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华为入局机器人：加速具身智能人形机器人时代到来！

2023-07-08 14:46:06 | 来源:九方智投 | 编辑: |

一、华为入局机器人，或为具身智能人形机器人大市场

事件：3月5日，《科创板日报》6月20日讯（记者敖瑾）华为8.7亿元注册成立全资子公司的消息，引发市场关注。工商信息显示，东莞极目机器有限公司（下称“极目机器”）于近日成立。

该公司注册资本8.7亿元，由华为全资持股，公司董事长、法人代表为李建国，经营范围包括电子元器件制造、工程和技术研究和试验发展等。

【资料图】

极目机器的经营范围并未显示与机器人业务直接相关，华为在给《科创板日报》记者的答复中，也并未明确该子公司的确切业务内容。

据华为官网，李建国现任华为常务董事、制造部总裁。天眼查显示，除了极目机器，李建国还在华为机器有限公司、华为精密制造有限公司担任法人。后二者均由华为全资控股，分别成立于2022年1月、2021年12月，注册资本分别为21亿元以及6亿元。

二、华为入局机器人顺理成章，已在机器人领域布局多个专利

华为此前曾传出多个与机器人有关的业务动态，主要集中在技术研发领域。华为具备强大的科研实力，软硬件研发有深厚积累。机器人研发方面，2017年，华为就与爱丁堡大学、软银签订协议，围绕AI+机器人开展研发，随后陆续在控制系统、巡检机器人、机器人安全防护等相关领域注册专利。

华为在机器人领域已拥有相当技术积累。华为对工业智能化、数字化的追求，机器人作为“工业智能体”的硬件基础，以及工业数字化链条的重要一环，华为入局理所当然。华为近年与海康威视、未来机器人、科沃斯与达闼机器人等相关企业合作。

2022年6月，华为“机器人的安全防护方法、装置与机器人”专利获授权。据专利摘要，该专利可以应用于陪伴教育小孩或陪伴老人的家庭机器人等消费机器人，以及工业机器人、商用机器人和特种机器人等，可以提高机器人的安全防护能力。

2023年1月6日，其申请的“一种机器人手臂及机器人”专利获授权。专利摘要显示，“本申请一个驱动件便可实现整个手臂的各个部分的活动，有效降低了人形机器人的制作成本，同时减小了机器人手臂在活动过程中产生的噪音”。

据天眼查信息，2023年6月6日，华为技术有限公司申请的“一种人机对话的系统和方法”专利获授权。专利摘要显示，该方法适用于装置中的人机对话场景，并预先配置多个对话机器人，每个对话机器人专注于根据不同话题与用户进行对话。

截至目前，华为技术有限公司多项有关机器人的发明已获得授权，还包括“一种机器人避障方法、装置和系统”“机器人的控制方法，及陪伴机器人”“机器人导航和对象跟踪等”。

华为将在7月7日HDC.Cloud2023开发者大会上，推出全新人工智能产品——盘古大模型也将加速具身智能时代的来临。

考虑到工业领域的机器人虽然未来可期，但目前仅不到五百亿元的市场，我们更相信华为在机器人领域的布局将是瞄准未来的具身智能人形机器人。华为刚刚获得一项人机对话系统领域新专利的授权名为“智能对话系统与方法”。

华为曾注册有效降低人形机器人的制作成本的“一种机器人手臂及机器人”专利，“机器人的安全防护方法、装置与机器人”专利应用于陪伴教育小孩或陪伴老人的家庭机器人。

随着AI技术的爆发和成熟，机器人智能化程度越来越高，逐渐进入颠覆式阶段，成为一个集大数据、云计算、人工智能为一体的核心载体，将拥有最广泛的产业应用。预计到2024年，国内工业机器人市场规模将超过110亿美元；

随着新兴场景的进一步拓展，国内服务机器人市场规模将有望突破100亿美元。据GGII预测，2026年全球人形机器人在服务机器人中的渗透率有望达到3.5％，市场规模超20亿美元，到2030年，全球市场规模有望突破200亿美元。

三、机器视觉与ChatGPT技术发展加速具身智能人形机器人时代到来

人形机器人龙头波士顿动力近期将机械狗Spot接入ChatGPT，实现自然语言调度命令，并通过谷歌语音合成技术进行对话反馈。大模型在仿生机器人领域望加速AI+机器人落地。特斯拉人形机器人Optimus作为标志性产品，5月发布会展示了精准控制、感知能力。

