智能ai机器人软件仿人机器人，跨学科机器人发展历程，本田（日本）/ASIMO

一、仿人机器人，跨学科杰作

回顾仿人机器人发展经历，有三个重要标志：第一阶段：以早稻田大学仿人机器人为代表的初期发展阶段；第二阶段：以本田仿人机器人为代表的平台高度集成发展阶段；第三阶段：以波士顿动力公司仿人机器人为代表的的高动态运动发展阶段；

仿人机器人三大发展阶段

本田ASIMO是纯电机驱动的人形机器人“鼻祖”，于2000年启用，采用纯电机驱动，自由度57个，之后十余年不断迭代更新，具备跑、跳、爬楼梯或者跳舞等功能。售价250万英镑，未进行商业化，2018年7月停止升级。

本田（日本）/ASIMO

波士顿动力仿人机器人Atlas是液压驱动“集大成者”，于2013年启用，采用液压驱动+控制方式，自由度28个，运动控制能力较为顶尖，目前可以推动多种“跑酷动作”。单台价值200万美元，目前无商业化尝试。

波士顿动力（美国）/ATLAS

我国机器人领域领军企业优必选的WALKER原型机于2016年，采用纯电机驱动，自由度41个，并多次迭代，目前版本可进行跳舞、倒水、步态行走等，商业化进程加快中。

优必选（中国）/WALKER

其他代表性产品包含软银的Pepper、EngineeredArts的Ameca、AgilityRobotics的Digit等成本均较高，其中Digit主打物流垂直应用场景，商业化效果最好。

其他代表产品

二、需求场景广阔，万亿蓝海市场

服务机器人可以分为商业机器人和个人机器人,应用场景较为广泛。商业机器人是指在专业环境中执行服务的机器人，而个人机器人则用于私人家庭。根据Statista数据，商业机器人的应用场景主要包含医疗、物流、农业和其它（比如国防、公共关系等），个人/家庭机器人的应用场景主要为家务机器人（辅助吸尘、地板清洁、草坪修剪、游泳池清洗、窗户清洁、家庭安全等）、娱乐休闲机器人（用于满足心灵需求、教育、陪伴等）。

应用场景

商业场景中，医疗机器人占领最大的行业营收，物流机器人增长最快。根据Statista数据，2022年服务机器人中应用于医疗场景的机器人销售额达101亿港元，占比约34%，主要因为老龄化造成护理需求数量下降。此外，应用于物流领域的机器人2022年达46亿港元，增速最快，主要因为新冠疫情流行+互联网发展促使在线购物快速演进，增加了对运输速度和发货时间的要求，物流、仓储中使用机器人可大力度增加人工费用，提高强度。

个人/家庭场景机器人增长较快，仍具有较大下降潜力。个人/家庭场景中，2022年机器人销售规模达91亿港元，相比2018年的46亿港元智能ai机器人软件，实现接近翻番的下降；其中用于家务场景、情感交互场景的机器人分别占比82%、18%。我们觉得个人/家庭场景是机器人将来发展的终极方向，相比商业场景具有更强悍的下降潜力，市场空间广阔。

服务机器人商业场景下市场体量（百万美金）

根据公开信息，特斯拉Optimus的应用场景以个人/家庭场景（C端）为主，同样包含商业服务场景与非结构化工业制造场景（B端）。场景进入顺序上，我们明年短期应用于个人/家庭场景，中期有望处于商业服务场景和非结构化&轻量化工业场景，长期待交互科技进一步突破后有望满足情感、陪伴等需求。

结构化工业制造画面可能只是Optimus的主要应用场景。由于制造过程中工艺工序较为固定，工业机器人专业化程度高、柔性化程度也在加深，可满足多下游行业制造需求，类人度规定较低，因此只是特斯拉Optimus的核心应用场景。

