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行動的號角已經吹響：美國與西方在機器人技術革命浪潮中的抉擇

在當今時代，行動的號角已經吹響，這關乎著美國以及整個西方世界的未來走向。我們正站在工業社會非線性變革的初期臨界點上，一場前所未有的技術革命浪潮正席捲而來，而美國所立足的根基卻在風雨中搖擺不定。

自動化與機器人技術正以驚人的速度掀起一場深刻的革命，這場革命將徹底改變所有制造業及關鍵任務行業的面貌，實現全面自動化。這些智慧機器人系統，它們不是簡單的輔助工具，而是工業領域中首個完全附加性的元件，能夠24/7無間斷地高效運轉，其產出效率遠遠超越人類，從而在生產能力上實現超越單純增加人力的大規模擴張。

目前，全球範圍內唯一有望掌握這一層次自動化的國家是中國。倘若中國成功實現這一目標，而美國未能及時跟進，生產能力的擴張將僅惠及中國，這將使美國在所有領域被超越，構成其生存威脅。

中國多年來一直是全球製造業的領軍者。該國擁有全球最具競爭力的內部經濟體之一，自然能夠實現規模經濟，並已證明自己是大規模製造領域的佼佼者。同時，其工程質量在多個關鍵行業已達到最高水平的競爭力。這一轉變已在電池、太陽能領域發生，並在電動汽車領域迅速推進。憑藉這些規模經濟優勢，中國能夠向東南亞、拉丁美洲等大型發展中市場供貨，從而擴大其優勢和影響力。

與之前對戰略行業的佔領相比，機器人技術的影響將呈指數級增長。這些將是製造更多機器人系統的機器人系統，隨著每臺裝置的產出，成本將持續下降，質量將不斷提升，進一步強化其生產飛輪效應。這一過程將無限重複，隨著質量的必然提升，其他國家將難以與之競爭。鑑於機器人技術是一種通用技術，這將對所有制造業部門以及其他當前具有優勢的行業產生橫向影響——紡織、電子、消費品等。

目前，西方世界措手不及：韓國和日本面臨出生率危機，其製造能力陷入困境；歐洲工業部門正被中國取代，且自身無法產生動力；而美國則專注於其他市場及獲取海外廉價生產，與此同時，中國的製造能力日益增強，機器人技術也正蓬勃發展。

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中國機器人本土化程序正在順利推進。本土企業正在佔領全球最大市場，市場份額接近50%，而 2020 年僅為 30%。雖然中國製造商目前在低端市場與西方巨頭並駕齊驅，但我們的供應鏈審查使我們相信，本土企業正開始接管高階市場。宇樹的崛起體現了這一轉變：市場上唯一可行的人形機器人宇樹 G1 現已完全擺脫了美國元件。

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如今，在美國製造一個與 Universal Robots UR5e 模型相同的機械臂，其成本約為中國的 2.2 倍。深入探究，情況更為嚴峻。即便這些元件標註為“美國製造”，它們實際上高度依賴中國製造的零部件和材料——且目前尚無可行的規模化替代方案。

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無人機、DJI、GoPro，以及迭代速度如何鋪就勝利之路

商用無人機市場完美展現了中國在其所進入的每一個戰略行業中實施規模/過剩供應的策略，然而，這是在機器人相關市場中這一策略的首個例證。本土領軍企業 DJI 如今佔據了全球商用無人機市場超過 80%的份額……而在美國消費市場更是高達 90%！儘管該公司是先行者，但憑藉中國在製造業的主導地位及規模經濟/過剩供應戰略，它維持並鞏固了其市場地位長達十餘年之久。

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讓我們來解釋一下。為了正確開發一款功能強大且穩健的硬體產品，其設計+製造（即生產）過程必須反覆且快速迭代，以在競爭對手之前解決瑕疵並完善產品。然而，對西方競爭者而言，最具挑戰性的是，中國市場構建於獎勵能夠最快擴張的公司之上，因此在中國競爭者進入西方市場之前，它已經在成本上超越了它們，剩下的就是在未來的迭代中逐步提升品質。

GoPro 試圖在消費級無人機市場競爭，儘管其大部分製造基地設在中國、馬來西亞和日本，這意味著他們每一代無人機的迭代都需要數週時間——很可能是在加州開始設計，將細節傳送給中國的製造商進行生產，再運回美國，然後才能發現需要改進的地方。相比之下，總部位於深圳的大疆，能夠在訂購後幾小時內從深圳的任何工廠獲取所需部件，並以驚人的速度進行迭代。

結果，2016 年，GoPro 的 Karma 無人機+Hero5 被大疆的無人機全面超越。售價 999 美元對比 1099 美元，大疆不僅價格稍低，電池續航還長了 50%，並且已經實現了避障功能，而 Karma 的釋出則因硬體問題和產品故障（有時會在執行中失去動力）而飽受困擾，不得不啟動召回/退款程式。GoPro 本可以透過足夠的工作解決這些問題，但公司根本沒有時間，因為大疆已經在各方面超越了它。

