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来源：华体会官方网页登录入口 发布时间：2025-03-14 14:08:18
机器人技术在制造业领域取得显著进展，通用机器人技术即将实现现实世界中的潜在解决方案。
2.中国在机器人技术栈上取得了令人瞩目的成果，尤其在无人工厂和协作机器人领域。
3.然而，美国在机器人技术领域面临挑战，尤其在硬件方面，如执行器和电机等核心部件的制造能力。
4.由于供应链中断和对中国原材料的依赖，美国企业在机器人领域的竞争地位受到威胁。
5.为应对挑战，美国需要加大研发投入，参与机器人革命，以保持在全球竞争中的优势。
在当今时代，行动的号角已经吹响，这关乎着美国以及整个西方世界的未来走向。我们正站在工业社会非线性变革的初期临界点上，一场前所未有的技术革命浪潮正席卷而来，而美国所立足的根基却在风雨中摇摆不定。
自动化与机器人技术正以惊人的速度掀起一场深刻的革命，这场革命将彻底改变所有制造业及关键任务行业的面貌，实现全面自动化。这些智能机器人系统，它们不是简单的辅助工具，而是工业领域中首个完全附加性的组件，能够24/7无间断地高效运转，其产出效率远远超越人类，从而在生产能力上实现超越单纯增加人力的大规模扩张。
目前，全世界内唯一有望掌握这一层次自动化的国家是中国。倘若中国成功实现这一目标，而美国未能及时跟进，生产能力的扩张将仅惠及中国，这将使美国在所有领域被超越，构成其生存威胁。
中国多年来一直是全球制造业的领军者。该国拥有全球最具竞争力的内部经济体之一，自然可以在一定程度上完成规模经济，并已验证自己是大规模制造领域的佼佼者。同时，其工程质量在多个关键行业已达到顶配水平的竞争力。这一转变已在电池、太阳能领域发生，并在电动汽车领域迅速推进。凭借这些规模经济优势，中国能够向东南亚、拉丁美洲等大型发展中市场供货，从而扩大其优势和影响力。
与之前对战略行业的占领相比，机器人技术的影响将呈指数级增长。这些将是制造更多机器人系统的机器人系统，随着每台设备的产出，成本将持续下降，质量将不断的提高，进一步强化其生产飞轮效应。这一过程将无限重复，随着质量的必然提升，其他几个国家将难以与之竞争。鉴于机器人技术是一种通用技术，这将对所有制造业部门以及其他当前具有优势的行业产生横向影响——纺织、电子、消费品等。
目前，西方世界措手不及：韩国和日本面临出生率危机，其制造能力陷入困境；欧洲工业部门正被中国取代，且自身无法产生动力；而美国则专注于别的市场及获取海外廉价生产，与此同时，中国的制造能力日益增强，机器人技术也正蓬勃发展。
中国机器人本土化进程正在顺利推进。本土企业正在占领全球最大市场，市场占有率接近50%，而2020年仅为30%。虽然中国制造商目前在低端市场与西方巨头并驾齐驱，但我们的供应链审查使我们始终相信，本土企业正开始接管高端市场。的崛起体现了这一转变：市场上唯一可行的人形机器人宇树G1现已完全摆脱了美国组件。
商用无人机市场完美展现了中国在其所进入的每一个战略行业中实施规模/过剩供应的策略，然而，这是在机器人相关市场中这一策略的首个例证。本土领军企业DJI如今占据了全球商用无人机市场超过80%的份额……而在美国消费市场更是高达90%！尽管该公司是先行者，但凭借中国在制造业的主导地位及规模经济/过剩供应战略，它维持并巩固了其市场地位长达十余年之久。
让我们来解释一下。为了正确开发一款功能强大且稳健的硬件产品，其设计+制造（即生产）过程必须反复且快速迭代，以在竞争对手之前解决瑕疵并完善产品。然而，对西方竞争者而言，最具挑战性的是，中国市场构建于奖励能够最快扩张的公司之上，因此在中国竞争者进入西方市场之前，它已经在成本上超越了它们，剩下的就是在未来的迭代中逐步提升品质。
GoPro试图在消费级无人机市场之间的竞争，尽管其大部分制造基地设在中国、马来西亚和日本，这在某种程度上预示着他们每一代无人机的迭代都需要数周时间——很可能是在加州开始设计，将细节发送给中国的制造商进行生产，再运回美国，然后才能发现需要改进的地方。相比之下，总部在深圳的大疆，能够在订购后几小时内从深圳的任何工厂获取所需部件，并以惊人的速度进行迭代。