波士顿动力Atlas等人形机器人智能化水平提升，商业化落地有望加速，应用落地面临两大主要难题，一是产品功能简单，智能化水平不足；二是成本高昂。

图：人形机器人的发展

资料来源：优必选、九方智投

AI大模型和硬件技术方案的迭代，有助于机器人产品功能升级和智能化提升。谷歌大模型PaLM-E从计算机视觉和自然语言两方面助力，机器人智能化水平有望持续提升。机器视觉与ChatGPT技术发展加速具身智能人形机器人时代到来：机器视觉首先推动了机器人的感知层，而ChatGPT又极大的推动机器人认知层与决策层发展人机交互与具身智能快速发展。

图：机器人与人工智能融合

资料来源：优必选、九方智投

机器视觉是机器人人工智能技术的重要组成部分。机器视觉帮助机器人能够在服务人类及与人类互动时检测、识别及确认其环境、物体、人脸图像及人体姿势。机器人通过独立及先进的计算机视觉算法提供的数据，可通过处理数据输入、自我学习以区分不同图像，然后采取主动及动态的行动来进行复杂的计算机视觉任务。

图：通用目标检测：目标检测识别算法是智能机器人通过视频/图像输入主动对场景中特定物体进行检测与识别分析，进而输出其位置范围和类别等结果的一种人工智能技术，是智能机器人感知世界的主要途径。

ChatGPT又极大的推动机器人认知层与决策层发展人机交互与具身智能快速发展。

语音交互：使机器人能够模拟人类交互体验，并解决其应用于不同应用场景的特定问题。语音识别以深度学习技术为基础，实现在线语音识别，可将语音快速、实时转换成文字，支持一句话识别和实时语音转写。具备热词定义和用户自训练功能，应用在机器人、智能客服等场景中。

自然语言处理：以深度学习技术为核心，融合文本分类、命名实体识别、句法分析、上下文语义理解、短文本语义匹配等技术，不仅基于BERT等大型预训练模型进行表征，还结合了多轮的历史会话信息，具备庞大的信息量。

语音合成：面对机器人个性化表达的需求，使用迁移学习、对抗训练等深度学习方法，研发了高质量的个性化、多模态及情感的语音合成和转换技术，实现在云侧和端侧的机器人应用。

四、全球老龄化社会将临，人形机器人降本离不开中国供应链

全球与中国劳动力人口下降与老龄化的趋势不可扭转，无论在工业场景还是商业场景，“机器换人”的进程将不断加速。预计到2050年，全球65岁以上的人口数量将增加一倍以上2020年，全世界65岁以上的老人估计有7.27亿人，占总人口的9.3%。

预计到2050年，这一数字将增加一倍以上，超过15亿人。而老年人在全球人口中的比例预计将从2020年的9.3%增加到2050年的16.0%。到本世纪中叶，全球每6个人中就有1个65岁以上的老年人。

历史性的低生育率，加上寿命的延长，确保了几乎所有国家和地区的人口都在整体变老。预计到2050年，全世界65岁以上的老年人也将超过5-14岁和15-24岁人口的数量。预计到2050年，欧洲和北美洲每四个人中就有一个人的年龄在65岁以上（26.1%），而东亚和东南亚则将成为人口老龄化程度排名第二的地区，达到23.7%。

参考工业机器人，机器人主要由三大部分六大系统构成：控制器是输出命令方；伺服系统、减速器相互配合，执行控制器的指令，共同保证工业机器人稳定、精准运行。工业机器人需要比人形机器人更高的精度。

特斯拉样机硬件选型方案兼顾功能和成本，旋转关节选取无框电机+减速器，线性关节选取无框电机+滚柱丝杠，机械手采取空心杯电机+腱绳驱动，视觉采取纯视觉方案，在全自动驾驶FSD芯片基础上开发适合人形机器人的控制器系统。

降本将持续是未来工作重心，主要通过技术方案替代高成本零部件，量产规模效应降本，复用车平台减少投入等方式。当前人形机器人成本10万美金，远景将降本至2万美金。

国产供应链在电机、减速器、滚柱丝杠、传感器等环节积累丰富经验，引进国产供应链有望进一步降本。动力系统降本空间50%，结构和外观降本空间40%，算力系统降本空间20%。

