AI人形机器人！核心控制系统深度分析 2024

1. 控制系统: 机器人的“小脑”壁垒在于通信、算力和软件

控制系统充当机器人的“小脑”。

运动控制是指对机械运动部件的位置、速度、方向等进行实时控制，使其按照预期的运动轨迹和规定的运动参数进行运动。

运动控制系统一般包括控制器、驱动器+电机(执行器)和传感器三大部分组成，其中控制器具体作用为接收操作指令后进行运动轨迹规划，为电机或其他动力和执行装置提供正确的控制信号。

人形机器人控制系统的壁垒主要在于通信、算力和软件。

• 通信: 众多伺服关节需解决高速同步通信难点，走线要求高。
• 算力: 计算复杂度随着自由度的增加而显著增加，算法也需要适应不同工作环境，对控制器的算力要求高。
• 软件: 控制系统需提供实时运行框架满足不同运行周期的算法APP实时计算的要求。

图表: 运动控制器主要由硬件、固件、软件组成

图表: 优必选Alpha 1s智能机器人控制系统架构

2 .控制系统: 目前控制器尚未形成通用方案，各家以自研为主

人形机器人采用分布式控制，控制器多为自研。

机器人控制系统按照控制方式可分为集中控制、主从控制和分布式控制，传统工业机器人一般有3~6个自由度，采用集中控制或主从控制即可实现各个轴之间的耦合关系处理。

人形机器人通常有数十个关节自由度，采用分布式控制有利于系统功能的并行执行、缩短响应时间，即每个关节配置一个控制器、胸腔配置总控制器，将大幅增加控制器需求。

一般控制器需要根据机器人的任务场景与需求具体设计开发，需要满足低功耗、高算力、高集成度等要求，目前人形机器人场景尚未明确，且各家对于算力的需求存在差异，因此控制器以自研为主。

图表:机器人厂商控制算法多为自研，控制系统采用分布式控制

3 . 投资建议 : 2024年重点关注执行器、传感器、降本新技术、设备等方向

人形机器人产业趋势明确，目前产业进入从0到1的重要突破阶段，2024年是突破量产的关键一年，后续应重视技术迭代、定点、新品发布等事件催化。

我们建议重点关注以下投资方向:

• 执行器&传感器: 此前执行器市场挖掘比较充分，后续重点跟踪各厂商送样进度，从技术难度上看，丝杠>减速器>电机;传感器是现阶段重点迭代方向，触觉传感器、六维力矩传感器是高壁垒、高确定性的方向。
  相关标的:①丝杠:北特科技、贝斯特、恒立液压、五洲新春;②减速器:绿的谐波、中大力德;③电机:步科股份;④传感器:汉威科技、敏芯股份、华依科技、东华测试、柯力传感。
• 核心加工设备: 人形机器人零部件资本开支启动将带来核心设备放量，从自主可控紧迫性程度看，磨床>车床>绕线机。
  相关标的:①磨床:日发精机、华辰装备、鼎泰高科;②车床:浙海德曼;③绕线机:田中精机。
• 降本新技术方向: 关节与材料降本/轻量化也将是下一阶段机器人厂商竞争的重点，如PEEK材料、球墨铸铁工艺、冷锻工艺等。
• 国内人形机器人厂商: 特斯拉引领下，国内厂商将加速突围，政策支持下国内主机厂也将迎来量产。相关标的:博实股份、禾川科技等。

4. 重点关注高确定性、高壁垒、高弹性的环节，如总成、丝杠、减速器、电机、传感器等

图表:人形机器人潜在供应链标的盈利预测及估值(取2024.9.18收盘价，盈利预测为iFind一致预期)

5. 风险提示

AI技术进步不及预期: 软件技术决定机器人的智能性，若AI技术进步不及预期，将对人形机器人产生不利影响。

人形机器人量产进度不及预期: 当前主流的人形机器人方案尚未定型，且成本仍存在较大下降空间，若人形机器人量产进度不及预期，将对产业链公司产生不利影响。

国产化推进不及预期: 国内产业链虽然有成本优势，但技术水平与国外仍存在一定差距，存在国产化推进不及预期的风险。

地缘政治风险: 中美贸易关系或其他地缘政治冲突可能会导致国内公司较难进入海外机器人供应链。