文|偲睿洞察 寇敏
編輯|Emma
從去年8月19日，馬斯克首次在特斯拉AI日活動上推出人形機器人‘擎天柱’概念，不到一年的時間，特斯拉的人形機器人就要面世了。6月23日下午，馬斯克在采訪時表示，“人形機器人‘擎天柱’將在9月30日的特斯拉AI日活動上面世?！?/p>
人們對新事物的態(tài)度總是善變。去年，外媒及行業(yè)人士對特斯拉人形機器人的唱衰似乎還歷歷在目：
“說它是放屁都算客氣的了。我不是說馬斯克不應(yīng)該做這樣的研究，而是這種宣傳通常是夸大的?！?/p>
“雖然我們欣賞馬斯克的長期科技愿景，但特斯拉機器人不是投資者想看到的，相反，他們更關(guān)注芯片、FSD（完全自動駕駛）”……
今年，輿論出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)。一邊是特斯拉人形機器人戰(zhàn)略的穩(wěn)步推進：1月份，馬斯克在財報電話會表示，開發(fā)“擎天柱”是比做汽車更重要的業(yè)務(wù)；4月，重申對機器人業(yè)務(wù)的重視，并透露最早于2023年生產(chǎn)；6月，為了能讓“擎天柱”在AI日隆重亮相，將原本定在8月的活動日推后至9月底。
一邊是，‘擎天柱’即將面世帶動“機器人概念”大火。6月以來，機器人概念持續(xù)走高，景業(yè)智能、埃斯頓、江蘇北人、江蘇雷利等漲超5%，巨輪智能更是一度拉升翻紅，股價從6月20日怒漲481%，至7月11日的4.81元。
（6月以來，機器人概念持續(xù)走高 圖源：雪球）
在一眾機器人概念中，減速器這一賽道尤其受到關(guān)注：
寧波中大力德股價從5月初的11.52元，飆升至7月1日的22.17元，股價接近翻番；
國茂股份6月持續(xù)上漲，最近90天內(nèi)共有10家機構(gòu)給出評級，買入評級8家，增持評級2家；
國內(nèi)精密減速器龍頭，綠的諧波更是拉升漲超15%，而早在5月之前，綠的諧波就接受了Aberdeen、AIIM等73家機構(gòu)調(diào)研，被國信證券等多家證券評為買入。
這背后的問題是，為什么人形機器人一出，減速器就火了？減速器是否能乘上人形機器人帶來的東風，扶搖直上？國內(nèi)減速器進展如何，能吃上這一波紅利嗎？
01 人形機器人上，精密減速器大有可為
特斯拉人形機器人“擎天柱”概念發(fā)布，引爆減速器市場；如若量產(chǎn)，則減速器市場一飛沖天。
先來看人形機器人和減速器的關(guān)系：
中國電子工業(yè)學會將機器人劃分為工業(yè)機器人、服務(wù)器機器人和特種機器人三種。其中工業(yè)機器人是指面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度機器人，在工業(yè)生產(chǎn)加工過程中通過自動控制來代替人類執(zhí)行某些單調(diào)、頻繁和重復長時間作業(yè)。
根據(jù)以上定義，特斯拉人形機器人本質(zhì)上屬于工業(yè)機器人。
那問題來了，工業(yè)機器人不是一個新概念，而且在疫情的推動下，出于特殊場景（如防疫區(qū)消毒等）和工業(yè)生產(chǎn)（在復工復產(chǎn)，用工難等問題下，大力代替?zhèn)鹘y(tǒng)人力）的需求，工業(yè)機器人也迎來了爆發(fā)，為什么特斯拉人形機器人面世消息一出，機器人概念和減速器就炸了呢？
從定義上劃重點：一是多關(guān)節(jié)機械手；二是代替人類執(zhí)行某些單調(diào)、頻繁和重復的長時間作業(yè)。這兩點分別對應(yīng)減速器功能應(yīng)用，和特斯拉人形機器人的制造愿景。
減速器，是鏈接電機與執(zhí)行動力機構(gòu)的閉式傳動裝置，作用原理為“利用齒輪嚙合，降低電機轉(zhuǎn)速，傳遞更大轉(zhuǎn)矩”。絕大數(shù)電機負載大、轉(zhuǎn)速低，不適宜用原動機直接驅(qū)動的工業(yè)場景，需配用減速機。
