摘要：这是对美国和西方的行动号召。我们正处于工业社会非线性转型的早期边缘，但美国所依赖的基石并不稳固。自动化和机器人技术目前正在经历一场革命，这将使所有制造业和关键任务行业实现全面自动化。这些智能机器人系统将是有史以来第一个不是补充而是完全附加的工业部件——全天候劳

本文来源于Semianalysis的深度分析报告：https://semianalysis.com/2025/03/11/america-is-missing-the-new-labor-economy-robotics-part-1/

这是对美国和西方的行动号召。我们正处于工业社会非线性转型的早期边缘，但美国所依赖的基石并不稳固。自动化和机器人技术目前正在经历一场革命，这将使所有制造业和关键任务行业实现全面自动化。这些智能机器人系统将是有史以来第一个不是补充而是完全附加的工业部件——全天候劳动力，生产率高于任何人类——这将使生产能力大幅扩张，而不仅仅是增加一个人类工作单位。目前唯一有能力达到这一自动化水平的国家是中国，如果中国在没有美国跟进的情况下实现这一目标，那么生产扩张将只属于中国，这对美国构成生存威胁，因为它在所有能力上都处于劣势。

这是中国多年来一直占据主导地位的制造业领域。该国是世界上最具竞争力的经济体之一，他们自然会实现规模经济，并已证明自己是最擅长大批量制造的国家之一，同时他们的工程质量已在几个关键行业中发展成为最高水平的竞争力。这已经在电池、太阳能领域实现，电动汽车领域也正在顺利推进。凭借这些规模经济，他们能够为东南亚、拉丁美洲等大型发展中市场提供服务，从而扩大其优势和影响力。

相比上一次的战略性行业占领，此次事件对机器人的影响将是指数级的。这些机器人系统将制造更多的机器人系统，随着每个单元的生产，成本将不断下降，质量将提高，只会加强它们的生产飞轮。这将无限重复，随着质量不可避免地提高，其他国家将很难与之竞争。由于机器人是一种通用技术，这将对所有制造业以及所有其他目前具有优势的行业产生横向影响——纺织、电子、消费品等。目前，西方措手不及：韩国和日本的出生率危机正在扼杀它们的制造能力，欧洲工业部门正被中国蚕食，无法发电，美国则专注于其他市场并采购廉价的海外产品，与此同时，中国的制造能力不断增强，机器人技术正在火爆起来。

中国的机器人本土化工作进展顺利。本土企业正在占领全球最大的市场，市场份额接近 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不相上下，但我们的供应链审查让我们相信，本土企业正开始占领高端市场。宇树机器人的崛起就是这种转变的例证：市场上唯一可行的人形机器人宇树 G1 现在已完全脱离了美国零部件。

如今，在美国制造一只相同的机械臂（仿照 Universal Robots UR5e 制造）的成本比在中国高出约 2.2 倍。在内部，情况更加令人担忧。即使这些部件标有“美国制造”的标签，它们也严重依赖中国制造的零件和材料——没有可行的可扩展替代品。

商用无人机市场体现了中国在其进入的每个战略行业中的规模/供应过剩策略，然而，这是该策略在机器人相关市场中的第一个例子。本土领导者大疆目前占据了全球商用无人机市场80%以上的份额……以及美国消费市场的 90% ！虽然该公司是先行者，但由于中国在制造业的主导地位和规模经济/供应过剩战略，它保持并巩固了十多年的市场地位。

让我们来解释一下。要正确开发出一款功能齐全、性能强大的硬件，必须反复快速地迭代创造 + 再造（即制造），以解决问题并在竞争对手之前完善产品。然而，对西方竞争对手来说，最具挑战性的是，中国市场旨在奖励能够最快扩张的公司，因此，在中国竞争对手进入西方市场之前，它已经在成本上超越了他们，剩下的就是在接下来的迭代中完善质量。

尽管 GoPro 的大部分制造业务都在中国、马来西亚和日本，但 GoPro 仍试图在消费级无人机市场展开竞争，这意味着其无人机的每次迭代都要花费数周时间——很可能从加利福尼亚开始设计，将细节发送给中国制造商并由他们制造，然后运回美国，之后才发现在此过程中需要解决哪些问题。相比之下，大疆的总部位于深圳，这意味着该公司可以在订购后数小时内从深圳的任何一家工厂获得任何所需的部件，并以惊人的速度进行迭代。

结果，2016 年，GoPro 的 Karma Drone + Hero5 被大疆的无人机超越。大疆的售价为 999 美元，而 GoPro 的售价为 1,099 美元，前者略便宜，电池寿命长 50%，已实现避障功能，而 Karma 的推出受到硬件问题的困扰，并且由于其有缺陷的产品（有时会在操作过程中断电）而实施召回/退款计划。GoPro 可能可以通过足够的努力来解决这些问题，但该公司根本没有时间，因为大疆已经在各方面超越了 GoPro。

进入西方市场后不久，大疆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大于求，并占据了大量的市场份额。大疆的激进定价策略迅速削弱了其他所有大型无人机公司。GoPro 以“利润挑战”为由解散了 Karma 项目，许多其他公司也随之倒闭。只有大疆明白这是一场规模竞争，在进入西方市场之前就做好了准备。