在進入西方市場後不久，DJI 憑藉其驚人的成本優勢和強大的生產能力迅速導致市場供應過剩，並佔據了大量市場份額。其他所有主要無人機公司都因 DJI 激進的定價策略而迅速受到嚴重打擊。GoPro 以“利潤率挑戰”為由解散了他們的 Karma 專案，許多其他公司也隨之倒閉。DJI 是唯一一家明白這是一場規模競爭的公司，並且在進入西方市場之前早已做好了充分準備。

在機器人技術領域，製造優勢至關重要。要打造一個完整且功能齊全的機器人，意味著需要無數次地複製該機器人，並微調每一個小錯誤，直到產品堅實、可擴充套件且成本效益高。對於那些附近擁有製造能力且成本可承受的人來說，這種奢侈觸手可及，而缺乏這一點則意味著處於劣勢。中國的工業基礎在GDP 佔比上是美國的三倍，在各方面都超越了美國。

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我們推出這一系列機器人技術文章的目標，旨在揭示機器人及製造業的全景，並傳達其即將引發的勞動力變革之深遠影響。在第一部分中，我們審視了市場現狀，並深入剖析了市售工業機器人的硬體架構。分析顯示，中國正迅速佔領市場，將競爭對手拋諸身後，並準備掌握這一革命性技術。同時，我們也探討了這對西方落後半導體生態系統的廣泛影響。

中國的崛起使其在引領下一代機器人技術方面處於絕佳位置——我們預計這一領域將帶來顯著更高的宏觀經濟效益。在本系列的第二和第三部分中，我們將深入探討下一代系統的複雜硬體和軟體架構，並解決在實現跨形態的“機器人通用人工智慧（Robotics AGI）”道路上剩餘的挑戰。同時，我們還將指出這一新興市場中可能的領跑者。

現在，讓我們從一些基礎知識開始，解釋為什麼機器人的構建比大多數人理解的更困難。

不僅僅是“機器人”

機器人技術是一項系統工程問題，其終極目標是創造出一種或多種機器，能夠以等同於或低於人類成本的方式完成一個或多個人類工作單位。這一壯舉在於設計出一套硬體系統，其中包含眾多相互連線的獨立部件，並與軟體層無縫整合，使軟體層能夠理解如何操控硬體並進行規劃。透過反覆迭代，識別兩大系統間的差異並加以解決，以實現完美的精確性。本質上，這是兩大系統之間的一場精密舞蹈，每一次編排的迭代都在複雜中雕琢出同步性。隨著每一次刻畫的逼近，解決方案會如何顯現？

將可靠性工程融入低成本、高效能且可擴充套件的系統，創造了一種前所未有的新型系統。將機器人系統與人類相比，當前的勞動力技能較低、能力較弱，且流失率更高。將機械能力與軟體智慧相結合，使世界越來越接近全面擴充套件工業經濟的能力，超越人類勞動力的限制。類似於人類透過整合感官輸入和認知處理來理解和與世界互動，具身 AI 將執行相同的操作並自主執行，使一組新的系統能夠為各個行業做出貢獻。即將到來的機器人變革有望解決所有這些問題，並創造一種只有電影才能描繪的新勞動力，但這一領域和行業的內涵遠不止“具身 AI”這幾個字所能涵蓋。

在這個行業中運營歷來是痛苦的，從製造能力不足，到管理一個產品難以擴充套件且存在諸多瓶頸的企業：

硬體在移動性和操控性上的節流精度與效率創新有限
軟體/AI 功能始終未能實現功能的多樣性和即時理解
安裝所需的高昂前期資本支出系統維護的運營支出增加

歷史上，這些因素共同作用，使得自動化成為了問題而非解決方案。然而，硬體和 AI 模型的突破終於為快速進展的早期階段打開了閘門，並釋放了通用機器人技術的潛力。

邁向通用機器人

通用機器人技術是機器人領域的聖盃：一種能在任何環境中執行任何任務的機器人，能夠在工業流程中取代人類。誰能率先邁向通用機器人技術，世界將見證其帶來的巨大突破。目前在全球範圍內大規模應用的機器人都是僵硬且脆弱的：環境必須預先定義，任務必須靜態，任何因素的微小變化都可能導致機器人破壞整個流程。現有的瓶頸一直難以突破，阻礙了機器人行業數代的發展，無論智慧與否。這意味著唯一可能的改進都是微小、迭代和漸進的，任何試圖為機器人裝備超越當前能力水平的公司都失敗了，導致許多研究人員和投資者被邊緣化並受到創傷，尤其是在西方市場。唯一嘗試跨越鴻溝進入通用機器人技術領域的，只有實驗室中的研究人員。構建一個功能上能替代人類、達到與人類相同準確度（通常要求約 99.99%），並確保在足夠長的時間跨度內成本效益值得的替代品，曾經是一個不切實際的夢想。為什麼會有人相信呢？

