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人形机器人行业集机械、电子、材料、计算机、传感器、控制技术等多门学科于一体，是一个国家高科技实力和发展水平的重要标志，因此，世界发达国家都不惜投入巨资进行开发研究。日美英等国都在研制人形机器人方面做了大量的工作，并已取得突破性的进展。12月13日特斯拉在X（前推特）上放出特斯拉人形机器人擎天柱2代（Optimus Gen2）的演示视频，视频显示特斯拉的第二代人形机器人在重量、灵活性等方面都有显著进步。随着硬件和软件的协调进步，人形机器人有望在未来两年具备实用性开始逐步进入市场。

围绕人形机器人发展历程及系统组成，下面我们从行业驱动因素入手，了解人形机器人国内发展现状及产业链构成、未来市场空间及相关公司等内容，以期对人形机器人这一行业有所了解。

人形机器人概述

1.什么是人形机器人

人形机器人（Humanoid Robot）是机器人的重要分支，其特点是类似于人类外型的特征，例如有头部、躯干和手脚，但不一定有头发、五官、牙齿等细微特征。其概念需要区别于人型机器人（Android），后者又被称为仿生人，是一种旨在模仿人类外观和行为的机器人，尤其是指具有和人类相似肌体的种类。现阶段人型机器人的概念主要停留在科学幻想领域，常见于电影、电视、漫画、小说等。机器人学领域已经可以设计出功能化、拟真化的人形机器人。

2.人形机器人发展历程

人形机器人技术起步于1960年代后期，以日本的研究成果最为显著。根据产品运动和交互功能成熟度，其发展历程可大致分为四个阶段：

早期发展阶段（2000年以前）：1973年早稻田大学研发出的世界第一款人形机器人WABOT-1的WL-5号两足步行机。1986年，日本本田开始进行人形机器人ASIMO的研究，并成功于2000年发布第一代机型。本田第一代ASIMO可以实现无线遥感，产品形态足够小型化和轻量化，但运动平衡性较差、智能化程度较低。

高度集成发展阶段（2000-2015）：这一阶段参与企业逐渐增加，他们主要攻克特定场景下的人形机器人，例如2003年日本丰田发布的“音乐伙伴机器人”，其可以实现吹喇叭、拉小提琴等乐器演奏功能；日本本田推出的第三代ASIMO，其利用传感器避开障碍物等自动判断并行动的能力，还能用五根手指做手语，或将水壶里的水倒入纸杯。

高动态运动发展阶段（2015年至今）：这一阶段运动能力明显提升，例如2016年美国波士顿动力公司发布的双足机器人Altas具有较强的平衡性和越障碍能力，能够承担危险环境搜救任务。优必选发布的WalkerX采用U-SLAM视觉导航技术，实现自主规划路径；基于深度学习的物体检测与识别算法、人脸识别等，可以在复杂环境中识别人脸、手势、物体。但是目前人形机器人仍难实现运动和交互功能的融合，产品实用性较差、成本较高。

高度智能化发展阶段（2025年左右至今后）：特斯拉有望在2025年前后落地一款兼具高动态运动性能和高度智能化的人形机器人Optimus，并且有望小批量应用于汽车工厂。若这一目标能够实现，有望较大程度推动人形机器人智能化进程。

3.人形机器人系统组成

人形机器人集机械、电子、材料、计算机、传感器、控制技术等多门学科于一体，其技术发展依赖于人工智能、高端制造、新材料等多种前沿技术的发展。根据《人形机器人创新发展指导意见》观点，人形机器人有望成为继计算机、智能手机、新能源车后的颠覆性产品，世界各国都不惜投入巨资进行开发研究。

具体来说，人形机器人可以分为3大部分6个子系统。3大部分是机械部分、传感部分和控制部分；6个子系统是驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人-环境交互系统、人机交互系统和控制系统。

