人形机器人行业专题报告：人形机器人赛道深度之运动控制，制约商业化落地进程的关键环节

人形机器人赛道深度之运动控制：制约商业化落地进程的关键环节-人形机器人行业专题报告西部证券研发中心2025年06月24日证券研究报告分析师 | 齐天翔 S0800524040003 邮箱地址：qitianxiang@research.xbmail.com.cn分析师 | 张磊 S0800524070001 邮箱地址：zhanglei@research.xbmail.com.cn下载日志已记录，仅供内部参考，股票报告网请务必仔细阅读报告尾部的投资评级说明和声明核心结论2人形机器人应用广泛，机遇与挑战并存。人形机器人，是指具有人的形态和功能的机器人。随着行业不断发展，具备高度仿人外形、强大的感知能力以及智能决策和学习能力的人形机器人有望广泛进入各种生态场景，如工业自动化、医疗康复、服务与零售、危险救援、家庭服务、教育科研等。随着资本和人才不断涌入、机器人控制和AI技术快速迭代，人形机器人产业日新月异，但从大规模商业化落地角度来看，人形机器人产业在技术、经济、社会等方面仍然面临诸多挑战。精准的复杂运动控制技术是人形机器人得以广泛应用的基础。人形机器人运动控制是指对机器人进行精确控制，使其能够模拟和执行人类的各种动作和运动。这种控制不仅包括对机器人关节的精确控制，还包括对机器人整体运动轨迹的规划和控制，以确保机器人能够完成复杂的任务，为机器人在实际应用中的广泛发展奠定基础。基于模型的控制和基于学习的控制方法相辅相成，助力人形机器人运控迭代升级。在软件算法层面，人形机器人的运动控制可以分为基于模型的控制和数据驱动控制，每种控制方法都有其独特的优势，能够解决不同的控制问题。1）基于模型的控制：具有高可解释性等独特优势，但其主要依赖于准确的建模和手动参数调整，这使得在多刚体规划和控制中优化变得复杂。2）基于学习的控制：是指利用数据驱动技术使机器人能够从经验中学习运动策略。基于学习的方法特别适用于传统模型可能难以捕捉与未结构化或不可预测地形互动复杂性的环境。二者相结合的混合控制方式则通过数学模型提供基础控制框架，利用数据驱动方法增强适应性和鲁棒性，兼顾了控制精度和适应性，大大提高了人形机器人的运动和作业能力。头部企业运控表现亮眼，多环节有望受益。以特斯拉Optimus、宇树G1及波士顿动力Atlas等为代表的人形机器人产品由于硬件方案的差异化，各自擅长的领域有所差异，但均展现出了优秀的运控能力。一般而言，涉及运动控制相关的软件算法开发是由机器人主机厂自研完成。运动控制相关硬件本体（如控制器、执行器、传感器等）的开发分工差异则较大，自研或采购第三方供应商的形式均有。另外，涉及到机器人训练相关的硬件，如动捕设备、遥操设备、仿真软件工具，多为第三方供应商或开源平台提供。【投资建议】人形机器人的运动控制是实现其动态步态、精细操作和环境适应的核心技术，也是涉及硬件设备、软件工具和开发套件的综合应用。本文聚焦在人形机器人运动控制软件算法及数据训练的研究，建议关注如下受益环节及标的。①运控系统：固高科技、雷赛智能。②软件及仿真工具： NVIDIA Isaac Sim、PyBullet、Gazebo。③动作捕捉设备：Xsens、Vicon、凌云光、诺亦腾。【风险提示】人形机器人产业发展不及预期、数据训练效果不及预期、运控算法迭代不及预期。下载日志已记录，仅供内部参考，股票报告网CONTENTS目录CONTENTS目录人形机器人运动控制相关企业投资建议010203人形机器人概述风险提示0405下载日志已记录，仅供内部参考，股票报告网请务必仔细阅读报告尾部的投资评级说明和声明 定义：人形机器人，又称仿人机器人或类人机器人，是指具有仿人的形态和功能的机器人，具备一定的感知、学习和认知能力。 