機(jī)器人行業(yè)分析

機(jī)器人行業(yè)分析一、風(fēng)起人形機(jī)器人，多方勢力入局1.1復(fù)盤工業(yè)機(jī)器人：場景適用性+降本是提升滲透率的關(guān)鍵傳統(tǒng)機(jī)器人按照使用類型和應(yīng)用場景的不同，主要分為三類；1）工業(yè)機(jī)器人：工業(yè)機(jī)器人指面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人，在工業(yè)生產(chǎn)加工過程中通過自動控制來代替人類執(zhí)行某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長時間作業(yè)，主要包括焊接機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人、碼垛機(jī)器人、包裝機(jī)器人、噴涂機(jī)器人、切割機(jī)器人和凈室機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人在機(jī)械結(jié)構(gòu)上有類似人類的行走、扭腰、大臂、小臂、手腕、爪子等部件，由計算機(jī)控制。工業(yè)機(jī)器人廣泛應(yīng)用于電子、物流、化工等工業(yè)領(lǐng)域。2）服務(wù)機(jī)器人：指在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下為人類提供必要服務(wù)的多種高技術(shù)集成的先進(jìn)機(jī)器人，主要包括家用服務(wù)機(jī)器人、醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人和公共服務(wù)機(jī)器人。其中，公共服務(wù)機(jī)器人指在農(nóng)業(yè)、金融、物流、教育等除醫(yī)學(xué)領(lǐng)域外的公共場合為人類提供一般服務(wù)的機(jī)器人。3）特種機(jī)器人：特種機(jī)器人指代替人類從事高危環(huán)境和特殊工況的機(jī)器人，主要包括軍事應(yīng)用機(jī)器人、極限作業(yè)機(jī)器人和應(yīng)急救援機(jī)器人。應(yīng)用于專業(yè)領(lǐng)域，一般由受過專門培訓(xùn)的人員操作或使用，輔助機(jī)器人或代替人執(zhí)行任務(wù)的機(jī)器人。軟硬件技術(shù)為機(jī)器人發(fā)展提供堅實基礎(chǔ)，整體機(jī)器人市場規(guī)模呈現(xiàn)逐年提升趨勢。隨著互聯(lián)網(wǎng)、計算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，機(jī)器人逐漸從機(jī)械自動化向人工智能化方向前進(jìn)，機(jī)器人技術(shù)逐漸成熟，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，不斷提升工業(yè)等場景自動化水平和智能化水平，機(jī)器人市場規(guī)模呈現(xiàn)上升趨勢。1）工業(yè)機(jī)器人方面，隨著國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，國內(nèi)機(jī)器人逐步滲透到以往自動化水平較低的領(lǐng)域，不斷提升我國制造業(yè)自動化水平；2）服務(wù)機(jī)器人方面，隨著國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)等企業(yè)的入局，應(yīng)用市場逐步多元化，如智能配送、家庭機(jī)器人、AI教育等。從市場規(guī)模來看，全球工業(yè)機(jī)器人市場規(guī)模呈現(xiàn)穩(wěn)步增長趨勢，2021年市場規(guī)模為175億美元，IFR預(yù)計2024年全球工業(yè)機(jī)器人市場規(guī)模有望達(dá)到230億美元；服務(wù)機(jī)器人整體保持較高速增長，2021年市場規(guī)模為172億美元，IFR預(yù)計2024年全球工業(yè)機(jī)器人市場規(guī)模有望達(dá)到290億美元；特種機(jī)器人方面，2021年市場規(guī)模為82億美元，IFR預(yù)計2024年全球特種機(jī)器人市場規(guī)模有望達(dá)到140億美元。