全球人形机器人100强企业：2050年中国人形机器人市场将达到6万亿美元？

近期，摩根士丹利发布了《The Humanoid 100：Mapping the Humanoid Robot Value Chain》（人形机器人100：人形机器人价值链图谱）报告，分析和预测人形机器人（Humanoid Robots）的全球市场潜力、技术发展、产业链构成以及相关投资机会，这些企业将在构建、训练和整合人形机器人生态系统中起到重要推动作用。

人形机器人作为集成人工智能、高端制造、新材料等先进技术的产物，代表了未来科技发展的方向。当前人形机器人的发展得益于生成式人工智能的进步，随着生成式人工智能从数字世界向物理世界迁移，投资者开始意识到潜在的巨大颠覆，其在工业、家庭和社会服务等多个领域的广泛应用，将深刻改变人类生产生活方式，重塑全球产业发展格局。据估计，到2050年，美国的人形机器人市场规模可能达到1万亿美元，中国可能达到6万亿美元。

图1 人形机器人100强企业名单

一、全球人形机器人100强企业分类

（一）控制类企业（22家）

提供包括半导体和软件/人工智能模型，以支持人形机器人的自主性和训练。

基础模型：这些公司建立的 Gen-AI 模型对实现机器人自主至关重要，通过在大量真实和模拟机器人数据集上进行广泛训练，这些模型可使人机能够理解自然语言、学习和模仿人类动作，以及感知人类的行为和模仿人类动作，并感知其动态环境。

仿真和视觉软件：这些公司开发了一系列的数字孪生及视觉数据捕获技术，用于机器人/人形机器人训练。

视觉与计算模拟：这些公司生产的半导体，是机器人“大脑”的核心，允许机器人学习、感知及环境互动。

其他：内存制造、半导体设计、半导体制造。

表1 控制类企业名单（22家）

• 本体制造类企业（64家）

这类公司提供传感器、电池和各种工业组件，支持人形机器人的运动和功能。

执行器部件：执行器是将电能转换为直线或旋转运动的机械装置。所需的自由度（DoF）越多，需要的执行器就越多。目前开发的人形机器人通常具有16到60个自由度。Optimus Gen2尤其使用了50个自由度，由28个执行器（14个直线执行器，14个旋转执行器）驱动。最新的Optimus手具有22个自由度，而人手有27个自由度。未来的人形机器人自由度可能会随着时间的推移而不断增加。主要包括：

• 轴承：滚珠轴承、滚柱轴承和滚针轴承。
• 丝杠：目前球式和行星滚珠丝杠都用于人形机器人，未来将以行星滚珠丝杠为主。
• 齿轮和减速器：旋转执行器中的关键部件，当前的人形机器人设计使用谐波或行星减速器。
• 电动机和稀土磁铁：通常使用无框架扭矩电动机（技术壁垒较低）或无芯电动机（技术壁垒较高）。
• 编码器：编码器是安装在电机上并监测其速度和输出的感应设备，通过发送信号来控制位置、速度和扭矩等变量。

传感器：人形机器人配备了广泛的传感器，使其能够感知环境并收集必要的数据。主要包括：

• 摄像头和视觉传感器：捕获完整图像（摄像头）或光属性，以实现仿人感知。
• 雷达和激光雷达：通过无线电波(雷达)或激光(激光雷达)实现深度感知，以探测物体和测量距离。
• 磁性：检测磁场的存在，让机器人感知是否碰到了某物。
• 力和扭矩：力传感器检测和测量重量和压力，扭矩传感器评估施加在其执行器上的扭矩。

电池：人形机器人通常使用由圆柱形锂离子电池组成的电池组。

模拟半导体：与传感器一起工作，帮助调节温度、速度、位置、电分布等。许多传感器在技术上是一种模拟半导体型。

多元化自动化公司：这些公司提供广泛的自动化/机器人相关解决方案，因此最好将它们归入自己的类别。如果有足够的需求，根据规模和专业知识，有潜力供应最必要的组件。 

表2 本体制造类企业名单（64家）

• 集成商企业（22家）

这些公司大多是规模较大、成熟的公司，同时也拥有内部机器人业务。主要分为以下几类：

汽车：目前有许多汽车公司正在开发人形机器人，这很可能是因为工程和制造的交叉重叠，以及随着时间的推移减少劳动力强度和提高利润率的潜在内部使用需求。

消费电子：与汽车公司类似，这些公司制造（或可能制造）机器人，因为它们具备大规模制造的专业知识和利用内部人才为机器人开发电子架构的能力。其中一些公司可能将人形机器人视为家庭电子产品的延伸。

