1、“機(jī)器人+”大時(shí)代有望加速來(lái)臨

    從全球范圍來(lái)看，機(jī)器人被譽(yù)為“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，其研發(fā)、制造、應(yīng)用是衡量 一個(gè)國(guó)家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志，已成為全球新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命的重 要切入點(diǎn)。在人工智能、硬件、網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算等技術(shù)融合發(fā)展下，機(jī)器人智能化、柔性化 程度不斷提高，對(duì)場(chǎng)景的自適應(yīng)能力越來(lái)越強(qiáng)，機(jī)器人在各領(lǐng)域加速滲透，“機(jī)器人+”大 時(shí)代有望來(lái)臨。

1.1 預(yù)計(jì) 2022 年全球機(jī)器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá) 513 億美元

      據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO），將機(jī)器人定義為：具有一定程度的自主能力，可在其環(huán)境內(nèi)運(yùn) 動(dòng)以執(zhí)行預(yù)期任務(wù)的可編程執(zhí)行機(jī)構(gòu)。據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)盟（IFR）劃分標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)器人一般 分為工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人，工業(yè)機(jī)器人一般用于制造業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，而服務(wù)機(jī)器人一般 用于生活等非制造業(yè)環(huán)境，并且分為個(gè)人/家用服務(wù)機(jī)器人及專(zhuān)業(yè)服務(wù)機(jī)器人。中國(guó)電子 學(xué)會(huì)結(jié)合中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展特性，將機(jī)器人分為工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、特種機(jī)器人 三類(lèi)，本文以此為劃分標(biāo)準(zhǔn)。

         我們正生活在一個(gè)歷史性變革的時(shí)代，隨著全球逐漸走出疫情以及勞動(dòng)力持續(xù)短缺，機(jī)器 人在制造業(yè)、倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸、醫(yī)療康復(fù)、應(yīng)急救援領(lǐng)域不斷深入拓展，全球機(jī)器人市場(chǎng)持續(xù)高 增長(zhǎng)。根據(jù) IFR 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì) 2022 年全球工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、特種機(jī)器人市場(chǎng) 規(guī)模約 195 億美元、217 億美元、101 億美元，機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模合計(jì)約 513 億美元，同比增長(zhǎng) 19.6%，2017-202 復(fù)合增長(zhǎng)達(dá) 14.7%。其中，中國(guó)市場(chǎng)快速發(fā)展，預(yù)計(jì) 2022 年占 全球機(jī)器人市場(chǎng)比重約 34%、市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 174 億美元。

1.2 人口老齡化加劇，機(jī)器人長(zhǎng)期需求潛力大

人口老齡化加劇使得全球勞動(dòng)力持續(xù)短缺。伴隨著全球主要經(jīng)濟(jì)體的持續(xù)的低出生率

1.3 機(jī)器人為人工智能核心載體，將擁有廣泛的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用

     人工智能時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。人工智能是研究、開(kāi)發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、 方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門(mén)新的技術(shù)科學(xué)；第一次被提出是在 1956 年達(dá)特茅斯夏季人 工智能研究會(huì)議上，當(dāng)時(shí)的科學(xué)家主要討論了計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域尚未解決的問(wèn)題，期待通過(guò) 模擬人類(lèi)大腦的運(yùn)行，解決一些特定領(lǐng)域的具體問(wèn)題。智能機(jī)器人是人工智能和機(jī)器人技術(shù)之間的橋梁。人工智能這使得機(jī)器人不僅可以完成日 常任務(wù)，還可以完成更多需要更多“智能”的復(fù)雜任務(wù)。在智能化加持下，機(jī)器人的外延 及邊界已被數(shù)倍擴(kuò)大，新物種的誕生及傳統(tǒng)設(shè)備的智能化將共同驅(qū)動(dòng)“機(jī)器人”產(chǎn)業(yè)十倍 及百倍增長(zhǎng)。面對(duì)人類(lèi)對(duì)于物質(zhì)及精神永不停止的需求增長(zhǎng)，相對(duì)于元宇宙，機(jī)器人將會(huì) 是“現(xiàn)實(shí)宇宙”中的重要供給方案。

     機(jī)器人為人工智能核心載體，將擁有較為廣泛的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用,人工智能使得機(jī)器人向智能化、 多場(chǎng)景方向發(fā)展。傳統(tǒng)機(jī)器人無(wú)法實(shí)現(xiàn)軟件算法在線(xiàn)升級(jí)，智能化機(jī)器人能夠通過(guò)軟件算 法的迭代持續(xù)提升性能；這讓機(jī)器人的能力理論上是沒(méi)有上限的；并且隨著機(jī)器人應(yīng)用規(guī) 模增大，機(jī)器人算法迭代越完善，機(jī)器人的智能化程度也會(huì)越高，機(jī)器人的可適用的場(chǎng)景 及價(jià)值將會(huì)指數(shù)增加。與此同時(shí)，在信息技術(shù)、材料技術(shù)、傳感技術(shù)等多技術(shù)融合創(chuàng)新驅(qū) 動(dòng)下，機(jī)器人將會(huì)是人工智能技術(shù)全面爆發(fā)的重要變量，逐漸進(jìn)入顛覆式的階段，成為一 個(gè)集大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能為一體的產(chǎn)品，未來(lái)在更多的應(yīng)用場(chǎng)景加速應(yīng)用，“機(jī)器 人+”時(shí)代來(lái)臨。