即使是 Google 也無法克服資料稀缺的問題，它曾因構建了一個由 14 臺機器人組成的“手臂農場”而聞名，這些機器人連續運行了 3000 小時，僅僅是為了實現可靠的抓取。這一成果從未走出實驗室。資料稀缺是一個嚴重的挑戰。由於缺乏硬體標準化，研究人員被迫搭建臨時拼湊的機器人，然後手動收集訓練資料，這一過程消耗了大量的時間和資源。

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此外，與網際網路上可自由獲取的文字資料不同，機器人技術需要多模態資料，而這些資料並不存在。每個試圖訓練機器人的個人都必須在物理空間中，使用功能性機器人自行收集所有資料。硬體限制進一步加劇了這一問題。構建一個由足夠強大的執行器組成的系統，能夠精細調節動作，所有部件之間透過非標準化零件相互連線，而這些零件彼此之間無法理解，這樣的機器人僅能執行一項稍有變化的任務，更不用說能夠執行多種動作的機器人了，這極其困難。

然而，我們正處於這一非線性變革的初期，但美國所立足的基石並不穩固。貫穿整個機器人技術棧的大量研究和資金投入已催生了一系列突破。逼真模擬資料的進展、在多臺機器人上擴大現實世界訓練的能力，以及基礎模型的興起，為更智慧的系統打開了大門。與此同時，硬體方面的進步，如電動執行器，已大幅降低成本，並賦予機器人更高的效率，使其能夠在所需的精度水平上執行，解鎖了以前無法實現的新動作。通用機器人技術終於被解鎖，成為現實世界中的潛在解決方案。

邁向通用機器人領域的第一步將是進入“部分非結構化”環境——最初是在其常規環境中。在工廠中，這意味著在隔離的預設環境之外執行，並處理不止一項任務。隨著機器人在通用性譜系上不斷推進，它們將在工廠環境中替代越來越多複雜且多樣化的任務，直至能夠自動化每一個步驟。

對於機器人而言，一個更為棘手的領域是人類居住的環境，在此類環境中，機器人需被視為足夠智慧/安全，以應對完全非結構化且動態變化的條件。鑑於人類行為的不可預測性，機器人必須具備適應性，以規避安全風險。除了實現工業的全面自動化外，這些機器人還將緩解老年護理行業的人員短缺，提升醫院運營效率，增強手術精確度，並自動化執行危險的建築任務，從而幾乎覆蓋所有勞動力需求。

中國已經遙遙領先

由於中國政府的投資和加速機器人技術的戰略宣告，該國在機器人系統通常的嚴格和脆弱約束下創造了令人難以置信的程序。儘管仍需要完美結構化的環境和靜態任務，中國已經實現了完全“無人工廠”。小米的“無人工廠”全天候執行，每秒生產一部智慧手機——且無需任何人類員工。這並非孤例，中國在沒有通用機器人技術的情況下實現了這一水平的自動化，而當通用機器人技術到來時，其對生產能力的潛在影響不可低估。這並不是說美國正在落後，而是要展示製造能力上的巨大差異。這與廉價的中國勞動力無關，這是一個擁有強大工業基礎的製造國家，現在已經創造出一種能夠完全自主生產商品的單一機器。通用機器人將使這與活體生物無異，移動機器人不斷四處移動並解決任務，以支援和維持生物體的生存與功能。

圖片來源：小米

這僅僅是建立完全自動化生產商品機器的第一步，隨著 AI 基礎模型變得更加可靠和準確，它們將不斷進化。該國已在廣東的 KUKA 工廠實現了機器人制造機器人，KUKA 的一位主管表示，他們應該能夠將每半小時生產一臺機器人的時間縮短至每分鐘一臺。他們說得對。上述所有工廠要麼執行在最低限度的 AI 水平上，要麼處於常規的結構化環境中，執行靜態任務和基礎程式設計。通用機器人技術將把這一業務轉變為單一機器，不久之後，任何複雜的製造任務都可能由通用機器人系統完成。

從工業機器人到協作機器人

讓我們退一步，首先了解行業的現狀。在過去的幾年裡，機器人型別和形態變得更加多樣化和可行。然而，過去幾十年中，最引人注目且用於大規模自動化實施的機器人一直是工業機器人。

圖片來源：SemiAnalysis

傳統工業機器人，如關節型機械臂，優先考慮速度、精度和負載能力。它們配備高扭矩執行器和精密調校的高頻控制系統以實現精確操作，通常出現在需要重複性和高吞吐量的重工業環境中，例如汽車工廠或電子製造廠。

他們需要隔離工作，原因有二：

1.人類的安全

2.他們缺乏靈活性

這些機器人不具備適應能力：環境中的任何微小偏差都可能破壞它們的流程。例如，在汽車行業中，將金屬板點焊在一起通常是自動化的。這項任務需要極高的精確度，以確保金屬板彼此正確定位，點焊準確位於指定點上，並且每次焊接都施加相同的一致力和持續時間。由於任務的精確性，定位或時間上的任何輕微偏差都可能影響焊接，從而影響車輛的結構完整性。