控制系统：是人形机器人的“大脑和神经中枢”，主要包括系统软件和应用软件，控制机器人的自由度、精度、工作范围、速度、承载能力；

驱动系统：又称伺服系统，是一种以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统；

机械结构系统：是人形机器人系统基础，包含主要传动系统；

感知系统：由内部传感器和外部传感器组成，用以获取内部和外部环境状态中有意义的信息；

人机交互系统：操作人员参与人形机器人控制并与人形机器人进行联系的装置；

机器人-环境交互系统：人形机器人与外部环境相互联系和协调的系统。

人形机器人行业发展驱动因素

1.人形机器人经济价值巨大，产业发展战略意义重大

人形机器人集成度，技术复杂，其发展依赖于AI模型与大数据、高端制造、新材料等多种前沿技术和交叉学科，其发展水平是衡量一国制造业水平和科技水平的重要标志。

广阔的应用前景、庞大复杂的产业链，赋予人形机器人产业链巨大的价值潜力，使得人形机器人的研发、制造、投资等领域，吸引和汇聚了全球一流人才、企业、资本。推动人形机器人产业发展对提高生产力和生产效率、优化就业结构、提高人类生活质量等方面有重大意义。

2.我国出台一系列政策，扶持机器人产业发展

针对人形机器人、工业机器人等领域，我国主要从战略规划、项目专项、规范标准和产业配套四个方面鼓励产业发展。

（1）战略规划

工信部等相关部门印发《人形机器人创新发展指导意见》、《“十四五”机器人产业发展规划》、《“十四五”智能制造发展规划》等文件，推动机器人产业提升创新能力、增强高端产品供给，优化产业组织结构，从战略上做好顶层设计。

（2）项目专项

“国家高技术研究发展计划”（“863”计划）及国家重点研发计划重点专项“智能机器人”“智能制造”“机器人创新中心工程”等对机器人相关技术研发、人才引进、产业化应用给予扶持。

（3）规范标准

国家标准委等相关部印发《国家智能制造标准体系建设指南（2021版）》、《国家新一代人工智能标准体系建设指南》、《国家机器人标准体系建设指南》等文件，引领并加快工业、家用、公共服务等领域机器人标准制定、产品认证或注册，为机器人落地后规范化发展奠定基础。

（4）产业配套

我国在税收、土地、金融等环节为机器人提供服务，例如北交所聚焦于人工智能、新材料等领域企业，引导其实现“专精特新”发展。

3.各国政府设立专项资金，扶持机器人产业发展

人形机器人产业的巨大潜力引起各国政府高度重视，美国国家机器人计划、日本新机器人战略、欧盟地平线欧洲计划、德国高科技战略等都将发展重点瞄向机器人，通过政策和资金扶持产业链各环节的技术研发和生产应用。

最近几个月内，国内外人形机器人相关会议将密集举行，各类人形机器人产业相继亮相。其中标志性事件包括特斯拉人形机器人行走测试、优必选IPO上市、特斯拉AIDay，傅里叶机器人预售数量公布、达闼发布双足机器人产品、优必选发布双足机器人产品。

人形机器人国内发展现状

1.国内多款人形机器人产品相继推出

2013年，波士顿动力的Atlas人形机器人首次对外亮相；2015年，挪威1XTechnologies推出EVE人形机器人；2018年，中国人形机器人产业也开始崭露头角，优必选Walker第一代产品参加CES展。近年来，行业催化事件密集，产业进展加速，多家商业巨头也逐渐入局人形机器人行业，2022年，特斯拉Optimus原型机正式亮相，并在短短一年内实现快速优化更新；同年，小米首个全尺寸人形仿生机器人Cyber One亮相秋季发布会；2023年7月，世界人工智能大会开幕式上，中国傅利叶智能发布了其最新研发的一款通用人形机器人GR-1，引发业内强烈关注，被视为通用机器人时代的里程碑。2023年8月北京机器人大会上，四足机器人公司宇树科技和云深科技，以及创业公司智元机器人公司相继推出人形机器人，至此人形机器人行业已经进入百花齐放的新阶段。

2.国内人形机器人处于导入期早期阶段

实现人形机器人数据闭环，主要分为三个阶段——发布产品、工厂场景应用、消费级场景应用，而目前国内人形机器人主要处于发布产品阶段，且未完成行走测试。发布产品阶段需要完成人形机器人产品的理论验证，主要包括行走测试、接入第三方大模型数据、执行特定的任务（如分拣任务），而国内人形机器人主要处在刚发布产品，并未完成行走测试、接入第三方数据和执行任务。