特斯拉机器人关节BOM表成本

特斯拉机器人关节BOM表成本
分类	零部件	数量	单价（元）	总价（元）	占关节成本比例
旋转关节	无框电机	14	2500	35000	8.57%
	谐波减速器	14	3000	42000	10.28%
	力矩传感器	14	5000	70000	17.13%
	编码器	28	500	14000	3.43%
	交叉滚子轴承	14	100	1400	0.34%
	角接触球轴承	28	100	2800	0.69%
线性关节	无框电机	14	2500	35000	8.57%
	力矩传感器	14	5000	70000	17.13%
	编码器	14	500	7000	1.71%
	行星滚柱丝杠	14	2000	28000	6.85%
	反式滚柱	14	5000	70000	17.13%
	深沟球轴承	14	100	1400	0.34%
	四点接触球轴承	14	100	1400	0.34%
灵巧手	空心杯电机	12	1500	18000	4.41%
	编码器	12	500	6000	1.47%
	精密行星齿轮箱	12	500	6000	1.47%
	螺纹丝杠	12	50	600	0.15%
关节总成本	-	-	-	408600	100%

谐波减速器	绿的谐波：谐波减速器龙头，产品谐波减速器及金属部件、机电一体化产品及液压产品等。规划与三花智控成立合资公司为特斯拉墨西哥超级工厂主要供应商。
	双环传动：专注机械传动核心部件：齿轮及其组件，耕耘精密减速器领域，布局RV和谐波。RV减速器和齿轮技术同源
	中大力德：唯一同时提供精密减速器、伺服驱动，永磁直流电机和交流减速电机的机械传动控制核心部件制造商。产品涵盖除控制器外的所有机器人核心部件
	丰立智能：专注钢齿轮、精密减速器及零部件、精密机械件、粉末冶金制品以及气动工具，国内高端电动工具用齿轮龙头，通过与博世合作延伸至精密减速器。
伺服电机	汇川技术：专注变频器、伺服系统、PLC/HMI、高性能电机、传感器、机器视觉等，工控龙头，以PLC和伺服为核心，提供控制、驱动、执行、传感、传动一整套解决方案，除减速器外，打通工业机器人上游核心部件及中游本体链条
	禾川科技：核心产品伺服系统居于国内先进水平，同时积极布局PLC产品，并向产业链上下游扩展，涉足工控芯片、传感器、高端精密数控机床等领域。禾川科技以“伺服+PLC”为核心产品，沿产业链实现工控自动化领域的控制层、驱动层、执行传感层、机电层产品覆盖，形成多个场景成熟解决方案，放量可期。禾川科技持续加大研发投入，公司产品性能与国外龙头接近，以高性价比优势把握下游高景气度新兴制造业绑定龙头优质客户。
空心杯电机	鸣志电器：核心产品步进电机、无刷电机、伺服电机、空心杯电机及前述电机的驱动控制系统等，国内步进电机巨头，市占率10%以上。
	江苏雷利：空调、洗衣机与洗碗机机组件、洗衣机电机及组件、洗碗机循环泵、跑步机电机、医疗仪器用丝杆电机、汽车水泵、汽车精密冲压件及配套零部件等。微特电机及智能化组件龙头，涉及医疗器械、新能源汽车零部件、家用电器四个行业。空心杯电机和丝杠赛道。
行星滚柱丝杠	鼎智科技：主要从事线性执行器、混合式步进电机、直流电机音圈电机及其组件等产品的设计、研发、生产和销售，产品在医疗器械以及工业自动化等高附加值领域应用广泛，2022 年 8 月公司成功入选工信部第四批专精特新“小巨人”企业。鼎智科技是国内高端微电机隐形冠军，已成长为线性执行器国内第一、世界第二，布局高端电机及传动产品矩阵，公司精密运动控制解决方案以微特电机为主要构成，包括线性执行器、混合式步进电机、直流电机、音圈电机及其组件，形成立体化精密运动控制解决方案。持续加大研发投入，目前公司已经形成了三大核心基础技术能力：丝杆滚轧技术、螺纹一体注塑技术和丝杆与电机直连一体技术，产品性能赶超国际先进水平。
力传感器	柯力传感：深耕传感器业务数十年，主要研制和生产各类物理量传感器、称重仪表、电子称重系统、工业物联网系统成套设备，提供工业物联网系统及场景应用解决方案。传感器行业隐形冠军，公司以应变式传感器产品为基石，领先布局工业物联网产业生态，纵向深挖多物理量传感器领域，如视觉传感器、压力传感器、流量计传感器、气体传感器等，横向拓展工业物联网市场，打造以“新老产品+子公司产品+平台产品+事业部产品”构成并融合的物联网产品矩阵，进一步推动集团向物联网企业发展。高度重视产品研发创新，打造品牌核心竞争力，销售渠道覆盖全球，成本及品控体系完善。前瞻布局工业机器人领域，已有多款成熟力传感器产品已量产供货工业机器人企业
机器视觉	奥比中光：行业领先3D视觉感知整体技术方案提供商，公司主营业务是3D视觉感知产品的设计、研发、生产和销售。国内3D视觉传感器龙头，现已成为全球少数几家全面布局六大3D视觉感知技术（结构光、iToF、双目、dToF、Lidar以及工业三维测量）的公司，拥有全栈式技术研发能力和全领域技术路线布局。持续高研发投入巩固公司技术核心竞争优势，高强度投入芯片、算法及激光雷达。
动力总成系统集成	三花智控成立于1984年，专注于制冷空调家电控制部件及汽车热管理控制部件的研发与制造。此外公司还在储能及机器人板块加大投入，通过强化产品力打造，布局公司未来成长曲线。全球建筑暖通、家电设备、汽车热管理控制部件领域的行业领军企业，9类主导产品全球占有率第一，超过20类产品全球占有率前三位，主要客户均为世界500强或中国500强企业。积极布局机器人产业，重点聚焦机器人机电执行器业务，公司通过持续投入和联合研发，已与多个核心客户建立合作具备先发优势。2023年4月，三花智控拟与绿的谐波合资在墨西哥建仓，生产谐波减速器产品，未来可能供货特斯拉墨西哥工厂。三花智控是特斯拉汽车热管理系统供应商，具备良好合作基础，机器人部分关节功率密度要求高需要热管理相关技术支持，公司未来有望成为 Optimus 核心供应商。
	拓普集团成立于1983年，专注于汽车零部件的研发、生产及销售，主要产品包括汽车NVH减震系统、内外饰系统、轻量化车身、智能座舱部件、热管理系统、底盘系统、空气悬架、智能驾驶系统共八大业务板块，主要客户包括国际国内智能电动车企和传统OEM车企等。产品平台化优势，公司把握行业发展趋势，前瞻布局新能源汽车赛道，持续扩大产品线，目前已经拥有汽车NVH减震系统、内外饰系统、车身轻量化、智能座舱部件、热管理系统、底盘系统、空气悬架系统、智能驾驶系统共八大系列，可为给客户提供一站式、系统级、模块化的产品与服务，在世界汽车零部件领域，比较稀缺的供应商。客户群及业务模式优势，在智能电动时代，依托公司QSTP所形成的核心竞争力，公司与国际、国内创新车企及主要传统整车厂建立稳定合作关系，公司推行Tier0.5级的合作模式，可以为车企提高效率降低成本，持续增强合作粘性。公司布局人形机器人的运动执行器，包括旋转执行器和直线执行器。

