人形机器人技术加速更迭，商业化应用正式拉开序幕

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    人形机器人：变化和商业化的加速开始

    人形机器人：也称为类人动物机器人，它是一个研究人类智能的高级平台，是一种复杂的智能机械，它整合了各种学科，例如机械，电子，传感器，控制技术，人工智能和生物学。 “人类模仿”的本质是，这种先进的机器人具有类似人类的知觉，决策，行为和互动能力，即人形机器人不仅需要类似人类的形状和外观，还需要类似人类的知觉和感觉功能以及类似人类的大脑思维和控制能力，更重要的是，行为的“类似人类”特征是。此特征基本上反映在实现人形双皮亚运动和控制能力平衡的水平上。

    技术继续改变。第一个人形机器人是由金刚野（ Kato）开发的，并迭代使用了最新的类人动物机器人，例如特斯拉（Tesla）的“  Prime”，并且技术路线经历了多次迭代。进入21世纪，机器人具有人工智能，具有独立的路径计划和步行能力，并依靠更多样化的传感器来感知外界。运动系统也已进一步迭代以更高的整合度，并且还具有驱动器，电动机和传感器。

    人类机器人的商业化已经启动，例如特斯拉，UBL和Yushu技术以及其他类人形机器人制造商已发布新的商业进度。特斯拉：5月5日发布了最新的进度视频，展示了其对电池进行分类，步行和执行工厂任务的能力。 UBLIC：人形机器人的工业版本正在一家新的能源车工厂接受实际培训； 4月27日，一般的人形机器人母亲平台“天和”正式发布，达到了6公里/小时的稳定运行。 Yushu ：它于5月13日宣布发布G1，价格从99,000元开始。

    联合执行器：人形机器人的核心运动部件

    执行器是一种机械或机电设备，可提供受控和有限的运动或定位，借助某些流体（包括线性执行器和旋转执行器）运行。类别：线性执行器，旋转执行器。 1）线性执行器：将能量转换为线性运动，主要用于定位应用，通常具有推动和拉功能。 2）旋转执行器：相对于中点（即沿圆）移动。以最简单的形式，线性执行器是旋转执行器的扩展，它包含一个额外的运动转换器，将旋转运动转换为线性运动。球螺钉，滚轮螺钉，皮带和滑轮，架子和小齿轮可以将旋转转换为线性运动。高工艺障碍。制造精确运动控制产品需要高精度工艺设备，并且需要大量的过程积累。

    以特斯拉为例，“  Prime”中继有28个关节执行器，涉及两个主要类别：旋转和线性。这些组件包括换杆，铅螺钉，电动机，传感器等。根据AI Day发布的内容，有6种类型的身体执行器（3个旋转执行器和3个线性执行器），共有28个执行器，可以实现28自由度。手（一只手）：6个执行器和11个自由度，人体工程学设计。初步关节执行器方案：主要涉及电动机，谐波减速器（旋转接头），球/滚子螺钉（线性接头），传感器等。由于它们集成在与人类相同大小的关节上，因此它们将执行组件。规模提出了更高的要求。

    根据机器人的设计目标和应用程序方案选择不同的组件和配置计划。人形机器人的联合执行器将在设计上具有不同的重点，包括但不限于负载能力，准确性，速度，重量，成本等。以还原器和铅螺钉为例：1）为了提高扭矩输出，致动器通常与还原器一起使用。普通还原器包括谐波还原器，行星还原器，RV还原器等。Tesla当前配备了谐波还原器。其他制造商可以根据不同的扭矩和空间要求选择行星还原器或其他类型的还原器。 2）在线性驱动器中，铅螺钉是将旋转运动转换为线性运动的关键组件。梯子型铅螺钉，球螺钉和滚轮螺钉是相对常见的选择。制造商可以根据不同部分的轴承能力，准确性等的不同要求选择不同类型的铅螺钉。此外，关节的数量是实现这些自由度的关键，每个关节通常至少提供一个自由度。自由度的设计需要与人形机器人的预期应用方案相匹配。