從競爭格局來看和下游市場來看：1）工業(yè)機(jī)器人：參考MIR睿工業(yè)數(shù)據(jù)，海外企業(yè)在工業(yè)機(jī)器人方面積淀依然深厚，海外機(jī)器人企業(yè)依然在我國占據(jù)較大市場份額。我們機(jī)器人企業(yè)技術(shù)不斷追趕海外企業(yè)，國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市占率逐漸提升，2023Q1國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市占率提升至40.8%，相比2022Q1提升約3.6pct。從應(yīng)用場景來看，新能源汽車、動力電池、醫(yī)療增速相對較快，是拉動市場增長的主要應(yīng)用場景。2）服務(wù)機(jī)器人：服務(wù)機(jī)器人方面，下游細(xì)分場景較多，如商用服務(wù)機(jī)器人這塊細(xì)分產(chǎn)品包括有送餐、配送、迎賓、消殺，清潔類機(jī)器人等，整體競爭格局較為分散。國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展復(fù)盤：場景適用性+成本是影響應(yīng)用的重要因素我們認(rèn)為以下兩個因素是影響機(jī)器人落地和滲透提升的關(guān)鍵：1）場景適用性，機(jī)器人本身的感知能力，思考決策能力和執(zhí)行能力決定了潛在的應(yīng)用場景；2）成本，成本是決定機(jī)器人滲透的關(guān)鍵，若場景應(yīng)用成本過高則相應(yīng)場景難以應(yīng)用機(jī)器人。協(xié)作機(jī)器人提升了機(jī)器人場景適用性+降低成本，加速工業(yè)機(jī)器人滲透。協(xié)作機(jī)器人是工業(yè)機(jī)器人的分支之一，相比傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人，協(xié)作機(jī)器人追求輕量化、柔性及安全協(xié)作性。2008年第一臺輕量化、小型化、人機(jī)協(xié)作的六關(guān)節(jié)協(xié)作機(jī)器人誕生，但2018年以前市場規(guī)模相對較小。在5G通信、大數(shù)據(jù)、云計算、智能物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等為技術(shù)支撐的背景下，協(xié)作機(jī)器人潛在場景逐步提升，滲透率逐步提升，市場規(guī)模逐步擴(kuò)大。協(xié)作機(jī)器人擴(kuò)展了應(yīng)用場景、降低了應(yīng)用成本：1）協(xié)作機(jī)器人逐漸打破了傳統(tǒng)工業(yè)場景的局限，在機(jī)器人產(chǎn)品與工人之間無需設(shè)置隔離欄進(jìn)行分離，雙方能夠在共同空間中進(jìn)行近距離交互，進(jìn)行人機(jī)協(xié)作，同時較容易編程，擴(kuò)展了應(yīng)用場景；2）價格上，傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的價格一般位于10萬~40萬人民幣之間，使用壽命為5~8年，而要將其應(yīng)用到生產(chǎn)線上，那將要多出2~3倍的部署花費(fèi)，而協(xié)作機(jī)器人的價格一般介于2~3萬美元，但因為省去了部署的過程，應(yīng)用成本有所降低，從而提升了工業(yè)機(jī)器人在工廠等場景的滲透率。1.2人形機(jī)器人風(fēng)起，多方勢力入局人形機(jī)器人處于產(chǎn)業(yè)早期階段。目前，人形機(jī)器人處于產(chǎn)業(yè)鏈初期階段，世界范圍內(nèi)對于人形機(jī)器人并沒有標(biāo)準(zhǔn)定義，常常將其模糊定義為外表和行為都接近人的機(jī)器人。從應(yīng)用角度來看，人形機(jī)器人可以應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域也可以應(yīng)用于商用、家庭領(lǐng)域，對傳感和人機(jī)交互要求較高，更接近于服務(wù)機(jī)器人。