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占据70%以上成本一文读懂人形机械人的核心零部件

中建深圳装饰通讯 2024-12-15 0

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考虑到特斯拉强大的家当化能力与市场影响力,其有望拉开人形机器人家当化序幕。

根据Marketsandmarkets的预测,环球人形机器人市场规模(仅考虑单机)将从2022年15亿美元提升至2027年的173亿美元(约合公民币1038亿元),千亿市场未来可期。

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近日,机器人观点在A股持续生动,板块内超十多只个股涨停,东吴证券从家当链视角阐述了人形机器人的投资机会,而核心零部件在个中的主要性十分突出。

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(图片来自网络侵删)

核心零部件尤为主要

人形机器人家当链紧张分为上中下贱三部分。

详细来看,上游为核心软硬件,硬件紧张包括伺服电机、减速器、掌握器、传感器等;软件包括机器视觉、人机交互、机器学习、系统掌握等;

中游则是人形机器人本系统编制造商,海内包括优必选、北京钢铁科技、国外包括波士顿动力、美国敏捷机器人、日本丰田、本田、特斯拉等;

下贱目前还未有成熟的商业运用,可能的运用处景包括迎宾接待、展厅勾引、高校科研等。

从技能与本钱两方面看,核心零部件的主要性尤为突出。
一方面,人形机器人技能的实质是3D空间中高维度的感知与运动,高性能的核心零部件是实现感知与运动的根本。
另一方面,本钱上核心零部件也霸占主要地位。

机器人核心零部件紧张包括精密减速机、互换伺服电机、掌握器。
精密减速器是连接动力源和实行机构的中间机构,具有匹配转速和通报转矩的浸染。
伺服电机在自动掌握系统中,用作实行元件,把所收到的电旗子暗记转换成电动机轴上的角位移或角速率输出。
机器人每个枢纽关头运动均需靠伺服电机驱动,以实现多自由度的运动。
掌握器是工业机器人的大脑,对机器人的性能起着决定性的影响。
工业机器人掌握器紧张掌握机器人在事情空间中的运动位置、姿态和轨迹,操作顺序及动作的韶光等。

精密减速器:机器人生产中壁垒最高的零部件

精密减速器紧张包括谐波减速器与RV减速器,但其事情事理和运用处景存在较大差异:

1)谐波减速器:由波发生器、柔轮和刚轮组成。
当波发生器被放入柔轮内圆时,柔轮产生弹性变形波折成椭圆状,且由于柔轮外侧的刚轮比其多2个齿,导致柔轮长轴部分恰好可以与刚轮的齿轮啮合,而短轴部分与刚轮的齿轮呈分开状态。

2)RV减速器:由两个减速部构成,在第一减速部中,输入轴的旋转从输入齿轮通报到直齿轮,按齿数比进行减速;在第二减速部中,有一个曲柄轴与直齿轮相连接,在曲柄轴的偏幸部分,通过滚动轴承安装RV齿轮,曲柄轴会带动RV减速机做偏幸运动,

从竞争格局来看,环球机器人减速器市场呈现高度集中状态,险些被哈默纳科和纳博特斯克垄断。

海内减速器市场得益于绿的、双环等龙头的带动,近年来国产化率持续提升。
根据高工机器人研究统计,谐波减速器方面,2021年日本哈默纳科和新宝在中国的销量市占率分别同比下滑1.5pct 和1.6pct,绿的谐波销量市占率同比提升3.7pct;RV减速器方面, 2021年纳博特斯克在中国的销量市占率同比下滑3.0pct,双环传动销量市占率同比提升5.75pct。
产品类型来看,技能难度相对较低的谐波减速器国产化进程相对迅速。

掌握器&伺服系统:机器人实现运动功能的核心部件

机器人的运动掌握紧张通过掌握器和伺服系统共同完成,而伺服系统紧张包括伺服驱动器和伺服电机。

运动掌握器是根据指令和传感信息掌握机器人完成任务的装置,由掌握板卡和算法掌握软件组成,技能路线包括PLC、PC-based和嵌入式掌握器三种。

掌握器作为机器人的大脑,对机器人的运动性能起着决定性的影响。
工业机器人掌握器紧张掌握机器人在事情空间中的运动位置、姿态和轨迹,操作顺序及动作的韶光等。
而对付不同类型的机器人,其掌握器类型与设计方案也有所不同。

伺服系统紧张包括伺服驱动器和伺服电机,是工业自动扮装备的“神经系统”。
伺服行业下贱运用行业随高精密设备需求的不断提升,实现了从纺织、包装、印刷等传统领域向电子设备制造、工业机器人等新兴领域的转移。

相较于通用伺服,机器人用伺服系统对性能等各方面哀求更高。
机器人伺服系统常日指用于多轴运动掌握的精密伺服系统,其对伺服系统的反应速率、体积、性能等诸多方面均提出更高的哀求。

(1)快速相应性:机器人事情节拍快,对伺服系统的反应灵敏性哀求更高, 一样平常以伺服电机的机电韶光常数的大小来反应伺服电机快速相应的性能;

(2)高负载运作:由于大型工业机器人负载量十分大,因此哀求机器人的伺服电机的起动转矩大,迁徙改变惯量小,有足够的起动转矩惯量比。
此外工业机器人会进行十分频繁的正反向和加减速运行,并可能在短韶光内承受数倍过载;

(3)体积质量小:为合营工业机器人的体型,伺服电机必须体积小、质量小、轴向尺寸短,并且还要经受得起苛刻的,可进行十分频繁的正反向和加减速运行,并能在短韶光内承受数倍过载。

本文紧张不雅观点来源于《人形机器人迎家当化机遇,建议关注核心零部件环节》,原文作者:东吴证券周尔双、朱贝贝

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