在机器人领域，制造业的主导地位至关重要。要制造一个功能齐全的机器人，就需要无数次地重新制造机器人，对每个小错误进行微调，直到制造出坚固、可扩展且具有成本效益的产品。对于那些拥有附近制造能力且成本合理的人而言，这种奢侈是唾手可得的，而没有制造能力则意味着处于劣势。中国的工业基础在国内生产总值中所占份额是美国的三倍，在各个方面都胜过美国。

数据来源：世界银行、FRED

我们撰写这个由多部分组成的机器人系列的目的是阐明机器人和制造业的前景，并传达它即将引发的劳动力转型的规模。在第一部分中，我们研究了当前的市场状况，并深入研究了商用工业机器人的硬件架构。我们的分析表明，中国正在迅速占领市场，将竞争对手甩在身后，并准备掌握一项革命性的技术。我们还探讨了对西方后缘半导体生态系统的更广泛影响。

中国的优势使其完全有能力引领下一代机器人技术——我们预计该领域将产生显著更高的宏观经济效益。在本系列文章的第二部分和第三部分中，我们将深入探讨下一代系统复杂的硬件和软件架构，并解决实现跨形式因素的“机器人 AGI”道路上的剩余挑战。我们还将指出这个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，解释一下为什么机器人比大多数人理解的更难制造。

机器人技术是一个系统工程问题，其最终目标是一台或多台机器能够以与人类相同或更低的成本生产一个或多个人类工作单元。这项壮举是设计一个硬件系统，该系统将许多相互连接的单个部件与软件层集成在一起，其中软件层了解如何与硬件一起移动和规划。需要反复迭代才能识别两个系统之间的差异并解决它们以实现完美的准确性。本质上，这是两个系统之间的微妙舞蹈，每次编排迭代都会从复杂性中雕琢出同步性。当每次蚀刻都接近解决方案时会发生什么？

将可靠性融入低成本、高性能和可扩展的系统，可实现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、能力较低，而且流失率更高。将机械能力与软件智能融合，将使世界越来越接近完全扩大工业经济的能力，超越人类劳动力的限制。与人类整合感官输入和认知处理以理解和与世界互动类似，具身人工智能将执行相同的操作并自主运行，从而允许一组新系统为所有部门做出贡献。即将到来的机器人转型有望解决所有这些问题并创造一支只有电影才能描绘的新劳动力，但该领域和行业还有比“具身人工智能”一词所包含的更深层次的内容。

从历史上看，在这个行业中运营一直是充满痛苦的，从制造能力低于标准，到管理产品规模化成为一场噩梦，并且始终存在许多瓶颈：

从历史上看，这些因素结合在一起，使自动化成为问题而非解决方案。然而，硬件和人工智能模型的突破终于打开了快速发展的早期阶段的闸门，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技术的圣杯：一种可以在任何环境中执行任何任务的机器人，取代工业过程中对人类的需求。在这一过程中的每一步，谁先向通用机器人技术迈进，世界将看到巨大的发展机遇。目前在世界各地大规模实施的机器人是僵硬而脆弱的：环境必须预先定义，任务必须是静态的，任何因素的微小变化都意味着机器人将破坏整个过程。现有的瓶颈是无法突破的，并且扼杀了整个机器人行业几代人的发展，无论智能与否。这意味着唯一可能的改进是小规模、迭代和渐进式的发展，任何试图为机器人配备超出当前能力水平的任何功能的公司都失败了，让许多研究人员和投资者被边缘化和伤痕累累，尤其是在西方市场。唯一试图跨越鸿沟进入通用机器人领域的人是实验室里的研究人员。打造一个可以达到与人类相同水平的准确度（通常要求约 99.99%）的功能性替代物，并确保在足够长的时间内物有所值，这简直是白日梦。为什么有人会相信呢？

甚至连谷歌都无法克服数据稀缺的问题，它曾建造了一个由 14 个机器人组成的“机械臂农场”，这些机器人连续运行 3,000 小时，只是为了实现可靠的抓取。这从未离开过实验室。数据稀缺是一个严峻的挑战。由于缺乏硬件标准化，研究人员被迫建造临时拼凑的机器人，然后手动收集训练数据，这个过程耗费了大量的时间和资源。

此外，与推动法学硕士课程发展的互联网上免费提供的文本数据不同，机器人技术需要多模态数据，而这种数据并不存在。每个试图训练机器人的人都必须亲自在物理空间中使用功能齐全的机器人收集所有数据。硬件限制使问题更加严重。要构建一个具有足够强大的执行器系统，可以微调动作，所有这些都与彼此不理解的非标准化部件相互连接，使机器人能够执行一项任务，但略有不同，更不用说执行各种动作了，这是极其困难的。

然而，我们正处于这种非线性转型的早期边缘，但美国所依赖的基石并不稳固。整个机器人技术领域的大量研究和资金投入已经取得了一系列突破。逼真模拟数据的进步、在多个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。同时，电动执行器等硬件的进步大大降低了成本，使机器人能够以更高的效率在所需的精度水平上运行，从而解锁了以前不可能实现的新动作。通用机器人终于被解锁为潜在的现实世界解决方案。