1.4 每個(gè)國(guó)家政府都高度重視“機(jī)器人”戰(zhàn)略，并且助力機(jī)器人產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展

機(jī)器人集現(xiàn)代制造技術(shù)、新型材料技術(shù)和信息控制技術(shù)為一體，是智能制造的代表性產(chǎn)品， 其研發(fā)、制造、應(yīng)用成為衡量一個(gè)國(guó)家科技創(chuàng)新和制造業(yè)水平的重要標(biāo)志，引起了世界制 造強(qiáng)國(guó)的高度重視。基本上，每個(gè)國(guó)家都計(jì)劃和分配一些具體預(yù)算投資機(jī)器人技術(shù)以支持 工業(yè)和社會(huì)的發(fā)展，因而形成了自上而下的政策支持體系，產(chǎn)生了一系列區(qū)域集群效應(yīng)， 有效地推動(dòng)了行業(yè)的快速發(fā)展。

1.5 國(guó)際巨頭發(fā)力人形機(jī)器人，掀起智能機(jī)器人浪潮

         以特斯拉為首的科技巨頭相繼推出人形機(jī)器人，將加快智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展。從技術(shù)上看， 馬斯克表示，“擎天柱（Optimus）是他們之前已有技術(shù)整合在一起，就能直接制造出來(lái)的， 無(wú)論是電器電子架構(gòu)還是電池包、電動(dòng)馬達(dá)等等，用于汽車(chē)的部件和技術(shù)，都可以直接使 用。”人形機(jī)器人未來(lái)在家庭中使用，在工業(yè)領(lǐng)域用途的前景都非常樂(lè)觀，馬斯克認(rèn)為， 人類(lèi)和人形機(jī)器人的比例將不止是 1：1，人形機(jī)器人可能超過(guò)人類(lèi)數(shù)量，人形機(jī)器人行業(yè) 長(zhǎng)期的價(jià)值可能比汽車(chē)方面更有價(jià)值。我們認(rèn)為，特斯拉為首的科技巨頭相繼推出人形機(jī) 器人解決方案，為人形機(jī)器人領(lǐng)域注入強(qiáng)心劑，有望加快智能機(jī)器人發(fā)展速度。 以個(gè)人/家庭服務(wù)機(jī)器人為例，規(guī)模化市場(chǎng)成熟后，預(yù)計(jì)產(chǎn)品需求接近 6800 萬(wàn)臺(tái)量級(jí)。鑒 于美國(guó)以及日本機(jī)器人技術(shù)較為先進(jìn)，我們選取 2021 年美、日、中三國(guó)家庭戶(hù)數(shù)作為基 數(shù)，考慮到個(gè)人/家庭服務(wù)機(jī)器人本身定位高端，價(jià)格較貴，具備該消費(fèi)能力的家庭占比 總戶(hù)數(shù) 10%，每家一臺(tái)用作協(xié)助人們?nèi)粘Ｉ睿瑒t大致測(cè)算可得在機(jī)器人規(guī)模化市場(chǎng)成熟 后，其產(chǎn)品需求可接近 6800 萬(wàn)臺(tái)量級(jí)左右。

2、機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈剖析

2.1 上游核心零部件成本占比高，毛利率也高

機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈上游由控制器、伺服電機(jī)、減速器、智能芯片等核心零部件構(gòu)成；中游涵蓋 機(jī)器人本體制造商以及面向應(yīng)用部署服務(wù)的系統(tǒng)集成商；下游主要由不同領(lǐng)域的企業(yè)客戶(hù) 和個(gè)人消費(fèi)者組成，共同形成巨大的機(jī)器人應(yīng)用市場(chǎng)。

從工業(yè)機(jī)器人成本構(gòu)成來(lái)看，三大零部件是產(chǎn)業(yè)鏈中技術(shù)壁壘高、成本占比較大的環(huán)節(jié)： 控制器、伺服電機(jī)和精密減速器，成本占比分別為 17%、20%、30%，合計(jì)約占成本比重 70% 以上。從盈利水平看，上游零部件的毛利率也相對(duì)較高，其中減速器毛利率為 40%，伺服 系統(tǒng)為 35%，控制器為 25%；中游機(jī)器人本體毛利率最低、為 15%；下游系統(tǒng)集成毛利率為 25%。

隨著技術(shù)發(fā)展，相較于一般機(jī)器人，智能機(jī)器人有相當(dāng)發(fā)達(dá)的“大腦”。在腦中起作用的 是中央處理器，這種計(jì)算機(jī)跟操作它的人有直接的聯(lián)系。如果對(duì)機(jī)器人做抽象化解析，則 其往往需要具備三大要素——即感知、決策和控制。三大要素并不是獨(dú)立割裂的，既有專(zhuān) 精于某一環(huán)節(jié)的零部件或軟件供應(yīng)商機(jī)會(huì)（如核心零部件、操作系統(tǒng)、關(guān)鍵控制算法等）， 也有整合了其中 2-3 個(gè)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)要素供應(yīng)商。智能機(jī)器人上游的核心零部件如智能 芯片、激光雷達(dá)、傳感器等，擁有核心技術(shù)，占據(jù)價(jià)值鏈的主要部分;此外，智能交互如 語(yǔ)音、圖像等模塊也占據(jù)著一定的價(jià)值;同時(shí)，服務(wù)機(jī)器人涉及的智能交互、語(yǔ)音圖像識(shí) 別等都需要很多軟硬件來(lái)支持，生態(tài)圈的建立需要操作系統(tǒng)來(lái)支持，這部分也占據(jù)著重要 的價(jià)值量。