目前机器人产业仍旧以工业机器人为主，未来随着人形机器人行业的发展，工业机器人领域细分龙头公司也将受益。

伺服、控制不分家，参与者众，且逐步探索驱控一体产品。企业基本同时布局伺服、控制相关业务：在工业机器人行业上游中，伺服、控制器企业业务的重合度很高，因为技术的底层逻辑都是针对“控制”提供服务的，故企业基本上都会覆盖伺服、控制相关的业务。

本体厂商倾向于自研伺服、控制器：工业机器人完成任务的简要流程大致为：控制器-伺服系统-减速器-执行单位，本体厂商为了提升本体与核心零部件的匹配度与自洽性，本体厂商也纷纷布局伺服、控制器相关业务，如安川、埃斯顿等。目前国产高精度的伺服尚需依赖进口。

控制器-关键指标及难点：精度和稳定性是控制器性能的直接指标，但底层算法是核心。控制器直接决定本体的轨迹、位置、位姿、速度、加速度、操作顺序及动作的时间等。

控制器控制的本质是根据运动要求和传感器件的信号进行必要的逻辑、数学运算后，将正确的控制信号传递给伺服系统或其他动力装置，执行单元执行运动要求。

国内外控制器的性能差距主要由两方面决定：

1）软件方面：其一，成熟厂商的控制器是“黑匣子”，国内算法模型参数设定可借鉴性弱；其二，研发与实际应用是两回事，实际应用晚且量小，与运动控制、路径规划等相关的底层算法无法依靠大量的工业机器人的生产实践所积累的数据进行训练优化；

2）硬件方面：高性能的控制器的底层芯片、配套设备（如伺服电机、编码器、减速器）等都需要进口，与本体的磨合度不够。

转速、扭矩和惯量直接指标，但驱动器、编码器性能尤为重要。工业机器人的伺服系统主要由驱动器、电机、编码器所组成，其目的主要是驱动执行机构完成控制器的指令，这要求伺服系统具有响应速度快、精度高、稳定性强、适应频繁加减速等特性。