通用机器人技术的第一个发展方向将是进入“部分非结构化”领域——最初是在它们通常的环境中。在工厂中，这意味着它们可以在孤立的预定义环境之外运行，并处理多项任务。随着机器人逐渐向通用方向发展，它们将在工厂环境中取代越来越多困难和多样化的任务，直到它们能够实现每一步自动化。

对于机器人来说，一个更困难的领域是人类聚集的领域，在这个领域，机器人被认为足够智能/安全，可以在完全非结构化和动态的环境中运行。由于人类行为不可预测，机器人需要适应以避免安全风险。除了工业的全面自动化之外，这些机器人还将缓解老年人护理人员短缺的问题，提高医院效率，提高手术准确性，并自动化危险的建筑任务，从而满足几乎所有的劳动力需求。

由于中国政府的投资和加速机器人技术的战略宣言，中国创造了令人难以置信的工艺，但仍然受到机器人系统通常僵硬而脆弱的限制。虽然仍然需要完美结构化的环境和静态任务，但中国已经实现了完全“无人值守”的工厂。小米的“无人值守”工厂全天候运行，每秒生产一部智能手机——无需任何人工。这也不是唯一的一个， 中国能够在没有通用机器人的情况下实现这种自动化水平，而当通用机器人出现时，其生产能力的影响不容小觑。这并不是说美国正在失败，而是要展示制造能力的巨大差异。这与中国廉价劳动力无关，这是一个拥有强大工业基础的制造业国家，现在已经创造了一台可以完全自主生产商品的机器。通用机器人将使这个机器与生物体难以区分，移动机器人不断移动并解决任务以支持和保持生物体的生命和功能。

这只是创建全自动机器生产商品的第一步，随着人工智能基础模型变得更加可靠和准确，它们将不断发展。该国已允许机器人在广东的库卡工厂制造机器人，库卡的一位主管表示，他们应该能够将生产时间从每半小时一台机器人缩短到每分钟一台机器人。他们是对的。上述所有工厂都在最低水平的人工智能或通常的结构化环境中运行，执行静态任务和基本编程。通用机器人将把这项业务变成一台机器，不久之后，任何复杂的制造任务都可以由通用机器人系统完成。

让我们回顾一下，首先了解一下该行业的现状。过去几年，机器人的类型和外形已经变得更加多样化和可行。然而，过去几十年来，最引人注目的大规模自动化实现方式是工业机器人。

传统工业机器人（如铰接式机器人手臂）优先考虑速度、精度和有效载荷能力。它们配备高扭矩执行器和精细调整的高频控制系统以实现精度，通常用于需要重复和高吞吐量的重工业环境，例如汽车工厂或电子制造业。

它们需要在隔离单元中工作有两个原因：

这些机器人不具备适应能力：环境中的任何细微偏差都可能破坏其流程。例如， 在汽车行业，点焊金属面板通常是自动化的。这项任务需要非凡的精确度，以确保面板正确定位在一起，点焊精确地位于指定点上，并且每次焊接都以相同的一致力和持续时间施加。由于任务的精确性，定位或时间上的任何轻微偏差都可能影响焊接，从而影响车辆的结构完整性

协作机器人 (cobot) 是针对受制于世界固有动态的人类居住环境提出的解决方案 - 可在工厂内实现更高水平的自动化。它们的外观与工业机器人相似，但体型略小，在有效载荷能力和更高安全性、灵活性和可编程性之间取得平衡 - 必要时可在工厂内轻松重新固定和移动。这些机器人通常被赋予更高水平的人工智能能力，以执行当今的某些任务（更高可变性的拾取、放置和分类）。

协作机器人牺牲了有效载荷能力和速度，采用了较弱的执行器，并增加了某种安全硬件，例如力矩传感器以了解碰撞、额外的视觉传感器以构建更全面的视图，以及更多的板载控制器以实现冗余。它们可以通过某种界面（通常是平板电脑）进行手动引导或教学，因此编程操作所需的专业知识较少，并使其能够轻松更改简单的任务。

通常，协作机器人 (cobot) 的任务需要较少的力量和更多的技巧，它们可能负责在工厂工序之间搬运轻质材料，而工业机器人则会负责搬运材料并执行较重的任务。协作机器人还可以作为CNC (计算机数控) 等其他工业机器的伴侣 - 它们可以将原材料装入CNC，检索成品零件，甚至执行清洁或质量检查等常规支持任务。下面我们展示了机械臂与 CNC 机器交互的示例。

自然而然，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，因为它们可以实现更高的自动化设置并提高工厂的投资回报率。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到足以确保机器人在执行任务时保持较高的准确性。目前，全球已安装并运行超过 400 万台机器人，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、食品和消费品包装以及电子制造业。协作机器人在相同的行业中执行更复杂、需要高精度的任务，但需要在人类工人的指导和指示下进行

虽然自动化的规模令人印象深刻，但这些机器人几乎总是出现在工厂环境中，这是有原因的。并非所有制造对于这些机器人来说都很容易，高混合小批量生产中频繁的变化使任务难以完全自动化，大多数需要精细运动技能和灵活性的任务需要尚未开发的操作水平。协作机器人也被认为是解决这一问题的方案，但在实践中，自动化需要比任何当前机器人所能提供的更大的灵活性和能力。

