人工智能催化 机器人产业加速——机器人产业ETF投资价值解析

  量化投资部的基金经理吴中昊，这次直播主要是希望和大家伙儿一起来分享一个投资机会，就是我们于10月30日至11月3日发行的国泰

  这次我们请来了国盛的机械行业首席分析师张一鸣，和我们一起对行业进行一个解析，尤其是人形机器人这一部分的细分赛道，张总接下来会和我们一起对这个赛道的投资价值，进行一个细致的分析。首先，我们请张总来给大家打一个招呼。

  张一鸣：各位国泰基金的投资者，大家好，我是国盛机械行业首席分析师张一鸣，今天非常荣幸能够受到国泰基金的邀请，跟各位投资者做一个机器人板块的行业情况介绍。

  吴中昊：首先介绍一下这次国泰机器人产业ETF所跟踪的指数标的，它叫中证机器人指数，代码是H305990。指数的样本池是机器人生产所提供软件或硬件支持的这些上市公司，其中优选100只股票，现在的成分股有82只，行业的占比机械为45%，电力设备新能源为30%，计算机占15%，以及电子占7%。

  总体来看，这是一个偏小市值的指数，成分股的市值在200亿以下的包括了62只。在当前流动性比较宽松，经济弱复苏的状态下是相对受益的。

  同时，机器人产业也受到了很多政策上的持续支持，以提高产业的高水平质量的发展。2023年以来，机器人行业非常关注，1月机器人+应用行动实施方案中也提到，到2025年，在五年的窗口下，制造业的机器人密集程度将实现翻番；服务机器人、特种机器人等这一些行业机器人的应用广度以及深度也会将会显著提升，机器人促进社会高水平发展的能力也将明显增强。

  接下来先介绍一下机器人的分类。从应用领域上来讲，机器人能分为工业机器人、服务机器人和特种机器人，其中工业机器人包括搬运、包装、焊接等等，服务机器人主要是家用、医疗和公共服务的机器人，而特种机器人主要是军用机器人、急救机器人等等。

  同时，机器人也能够准确的通过产品的形态进行分类，比如这次将会展开来讲的人形机器人，以及主要负责搬运等等这些工作的脚类机器人，还有类似机械臂的手类机器人等等。

  我们比较看好人形机器人的赛道，张总在这个赛道的研究也非常深，我们第一步请张总来给我们介绍一下人形机器人和其他机器人的区别。

  张一明：人形机器人其实从字面意思可以看出来，人形机器人其实是人的形状，它有手、有腿或者一些广义的人形机器人如果它底下是轮子，只要它有手，看着像个人，其实也可以把它称作为人形机器人。

  为什么现在突然市场对人形机器人关注度这么高？因为在过去的几年当中，陆陆续续有不少的人形机器人出现，包括像波士顿动力的Atlas，本田自己研发的机器人，包括国内企业（如，优必选）其实也在前几年推出了自己的人形机器人。

  为什么这两年我们对人形机器人关注度这么高？我觉得两个原因，第一个，标杆企业，特斯拉去年六月份正式入局人形机器人，大家依旧很相信马斯克未来梦想实现的一个能力的。第二个很重要的原因，其实是关键技术获得了突破，今年Chat GPT或者多模态大模型技术在机器人上面未来应用的可能性。

  虽然现在我们更多说的人形机器，其实人形机器人它背后引申出来的一个更大的概念才是我们该重视，这个概念就是今年五月份英伟达的黄仁勋，在五月份的时候提出来的具身智能或者通用智能机器人。

  通用人其实就是建立在多模态大模型工具的基础上出现的一项新的技术，因此，我们才会去想象未来人性机器人具备了通用智能之后，相当于机器人给了它脑子，它未来能够在更多的领域当中去进行应用，它的想象空间自然也要比其他的一些专用的工业协作机器人，以及一些特定领域的专业机器人想象空间要大得多。

