人形機(jī)器人是一種擁有人形外觀,、具備人類特征，以代替或輔助人類工作的機(jī)器人產(chǎn)品,，主要包括智能感知部分如芯片,，傳感器及軟件控制系統(tǒng)；執(zhí)行運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要是軀體的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),、線性機(jī)構(gòu)和靈巧手機(jī)構(gòu)等,；結(jié)構(gòu)功能件部分如身體骨架外殼，電池,、通信及相關(guān)線束器件等,。

目前比較出名的人形機(jī)器人有如下幾類：

1、本田（日本）/ ASIMO

2、波士頓動(dòng)力（美國(guó)）/ ATLAS

3,、優(yōu)必選（中國(guó)）/ WALKER

4,、軟銀（日本）Pepper/Engineered Arts（英國(guó)）Ameca/Agility Robotics（美國(guó)）Digit

通過以上典型的機(jī)器人了解，我們也對(duì)比了核心人形機(jī)器人參數(shù)對(duì)比如下：

5,、隨著小米和特斯拉逐步發(fā)布了各自的人形機(jī)器人產(chǎn)品,，目前典型三類人形機(jī)器人路線對(duì)比有如下三類：

隨著ChatGPT的應(yīng)用逐漸深入，企業(yè)對(duì)AI+機(jī)器人的布局持續(xù)火熱,，就連英偉達(dá)黃仁勛也不段發(fā)聲,，具人智能是AI的下一個(gè)浪潮，在此有必要抽絲剝繭好好探究人形機(jī)器人的價(jià)值量到底含金幾何,，下表是針對(duì)以特斯拉optimus人形機(jī)器人構(gòu)成和價(jià)值量預(yù)估（參考國(guó)金證券的價(jià)值分析）

1,、特斯拉optimus人形機(jī)器人部件成本預(yù)估

2，主要機(jī)構(gòu)功能說明

1）旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

特斯拉Optimus全身預(yù)計(jì)使用14個(gè)旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器,，由無框電機(jī),、諧波減速器、力矩傳感器,、編碼器,、角接觸軸承、交叉滾子軸承構(gòu)成,，其中無框電機(jī),、諧波減速器、力矩傳感器占成本比重較大,。參考阿里1688網(wǎng)站部分公司的報(bào)價(jià),，國(guó)產(chǎn)無框電機(jī)產(chǎn)品單價(jià)在1000-2000元左右，諧波減速器2000-5000元左右,，力矩傳感器500元左右,。

2）線性關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)

特斯拉人形機(jī)器人線性關(guān)節(jié)由無框電機(jī)、反式滾珠絲杠和行星滾柱絲杠,、力矩傳感器,、位置傳感器（編碼器）、球軸承和四點(diǎn)接觸球軸承構(gòu)成,。 根據(jù)特斯拉披露的參數(shù)推測(cè),，特斯拉Optimus全身預(yù)計(jì)使用14個(gè)線性執(zhí)行器。線性執(zhí)行器最多可提升一臺(tái)九英寸三角鋼琴,，提升能力優(yōu)異,。行星滾柱絲杠具有高承載能力強(qiáng)、高強(qiáng)度,、高精度,、壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn),，但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,，加工難度高,，因而在零部件成本中占比較高。參考阿里1688網(wǎng)站部分公司的報(bào)價(jià),，瑞士ROLLVIS行星滾柱絲杠產(chǎn)品售價(jià)在2萬元/套左右,，國(guó)產(chǎn)博特精工相關(guān)產(chǎn)品約1900元/套。

3）手部執(zhí)行機(jī)構(gòu)

靈巧手采用六電機(jī)布局方式：大拇指采用雙電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)彎曲和側(cè)擺,，其余四根手指各安裝一個(gè)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)動(dòng)作,。因此，Optimus雙手共有12個(gè)執(zhí)行器,，算上其他部位,，特斯拉機(jī)器人全身執(zhí)行器數(shù)量為40個(gè)。

空心杯電機(jī)是靈巧手的核心部件,?？招谋姍C(jī)具有尺寸小、功率低,、控制性能好,、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，是典型的微特電機(jī),?？招谋姍C(jī)能夠滿足人形機(jī)器人靈巧手的設(shè)計(jì)和技術(shù)要求。

3,，核心功能部件分析

1）控制電機(jī)

空心杯電機(jī)與無框力矩電機(jī)是人形機(jī)器人常用零部件,，空心杯電機(jī)是采用了空心杯繞線技術(shù)的直流有刷或者直流無刷電機(jī)，屬于伺服電機(jī)的一種,，適用于靈巧手,；無框力矩電機(jī)是一種無框架式的無刷永磁同步電機(jī)，適用于旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和線性關(guān)節(jié),。

無框力矩電機(jī)：用于旋轉(zhuǎn)/線性關(guān)節(jié),，此前已應(yīng)用于協(xié)作機(jī)器人

無框力矩電機(jī)相較于傳統(tǒng)電機(jī)沒有軸、軸承,、外殼或端蓋,，只有轉(zhuǎn)子和定子。轉(zhuǎn)子通常是內(nèi)部部件,，由帶永磁體的旋轉(zhuǎn)鋼圓環(huán)組件構(gòu)成,，直接安裝在機(jī)器軸上。定子是外部部件,，齒輪外部環(huán)繞鋼片和銅繞組,，以產(chǎn)生緊密攀附在機(jī)器殼體內(nèi)的電磁力,。無框力矩電機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、單位扭矩大,、易維護(hù),、靜音等優(yōu)勢(shì)。

