅提升提升人形机器人的智能化水平，实现较为复杂的运动和交互功能先行者--国防科技大学Blackman--国防科技大学BHR5--北京理工大学先行者--国防科技大学Blackman--国防科技大学BHR5--北京理工大学GR-1--傅利叶智能H1--宇树WalkerS--优必选WalkerX--优必选优悠--优必选ARTrobot--钢铁侠科技低低小轴轴由于滚珠丝杠采用滚珠运动，起动扭矩极小，不会出现打滑等爬行现象，具有较高的进给精度。与滑动螺旋相比，滚珠螺旋传动的摩擦阻力小，传以上，是滑动丝杠传动的2-4倍，能有效地将扭矩转化为推力滚珠丝杠副内外滚道均为偏心角双孤面，滚道间隙极小时传动灵活。如有必要，可消除轴向间隙和初级弹性变形，以获得良好的刚性。它既可把回转运动变成直线运动(正传动)，又可把直线运动变成回转运动(逆传动)，滚珠丝杠具有可逆性但缺点是不能自锁。线性致动器直线导轨线性拖板载荷传感器二力构件滚柱螺母滚柱保持架丝杠保持架直齿•优点：高负载和长寿命是行星滚柱丝杠的最大优点•优点：高负载和长寿命是行星滚柱丝杠的最大优点。与普通滚珠丝杠相比，适用载荷约为3-5倍，使用寿命高达15倍，因此产品或机器的稳定性会增加很多。显着降低维护成本和停机时间。•缺点：制造成本比较高，贵一点，但是在国内厂家的努力下，成本下降了很多，让很多用户可以接受。倒置滚柱丝杠倒置滚柱丝杠行星滚柱丝杠导轨滑块夹轨滑块夹轨导轨导轨滑块夹轨滑块夹轨导轨特点具体内容）， 传动平稳、精度高;制造髋、腰腹等重负载单紧凑;材料易疲劳损坏。人形机器人旋转关节轴4：1谐波轴5：1谐波轴6：1谐波轴3：1谐波空心杯绕组前端盖滚珠轴承磁钢平衡环霍尔磁钢霍尔传感器外壳安装架铁芯柔性电路板波簧柔性电路板后端盖滚珠轴承 触觉传感器(前中后)摄像头(前中后)激光雷达麦克风超声波传感器位置传感器IMU位置传感器IMU(胸部、踝部)力矩传感器(手腕、脚踝)触觉传感器(双手手指)充磁空心杯定子工序转轴+永磁体装配充磁空心杯定子工序转轴+永磁体装配测试动平衡校准设备充磁机无检测设备设备充磁机无检测设备让永磁体的让永磁体的稀土磁化动平衡机需要辅助支具，将转轴与永磁体装配具体描述需要辅助支具，将转轴与永磁体装配具体描述老化检查需要识别不平衡点，做相应校准精密加工委外收货检验精密加工本工序部分委外 原材料锯床锯料/锻造 粗加工 原材料锯床锯料/锻造热处理热处理 入库成品检验装配后道处理齿轮加工 丝杠毛坯预备热处理校直加工端面及中心孔加工端面及中心孔粗车! 粗磨铣! 感应淬火并检验研中心孔 磨端部螺纹铣键槽! 研中心孔一精磨并全面检验 半精车加工端面及修中心孔高温时效并检验 粗磨探伤时效处理并检验! 低温时效并检验半精磨研中心孔入库入库通过摄像头、雷达通过摄像头、雷达、传感器对机器周围环境的监控或者获取信息。运动规划是指运动任务方法，控制是执行过程。运动规划及控制确保机器人能够准确执行所提供的运动指示，并实现操作、移动及运动等功能。环境感知模块环境感知模块各类传感器各类传感器激光雷达激光雷达毫米波雷达毫米波雷达3D摄像头等3D摄像头等 五官伺服系统与传动系统AI伺服系统与传动系统AI芯片模块伺服系统传动系统位置/速度/力(矩)AI芯片存储器伺服系统传动系统位置/速度/力(矩)AI芯片存储器 大脑 大脑 人形机器人信息处理控制器的核心部件是CPU，作用是处理传感器数据、做出决策并控制器的核心部件是CPU，作用是处理传感器数据、做出决策并控制执行器对控制信号进行放大、滤波、转换等处理，从而将控制信号转换为执行器所需的电信号。 