    铅螺丝：高精度设备 +流程是关键，国内生产率很低

    螺钉的主要功能：主要功能是将旋转运动转换为线性运动，或将扭矩转换为轴向重复力。螺丝分类：包括球螺钉和行星辊螺钉。球螺钉和滚轮螺丝出现在同一时代。两者之间的差异如下：球螺钉：简单结构，高传输效率，可能大于90％；负载转移元件是球，是点接触，主要优点是它们具有许多接触点来支撑负载并具有更高的冲击力性。行星辊螺钉：复杂的结构，传输效率通常小于90％；负载转移元件是螺纹辊，这是典型的线接触，在需要过多负载的情况下需要大量负载，尤其是在限制空间时。使用行星辊螺钉时，将选择它。通常，它比相同规范的球螺钉对的负载大2到3倍，并且可以选择较小规格的中等规格和小规格行星辊螺钉的最小铅。

    反向行星辊螺钉：前向行星辊螺钉的特征是长螺钉螺母和螺旋跑道，它通过螺钉轴上的滚轮滚动实现线性运动。反向行使用其长螺母螺丝组合形式将长螺母设计为运动转子，使实现机电和机械融合线性执行器设计变得易于实现，该设计的尺寸很小，结构很紧凑，适合人形机器人。在反向行星辊螺钉机构中，螺母仅在圆周方向旋转，并且不会沿轴向移动。螺钉仅在轴向方向上移动，并且不会沿圆周方向旋转。滚筒既有旋转又旋转。反向行星辊螺钉以较小的导线可实现较高的负载等级，从而降低了驱动扭矩。

    铅螺钉的生产需要高精度设备和过程积累。铅螺钉具有高精度，可逆性和高效率的特征。它对准确性，强度和耐磨性有很高的要求。因此，从空白到成品的每个过程的要求相对较高。

    国内铅螺钉的生产率仍然很大，并且已经出现了一群具有某些竞争优势的国内制造商。在国际市场上，高端球螺丝市场主要由欧洲，美国和韩国公司（包括日本精工，博世雷克斯罗斯，舍富勒集团等）占领；近年来，随着科学技术的发展，我国家的球螺丝行业也一直在市场上。已经出现了一群具有某些竞争优势的杰出企业，例如 Craft设备， Bote ， ，  ， 机床和其他公司。同时，液压，Best和其他公司也参加了螺丝场。 。

    扭矩传感器：人形机器人感知核心，高六维力壁垒和大量降低空间

    机器人通过传感器获得感官信息。传感器是一种检测设备，可以感知得出的信息并根据某些规则将毛毡信息转换为电信号或其他所需的信息输出形式，以满足传输，处理，存储，显示，记录和控制的要求。其中，扭矩传感器是将力变化转换为电信号的设备。

    多维力/扭矩传感器技术屏障更高。根据测得力的尺寸，力传感器可以分为单维（轴向）力和多维（轴向）力。 1）单维力：指的是可以在单个尺寸方向检测力或扭矩的力传感器。多维力传感器是指可以在两个以上的方向上测量力和扭矩组件的力传感器。 2）多维力：最完整的形式是六维力/力矩传感器，即可以同时测量3力组件和3个扭矩组件的传感器。与单维力相比，除了解决对测得的力成分敏感的单调性和一致性问题外，还必须解决二维（近视）干扰问题，动态和静态校准问题，以及由结构性校准问题以及矢量引起的。处理和处理错误。将操作中的算法和电路实现等脱钩，等等。

    根据不同的传感元素，六维力/力矩传感器主要分为三种基本类型：应变量表类型，光学类型和压电/电容器类型。每种类型的六维力传感器在不同的应用方案中都有其独特的优势。当前，市场中使用的大多数六维力/力矩传感器都是基于应变计的测量值。