特征： 高度仿人的外形结构：拥有与人类相似的躯干、四肢和头部。腰部灵活，可轻松实现转身、弯腰等动作。手臂的肩部、肘部和腕部关节活动范围大，能完成复杂的伸展、抓取和操作任务；腿部的膝关节和踝关节使机器人能够稳健行走，步伐节奏与人类相近。手部通常具有多个灵活的手指，可实现精细的抓握动作。 强大的环境感知能力：配备多种先进的传感器，包括视觉、听觉、触觉等，能够全面感知周围环境信息。 智能决策与学习能力：借助计算机科学和人工智能技术，它们能够对感知到的大量环境信息进行快速分析和处理。当面对复杂的任务时，人形机器人会根据预设的算法和模型，结合实时的环境信息，制定出最优的行动方案。它们还能通过机器学习算法，从过往的经验中吸取教训，不断优化自己的行为。 应用场景：当前人形机器人主要应用于医疗护理、家庭服务、教育娱乐、工业生产和公共服务等领域中，替代人类完成危险或重复性高的工作，进一步释放劳动力，提高社会生产力。资料来源：徐程浩《人形机器人技术与产业发展研究》、茶派科技、IT之家、中国机器人网、人形机器人场景应用联盟公众号、西部证券研发中心人形机器人行业概述图表：人形机器人在家庭和制造领域的应用4图表：人形机器人在应急领域的典型应用下载日志已记录，仅供内部参考，股票报告网请务必仔细阅读报告尾部的投资评级说明和声明 技术挑战：数据采集与标注复杂且成本高昂：特别是人类动作数据的收集，需要高精度的传感器和专业的标注团队来确保数据准确性。多模态信息融合鲁棒性与实时性不足：将视觉、听觉、触觉等多种信息有效融合以形成统一的环境认知，在鲁棒性和实时性方面仍有不足，尤其在复杂多变环境中，机器人难以准确理解和应对变化。自主学习与适应性不足：现有机器人虽能进行一定程度的自主学习，但在处理未知或复杂任务时，适应性和泛化能力不足。需要更有效的学习算法以从少量样本中快速学习并适应新环境。学习过程中的安全问题：需要确保机器人在学习过程中不会产生偏差或做出有害行为。能源效率与续航能力：尽管电动驱动系统有所改进，但如何进一步降低能耗、延长工作时间仍是亟待解决的问题。 市场挑战：成本高昂、应用场景不明确、相关的法规政策有待完善、社会接受度有待提高。 目前国内智能感知和运动控制等核心关键技术仍与国际存在较大差距，核心零部件尚不能完全自主生产。资料来源：徐程浩《人形机器人技术与产业发展研究》、痛点设计公众号、机器人大讲堂公众号、西部证券研发中心人形机器人产业面临的挑战5图表：人形机器人发展阶段图表：人形机器人相关专利分布情况下载日志已记录，仅供内部参考，股票报告网CONTENTS目录CONTENTS目录人形机器人运动控制相关企业投资建议010203人形机器人行业概述风险提示0405下载日志已记录，仅供内部参考，股票报告网请务必仔细阅读报告尾部的投资评级说明和声明 技术框架：a)硬件层：机械结构（手臂、头部、腿部）、动力系统（伺服电机、液压）、传感器等。b)算法/软件层：运动控制（通信、操作系统、控制器）、环境感知（触觉、GPS、视觉）。 软件架构：a)操作系统层：RTOS进行精密、及时的运动控制，处理高频传感器输入、协调多关节同步。开源框架ROS提供工具、库和组件间通信，实现通信、控制、感知。b)通信方案层：高性能工业以太网协议EtherCAT（主从式架构），实现了低延迟（微秒级刷新率）、分布式时钟同步（实现精确协调运动）、高可扩展性（支持数百设备）。c)