仿人机器人与工业机器人供应链差异大，技术壁垒高，非普通厂家可短期转型
核心思想：目前市场对人形机器人的认识还存在较大偏差：当前市场只是简单地复制工业机器人的硬件构成和技术要求并分析其供应链，认为人形机器人和工业机器人在供应链上几乎是一样的。我们认为，无论是从研发设计还是量产角度来看，人形机器人与工业机器人都有很大不同，在结构设计、硬件构成、控制算法、核心性能要求和部件选型等方面存在巨大差异。 。
人形机器人的技术壁垒极高，非一般机器人厂商可以在短时间内转型。仿人机器人涉及工程学和控制科学，汇集了电子、机械、自动化控制、计算机等领域的研究成果。人形机器人不能简单地购买零件并组装起来以实现人形功能。仿人机器人的核心设计要求也与普通机器人不同，即使是全球领先的工业机器人制造商短期内也难以切入该领域。
人形机器人赋予机器“生命”，高度渗透到各行业应用场景。未来的市场空间非常广阔。 20世纪70年代，海外大学和研究机构开始研发人形机器人。经过多年的技术探索和积累，仿人机器人可以实现平稳行走、上下楼梯、跳跃、快速奔跑等功能，应用于灾区野外勘探和救援。科技展示、人机交互等场景，未来市场空间非常广阔。
人形机器人：多领域研究成果的跨学科杰作
人形机器人（Robot）又称拟人机器人，具有类似人类的感知、决策、行为和交互能力。它具有类人的外观、感觉系统、智能思维方式、控制系统和决策能力，最终表现出“类人行为”。仿人机器人涉及工程学和控制科学，汇集了电子、机械、自动化控制、计算机等领域的研究成果。他们不能简单地购买零件并组装它们来实现人形功能。仿人机器人按照高度分类，可分为大型仿人机器人和中小型仿人机器人。
人形核心赋予机器人“生命”
回顾人形机器人的发展历史，有三个重要标志：第一阶段：以早稻田大学人形机器人为代表的早期发展阶段；第二阶段：以本田仿人机器人为代表的系统高度集成发展阶段；第三阶段：以波士顿动力公司的人形机器人为代表的高动态运动发展阶段。
日本率先开展人形机器人研究 实现双足行走
1971年，日本早稻田大学加藤教授推出了基于液压系统的双足机器人WL-3和WL-5，实现了步长15cm、周期45s的静态行走。后来设计的电机驱动WL-9R和WL-10DR通过踝关节扭矩控制实现动态行走，单步周期缩短至1.3s。 2006年，加藤一郎的学生Junio 教授推出了人形机器人-2R（具有41个自由度），它可以以1.8km/h的速度行走，并能适应不同的软硬表面。
本田推出的Asimo代表了当时最先进的技术水平
1996年，日本HONDA公司开发出第一台人形机器人P1，随后又推出了可以在普通道路上行走的P2，随后又推出了P3。 2000年11月12日，最具代表性的基于运动控制的双足机器人阿西莫（Asimo）发布，身高120cm，体重52kg，行走速度0~1.6km/h。
体现全新驱动设计，丰富驱动技术路线
1997年，密歇根大学的研究人员开发出一种欠驱动双足机器人，可以实现无脚动态行走。基于该相机，我们开发了MEBAL和MARLO系列欠驱动行走机器人，实现三维欠驱动行走。该机器人于 2017 年发布，售价约为 7 万美元。其驱动电机位置较高，腿部添加了弹簧，可在静止不动时实现高效步态。 2022年，Digit将在基础上推出。它具有稳定的行走和跑步步态，具有爬楼梯和自主导航的感知能力，可用于搬运包裹。
HRP系列机器人可实现稳定行走并与人配合
1998年，日本产业技术综合研究所开始牵头HRP系列项目，旨在开发“能够在人类工作和生活环境中与人协调共存、能够完成复杂工作任务的人形机器人系统”。 HRP-2和HRP-3可以稳定行走，完成多种灵巧动作（如日本舞），配合他人举起物体，越过障碍物，从地上举起物体，跌倒时保护自己并重新站起来， ETC。