    六维扭矩传感器：类人形机器人基本上配备了4个六维力传感器，并且将来还有很大的成本降低空间。批处理应用领域：这是由于它在协作机器人端的应用中的灵活性，航空风洞测试，医疗领域以及体育与健康领域的灵活性。人形机器人的应用：目前，类人形机器人基本上将配备4个六维力传感器。降低成本的空间很大：单个六维力传感器的价格超过20,000元，导致了较高的申请成本阈值。国内制造商正在努力降低成本。例如，技术专注于实现六维力传感器的全自动生产，从而稀释了高输出的单个传感器的成本。将来，六维力传感器的年生产能力为100,000或什至一百万台。价格将下降一个数量级。

    中国的六维力传感器市场有望实现快速增长。根据机器人行业研究所（GGII）的数据，2022年中国市场上六维力/扭矩传感器的销量为8,360套/2.39亿元，同比增长57.97％/52.044 ％，其中4,840套/1.56亿元在机器人行业售出。同比增长62.58％/54.35％。到2027年，中国市场上六维力/扭矩传感器的销售额预计将超过84,000套/15亿元人民币，复利增长率超过60％/45％，其中机器人行业的销售额为预计将超过42,000套。

    在敏感性，串扰，抵抗力和二维耦合误差方面，国内六维力量/矩传感器与海外的国内六维力量之间仍然存在差距。一些国内公司已经实施了相关产品并输入了工业应用，或者一些产品模型已开始为下游用户输入验证和测试阶段。

    精确还原器：国内替代正在进行中，我们希望类人动物会带来更多的发展

   

    还原器的主要功能是降低输出速度，增加扭矩并增加负载能力，从而达到理想的传输效果。还原器是精确处理的拆分型和共同输入轴还原器的设计。它由增加速度设备和配备各种电动机的复合传输设备组成。可以在精确的角度传输中看到还原器的应用。它具有低能消耗和卓越性能的特征。

    精密还原器具有较高的控制精度，包括谐波还原器，RV还原器，环形齿轮行星降低器，精密行星降低器等，这些降低器主要用于机器人和CNC机器等高端磁场。精确还原器的存在使伺服电动机能够以合适的速度运行，并准确降低机器人各个部分所需的速度，从而增加机械刚度，同时输出更大的扭矩。

    多关节机器人中有两种主要类型的还原器类型：RV还原器和谐波还原器。与谐波还原器相比，RV还原器具有较高的刚度和摆动精度。因此，在清晰的机器人中，将RV还原器通常放置在诸如底座，手臂，肩膀等的重载位置，而谐波还原器则将其放在前臂，手腕或手中​​。

    测量精度还原器的主要指标包括：扭转刚度，传输精度，启动扭矩，闲置范围，反向范围，传输误差，传输效率等。国内缺乏在以下方面表现出：1）产品系列不合理。日本的NABO拥有全范围的产品，可以应用于所有领域，而国内产品系列相对不完整。 2）一致性问题。在实际使用环境中，国内降速器的性能不能与实验室的性能完全匹配。一些产品的机油泄漏并降低了准确性，这是阻碍国内速度降低速度进入高端市场的原因之一。

    RV还原器：与Nabo RV-E系列和 的产品相比，国内产品在以相同的输出速度和输入功率方面的传输效率方面可以与外国相提并论。该过程水平是限制RV还原器开发的主要原因。从国内市场份额的角度来看，NAB仍处于领先地位，在的第二个国内市场份额以及 ，， Lide， 和其他公司以及其他公司紧随其后。

    谐波还原器：绿色谐波和中吉·凯米（ Kemi）的减少率范围与日本的相当。产品性能基本上满足了要求，并已广泛用于国内机器人。外国产品仍然具有技术指标，例如输出扭矩，平均寿命和一致性。从国内市场份额的角度来看，哈默拉克仍处于领先地位，绿色谐波具有第二个国内市场份额，而国内替代仍然有巨大的国内替代空间。