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協作機器人（cobots）是為人流密集且受世界固有動態性影響的環境提出的解決方案，旨在實現工廠內部更高水平的自動化。它們外觀與工業機器人相似但略小，透過犧牲負載能力來換取更高的安全性、靈活性和可程式設計性，且必要時能輕鬆地在工廠內重新部署和移動。這類機器人現今常被賦予更高階的人工智慧能力，以執行某些任務（如更高變數的拾取、放置和分類）。

圖片來源：Futura Automation

協作機器人透過使用較弱的執行器犧牲了有效載荷能力和速度，並增加了一些型別的安全硬體，例如力扭矩感測器以感知碰撞，額外的視覺感測器以構建更全面的視野，以及更多的板載控制器以實現冗餘。它們可以透過手動引導或透過某些介面（通常是平板電腦）進行教學，從而使程式設計動作所需的專業知識減少，並能輕鬆更改簡單任務。

通常，協作機器人（cobots）被賦予需要較少力量而更多精細技巧的任務，它們可能在工廠中負責流程間的輕質材料搬運，而工業機器人則接手這些材料並執行更繁重的工作。Cobots 還能作為其他工業裝置（如 CNC，計算機數控機床）的助手——它們可以為 CNC 裝載原材料、取回成品零件，甚至執行諸如清潔或質量檢查等常規輔助任務。下方展示了一個機械臂與 CNC 機床互動的示例。

自然，協作機器人在所有工業機器人安裝中的份額一直在快速上升，因為它們能夠實現更高的自動化設定和提升工廠的投資回報率。協作機器人在工業環境中具有經濟可行性，因為環境可以結構化，以確保機器人在任務中的準確性保持高水平。目前，全球已安裝並執行的機器人超過四百萬臺，其中 90%的年出貨量為標準工業機器人，10%為協作機器人。工業機器人通常應用於汽車行業、食品和消費品的包裝以及電子製造。協作機器人則出現在相同的行業中，執行需要高精度的更復雜任務，但在人類工人的指導和指令下進行。

圖片來源：SemiAnalysis

儘管自動化的規模令人印象深刻，但仍有理由解釋為何這些機器人幾乎總是出現在工廠環境中。並非所有制造過程對這些機器人來說都輕而易舉，頻繁變更的高混合低產量生產使得任務難以完全自動化，而大多數需要精細運動技能和靈巧性的任務則要求目前尚未達到的操控水平。協作機器人（Cobots）也被視為這一問題的解決方案，但實際上，自動化所需的靈活性和能力遠超當前任何機器人所能提供的範圍。

移動機器人的崛起

圖片來源：SemiAnalysis

移動機器人已成為自動化機器人艦隊的最新成員，它們利用移動性執行運輸任務並與其他機器人協調，然而，它們在移動能力上各有不同的困難、領域和優勢。自動導引車（Autonomous Guided Vehicles，AGV）與協作機器人幾乎同時期首次涉足移動領域。它們的工作很簡單：將物體（如亞馬遜配送中心內的包裹）從一個地點運輸到另一個地點。與大多數其他機器人一樣，這些 AGV 仍然較為固定，需要在地面上設定一些引導路徑供其遵循。

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移動機械臂通常是帶輪子的機械臂，常見於工廠環境中，因為法律規定地面必須平坦，它們用於在嚴格且短暫的導航範圍內抓取物體並在工作站之間移動。四足機器人是四條腿的移動機器人，更多出現在開放世界的環境中，通常用於檢查建築工地的各個區域或類似任務，但它們仍處於原型階段。最後，人形機器人能夠與其他機器人處於相同的環境中，但旨在在人類居住的領域中發揮作用。目前，它們正在生產中，目標是成為一種進化且能力更強的移動形態，具有更多的自由度、任務範圍和領域，但尚未被整合到任何正式環境中。

然而，所有這些形態仍僅限於在靜態結構化環境中運作。目前，移動機械臂在工廠中的部署尚處初期，四足機器人也即將步入建築工地。現階段，僅有 AGV（自動導引車）被廣泛部署與整合，而移動機械臂、四足機器人及人形機器人得益於當前人工智慧的進步，正處在更開放世界領域的早期形態中。

硬體：機器人由哪些部分組成？

機器人元件市場由少數關鍵參與者主導，而美國在許多領域中明顯缺席。進入該市場所需的工業能力——高產量、高質量和低成本——主要集中在其他地方，尤其是中國。對於美國來說，要佔據一席之地將是一個挑戰，特別是在大多數材料來自中國的情況下。

在硬體方面，執行器、電機和驅動器是透過將電輸入轉換為液壓、氣動或更常見的電輸出來實際產生運動的部件。

在工廠的更高層級，可程式設計邏輯控制器（PLC）決定生產線如何實現自動化，透過正確排序每個操作來確保整個自動化流程的功能性。在每個機器人內部，無論其外形如何，都有一個微控制器單元（MCU）或包含多個 MCU 的嵌入式系統，作為專用處理器處理低層級的即時任務，如讀取感測器輸入、生成電機控制訊號以及執行快速控制迴圈。這些系統實質上是大多數機器人系統的“大腦”。