減速器按照行業(yè)分類可以分為，通用減速器、專用減速器和精密減速器三種，具體應(yīng)用到工業(yè)機器人上，因為要進行抓取、放置等“失之毫厘差之千里”的精密動作，所以，多采用精密減速器，即RV減速器和諧波減速器兩種。
簡單說，減速器相當于機械臂的“關(guān)節(jié)”。當工業(yè)流水線上的員工，替換成機器人機械臂，又硬又直的鋼鐵要靠這些“減速器”完成，定位精度和重復定位精度要求很高的動作。
（精密減速器在工業(yè)機械臂上的應(yīng)用）
其中，在機械部底座、肩部起支撐作用的多為RV減速器，可理解為“大關(guān)節(jié)”；到執(zhí)行操作的小臂、腕部等，則主要為“小關(guān)節(jié)”諧波減速器。一般來說，一臺六軸機器人共使用6個減速器，其中底座、肩部使用RV減速器（2個），其余部分使用諧波減速器4個。
（泰科智能六軸協(xié)作機器人六軸示意圖）
瘋狂如特斯拉，連皮膚都嚴格仿生的擎天柱（擎天柱肩部以下皮膚由輕量材料覆蓋，聲稱比人的皮膚更光滑），想實現(xiàn)接近人類的活動自由度，關(guān)節(jié)上又怎會馬虎？
人的身體有78個關(guān)節(jié)，其中使用諧波減速器和肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)、指關(guān)節(jié)和趾關(guān)節(jié)就共有60個；剩余的18個關(guān)節(jié)則用RV減速器。人形機器人使用減速器數(shù)量之大，想不被關(guān)注都不行。
重點是，減速器在工業(yè)機器人成本中占比還很高。據(jù)億歐智庫《2022中國工業(yè)機器人市場研究報告》，減速器、控制器和伺服系統(tǒng)，這三大核心零部件的成本分別占工業(yè)機器人總成本的30%、20%及10%。
根據(jù)目前特斯拉人形機器人約20萬人民幣的報價，也就是說，一臺擎天柱中，減速器的成本大概在6萬人民幣。
而中信建投證券預測，特斯拉人形機器人2023-2025年產(chǎn)量分別為20萬、50萬及100萬臺，即2023年，僅特斯拉一家，其人形機器人業(yè)務(wù)將帶來百億（120億）市場減速器市場。能攪動科技場的特斯拉的帶領(lǐng)下，人形機器人市場又何嘗只有一家企業(yè)？
用量大、成本高，已經(jīng)打造了一個超級市場。何況，磨損、維修又給減速器的用量新增了幾成。
前面說到，減速器相當于人的關(guān)節(jié)，人類工作久了，還會去健身、按摩，讓身體恢復最佳狀態(tài)繼續(xù)工作，那連接沉重機械的減速器自然也會歷經(jīng)磨損，需要維修和替換，畢竟減速器性能的好壞直接影響機器人的性能。
前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，減速器本身有額定的工作壽命，需要定期更換；而工業(yè)機器人的工作壽命一般為8-10年，維修保養(yǎng)、替換也為減速器帶來了不小的市場空間。
市場需求和規(guī)模加持下，減速器的未來一片光明。
但這一切美好都建立在人形機器人能夠量產(chǎn)，并且大規(guī)模應(yīng)用的基礎(chǔ)上，壓力給到特斯拉這邊。
02 為什么大家相信特斯拉畫的餅？
和去年馬斯克被噴用PPT畫餅相比，今年特斯拉的發(fā)布會上，多了人形機器人造價、上市時節(jié)等落地信息。
結(jié)合特斯拉關(guān)于人形機器人的畫像和構(gòu)想，可作出以下分析：
先看特斯拉人行機器人的“面子”——最像人的機器人。
根據(jù)，此前公布的參數(shù)，特斯拉的 Optimus 擎天柱身高1.72m、體重 56kg，最快行走速度 8km/h，最多可提 45 磅的物品。同時，擎天柱還具備靈巧的“四肢”和聰明的“眼睛”，甚至，身體皮膚也由輕量材料覆蓋，比人的皮膚還要光滑。