表3 “集成商”企业（22家）

二、100家企业构成

目前，约52%的公司被披露参与了人形机器人研究与生产，剩余的48%则被认为有潜在的参与可能。值得注意的是，在这些已确切参与的公司中，有73%来自亚洲，且过半（56%）来自中国。

图2 100家企业中控制/制造/集成的构成（按照地区划分）

图3 100家企业所在的地区构成（按照主要类别划分）

• 人形机器人的发展趋势

中国在人形机器人领域展现出强劲的发展势头，专利数量位居全球前列，但在核心技术、供应链完善度和商业化应用等方面仍需进一步提升，以缩小与领先国家的差距，实现从数量到质量的全面突破。

中国在过去5年中，是人形机器人专利最多的国家，是第二名美国的4倍（如表4所示）。且据不完全统计，2022年以来，中国发布的人形机器人产品占全球的61%，近40个，是美国/加拿大数量的2倍之多（如图5、6所示）。

表4 过去5年全球人形机器人专利数量

图4 每月全球人形机器人专利申请数（截至2024年11月）

图5 按年份和国家统计人形机器人发布的数量

图6 按国家统计自2022年起人形机器人发布的数量比例

但中国企业在全球供应链承担的角色仍以中低端为主。丝杠、电机、减速机和传感器是机械制造中的关键部件，高端零部件市场主要由欧洲、美国和日本公司主导，中国企业则在中低端产品领域具有竞争力，旨在提供有价值的产品。然而，在精度、稳定性、有效载荷和生产工艺优化能力方面，中低端产品与高端产品仍有很大差距。在生产丝杠的企业中，中国的一些企业如恒力、贝斯特已经进入高端市场。在电机方面，中国企业主要生产中低端的无框扭矩电机，无芯电机则是外国供应商占中国市场份额的85%。减速机市场主要是由日本企业哈默纳科、Shimpo、Nidec子公司、纳博特斯克等主导，中国企业在精度和稳定性仍存在很大性能劣势。传感器方面，Novanta公司的子公司ATI是六轴力传感器的主要发明者，在市场上占据主导地位，而大多数中国公司在传感器校准和解耦方面仍然落后，没有长期积累，其他先行者，如坤维、宇立仪器已经开始渗透到人形机器人的传感器供应链中。

四、小结

虽然人形机器人发展仍处于早期阶段，但过去几年在生成式人工智能、执行器和机械以及电池存储等相关领域取得的进展，将对人形机器人的发展做出重大贡献。这三个领域的进一步进步将是实现人形机器人商业化的关键。

此外，还必须考虑到一些制约因素。要实现人形机器人的大规模商业化，必须克服一系列技术挑战以及社会/政策/安全方面的障碍。与自动驾驶汽车类似，相关方面的社会/政策/安全考虑因素有助于我们理解人形机器人可能面临的一系列障碍，在商业成熟化前提前布局。在技术方面，要创造出能够在人类环境中应对细微差别/复杂情况的仿人机器人，可能需要继续推进人工智能技术的发展，并努力为仿人机器人量身定制这些先进的模型。此外，进一步改进精密执行器、传感器和电池容量对于扩大人形机器人可执行任务的范围至关重要。

尽管现代机器人技术已经发展了数十年，但GenAI模型的突然快速崛起可能会推动人形机器人的“心智”能力超越其物理能力，这就为一系列潜在的硬件瓶颈打开了大门，而随着人形机器人变得越来越“聪明”，这些瓶颈亟待解决。然中国上市企业在人形机器人领域的“大脑”领域的发展稍显薄弱，但伴随如DeepSeek技术突破、成本控制、市场拓展、社会规范和安全保障等进步与发展，中国人形机器人产业有望在政策支持、技术创新和市场需求的共同推动下，成为全球领先者。