移动机器人是自动化机器人领域的最新成员，它们利用移动性执行运输任务并与其他机器人协调，然而，它们在移动能力方面都有不同的困难、领域和优势。自动导引车是与协作机器人同时首次涉足移动领域的产品。它们的工作很简单：将物品（例如亚马逊配送中心内的包裹）运送到另一个位置。它们仍然像大多数其他机器人一样是刚性的，需要在地板上放置一些引导装置以便 AGV 跟随。

移动机械手通常是工厂中的轮式机械手，法律要求工厂的地面必须是平整的，移动机械手用于在非常严格和短的导航范围内抓取和移动物体。四足机器人是四条腿的移动机器人，更常见于更开放的世界环境中，通常用于检查建筑工地或类似场所的各个区域，但它们也仍处于原型设计阶段。最后，类人机器人能够与其他机器人处于相同的环境中，但准备在人类居住的领域发挥作用。这些机器人目前正在生产中，目的是成为一种进化的、更强大的移动形式，具有更多的自由度、任务范围和领域，但尚未集成到任何正式环境中。

然而，所有这些形态的机器人仍然只能在静态结构化环境中发挥作用。目前，移动机械手在工厂中仍处于早期部署阶段，四足机器人将很快开始部署到建筑工地。目前，只有 AGV 得到广泛部署和集成，而移动机械手、四足机器人和人形机器人仍处于更开放世界领域的早期形态，这得益于当前人工智能的进步。

机器人零部件市场由少数几家关键企业主导，而美国在很多领域都明显缺席。进入该市场所需的工业能力（大批量、高质量和低成本）主要集中在其他地方，尤其是中国。对于美国来说，占据一席之地将是一个挑战，尤其是当大多数材料都来自中国时。

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物理产生运动的部件。

在工厂的更高层，可编程逻辑控制器 (PLC) 决定生产线的自动化方式，正确排序每个操作以确保整个自动化过程正常运行。每个机器人，无论外形尺寸如何，都有一个微控制器单元 (MCU) 或具有多个 MCU 的嵌入式系统，它们是处理低级实时任务的专用处理器，例如读取传感器输入、生成电机控制信号和运行快速控制循环。这些系统实际上是大多数机器人系统的“大脑”。

资料来源：BizLink

在机器人领域，需要高精度电机来确保施加适当的扭矩，避免损坏周围环境。伺服电机是最常见的选择——它们是独立的系统，包括电机、控制电路和反馈机制。这种开销使电机能够主动调整自身并保持所需的位置或运动。伺服电机是机器人中为数不多的市场不由中国主导且在各国分布相当均匀的部件之一。

控制电路称为“驱动器”。这是一个电力电子盒，旨在通过交流-直流-交流转换（或直流电机的交流-直流）调节发送到电机的电压。其主要组件是电力电子开关，例如 MOSFET 或 IGBT，它与整流器和电容器结合使用，可以电子方式修改电信号。

变速箱也是伺服电机中常见的部件。它们能够增加电机的力/扭矩，并提高精度。本质上，变速箱会降低电机的速度，从而按比例增加扭矩，这也使电机能够做出更精细的动作。机器人系统中的大多数变速箱主要由日本的 Nabtesco 生产。

摄像头和传感器对机器人来说也至关重要，因为这是机器人了解自身定位和完成任务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 2D 摄像头、3D 深度摄像头或两者结合来全面了解其环境的空间。不过，它们正趋向于使用安装式、重量更轻、价格更便宜且软件更强大的摄像头来填补空白。某些外形尺寸的机器人（通常是在人流较多的环境中）可能会使用 LiDAR 来更详细地了解周围环境，尽管成本通常较高。大多数 LiDAR（特别是汽车用 LiDAR）来自 Hesai（中国），中国在 LiDAR 创新方面已经足够先进，Unitree 已经开发出专有的LiDAR系统，价格略高于英特尔 RealSense 深度摄像头。

工业和精密机器人配备有关节编码器，使机器人能够了解其关节的角度、位置或旋转速度。可以包括多种传感器，例如触摸和触觉传感器，用于了解压力、纹理等，本体感受传感器用于了解平衡等物理内部状态，力矩传感器用于了解关节施加了多少力矩等。这个市场有点小/脱节，因为产品是较新的开发产品；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。

然后是“末端执行器”，即机器人手臂末端可能装有的装置，通常是工具或大多数机器人最基本的夹持器。每个末端执行器都有自己的使用情况和有效载荷能力，或者说它能够“承载”的重量，因此机器人的用途将决定其安装的末端执行器。这是中国参与度不高的机器人部件之一，大多数末端执行器生产商都是德国公司（Schunk、Zimmer Group、Festo、Schmalz），有些甚至是美国公司（ATI Industrial Automation、Destaco）。然而，中国公司很可能只是生产自己的末端执行器，尚未出口，因为垂直整合是他们的主要战略。虽然“手”现在备受关注，但它们尚未得到广泛应用，而且远未达到足够的灵活性。我们将在机器人系列的下一篇文章中探讨灵活性的挑战以及未来操控的道路！

