近日，中國(guó)政府網(wǎng)發(fā)布了一部名為《機(jī)器人群俠傳》的視頻，全面展示了我國(guó)在機(jī)器人領(lǐng)域的前沿成果。視頻中呈現(xiàn)了包括“黑豹2.0”四足機(jī)器人、宇樹(shù)科技Unitree B2-W機(jī)器狗、凱爾達(dá)、星動(dòng)紀(jì)元、眾擎等不同型號(hào)的人形機(jī)器人，并在結(jié)尾強(qiáng)調(diào)了科技創(chuàng)新對(duì)新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展的引領(lǐng)作用。橡膠制品密封圈

 

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)人形機(jī)器人領(lǐng)域呈現(xiàn)出群雄并起的態(tài)勢(shì)，優(yōu)必選、宇樹(shù)科技、智元機(jī)器人、傅立葉智能、小鵬、小米等眾多廠商紛紛嶄露頭角，形成了百家爭(zhēng)鳴的局面。

 

 

國(guó)內(nèi)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，得益于產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)程的全面提速以及特斯拉人形機(jī)器人量產(chǎn)節(jié)點(diǎn)的臨近，這為產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)帶來(lái)了加速國(guó)產(chǎn)化的機(jī)遇。汽車常用橡膠硅膠配件

 

人形機(jī)器人零部件概覽

 

以特斯拉人形機(jī)器人Optimus為例，其量產(chǎn)BOM成本中，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)成本占比最高，超過(guò)70%。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)主要包括線性執(zhí)行器、旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器和靈巧手。其中，靈巧手是人形機(jī)器人最重要的末端執(zhí)行器，占比約32%。它模仿人類手部結(jié)構(gòu)和功能，是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與環(huán)境交互的關(guān)鍵部件，主要用于物體的靈活抓取和精細(xì)操作。

 

 

從結(jié)構(gòu)上看，靈巧手的核心設(shè)計(jì)要素包括驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)和傳感，由手掌、手腕、手指、關(guān)節(jié)、驅(qū)動(dòng)器、傳感器等部分組成，核心零部件涵蓋空心杯電機(jī)、微型絲杠、腱繩、力矩傳感器、觸覺(jué)傳感器以及靈巧手總成等。特斯拉Gen 3共有22個(gè)自由度。汽車后橋橡膠硅膠配件廠家

 

線性執(zhí)行器和旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器是運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的兩大核心部件。線性執(zhí)行器將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，或直接產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用于人形機(jī)器人的腕、肘、膝、踝等關(guān)節(jié)以及手臂伸展、腿部移動(dòng)等部件。旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器則用于機(jī)器人的肩、髖等關(guān)節(jié)以及手臂旋轉(zhuǎn)、頭部轉(zhuǎn)動(dòng)等部位。連接器硅橡膠零配件定制廠家

 

 

兩者的共同點(diǎn)在于動(dòng)力來(lái)源（無(wú)框力矩電機(jī)）和傳感器（編碼器、力矩傳感器），不同之處在于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，線性執(zhí)行器采用行星滾柱絲杠，旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器采用減速器。線性執(zhí)行器的核心零部件包括無(wú)框力矩電機(jī)、滾柱絲杠、傳感器、軸承等；旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的核心零部件則包括無(wú)框力矩電機(jī)、減速器、傳感器、軸承等。廣東廠家定制儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)橡膠硅膠配件

 

人形機(jī)器人不同執(zhí)行器零部件構(gòu)成圖示：

資料來(lái)源：特斯拉AI Day

 

01 減速器

 

減速器是連接電機(jī)與轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的關(guān)鍵部件，能夠降低轉(zhuǎn)速并增大扭矩，是人形機(jī)器人中價(jià)值占比較高的核心精密零部件之一，可類比于汽車的變速箱。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景，人形機(jī)器人減速器主要分為諧波減速器、精密行星減速器和RV減速器三類。東莞廠家定制廚房衛(wèi)浴電器橡膠硅膠配件

 

 

不同減速器因其特性適用于不同部位。在人形機(jī)器人的關(guān)節(jié)部位，如肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)等，諧波減速器因其體積小、重量輕、傳動(dòng)比大等特點(diǎn)，常被用于需要精細(xì)操作的部位。行星減速器等類型則被集成于伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，實(shí)現(xiàn)更緊湊高效的傳動(dòng)系統(tǒng)。對(duì)于負(fù)載較大的關(guān)節(jié)部位，如腿部、腰部和肘部等，RV減速器因具有較高的承載能力和穩(wěn)定性而被廣泛采用。橡膠產(chǎn)品采購(gòu)