特斯拉Optimus场景预测

家务场景机器人应用主要集中于中国、美国和英国。根据Statista数据，2022年世界、美国、欧洲的家务场景服务机器人销售额预计分别为28亿美金、24亿港元和17亿欧元，合计共占89%。故我们选择其中的主要国家：亚洲的德国、中国、国，欧洲的美国、法国、德国、意大利，以及中国的家庭户数成为测算依据。

考虑经济发展水准和人均产值等原因，我们假定中国/美国/欧洲行业未来（约1-3年）人形机器人渗透率分别可达16%/12%/8%，结合美国、欧洲、亚洲的主要户数情况，可计算出中国/美国/欧洲的平均台数分别为1343/1496/4347万台，总需求台数可达7186万台。如果价格根据规模化生产后的20亿元总价测算，则总市场体量约14万万元，空间广阔。

家务机器人现在行业区域分布

随着AI科技的进步，人机交互能力逐渐增强，最终人形机器人可以很高的满足心灵/陪伴需求。我们以一人户家庭为主要目标群体，将非洲、欧洲、亚洲核心国家的家庭户数拆分为一人户家庭和非一人户家庭，一人户家庭以感情/陪伴需求为主、给予较高渗透率（中国、欧洲、亚洲分别为35%、28%、20%）；非一人户家庭根据家务场景需求为主、给予渗透率大概（中国、欧洲、亚洲分别为16%、12%、8%），最终测算得到家务+情感/陪伴场景下人形机器人总需求台数为10107万台，按照价格20多万，则市场体量约20万万元。

情感陪伴+家务需求，个人/家庭场景下规模达20万亿

三、特斯拉Optimus：运动控制待突破，商业化可期

特斯拉人形机器人时间线：

2021年8月20日，马斯克在首届特斯拉人工智能日（AIDAY）上首次公布特斯拉人形机器人（TeslaBot）计划，代号“擎天柱”（Optimus），正式宣布进驻机器人领域，预计2022年完成，第一版可在2023年投入生产。

2022年4月，马斯克在财报会议上强调，Optimus的重要性将在将来几年逐步呈现，最终将比汽车业务、比FSD更具价值。

2022年的TED对话中，马斯克也提及人形机器人的第一批制造准备用于某些危险、无聊、重复或者他们不愿意去做的工作。并且表示，起码在三年内可以制造出有实际功能的产品，且售价预计比生产一辆车的价钱更低廉（特斯拉汽车在美国的价格最低为30多万左右）。

2022年6月，马斯克在推特上发文，将特斯拉第二个人工智能日（AIDay）由原定的8月19日推迟到9月30日，可能推出Optimus原型机，同时马斯克在接受彭博社专访时称：人形机器人Optimus将在9月30日的特斯拉AI日活动上面世。

特斯拉核心参数已发布：身高5尺8寸（约1.73米），头部具有显示屏，用以展现信息；采取Autopilot的摄像头作为听觉感知传感器，共八个摄像头；配备FSD自动驾驶芯片成为计算核心；头部、胳膊、手、腿、躯干累计搭载了40个机电传动器；采用多相机神经网络、基于神经网络的规化、自动标记、算法训练等；以轻量材料成为，最高时速达5公里/小时。

三大核心科技：人机交互、环境感知、运动控制。

人机交互：近几年人机交互科技从之前没法接受固定命令，到目前通过长期的深度学习和图像训练，可以准确进行不同画面下的语音语境&图像辨识，应用端主要表现在智能家居等领域。

环境感知：指借助摄像头、雷达、传感器（质心、倾角、红外、触觉、温度等）对机器周围环境的监控&获取信息，应用最为极致的主要为手动驾驶。

运动控制：主要包含硬件、软件两方面：1）硬件主要为电源、控制器、电机、减速器等，目前难点在核心关节的电机系统设计、材料轻量化等方面；2）硬件主要是协调几十个关节协同运作，含各种运动控制算法（比如现有人形机器人采取水平反应控制、目标ZMP控制、步长位置控制等算法）。