2.2 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)——減速器、伺服系統(tǒng)、控制器

2.2.1 減速器

減速器是一種精密的動(dòng)力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，其利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，使伺服電機(jī)在一個(gè)合適的 速度下運(yùn)轉(zhuǎn)，并精確地將轉(zhuǎn)速降到工業(yè)機(jī)器人各部位需要的速度，提高機(jī)械體剛性的同時(shí) 輸出更大的力矩。RV 減速器和諧波減速器是工業(yè)機(jī)器人最主流的精密減速器。RV 減速器 由于具有更高的剛度和回轉(zhuǎn)精度，一般放置在機(jī)座、大臂、肩部等重負(fù)載的位置，而諧波 減速器一般放置于放置在小臂、腕部或手部。

      全球精密減速器市場(chǎng)被日本兩大減速器巨頭壟斷、份額接近 75%。于高精度機(jī)器人減速器， 日本具備絕對(duì)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，目前全球機(jī)器人行業(yè) 75%的精密減速機(jī)被日本的納博特斯克和哈 默納科兩家壟斷；其中，納博特斯克、住友、SPINE 主要集中在 RV 減速機(jī)市場(chǎng)，哈默納科 主要集中在諧波減速機(jī)市場(chǎng)。根據(jù)華商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2021 年，哈默納科在全球諧波減 速器市場(chǎng)占有率大于 82%。

     國(guó)產(chǎn)諧波減速器替代趨勢(shì)相對(duì)明顯，國(guó)產(chǎn) RV 減速器接受度正在提高。從產(chǎn)品類(lèi)型來(lái)看， 國(guó)產(chǎn)諧波減速器替代相對(duì)明顯，目前已涌現(xiàn)如綠的、來(lái)福等優(yōu)質(zhì)廠商，2021 年，僅綠的諧 波已達(dá)到 25%的市場(chǎng)份額。相較之下，RV 減速器有較高的技術(shù)和投資門(mén)檻，減速器龍頭廠 商納博特斯克占據(jù)一半以上市場(chǎng)份額，剩余競(jìng)爭(zhēng)格局較為分散，如雙環(huán)傳動(dòng)、南通振康、 中大力德等開(kāi)始出現(xiàn)，其中雙環(huán)傳動(dòng) 2021 年 RV 減速器市占率達(dá) 14%。

     國(guó)產(chǎn)諧波減速器企業(yè)技術(shù)不斷提升，設(shè)備投入不斷加大，產(chǎn)品性能提升。國(guó)內(nèi)企業(yè)以綠的 諧波為代表，經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)積累，自主研發(fā)了“P 齒形”，與國(guó)外主流齒形技 術(shù)路線(xiàn)實(shí)現(xiàn)差異化，并大幅提升了諧波減速器的輸出效率和承載扭矩。可以看出國(guó)內(nèi)外同型號(hào)諧波減速器性能指標(biāo)上已無(wú)明顯差異。

    國(guó)產(chǎn) RV 減速器廠商堅(jiān)持自主研發(fā)道路，與國(guó)外差距逐漸縮小。RV 減速器領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)的廠 商以雙環(huán)傳動(dòng)和南通振康為代表，從 0 到 1 自主研發(fā)，展開(kāi)減速器動(dòng)力學(xué)研究，在齒形設(shè) 計(jì)、傳動(dòng)精度、回差控制、精度保持等方面從頭開(kāi)始，雖然進(jìn)入減速器領(lǐng)域較晚。但在齒 輪加工上已經(jīng)積累了深厚的經(jīng)驗(yàn)，隨著廠商不斷加大制造設(shè)備的投入和檢測(cè)能力的加強(qiáng)， 國(guó)產(chǎn) RV 減速器在精度、剛度和噪聲上同納博特斯克并無(wú)明顯差距，目前已經(jīng)過(guò)客戶(hù)的試 用和認(rèn)證，開(kāi)始大批量供貨，國(guó)產(chǎn)份額開(kāi)始逐漸上升。

    國(guó)產(chǎn)減速器企業(yè)加投產(chǎn)能，有望突破市場(chǎng)份額。資金實(shí)力較強(qiáng)的日系精密減速器廠商在國(guó) 內(nèi)擴(kuò)產(chǎn)策略保持溫和，相比之下，內(nèi)資品牌整體擴(kuò)產(chǎn)意愿更強(qiáng)。以?xún)?nèi)資龍頭綠的諧波為例， 2020 年上市前產(chǎn)能僅為 9 萬(wàn)臺(tái)/年，根據(jù)公司公告披露，截至 2021 年年底，公司產(chǎn)能為 30 萬(wàn)臺(tái)/年，產(chǎn)能計(jì)劃擴(kuò)為 50 萬(wàn)臺(tái)/年。當(dāng)前國(guó)產(chǎn)減速器產(chǎn)能尚未飽和，但全球機(jī)器換人 節(jié)奏加快，納博特斯克等日系品牌在國(guó)內(nèi)擴(kuò)產(chǎn)節(jié)奏緩慢等因素影響，內(nèi)資品牌開(kāi)始獲得試 機(jī)驗(yàn)證并批量化生產(chǎn)的機(jī)會(huì)，預(yù)計(jì)未來(lái)隨著下游需求增加，國(guó)內(nèi)廠商有望進(jìn)一步進(jìn)入下游 客戶(hù)供應(yīng)鏈。