Atlas采用自主设计的液压驱动系统，运动能力全球第一
波士顿动力公司在美国国防高级研究计划局 (DARPA) 的资助下开发了第一代液压驱动四足机器人原型。 2009年10月，波士顿动力公司发布了设计为美国实验防护服的军事装备。它具有较强的自平衡能力和运动性能，在受到外界环境干扰时能够及时调整步态以保持平衡。
IIT推出WALK-MAN，在欧洲具有影响力
IIT推出的WALK-MAN消防机器人增加了力控制，形成带有扭矩控制的手关节，但牺牲了部分机器人刚性。 2008年，IIT创建了开源人形机器人iCub来研究感知学习和人机交互，并且具有非常好的人机交互性。它是根据三岁半孩子的体型设计的。它高1米，有53个自由度。它可以单腿行走并保持平衡。
瑞士研究机构利用被动灵活性进一步提高跳跃和地形适应能力
2011年，瑞士苏黎世联邦理工学院机器人与智能系统研究所下属的机器人系统实验室开发出基于SEA关节的单足机器人，利用机器人的被动灵活性实现节能跳跃和地形适应。在此基础上，开发了电机驱动的四足机器人。
HUBO荣获DRC竞赛第一名 推动亚洲研究发展
来自韩国科学技术院（KAIST）的双足机器人HUBO凭借轮足混合运动方式在2015年DRC比赛中获得第一名。在HUBO2的帮助下，HUBO2成为世界上第一个商业化的人形机器人平台。被世界领先的研究机构（MIT、等）购买作为研究平台。
中小型仿人机器人研发如火如荼，丰富拓展应用场景
法国公司推出NAO典型机器人，销量超过1万台。该公司一直坚持走商业化道路，这与波士顿动力和阿西莫有很大不同。后来被日本软银收购。后来推出了罗密欧机器人。在高度小于50厘米的小型双足机器人中，韩国公司的-OP机器人以其稳定的行走和颜色识别而闻名。韩国Hitec公司推出-1，国内乐居（深圳）机器人分公司推出“Aleos”机器人。
我国推出多款机器人，“仿人”取得重大进展
2017年，北京理工大学研发的BHR-6实现了全球首创的防坠落、滚动、行走、跑步、跳跃等模态运动及转换功能。摔倒后还能再站起来。浙江大学研发的“悟空”以乒乓球为例进行环境感知和全身协调操作研究，并实现了人形机器人打乒乓球的演示验证。中科院合肥物质科学研究院研制的人形机器人已实现行走、工作等功能，并已报名参加2013年DARPA机器人挑战赛。
液压/电机/气动驱动替代人体关节，硬件技术匠心设计
仿生机构设计：建立基于人体骨骼的简化模型
仿人机器人是一个高自由度、强非线性的动态系统。动力学和运动学分析通常采用多刚体动力系统与仿真数值计算相结合的方式进行。机器人运动分析包括动力学分析和运动学分析，其中运动学又分为正运动学和逆运动学。
联合驱动路线一：液压驱动动力强劲，爆发力强
优点：输出功率高，无需减速机，强度高，爆发力强，承受机械冲击和损坏的能力强。缺点：液压系统易漏油、体积大、噪音大、功耗大。它必须配备液压源。
联合驱动路线二：电机驱动最传统，结构简单，应用广泛
优点：结构简单，位置伺服精确。缺点：扭矩伺服差，传动损耗高，不如液压驱动爆发力强。
联合驱动路线三：气动驱动重量轻、价格低，但控制精度不高。
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优点：气动人工肌肉重量轻、价格低、易于维护。与气缸相比，它们具有更大的功率体积比和功率质量比。缺点：控制精度不高。工作效率低，工作速度稳定性差。
平衡控制直接影响行走表现，企业通常自主开发核心控制算法。
机器人状态估计的核心问题包括：传感器选择与布置、传感器数据标定、机器人本体建模、多传感器数据融合。在控制器的设计选型中，通常根据自身状态和机器人模型来选择控制策略，然后执行控制指令。控制器的设计是机器人设计的核心部分。