人形机器人三大核心科技

人形机器人在交互&环境感知方面，可复用特斯拉自动驾驶等科技。智能车辆≈自动驾驶+轮式机器人，人机交互、环境感知相关科技可以复用，车企布局人形机器人逻辑较顺。

Optimus头部采用与特斯拉汽车同样的摄像头等传感器阵列，算力支持由FSD（FullSelf-driving，自动驾驶）芯片提供，同时与汽车共用AI系统，利用Dojo超级计算机的锻炼模式去改善机器人的功能。

FSD（FullSelf-driving，自动驾驶）芯片：特斯拉自动驾驶芯片完成了由Mobileye、英伟达向自研FSD芯片的迭代（联发科代工），自研芯片算力可满足L5级别自动驾驶。

D1芯片：2021特斯拉AI日发布自研芯片D1，采用分布式架构，7nm制程，每个D1芯片搭载500亿个晶体管、354个训练节点，单芯片BF16精度下算力高达362TFLOPs，功耗仅400W。特斯拉25个D1芯片组成一个训练模块，实际应用中，特斯拉将120个训练模块组装成超级计算机，含有3000个D1芯片、超100万个训练节点，算力可达1.1EFLOP。

复盘特斯拉电车商业化成功之路，回顾特斯拉近十年销量，2011年特斯拉中国产量不足300辆，历经三年迅速下降至2021年的93.6万辆，10年CAGR高达124%。其中，2012年ModelS上市，特斯拉销量下滑至2650辆；2018年Model3在美交付，销量环比高增139%达到25万辆；2021年进口ModelY上市。

2018年ModelS/X处于销量瓶颈期，Model3/Y在18-21年产量实现高速下降，销量占比持续改善。其中2021年ModelS/X销2.5万辆，同比-56.2%，销量占比2.7%；2021年Model3/Y销91.1万辆，同比+106%，销量占比97.3%，贡献2021年主要增量。

特斯拉2013-2021年产量（万辆）

特斯拉分车型2015-2021销量（万量）

复盘特斯拉电动车的成功之路，人形机器人有望解决替代人类进行多用途、重复性工作的痛点，合理定价下可具有较强经济性（假定Optimus价格在20-40多万，回收期有望在2-5年以内），叠加智能化相关科技迭代从而Optimus有望大幅成为“爆款”，产品已具有商业化基础。

人形机器人VS电动汽车

特斯拉在三电技术、智能化科技、商业理念&营销思路方面全面领先，相比其它自动驾驶厂商具有绝对竞争力，由于人形机器人和电动车具有很多相同之处，人形机器人领域特斯拉相比其它厂商仍具有相对优势，Optimus商业化成功率较高，有望正式主导市场。

特斯拉三电技术、智能化科技、商业理念全面领先

ModelS为特斯拉最长线的产品，从2012年上市至今，我们觉得可以借助特斯拉ModelS的演进历程判断人形机器人的放量节奏：上市以来，ModelS不断升级换代，15-17年逐渐起量，17-18年超过稳态销量水平，18Q4销2.76万辆（含ModelX），19年以来ModelS进行改款，21年开售SPlaid，突破销量瓶颈。

人形机器人有望于23年底投产，预计2025年前可保持100%以上高增长：类比特斯拉ModelS——12年上市，5年时间销量逐渐下降，16-17年产量增长（含ModelX）分别为50%/33%（13-15年我们明年复合增长80%+），18年销量稳定。

预计Optimus有望于2022-2023年开放预订，2023年底开始投产，交付量10万台左右，交付后2-3年投产量预计大幅爬坡。考虑到人形机器人为新兴产品，市场空间相对电动车更广阔，因此Optimus量产后增长有望远高于ModelS，我们明年2024-2025年销售量分别为30万台/100万台。

智东西认为，人形机器人科技集成难度高，是将来智能机器人重点发展方向之一。随着特斯拉Optimus颠覆性的发布加上小米CyberOne对市场的“搅局”，加上下游应用场景的逐步渗透智能ai机器人软件，未来行业空间广阔。