2.2.2 伺服系統(tǒng)

        系統(tǒng)（servomechanism）又稱(chēng)隨動(dòng)系統(tǒng)，是用來(lái)精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個(gè)過(guò)程的反饋控 制系統(tǒng)。它的主要任務(wù)是按控制命令的要求、對(duì)功率進(jìn)行放大、變換與調(diào)控等處理，使驅(qū) 動(dòng)裝置輸出的力矩、速度和位置等達(dá)到靈活方便的效果。一個(gè)典型的伺服系統(tǒng)包含有伺服 驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)，以及伺服反饋裝置（編碼器），目前編碼器通常嵌入于伺服電機(jī)。

      伺服系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)機(jī)器人做出各種動(dòng)作的核心部件，為機(jī)器人的配套部件，機(jī)器人用的伺服 系統(tǒng)是伺服系統(tǒng)中的高端產(chǎn)品。根據(jù) MIR 睿工業(yè)數(shù)據(jù)，2021 年，我國(guó)伺服系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模 約 233 億元，其中機(jī)器人用伺服系統(tǒng)規(guī)模約 24.8 億元、占 10.63%。

2.2.3 控制器

       機(jī)器人控制系統(tǒng)相當(dāng)于機(jī)器人的大腦，既包括各種硬件系統(tǒng)，又包括各種軟件系統(tǒng)；對(duì)機(jī) 器人的性能起著決定性的影響。其主要任務(wù)是控制機(jī)器人在工作空間中的運(yùn)動(dòng)位置、姿態(tài) 和軌跡、操作順序及動(dòng)作的時(shí)間等。它同時(shí)具有編程簡(jiǎn)單、軟件菜單操作、友好的人機(jī)交 互界面、在線(xiàn)操作提示和使用方便等特點(diǎn)。

        與其他形態(tài)的機(jī)器人（如履帶式、輪式等）相比，腿足式機(jī)器人在移動(dòng)范圍和靈活性上有 巨大優(yōu)勢(shì)。但是實(shí)現(xiàn)行走乃至跑跳對(duì)腿足式機(jī)器人來(lái)說(shuō)并不容易，要想讓機(jī)器人像人一樣 靈巧、平穩(wěn)地移動(dòng)，并在此基礎(chǔ)上完成復(fù)雜的任務(wù)，機(jī)器人的每一步都需要?jiǎng)討B(tài)平衡，需 要對(duì)瞬間的不穩(wěn)定性有極強(qiáng)的適應(yīng)能力。這對(duì)控制理論、系統(tǒng)集成和工程實(shí)現(xiàn)等多個(gè)維度 都提出了極高的要求。通常，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制主要有電機(jī)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)兩種實(shí)現(xiàn)方式， 在運(yùn)動(dòng)控制方面的任務(wù)中重要的兩項(xiàng)為定位導(dǎo)航與運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)控制。

      我國(guó)機(jī)器人控制器行業(yè)發(fā)展相對(duì)成熟，是機(jī)器人行業(yè)中與國(guó)外技術(shù)差距最小的關(guān)鍵零部件 產(chǎn)品。控制器包括硬件和軟件兩部分，國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)硬件部分領(lǐng)域技術(shù)已經(jīng)掌握；軟件部分 主要包括控制算法、二次開(kāi)發(fā)等，國(guó)內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品在其開(kāi)發(fā)平臺(tái)的穩(wěn)定性、響應(yīng)速度與易用 性等方面與國(guó)際先進(jìn)水平相比還存在一定差距。國(guó)內(nèi)知名的工業(yè)機(jī)器人生廠商均自主研發(fā) 了自家的控制系統(tǒng)，包括新松機(jī)器人、埃斯頓、華中數(shù)控、新時(shí)達(dá)、廣州數(shù)控、匯川技術(shù) 等公司，也誕生了一批專(zhuān)業(yè)的控制系統(tǒng)服務(wù)商如固高科技、英威騰、卡諾普等；因而控制 器的市場(chǎng)份額基本和機(jī)器人本體保持一致。

2.3 環(huán)境感知系統(tǒng)——傳感器

環(huán)境感知技術(shù)作為機(jī)器人系統(tǒng)不可或缺的一部分，與智能機(jī)器人的地圖構(gòu)建、運(yùn)動(dòng)控制等 功能息息相關(guān)。一旦機(jī)器人失去感知能力將無(wú)法幫助人們完成具體工作任務(wù)，因此它是機(jī) 器人的“感知+運(yùn)控+交互”技術(shù)體系融合發(fā)展的基礎(chǔ)和前提條件。機(jī)器人的感知功能通常 需要通過(guò)各類(lèi)傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，及時(shí)感知自身和外部環(huán)境的參數(shù)變化，為控制和決策系統(tǒng)做 出適當(dāng)響應(yīng)提供數(shù)據(jù)參考。 機(jī)器人傳感器可以根據(jù)檢測(cè)對(duì)象不同分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器。內(nèi)部傳感器是用于機(jī) 器人感知自身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，獲取位置、軌跡和速度等參數(shù)運(yùn)動(dòng)：包括位置傳感器、速度傳 感器、加速度傳感器、力傳感器、壓力傳感器、力矩傳感器、姿態(tài)傳感器等。外部傳感器 主要是感知機(jī)器人自身所處環(huán)境以及自身和環(huán)境之家的相互信息，包括是視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、力 覺(jué)等：包括激光雷達(dá)、嗅覺(jué)傳感器、視覺(jué)傳感器、語(yǔ)音合成、語(yǔ)音識(shí)別、可見(jiàn)光和紅外線(xiàn) 傳感器等。強(qiáng)抗干擾能力、高精度以及高可靠性是機(jī)器人對(duì)傳感器的最基本要求。