參考GGII研究，當(dāng)前，全球人形機(jī)器人行業(yè)處于發(fā)展的早期階段，市場上真正意義做人形機(jī)器人的企業(yè)較少，主要集中在日本、美國、歐洲、中國等機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈較為領(lǐng)先的國家和地區(qū)。多數(shù)產(chǎn)品還處于原型或者概念驗證階段，尚未實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)和廣泛商業(yè)化應(yīng)用。已實現(xiàn)推出原型機(jī)/產(chǎn)品的公司包括日本本田、美國波士頓動力、美國敏捷機(jī)器人、中國優(yōu)必選、中國小米和美國特斯拉等。從人形機(jī)器人發(fā)展來看，1969年，日本早稻田大學(xué)研制出了全球第一臺雙足機(jī)器人。發(fā)展至今，人形機(jī)器人技術(shù)研究的主要方向還是圍繞著如何讓它快速魯棒地在人類的生活環(huán)境里面去運(yùn)動而展開。這具體經(jīng)歷了三個階段：第一個階段是1969-1995年，它是一個緩慢靜態(tài)行走的過程，以日本本田ASIMO機(jī)器人的前身為代表；第二個階段是1996-2015年，此時是連續(xù)動態(tài)行走，這時候更多考慮到了機(jī)器人的質(zhì)心慣量以及質(zhì)心的加速度等因素；第三個階段是2016年至今，追求的是高動態(tài)的運(yùn)動性能，以波士頓動力的ATLAS機(jī)器人做出的難度較高的運(yùn)動動作為標(biāo)志。商業(yè)化漸進(jìn)，多方勢力紛紛布局。人形機(jī)器人方面，除了傳統(tǒng)科研機(jī)構(gòu)和機(jī)器人企業(yè)以外，互聯(lián)網(wǎng)、車企等多方勢力也紛紛入局。2022年8月，小米推出CyberOne；2022年9月30日特斯拉展示Optimus原型機(jī)，并宣稱2萬美金的量產(chǎn)價格；2022年11月，大語言模型GTP發(fā)布，2023年1月，優(yōu)必選向港交所遞交招股說明書。我們認(rèn)為隨著各方的入局及AI技術(shù)的發(fā)展，人形機(jī)器人整體商業(yè)化應(yīng)用漸進(jìn)。潛在市場規(guī)模超萬億人民幣。人形機(jī)器人主要目標(biāo)是在某些場景上代替人工，潛在市場空間大。以中短期來看，我們認(rèn)為家務(wù)、安保及代替歐美等發(fā)達(dá)國家工廠缺口等可能為早期潛在應(yīng)用場景：1）家務(wù)應(yīng)用方面，以特斯拉公布機(jī)器人性能來看，可以完成澆花等簡單家務(wù)，未來隨著進(jìn)一步完善，有望代替部分家政人員；2）安保領(lǐng)域，OpenAI提供ChatGPT為EVE機(jī)器人提供軟件支持，讓其有望在安保領(lǐng)域應(yīng)用，尤其是保安、監(jiān)獄、養(yǎng)老院等領(lǐng)域，因此我們認(rèn)為安保領(lǐng)域有望成為潛在應(yīng)用場景；3）代替工廠缺口，海外發(fā)達(dá)國家勞動力成本高，以德國為例，最低時薪為12歐元（2023年6月21日歐元兌美元匯率為1.092，換算為13.1美元），若機(jī)器人一年工作300天，日工作24小時，換算成人工費(fèi)用為9.43萬美元/年。若特斯拉機(jī)器人量產(chǎn)目標(biāo)價能達(dá)到2萬美元,相比發(fā)達(dá)國家人工成本而言，Optimus使用成本較低，有望替代部分空缺勞動力。我們僅計算家庭、安保場景和部分發(fā)達(dá)國家職位缺口場景下的潛在市場空間，這些潛在市場規(guī)模為2231億美元（價格以2萬美元單臺測算），市場規(guī)模超過萬億人民幣：1）假設(shè)僅計算家庭、安保、部分發(fā)達(dá)國家替代工廠職位缺口需求；2）家庭方面，目前掃地等服務(wù)機(jī)器人滲透率較高，應(yīng)用場景相對較容易實現(xiàn)，因此假設(shè)滲透率達(dá)到10%；3）安保領(lǐng)域，由于安保領(lǐng)域主要應(yīng)用場景是監(jiān)控和巡視，相較工廠場景實現(xiàn)較為容易，考慮發(fā)達(dá)國家人力成本較高，假設(shè)滲透率達(dá)到15%；4）替代發(fā)達(dá)國家工廠缺口，考慮目前工廠缺口人數(shù)，由于工廠環(huán)境較為復(fù)雜，初始從搬運(yùn)等簡單環(huán)節(jié)的需求滲透，因此假設(shè)滲透率為5%。