控制電路被稱為“驅動器”。這是一個電力電子箱，旨在透過 AC-DC-AC 轉換（或針對直流電機的 AC-DC 轉換）來調節傳送到電機的電壓。其主要元件是電力電子開關，如 MOSFET 或 IGBT，結合整流器和電容器，可以電子方式修改電訊號。

圖片來源：Polytechnic Hub

減速箱也是伺服電機中常見的元件。它們能夠增加電機的力/扭矩，並提高精度。本質上，減速箱降低了電機的速度，導致扭矩成比例增加，這也使得電機能夠進行更精細的運動。機器人系統中的大多數減速箱主要由日本的 Nabtesco 生產。

圖片來源：Santram Engineers

攝像頭和感測器對機器人同樣至關重要，因為這是它瞭解自身定位和完成任務所需步驟的主要媒介。大多數工業機器人使用標準機器視覺的 2D 攝像頭、3D 深度攝像頭或兩者的組合來全面理解其空間環境。儘管它們正朝著安裝更輕便、更便宜且軟體功能更強的攝像頭方向發展，以彌補不足。某些形態的機器人，尤其是在人員密集環境中使用的，可能會採用 LiDAR 來獲取更為細緻的周邊環境資訊，儘管這通常意味著更高的成本。大多數 LiDAR，尤其是汽車領域的，來自中國的禾賽科技，中國在 LiDAR 創新方面已取得足夠進展，以至於 Unitree 已經開發出專有的 LiDAR 系統，其價格略高於 Intel RealSense 深度攝像頭。

工業和精密機器人配備有關節編碼器，使機器人能夠理解其關節的角度、位置或旋轉速度。可以包含多種感測器，如觸覺和觸感感測器以理解壓力、紋理等，本體感覺感測器以理解平衡等物理內部狀態，力扭矩感測器以理解關節施加的力扭矩大小等。由於這些產品是較新的發展，該市場略顯小眾/分散；然而，大多數能夠設計和組裝這些感測器的西方公司通常仍會從中國購買基礎材料。

圖片來源：IPR Worldwide

供應鏈困境

在美國，“美國製造”標籤往好了說是誤導性的，往壞了說則是有害的。實質性改變原則允許在最終組裝於美國之前，在中間國家對外國材料（尤其是來自中國的材料）進行大量加工。這意味著即使產品的核心部件源自中國，也可以標上“美國製造”的標籤，從而模糊了對外國依賴的真實程度。因此，許多美國公司會從中國購買廉價材料，將其轉化為標有原產地（COO）為美國的機器人硬體，並打壓那些真正在美國本土開採和製造的公司。這一問題難以言說，解決起來更是難上加難。

將製造能力上線並大規模生產工業機器人以引入自動化，遠比許多人想象的更加困難和耗時，更糟糕的是，這非常耗時。許多工業機器人的供應鏈非常複雜，來自世界各地的角落，而這些地方的零部件生產通常已經透過競爭優勢佔據了主導地位。供應鏈中斷的案例屢見不鮮，動搖了西方經濟體。例如，在 2020-2022 年 COVID 期間，洛杉磯和長灘港口的船隻排隊超過 100 艘，等待進港卸貨。與此形成鮮明對比的是，在同一時期（2020-2021 年），中國迅速調整策略，將機器人安裝量從 2020 年到 2021 年增加了 44%，以實施自動化來彌補勞動力的不足。

為什麼美國沒有效仿？COVID 是多年來關於供應鏈依賴的最大警鐘，但該國卻拒絕睜開眼睛。如下所述，美國在機器人相關的任何製造節點上都沒有顯著的市場份額，而且在大多數節點上基本上缺席。

機械部件：Gearbox、Motors、Actuators

在硬體方面，我們將關注機器人中實際用於生成運動的部件：執行器/電機及其各自的元件。有許多型別的電機可用於產生運動，例如在 3D 印表機或 CNC 機器中常見的開環系統中具有精確角度控制的步進電機，以及具有高功率重量比以推動無人機和電動汽車的無刷直流電機，但在機器人技術中最重要的往往是伺服電機。大多數機器人公司，尤其是四大巨頭，都會在內部生產自己的伺服電機，並單獨銷售。

這些電機的製造並不十分困難，但大規模產確實會因為上述原因形成一定的壁壘：執行器必須具備極高的可靠性和效能，因此擴大生產需要先進的製造技術以實現近乎完美的複製。因此，擁有必要專業知識的長期機器人元件製造商佔據了最大的市場份額，這些公司包括 Yaskawa（日本）、Panasonic（日本）、Bosch（德國）、KUKA（現為中國）和 Siemens（德國）。Rockwell（美國）也必須在此提及，因為它佔據了約 7%的伺服電機市場份額，但這也是供應鏈中唯一未被任何單一企業主導的環節。