傳感器在智能機(jī)器人的應(yīng)用種類(lèi)繁多，過(guò)去傳感器的性能與體積往往成正比，限制了其在 機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用。芯片制程技術(shù)提升使微型傳感器的制造成為可能，從而廣泛應(yīng)用于機(jī)器 人領(lǐng)域。系統(tǒng)內(nèi)的單個(gè)傳感器通常僅能獲得環(huán)境的信息段或測(cè)量對(duì)象物的部分信息，而機(jī) 器人需要從視覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等多維角度配置相應(yīng)傳感器來(lái)采集環(huán)境信息，從而整合多渠 道數(shù)據(jù)信息并處理復(fù)雜情況。因此多傳感器信息融合技術(shù)是十分重要研究課題，融合后的 多傳感器信息具有以下特性：冗余性、互補(bǔ)性、實(shí)時(shí)性和低成本性。多傳感器信息融合方 法主要有貝葉斯估計(jì)、Dempster－Shafer 理論、卡爾曼濾波、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波變換等。

     機(jī)器人對(duì)環(huán)境的感知大多通過(guò)激光雷達(dá)、攝像頭、毫米波雷達(dá)、超聲波傳感器、GPS 這五 類(lèi)傳感器及其之間的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)自主移動(dòng)功能，與自動(dòng)駕駛場(chǎng)景存在類(lèi)似之處。目前，機(jī) 器人感知方案或如同自動(dòng)駕駛，分為純視覺(jué)感知激光雷達(dá)與兩大路線(xiàn)。純視覺(jué)感知路線(xiàn)以 機(jī)器視覺(jué)為核心，利用毫米波雷達(dá)+攝像頭實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，其優(yōu)勢(shì)為成本低且符合人眼邏 輯，在數(shù)據(jù)積累達(dá)到一定規(guī)模后能夠超越激光雷達(dá)方案的表現(xiàn)，但在惡劣環(huán)境下，攝像頭 完成感知任務(wù)的難度也會(huì)隨之提升；激光雷達(dá)方案可以在現(xiàn)有技術(shù)條件下實(shí)現(xiàn)快速 3D 建 模，比較精準(zhǔn)的還原路況信息，形成計(jì)算機(jī)可以快速識(shí)別、快速處理、快速應(yīng)對(duì)的方案， 目前的痛點(diǎn)在于成本高昂、且對(duì)芯片算力需求大。

      中國(guó)激光雷達(dá)廠商加速崛起，禾賽科技引領(lǐng)突圍。在全球激光雷達(dá)產(chǎn)業(yè)鏈中，國(guó)外企業(yè)具 有先發(fā)優(yōu)勢(shì)。早在 2017 年，法雷奧就成為全球首家開(kāi)始為汽車(chē)量產(chǎn)激光雷達(dá)的公司，其 第一代產(chǎn)品 SCALA 被奧迪 A8 高端轎車(chē)等車(chē)型采用。數(shù)據(jù)顯示，2020 年全球 ADAS 激光雷 達(dá)市場(chǎng)由法雷奧主導(dǎo)，基本找不到它的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。2021 年，盡管市場(chǎng)涌現(xiàn)出一批新來(lái)者， 但法雷奧仍然牢牢占據(jù)著 75%的份額。在自動(dòng)駕駛出租車(chē)領(lǐng)域，中國(guó)企業(yè)禾賽科技也以絕 對(duì)優(yōu)勢(shì)領(lǐng)先，以 58%的營(yíng)收占比排名全球第一，是第二名 Waymo 份額的兩倍以上，以往該 細(xì)分領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者法雷奧跌至第三。

     機(jī)器視覺(jué)為機(jī)器人植入“眼睛”和“大腦”，具有感知和分析的能力。隨著深度學(xué)習(xí)、3D 視覺(jué) 技術(shù)、高精度成像技術(shù)和機(jī)器視覺(jué)互聯(lián)互通技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，機(jī)器視覺(jué)的性能優(yōu)勢(shì)將進(jìn)一 步加大，在機(jī)器人上的應(yīng)用有望快速發(fā)展。

    GGII 數(shù)據(jù)顯示，2021 年全球機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)規(guī)模約為 804 億元，同比 2020 年增長(zhǎng) 12.15%， 預(yù)計(jì)至 2025 年該市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò) 1200 億元，2022 年至 2025 年復(fù)合增長(zhǎng)率約為 12%。2021 年中國(guó)機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)規(guī)模 138.16 億元（該數(shù)據(jù)未包含自動(dòng)化集成設(shè)備規(guī)模），同比增長(zhǎng) 46.79%。其中，2D 視覺(jué)市場(chǎng)規(guī)模約為 126.65 億元，3D 視覺(jué)市場(chǎng)約為 11.51 億元；傳統(tǒng)工 業(yè)產(chǎn)品的回暖也為機(jī)器視覺(jué)帶來(lái)生機(jī)，增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯。