结果，2016年，GoPro的Karma无人机+Hero5被大疆的无人机全面超越。售价999美元对比1099美元，大疆不仅价格稍低，电池续航还长了50%，并且已经实现了避障功能，而Karma的发布则因硬件问题和产品故障（有时会在运行中失去动力）而饱受困扰，不得不启动召回/退款程序。GoPro本能够最终靠足够的工作解决这样一些问题，但公司就没有时间，因为大疆已经在各方面超越了它。
在进入西方市场后不久，DJI凭借其惊人的成本优势和强大的生产能力迅速导致市场供应过剩，并占据了大量市场占有率。其他所有主要无人机公司都因DJI激进的定价策略而迅速受到严重打击。GoPro以“利润率挑战”为由解散了他们的Karma项目，许多其他公司也随之倒闭。DJI是唯一一家明白这是一场规模竞争的公司，并且在进入西方市场之前早已做好了充分准备。
在机器人技术领域，制造优势至关重要。要打造一个完整且功能齐全的机器人，意味着需要无数次地复制该机器人，并微调每一个小错误，直到产品坚实、可扩展且成本效益高。对那些附近拥有制造能力且成本可承受的人来说，这种奢侈触手可及，而缺乏这一点则意味着处于劣势。中国的工业基础在GDP占比上是美国的三倍，在各方面都超越了美国。
我们推出这一系列机器人技术文章的目标，旨在揭示机器人及制造业的全景，并传达其即将引发的劳动力变革之深远影响。在第一部分中，我们审视了市场现状，并深入剖析了市售工业机器人的硬件架构。分析显示，中国正迅速占领市场，将竞争对手抛诸身后，并准备掌握这一革命性技术。同时，我们也探讨了这对西方落后半导体ECO的广泛影响。
中国的崛起使其在引领下一代机器人技术方面处于绝佳位置——我们预计这一领域将带来显著更高的宏观经济效益。在本系列的第二和第三部分中，我们将深入探讨下一代系统的复杂硬件和软件架构，并解决在实现跨形态的“机器人通用AI（Robotics AGI）”道路上剩余的挑战。同时，我们还将指出这一新兴市场中可能的领跑者。
现在，让我们从一些基础知识开始，解释为什么机器人的构建比大多数人理解的更困难。
机器人技术是一项系统工程问题，其终极目标是创造出一种或多种机器，能够以等同于或低于人类成本的方式完成一个或多个人类工作单位。这一壮举在于设计出一套硬件系统，其中包含众多相互连接的独立部件，并与软件层无缝集成，使软件层能够理解如何操控硬件并进行规划。通过反复迭代，识别两大系统间的差异并加以解决，以实现完美的精确性。本质上，这是两大系统之间的一场精密舞蹈，每一次编排的迭代都在复杂中雕琢出同步性。随着每一次刻画的逼近，解决方案会如何显现？
将可靠性工程融入低成本、高性能且可扩展的系统，创造了一种前所未有的新型系统。将机器人系统与人类相比，当前的劳动力技能较低、能力较弱，且流失率更高。将机械能力与软件智能相结合，使世界越来越接近全面扩展工业经济的能力，超越人类劳动力的限制。类似于人类通过整合感官输入和认知处理来理解和与世界互动，具身 AI 将执行相同的操作并自主运行，使一组新的系统能够为各个行业做出贡献。马上就要来临的机器人变革有望解决所有这样一些问题，并创造一种只有电影才能描绘的新劳动力，但这一领域和行业的内涵远不止“具身 AI”这几个字所能涵盖。
在这个行业中运营历来是痛苦的，从制造能力不够，到管理一个产品难以扩展且存在诸多瓶颈的企业：
历史上，这一些因素共同作用，使得自动化成为了问题而非解决方案。然而，硬件和 AI 模型的突破终于为快速进展的早期阶段打开了闸门，并释放了通用机器人技术的潜力。
通用机器人技术是机器人领域的圣杯：一种能在任何环境中执行任何任务的机器人，能够在工业流程中取代人类。谁能率先迈向通用机器人技术，世界将见证其带来的巨大突破。目前在全世界内大规模应用的机器人都是僵硬且脆弱的：环境必须预先定义，任务必须静态，任何因素的微小变化都可能会引起机器人破坏整一个流程。现有的瓶颈一直难以突破，阻碍了机器人行业数代的发展，无论智能与否。这在某种程度上预示着唯一可能的改进都是微小、迭代和渐进的，任何试图为机器人装备超越当前能力水平的公司都失败了，导致许多研究人员和投资者被边缘化并受到创伤，尤其是在西方市场。唯一尝试跨越鸿沟进入通用机器人技术领域的，只有实验室中的研究人员。 构建一个功能上能替代人类、达到与人类相同准确度（通常要求约 99.99%），并确保在足够长的时间跨度内成本效益值得的替代品，曾经是一个不切实际的梦想。为何会有人相信呢？