国内人形机器人有望重走智能手机和智能汽车的发展路径，目前处于导入期。人形机器人与智能手机、智能汽车有类似的产品架构和商业模式。随着生成式人工智能的快速发展，催生了初代“AI+机器人”的人形机器人，目前人形机器人处于导入期，随着技术突破及爆款产品的催化下，人形机器人有望成为具身智能的绝佳体现，桥接虚拟与现实，深入各细分消费端，完成导入期的突破。

3.智能化决定渗透率上限，成本决定下限

（1）“数据闭环”决定机器人智能化程度

“数据闭环”是指采集数据并通过技术手段还原仿真场景，在建立模型自我优化从而提升智能化的过程，人形机器人是最通用的“AI+机器人”产品，其最核心的竞争力为“数据闭环”。其研发环节主要包括应用场景需求分析、机械结构设计、运动控制算法、自动驾驶算法、AI大模型、数据训练。而研发过程当中，需要将虚拟场景的仿真和真实场景的应用结合起来，提高模型能力、精度和研发效率，此为“AI+机器人”产品最核心的竞争力。

（2）人形机器人完成“数据闭环”难度更大

自动驾驶数据闭环正在完成中，完成从量产车、采集车在路侧实地采集的交通场景，通过技术手段还原成仿真场景，进入测试环节用于算法测试，再更新和升级量产车的过程。自动驾驶已进入3.0阶段，不同于2.0阶段基于人工规则的软件驱动，3.0阶段自动驾驶功能的迭代以大数据、大模型驱动为核心，感知方式是多模态传感器联合输出结果，而信息融合方式则从后融合逐步向中融合及前融合演进。完整的数据驱动闭环是指从量产车、采集车在路侧实地采集的交通场景，通过技术手段还原成仿真场景，进入测试环节用于算法测试，再更新和升级量产车的过程。

从目前L3级别智能驾驶“数据闭环”情况来看，在还原信息仿真场景、海量数据提取与处理、数据流转、信息提取手段等多个方面存在困难，各大车企布局超算中心。比如，在数据采集过程中会有很多时间不一致、算法不一致、传感器不一致带来的数据差异加大了数据流转难度。数据储存过程中，需要数据标记、清洗、大模型训练等各个环节，不同环节中对海量数据的输入输出都需要强大算力，目前各大车企都在规划布局超算中心。

人形机器人应用场景更多，环境更复杂，“数据闭环”相比L3级自动驾驶难度更大。自动驾驶汽车的核心任务是从A点到B点，在这个过程中对周围的物体进行识别处理以及反馈，从而达到目标。人形机器人在应用场景中，不仅仅是从A点到B点，还同时要处理步态控制、任务协同、接收指令智能化等环节，不同场景面临的不确定更大，这样会带来更大数据量，所以我们认为人形机器人数处理量相比L3级智能驾驶数据处理量更大、采集方式难度更难、复杂场景更多。

目前国内机器人主要在机械设计和运动控制算法研发阶段，预计形成完整数据闭环至少需要5到10年，部分场景可以形成特定闭环，不同类型人形机器人将来可能具有不同“职业”。随着数据闭环不断形成，机器人智能化程度不断提升，我们认为，虽然人形机器人完全实现数闭环难度较大，但一些具体场景情况下，比如家庭场景中执行任务、避障、抓取等相对数据量会小很多，所以近一两年，有望形成某些特定场景数据闭环，完成特定情况下工作任务，如工厂产线、酒店、餐饮等细分领域。

（3）成本决定人形机器人渗透率下限

人形机器人成本决定渗透率下限，降低硬件成本是未来发展趋势。全球顶级机器人公司波士顿动力ATLAS机器人以及本田ASIMO机器人价格昂贵，虽然研发时间较长，但实际应用场景不多。从特斯拉发发布会来看，特斯拉Tesla Bot未来量产成本不超过2.5万美元/台，寻找更高性价比解决方案是行业趋势。

特斯拉引领人形机器人行业，Teala Bot产品参数接近人类，具备性价比的硬件是能否量产的关键环节。2021年Tesla AI Day上，马斯克表示未来Tesla Bot将完全对标人类，其身高为5英尺8英寸，抓取能力为45磅，重量为125磅，硬举能力为150磅，臂伸力为10磅。我们认为Tesla Bot产品参数已非常接近人类，未来相关零部件需要支持产品参数的实现，零部件的性价比尤其重要。

