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今天分享的是人工智能机械设备行业研究报告:《人形机器人迭代下供应链的新机遇》。(报告出品方:华泰证券)
产业链相关公司与BOM表成本一览
特斯拉机器人快速迭代,通用机器人迎来曙光
通用机器人迎来曙光,已具备协作安全性
快速迭代下特斯拉机器人已能实现行走/抓取等动作,通用机器人迎来曙光。年特斯拉在AIDay上首次提出其人形机器人Optimus的渲染图;年AIDay上,特斯拉推出原型机,在没有外接线缆的情况下实现了缓慢行走与挥手;年5月股东大会上,特斯拉人形机器人已经可以实现流畅的行走与抓取物品,灵活度较原型机大大提高。我们认为人形双足机器人为通用机器人的最优解,因为人类社会的种种事物都按照人类的生理结构进行设计的,为了适应种类多样的任务,达到通用的目的,贴近人类形态的双足机器人其隐形成本最小。
特斯拉机器人力矩控制能力提高,增强协作安全性。年5月,特斯拉机器人腿部的末端关节能够在落地的同时不打碎鸡蛋,也能够轻松地抓取物品,证明其末端肢体关节的力矩控制能力有了显著的提高,增强了与人协同时的安全性。
共用汽车FSD系统,特斯拉机器人已能够识别、记忆周围环境。通过共用特斯拉汽车上的FSD自动驾驶系统,特斯拉机器人已经可以利用视觉自主识别、记忆周围环境,构建地图。工程师也可以通过AI对其进行肢体的模拟训练,大大降低了其开发成本。
旋转执行器、线性执行器、灵巧手共同构建全身40个关节
擎天柱躯干包含28个关节执行器,主要分为旋转与线性两大类。考虑到成本等问题,特斯拉设计了旋转和线性2大类执行器,每类包含3种执行器。擎天柱整体躯干共有28个关节执行器,其中线性执行器14个,旋转执行器14个。具体应用部位分别为肩部6个旋转执行器、肘部2个线性执行器和2个旋转执行器、腕部4个线性执行器、腰部2个旋转执行器、髋部4个旋转执行器、腿部8个线性执行器。
力矩传感器、谐波减速器、无框电机和编码器为旋转执行器重要零部件。特斯拉旋转执行器由角接触轴承、谐波减速器、交叉滚子轴承、编码器、无框电机、力矩传感器构成,其中编码器、无框电机、减速器和力矩传感器价值量高于其他零部件。
反式滚柱为特斯拉线性执行器中高价值量零部件。特斯拉人形机器人线性执行器由深沟球轴承、无框电机、力矩传感器、位置传感器(编码器)、反式滚柱和四点接触球轴承构成。
灵巧手采用6电机驱动,空心杯电机为核心部件。擎天柱灵巧手采取了较为经典的六电机布局,其中拇指采用双电机驱动弯曲和侧摆,其它4指各用1个电机带动,可实现11个自由度。灵巧手主要由空心杯电机、螺纹丝杠、行星精密齿轮箱和编码器构成,其中空心杯电机为核心部件。算上双手的12个执行器后,特斯拉机器人的全身执行器数量为40个。
力矩传感器:为机器人提供触觉,高性能产品价格昂贵
力矩传感器为机器人提供触觉,年全球市场空间为84亿美元。皮肤使得动物具有触觉,力矩传感器使得机器人具有触觉。力矩传感器是一种电子装置,用于监测、检测、记录施加在其上的线性力和旋转力,常用于打磨、抛光碰撞检测等领域。根据MarketInsight,年全球力矩传感器市场空间为84亿美元,约亿元。按照测量维度上分,力矩传感器可分为一维至六维传感器,其中六维传感器可测量X、Y、Z三轴力和力矩。
编码器:运动反馈核心部件,国内产品核心指标达到国际水平
编码器为运动参数反馈核心部件。伺服系统由伺服驱动器发出信号给伺服电机驱动其转动,同时编码器将伺服电机的运动参数反馈给伺服驱动器,伺服驱动器再对信号进行汇总、分析、修正。编码器按照其原理可分为光电编码器与磁电编码器,其中光电编码器使用较多。根据我们前期发布的报告《运动控制,机器人供应链关键环节》(年8月15日),编码器占电机成本的30%左右,结合伺服电机的市场规模,我们预计年全球编码器市场空间为亿元,中国市场空间为54亿元。
高端编码器以欧美日企业为主,国内头部企业部分核心指标已达到国际水平。编码器分辨率决定了伺服电机旋转的角位移分辨率,技术难点就在于码盘的加工生产。码盘的刻度线越多,控制精度就越高,码盘体积越大。高端的编码器以海德汉、西克、欧姆龙等欧美日企业为主,根据我们前期发布的《运动控制,机器人供应链关键环节》(年8月15日),目前国内头部企业如汇川技术、禹衡光学分辨率等核心技术指标已达到国际水平,但稳定性和耐用性方面仍和国际领先水平仍有一定差距。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)
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