  因为大模型出现之后，意味着人形机器人就有脑子，它的泛化能力就大幅度的提高，未来人形机型可能是能够走入千家万户，在工厂里面去搬砖，在一些商用场景里面承担很多服务人员的工作，因此我们对于人形机器人这个单品未来的想象空间，其实要比过去以往的所有机器人都要大得多。我想这也是人形机器人的出现对于投资的意义所在。

  吴中昊：刚才张总也提到了波士顿动力、等等，当然波士顿动力很早就开始研制人形机器了，也是准备开始入局这个赛道。虽然这些都是非常知名的，但是其实我们在真实的生活中是比较少接触人形机器人这一些产品的。可否请张总稍微展开一下给我们讲一讲，人形机器人未来会应用在哪些领域，或者是已经应用在了哪些领域？

  张一鸣：人形机器人现在还没有开始大批量地应用，我们大家可以对未来做一下展望。其实我也跟很多产业内的人士也交流过这样的一个问题，现在机器人整个板块的热度其实是取决于未来人形机器人的量，而人形机器人量的预期其实取决于它应用场景的多寡。

  第二个是商用以及民用厂家，相对是比较通用，比如说在餐馆里面去做一个服务员，家用场景就在家里起到一个陪伴、照顾小孩或者起到一个保姆的作用。比如你现在下楼去拿个外卖、扔个垃圾，未来的人形机器人就可以帮你轻松地做到。

  第三个场景是一些特种的场景，比如消防、医疗，这一些都会用到一些特种的人形机器人。当然这种场景的人形机器人的形态可能跟前两种就不太一样了，比如工业场景和家用、民用场景，可能用这种电伺服驱动力就够了，但是如果是像消防或者医疗护士这种，要去做一些重体力活，救火背人、搬运物资这些，可能就要用到液压这种形式。

  未来人形机器人其实应用领域会非常的广，而且每个不同的领域可能机器人的形态也是多种多样的。

  吴中昊：我们之前也提到特斯拉的机器人有极大几率会出现0到1爆发的阶段，除了之外，可能还有很多其他的企业在这方面布局，可否请张总给我们稍微来展望一下这个产业未来的趋势？

  张一鸣：人形机器人至少我觉得是在制造业当中为数不多的未来产业趋势明确向上的一个大的赛道。因为人形机器人很重要的一个点，人形机器人和普通的工业机器人或者说其他服务类的机器人最大的一个区别是在于智能化的提升，多模态大模型出现之后，机器人的场景泛化能力大幅度的提高。因此，通用机器人或者通用人形机器人才有存在的意义，它的应用领域也特别的广。

  首先是有国际巨头在引领，包括，像谷歌、微软也在做机器人有关技术的布局，当然他们可能是更多偏向一些软的东西。国内其实也非常热闹，前一阵陆陆续续有很多新的玩家进入人形机器人公司，比如说傅立叶、智元，华为天才少年智慧军创立的智元机器人，包含别的像优必选，以及华为也开始去做机器人相关的产业布局。因此，首先未来加入到人形机器人赛道的玩家数量我相信是会慢慢的多的。

  第二个，对人形机器人相关的政策也是层出不穷，从去年开始工信部就出台了机器人+的战略。今年北京、上海、深圳更是陆续出台了人形机器人相关的政策，北京在今年的六月份首次提出了要打造一批能够对标国际一线人形机器人企业国产的品牌。这个产业趋势是有国际巨头在引领，国内玩家纷纷加入，同时，我们的祖国的政府对它也有大力的支持。所以我相信，人形机器人的产业趋势其实今年应该是到了一个真正的元年，其实核心的原因还是大模型或者机器人的大脑关键技术是今年才出现的，所以今年是整个机器人产业趋势的元年，我相信未来三到五年，机器人会迎来一个非常快速的发展。

  吴中昊：张总刚才陆续提到的多模态大模型、AI给了机器人的一个新的赋能，这个主要还是软件层面的一个东西。机器人从硬件层面上讲，也主要有三个组成部分，减速器、控制器，还有软件上的系统。张总能否对每一个部分稍微展开一下，讲一讲国内对于每个部分的这些相应发展的情况。