 

特斯拉關(guān)節(jié)執(zhí)行器分布圖示：

 

諧波減速器

 

以特斯拉Optimus Gen2為例，其旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)均采用諧波減速器，整體大約需要14個(gè)。諧波減速器具有高精度、高扭矩和小型化的特點(diǎn)，由柔輪、剛輪、波發(fā)生器三個(gè)核心零部件組成。柔輪是諧波減速器的核心部件，其外齒與剛輪內(nèi)齒不斷進(jìn)行嚙入、嚙合、嚙出和脫開(kāi)的往復(fù)循環(huán)。目前，柔輪材料大多依賴從國(guó)外進(jìn)口，如40CrMoNiA、40CrA等。橡膠密封圈規(guī)格表

 

國(guó)內(nèi)廠商翔樓新材料在精密冷軋和熱處理領(lǐng)域核心技術(shù)領(lǐng)先，是國(guó)內(nèi)唯一一家通過(guò)綠的諧波產(chǎn)品檢驗(yàn)并進(jìn)入驗(yàn)廠環(huán)節(jié)的柔輪材料供應(yīng)商。長(zhǎng)盛軸承的諧波減速器專利中，柔輪部分采用了金屬杯環(huán)和注塑殼的組合結(jié)構(gòu)，既保證了柔輪的強(qiáng)度和剛度，又降低了制造成本。

 

剛輪多采用球墨鑄鐵制造，具有良好的韌性和耐磨性。波發(fā)生器由柔性軸承與橢圓形凸輪組成，目前國(guó)內(nèi)諧波減速器廠商已加速軸承的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。例如，綠的諧波的諧波減速器用軸承以自產(chǎn)為主，外購(gòu)軸承主要為特定型號(hào)的深溝球軸承。五洲新春擁有日本阪村與瑞士哈特貝爾的高速鐓鍛機(jī)，適合大批量生產(chǎn)深溝球軸承。

 

從行業(yè)壁壘來(lái)看，諧波減速器方案需用到力矩傳感器做力控，結(jié)構(gòu)和成本更加復(fù)雜，且數(shù)理模型、齒形設(shè)計(jì)和材料加工壁壘高。國(guó)內(nèi)廠商綠的諧波的核心團(tuán)隊(duì)自2003年開(kāi)始研究諧波減速器，率先打破了國(guó)際品牌在國(guó)內(nèi)機(jī)器人諧波減速器領(lǐng)域的壟斷，建立起自身的技術(shù)壁壘，并已拓展至機(jī)電一體化等產(chǎn)品，與埃斯頓、新時(shí)達(dá)、三花智控等眾多廠商合作。阻尼密封橡膠硅膠材料

 

據(jù)公開(kāi)資料顯示，漢宇集團(tuán)的控股子公司同川科技、中大力德、斯菱股份、國(guó)茂股份、豐立智能、大族激光旗下子公司杉川諧波、昊志機(jī)電、瑞迪智驅(qū)、美的集團(tuán)子公司極亞精機(jī)、中鼎股份、藍(lán)黛科技、福達(dá)股份等眾多廠商也有諧波減速器布局。

 

行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)顯示，減速器正呈現(xiàn)微型化、一體化的發(fā)展趨勢(shì)，微型諧波減速器降本后有望應(yīng)用于靈巧手。全球諧波減速器龍頭哈默納科和國(guó)內(nèi)綠的諧波等領(lǐng)先企業(yè)正在加碼微型諧波減速器的相關(guān)研發(fā)。橡膠耐磨產(chǎn)品

 

行星減速器

 

精密行星減速器主要為人形機(jī)器人的關(guān)節(jié)提供動(dòng)力支持。單級(jí)傳動(dòng)比一般在10以內(nèi)，通常行星減速器在1~3級(jí)范圍內(nèi)，微型行星減速器可以做到5級(jí)。全球主要廠商包括日本新寶、德國(guó)紐卡特、德國(guó)威騰斯坦等。國(guó)內(nèi)精密行星減速器廠家有科峰智能、紐氏達(dá)特等。國(guó)內(nèi)同時(shí)具備行星和諧波減速器制造能力、通過(guò)滾插路線能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)降本的供應(yīng)鏈企業(yè)代表廠商包括綠的諧波、中大力德、豐立智能等。此外，兆威機(jī)電、鼎智科技、精鍛科技、豪能股份、江南奕帆等也在該領(lǐng)域有所布局。氯丁橡膠墊圈

 

RV減速器

 