即使是 Google 也无法克服数据稀缺的问题，它曾因构建了一个由 14 台机器人组成的“手臂农场”而闻名，这些机器人连续运行了 3000 小时，仅仅是为实现可靠的抓取。这一成果从未走出实验室。数据稀缺是一个严重的挑战。由于缺乏硬件标准化，研究人员被迫搭建临时拼凑的机器人，然后手动收集训练数据，这一过程消耗了大量的时间和资源。
此外，与网络上可自由获取的文本数据不同，机器人技术需要多模态数据，而这一些数据并不存在。每个试图训练机器人的个人都必须在物理空间中，使用功能性机器人自行收集所有数据。硬件限制进一步加剧了这一问题。构建一个由足够强大的执行器组成的系统，能够精细调节动作，所有部件之间通过非标准化零件相互连接，而这些零件彼此之间没办法理解，这样的机器人仅能执行一项稍有变化的任务，更不用说能够执行多种动作的机器人了，这极其困难。
然而，我们正处于这一非线性变革的初期，但美国所立足的基石并不稳固。贯穿整个机器人技术栈的大量研究和资金投入已催生了一系列突破。逼真模拟数据的进展、在多台机器人上扩大现实世界训练的能力，以及基础模型的兴起，为更智能的系统打开了大门。与此同时，硬件方面的进步，如电动执行器，已大幅度降低成本，并赋予机器人更高的效率，使其能够在所需的精度水平上运行，解锁了以前没办法实现的新动作。通用机器人技术终于被解锁，成为现实世界中的潜在解决方案。
迈向通用机器人领域的第一步将是进入“部分非结构化”环境——最初是在其常规环境中。在工厂中，这在某种程度上预示着在隔离的预设环境之外运行，并处理不止一项任务。随机器人在通用性谱系上不断推进，它们将在工厂环境中替代慢慢的变多复杂且多样化的任务，直至能够自动化每一个步骤。
对于机器人而言，一个更为棘手的领域是人类居住的环境，在此类环境中，机器人需被视为足够智能/安全，以应对完全非结构化且动态变化的条件。鉴于人类行为的不可预测性，机器人一定要具有适应性，以规避安全风险。除了实现工业的全面自动化外，这些机器人还将缓解老年护理行业的人员短缺，提升医院运营效率，增强手术精确度，并自动化执行危险的建筑任务，从而几乎覆盖所有劳动力需求。
由于中国政府的投资和加速机器人技术的战略声明，该国在机器人系统通常的严格和脆弱约束下创造了令人难以置信的进程。尽管仍需要完美结构化的环境和静态任务，中国已经实现了完全“无人工厂”。小米的“无人工厂”全天候运行，每秒生产一部智能手机——且无需任何人类员工。这并非孤例，中国在没有通用机器人技术的情况下实现了这一水平的自动化，而当通用机器人技术到来时，其对生产能力的潜在影响不可低估。这并不是说美国正在落后，而是要展示制造能力上的巨大差异。这与廉价的中国劳动力无关，这是一个拥有强大工业基础的制造国家，现在已经创造出一种能够完全自主生产商品的单一机器。 通用机器人将使这与活体生物无异，移动机器人不断四处移动并解决任务，以支持和维持生物体的生存与功能。
这仅仅是创建完全自动化生产商品机器的第一步，随着 AI 基础模型变得更可靠和准确，它们将不断进化。该国已在广东的 KUKA 工厂实现了机器人制造机器人，KUKA 的一位主管表示，他们应该能够将每半小时生产一台机器人的时间缩短至每分钟一台。他们说得对。上述所有工厂要么运行在最低限度的 AI 水平上，要么处于常规的结构化环境中，执行静态任务和基础编程。通用机器人技术将把这一业务转变为单一机器，不久之后，任何复杂的制造任务都可能由通用机器人系统完成。
让我们退一步，首先了解行业的现状。在过去的几年里，机器人类型和形态变得更多样化和可行。然而，过去几十年中，最引人注目且用于大规模自动化实施的机器人一直是工业机器人。
传统工业机器人，如关节型机械臂，第一先考虑速度、精度和负载能力。它们配备高扭矩执行器和精密调校的高频控制管理系统以实现精确操作，通常出现在需要重复性和高吞吐量的重工业环境中，例如汽车工厂或电子制造厂。
这些机器人不具备适应能力：环境中的任何微小偏差都可能破坏它们的流程。例如，在汽车行业中，将金属板点焊在一起通常是自动化的。这项任务需要极高的精确度，以确保金属板彼此正确定位，点焊准确位于指定点上，并且每次焊接都施加相同的一致力和维持的时间。由于任务的精确性，定位或时间上的任何轻微偏差都可能会影响焊接，进而影响车辆的结构完整性。