在美国，“美国制造”标签充其量只是一种误导，最坏的情况则是完全有害。实质性转化原则允许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，然后再在美国进行最终组装。这意味着即使产品的核心部件源自中国，也可以贴上“美国制造”的标签，从而掩盖其对外国的真正依赖程度。因此，许多美国公司将从中国购买廉价材料，将其转化为贴有原产国 (COO) 的机器人硬件，并削弱实际上在美国开采和制造的美国公司的竞争力。这很难说，但更难解决。

将制造能力上线并批量生产工业机器人以引入自动化，这比很多人想象的要困难和耗时得多，更糟糕的是，这非常耗时。许多工业机器人的供应链非常复杂，来自世界许多角落，而这些地方的零部件生产通常已经通过竞争成本优势占据主导地位。有许多供应链中断的案例震撼了西方经济体。例如，在 2020-2022 年新冠疫情期间，洛杉矶和长滩港口的港口外排起了长队，有超过 100 艘船等待下船。与这一灾难形成鲜明对比的是，在同一时期（2020-2021 年），中国为了实施自动化来弥补劳动力的不足，从 2020-2021 年 增加了44%的机器人安装量。

为什么美国没有效仿？COVID 是多年来对供应链依赖性的最大警示，但该国却拒绝睁开眼睛。如下所述，美国在任何相关的机器人制造节点中都没有显著的市场份额，而且在大多数节点中，它基本上不存在。

在硬件方面，我们将重点介绍机器人产生运动的实际过程：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，开环系统中具有精确角度控制的步进电机通常用于 3D 打印机或 CNC 机器，具有高功率重量比的无刷直流电机用于推动无人机和电动汽车，但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，尤其是四大公司，都在内部生产自己的伺服电机并单独销售。这些电机并不难制造，但大规模生产确实会因为上述原因而形成一些壁垒：执行器必须具有令人难以置信的可靠性和性能，因此扩大规模需要先进的制造技术才能几乎完美地复制。因此，拥有必要专业知识的长期机器人组件制造商占据最大市场份额的是安川（日本）、松下（日本）、博世（德国）、库卡（现为中国）和西门子（德国）。这里也必须提到罗克韦尔（美国），因为它占有伺服电机市场约7%的份额，但这也是供应链中唯一一个不受任何一家公司主导的部分。

消息来源：Moog GmbH

全球近 60% 的中大型工业机器人变速箱由日本的 Nabtesco 供应。它们制造起来很困难，因为几乎每个订单都可能是高度定制的，并根据客户的硬件规格量身定制，但仍必须满足 99.99% 的准确度阈值才能取代人类。 变速箱对于确保这种精度绝对是关键，因此占工业机器人 COGS 的最大百分比，为14%。这些变速箱的制造必须达到令人难以置信的精确度，因此，通常只有拥有多年制造经验的长期和成熟的参与者才能改进他们的工艺和工艺技术，以达到这种质量，因此 Nabtesco 占据主导地位。他们在 1980 年制造了第一个摆线齿轮。

甚至还有特殊类型的变速箱，例如成立于 1970 年的 Harmonic Drive（日本），它采用获得专利的应变波设计，精度极高。这些变速箱价格更昂贵，但在超精密环境（如半导体制造）中必不可少，因此在变速箱市场中占有15% 的份额。然而，为了展示适当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变速箱。在短短 14 年内，该公司已生产了 100,000 多台，占据了中国国内应变波变速箱市场的90% 。

资料来源：makeagif

电机和变速箱并不短缺，而且价格相当便宜；然而，如今的电机已经取得了突破。现在大多数高质量的高速电机都是用永磁体（PM 电机）开发的，以实现更高的功率效率和功率重量比——非常适合机器人。不必过多赘述，永磁体可以有效地为电机的电磁场增加更多的磁性，这意味着磁化所需的电力更少，而可以用于产生运动。不过，还有一个问题，制造典型的钕永磁体 (NdFeB) 的工艺和元素几乎完全由中国主导，占据了 90% 的市场份额。在这 90% 中，大约有三家中国生产商几乎垄断了这一市场：晶磁、JL MAG 和宁波永盛。

虽然“稀土”是一个误称——它们的储量与大多数其他元素一样丰富——但提炼钕并生产出最终的永磁体所需的工艺大约需要 12 个复杂步骤和强大的工业产能。中国在这一工艺上也占据主导地位，占比 93%。在对中国战略矿产实施贸易限制之后，人们试图尽量减少对中国永磁体的依赖。例如，美国的 MP Materials 成为北美唯一一家完全垂直整合的稀土公司。全球最大的非中国生产商澳大利亚的 Lynas 正在美国扩建并建造另一家分离厂，美国国防部将为其提供1.2 亿美元的支持。宝马和雅马哈已经支持了一家新的美国稀土初创公司 Phoenix Tailings，试图打造另一家供应商。我们看到 MP Materials 在短短几年内就从建设到早期生产完成了这一过程，但建立大批量产能可能需要5-10 年的时间。

然而，如果没有政府的大量补贴来匹配中国较低的资本成本，这些公司很可能无法在规模上赶上。我们听说中国拥有约 250-275 万吨的钕铁硼磁铁精炼产能，未来五年这一产能可能会翻一番。相比之下，国防部对 Lynas 的 1.2 亿美元投资可能会生产约 4,200 吨的钕铁硼。目前，中国的规模经济使该国在稀土市场上几乎牢不可破的垄断地位。