    內(nèi)外資品牌的競(jìng)爭(zhēng)已開(kāi)始呈現(xiàn)分庭抗禮的局面，甚至在某些產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，國(guó)產(chǎn)的份額已絕 對(duì)領(lǐng)先于外資。如鏡頭、光源領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)代表廠商 OPT、東莞 RESS、長(zhǎng)步道等；相機(jī)領(lǐng)域， 國(guó)產(chǎn)代表廠商海康機(jī)器人、華睿科技、大恒圖像等；從內(nèi)外資品牌份額來(lái)看，根據(jù) GGII 數(shù) 據(jù)顯示，2021 年國(guó)產(chǎn)品牌機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)份額占比 58.43%，進(jìn)口替代進(jìn)程開(kāi)始提速。

2.4 決策系統(tǒng)——芯片技術(shù)

      機(jī)器人在定位導(dǎo)航、視覺(jué)識(shí)別、處理傳輸、規(guī)劃執(zhí)行等環(huán)節(jié)都需要用到不同類(lèi)型的芯片， 因此芯片對(duì)于機(jī)器人有至關(guān)重要的作用。一般在機(jī)器人中，幾個(gè)支持芯片會(huì)將接口集合起 來(lái)，之后再統(tǒng)一連接到微控制器上。這些支持芯片也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信號(hào)的預(yù)處理，從而降低 控制中樞的工作負(fù)載量，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的快速反應(yīng)。從應(yīng)用范圍看，機(jī)器人所應(yīng)用芯片可分 為通用芯片和專(zhuān)用芯片兩類(lèi)。對(duì)于通用芯片和專(zhuān)用芯片的探索研發(fā)都具有重要意義。中國(guó) 的通用芯片技術(shù)發(fā)展水平與外國(guó)相比仍然存在很長(zhǎng)的路要走，短期內(nèi)無(wú)法完全扭轉(zhuǎn)落后格 局；而在人工智能芯片領(lǐng)域，中國(guó)的發(fā)展情況目前走在世界前端，有望通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)優(yōu)勢(shì) 提升國(guó)際影響力，成為生態(tài)建設(shè)中的重要一環(huán)。

     人形機(jī)器人的控制芯片類(lèi)似自動(dòng)駕駛芯片。與智能駕駛相關(guān)的芯片主要分為自動(dòng)駕駛芯 片（邊緣端）和智能座艙芯片兩大類(lèi)，另外衍生的相關(guān)芯片種類(lèi)還有計(jì)算集群芯片（云 端）。自動(dòng)駕駛芯片具備智能和學(xué)習(xí)的特性，可模仿人的大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，符合人形機(jī)器人 需求，故可作為人形機(jī)器人的大腦。人形機(jī)器人注重機(jī)體運(yùn)動(dòng)的高流暢以及人機(jī)交互的 低延時(shí)，需要更強(qiáng)大的算力支撐，才能使人形機(jī)器人更像人。目前自動(dòng)駕駛芯片市場(chǎng)份 額主要由海外玩家占據(jù)，包括英偉達(dá)、英特爾 Mobileye、高通等。國(guó)內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)雖起步 晚，但國(guó)內(nèi)市場(chǎng)、政策提供了有利環(huán)境，AI 芯片迎來(lái)發(fā)展風(fēng)口，如寒武紀(jì)、地平線(xiàn)，智 能機(jī)器人芯片全志科技、瑞芯微等公司發(fā)展迅速，自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的 AI 芯片公司有望迎風(fēng) 見(jiàn)長(zhǎng)。

3、為什么我國(guó)有望引領(lǐng)“機(jī)器人+”時(shí)代？

3.1 市場(chǎng)是硬道理—中國(guó)擁有全球最大的機(jī)器人消費(fèi)市場(chǎng)

     我國(guó)工業(yè)體量全球第一，為自動(dòng)化需求提供了天然土壤，工業(yè)機(jī)器人消費(fèi)市場(chǎng)迅速崛起。 1978 年，自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)完成了能源、鋼鐵、化工、機(jī)械制造等重工業(yè)建設(shè)，此外， 也逐步向汽車(chē)制造、電子通信、航空航天等高端工業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷的升級(jí)。我國(guó)制造 業(yè)增加值自 2011 年超越美國(guó)之后，連續(xù)多年位列世界第一，我國(guó)龐大而全面的工業(yè)基礎(chǔ) 為自動(dòng)化需求提供了天然土壤。

     第三產(chǎn)業(yè)占 GDP 比重提升及消費(fèi)升級(jí)是服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要引擎。根據(jù)國(guó)家 統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，中國(guó)第三產(chǎn)業(yè)增加值占 GDP 比重逐年升高，而第三產(chǎn)業(yè)內(nèi)的教育、醫(yī)療、 餐飲等服務(wù)行業(yè)的快速發(fā)展則有望拉動(dòng)對(duì)于服務(wù)機(jī)器人的需求量，促進(jìn)服務(wù)機(jī)器人行業(yè)質(zhì) 量與品類(lèi)的快速提升。同時(shí)，我國(guó)是全球最多人口的國(guó)家之一，中國(guó)居民人均可支配收入 持續(xù)不斷上升，居民生活質(zhì)量提高，購(gòu)買(mǎi)力與消費(fèi)水平的攀升帶來(lái)消費(fèi)觀念的變化，消費(fèi) 升級(jí)宏觀背景下服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)空間的開(kāi)拓將更容易實(shí)現(xiàn)。