其次，看看擎天柱的“里子”，根據(jù)人行機器人的三大基本要素進行對比：
執(zhí)行器：伺服系統(tǒng)、減速器、驅(qū)動單元等；
控制器：工控系統(tǒng)、AI系統(tǒng)等；
傳感器：本體感受傳感器、觸覺+視覺+聲音傳感器、機器視覺等
上一部分我們討論的，被特斯拉人形機器人帶火的“減速器”屬于執(zhí)行器層面，這一層，更多的理解為，當掌握了控制器、傳感器等機器人核心技術(shù)后，才去考慮減速器、伺服系統(tǒng)等硬件零部件的供應(yīng)鏈問題。所以這一層暫且按下不談。
除了外表最像人之外，特斯拉在“動起來像人”以及“像人一樣思考”上用力。而特斯拉在自動駕駛上的相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)就可以很順暢地遷移過來。
具體參數(shù)上：
行走能力上，擎天柱的四肢由 40 個機電執(zhí)行器控制；雙腳可感應(yīng)反饋，實現(xiàn)平衡和敏捷動作。
擎天柱的“眼睛”，走特斯拉汽車的純視覺路線——攝像頭＋車載 FSD 芯片方案。
在汽車方案中，前者采集信息（2D圖像）映射到3D空間，然后通過神經(jīng)分析進行感知（通過算法實時繪制地圖）、規(guī)劃（在動態(tài)的路徑變化中，選擇最舒適和安全的方案）以及控制（向車輛發(fā)出轉(zhuǎn)向或加速指令）。
而這一方案同樣適用人形機器人。而且純視覺技術(shù)路線具有成本低、符合人眼邏輯的優(yōu)勢，在數(shù)據(jù)積累達到一定規(guī)模后更會產(chǎn)生質(zhì)變，直至達到比肩、超越激光雷達方案的自動駕駛表現(xiàn)。而數(shù)據(jù)積累正是特斯拉的優(yōu)勢所在，截止2021年9月，特斯拉已經(jīng)積累了60億英里的車隊數(shù)據(jù)，經(jīng)過特斯拉車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)訓練的圖像有3.71億張。
數(shù)據(jù)越多，算力訓練更成熟，就越能實現(xiàn)人工智能。為實現(xiàn)這一正循環(huán)，擎天柱還配備了特算力極強的 DOJO D1 超級計算芯片作為“大腦”，超過9千萬億次的計算能力讓其成為一個足夠聰明的機器人。
可以說，在造人形機器人上，相比很多從0到1的廠商來說，在現(xiàn)有智能駕駛技術(shù)基礎(chǔ)上，特斯拉不僅可以使人形機器人變成現(xiàn)實，而且，在技術(shù)、成本、時間等方面具備優(yōu)勢。
人形機器人可以造出來板上釘釘，那造出來給誰用呢？場景何在？
在擎天柱的構(gòu)想中，其制造愿景在于幫助人類消除一些危險、無聊且重復的工作。
宏觀背景下，人口出生率下降導致勞動力不足、疫情影響下企業(yè)復工復產(chǎn)的用工需求，以及大量的新生場景等，都為工業(yè)機器人應(yīng)用落地提供了場景。
但是更廣泛的應(yīng)用性還有待驗證。比如，工廠流水線上，固定、重復的高精準動作，人形機器人固然有靈活優(yōu)勢，但傳統(tǒng)機械臂也能滿足不少需求。
更何況，家用場景上，當你把價值十幾萬的一臺擎天柱放在家里，用來解決單一功能有點浪費，做一個綜合類管家，他又能否滿足復雜的生活需求？
不過，庫卡機器人全球產(chǎn)品經(jīng)理劉欣宜也指出，從生態(tài)協(xié)同的角度，特斯拉的機器人符合整個馬斯克能源計劃的一個重要的一環(huán)，比如，讓擎天柱代替人類進行火星探索，在特斯拉自己的生態(tài)上是比較自洽的。
總的來看，盡管當下特斯拉人形機器人大規(guī)模普及的應(yīng)用場景還未明確，但是，在部分工業(yè)場景有需求、制造和量產(chǎn)環(huán)節(jié)問題不大的情況下，人形機器人將前進一大步。并且，在馬斯克和特斯拉的強大影響力下，一眾人形機器人廠商已啟程。