稀土元素以外的采矿和材料同样重要，甚至更为重要，虽然这通常不会成为瓶颈，但它们在很大程度上受中国控制。此外，拥有原始矿床或能够开采这些元素并不意味着很多。许多经济体难以加工这些元素，而中国凭借其先进的工业经济在这方面表现出色。在中国的两大主要举措——“一带一路”倡议和“中国制造 2025”倡议的推动下，中国已经投资并铺设了一条铺就的道路，以在几乎整个矿物加工行业中占据绝对主导地位。

所有这些矿石可能都来自其他矿藏丰富的国家，但如果没有能力大规模提炼出足够高品位的矿石，这一切都毫无意义。事实上，中国只有锂和石墨两种矿石储量丰富，但各国依赖中国的加工将它们提炼成可用的材料。“一带一路”倡议想出了巧妙的方法来规避矿藏不足的问题。

中国明白，没有加工矿物，产品制造就无从谈起。西方国家还没有意识到，制造业回流的第一步就是这些矿物。

电池，特别是锂离子电池，对于移动机器人至关重要，例如无人机、服务机器人、仓库中的自动导引车、移动机械手、人形机器人，尤其是电动汽车。如果你想实现将机器人与连接电源分离的未来，你很可能会为其配备中国的电池单元，因为中国公司供应全球约80%的电池单元。中国电池组的成本约为 127 美元/千瓦时，保持优势，而北美和欧洲的价格分别高出 24% 和 33% 。最大的生产商 CATL 在 2023 年占据全球电动汽车电池市场的37%，而比亚迪则占据约 16%。

中国以外最大的生产商 LGES（韩国）仅占全球市场份额的 13% 左右。进入这个市场并不容易，瑞典政府支持的试图打破依赖关系的公司 Northvolt 刚刚申请破产。当美国通过《通胀削减法案》向电池供应链投资至少约 730 亿美元时，中国自 2009 年以来已向电动汽车公司提供超过 2300 亿美元的补贴。目前电池市场的布局有点吓人，因为中国公司可以而且将比西方公司更快地进行迭代，这得益于中国庞大的工业基础和持续的政府投资，这只会进一步降低成本以击败竞争对手。

从工程角度来看，制造电池是中国公司在反复尝试中克服的一个难题。阴极、阳极和电解质中复杂化学物质之间的平衡必须满足严格的纯度要求，因为任何杂质都会导致电池寿命明显变化。建设足够的产能进行大规模生产已经很具挑战性，尤其是在美国，在美国建设成本可能超过 1 亿美元，每千兆瓦时成本比中国同行高出46% 。LG 甚至以“市场状况”为由暂停了其在亚利桑那州价值 55 亿美元的电池厂的建设。

对于机器人来说，电池的尺寸各不相同，没有标准化，对电池的要求也不同。功率重量比的要求要严格得多，因为机器人无法承受与汽车相同的重量，而且不同的机器人通常有不同的功率要求。四足动物使用的电池与人形机器人使用的电池不同，这几乎适用于所有外形尺寸。制造纯净高效的电池的难度和成本已经足够具有挑战性，尤其是在美国，但随着规模化生产到来，机器人电池缺乏统一性将成为最大的问题之一。

过去几十年来，通过机器人技术实现工业自动化的进程一直在推进。在此期间，一些国家已成为自动化未来的典范，而另一些国家则失去了自己的地位。让我们来看看当今世界强国，看看它们在机器人自动化竞赛中处于什么位置，以及推动其市场发展的驱动力。那么，机器人领域的世界领导者是如何取得最终胜利的呢？

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，中国是机器人领域的一支主要力量，但我们将在报告的后面深入探讨这个国家。仔细观察这四个国家，可以发现推动它们成功的共同因素在不同程度上：

韩国已将自动化推向极致，10% 的劳动力实现了自动化！2022 年，高科技制造公司占韩国经济的61%，韩国具有明显的优势。但文化因素也在发挥作用——例如，电子商务的采用率位居世界前列，超过 30%的零售额是在线完成的，是美国的两倍！

韩国政府和财阀也全力以赴：2021 年，三星宣布全公司计划向工业自动化和人工智能投资高达1630 亿美元。现代汽车已于 2021 年收购了波士顿动力公司。LG 在 2017 年在首尔机场部署了自动驾驶机场导游机器人后，将机器人技术定为关键增长领域，最近又将其在Bear Robotics 的股份转换为多数股权。除此之外，政府也在加大投资。总体而言，该国自2008 年至2030 年已推出四轮智能机器人基本计划，总额为 16 亿美元，并有一项到2030 年在该行业投资约 22.6 亿美元的新计划。虽然该国比以往任何时候都更需要自动化，但它并没有成为主要制造商的优势，工业机器人约 60% 的零部件依赖其他国家。韩国的时间不多了。

韩国认为自动化是必需品，原因与日本相同：劳动力老龄化和低出生率。尽管政府采取了全面举措，但该国的出生率仍然创历史新低。例如，农村地区劳动力的短缺迫使工厂搬迁到首尔附近，以配备人员。为了弥补劳动力短缺，他们甚至最近不得不取消某些制造厂实施了几十年的外国工人禁令（出于安全原因）。韩国的出生率居世界最低，日本紧随其后。然而，在自动化竞赛中，日本的机会略大一些，因为日本拥有四大巨头中的两家，而韩国仍然需要进口约60% 的工业机器人零部件。

