机器人行业深度报告系列之15-机器人控制器：人形机器人行动之脑，全球本体厂商必争之地

行业及产业 行业研究/行业深度 证券研究报告 机械设备 2023 年 12 月 04 日 机器人控制器：人形机器人行动之脑，全球本体厂商必争之地 看好 ——机器人行业深度报告系列之 15 证券分析师 王珂 A0230521120002 wangke@swsresearch.com 李蕾 A0230519080008 lilei@swsresearch.com 刘建伟 A0230521100003 liujw@swsresearch.com 研究支持 胡书捷 A0230122070007 husj@swsresearch.com 联系人 胡书捷 (8621)23297818× husj@swsresearch.com 本期投资提示：  控制器是人形机器人的大脑和小脑，是产业发展核心基础。控制器相比执行器更为“无形”，但对机器人本体的表现起到至关重要的作用，且在长期的发展迭代可能成为拉开距离的关键点，是各家人形机器人公司的核心技术。整体控制器框架通常包括感知、语音交互、运动控制等层面。其中，运动控制器重要且复杂，如果机器人在不平坦地面和不确定的外部环境中进行动态运动，运动控制器需要实时调整其计划和轨迹，并协调双足和全身肢体的状态。同时，控制器也是政策层面重点支持的环节，在今年工信部发布的两大人形机器人重磅政策中，“运动控制”均放在关键位置。  人形机器人相比其他成熟产业，控制器原理殊途同归，但在具体结构和要求存在区别。① 工业机器人：控制器用于控制机械臂运行轨迹、空间位置，相比人形对控制精度、工艺理解要求更高；② 扫地机器人：控制器主要用来规划路径，避障，以及人机交互，这是人形机器人控制器的功能之一，此外人形机器人所需的算法实时性要求、控制器处理能力更高；③ 汽车域控制器：通常分为动力域、底盘域、座舱域、自动驾驶域和车身域，其中自动驾驶汽车域控制器和人形机器人的控制器的控制原理类似，需要多传感器融合、定位、路径规划、决策控制、图像识别、高速通讯、数据处理的能力；但是汽车和人形机器人在安全性、控制精度、算法要求、接口复杂程度不同。  特斯拉可将汽车的 FSD 技术运用于 Optimus。特斯拉工程师团队表示，从机器人概念到设计，再到生产和验证的全过程，他们均使用车辆设计作为基础。马斯克曾说“汽车是四的轮子的机器人，而 Optimus 则可以看作是一个有四肢的机器人”。1）人形机器人的外部环境更复杂，更需要依赖神经网络解决路径规划和执行问题，FSD 系统若整合到人形机器人系统中，端到端解决方案有望显著提升人形机器人的视觉感知水平和运动规划、控制能力；2）人形机器人的算力要求高，Dojo 超算系统可为其提供支持。  工控领域：控制器发展成熟，国产替代潜力巨大。运动控制系统是机械设备的核心部件，上百年发展至今形成多种技术路线并存的格局，如数控系统（CNC）、通用控制器（GMC）、可编程逻辑控制器（PLC）、专用控制器等，分别适用于不同下游场景。运动控制器的国产化率低，技术瓶颈在于硬件（芯片）、软件算法、定制设计和集成等。高端运动控制器、PLC 和数控系统 CNC 均有具有的国产替代空间。  控制器面临新应用场景、政策重点支持、国产替代等多重发展机遇。由于人形机器人尚未实现产业化落地，因此尚未出现批量供应相关控制器的公司；但控制器作为工业及消费领域自动化设备的“大脑”，控制框架和原理同源，在控制器领域长期深耕的优质公司将在新的产业浪潮中具备明显的先发优势。建议关注：① 工业领域控制器：通用控制器&机器人控制器：固高科技、雷赛智能、埃斯顿、新时达；激光设备控制器：柏楚电子、维宏股份；机床数控系统：华中数控；PLC：汇川技术、信捷电气、禾川科技；② 消费领域控制器：拓邦股份；③ 核心部件连接器：维峰电子（通信）、瑞可达（通信）。  风险提示：控制器技术进展不及预期、人形机器人商业化进程不及预期、宏观经济波动风险 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 2 页 共 45 页 简单金融 成就梦想 投资案件 结论和投资分析意见 由于人形机器人尚未实现产业化落地，因此尚未出现批量供应相关控制器的公司；但控制器作为工业及消费领域自动化设备的“大脑”，控制框架和原理同源，在控制器领域长期深耕的优质公司将在新的产业浪潮中具备明显的先发优势。 建议关注：① 工业领域控制器：通用控制器&机器人控制器：固高科技、雷赛智能、埃斯顿、新时达；激光设备控制器：柏楚电子、维宏股份；机床数控系统：华中数控；PLC：汇川技术、信捷电气、禾川科技；② 消费领域控制器：拓邦股份；③ 核心部件连接器：维峰电子（通信）、瑞可达（通信）。 原因及逻辑 1）人形机器人作为下一个人工智能浪潮，未来产业化落地将创造大量的控制器需求；控制器相比执行器更为“无形”，但对机器人本体的表现起到至关重要的作用，且在长期的发展迭代可能成为拉开距离的关键点，是各家人形机器人公司的核心技术。 2）政策重点支持：在今年两大工信部发布的人形机器人重磅政策中，“运动控制”均放在关键位置； 3）工控运动控制器国产替代大势所趋：高端运动控制器、PLC 和数控系统 CNC均有巨大的国产替代空间。 有别于大众的认识 市场认为控制器通常由机器人本体厂商自制，低估这一核心环节的未来潜力。我们认为，虽然人形机器人发展处于早期阶段，但参考成熟产业如工业机器人、汽车、工控设备等，控制器面临软硬件解耦、专业化、模块化、产业化的长期发展趋势，未来的市场空间有望打开；同时，随着特斯拉、英伟达、华为等巨头企业入局，机器人控制器的智能化发展有望加速。2023 年机器人板块主要围绕着 Optimus 硬件执行器演绎，2024年随着 Optimus 迭代进化，英伟达和华为等机器人相关产品发布，软件环节将有更多催化，建议关注控制器环节。 行业深度 请务必仔细阅读正文之后的各项信息披露与声明 第 3 页 共 45 页 简单金融 成就梦想 1. 控制器：人形机器人之“大脑&小脑” .............................. 7 1.1 控制器：人形机器人核心基础 .................................................................7 1.2 技术攻关关键环节，国家政策重点支持 .................................................8 1.3 横向对比成熟产业，底层原理殊途同归 .............................................. 10 1.3.1 工业机器人 vs 人形：控制精度和工艺理解要求更高..................... 10 1.3.2 扫地机器人 VS 人形：简化的移动型机器人框架 ........................... 12 1.3.3 汽