目前国内伺服系统的高端市场被国外垄断，其主要差距源于以下两点：

1）与驱动器相关的高精度芯片为国外所垄断，如DSP芯片；

2）编码器的核心技术掌握在外企手中。同时，传感器作为编码器的核心元器件，高精度传感器也依赖于进口。值得注意的是，伺服系统作为一个整体，转矩、扭矩、惯量是其主要性能指标，但在配置时，要综合考虑伺服电机的规格和机械末端的位置、速度、精度、动态性能等要求。

减速器-市场玩家总览：格局初定，中日对比存在发展时间差大、研发投入少等问题。

中国企业切入角度：垂直深耕减速器业务，并且会逐步拓展伺服系统、工业自动化服务等，如哈默纳科、绿的谐波。

1）主营其他业务，如搅拌机、主轴等，逐步拓展减速器业务，为自己企业赋能。

2）国企主要通过技术改造、成立合资公司切入。中日减速器企业对比：成立时长：中国企业普遍只有20年左右的时间，远短于日企。

3)营收情况：哈默纳科与纳博特斯克两家企业2021年在减速器相关业务营收66.8亿元，中国所有企业整体加起来，预估在10亿左右，日企占绝对优势。

4)研发投入：日企研发投入高于中国企业，哈默纳科是绿的谐波的3.8倍。

机器人本体方面：四大家族优势显著，国内头部纷纷布局锂电、家电等新赛道部分主流传统工业机器人企业玩家总览情况。

发展路径：“四大家族”起步早，以核心技术向产业链下游拓展，国内企业常以收购机器人产业链相关厂商完成布局，之后转入自研。

业务及经营：机器人本体企业混业经营是普遍现象，机器人自动化业务占到整个公司的35%左右，较四大家族，2021年国内头部企业利润率相对较低。

产品线情况：“四大家族”机器人种类多、负载范围广，产品线覆盖率高，国内企业虽主流产品均有覆盖，但产品丰富度、精度等均有差距。

下游行业：锂电、光伏等行业受国产化政策支持，较国外企业更有优势；医疗、教育培训等行业是国内本体企业的差异化赛道。

企业	成立时间	存续时长	成长路径与优势	2021营收（亿元）	机器人业务占比	净利润率	产品线	近期新产品	优势行业
ABB	1890	133年	变压器设备起家，以运动控制技术为核心率先进入喷涂场景	1866	11%	14.2%	除直角坐标系外全覆盖	协作机器人、3D质检功能包	一般工业、汽车行业
发那科	1972	51年	从富士通分离，开发日本首台数控系统，零部件自主率高	323.7	38%	28.6%		高负载机器人，协作机器人	3C、新能源汽车、重工业
安川电机	1915	108年	开发世界首台伺服电机，性价比较高	281.3	37%	11.6%		切割、点焊机器人、新能伺服电机	源、半导体、3C、食品
库卡	1898	125年	焊接设备起家，深耕汽车行业集成业务后向上自研	249.4	31%	1.8%	全覆盖	弧焊、协作机器人，云平台	汽车、3C、家电、食品
埃斯顿	1993	30年	基于数控和伺服技术，收购机器人厂商提高零部件自主率	30.2	67%	5.2%	SCARA 多关节桌面机器人	小负载机器人、焊接机器人	新能源、3C、汽车零部件
汇川技术	2003	20年	基于伺服技术，2021年开始布局机器人本体业务	179.4	2.0%	20.5%		桌面级六轴机器人	3C、锂电、硅晶、纺织
新时达	1995	28年	电梯控制起家，2012年陆续收购零部件、集成业务厂商	42.6	64%	4.0%		锂电行业机器人、 MES系统	3C、锂电、光伏、电力
拓斯达	2007	16年	注塑机起家，销售型公司向技术型转变，集成能力出众	32.9	34%	2.1%		6轴多关节机器人	新能源、光电、汽车零部件
埃夫特	2007	16年	从奇瑞汽车独立，外购意大利机器人企业，基于汽车行业发展	11.5	36%	-17%		喷涂机器人、智能编程系统	汽车零部件、3C、家具制造
华中数控	1994	29年	基于机床的控制和伺服技术布局机器人本体和集成业务	16.3	40%	2.6%		软硬一体集成方案	3C、家电、院校培训
机器人	2000	23年	从中科院自动化所分离，技术实力雄厚，承接多项国家项目	33.0	38%	-17%	全覆盖	清洁机器人、协作机器人