3.2 我國(guó)已具備成熟的技術(shù)與產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)

我國(guó)已具備成熟的技術(shù)與產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，智能手機(jī)及智能汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，實(shí)質(zhì)上為現(xiàn)階段智 能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)爆發(fā)奠定了大量技術(shù)基礎(chǔ)。我國(guó)工業(yè)機(jī)器人核心零部件曾經(jīng)主要依賴(lài)進(jìn)口， 但國(guó)產(chǎn)廠商（如埃斯頓、匯川技術(shù)、綠的諧波等）目前正在由守轉(zhuǎn)攻的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，市占率即 將超過(guò) 50％，未來(lái) 3-5 年我國(guó)在制造水平及成本上有望全面趕超國(guó)外水平。感知層面： 視覺(jué)模組、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)的逐漸發(fā)展，成本降低到可用的程度；數(shù)據(jù)采集、算法 訓(xùn)練及軟件在線(xiàn)迭代為智能機(jī)器人未來(lái)持續(xù)升級(jí)提供了借鑒范式；決策層面：智能 SoC 芯 片提供了足夠的算力基礎(chǔ)，汽車(chē)自動(dòng)駕駛與移動(dòng)機(jī)器人在底層技術(shù)上亦有相通之處；控制 層面：近十年鋰電技術(shù)提升了電池續(xù)航能力，同時(shí)有線(xiàn)及無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)快速進(jìn)步，5G 及 WIFI 技術(shù)發(fā)展為機(jī)器人提供了通訊控制基礎(chǔ)；我們認(rèn)為，我國(guó)擁有全世界適合機(jī)器人產(chǎn) 業(yè)發(fā)展的土壤，例如低成本敏捷供應(yīng)鏈、低成本清潔能源供給、工程師紅利、廣大數(shù)據(jù)收 集場(chǎng)景。

3.3 工業(yè)機(jī)器人：行業(yè)東風(fēng)將至，看國(guó)產(chǎn)崛起

      全球機(jī)器人與自動(dòng)化的應(yīng)用正在以驚人的速度增長(zhǎng)，六年內(nèi)，機(jī)器人年裝機(jī)量翻了一倍多。 根據(jù) IFR 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2021 年，盡管供應(yīng)鏈中斷和不同地區(qū)因素阻礙了生產(chǎn)，全球工業(yè)機(jī) 器人新增裝機(jī)量達(dá)到 51.7 萬(wàn)臺(tái)、同比增長(zhǎng) 31%，創(chuàng)歷史新高。中國(guó)是連續(xù)多年為全球最 大的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用市場(chǎng)，2021 年出貨量為 26.8 萬(wàn)臺(tái)，相當(dāng)于全球其他地區(qū)安裝的所有 機(jī)器人的總和，2021 年占全球比重 51.8%。

    伴隨著我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，我們工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)量快速增長(zhǎng)，成為全球第一大市場(chǎng)。工業(yè) 機(jī)器人被譽(yù)為“制造業(yè)皇冠上的明珠”，是帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的強(qiáng)勁動(dòng)力，同時(shí)也是提升 國(guó)家實(shí)力與競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵所在。近年來(lái)，在人口紅利不斷消散、自動(dòng)化需求日益增強(qiáng)的背 景下，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景和市場(chǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)張，發(fā)展前景一片藍(lán)海。根據(jù) IFR 數(shù)據(jù)統(tǒng) 計(jì)，2001-2021 年國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人安裝量從 700 臺(tái)提升至 26 萬(wàn)臺(tái)，CAGR 為 34%；全球安 裝量從 7.8 萬(wàn)臺(tái)提升至 51 萬(wàn)臺(tái)，CAGR 為 9.8%。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，2022 年全年國(guó)內(nèi) 工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量為 44 萬(wàn)臺(tái)，同比下降 4.8%。

     國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人密度指標(biāo)較發(fā)達(dá)國(guó)家仍有較大提升空間，同比增速最快。據(jù) IFR 數(shù)據(jù)統(tǒng) 計(jì)，2021 年全球制造業(yè)自動(dòng)化程度最高的五個(gè)國(guó)家分別是：韓國(guó)、新加坡、日本、德國(guó)和 中國(guó)；韓國(guó)工業(yè)機(jī)器人密度位居世界首位（1000 臺(tái)/萬(wàn)人），新加坡/日本/德國(guó)的密度分別 為 605/390/371 臺(tái)/萬(wàn)人。中國(guó)作為全球工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)量最大的國(guó)家，機(jī)器人密度較之發(fā) 達(dá)國(guó)家仍處于低位，2021 年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人密度僅為 322 臺(tái)/萬(wàn)人。但中國(guó)工業(yè)機(jī)器人密 度上升速度最快，預(yù)計(jì) 2025 年制造業(yè)機(jī)器人密度較 2020 年實(shí)現(xiàn)翻倍，市場(chǎng)潛力巨大。

     我們判斷，工業(yè)機(jī)器人行業(yè) 2023 年會(huì)開(kāi)啟新一輪上升周期。通用機(jī)械產(chǎn)品呈現(xiàn)典型的周 期性波動(dòng)規(guī)律，平均每輪周期跨度 43 個(gè)月左右。我們復(fù)盤(pán)了工業(yè)機(jī)器人、叉車(chē)、金屬切 削機(jī)床、交流電機(jī)等典型通用機(jī)械產(chǎn)品的歷史周期表現(xiàn)，上一輪周期低點(diǎn)、高點(diǎn)分別出現(xiàn) 在 19 年二季度、21 年一季度，根據(jù)時(shí)間跨度，預(yù)計(jì)新一輪周期的啟動(dòng)時(shí)間約為 23 年一 季度。