德国是欧洲的工业强国，机器人密度居世界第四位，并且一直致力于发展强大的工业经济。2011 年，德国向欧盟引入了工业 4.0，旨在使该地区走在将新技术和自动化流程融入工业以提高竞争力的前沿。德国对工业制造的高度重视使他们走上了实现高度自动化的道路，如果欧盟能够阻止中国蚕食其自动化公司，他们将为即将到来的机器人技术解锁做好准备。

欧洲国家在向中国出售欧盟工业自动化产能和技术方面一直是同谋和被动的。这一悲剧将在整个机器人革命中产生影响，德国严格的官僚限制使他们无法干涉 2016 年的库卡收购案，库卡被卖给了中国的美的集团。他们只能在政策实施并且他们的巨头消失之后才进行改革。意大利出售了许多机器人公司（EVOLUT、OLCI Engineering、CMA Robotics），并在 2022 年该国最终决定否决其中一项收购。现在，在2025 年 2 月，一个自动化组织行业终于向欧盟发出行动号召，要求其通过机器人技术解决缺乏竞争力的问题。工业 4.0 是一个转型计划，但欧盟花了九年时间才意识到它需要中国正在吃掉的机器人。

最后，在美国，我们看到一个奇怪的现象：美国拥有高度发达的科技行业，但缺乏国家战略，外包制造业也存在弊端。美国的制造能力仍然是一个相关话题，问题在于，由于美国制造业成本高昂，美国无法在中国竞争的领域竞争，而美国曾经拥有的“质量”护城河正在慢慢消失，因为中国现在有能力以更低的成本生产出大多数质量相似的商品。某些行业的自动化可以缓解这种痛苦，但这还有很长的路要走。该国拥有与其他同行一样庞大的汽车行业，但到 2023 年，其机器人密度仅排名第 10 位。一项研究表明，根据工资调整后的机器人采用率，美国实际上比预期低 49% 。考虑到该国的人工智能革命，令人惊讶的是，主要潜在受益者之一机器人技术与其他科技行业的发展路径背道而驰。如果机器人技术成为增长的目标行业，该国也许能够从更廉价的生产中受益并参与竞争，但这只是未来的事。

导致美国出现这种不和谐现象的原因有很多，其中一个主要原因是美国缺乏其他国家认为可以受益的多年期国家举措。例如，两项旨在提振国内产业的重大政府举措《CHIPS 法案》和《降低通胀法案》是在上一届政府领导下发起的，而《IRA》已在另一届政府领导下被提上废除议程，《CHIPS法案》也在讨论之中。此外，美国的经济结构遵循的经济激励措施与中国不同。美国发现追求数字创新、尖端技术和服务更有价值，在此过程中，它将大部分生产能力外包给具有更佳成本优势的国家，因为大多数美国公司无法竞争。然而，美国现在完全受制于中国制造业强国，需要实现重大转变才能加入竞争。

更糟糕的是，仔细观察西方世界的自动化增长，可以发现在 2016-18 年左右达到顶峰。日本 2023 年的新增产能仍比 2018 年的峰值低约 13%，而韩国自 2016 年以来一直没有增长。前四名中唯一在 2023 年达到新高峰的国家是德国……但他们的巨头库卡已被中国收购，正在将制造业转移到亚洲。

库卡 (KUKA) 是机器人领域被称为“四大”的少数几家公司之一，这些公司几十年来一直主宰着该行业：发那科 (FANUC)（日本）、ABB（瑞士/瑞典）、安川 (Yaskawa)（日本）和库卡 (KUKA)（原德国，现中国）。

仔细观察这四家巨头，就会发现它们有很多相似之处：数十年的经验、广泛的产品组合（协作机器人、机器人、多个行业等）中的高产量制造能力，但研发比例相对较低，总体上参与打造这些下一代机器人的资本密集型和风险导向型目标的意愿有限，这些机器人承载着过去未能实现的相同承诺。此外，他们的业务越来越倾向于中国大陆——留下了巨大的地缘政治风险。

这种情况尤其令人担忧，中国企业正以前所未有的速度赶上并填补空白。

虽然大型公司的营收远高于中国，但形势已开始向西方沉睡的巨头转移，这些巨头正变得自满，而中国则不断创新。中国机器人技术正在迅速发展，埃斯顿、埃夫特和新松等公司以及它们最近对上述欧洲机器人公司的收购正在推动中国机器人技术的发展。

这些公司都志在成为巨头。其中大多数都专注于强大的垂直整合，例如埃斯顿高达95%的核心部件均自行生产，这让他们能够快速迭代产品开发。他们认识到强大生产能力的力量，例如埃夫特正计划建造一座“超级工厂”，将生产能力提高 10 万台机器人/年。新松机器人已具备令人印象深刻的生产能力，全球工厂面积约为 230 万平方英尺。此外，他们的研发数字可能不言而喻，但新松机器人的创新战略更进一步。该公司甚至收购了一家领先的德国机械工程职业学校，这样他们既可以在国外培训新员工，又可以获得德国数十年的工程师培训经验，同时在中国一所大学建立了自己的机器人学院。

