人形机器人的三大核心价值领域拆解分析!

财富   2024-11-25 23:16   江苏  


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人形机器人商业化正在加速落地!
人形机器人产业近期持续迎来多重催化。国内外产业资本华为、英伟达、长安、宁德等纷纷加速拓展具身智能/人形机器人领域布局。
今年年中特斯拉给出明年超千台人形机器人投入使用的指引,今年年底或明年年初为产业链定点的关键时间窗口。人形机器人产业链值得未来持续的关注!

人形机器人的最新事件梳理:


海外:头部企业量产在即,多方巨头持续布局。


1)特斯拉:11月19日官网发售1:10比例的Optimus可动模型,售价40美元,结构上有20+可动关节,配套迷你充电座模型。


2)英伟达:11月14日据华尔街日报报道,英伟达计划于1H25推出面向人形机器人的JetsonThor计算机。


3)Figure:11月20日发布视频,Figure02机器人在宝马工厂中执行零部件分类工作,较此前的速度提升4倍、可靠性提升7倍,每天完成1000次投放工作。


4)Agility:11月14日在全球技术会议网络峰会宣布获得舍弗勒投资,双方签署合作协议,舍弗勒计划从Agility购买人形机器人用于其全球工厂网络。


国内:巨头入局牵引行业,国产人形机器人进展加速。


1)宁德时代:11月15日据36氪报道,宁德时代未来能源研究院联合上海交通大学研发多款机器人,为投入工厂应用准备;同时宁德时代内部的21C创新实验室已成立20人左右团队自研机械臂。


2)长安汽车:11月15日在广州车展宣布,规划2026年/2027年前推出飞行汽车/人形机器人产品,规划5年内投入500亿元+。


3)华为:11月15日华为(深圳)全球具身智能产业创新中心宣布正式运营,现场与16家企业签约合作备忘录,包括兆威机电/禾川机器人/拓斯达/埃夫特/中坚科技/乐聚/大族机器人等。

华为聚焦具身智能领域,直接下场做人形机器人硬件本体的可能性较低,产业的定位更像是个卖铲人。


市场形成国内华为、海外特斯拉两条投资主线,特斯拉目前进入量产落地预期中,特斯拉年底可能冻结方案及发包有望带来供应商范围收敛聚焦;而华为则处于0-1阶段,带来新投资机遇。


人形机器人行业主要机器人产品:



人形机器人成本构成分布:


从产业链角度看,核心零部件成本占比超7成,关节总成和传感器是重点机器人主要核心零部件为伺服电机、减速机、控制系统、驱动器等。


电机本体、丝杠、减速器、传感器等在内的核心零部件成本合计约占整机成本的 70%左右。

其中谐波减速器和行星滚柱丝杠具备较高的加工难度和技术壁垒。

行星滚柱丝杠具有高承载、小体积、快响应、低噪音、高精度等优点,非常适合在人形机器人中使用。


根据Tesla AI Day的预测数据,以特斯拉Optimus为例,人形机器人核心零部件价值量排名如下:


无框力矩电机(21%)

减速器(16%)

力传感器(16%)

丝杠(14%)、

空心杯电机(4%)

惯导imu(1%)

其他(28%)


从单机价值量占比来看,无框力矩电机、减速器和力传感器价值量占比较高,这些核心零部件的质量和性能直接影响到机器人的整体表现和应用潜力。


进一步拆解三大核心价值领域:


力矩电机(21%)、减速器(16%)、力传感器(16%)这三个是主要构成人形机器人成本的关键和核心。


1)电机,主要分为空心杯和无框力矩电机,空心杯电机与无框力矩电机是人形机器人常用零部件,生产复杂,壁垒较高。

比如行走、跑、弹跳等动作均由机器人关节电机驱动产生,机器人关节电机作为机器人的核心硬件直接决定机器人的重要性能。

同时空心杯电机和无框力矩电机均具备结构紧凑,输出功率大的特点,对人形机器人匹配度较高。

空心杯电机是采用了空心杯绕线技术的直流有刷或者直流无刷电机,属于伺服电机的一种,适用于需要快速动作、功率较大的随动系统中,比较契合灵巧手;无框力矩电机是一种无框架式的无刷永磁同步电机,适用于旋转关节和线性关节。

主要公司有步科股份、禾川科技、昊志机电等。


2)减速器,是一种常用的机械装置,通常用于将输入轴的高转速转换为输出轴的低转速,同时增加输出扭矩减速器主要通过齿轮、蜗杆、行星齿轮等传动机构来实现这一功能。

按照构架和传动原理的不同,减速器可分为通用减速器、专用减速器、精密减速器,其中精密减速器具有体积小、重量轻、精度高、使用寿命长、稳定性高等特点,可对机械传动实现精准控制,主要应用于人形机器人等高端制造领域。

按应用场景的不同,精密减速器可分为精密行星减速器、谐波减速器、RV 减速器。谐波减速器传动比大,精度高、体积小,在人形机器人小臂、腕部等部位有较强优势;精密行星减速器体积小、寿命高,一般单级减速比小;RV减速器具备高精度、大速比、 高刚性、高疲劳强度特点。

主要公司有绿的谐波、丰立智能、双环传动、中大力德等。


3)传感器,主要会用在人形机器人的手臂和视觉等器件,这里我们拿占比最大的力矩传感器来分析。力矩传感器可将力或力矩的量值转换为相关电信号。

根据所测力的维数不同可分为一维力和多维力传感器,一维力传感器仅可测量单一维数方向上的力或力矩,多维力传感器可以检测多个维数方向上的力或力矩。 

其中六维力矩传感器是维度最高的力觉传感器,检测的力觉信息最为全面。六维力矩传感器能同时测量沿三个坐标轴方向的力和绕三个坐标轴方向的力矩,因此当力的方向和作用点在三维空间内随机变化时需选用六维力传感器。

六维力传感器不仅可以精确测力,且在获得力矩信息后,可以利用力矩信息来推算获取受力部件的姿态;同时监测力矩是否在安全范围内,有效避免传感器的过载损坏。

主要公司有柯力传感、东华测试、坤维科技等等。


人形机器人成本拆解及潜在供应商:


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