从硬件成本来看，线性关节与旋转关节数量多、整体价值量大，具备降本空间。从技术难度来看，传感器、丝杠、谐波减速机等环节具备较大生产和研发难度。国内人形机器人产业链完善，环节主要分为大脑、电池模组（躯干）、控制器、灵巧手、线性关节、旋转关节等，公司主要分为传统工控公司、汽车产业链公司、机械零部件公司、电子元器件公司。

4.我国政策聚焦产品和需求，配套措施有待完善

当前我国人形机器人核心技术和产品与欧美日韩等发达国家和地区仍有差距，起步早期普及的经济性可能弱于美日等部分国家。但是解决新出生人口下降、劳动力成本上涨、人口老龄化加剧等长期问题亟需人形机器人的推广和普及。我们认为，我国亟需通过顶层战略规划和具体政策落实，采取多方面措施鼓励推动相关企业快速发展，优化人形机器人在多领域应用的经济效益曲线。从而加快人形机器人产业的发展和产品的普及速度，在这一全球综合国力竞争的新方向上占据领先地位。

结合产业发展需要，2023年11月发布的《人形机器人创新发展指导意见》明确关键技术攻关、重点产品和部组件攻关、拓展场景应用是当前主要任务；同时强调将调动各方资源，包括财政支持、技术研发和人才培育等多方面资源的配置，加快人形机器人产业发展。可以预见，各部门将围绕主要任务发布更具体的应对措施，以确保产业发展顺利推进。未来在政策的大力扶持下，我国人形机器人具备充足的成长动能。

依托于中国制造和供应链优势，人形机器人中上游产业链，如减速器、编码器、总成等环节，已经涌现出一些世界高水平的企业。本体和系统集成的研发和生产与世界先进水平仍有一定差距，但是随着国家对于人形机器人支持力度的不断提升，人形机器人技术研发热度较高，2022年相关专利申请总量（6596件）超过日本（6058件）成为全球第一。以优必选为代表的企业和以清华大学等高校为代表的研究机构成为人形机器人专利申请的中坚力量。相信假以时日，在政府和产业的共同努力下，我国有望打通产业链条关键节点，构建起完整的产业链集群，孵化出一批有全球竞争力的企业和优秀产品，将人形机器人塑造为国际上闪亮的“中国名片”。

人形机器人产业链

1.产业链构成

人形机器人产业链可分为上游零部件和软件系统开发、中游本体制造、下游系统集成和销售。

上游：硬件方面，减速器、伺服电机、控制器、传感器是人形机器人四大核心零部件，相关技术发展水平较大程度影响人形机器人的机械性能。软件方面，软件系统开发依赖于仿真软件，其专利壁垒高，技术发展对数据积累要求高，目前国外机器人“四大家族”均有自己私域运营的仿真软件。

中游：本体制造商具有较强的总成能力，根据下游集成商需求完成零部件集成。

下游：系统集成商一般主导人形机器人技术框架设计，并完成渠道铺设和售后服务等工作。

2.上游

（1）电机、减速器、力传感器、丝杠等零部件单品价值量较高用量大

庞大产业链使得众多领域的大量企业可以参与其中，为资本市场带来广阔投资机遇，也为各类相关企业带来更多资金支持助力发展。根据价值量看，电机、减速器、力传感器、丝杠等零部件单品价值量较高且用量大，这类参与者有望率先受益。部分企业凭借技术和生产协同优势，尝试整合机械传动系统零部件，以旋转、线性执行器等产品参与其中，有望获取更高的增加值，也可能成为产业链发展的一大趋势。此外人形机器人SoC芯片相当于人的“大脑”，虽用量小但技术难度大，目前该领域被微软、英伟达等企业垄断。

产业良性发展循环逐步建立，商业化发展指日可待。在政策、科研、资本等多方力量推动下，人形机器人研发和生产基本建立以系统集成商为核心、总成为第一供应商、核心零部件为第二供应商的产业链分工，产业链横纵向合作逐步加强。

例如在特斯拉人形机器人发展推动下，三花智控与绿的谐波展开深入合作，共同致力于关节执行的研发和生产。随着产业链逐步成熟，人形机器人产业正在逐步建立起研发——生产——销售——产品迭代——进一步刺激需求释放和产业壮大的良性发展循环，商业化前景可期。