  张一鸣：机器人其实跟过去的工业机器人不太一样，过去无论是工业机器人，还是些协作机械手臂，其实它们最多就六个轴，一个轴是有一个关节，对应一个自由度。人形机前以特斯拉的Opitmus为例，它的关节数量极大地增多了，总共有40个关节，其中身体上是28个，一个手是6个，两个手12个，加在一块是40个。

  我也从其他的一些国产的人形机器人公司了解到，40个关节其实不算多的，有一些国产的人形机器人把关节是凑到了40多个，甚至50个朝上，其中一个最大的变化就是关节数量变多了。

  机器人的关节里面到底有些啥东西？其实核心就是三个层次，第一个我们把它称之为控制层，第二个层次我们把它叫感知层，第三个层次我们把它叫执行层。

  什么叫控制层？人形机器人是一个高度仿生学的学科，跟人是很像的，对于人来说，人的控制是来自于什么？其实来自于两个，一个是大脑，一个是小脑和脑干。大脑其实对应于机器人大模型，我前面一直强调AI，一直强调多模态语言模型，主要是因为AI大模型对于人形机器人来说就是大脑，你能够理解为在今年以前机器人一直都是没有大脑，它过去的控制一般都是通过遥控、通过CNC的编程，今年在控制层上面出现了一个非常大的突破，机器人的大脑出现了。

  控制层的第二个是小脑，我们平时说一个人运动天赋很强，我们不会说他大脑会发达，我们会是说他小脑发达。大脑是决定智商，决定的是人的推理能力、逻辑逻辑思维能力，包括记忆能力。其实像运动控制、协调能力，比如说这个人打篮球一学就会，跳舞姿势很协调，这是由小脑和脑干来来控制。这个对应到人形机器人里面，其实就类似于像控制器、驱动器这么一些零部件。控制层今年最大的一个变化就是前面讲的，大脑发生了一个巨变。

  再到感知层，感知层其实类似于人的五官，人是通过皮肤、通过眼睛、通过耳朵听觉来对外界的环境去进行感知，把感知的信息传输到大脑皮层里面，去做出下一步的行动决策。对于人形机器人来说是相同，它也需要有五官，需要有触觉，感知外部的信息，提供给它的控制中心，进行下一步的指令。感知层就涉及到了多种多样的传感器，包括眼睛视觉摄像头，一般国内很多机器人公司视觉采用的都是3D深度相机的视觉方案。

  触觉这一块其实涉及到两个层次，第一个是关节内部，一般是用各种各样的，包括力传感和力矩传感。以特斯拉为例，它是每一个关节里面都安装了一个一维的力或者力矩，还有不少的人形机器人的厂商，方案也不一样，他们是在关节的末端，比如手腕或者脚踝末端的去安装一些更加高维的、多维的粒子传感器，比如说六维粒子传感器。高精度的传感器也是我们的祖国现在相对来说还是比较欠缺的一部分，未来也会有很大的国产替代的机会。

  第三层是执行层，有了感知，感知到了外部的信息，输送给大脑去进行决策，决策通过驱动控制来转换为相应的电流信号，电流信号最终要流入到执行层，流入到电机里面去进行一定的动作，最终完成动作这一步由执行层来完成的。

  执行层我们又把它称之为执行器，执行器里面其实主要包含了两块，一个是马达，还有一个。接收到驱动器给它的电流之后会进行旋转，比如机器人要动的快一点，就让电机转的快一点，机器人要往前走就电机正转，要往后走就让电机倒着转，电机其实主要是起到一个运动控制、运动调节的作用。

  电机马达它的转速一般比较高，而且电机输出的轴输出力其实是不够的，它要怎么去带动整个人形机器人运动呢？这样一个时间段我就需要加一个装置，去把它的转速降低，同时把它输出力给放大，这个装置称之为。减速器也有很多种，用在机器人上面的一般都是精密减速器，最重要的包含像结构减速器、RV减速器，还有行星减速器这些产品。

