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人形机器人各环节10大技术难点梳理如下:
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硬件:
制造难度大、壁垒高,产能主要集中于欧洲、美国等,国内市场依赖进口,价格昂贵,国内行星滚柱丝杠厂商市场份额占比仅为19%。
(2) 谐波减速器 :
①柔轮易疲劳断裂, 柔轮是 谐波减速器 的关键部件之一,负责传递运动和力矩,一旦发生疲劳断裂,柔轮内壁和柔性轴承外圈出现磨损后,使得润滑效果下降、摩擦系数变大、温度升高,谐波减速器失效。
②传动速比受限,无法满足人形机器人高精度定位、快速响应等需求, 谐波减速器的传动速比通常在30:1~320:1之间, 不能用于传动速比小于30的场合 ,将会限制人形机器人在高精度定位、快速响应等方面的表现,导致运动精度下降、响应速度变慢
(3)无框力矩电机 : 温升控制困难,电机绕组的电阻增加,增加电机内部的铜损和铁损,降低整体效率,影响整机能效和使用寿命。
(4)灵巧手 : 行星减速器存在局限性 , 单级传动比范围小 ,使人形机器人的灵巧手负载能力有限。
(5)传感器 :视觉传感器易受环境因素干扰,计算资源需求高;增量式编码器对累积误差比较敏感。
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软件:
(6)数据采集: 机器人的软件可以分为大脑与小脑。目前大小脑发展不均衡,相较于智能“大脑”的智力快速提升 , 人形机器人的小脑即运动控制,发展停留在初期,主要制约因素之一是数据采集 , 方法局限性大,影响人形机器人的学习和适应能力。
( 7)算法模型 :精细操作中不同任务对应不同的奖励函数,无法设置统一的奖励函数进行强化学习,因此目前尚未有统一的底层算法。 对于每一个具体的精细动作任务,都需要单独开发和调校相应的算法模型, 导致不同组件或子系统之间的兼容性和互操作性较差 ,影响人形机器人整体性能和效率。
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商业挑战:
(8)成本:
①人形机器人制造成本和 维护成本较高 ,难以实现大规模量产和商业落地。目前,本田、NASA与通用汽车、波士顿动力等人形机器人产品成本或售价均超过200万美元, 马斯克表示, 人形机器人的成本至少要控制在2万至3万美元之间才能实现量产。
②人形机器人的维护保养涵盖了电气系统、零部件日常清洁维护、定期检查、丝杆、传感器等关键零部件的更换、以及设备检查和维修等方面。其较高的维护成本是不可忽视的一个方面。
(9)应用:
目前人形机器人无法适应多场景的不同需求,只能 从环境相对封闭 , 工序相对简单 且标准的场景开始 ,有标准的操作流程,有明确的评判标准,在自动化发展受限的情况下,替代部分的人工,市场渗透率低。
(10)安全与伦理:
行业安全等相关标准尚未形成,缺乏立法、行业标准等制度约束;人形机器人存在满足情感可能产生的伦理问题,如“恐惑谷”效应、隐私保护等。
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具体案例:
1、特斯拉Optimus: 预计2026年开始对外进行人形机器人量产,但成本控制仍是挑战。
2、优必选Walker S1:已进入比亚迪等汽车工厂实训,但实训验证周期长,市场竞争激烈。
3、智元机器人: 产品在部分3C半导体企业的上下料环节中实现商业化,但需要大量实景数据进行训练。
附
产业化榜单
1、 2024年人形机器人新质生产力 潜力 十大榜单
2、 2024年人形机器人 关键技术 十大榜单:
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Source:全产业链研究
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