全球近 60%的中大型工業機器人減速機由日本的 Nabtesco 提供。其製造難度在於，幾乎每個訂單都需高度定製，以匹配客戶的硬體規格，同時仍需達到 99.99%的精度標準以替代人工。減速機對於確保這一精度至關重要，因此在工業機器人成本中佔比最高，達 14%。這些減速機的製造精度要求極高，通常只有擁有多年製造經驗的長期穩定廠商，才能透過不斷最佳化其工藝流程和技術，達到這一品質標準，這也是 Nabtesco 佔據主導地位的原因。他們於 1980 年製造出首款擺線針輪減速機。

圖片來源：CuratedIndustry

甚至還有特殊型別的減速箱，如 1970 年創立的 Harmonic Drive（日本），其採用專利的應變波設計，實現了令人難以置信的精度。這類產品雖然價格更高，但在超精密環境（如半導體制造）中不可或缺，因此在減速箱市場中佔據了 15%的份額。然而，為了展示紮實的工業基礎和快速迭代的能力，Leaderdrive 於 2003 年在中國成立，旨在製造自己的超精密應變波減速箱。僅用 14 年時間，該公司就生產了超過 10 萬臺，並佔據了國內應變波減速箱市場 90%的份額。

磁體與材料——製造依賴性

電機和變速箱並不短缺且價格相當便宜；然而，現今的電機已取得突破性進展。大多數高質量高速電機現在都採用永磁體（PM 電機）開發，以實現更高的功率效率和功率重量比——非常適合機器人。不深入細節，永磁體有效地增加了電機電磁場的磁性，意味著磁化所需的電力減少，可以更多地用於產生運動。不過，仍存在一個問題，製造典型釹鐵硼永磁體（NdFeB）的工藝和元素幾乎完全由中國主導，佔據了 90%的市場份額。在這 90%中，中國的三家生產商幾乎壟斷了市場：Jingci、JL MAG 和寧波韻升。

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儘管“稀土”這一名稱並不準確——它們與大多數其他元素一樣豐富——但提煉釹並生產最終永磁體所需的過程大約需要 12 個複雜步驟和強大的工業能力。中國在這一過程中也佔據主導地位，佔比達 93%。在對中國戰略性礦產實施貿易限制後，人們開始嘗試減少對中國永磁體的依賴。例如，美國的 MP Materials 公司正努力成為北美唯一一家完全垂直整合的稀土企業。澳大利亞的 Lynas，作為全球最大的非中國生產商，正在美國國防部 1.2 億美元的支援下，擴建並在美國建立另一座分離工廠。寶馬和雅馬哈則支援了一家美國稀土初創公司 Phoenix Tailings，試圖打造另一個供應商。以 MP Materials 為例，我們見證了從建設到早期生產僅用了短短幾年時間，但要建立大規模產能，可能需要 5 到 10 年的時間框架。

圖片來源：GAO

然而，若沒有政府提供大量補貼以匹配中國較低的資金成本，這些公司可能難以在規模上迎頭趕上。有傳言稱，中國已擁有約 25 至 27.5 萬噸的 NdFeB 磁體精煉產能，且未來五年內這一數字可能會翻倍。相比之下，美國國防部對 Lynas 的 1.2 億美元投資預計僅能產出約 4,200 噸 NdFeB。目前，中國的規模經濟使其在稀土市場上佔據了幾乎不可動搖的壟斷地位。

稀土元素以外的採礦和材料同樣——甚至更為重要，雖然這通常不會成為瓶頸，但它們主要受中國控制。此外，擁有原礦礦床或具備開採能力對於許多這些元素來說意義不大。許多經濟體在處理這些元素方面面臨困難，而中國憑藉其先進的工業經濟在這一領域表現出色。源於中國的兩項主要倡議——“一帶一路”倡議和“中國製造 2025”倡議，中國已經投資並構建了一條通向幾乎整個礦產加工行業絕對主導地位的平坦道路。

圖片來源：SemiAnalysis

鋰與電池

所有的礦石可能都來自其他礦產資源豐富的國家，但如果沒有大規模和高品位的精煉能力，這意味著什麼也沒有。事實上，中國僅在鋰和石墨這兩種礦產上資源豐富，但各國依賴中國的加工能力將其精煉成可用材料。“一帶一路”倡議提出了巧妙的方法來繞過礦產資源的缺乏。

銅通常來自智利和秘魯，其中約 76%的秘魯銅和 68%的智利銅出口至中國，佔全球原銅總量的 56%。

鎳被強調為一種關鍵礦物，其精煉大部分不在中國進行，37%在印度尼西亞精煉，“僅”28%在中國。然而，根據國際能源署（IEA）最新報告，印度尼西亞 80%以上的電池級鎳產量由與中國生產商擁有。