    中国的还原市场空间：需求巨大。根据 的引用IFR：RV还原器：2022年至2025年工业机器人的全球RV还原市场规模分别为6.53/751/8.63/8.63/9.63亿元，而CAGR的复合年增长率为2021年至2025年为15.0％。从2022年到2025年，工业机器人的国内房车还原器的市场规模分别为3.48/4.18/5.02/60.2亿元，而2021年至2025年的CAGR为20.0％。谐波还原器：从2022年到2025年，工业机器人的谐波还原器的全球市场规模分别为3.91/468/5.64/68.2亿元，而2021年至2025年的复合年增长率为20.0％。从2022年到2025年，工业机器人的国内工业机器人谐波还原的市场规模分别为18.5亿元/2.279/34.6亿元人民币，而2021年至2025年的复合年增长率为22.9％。

    电机：无框扭矩电机和空心杯电动机有望增加

    无框扭矩电机：磁路和过程设计很困难，通常需要自定义。无框电动机是传统电动机中用于产生扭矩和速度的零件，但没有轴，轴承，外壳或端盖。无框电动机只有两个组件：转子和定子。转子通常是一个内部组件，由带有永久磁铁的旋转钢环组成，直接安装在机器轴上。定子是外部组件，齿轮在外部被钢板和铜绕组包围，以产生电磁力，并紧贴机器外壳。无框电动机已被广泛用于机器人技术，药品，机床，包装，打印，处理和一般自动化等行业。市场空间：根据数据，全球扭矩电动机市场规模预计在2022年为6.12亿美元，预计到2028年将达到8.99亿美元，复合年增长率为8.01％。

    无框扭矩电动机倾向于定制，国内公司也为无框电动机提供布局。无框扭矩电动机倾向于将输出扭矩距离作为度量，而普通的伺服电动机倾向于将输出功率用作评估指数。需要集成并集成到机器中。需要根据特定的机械设计尺寸确定无框扭矩电动机的外部尺寸和扭矩/速度性能。因此，无框扭矩电动机在磁路和过程设计中具有某些技术障碍，并且需要在低压电源环境中输出更大的功率。从驾驶电路设计和电路转换的角度来看，通常需要定制。整体安装，修复过程和设计有很高的要求。目前，无框电动机的代表性产品包括来自的TBM无框扭矩电动机，该公司的K系列无线电伺服电动机；国内机电和其他无框扭矩电动机布局。

    空心杯电动机：手指关节匹配度很高，困难在于批量生产和组装。空心杯电动机是直流磁铁的伺服和控制电动机。空心杯电动机使用无铁的转子破裂了传统电动机的转子结构。该转子结构完全消除了铁芯的涡流的形成引起的功率损失。同时，它的重量和惯性力矩大大减少，从而减少了转子本身的机械能损失。由于转子的结构变化，改善了电动机的工作特性。它不仅具有出色的节能特征，而且更重要的是，它具有铁核电机无法实现的控制和阻力特征。因此，作为高效和小型能量转换装置，空心杯与人形机器人的指关节具有高度的匹配。空心杯电动机在航空航天，军事行业，电气设备和工业控制等许多领域都有广泛的应用前景。市场空间：根据数据，全球空心杯直流汽车市场在2022年的市场规模约为7.48亿美元，到2028到2029。％。

    4。摘要：类人机器人关节组件供应商

    我们认为，预计国内组件制造商将利用人形机器人工业化的趋势，以及诸如还原器，球/滚轮螺钉和电动机之类的核心组件的性能预计将逐渐改善，然后逐渐实现家庭替代。

    报告摘录：

   

    （本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如果您需要使用相关信息，请参阅报告的原始文本。）

    选定的报告来源：[未来智囊团]。未来的智囊团 - 官方网站