RV減速器的結(jié)構(gòu)和制造工藝復(fù)雜，相較于諧波減速器具有更高的技術(shù)和投資門檻。市場(chǎng)格局方面，RV減速器相對(duì)集中，兩大龍頭占據(jù)超過(guò)一半市場(chǎng)份額。

 

國(guó)產(chǎn)RV減速器已實(shí)現(xiàn)初步的國(guó)產(chǎn)替代，除雙環(huán)傳動(dòng)外，珠海飛馬、智同科技、中大力德、南通振康、秦川機(jī)床、六環(huán)傳動(dòng)、泰隆集團(tuán)、斯微特等也是該領(lǐng)域具有實(shí)力的廠商，且具備大負(fù)載機(jī)器人減速器的定制化能力。巨輪智能、蘇軸股份、埃夫特、錢江機(jī)器人等一些廠商在該領(lǐng)域也有所布局。T形橡膠密封圈

 

 

02 絲杠

 

在人形機(jī)器人中，絲杠是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)的核心部件。特斯拉人形機(jī)器人的迭代中，絲杠用量的增加是一個(gè)顯著的邊際變化。特斯拉Gen3靈巧手采用“腱繩+絲杠”的傳動(dòng)方案，以及“電機(jī)+微型絲杠”的主動(dòng)關(guān)節(jié)方案。

 

行星滾柱絲杠

 

行星滾柱絲杠是人形機(jī)器人環(huán)節(jié)中的高價(jià)值和高壁壘環(huán)節(jié)。相較于傳統(tǒng)的滾珠絲杠，行星滾柱絲杠的特點(diǎn)在于其使用了含螺紋的多個(gè)滾柱體，從而提高了承載能力。

 

特斯拉人形機(jī)器人Optimus的行星滾柱絲杠全球僅有兩家供應(yīng)商，分別是德國(guó)舍弗勒和新劍傳動(dòng)。目前國(guó)內(nèi)近百家人形機(jī)器人企業(yè)中，使用絲杠方案的廠商非常少，行業(yè)滲透率有望大幅提升。絲杠供應(yīng)鏈國(guó)內(nèi)替代頭部廠商包括新劍傳動(dòng)、南京工藝等。

 

2024年12月，新劍傳動(dòng)年產(chǎn)100萬(wàn)臺(tái)人形機(jī)器人及汽車行星滾柱絲杠產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目開(kāi)工，成為全球第一家公布大規(guī)模量產(chǎn)的企業(yè)。南京工藝國(guó)產(chǎn)行星絲杠市場(chǎng)份額位列國(guó)產(chǎn)廠商第一，擁有國(guó)內(nèi)規(guī)格最全的精密滾動(dòng)功能部件產(chǎn)業(yè)化基地。公開(kāi)資料顯示，國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)中包括五洲新春、雙林股份、北特科技、恒立液壓、震裕科技、貝斯特、鼎智科技（江蘇雷利子公司）、博特精工、斯菱股份等也在加碼布局行星絲杠環(huán)節(jié)。

 

絲杠加工設(shè)備

 

當(dāng)前絲杠工藝主要采用車削+磨削結(jié)合，行業(yè)趨勢(shì)顯示“以車代磨”趨勢(shì)顯著，多家絲杠公司開(kāi)始采用車削工藝提高加工效率。

 

公開(kāi)資料顯示，浙海德曼等企業(yè)具備與國(guó)外同行競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力，在絲杠加工方案中取得重要進(jìn)展；秦川機(jī)床在數(shù)控磨床、滾珠絲杠等均有布局，其漢江機(jī)床子公司通過(guò)募投滾柱絲桿項(xiàng)目進(jìn)一步提升產(chǎn)能；日發(fā)精機(jī)研發(fā)的數(shù)控螺紋磨床是絲杠加工的核心設(shè)備，已與部分客戶達(dá)成戰(zhàn)略合作。

 

03 腱繩

 

特斯拉人形機(jī)器人第三代靈巧手模型采用“線性執(zhí)行器模塊+腱繩模塊”，線性執(zhí)行器從Gen 2的手掌轉(zhuǎn)移到Gen 3的手臂，使手掌體積更小。腱繩傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理如下圖所示。

 

 

靈巧手腱繩材料主要包括高分子材料和不銹鋼材料。高分子材料（超高分子量聚乙烯纖維/UHMWPE）綜合性能相對(duì)較強(qiáng)，應(yīng)用更多，但成本相對(duì)較高。領(lǐng)先的材料供應(yīng)商包括荷蘭DSM、美國(guó)Honeywell等。不銹鋼材料性能相對(duì)偏弱，但隨著技術(shù)工藝的提升，有望廣泛應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域。公開(kāi)資料顯示，國(guó)內(nèi)廠商大業(yè)股份、南山智尚、同益中、恒輝安防等廠商在相關(guān)材料領(lǐng)域有所布局。新能源電池橡膠橡膠密封