鈷在剛果民主共和國開採，佔全球鈷產量的 80%，但中國已與他們簽訂了 Sicomines 協議，現在擁有剛果民主共和國 80%的鈷產量。

中國深知，若無法獲取加工後的礦物，製造產品的第一步便無從談起。西方國家尚未意識到，製造業迴流始於這些礦物的掌控。

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電池，尤其是鋰離子電池，對於移動機器人至關重要，如無人機、服務機器人、倉庫中的自動導引車、移動機械臂、人形機器人，尤其是電動汽車。若想實現機器人脫離有線電源的未來，很可能會為其配備中國電池芯，因為中國企業供應了全球約 80%的電池芯。中國電池組保持優勢，成本約為 127 美元/千瓦時，而北美和歐洲的價格分別高出 24%和 33%。2023 年，全球最大的生產商 CATL 佔據了電動汽車電池市場 37%的份額，而比亞迪約佔 16%。

中國以外的最大生產商 LGES（韓國）僅佔全球市場份額的大約 13%。在這個市場中，克服進入壁壘並非易事，瑞典政府支援以打破依賴的嘗試 Northvolt 剛剛申請破產。雖然美國透過《通脹削減法案》承諾至少投入約 730 億美元用於電池供應鏈投資，但自 2009 年以來，中國已向電動汽車公司提供了超過 2300 億美元的補貼。考慮到中國龐大的工業基礎和持續政府投資，中國企業能夠並且將比西方公司更快地進行迭代，進一步壓低成本以排擠競爭對手，當前電池市場的佈局有點令人擔憂。

從工程角度構建電池是中國企業透過反覆迭代能夠克服的障礙。陰極、陽極和電解質中複雜化學物質之間的平衡必須滿足嚴格的純度要求，因為任何雜質都可能導致電池壽命的顯著變化。在美國，建設足夠規模的生產能力已經具有挑戰性，成本可能超過 1 億美元，每 GWh 的成本比中國高出 46%。LG 甚至以“市場狀況”為由暫停了其在亞利桑那州 55 億美元的電池工廠建設。

在機器人領域，電池的尺寸各不相同，缺乏標準化，且電池的需求也各異。功率重量比的要求更為嚴格，因為機器人無法像汽車那樣承受相同的重量負擔，而且不同機器人往往有不同的功率需求。四足機器人使用的電池與人形機器人使用的電池並不相同，這幾乎適用於所有形態因素。製造純正且高效的電池本身已經足夠具有挑戰性，尤其是在美國，但當規模化生產時機到來時，機器人電池缺乏統一性將成為最大的問題之一。

當前強國如何崛起

過去幾十年間，工業自動化透過機器人技術不斷發展，在此期間，一些國家脫穎而出，成為自動化未來的典範，而另一些則失去了其地位。讓我們來看看當前的世界強國在機器人自動化競賽中的位置，以及推動其市場發展的動力。那麼，機器人領域的全球領導者是如何登上頂峰的？

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機器人領域歷來由四個國家主導：韓國、日本、德國和美國。如今，中國已成為一股重要力量，但我們將在報告的後半部分深入探討該國。仔細觀察這四個現有強國，可以發現推動它們在不同程度上取得成功的共同因素：

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沉睡的巨人與萌芽的新星

KUKA 是被稱為機器人領域“四巨頭”的少數公司之一，幾十年來一直主導著該行業：FANUC（日本）、ABB（瑞士/瑞典）、Yaskawa（日本）和 KUKA（原德國，現中國）。

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仔細觀察這四大巨頭，會發現許多相似之處：數十年的行業經驗、廣泛產品組合（協作機器人、機器人、多個行業等）中的大規模製造能力，但研發投入比例相對較低，整體上對參與資本密集且風險導向的下一代機器人開發目標意願有限，這些目標曾承載過以往未能實現的承諾。此外，他們的業務越來越向中國大陸傾斜，留下了巨大的地緣政治風險。

情況尤其令人擔憂，中國玩家正以空前速度迎頭趕上並填補空白。

中國市場的機器人競賽

雖然主要公司的收入遠超中國，但格局正逐漸轉向西方沉睡的巨頭變得自滿，而中國創新崛起。透過諸如 Estun、Efort 和 Siasun 等公司，中國機器人技術正迅速崛起，以及它們最近對上述歐洲機器人公司的收購。

這些公司正崛起為行業巨頭。大多數公司注重強大的垂直整合，例如埃斯頓高達 95%的核心部件實現自產，使其能夠快速迭代產品開發。他們認識到強大生產能力的重要性，例如埃夫特計劃建設“超級工廠”，將年產能提升 10 萬臺機器人。新松在全球擁有約 230 萬平方英尺的工廠，已具備令人矚目的生產輸出能力。此外，他們的研發資料不言自明，但新松在創新戰略上更進一步。該公司甚至收購了一所領先的德國機械工程職業學校，以便在海外培訓新員工，並獲取德國數十年的工程師培訓經驗，同時還在中國大學設立了自己的機器人研究所。

傳統工業機器人市場及其相關硬體仍由 ABB、KUKA、Fanuc 和 Yaskawa 這四大巨頭主導，然而，它們並未跟上中國同行的步伐。創新不足和研發投資匱乏為中國企業敞開了大門，而它們正加速進入。這一擴張不僅發生在公司層面，更是國家力爭率先衝過終點線的必然之舉。