协作机器人（cobots）是为人流密集且受世界固有动态性影响的环境提出的解决方案，旨在实现工厂内部更高水平的自动化。它们外观与工业机器人相似但略小，通过牺牲负载能力来换取更高的安全性、灵活性和可编程性，且必要时能轻松地在工厂内重新部署和移动。这类机器人现今常被赋予更高级的人工智能能力，以执行某些任务（如更高变数的拾取、放置和分类）。
协作机器人利用较弱的执行器牺牲了有效载荷能力和速度，并增加了一些类型的安全硬件，例如力扭矩传感器以感知碰撞，额外的视觉传感器以构建更全面的视野，以及更多的板载控制器以实现冗余。它们能通过手动引导或通过某些界面（通常是平板电脑）进行教学，从而使编程动作所需的专业相关知识减少，并能轻松更改简单任务。
通常，协作机器人（cobots）被赋予需要较少力量而更多精细技巧的任务，它们可能在工厂中负责流程间的轻质材料搬运，而工业机器人则接手这些材料并执行更繁重的工作。Cobots 还能作为其他工业设备（如 CNC，计算机数字控制机床）的助手——它们能为 CNC 装载原材料、取回成品零件，甚至执行诸如清洁或质量检查等常规辅助任务。下方展示了一个机械臂与 CNC 机床互动的示例。
自然，协作机器人在所有工业机器人安装中的份额一直在快速上升，因为它们可以在一定程度上完成更高的自动化设置和提升工厂的投资回报率。协作机器人在工业环境中具有经济可行性，因为环境可以结构化，以确保机器人在任务中的准确性保持高水平。目前，全球已安装并运行的机器人超过四百万台，其中 90%的年出货量为标准工业机器人，10%为协作机器人。工业机器人通常应用于汽车行业、食品和消费品的包装以及电子制造。协作机器人则出现在相同的行业中，执行需要高精度的更复杂任务，但在人类工人的指导和指令下进行。
尽管自动化的规模令人印象非常深刻，但仍有理由解释为何这些机器人几乎总是出现在工厂环境中。并非所有制作的完整过程对这些机器人来说都轻而易举，频繁变更的高混合低产量生产使得任务难以完全自动化，而大多数需要精细运动技能和灵巧性的任务则要求目前尚未达到的操控水平。协作机器人（Cobots）也被视为这一问题的解决方案，但实际上，自动化所需的灵活性和能力远超当前任何机器人所能提供的范围。
移动机器人已成为自动化机器人舰队的最新成员，它们利用移动性执行运输任务并与其他机器人协调，然而，它们在移动能力上各有不同的困难、领域和优势。自动导引车（Autonomous Guided Vehicles，AGV）与协作机器人几乎同时期首次涉足移动领域。它们的工作很简单：将物体（如亚马逊配送中心内的包裹）从一个地点运输到另一个地点。与大多数其他机器人一样，这些 AGV 仍然较为固定，需要在地面上设置一些引导路径供其遵循。
移动机械臂通常是带轮子的机械臂，常见于工厂环境中，因为法律规定地面必须平坦，它们用于在严格且短暂的导航范围内抓取物体并在工作站之间移动。四足机器人是四条腿的移动机器人，更多出现在开放世界的环境中，通常用于检查建筑施工工地的各个区域或类似任务，但它们仍处于原型阶段。最后，人形机器人能够与其他机器人处于相同的环境中，但旨在在人类居住的领域中发挥作用。目前，它们正在生产中，目标是成为一种进化且能力更强的移动形态，具有更多的自由度、任务范围和领域，但尚未被整合到任何正式环境中。
然而，所有这些形态仍仅限于在静态结构化环境中运作。目前，移动机械臂在工厂中的部署尚处初期，四足机器人也即将步入建筑施工工地。现阶段，仅有 AGV（自动导引车）被广泛部署与集成，而移动机械臂、四足机器人及人形机器人得益于当前人工智能的进步，正处在更开放世界领域的早期形态中。
机器人组件市场由少数关键参与者主导，而美国在许多领域中明显缺席。进入该市场所需的工业能力——高产量、高质量和低成本——大多分布在在另外的地方，尤其是中国。对于美国来说，要占据一席之地将是一个挑战，特别是在大多数材料来自中国的情况下。
在硬件方面，执行器、电机和驱动器是通过将电输入转换为液压、气动或更常见的电输出来实际产生运动的部件。
在工厂的更高层级，可编程逻辑控制器（PLC）决定生产线怎么来实现自动化，通过正确排序每个操作来确保整个自动化流程的功能性。在每个机器人内部，无论其外形如何，都有一个微控制器单元（MCU）或包含多个 MCU 的嵌入式系统，作为专用处理器处理低层级的实时任务，如读取传感器输入、生成电机控制信号以及运行快速控制循环。这些系统实质上是大多数机器人系统的“大脑”。
