機(jī)器人的關(guān)節(jié)——精密執(zhí)行器
摘要:
Tesla Optimus不斷優(yōu)化,機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈值得關(guān)注。成本分拆看,執(zhí)行器是機(jī)器人的核心部件,參考工業(yè)機(jī)器人成本構(gòu)成,執(zhí)行器(減速器)成本占比35%,伺服控制系統(tǒng)占比25%(伺服電機(jī)+驅(qū)動器),控制器占比10%。
零組件技術(shù)壁壘主要體現(xiàn)在設(shè)計、材料、工藝和加工精度上,在產(chǎn)品性能上表現(xiàn)為精度保持度、壽命、故障率等。
原文:
方案不斷迭代、成本持續(xù)下降,Tesla Optimus在產(chǎn)業(yè)化的道路上奮力奔跑。馬斯克預(yù)計Tesla Optimus最終售價將在2萬美金以下,有很大降本空間。從去年特斯拉開放日到近期的股東大會上,特斯拉人形機(jī)器人技術(shù)迭代的速度超出了市場的預(yù)期,產(chǎn)業(yè)鏈核心部件降本的速度也非???。我們目前還無法判斷產(chǎn)業(yè)鏈上具體環(huán)節(jié)成本下降的幅度和時間,但降本的趨勢是確定的,技術(shù)快速迭代和成本大幅下降將加速Tesla Optimus產(chǎn)業(yè)化和規(guī)?;?,Tesla電動車產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程可作參考。
執(zhí)行器決定機(jī)器人的負(fù)荷和精度,微特電機(jī)和執(zhí)行器有望在人形機(jī)器人上大規(guī)模應(yīng)用。執(zhí)行器是機(jī)器人的核心部件,參考工業(yè)機(jī)器人成本構(gòu)成,執(zhí)行器(減速器)成本占比35%,伺服控制系統(tǒng)占比25%(伺服電機(jī)+驅(qū)動器),控制器占比10%。預(yù)計Tesla Optimus旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器方案為:永磁無刷電機(jī)+諧波減速器+抱閘+雙編碼器+力矩傳感器+軸承,采用諧波傳感器的優(yōu)點(diǎn):小體積,大速比,扭矩密度比較高。預(yù)計直線執(zhí)行器方案為:永磁無刷電機(jī)+行星滾柱絲杠+位置編碼器+力傳感器+軸承,采用線性執(zhí)行器驅(qū)動器關(guān)節(jié)的優(yōu)勢:高精度、低能耗、高負(fù)載、高空間利用率、具備自鎖能力。我們預(yù)計特斯拉Optimus身體關(guān)節(jié)共有28個,對微特電機(jī)及執(zhí)行器的需求將大幅增加。
預(yù)計人形機(jī)器人對執(zhí)行器的需求彈性排序?yàn)椋盒行菨L柱絲杠>諧波減速器>行星滾珠絲杠>滑動絲杠>軸承。我們進(jìn)行了執(zhí)行器需求的敏感性分析,當(dāng)Tesla Optimus年銷量達(dá)到100萬臺時,將新增諧波減速器年需求1400萬臺(2022年市場規(guī)模100萬臺)。Tesla尚未公布其線性執(zhí)行器方案,我們猜測可能有兩種:方案1:4個滑動絲杠+8個行星滾柱絲杠;方案2:14個滾珠絲杠。假設(shè)采取方案1,將新增行星滾柱絲杠年需求800萬臺(2022年12萬臺)及滑動絲杠400萬臺;假設(shè)采取方案2,將新增高精度滾珠絲杠年需求1400萬臺(2022年中國市場規(guī)模1400萬臺,主要集中在中低端產(chǎn)品)。
技術(shù)壁壘:主要體現(xiàn)在設(shè)計、材料、工藝和加工精度上,在產(chǎn)品性能上表現(xiàn)為精度保持度、壽命、故障率等。以諧波減速器為例進(jìn)行說明:1)在設(shè)計上,綠的諧波的P齒形、來福諧波的δ齒形率先打破壟斷,新進(jìn)入廠商很難避開哈默納科專利限制設(shè)計優(yōu)良性能的齒形;2)材料:國外提純技術(shù)較高、雜質(zhì)少,因此國產(chǎn)諧波減速器的柔輪材料長期依賴進(jìn)口;3)工藝:國產(chǎn)廠商在柔輪的熱處理工藝、慢走絲、連續(xù)切割等加工工藝上還需要經(jīng)驗(yàn)積累;4)精加工:熱處理、磨齒機(jī)、三坐標(biāo)等關(guān)鍵設(shè)備依賴進(jìn)口。
產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂恚?/strong>諧波減速器國產(chǎn)化進(jìn)程提速,份額靠前的企業(yè)有:綠的諧波、同川智能(漢宇集團(tuán))、大族傳動、中大力德、國茂精密(國茂股份);RV減速器國內(nèi)規(guī)??壳暗钠髽I(yè)有:中大力德、秦川機(jī)床、南通振康、珠海飛馬、智同科技;機(jī)器人用軸承:人本集團(tuán)、五洲新春、國機(jī)精工、南京精工;滾珠絲杠中低端完成進(jìn)口替代,機(jī)器人高端市場上有:南京工藝、博特精工、合肥賽里斯(江蘇雷利)、鼎智科技(江蘇雷利)、華歐精密等;行星滾柱絲杠處于起步階段,博特精工、思科瑞、南京工藝備小批量生產(chǎn)能力。
風(fēng)險提示:1)技術(shù)、方案成熟速度低于預(yù)期;2)產(chǎn)業(yè)鏈成本下降速度低于預(yù)期;3)出現(xiàn)相似技術(shù)。
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