短期來看，制約人形機(jī)器人應(yīng)用的主要是：運(yùn)控能力需要提升，高技術(shù)+高成本+應(yīng)用場景為主要痛點1）運(yùn)控能力為核心，技術(shù)要求高，需要提升機(jī)器人感知+思考+執(zhí)行能力。機(jī)器人目前技術(shù)較為復(fù)雜，涉及軟硬融合等技術(shù)，對運(yùn)控技術(shù)要求較高。以優(yōu)必選機(jī)器人為例，需要機(jī)器人本體技術(shù)、人工智能技術(shù)，手眼協(xié)調(diào)、人機(jī)交互、SLAM與導(dǎo)航等融合技術(shù)，技術(shù)門檻較高。分開來看，機(jī)器人本體相關(guān)技術(shù)包括高性能的伺服驅(qū)動器、機(jī)器人傳動、運(yùn)動規(guī)劃與控制算法等方面；人工智能方面，包括視覺算法和語音能力、人機(jī)交互能力、以及對環(huán)境的理解能力；在底層技術(shù)方面，包括操作系統(tǒng)等方面。我們認(rèn)為，短期來看，運(yùn)動控制軟件與硬件之間的復(fù)合能力是人形機(jī)器人核心痛點，如目前展示的部分機(jī)器人存在動作僵硬等情況，未來隨著AI深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)、仿真+AI大模型的應(yīng)用，運(yùn)動能力、步態(tài)控制等有望優(yōu)化。2）成本高，人形機(jī)器人技術(shù)包括步態(tài)規(guī)劃、人機(jī)交互、手眼協(xié)調(diào)、視覺與導(dǎo)航等多方面技術(shù)，高技術(shù)情況下，人形機(jī)器人成本較高。3）產(chǎn)業(yè)鏈處于初期階段，由于整體人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)處于初期階段，且價格相對較高，因此應(yīng)用場景不太明確。我們認(rèn)為隨著人形機(jī)器人功能穩(wěn)定性、操作簡易性、交付和維護(hù)、價格方面等痛點逐步解決，商業(yè)化有望到來。二、AI賦能+特斯拉入局，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化有望加速2.1特斯拉入局，開啟藍(lán)海新賽道特斯拉入局，人形機(jī)器人遠(yuǎn)期市場空間大。2021年特斯拉首次公布人形機(jī)器人項目，2022年特斯拉正式公布首款人形機(jī)器人原型，展示了Optimus搬運(yùn)箱子、為植物澆水、在汽車工廠中移動金屬棒等可能應(yīng)用場景，人形機(jī)器人迭代升級速度較快。2023年5月，特斯拉CEO埃隆·馬斯克在大會現(xiàn)場介紹了特斯拉人形機(jī)器人Optimus的全新型號，展示了人形機(jī)器人抓取物體的能力，運(yùn)控能力進(jìn)一步提升，人形機(jī)器人已經(jīng)擁有電機(jī)扭矩控制、環(huán)境探索與記憶、基于人類跟蹤運(yùn)動的AI訓(xùn)練以及物體操縱能力。我們認(rèn)為，從最開始提出人形機(jī)器人概念，到原型，再到擁有一定抓握能力和操縱能力，特斯拉在人形機(jī)器人領(lǐng)域迭代迅速，未來產(chǎn)業(yè)化有望加速。AI賦能，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化有望加速。OpenAI的GPT出現(xiàn)有望推動AI感知現(xiàn)實世界，并與現(xiàn)實世界進(jìn)行交互，進(jìn)而推動大模型在物理世界應(yīng)用。目前來看，大模型在人形機(jī)器人的行動中有望扮演推理決策的角色，將人類的自然語言轉(zhuǎn)化為機(jī)器人可執(zhí)行的步驟，從而補(bǔ)全機(jī)器人核心的推理決策能力，推動機(jī)器人走向通用之路。