確定的人形機器人周期要來了，減速器也將迎來紅利。
03 千億賽道，國內(nèi)企業(yè)能分得幾成？
芯片之后，國內(nèi)科技產(chǎn)業(yè)繞不開的話題是“卡脖子”和“國產(chǎn)替代”，而減速器，也是我國被卡脖子的一個領(lǐng)域。
先看一組血淋淋的對比數(shù)據(jù)：
前瞻研究院數(shù)據(jù)，2020年我國減速機行業(yè)出口總額約26.15億元，進口總額約為16.85億元，貿(mào)易順差為9.66億美元，看似減速機行業(yè)發(fā)展良好。
然而，智研咨詢數(shù)據(jù)顯示，2021年我國進口和出口精密減速器——行星齒輪減速器的數(shù)量分別為72.7萬臺和2325.8萬，進出口金額分別為3.7億元和3.8億元，進出口均價分別為508.52美元和16.24美元。近32倍的價值差距，讓我們看到國產(chǎn)減速器不輕松的現(xiàn)狀——走量、價值低。
可是，在制造業(yè)，誰不想站在微笑曲線的兩端，輕松地賺到更多錢呢？
對于國產(chǎn)減速器來說，想，但是實力還不夠。
在通用減速機市場，格局足夠友好，但國內(nèi)廠商難吃到肉。
翻看全球通用減速器市場數(shù)據(jù)，2019年減速器市場規(guī)模達到4000億＋，且增速在10%左右。具體到行業(yè)競爭格局，龍頭如弗蘭德和SEW市占率也均為6%左右，也就是說，行業(yè)還未形成壟斷。那是否意味著國有廠商有更多的機會？
答案是否定的。因為未形成壟斷不是龍頭企業(yè)不行，而是因為，應(yīng)用領(lǐng)域過分分散。
通用減速器廣泛應(yīng)用在環(huán)保、建筑、電力、化工、食品等國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，不同領(lǐng)域?qū)p速機的技術(shù)需求各有差異，一家企業(yè)難以研發(fā)和生產(chǎn)覆蓋全行業(yè)的減速機產(chǎn)品，同時也很難從銷售層面覆蓋下游所有行業(yè)客戶。
同時，誕生于第二次工業(yè)革命的減速機，經(jīng)過百年發(fā)展，技術(shù)趨于成熟，也吸引了眾多企業(yè)進入這個賽道，行業(yè)分散是必然。
遺憾的是，在通用減速機這個技術(shù)壁壘和行業(yè)集中度都不算高的賽道，國內(nèi)廠商也占不到優(yōu)勢：國內(nèi)叫得上號的國茂股份、中大力德也只能位于市場第二梯隊，外采國產(chǎn)標準件，產(chǎn)品應(yīng)用于某幾個特定行業(yè)，營收規(guī)模通常超過1億元，而第一梯隊的外資品牌營收通常超過20億。
通用減速器尚且打不過，何況技術(shù)壁壘更高，對材料、設(shè)計水平、質(zhì)量控制、精度可靠性、使用壽命等均有嚴格要求的精密減速器。
精密減速器困日系久矣。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2020年全球機器人減速機市場，日系品牌哈默納科（Harmnic Drive System Inc.）、納博特斯克（Nabtesco）及日本住友，分別以60%、15%、10%的市占率位居前三，總計來看，排名前三的日系品牌就壟斷了85%的市場份額。
市占率強勢的背后，是近60年的技術(shù)探索，和整個日本制造業(yè)發(fā)展的場景訓練和數(shù)據(jù)積累。
2010年之前，我國勞動力充足且相對廉價，沒有機器人替代員工的需求。時至今日，加上疫情推動，機器人需求逐漸激發(fā)，當國人想起做機器人時，才發(fā)現(xiàn)卡在日企小小的減速器這里：
比如，國內(nèi)承擔軍工、科研任務(wù)的高端機器人企業(yè)，為了保證質(zhì)量，只能從納博和哈默納科采購減速器；