控制电路被称为“驱动器”。这是一个电力电子箱，旨在通过 AC-DC-AC 转换（或针对直流电机的 AC-DC 转换）来调节发送到电机的电压。其主要组件是电力电子开关，如 MOSFET 或 IGBT，结合整流器和电容器，可以电子方式修改电信号。
摄像头和传感器对机器人同样至关重要，因为这是它了解自身定位和达成目标所需步骤的主要媒介。大多数工业机器人使用标准机器视觉的 2D 摄像头、3D 深度摄像头或两者的组合来全面理解其空间环境。尽管它们正朝着安装更轻便、更便宜且软件功能更强的摄像头方向发展，以弥补不足。某些形态的机器人，尤其是在人员密集环境中使用的，可能会采用 LiDAR 来获取更为细致的旁边的环境信息，尽管这通常意味着更高的成本。大多数 LiDAR，尤其是汽车领域的，来自中国的禾赛科技，中国在 LiDAR 创新方面已取得足够进展，以至于 Unitree 已经开发出专有的 LiDAR 系统，其价格略高于 Intel RealSense 深度摄像头。
工业和精密机器人配备有关节编码器，使机器人能够理解其关节的角度、位置或旋转速度。可以包含多种传感器，如触觉和触感传感器以理解压力、纹理等，本体感觉传感器以理解平衡等物理内部状态，力扭矩传感器以理解关节施加的力扭矩大小等。由于这一些产品是较新的发展，该市场略显小众/分散；然而，大多数能够设计和组装这些传感器的西方公司通常仍会从中国购买基础材料。
在美国，“美国制造”标签往好了说是误导性的，往坏了说则是有害的。实质性改变原则允许在最终组装于美国之前，在中间国家对外国材料（尤其是来自中国的材料）进行大量加工。这在某种程度上预示着即使产品的核心部件源自中国，也可以标上“美国制造”的标签，从而模糊了对外国依赖的真实程度。因此，许多美国公司会从中国购买廉价材料，将其转化为标有原产地（COO）为美国的机器人硬件，并打压那些真正在美国本土开采和制造的公司。这一问题难以言说，解决起来更是难上加难。
将制造能力上线并大规模生产工业机器人以引入自动化，远比许多人想象的更加困难和耗时，更糟糕的是，这非常耗时。许多工业机器人的供应链很复杂，来自世界各地的角落，而这一些地方的零部件生产通常已经通过竞争优势占据了主导地位。供应链中断的案例屡见不鲜，动摇了西方经济体。例如，在 2020-2022 年 COVID 期间，洛杉矶和长滩港口的船只排队超过 100 艘，等待进港卸货。与此形成鲜明对比的是，在同一时期（2020-2021 年），中国迅速调整策略，将机器人安装量从 2020 年到 2021 年增加了 44%，以实施自动化来弥补劳动力的不足。
为什么美国没有效仿？COVID 是多年来关于供应链依赖的最大警钟，但该国却拒绝睁开眼睛。如下所述，美国在机器人相关的任何制造节点上都没有显著的市场占有率，而且在大多数节点上基本上缺席。
在硬件方面，我们将关注机器人中实际用于生成运动的部件：执行器/电机及其各自的组件。有许多类型的电机可用于产生运动，例如在 3D 打印机或 CNC 机器中常见的开环系统中具有精确角度控制的步进电机，以及具有高功率重量比以推动无人机和电动汽车的无刷直流电机，但在机器人技术中最重要的往往是伺服电机。大多数机器人公司，尤其是四大巨头，都会在内部生产自己的伺服电机，并单独销售。
这些电机的制造并不十分困难，但大规模产确实会因为上述原因形成一定的壁垒：执行器一定要具有极高的可靠性和性能，因此扩大生产需要先进的制造技术以实现近乎完美的复制。因此，拥有必要专业相关知识的长期机器人组件制造商占据了最大的市场占有率，这一些企业包括 Yaskawa（日本）、Panasonic（日本）、Bosch（德国）、KUKA（现为中国）和 Siemens（德国）。 Rockwell（美国）也必须在此提及，因为它占据了约 7%的伺服电机市场占有率，但这也是供应链中唯一未被任何单一企业主导的环节。
全球近 60%的中大型工业机器人减速机由日本的 Nabtesco 提供。其制造难度在于，几乎每个订单都需高度定制，以匹配客户的硬件规格，同时仍需达到 99.99%的精度标准以替代人工。减速机对于确保这一精度至关重要，因此在工业机器人成本中占比最高，达 14%。这些减速机的制造精度要求极高，通常只有拥有多年制造经验的长期稳定厂商，才能通过一直在优化其工艺流程和技术，达到这一品质标准，这也是 Nabtesco 占据主导地位的原因。他们于 1980 年制造出首款摆线针轮减速机。