（2）人形机器人技术研发硬件发展稍快于软件

部分产品已量产，产业化发展可期。目前人形机器人软硬件技术研发均取得显著成果，硬件发展稍快于软件，优必选、Agility Robotics等企业已实现小批量应用。大部分已发布的产品聚焦于机械结构上的“仿人形”，这类产品具备比较优异的运动性能。

例如波士顿动力公司机器人运动速度可达9千米/小时；Agility Robotics公司机器人能够小批量应用于亚马逊仓库，完成物流派送工作。Engineered Arts聚焦于外观形态和沟通交流能力上的“仿人形”，其2022年推出的Ameca机器人脸部神态与人相似度较高，并且能够一边与人类工程师自如地交谈，一边在白板上画出一只猫并在右下角签名。

3.中游

目前国内人形机器人企业主要包括四类：一是老牌人形机器人公司，如优必选、达闼机器人等，此类公司在机器人机电系统、人机交互、导航算法、机器人系统等方面有较大优势；二是技术同源的机器人公司，如傅利叶智能、宇树科技、浙江大学等，此类公司的优势主要在运动控制和机电系统；三是创业新势力，如智元机器人，此类公司机器人产品采用最前沿的技术方案，更符合未来通用场景的需求；三是智能手机、智能汽车等国内大厂，如小鹏汽车、小米科技等，此类公司在自动驾驶、AI大模型、AI算力、训练数据方面有较大优势。

4.下游

人形机器人有望率先在制造业落地。根据技术发展水平以及主要企业战略规划，短期内人形机器人有望先在制造业普及，随后拓展至家用、公共领域。

特斯拉：计划先在工厂自产自用，再拓展至通用服务机器人。在2022年特斯拉AIDay，马斯克表示，首批量产的Optimus将应用在特斯拉工厂做移动搬运、零部件装配等工业级操作，随后可能会让其全程接管汽车生产领域，实现真正无人生产，再之后可能扩展至家庭等更复杂环境中，成为通用服务机器人。

优必选：中短期内完善制造业场景布局。根据财联社获取信息，优必选在制造业场景中的规模分为三阶段：1）2023-2024年：以新能源汽车制造场景作为人形机器人在工业场景的切入点，实现人形机器人在搬运、涂料等工业场景中的测试；2）2025-2027年：逐步拓展至中等难度任务，重点打造3-5个专用场景下的应用，逐渐实现规模商业化，横向拓展至消费电子制造业等其它行业及应用场景；3）2028-2033年：将进一步拓展到较为复杂的任务场景，具备超过10+种技能，成为多任务通用型工业人形机器人。

小米：积极推进人形机器人在自有制造系统中落地，产业布局将分为三阶段：1）短期将扎根某一个场景，实现多个功能做产品技术的验证，进行原型机的开发；2）中期将融入小米制造、智能制造多个场景来做产业验证，进行规模化的验证，实现仿人机器人在制造场景当中的数据积累和模型迭代；3）长期拓展至3C和汽车制造场景之外更多场景中的应用和价值实现，形成7:2:1的“黄金法则”，即在未来的智能制造体系中，70%的工作由自动化设备完成，20%由仿人机器人完成，剩下的10%由人类完成。

做大做强人形机器人产业链，对推动我国经济高质量可持续发展具有长期重要意义。人形机器人集成各个领域的先进技术，有望成为继新能源汽车后又一个划时代的产品。构建和培育完整产业链有助于提升我国综合实力，在全球相关领域竞争中取得和保持优势，带动多学科技术进步，引领制造业与服务业高质量发展，造福社会。

一方面，我国人形机器人等中高端制造产业发展存在核心零部件自主化率低、配套服务滞后、对系统集成工艺理解不透等通病。以人形机器人发展为契机，我国若能攻克多项关键技术、扶持一批有国际影响力的生态型企业、打造多个产业发展集聚区，有望开拓高端制造新模式、新业态，提升我国科技和制造综合实力。

另一方面，人形机器人具备高容错率、高负荷等优势，在重复机械劳动和高危工作环境下能够对人力形成有效替代。通过解放人力、优化社会劳动分工，有望缓解我国长期面临的人口老龄化问题，提升社会整体产出效率、质量、福利保障，增强国家的综合竞争力。

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