無框力矩電機(jī)已在協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用,，國(guó)內(nèi)步科股份居于領(lǐng)先地位,。美國(guó)科爾摩根是無框電機(jī)領(lǐng)域龍頭。國(guó)內(nèi)企業(yè)步科股份較早開展無框力矩電機(jī)產(chǎn)品研究,，目前公司第三代無框力矩電機(jī)產(chǎn)品可以對(duì)標(biāo)國(guó)際領(lǐng)先產(chǎn)品,，部分型號(hào)具備一定優(yōu)勢(shì)。昊志機(jī)電開發(fā)的無框力鉅電機(jī)的力矩控制,、過載能力等性能優(yōu)秀,，顯著加強(qiáng)機(jī)器人力矩控制和負(fù)載水平能力，國(guó)產(chǎn)廠家已有成品具備一定競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力,。

空心杯電機(jī)

空心杯電機(jī)在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式,，采用了無鐵芯轉(zhuǎn)子。這種新穎的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)徹底消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗,，同時(shí)取消沖片齒槽結(jié)構(gòu)和鐵芯的設(shè)計(jì)減少了電機(jī)運(yùn)行時(shí)的磁阻力矩,，降低了輸出轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，使空心杯電機(jī)具有低能耗,、高效率,、高穩(wěn)定性和控制性的特點(diǎn)，加上其尺寸小結(jié)構(gòu)緊湊,，常用于機(jī)器人靈巧手部位,。

空心杯電機(jī)分為有刷和無刷空心杯2種，無刷因噪音小,、壽命長(zhǎng),、易維護(hù)等特點(diǎn)是趨勢(shì)。

2）減速機(jī)

機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器的工作原理是利用齒輪傳動(dòng)的原理,，將電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為機(jī)器人關(guān)節(jié)的低速高扭矩旋轉(zhuǎn),。具體來說，機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器由輸入軸,、輸出軸,、齒輪組、殼體等部分組成,。電機(jī)通過輸入軸帶動(dòng)齒輪組旋轉(zhuǎn),，齒輪組中的輪逐級(jí)傳動(dòng)，最終帶動(dòng)輸出軸旋轉(zhuǎn),，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng),。

精密減速器可劃分為諧波減速器,、RV 減速器、精密行星減速器

諧波齒輪減速機(jī)各廠商市占率圖示

行星減速機(jī)各廠商市占率圖示

2021年RV減速機(jī)對(duì)應(yīng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率圖示

3）行星滾柱絲杠

行星滾柱絲杠主要依靠多個(gè)滾柱與絲杠,、螺母之間的螺紋嚙合傳動(dòng)來傳遞動(dòng)力,，具有承載能力強(qiáng)、軸向剛度大,、傳動(dòng)效率高,、使用壽命長(zhǎng),、動(dòng)態(tài)性能好,、適用性強(qiáng)和安裝維護(hù)方便、自鎖性能好等諸多優(yōu)點(diǎn),。

國(guó)外行業(yè)巨頭瑞典SKF,、瑞士Rollvis、德國(guó)Schaeffler,、瑞士GSA等公司已經(jīng)形成了相對(duì)成熟的行星滾柱絲杠產(chǎn)品系統(tǒng),，并在精度等級(jí)、潤(rùn)滑維護(hù),、應(yīng)用平臺(tái)等方面形成了理論體系,，基本在行星滾柱絲杠領(lǐng)域形成了技術(shù)壟斷，國(guó)內(nèi)以鼎智科技,、秦川機(jī)床等為代表的國(guó)內(nèi)企業(yè)已具備小規(guī)模的生產(chǎn)研發(fā)能力,。

4）軸承

角接觸球軸承和交叉滾子軸承是人形機(jī)器人關(guān)節(jié)的常用軸承。

角接觸球軸承的主要特點(diǎn)是在其構(gòu)造中使用了球形滾動(dòng)物來支撐軸承的旋轉(zhuǎn),，并且球和內(nèi)外圈之間的接觸點(diǎn)是角接觸點(diǎn),。角接觸球軸承可同時(shí)承受徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷，能在較高的轉(zhuǎn)速下工作,。

交叉滾子軸承具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu),，滾子垂直排列并以90度相互交叉，它們之間裝有墊片或分離器以防止傾斜,、摩擦或鎖定,，可以有效降低旋轉(zhuǎn)扭矩。交叉滾子軸承具有高精度,、高剛性,、大承載、小空間的特點(diǎn),，被廣泛用于搬運(yùn)機(jī)器人,、精密機(jī)床、工業(yè)機(jī)械等領(lǐng)域,。

國(guó)內(nèi)廠商力星股份是我國(guó)軸承滾動(dòng)體領(lǐng)先制造商,，五洲新春是知名軸承制造企業(yè),，已為部分國(guó)內(nèi)機(jī)器人減速器廠商送樣。

5）傳感器

傳感器是一種檢測(cè)裝置,，能夠感受被測(cè)量的信息并將其轉(zhuǎn)化成可用的信息輸出,。傳感器之于機(jī)器人相當(dāng)于人類各感知器官，機(jī)器人通過各類傳感器識(shí)別內(nèi)外部信息,，并作出判斷和下一步動(dòng)作,。

傳感器按檢測(cè)對(duì)象可劃分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器。內(nèi)部傳感器用以感知機(jī)器人的內(nèi)部狀態(tài),，包括位置傳感器,、速度傳感器、力傳感器和平衡傳感器,。外部傳感器用于測(cè)量機(jī)器人外部環(huán)境及狀態(tài),，包括視覺傳感器、觸覺傳感器,、聽覺傳感器,、嗅覺傳感器和味覺傳感器

作為記錄和學(xué)習(xí)的第一階段匯總?cè)缟腺Y料，關(guān)于各類型部件的行業(yè)公司和投資價(jià)值分析請(qǐng)參考后續(xù)文章

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