传统工业机器人市场和相关硬件仍由 ABB、库卡、发那科和安川这四大巨头主导，但它们的步伐却赶不上中国同行。缺乏创新和研发投入为中国企业进入市场敞开了大门，而且它们还在进一步加速发展。这种扩张不仅发生在公司层面，而是国家必须率先冲过终点线。

中国正在发生最令人印象深刻的变化，2018年中国每万名员工拥有的机器人数量排名世界前十，到2024年将以每万名员工拥有470台机器人的水平超越德国，成为世界第三。中国每年的机器人安装量远远超过西方四大国的总和。

如此规模的变化只能被描述为机器人革命。许多因素可以解释这一变化是如何发生的，但大多数源于中国庞大的工业部门和持续推动其发展的政策，如“中国制造 2025”计划和积极的政府补贴。确切的数字很难确定，电动汽车行业是主要受益者，但很明显，广泛的工业领域每年至少从中受益数百亿美元。

目前，中国制造业以汽车和电子产品生产为主，因为自 2009 年以来，中国生产的汽车数量超过美国和日本的总和，并组装了全球约 70% 的电子产品。尽管自动化行业规模庞大，但 2023 年全球 51% 的机器人安装量来自中国，仅当年就增加了 276,000 台！中国的工业经济是世界上最强大的参与者之一，它为收获机器人和自动化的下一次革命做好了完美的准备。

《中国制造2025》计划是中国成为如今工业和高科技制造业大国的最大催化剂。该计划由李克强于2015年签署，旨在将核心零部件国产化率从2020年的40%提高到2025年的70%。此外，该计划还强调了未来十大重点行业中的以下六个：自动化机床和机器人、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。中国重点关注整个制造链以及先进和传统产业的发展，制定了成为经济巨头的路线图。

2023 年，中国加倍投入机器人技术，中国工业和信息化部发布了四年计划，将人形机器人定位为经济增长的战略引擎。在这一纲要中，他们强调要建立强大的人形机器人创新体系，到 2025 年实现“规模化生产”，到 2027 年实现增长引擎。这种国家支持的利益对该行业意义重大，因为美中经济与安全审查委员会于 2024 年 10 月发布了一份问题警报，指出中国的人形机器人公司仅在 2023 年就筹集了 7.69 亿美元，2024 年上半年筹集了超过 9.9 亿美元。中国相信机器人技术及其相关的形态是国家的未来，就在最近，宇树科技首席执行官王星星甚至出现在私营部门研讨会上，坐在习近平对面。

甚至人形机器人现在在中国也蓬勃发展，这仍然被认为是最难解锁的形式因素，许多较早的估计都误解了即将到来的革命，例如高盛不得不将其 2035 年的 TAM修改了6 倍！在北京举行的 2024 年世界机器人大会上，超过27 种不同的人形机器人首次亮相并活跃起来，而特斯拉擎天柱则一动不动地待在一个透明的盒子里。这与 2025 年 2 月与 H1 和附近的人类进行同步舞蹈的 Unitree H1 形成了鲜明的对比。虽然看到中国人形机器人的表现令人印象深刻，但更令人印象深刻的是他们能够以比其他任何国家更快、更大的规模生产这些机器人。UBTech已计划在 2025 年底前量产近 1000 台。Agibot 于 2023 年创建，并已开始量产，截至 12 月 15 日已完全生产962 台。最重要的是，Unitree G1 已经在美国上市，并且这款人形机器人的标价令人震惊，仅为 1.6 万美元。世界上没有其他人形机器人可供消费者购买，大多数人形机器人的标价都在 10 万美元左右，而相当一部分人形机器人的标价高达 20 万美元左右。

这是行动的号召。在美国，有许多公司试图制造自己的硬件，但内部硬件开发意味着公司在内部设计和组装，当材料和基础部件从中国涌入时，每个人都会睁一只眼闭一只眼。美国曾经拥有坚实的基础来推动重工业工厂的发展，但随着廉价的海外制造业挤占了美国生产商，美国经济转向前沿技术和服务，这一基础逐渐衰落。然而，随着每家破败的工厂和每张“中国制造”的标签，这些点连接起来的是一个国家枯竭的点画图像。现在，这个国家站在劳动力无限扩张或淘汰的分叉路上，工业过去的回声正在呼喊。

中国 10 年前就知道这些机器人将成为一股力量，并在 2023 年再次加倍投入。这不是一个如果的问题：中国知道接下来会发生什么，如果他们率先解锁这些机器人，他们将比美国更快地迭代，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规模经济并供应过剩全球所有市场，如果不做任何改变，通用机器人热潮对美国来说只不过是一场噩梦。美国必须参与机器人革命，否则所有劳动力将永久移交给中国。

Unitree 体现了中国崛起对西方工业半导体供应商构成的威胁。在付费内容中，我们深入研究了机器人中使用的不同类型的电子元件，解释了 NXP、Infineon 或 TXN 等西方老牌企业的定位，并强调了中国带来的威胁。我们还讨论了下一代机器人的前沿逻辑和 Nvidia 的地位。

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来源：人工智能学家