參考微軟AutonomousSystemsandRoboticsGroup將大模型結(jié)合實際機(jī)器人的案例：研究者使用ChatGPT生成機(jī)器人的高層控制代碼，從而通過自然語言和ChatGPT交流，使用ChatGPT來控制機(jī)械臂、無人機(jī)、移動機(jī)器人等機(jī)器人，他們在沒用任何微調(diào)的情況下，利用大語言模型去控制機(jī)器人完成各種任務(wù)。我們認(rèn)為，AI具有快速學(xué)習(xí)訓(xùn)練和迭代的能力，通過學(xué)習(xí)理解人類語言，提升人形機(jī)器人的智能化水平，使機(jī)器對人的意圖、對環(huán)境的理解進(jìn)一步加深，最終推動人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化。特斯拉產(chǎn)業(yè)鏈共用+規(guī)?；当灸芰Γ型铀偃诵螜C(jī)器人落地。1）特拉斯在新能源汽車端積累了大量配套產(chǎn)業(yè)鏈資源，而電動汽車與人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈有共通之處，如電池、電機(jī)、電控、芯片、攝像頭、傳感器等多種零部件，我們看好特斯拉產(chǎn)業(yè)鏈遷移能力。2）特斯拉規(guī)?；当灸芰Γ阂蕴厮估娷嚍槔瑥?017-2022年，特拉斯汽車單車價格降幅明顯，而公司凈利率不斷提升，這反應(yīng)了特斯拉較強(qiáng)的規(guī)模化降本能力。3）特斯拉AI領(lǐng)域和芯片方面的積淀：2022年TeslaAIDAY中，特斯拉展示了Dojo的單個訓(xùn)練模塊由25個特斯拉自主研發(fā)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練芯片——DI芯片組成。DI芯片則由臺積電制造，采用7nm工藝，擁有500億個晶體管。實際應(yīng)用中，特斯拉將以120個訓(xùn)練模塊組裝成ExaPOD，每個ExaPOD內(nèi)置3000個DI芯片，擁有超過100萬個訓(xùn)練節(jié)點，算力達(dá)到1.1EFLOP*（每秒千萬億次浮點運(yùn)算）。此外，特斯拉自身自動駕駛領(lǐng)域積淀的感知方面算法也有望移植人形機(jī)器人，加快其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。特斯拉Optimus方案成本較低，量產(chǎn)可能性較大。驅(qū)動方案：采用電機(jī)驅(qū)動機(jī)器人一般采用液壓驅(qū)動或者電機(jī)驅(qū)動方案，相比液壓驅(qū)動，電機(jī)驅(qū)動方案性價比高：1）Atlas選擇液壓驅(qū)動方案，Atlas可以像運(yùn)動員一樣奔跑、翻轉(zhuǎn)、跳躍和騰空，并能夠快速越過具有一定傾斜度的障礙。Atlas擁有世界上最緊湊的移動液壓系統(tǒng)之一，其核心原理是通過液體壓縮泵產(chǎn)生高壓液體，高壓強(qiáng)作用于缸體產(chǎn)生巨大推力，帶動機(jī)器人關(guān)節(jié)運(yùn)動。但缺點是噪音大、易漏液、對污染敏感、對液壓元件的精度質(zhì)量要求高、對維護(hù)團(tuán)隊要求高等，導(dǎo)致制造成本居高不下，難以走出實驗室、走向商業(yè)化；2）特斯拉Optimus選用了穩(wěn)定性、性價比更高的電機(jī)驅(qū)動方案，更加注重實用性，量產(chǎn)可能性較高。視覺感知：采用純視覺方案，成本較低Optimus復(fù)用了Tesla汽車上的純視覺環(huán)境感知神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，采用純視覺算法實現(xiàn)對環(huán)境的感知和目標(biāo)識別，成本較低。1）Optimus的頭部集成三顆攝像頭（魚眼攝像頭），可以提供大于180度體前場景覆蓋。2）而Atlas需要深度相機(jī)和激光雷達(dá)，使用深度相機(jī)以每秒15幀的速度生成環(huán)境點云。點云是距離測量數(shù)據(jù)的集合。Atlas的感知軟件使用多平面分割的算法從點云中提取表面。接著算法輸出的數(shù)據(jù)被輸入地圖系統(tǒng)，最后系統(tǒng)幫助Atlas用相機(jī)看到不同物體建立模型。