中國堅定不移的機器人主導之路

在中國，最引人注目的轉變正在發生，從 2018 年每萬名員工機器人數量未進入全球前十，到 2024 年以每萬名員工 470 臺機器人的數量超越德國，躍居世界第三。中國的年度機器人安裝量遠超西方四大現有強國的總和。

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如此規模的變化只能被描述為一場機器人革命。許多因素可以解釋這一現象，但大多數源於其龐大的工業部門以及持續推動其發展的政策，如《中國製造 2025》計劃和大膽的政府補貼。確切數字難以確定，電動汽車行業是主要受益者之一，但顯而易見的是，整個工業領域每年至少從數十億美元中獲益。

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中國製造業基地目前以汽車和電子產品生產為主導，自 2009 年以來，中國生產的汽車數量已超過美國和日本的總和，並組裝了全球約 70%的電子產品。即便在自動化潛力巨大的領域，2023 年全球機器人安裝量的 51%來自中國，僅那一年就新增了 27.6 萬臺！中國的工業經濟是全球最具競爭力的參與者之一，這為其在機器人和自動化的下一輪演進中收穫紅利奠定了完美基礎。

2025 計劃是推動其成為當今工業和高科技製造巨頭的最大催化劑。該計劃由李克強於 2015 年簽署，啟動了從 2020 年核心部件國內含量 40%到 2025 年 70%的轉變。此外，該計劃還強調了未來十大優先領域中的六個：自動化機床與機器人、新能源汽車及裝備、電力裝置、現代軌道交通裝備、新型先進資訊科技以及新材料。透過聚焦整個製造鏈並推動先進與傳統產業的發展，該國規劃了成為經濟巨頭的路線圖。

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2023 年，他們加倍投入機器人領域，中國工業和資訊化部發布了四年規劃，將人形機器人定位為經濟增長的戰略引擎。在此規劃中，他們強調了構建強大的人形機器人創新體系，並計劃到 2025 年實現“規模化生產”，經濟增長引擎將於 2027 年上線。這一國家支援的興趣對該領域意義重大，因為美中經濟與安全審查委員會在 2024 年 10 月釋出了一份問題警報，指出中國人形機器人公司在 2023 年單獨籌集了 7.69 億美元，並在 2024 年上半年籌集了超過 9.9 億美元。中國相信機器人及其相關形態是國家的未來，就在最近，Unitree CEO 王星星甚至被看到在私營部門研討會上與習近平對面而坐。

即便是人形機器人如今在中國也蓬勃發展，這一形態仍被視為最難解鎖的領域，許多早期預測低估了即將到來的革命，例如高盛不得不將其 2035 年總可定址市場（TAM）預測上調了六倍！在 2024 年北京世界機器人大會上，超過 27 款不同的人形機器人首次亮相併活躍展示，而特斯拉的 Optimus 卻靜置在透明箱中。這與 2025 年 2 月 Unitree H1 與人類同步表演舞蹈形成鮮明對比。雖然中國的人形機器人表現出色令人印象深刻，但更令人矚目的是，中國能以遠超其他國家的速度和規模生產這些機器人。優必選（UBTech）計劃到 2025 年底大規模生產近 1000 臺。Agibot 於 2023 年問世，並已啟動大規模生產，截至 12 月 15 日，已完全生產了 962 臺。最重要的是，Unitree G1 已在美國上市並面向商業銷售，其售價僅為 16,000 美元，令人震驚。全球尚無其他可供消費者購買的人形機器人，且大多數人形機器人的價格定位在約 10 萬美元區間，相當一部分產品的價格甚至高達約 20 萬美元。

未來展望

這是一次行動的號召。在美國，眾多企業正嘗試自主研發硬體，然而內部硬體開發意味著公司需自行設計與組裝，而當原材料和基礎元件從中國運抵時，眾人卻對此視而不見。美國曾擁有堅實的重工業工廠基礎，但隨著海外低成本製造將美國生產商擠出市場，以及美國經濟向尖端技術和服務業轉型，這一基礎逐漸凋零。然而，每一座破敗的工廠和每一枚“中國製造”的標籤，都如同點彩畫般勾勒出一個資源枯竭國家的輪廓。如今，美國站在了無限勞動力擴張與過時淘汰的岔路口，工業過往的回聲正高聲吶喊。

中國在十年前就意識到這些機器人將成為一股力量，並在 2023 年再次加大投入。這不是一個假設的問題：中國知道如果他們率先解鎖這些機器人技術，他們將比美國迭代得更快，他們將以前所未有的程度補貼該行業，他們將實現大規模的經濟效益並過度供應所有全球市場，而如果一切不變，通用機器人熱潮對美國來說將只是一場噩夢。美國必須在所有勞動力永久性地交給中國之前，參與到機器人革命中來。

宇樹體現了中國崛起對西方工業半導體供應商構成的威脅。在付費牆後，我們深入探討了機器人中發現的各類電子元件，解釋了恩智浦、英飛凌或德州儀器等西方老牌企業的定位，並強調了中國的威脅。我們還討論了下一代機器人的前沿邏輯以及英偉達的地位。

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