 

04 電機(jī)

 

電機(jī)是人形機(jī)器人的核心零部件之一，也是重點(diǎn)突破的核心技術(shù)之一。電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或線性運(yùn)動(dòng)。按工作用途分類，電機(jī)分為驅(qū)動(dòng)電機(jī)和控制電機(jī)。空心杯電機(jī)和無(wú)框力矩電機(jī)均屬于控制電機(jī)分類。

 

空心杯電機(jī)：靈巧手核心部件

 

空心杯電機(jī)是靈巧手的關(guān)鍵部件之一，助力靈巧手完成彈鋼琴或穿針引線等精細(xì)動(dòng)作?？招谋姍C(jī)技術(shù)含量高、生產(chǎn)難度大，核心技術(shù)壁壘集中在線圈繞組。

 

全球市場(chǎng)中，瑞士Maxon、德國(guó)Faulhaber、瑞士Portescap等處于行業(yè)第一梯隊(duì)，并已大量申請(qǐng)相關(guān)專利技術(shù)。國(guó)內(nèi)頭部廠商包括鳴志電器、鼎智科技（江蘇雷利子公司）、雷賽智能、禾川科技、兆威機(jī)電、拓邦股份等。新進(jìn)入者的技術(shù)積累較淺，難以達(dá)到人形機(jī)器人領(lǐng)域的高效率等要求。橡膠密封圈的壽命

 

無(wú)框力矩電機(jī)：關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)

 

無(wú)框力矩電機(jī)常用于線性關(guān)節(jié)和旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。特斯拉人形機(jī)器人Optimus的14個(gè)線性執(zhí)行器和14個(gè)旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器中都使用了無(wú)框力矩電機(jī)。其技術(shù)壁壘主要集中在磁路和工藝設(shè)計(jì)，需要一體化設(shè)計(jì)并集成到機(jī)器人關(guān)節(jié)內(nèi)部，定制需求強(qiáng)，穩(wěn)定量產(chǎn)難度大。

 

全球市場(chǎng)呈頭部集中的格局，海外廠商科爾摩根、威騰斯坦、Maxon等是頭部玩家。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局分散，行業(yè)整體還處于起步階段，市場(chǎng)參與者數(shù)量較少。國(guó)內(nèi)頭部廠商包括步科股份、雷賽智能等；主要布局廠商包括偉創(chuàng)電氣、匯川技術(shù)、拓斯達(dá)、昊志機(jī)電、禾川科技、震?？萍?、臥龍電驅(qū)、德馬科技、德昌股份、微光股份、科力爾等。整體來(lái)看，該環(huán)節(jié)整體國(guó)產(chǎn)替代空間廣闊。

 

05 傳感器

 

傳感器是人形機(jī)器人感知系統(tǒng)的重要元器件，主要有力/力矩傳感器、觸覺(jué)傳感器、視覺(jué)傳感器、編碼器、慣性傳感器等幾大方向。特斯拉人形機(jī)器人中使用的傳感器如下圖所示。

 

 

觸覺(jué)傳感器

 

人形機(jī)器人對(duì)靈巧手的要求較高，觸覺(jué)傳感器是重要的增量方向。目前觸覺(jué)傳感器處于發(fā)展早期，市場(chǎng)主要由Canatu、Sensel、Flexpoint等海外企業(yè)主導(dǎo)。國(guó)內(nèi)柔性觸覺(jué)傳感器相關(guān)布局廠商包括漢威科技、申昊科技、帕西尼感知、柯力傳感、奧迪威、蘇試試驗(yàn)、中科納芯、墨現(xiàn)科技、康斯特、力感科技、鈦深科技、福萊新材、日盈電子等。進(jìn)口密封橡膠硅膠材料

 

六維力矩傳感器

 

力矩傳感器用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)執(zhí)行器的運(yùn)行狀態(tài)，為控制系統(tǒng)提供關(guān)鍵信息，確保機(jī)器人的動(dòng)作精度。六維力傳感器是維度最高的力覺(jué)傳感器，能夠提供最高維度的力覺(jué)信息，并給出最為全面和精準(zhǔn)的力覺(jué)數(shù)據(jù)。該環(huán)節(jié)目前成本和壁壘都較高，可以批量化供應(yīng)的企業(yè)較少。