甚至还有特殊类型的减速箱，如 1970 年创立的 Harmonic Drive（日本），其采用专利的应变波设计，实现了令人难以置信的精度。这类产品虽然价格更高，但在超精密环境（如半导体制造）中不可或缺，因此在减速箱市场中占据了 15%的份额。然而，为了展示扎实的工业基础和快速迭代的能力，Leaderdrive 于 2003 年在中国成立，旨在制造自己的超精密应变波减速箱。仅用 14 年时间，该公司就生产了超过 10 万台，并占据了国内应变波减速箱市场 90%的份额。
电机和变速箱并不短缺且价格相当便宜；然而，现今的电机已取得突破性进展。大多数高质量高速电机现在都采用永磁体（PM 电机）开发，以实现更高的功率效率和功率重量比——很适合机器人。不深入细节，永磁体有效地增加了电机电磁场的磁性，意味着磁化所需的电力减少，可以更多地用于产生运动。不过，仍存在一个问题，制造典型钕铁硼永磁体（NdFeB）的工艺和元素几乎完全由中国主导，占据了 90%的市场占有率。在这 90%中，中国的三家生产商几乎垄断了市场：Jingci、JL MAG 和宁波韵升。
尽管“稀土”这一名称并不准确——它们与大多数其他元素一样丰富——但提炼钕并生产最终永磁体所需的过程大约需要 12 个复杂步骤和强大的工业能力。中国在这一过程中也占据主导地位，占比达 93%。在对中国战略性矿产实施贸易限制后，人们开始尝试减少对中国永磁体的依赖。例如，美国的 MP Materials 公司正努力成为北美唯一一家完全垂直整合的稀土企业。澳大利亚的 Lynas，作为全球最大的非中国生产商，正在美国国防部 1.2 亿美元的支持下，扩建并在美国建立另一座分离工厂。宝马和雅马哈则支持了一家美国稀土初创公司 Phoenix Tailings，试图打造另一个供应商。以 MP Materials 为例，我们见证了从建设到早期生产仅用了短短几年时间，但要建立大规模产能，在大多数情况下要 5 到 10 年的时间框架。
然而，若没有政府提供大量补贴以匹配中国较低的资金成本，这一些企业可能难以在规模上迎头赶上。有传言称，中国已拥有约 25 至 27.5 万吨的 NdFeB 磁体精炼产能，且未来五年内这一数字可能会翻倍。相比之下，美国国防部对 Lynas 的 1.2 亿美元投资预计仅能产出约 4,200 吨 NdFeB。目前，中国的规模经济使其在稀土市场上占据了几乎不可动摇的垄断地位。
稀土元素以外的采矿和材料同样——甚至更重要，虽然这通常不会成为瓶颈，但它们主要受中国控制。此外，拥有原矿矿床或具备开采能力对于许多这些元素来说意义不大。许多经济体在处理这些元素方面面临困难，而中国凭借其先进的工业经济在这一领域表现出色。源于中国的两项主要倡议——“一带一路”倡议和“中国制造 2025”倡议，中国已经投资并构建了一条通向几乎整个矿产加工行业绝对主导地位的平坦道路。
所有的矿石可能都来自其他矿产资源丰富的国家，但如果没有大规模和高品位的精炼能力，这在某种程度上预示着什么也没有。事实上，中国仅在锂和石墨这两种矿产上资源丰富，但各国依赖中国的加工能力将其精炼成可用材料。“一带一路”倡议提出了巧妙的方法来绕过矿产资源的缺乏。
铜通常来自智利和秘鲁，其中约 76%的秘鲁铜和 68%的智利铜出口至中国，占全球原铜总量的 56%。
镍被强调为一种关键矿物，其精炼大部分不在中国进行，37%在印度尼西亚精炼，“仅”28%在中国。然而，根据国际能源署（IEA）最新报告，印度尼西亚 80%以上的电池级镍产量由与中国生产商拥有。
钴在刚果民主共和国开采，占全球钴产量的 80%，但中国已与他们签订了 Sicomines 协议，现在拥有刚果民主共和国 80%的钴产量。
中国深知，若无法获取加工后的矿物，制造产品的第一步便无从谈起。西方国家尚未意识到，制造业回流始于这些矿物的掌控。