人形机器人电池？能源优先考虑电力的最高需求
动力电池最新进展：CTP3.0“麒麟电池”即将发布
据宁德时代官网介绍，采用CTP3.0技术的“麒麟电池”可实现质量能量密度255Wh/kg（三元）或160Wh/kg（铁锂），体积利用率72%，4C快速充电，5分钟热启动和安全无热扩散的多项性能指标。
展望未来：仿人机器人电池材料的需求方向是什么？
可见，仿人机器人对放电倍率和循环寿命要求不高，但对质量和体积能量密度要求高，对快速充电能力有潜在要求。因此，具有高能量密度且优选具有快速充电能力的电池和电池材料是仿人机器人电池的需求方向。属于层状氧化物正极的高镍/中镍高压三元正极是目前的首选，未来富锂锰基正极也可能占据一席之地。
较强的环境适应能力和行为决策能力，这与工业机器人追求高精度不同
仿人机器人的关节/电机数量远高于工业机器人，其价值更被看好。
在仿人机器人的硬件结构中，关节是其非常核心的部件。人体下肢决定步行、跑步等运动的表现，主要包括髋关节、膝关节和踝关节三大关节。人形机器人的关节自由度不可能完全像人类。需要对下肢全方位行走所必需的自由度进行分析和细化，并通过关节的设计来实现这一点。机器人的自由度/关节总数通常为20-50，甚至更高。设计和控制难度更大，电机和减速机的价值更加有前途。
仿人机器人视觉系统具有更高的性能和数量要求
仿人机器人视觉系统是标准的，要求很高。大多数是双眼视觉（需要2个摄像头）。有时需要 3D 视觉。相机数量和整体价格均高于工业机器人视觉。工业机器人视觉不是标准配置。这是一个可选的高端选项。它通常包括工业相机，主要用于 2D 视觉。
关节占人形机器人成本的50%以上。我们看好国内电机、减速机企业。
仿人机器人关节成本占比最高，达到50%以上，包括电机、减速器、传感器等，国内企业在性能方面可以满足要求，看好国产电机的产业链机会和减速机公司。排除关节后，成本占比依次为结构件、控制器、电池等、传感器。国内厂商在结构件方面表现更好，选择也更多。
特斯拉机器人是一个实用的物体，也是一个打开想象之窗的使者。
技术路线预测：采用准直驱QDD方式，控制方式仍然采用传统的模型库控制方式，8个摄像头，高性能计算机芯片进行计算。成本方面：我们认为成本压力较大。 40台电机的集成接头带来的成本是比较大的。按每个接头4000元计算，接头成本超过10万元。同时，轻质且柔性的外壳材料仍然相对昂贵，并且准直驱动器驱动大电流，电池也面临挑战。但如果实现量产，成本下降的空间很大。
特斯拉bot实现量产后，新电机市场规模有望达千亿元
目前，仿人机器人价格非常昂贵，而且准直驱技术路线对电机性能提出了很高的要求。目前，进口电机的价格通常在5000元至6000元，甚至数万元，国产电机的价格也在2000元以上。考虑到特斯拉机器人的大规模量产，规模效应会带来成本下降。当出货量分别为50台、100万台、200万台时，假设电机单价分别为1500元、1000元、600元。
特斯拉Bot实现量产后，看好国内电池企业成本优势明显
仿人机器人需要电池来保证供电，不像工业机器人不需要电池。仿人机器人对电池、放电系统、BMS有很高的要求。参考波士顿动力公司的Atlas机器人，其电池容量为605Wh，续航时间为90分钟。作为一款商业化量产的人形机器人，我们按照续航时间4.5小时、电池容量1.8KWh、电池价格1.1元/Wh来计算。仿人机器人的电池价格约为2000元。当仿人机器人出货量为200万台时，其市场空间约为40亿元。
报告摘录：
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