比如，同樣作為買家，中國機器人廠商向日系兩家巨頭購買加速器的價格，比國際機器人巨頭ABB和發(fā)那科購買價格高很多；
又比如，國內(nèi)廠商赴日本采購減速器的時候，由于日本住友公司負責人語速過快，國內(nèi)采購員請求緩慢、清晰地介紹一遍，住友公司負責人直接走開了，一副愛買不買的態(tài)度。
“屈辱”之下，國產(chǎn)企業(yè)綠的諧波勇敢向前，于2003年組建技術(shù)團隊進行諧波減速機理論方向的研究。當時綠的諧波的研發(fā)條件：3個人的技術(shù)團隊、哈默納科的減速器，以及綠的多年的精密儀器代工經(jīng)驗。
不能說，一無所有，但好像確實有的不多。在艱難的探索下，以及2008年，哈默納科專利年限到期，公開資料的幫助下，2009年底，綠的諧波生產(chǎn)出第一臺的諧波減速機樣機，成為減速器國產(chǎn)之光。截止目前，綠的諧波已占據(jù)自主品牌約80%的市場份額。
但，即使是綠的諧波在國際市場上也只有6%左右的市占率，仍名不見經(jīng)傳，何況國內(nèi)那么多的小企業(yè)。究其原因，國內(nèi)精密減速器設(shè)計、制造的各環(huán)節(jié)還活在日企的籠罩之下：
（諧波減速器生產(chǎn)流程 圖源：綠的諧波招股書）
設(shè)計原理上，國內(nèi)企業(yè)多是通過反向工程獲得數(shù)據(jù)，即，拆解一個國外減速器，照貓畫虎，這種路徑之下，大家多是知其然而不知其所以然，而且這樣設(shè)計出的減速器，在產(chǎn)品的精準度、穩(wěn)定性上都有很大缺陷；
制造設(shè)備上，加工制造減速機零部件的設(shè)備不僅非常昂貴，比如美蓋勒平面磨床，單價折合人民幣就接近千萬元；而且，設(shè)備交付周期都在一年以上，也就是說，交了錢也沒辦法及時拿到；
熱處理技術(shù)上，國內(nèi)的鋼材原料本身雜質(zhì)就多過國外，加之國內(nèi)熱處理技術(shù)上，變形、硬度不夠，很難達到理想處理狀態(tài)；
外購零配件上，國內(nèi)產(chǎn)品精度一般，從減速機配用的相關(guān)軸承的精度，就可以直接判斷其減速機的性能好壞，而且非常準確。何況，每一環(huán)節(jié)差1%，累計起來的結(jié)果呢？
行業(yè)技術(shù)層層被壓制，國產(chǎn)廠商只得從具體的場景服務(wù)上尋找突破口。
產(chǎn)業(yè)上，盡管綠的諧波已成功配套工業(yè)機器人四大家族之一的ABB。但是曾有行業(yè)人士透露，ABB、發(fā)那科、安川、庫卡等國際主流機器人整機廠商均由兩家日本公司提供減速機，并且有著非?？量痰暮献鳁l件，即在使用這兩家公司產(chǎn)品時不能再使用別家的產(chǎn)品，否則將解除合作關(guān)系。
也就是說，和高端精密機器人的適配沒有路徑。但是，減速器作為工業(yè)機器人領(lǐng)域較為通用的一個零部件，可以廣泛和下游布局食品、物流、3C等行業(yè)的工業(yè)機器人合作，在各場景中積累數(shù)據(jù)和經(jīng)驗。
何況，國內(nèi)工業(yè)機器人本體廠商還是一個好搭檔：
一方面，本土機器人已經(jīng)在3C、半導體、液晶等行業(yè)積累了一定的市場份額；
另一方面，為更好實現(xiàn)本土機器人崛起，國內(nèi)廠商與下游企業(yè)做到深度的鏈接和匹配，從對加深行業(yè)的理解爭奪更多市場。比如，珞石機器人為幫陽江刀具產(chǎn)業(yè)定制自動化方案，派駐團隊入駐企業(yè)，從頭學習開刃。
國產(chǎn)機器人廠商如此努力，市場份額逐漸做大的情況下，減速器這個零部件也被帶動加速國產(chǎn)替代的進程。
特斯拉人形機器人火了，饑渴已久的市場，已經(jīng)很久沒有遇到這樣讓人興奮的新概念了。也許現(xiàn)在本土機器人本體和減速器等核心零部件廠商，都實力有限，吃不到市場上最大的那塊肉，但，風口之下，喝口濃湯不成問題。