电池，尤其是锂离子电池，对于移动机器人至关重要，如无人机、服务机器人、仓库中的自动导引车、移动机械臂、人形机器人，尤其是电动汽车。若想实现机器人脱离有线电源的未来，很有可能会为其配备中国电池芯，因为中国企业供应了全球约 80%的电池芯。中国电池组保持优势，成本约为 127 美元/千瓦时，而北美和欧洲的价格分别高出 24%和 33%。2023 年，全球最大的生产商 CATL 占据了电动汽车电池市场 37%的份额，而比亚迪约占 16%。
中国以外的最大生产商 LGES（韩国）仅占全球市场占有率的大约 13%。在这一个市场中，克服进入壁垒并非易事，瑞典政府支持以打破依赖的尝试 Northvolt 刚刚申请破产。虽然美国通过《通胀削减法案》承诺至少投入约 730 亿美元用于电池供应链投资，但自 2009 年以来，中国已向电动汽车公司提供了超过 2300 亿美元的补贴。考虑到中国庞大的工业基础和持续政府投资，中国企业能够并且将比西方公司更快地进行迭代，进一步压低成本以排挤竞争对手，当前电池市场的布局有点令人担忧。
从工程角度构建电池是中国企业通过反复迭代能够克服的障碍。阴极、阳极和电解质中复杂化学物质之间的平衡一定要满足严格的纯度要求，因为任何杂质都可能会引起电池使用寿命的显著变化。在美国，建设足够规模的生产能力已经具有挑战性，成本可能超过 1 亿美元，每 GWh 的成本比中国高出 46%。LG 甚至以“市场状况”为由暂停了其在亚利桑那州 55 亿美元的电池工厂建设。
在机器人领域，电池的尺寸各不相同，缺乏标准化，且电池的需求也各异。功率重量比的要求更为严格，因为机器人无法像汽车那样承受相同的重量负担，而且不同机器人往往有不同的功率需求。四足机器人使用的电池与人形机器人使用的电池并不相同，这几乎适用于所有形态因素。制造纯正且高效的电池本身已经足够具有挑战性，尤其是在美国，但当规模化生产时机到来时，机器人电池缺乏统一性将成为最大的问题之一。
过去几十年间，工业自动化通过机器人技术持续不断的发展，在此期间，一些国家脱颖而出，成为自动化未来的典范，而另一些则失去了其地位。让我们来看看当前的世界强国在机器人自动化竞赛中的位置，以及推动其市场发展的动力。那么，机器人领域的全球领导者是如何登上顶峰的？
机器人领域历来由四个国家主导：韩国、日本、德国和美国。如今，中国已成为一股重要力量，但我们将在报告的后半部分深入探讨该国。仔仔细细地观察这四个现有强国，不难发现推动它们在不同程度上取得成功的共同因素：
KUKA 是被称为机器人领域“四巨头”的少数公司之一，几十年来一直主导着该行业：FANUC（日本）、ABB（瑞士/瑞典）、Yaskawa（日本）和 KUKA（原德国，现中国）。
仔细观察这四大巨头，会发现许多相似之处：数十年的行业经验、广泛产品组合（协作机器人、机器人、多个行业等）中的大规模制造能力，但研发投入比例相比来说较低，整体上对参与资本密集且风险导向的下一代机器人开发目标意愿有限，这些目标曾承载过以往未能实现的承诺。此外，他们的业务越来越向中国大陆倾斜，留下了巨大的地理政治学风险。
虽然主要公司的收入远超中国，但格局正逐渐转向西方沉睡的巨头变得自满，而中国创新崛起。通过诸如 Estun、Efort 和 Siasun 等公司，中国机器人技术正迅速崛起，以及它们最近对上述欧洲机器人公司的收购。
这些公司正崛起为行业巨头。大多数公司注重强大的垂直整合，例如埃斯顿高达 95%的核心部件实现自产，使其能快速迭代产品研究开发。他们认识到强大生产能力的重要性，例如埃夫特计划建设“超级工厂”，将年产能提升 10 万台机器人。新松在全球拥有约 230 万平方英尺的工厂，已具备令人瞩目的生产输出能力。此外，他们的研发数据不言自明，但新松在创新战略上更进一步。该公司甚至收购了一所领先的德国机械工程职业学校，以便在海外培训新员工，并获取德国数十年的工程师培训经验，同时还在中国大学设立了自己的机器人研究所。
传统工业机器人市场及其相关硬件仍由 ABB、KUKA、Fanuc 和 Yaskawa 这四大巨头主导，然而，它们并未跟上中国同行的步伐。创新不足和研发投资匮乏为中国企业敞开了大门，而它们正加速进入。这一扩张不仅发生在公司层面，更是国家力争率先冲过终点线的必然之举。
在中国，最引人注目的转变正在发生，从 2018 年每万名员工机器人数量未进入全球前十，到 2024 年以每万名员工 470 台机器人的数量超越德国，跃居世界第三。中国的年度机器人安装量远超西方四大现有强国的总和。