感知基于程序设定的规则AI大模型赋能，根据输入基于程序设定的规则AI大模型赋能，根据输入的数据，总结规律进行决策，模仿人类思考过程决策决策 输入系统 输出系统 输入系统交互页面语音采集交互页面语音采集语音解码 交互页面 数据调用语音合成语义分析语义分析语义匹配逻辑处理整合通信技术输入信息转码技术知识库整合通信技术输入信息转码技术知识库构建与学习信息采集技术推理及行为理解技术搜索技术、数据挖掘、知识获取、机器学习等语音识别、运动识别、脑电波识别及加工等动作理解、发音理解、电信号推理、机器推理等语音采集、图像搜索技术、数据挖掘、知识获取、机器学习等语音识别、运动识别、脑电波识别及加工等动作理解、发音理解、电信号推理、机器推理等语音采集、图像采集、深度视觉、脑电波识别等识别结果识别结果多目视觉多目视觉技术是指利用多个相机或传感器同时获取场景信息，多目视觉多目视觉技术是指利用多个相机或传感器同时获取场景信息，并通过多帧图像的分析与融合，实现对场景的全方位感知和理解。TOF深度相机通过测量光在空间中飞行的时间来换算成距离，从而测得深度相机与物体的距离。多个TOF深度相机还可以绘制出局部区域的三维环境图，确定机器人的当前位置和方向。立体视觉重构场景的三维几何信息，可以帮助机器人感知周围环和避障功能。捉人类的手势和动作，通过算法将这些动作实时转换为人形机器人的行为。利用摄像头捕捉的数据来分析和改进机器人的动作、姿态和交互方式3D激光雷达激光雷达通过其高分辨率特性和固定扫描模式，能够获取精确的三维数据。这些数据可以帮助人形机器人实现对周围环境的立体感知，进而实时感知和识别包括人、动物、家具等在内的各种物体。传送带软件/软件/算法：输入法、控制算法。控制器。识别与处理算法。理器等)。解算算法。环控制算法。光栅尺。算法。感器(电子皮肤)。外部世界生物的感知机理运动控制运动控制令力控制力控制电子行业电子行业物流领域1.人形机器人在仓库或配送中心可以自动完成货物的2.机器人通过视觉识别等技术，能够准确地识别和分化工行业家庭服务医疗服务娱乐服务商业服务家庭服务医疗服务娱乐服务。。以准确地定位被埋的人员，并进行救助，提高了搜救速实时操控和交互，使救援人员能够更好地了解现场情况1、数据收集与分析：通过数据分析和模式识别人形机器人可以在极端环境下进行作业，帮助预测风险并制定2、虚拟训练与仿真：结合虚拟现实技术，人形机器人可以提供安全的仿真训练环境，使人员熟悉极端作业场3、安全保障：在极限作业中，人形机器人可以实时监2、战术支持与火力支援：机器人可以携带武器和战3、后勤支援与战场救援：人形机器人在后勤支援方Tesla超级工厂落地身高：身高：1.5米重量：89公斤1、41个高性能伺服驱动关节2、面部160°环绕4.6K高清双柔性曲面屏3、灵动酷炫的四维灯语体系4、模块化设计便捷可拆卸电池1、全新升级的多模态交互系统视、2、听、触、环境多通道感知3、内置原生28+机器人情绪体系4、主动式交互与用户建立共情基于多目视觉传感器的三维立体视觉定位采用Coarse-to-fine的多层规划算法第一视角实景AR导航交互及2.5D立体避障技术实现动态场景下全局最优路径自主导航创新升级四目系统及双RGBD传感器大负载7自由度手臂及6自由度手掌卓越的物体识别分拣与操作能力自主操控冰箱、咖啡机、吸尘器等家电身高机械关节模组最大模组峰值扭矩96Nm/kg峰值应矩密度全身控制算法体重显示模块2D弯曲OLED屏幕听觉传感器双麦克风识音系统视觉传感器MiSense视觉空间系统自研三维重建算法MiSense自研空间视觉模组MiSense视觉空间系统自研三维重建算法MiSense自研空间视觉模组支持GPS时钟同步8米内深度信息精度音频算法85种环境语义识别音频算法85种环境语义识别6类45种人类语义情绪识别CyberCyberOne分辨85种环境语义；小米自研全身控制算法，视觉采用MiSense视觉空间系统，能识别人物身份、手势、表情等；CyberOne拥有21个关节自由度，速度可达3.6km/h，全身5种关节驱动，峰值扭矩300Nm。