運(yùn)控環(huán)節(jié)：采用實時狀態(tài)感知的閉環(huán)控制Optimus目前的步態(tài)控制策略是：根據(jù)行進(jìn)路線生成「腳印」級別的每一步位置規(guī)劃，再拆解為對應(yīng)路徑下的抬腳和后跟落地動作，最后系統(tǒng)會計算得出機(jī)器人在對應(yīng)動作下的可以保持動態(tài)平衡的重心移動軌跡。而真實世界的環(huán)境要復(fù)雜得多。比如機(jī)器人自身會有抖動，傳感器會受到噪聲干擾以及類似的種種。這些在運(yùn)動規(guī)控棧計算之外的干擾會讓原本的運(yùn)動規(guī)劃在執(zhí)行中發(fā)生偏差。對于干擾和偏差等問題，Optimus機(jī)器人在穩(wěn)定檢測系統(tǒng)中融入實時的環(huán)境感知反饋，并將穩(wěn)定系統(tǒng)通過環(huán)境檢測得到的糾偏信號輸出給運(yùn)動控制系統(tǒng)，從而形成融入實時狀態(tài)感知的閉環(huán)控制，讓機(jī)器人保持動態(tài)平衡。我們認(rèn)為深度學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)積累下，相關(guān)技術(shù)如FSD有望持續(xù)迭代，最終提升機(jī)器人運(yùn)控能力。2.2人形機(jī)器人成本構(gòu)成及零部件分析以產(chǎn)業(yè)化程度較高的工業(yè)機(jī)器人為例來看，工業(yè)機(jī)器人中技術(shù)難度最高的三大核心零部件分別是減速器、伺服系統(tǒng)、控制器，三者分別占工業(yè)機(jī)器人成本構(gòu)成的35%、25%、10%。核心零部件成本大約占到工業(yè)機(jī)器人整機(jī)成本的70%左右。目前人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化程度較低，考慮人形機(jī)器人需要對感知能力要求較高，我們認(rèn)為從硬件角度來看，電機(jī)驅(qū)動、減速器、傳動設(shè)施及傳感器為人形機(jī)器人核心成本構(gòu)成。從產(chǎn)業(yè)鏈角度來看，人形機(jī)器人更接近智能服務(wù)機(jī)器人，上游關(guān)鍵零部件主要是伺服電機(jī)、傳感器、減速機(jī)等，中游主要是硬件集成和系統(tǒng)集成，對軟件系統(tǒng)要求較高。由于特斯拉在軟件算法、部分核心零部件擁有較深的積淀，我們推測這塊主要以特斯拉自研為主；硬件方面，考慮規(guī)模效應(yīng)和特斯拉降本需求，伺服電機(jī)、傳動環(huán)節(jié)、減速機(jī)等環(huán)節(jié)有望依靠外部供應(yīng)商提供為主，而國產(chǎn)廠商在硬件成本端控制較好，結(jié)合特斯拉人形機(jī)器人未來售價目標(biāo)，有望為國產(chǎn)零部件廠商業(yè)績帶來增量空間。軀干和手部是機(jī)器人主要活動關(guān)節(jié)，從特斯拉Optimus機(jī)器人硬件來看：1）軀干：特斯拉Optimus共有28個運(yùn)動關(guān)節(jié)，包括三種旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器和三種線性執(zhí)行器：其中旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)采用電機(jī)+傳感器+諧波減速器的方案；而線性關(guān)節(jié)采用電機(jī)+絲杠+傳感器（從形態(tài)上，我們推測是無框電機(jī)）。2）手部：特斯拉機(jī)器人靈巧手采取了折中的方案，使用較為經(jīng)典的六電機(jī)驅(qū)動方式，拇指采用雙電機(jī)驅(qū)動彎曲和側(cè)擺，其它四指各用一個電機(jī)帶動，電機(jī)采用蝸桿傳動機(jī)構(gòu)。從數(shù)量來看，共12個驅(qū)動，手指部分我們推測是空心杯電機(jī)+驅(qū)動裝置+傳動裝置構(gòu)成。三、國產(chǎn)零部件產(chǎn)業(yè)鏈有望受益3.1電機(jī)：核心零部件構(gòu)成之一3.1.1空心杯電機(jī)：海外積淀深厚，國產(chǎn)廠商有望突破空心杯電動機(jī)屬于直流永磁的伺服、控制電動機(jī)，也可以將其歸類為微特電機(jī)。