  机器人有不一样的关节，它有手肘、手腕这种旋转关节，也有像大腿膝盖后面直线的这种关节。直线关节里面用的传动键的，也有不同的方案，国内很多是用上面行星，下面加上连杆的结构。特斯拉从公开资料也能够正常的看到，它是采取了一个比较高成本的方案，用了滚柱丝杠，这一块确实对精度要求比较高，国内现在还比较欠缺的一个环节，也是有非常大的国产替代的空间的。

  吴中昊：刚才张总提到了国产替代这个词，在国内做这些科技类的这种投资的一个很重要的概念就是国产替代，还有一个自主创新。请张总从这两个层面，结合刚才我们提到的这些减速器、电机以及AI等方面，从国产替代和自主创新这两个方面跟我们讲一下未来机器人的增长潜力，以及它的投资价值，后续的投资机会？

  张一鸣：刚刚在讲人形机器人组成部分的时候，把机器人所有的环节都差不多拆分了一遍。我们的祖国其实最大的一个优势还是在于硬件上面的制造，我们的祖国因为是工业门类最齐全的一个经济体，能够把成本给降到最低，这是我们的祖国制造业的一个最大的优势。

  刚刚讲到的机器人里面其实用量最多的一个其实是电机，另外一个传动系统。电机其实包含两种，一种是用在大关节里面无框力矩电机，这也是无刷电机的一种。另外一种是比较精细的，用在机器人灵巧手里面的电机，叫空心杯电机。第二个领域是传动系统。刚刚提到了一个是减速器，还有一个是滚珠丝杠。所以我觉得未来的投资机会也主要会集中在这两个领域，这两个其实是机器人里面用量最大的。

  如果还是以Optimus为例，像无框力距电机可能用到28个，空心杯电机至少要用到12个，甚至有一些国产的方案是用到了20个朝上。传动系统像减速器，一个机器至少用十几个，滚珠丝杠也是要用到十几个。未来人形机器人如果是按照马斯克所说，他说往上亿甚至上10亿去走的话，可想而知电机，尤其是空心杯电机，包括像精密减速器以及滚珠丝杠的需求量自然是非常大的。我觉得未来的投资方向其实可以着重关注一下空心杯电机、精密减速器以及滚珠丝杠这三个较为重要的领域。

  吴中昊：我们现在常常说的国产替代中会不会被“卡脖子”等等，在这一些行业之中我们自主研发的能力怎么样？有没有被“卡脖子”的这么一个情况出现？

  张一鸣：我了解下来是有的，首先，刚刚讲的无框力距电机相对来说还没这么难，相信我们的祖国的一些比较优秀的电机企业是能胜任这项任务。空心杯电机我们的祖国现在也有一些比较优秀的企业已经做出来了，而且也已经受到国际客户非常好的认可。其实现在最难的还是在机加工这一块，尤其是高精度机加工，机加工其实也不是一个什么特别新的技术，相反已经是一个上百年的成熟技术。但也正是因为它上百年了，所以我们的祖国起步要比德国、日本这一些老牌制造业强国目前来看在精度上还是要落后不少。

  以刚刚讲的精密减速器和滚珠丝杠为例，一方面它需要很多制作的完整过程当中的知识，这真的是一锤子、一锤子敲出来的，积累下来的经验。第二个其实是设备，包括原材料的欠缺。我在调研的过程中也了解到，我们的祖国现在很多想布局滚珠丝杠和精密减速器的公司，现在其实也在为进口的设备发愁，因为他们要把减速器、滚珠丝杠做好就需要买到全球最顶尖的磨床、车床，来来加工。但是现在机床这一块买德国、瑞士、日本的，尤其是高精度五轴的还是有一些受限的，所以这一块确实也是构成了一些“卡脖子”的因素。

  但是现在国内也有很多优秀公司开始布局高精度的磨床和车床，我相信未来在设备领域方面也会有很多优秀企业可以在一定程度上完成国产替代，为我们的祖国的人形机器人的一些关键零部件去突破瓶颈。

  吴中昊：感谢张一鸣总对机器人产业进行的深入解析，也感谢屏幕前的各位投资人在百忙之中参与我们这次的直播。请大家后续持续关注我们即将发行的国泰机器人产业ETF，它的产品代码是159551，谢谢各位投资者的观看。

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