      新一輪的上升周期有望實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)機(jī)器人企業(yè)的突圍。一方面，像埃斯頓這些國(guó)產(chǎn)品牌在技 術(shù)上和產(chǎn)品上都有很大進(jìn)步，2021 年中國(guó)內(nèi)資工業(yè)機(jī)器人的市占率從 2015 年的 18%增長(zhǎng) 至 2021 年的 33%。另一方面下游應(yīng)用場(chǎng)景也更有利于國(guó)產(chǎn)品牌。過(guò)去高端的工業(yè)機(jī)器人 主要用在汽車(chē)行業(yè)、但是汽車(chē)行業(yè)供應(yīng)鏈壁壘高、并且國(guó)內(nèi)車(chē)廠以合資品牌為主、也很少 給國(guó)產(chǎn)機(jī)器人試錯(cuò)機(jī)會(huì)。但是現(xiàn)在下游越來(lái)越分散，尤其是光伏、鋰電這些新興行業(yè)，對(duì) 國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人來(lái)說(shuō)是比較好的機(jī)會(huì)。

3.4 服務(wù)及特種機(jī)器人：廣闊的市場(chǎng)提供巨大的應(yīng)用需求

過(guò)去全球爆發(fā)的疫情對(duì)服務(wù)機(jī)器人的認(rèn)知和市場(chǎng)發(fā)展產(chǎn)生了巨大影響。勞動(dòng)力短缺在許多 領(lǐng)域都很明顯，例如，在餐館、機(jī)場(chǎng)、家庭等領(lǐng)域，服務(wù)機(jī)器人有潛力提供支持和救濟(jì)。 根據(jù) IFR 預(yù)期，2024 年全球服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)有望達(dá) 290 億美元。

      隨著人口老齡化趨勢(shì)加快，以及建筑、教育領(lǐng)域持續(xù)旺盛的需求牽引，中國(guó)服務(wù)機(jī)器人存 在巨大市場(chǎng)潛力和發(fā)展空間，成為機(jī)器人市場(chǎng)應(yīng)用中頗具亮點(diǎn)的領(lǐng)域，其中教育、公共服 務(wù)等領(lǐng)域需求成為主要推動(dòng)力。根據(jù)中國(guó)電子學(xué)會(huì)分類(lèi)，服務(wù)機(jī)器人主要包括家用服務(wù)機(jī) 器人、公共服務(wù)機(jī)器人和醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人。從不同類(lèi)型的產(chǎn)品規(guī)模占比來(lái)看，2021 年，家 用服務(wù)機(jī)器人占比最大，達(dá)到 65%；公共服務(wù)機(jī)器人和醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人分別占比 25%和 10%。 2022 年，我國(guó)服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)預(yù)計(jì)規(guī)模達(dá) 65 億美元，教育和公共醫(yī)療領(lǐng)域成主要推動(dòng)力。

     中國(guó)商用服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)空間巨大，服務(wù)機(jī)器人形成規(guī)模化商用后，預(yù)計(jì)為其重點(diǎn)滲透的 藍(lán)海市場(chǎng)。服務(wù)機(jī)器人技術(shù)一旦相對(duì)成熟且消費(fèi)市場(chǎng)需求確定形成規(guī)模化商用后，根據(jù)億 歐咨詢(xún)預(yù)測(cè)，2025 年中國(guó)商用服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模可達(dá) 1159.5 億元，是其人形機(jī)器人重 點(diǎn)滲透的藍(lán)海市場(chǎng)。

     近年來(lái)，全球特種機(jī)器人整機(jī)性能持續(xù)提升，在極端環(huán)境、危險(xiǎn)作業(yè)等場(chǎng)景下的操作能力 大幅增強(qiáng)，促進(jìn)太空探測(cè)、深海探索、應(yīng)急救援等應(yīng)用領(lǐng)域的快速發(fā)展。2017 年以來(lái)，全 球特種機(jī)器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模年均增長(zhǎng)率達(dá)到 21.7%，2021 年市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 82 億美元，預(yù)計(jì) 2022 年全球特種機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模超過(guò) 100 億美元。2021 年中國(guó)特種機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 125 億元，預(yù)計(jì) 2022 年中國(guó)特種機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 22 億美元。

     國(guó)內(nèi)特種機(jī)器人市場(chǎng)保持較快發(fā)展，各種類(lèi)型產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，中國(guó)在應(yīng)對(duì)地震、洪澇災(zāi)害、 極端天氣，以及礦難、火災(zāi)、安防等公共安全事件中，對(duì)特種機(jī)器人有著突出需求。2021 年軍事應(yīng)用機(jī)器人占比達(dá)到了 71%，其次，極限作業(yè)機(jī)器人占比達(dá)到了 23%，應(yīng)急救援 機(jī)器人相對(duì)較小，占比達(dá)到了 6%。

（本文摘自騰訊網(wǎng)，僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關(guān)信息，請(qǐng)參閱報(bào)告原文。）

免責(zé)聲明：本資訊來(lái)源互聯(lián)網(wǎng)，如有侵權(quán)請(qǐng)速告知，我們將會(huì)在12小時(shí)內(nèi)刪除.