移动速度3.3m/s(世界移动速度3.3m/s(世界(1520+285)mmx570mmx220mm400mmx2338mmx2 中游上游 中游上游来源：行行查研究中心整理和原始设计商（ODM按照品牌商的订单需来源：行行查研究中心整理50201820192020202120222023E全球智能专业服务机器人（十亿美元）全球智能个人/家庭服务机器人（十亿美元）0201820192020中国智能专业服务机器人（十亿元）202120222023E201820192020中国智能专业服务机器人（十亿元）202120222023E中国智能个人/家庭服务机器人（十亿元）050领导者领导者中小型代工厂商中小型代工厂商.————————..————————.科沃斯江苏苏州科沃斯是全球知名服务机器人制造商，业务涵盖家庭服务机器云鲸广东深圳小米北京市石头科技北京市工厂以优化生产与供应链管理，同时积极开展市场营销与品牌美的广东佛山《人形机器人创新发展指导意见》产品达到国际先进水平，并实现批量生产，在特种、制造、民生服务等场景得到示范应用，探《关于开展2023年工业和信息化质量提升与《关于规范和加强人工智能司法应用的意见》《推进家居产业高质量发展行动方案》《关于开展2022年度智能制造标准应用试点工作的通知》《关于推动轻工业高质量发展的指导意见》来源：行行查研究中心整理来源：行行查研究中心整理2021年TeslaAI发布了人形机器人概念图特斯拉人形机器人Optimus正式亮相，并公布更多设计细节2023年股东大会上提到特斯拉自研超美Dojo为Optimus提供算力支持，可加快训练速度并降低训练成本，加快人形机器人的产业化落地特斯拉机器人X官方账号发布了最新一期视频，展示了在控制能力和执行能力方面的新进展“擎天柱”从篮子里拿出一件衬衫，小心翼翼地折叠超来，然后放在一边2022年2月2023年3月2023年8月2023年12月2024年2月2021年8月2022年10月2023年5月2023年9月2024年1月特斯拉完成人形机器人的开发平台建造特斯拉通过视频分享人形机器人最新进展，视频中的人形机器人已经能够插拨插头、使用电动工具至少有五个特斯拉Optimus机器人原型已经建成并能够行走，使用的电机、控制器和电子设备均由特斯拉设计和制造特斯拉发布Optimus-Gen2人形机器人展示视频：度、行走提选30%全身减重10kg、足部使用力传感器、平衡能力&全身控制提升、手指灵活度提升，并全部使用视觉传感器最新视频中Optimus行走速度约为0.6m/s,相对于去年9月发布的视频速度提升30%+;改善了前庭系统、阻捕轨迹和地面接触逻辑、升级了运动规划器、添加了轻微的躯干和手臂摆动特斯拉发布Optimus概念二季度生产大约10个Optimus，预计到今年11月就可以完成搭载了特斯拉自己设计的执行器的Optimus特斯拉发布Optimus概念$$完成人形机器人开发平台的制造完成人形机器人开发平台的制造LexFridman采访Musk，灵巧手的目标是“穿针引线”展示了Optimus展示了Optimus的最新型号，通过视频展示了Optimus搬运盒子等简单的行动，现场展示了Optimus的真机，但只能在工作人员的搀扶下行动Gen-2发布，ID设计、自研的执行器和传感器、2自由度驱动的颈部、行走速度提升30%、减重10公斤、脚部力/扭矩传感器等，提升的平衡和全身控制算法、集成执行器的电子和布线发布Gen-2行走视频，行进更加稳定发布Gen-2行走视频，行进更加稳定特斯拉乘用车及卡车等车型销售。主要包括Powerwall、Megapack储能产品特斯拉乘用车及卡车等车型销售。主要包括付费超级充电桩OptimusOptimusGen2OptimusGen1主要特点包括摇摆、挥手示意、弯腰屈540台Alpha机器人在中国中央电视台春节联