如此规模的变化只能被描述为一场机器人革命。许多因素可以解释这一现象，但大多数源于其庞大的工业部门以及持续推动其发展的政策，如《中国制造 2025》计划和大胆的政府补贴。确切数字难以确定，电动汽车行业是主要受益者之一，但显而易见的是，整个工业领域每年至少从数十亿美元中获益。
中国制造业基地目前以汽车和电子科技类产品生产为主导，自 2009 年以来，中国生产的汽车数量已超过美国和日本的总和，并组装了全球约 70%的电子科技类产品。即便在自动化潜力巨大的领域，2023 年全球机器人安装量的 51%来自中国，仅那一年就新增了 27.6 万台！中国的工业经济是全球最具竞争力的参与者之一，这为其在机器人和自动化的下一轮演进中收获红利奠定了完美基础。
2025 计划是推动其成为当今工业和高科技制造巨头的最大催化剂。该计划由于 2015 年签署，启动了从 2020 年核心部件国内含量 40%到 2025 年 70%的转变。此外，该计划还强调了未来十大优先领域中的六个：自动化机床与机器人、新能源汽车及装备、电力设备、现代轨道交通装备、新型先进信息技术和新材料。通过聚焦整个制造链并推动先进与传统产业的发展，该国规划了成为经济巨头的路线图。
2023 年，他们加倍投入机器人领域，中国工业与信息化部发布了四年规划，将人形机器人定位为经济稳步的增长的战略引擎。在此规划中，他们强调了构建强大的人形机器人创新体系，并计划到 2025 年实现“规模化生产”，经济稳步的增长引擎将于 2027 年上线。这一国家支持的兴趣对该领域意义重大，因为美中经济与安全审查委员会在 2024 年 10 月发布了一份问题警报，指出中国人形机器人公司在 2023 年单独筹集了 7.69 亿美元，并在 2024 年上半年筹集了超过 9.9 亿美元。中国相信机器人及其相关形态是国家的未来，就在最近，Unitree CEO 王星星甚至被看到在私营部门研讨会上与习对面而坐。
即便是人形机器人如今在中国也蒸蒸日上，这一形态仍被视为最难解锁的领域，许多早期预测低估了马上就要来临的革命，例如高盛不得不将其 2035 年总可寻址市场（TAM）预测上调了六倍！在 2024 年北京世界机器人大会上，超过 27 款不同的人形机器人首次亮相并活跃展示，而特斯拉的 Optimus 却静置在透明箱中。这与 2025 年 2 月 Unitree H1 与人类同步表演舞蹈形成鲜明对比。虽然中国的人形机器人表现出色令人印象非常深刻，但更令人瞩目的是，中国能以远超其他几个国家的速度和规模生产这些机器人。优必选（UBTech）计划到 2025 年底大规模生产近 1000 台。Agibot 于 2023 年问世，并已启动大规模生产，截至 12 月 15 日，已完全生产了 962 台。最重要的是，Unitree G1 已在美国上市并面向商业销售，其售价仅为 16,000 美元，令人震惊。 全球尚无其他可供消费者购买的人形机器人，且大多数人形机器人的价格定位在约 10 万美元区间，相当一部分产品的价格甚至高达约 20 万美元。
这是一次行动的号召。在美国，众多企业正尝试自主研发硬件，然而内部硬件开发意味着公司需自行设计与组装，而当原材料和基础组件从中国运抵时，众人却对此视而不见。美国曾拥有坚实的重工业工厂基础，但随着海外低成本制造将美国生产商挤出市场，以及美国经济向尖端技术和服务业转型，这一基础逐渐凋零。然而，每一座破败的工厂和每一枚“中国制造”的标签，都如同点彩画般勾勒出一个资源枯竭国家的轮廓。如今，美国站在了无限劳动力扩张与过时淘汰的岔路口，工业过往的回声正高声呐喊。
中国在十年前就意识到这些机器人将成为一股力量，并在 2023 年再次加大投入。这不是一个假设的问题：中国知道如果他们率先解锁这些机器人技术，他们将比美国迭代得更快，他们将以前所未有的程度补贴该行业，他们将实现大规模的经济效益并过度供应所有全球市场，而如果一切不变，通用机器人热潮对美国来说将只是一场噩梦。美国必须在所有劳动力永久性地交给中国之前，参与到机器人革命中来。
宇树体现了中国崛起对西方工业半导体供应商构成的威胁。在付费墙后，我们深入探讨了机器人中发现的各类电子元件，解释了恩智浦、英飞凌或德州仪器等西方老牌企业的定位，并强调了中国的威胁。我们还讨论了下一代机器人的前沿逻辑以及英伟达的地位。