 

未來(lái)整機(jī)廠可能通過(guò)算法等方式減少使用量，降本后有望打開(kāi)空間。國(guó)內(nèi)廠商包括宇立儀器、坤維科技、鑫精誠(chéng)、藍(lán)點(diǎn)觸控、昊志機(jī)電、柯力傳感、東華測(cè)試、海伯森、瑞爾特、安培龍等在該領(lǐng)域都有所布局。特斯拉人形機(jī)器人手腕和腳腕關(guān)節(jié)使用六維力傳感器。

 

 

視覺(jué)傳感器

 

機(jī)器視覺(jué)是人工智能最重要的前沿技術(shù)之一，其底層邏輯在于為機(jī)器植入“人眼與大腦”，使機(jī)器可代替人工對(duì)被檢測(cè)物品進(jìn)行測(cè)量與判斷。

 

國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺(jué)行業(yè)以?shī)W比中光、?？低暋⒋蠛憧萍?、天準(zhǔn)科技、凌云光、奧普特等為代表的本土機(jī)器視覺(jué)廠商已在核心零部件技術(shù)與獨(dú)立軟件算法等方面進(jìn)行大力投入。橡膠密封圈

 

 

慣性傳感器

 

慣性傳感器是人形機(jī)器人運(yùn)控及導(dǎo)航的基礎(chǔ)，按被測(cè)物理量劃分，可分為加速度傳感器（加速計(jì)）和角速度傳感器（陀螺儀）。將加速度計(jì)與陀螺儀整合，可以得到慣性測(cè)量單元（IMU）。IMU能測(cè)量機(jī)器人的加速度與角速度，助力跟蹤機(jī)器人姿勢(shì)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。國(guó)內(nèi)有華依科技等廠商在該領(lǐng)域有所布局。MEMS慣性傳感器全球市場(chǎng)份額集中在霍尼韋爾、ADI等巨頭手中，國(guó)內(nèi)以芯動(dòng)聯(lián)科等為代表的高性能MEMS傳感器有一定市占率。

 

06 軸承

 

軸承主要應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)執(zhí)行器關(guān)節(jié)連接（包括與減速器、電機(jī)等配合使用），常見(jiàn)的軸承類型包括角接觸軸承、交叉滾子軸承等。

 

全球市場(chǎng)格局來(lái)看，德國(guó)舍弗勒主要生產(chǎn)滾針軸承及液壓頂桿等，日本不二越主要生產(chǎn)中小型球軸承，NSK主要生產(chǎn)小型低噪音軸承，TIMKEN主要生產(chǎn)英制圓錐滾子軸承。橡膠產(chǎn)品硬度

 

國(guó)內(nèi)高端軸承市場(chǎng)基本被全球八大軸承企業(yè)壟斷，但本土企業(yè)正在加速突圍。例如，五洲新春已成功研發(fā)機(jī)器人諧波減速器柔性薄壁軸承等；長(zhǎng)盛軸承為宇樹(shù)科技提供關(guān)節(jié)軸承和滑動(dòng)軸承等核心零部件，并聯(lián)合開(kāi)發(fā)絲杠項(xiàng)目；光洋股份自研機(jī)器人減速器用交叉滾子軸承表面防腐鍍黑鉻技術(shù)；國(guó)機(jī)精工集中于高中端產(chǎn)品，人本股份、龍溪股份、萬(wàn)達(dá)軸承等也在各自技術(shù)領(lǐng)域有所發(fā)展。

 

此外，關(guān)節(jié)和靈巧手總成廠商三花智控、拓普集團(tuán)、兆威機(jī)電等在人形機(jī)器人領(lǐng)域也具有強(qiáng)大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

 

根據(jù)花旗銀行11月發(fā)布的最新預(yù)測(cè)，到2050年，全球人形機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)7萬(wàn)億美元，全球人形機(jī)器人數(shù)量將達(dá)到6.48億臺(tái)。加工橡膠產(chǎn)品

 

目前我國(guó)在機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈的相關(guān)零部件企業(yè)數(shù)量逐漸增多，且技術(shù)和研發(fā)實(shí)力逐步提升。在主機(jī)廠降本訴求以及合作響應(yīng)需求的推動(dòng)下，國(guó)產(chǎn)替代趨勢(shì)有望逐漸明晰。

 

從長(zhǎng)期視角來(lái)看，特斯拉人形機(jī)器人量產(chǎn)在即，國(guó)內(nèi)廠商布局加速，這將為國(guó)產(chǎn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)更大的市場(chǎng)空間。

 

 

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