空心杯電機(jī)主要由后蓋、接線端子、電刷端蓋、電刷、換向器、杯形繞組（轉(zhuǎn)子）、轉(zhuǎn)軸、墊圈、滑動軸承、外殼、磁鐵（定子）、法蘭、定位環(huán)組成。定子由永磁體、殼體、法蘭組成。外殼提供了恒定的磁場，使電機(jī)無鐵損耗。沒有軟磁性牙齒。所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是均勻的，即使在低速情況下也能運(yùn)行平穩(wěn)。在較高的速度下，電機(jī)能減少振動，減少噪音。分類方面，空心杯電機(jī)可以分為有刷和無刷兩種，有刷空心杯電機(jī)轉(zhuǎn)子無鐵芯，無刷空心杯電機(jī)定子無鐵芯：1）有刷空心杯電機(jī)：空心杯直流有刷微電機(jī)采用機(jī)械換向，磁極不動，線圈旋轉(zhuǎn)。電機(jī)工作時，線圈和換向器旋轉(zhuǎn)，磁鋼和碳刷不轉(zhuǎn)，線圈電流方向的交替變化是隨電機(jī)轉(zhuǎn)動的換向器和電刷來完成的。在轉(zhuǎn)動的過程中會摩擦碳刷，造成損耗，需要定期更換碳刷。碳刷與線圈接線頭之間通斷交替，會發(fā)生電火花，產(chǎn)生電磁破，干擾電子設(shè)備。2）無刷空心杯電機(jī)：無刷空心杯直流電機(jī)采取電子換向，線圈不動，磁極旋轉(zhuǎn)。無刷空心杯直流電機(jī)，是使用一套電子設(shè)備，通過霍爾元件，感知永磁體磁極的位置，根據(jù)這種感知，使用電子線路，適時切換線圈中電流的方向，保證產(chǎn)生正確方向的磁力，來驅(qū)動電機(jī)。因為是自控式運(yùn)行的，所以不會像變頻調(diào)速下重載啟動的同步電機(jī)那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動繞組，也不會在負(fù)載突變時產(chǎn)生振蕩和失步。相比普通電機(jī)，空心杯電機(jī)具有能量轉(zhuǎn)換效率較高，起動、制動迅速，響應(yīng)較快和運(yùn)行穩(wěn)定性可靠，轉(zhuǎn)速的波動較小等優(yōu)勢，因此適合需要快速響應(yīng)的系統(tǒng)，如導(dǎo)彈飛行方向快速調(diào)節(jié)，高倍率光驅(qū)的隨動控制，快速自動調(diào)焦，高靈敏的記錄和檢測設(shè)備，工業(yè)機(jī)器人，仿生義肢等。在特斯拉人形機(jī)器人中，空心杯電機(jī)可以運(yùn)用在手部，從而滿足手部運(yùn)動的快速響應(yīng)需求。海外廠商如瑞士的MAXON、德國Faulhaber等企業(yè)深耕行業(yè)多年，行業(yè)地位較高。國內(nèi)企業(yè)相較海外廠商仍存在一定的技術(shù)差距，未來潛在發(fā)展空間大，主要原因是：1）相比普通電機(jī)，空心杯電機(jī)由于少了鐵芯支撐，對線圈要求較高；2）國內(nèi)廠商更注重成本控制，缺乏對高端技術(shù)的投入，導(dǎo)致技術(shù)水平相對滯后，同時在減速器等機(jī)械件上依然在追趕海外企業(yè)。我們認(rèn)為，在高端微型電機(jī)上，國內(nèi)企業(yè)與海外依然存在差距，但以鳴志電器、江蘇雷利為主的國內(nèi)企業(yè)也在不斷進(jìn)步，依托國產(chǎn)企業(yè)降本能力，有望在這塊市場取得相應(yīng)進(jìn)展。3.1.2無框電機(jī)：國產(chǎn)企業(yè)有望憑借性價比優(yōu)勢加速突破無框電機(jī)可以將定轉(zhuǎn)子部件直接裝配在機(jī)器中，便于終端產(chǎn)品的高度集成化，縮小體積。無框架電機(jī)是傳統(tǒng)電機(jī)中用于產(chǎn)生扭矩和速度的部分，但沒有軸、軸承、外殼或端蓋。無框電機(jī)只有兩個部件：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。無框電機(jī)通常安裝在先進(jìn)的機(jī)器中，具有結(jié)構(gòu)緊湊、易于維護(hù)等優(yōu)勢，可以提升機(jī)器性能。無框電機(jī)可以運(yùn)用在多種機(jī)器人和自動化領(lǐng)域，包括機(jī)器人、醫(yī)藥、機(jī)床、包裝、印刷、加工和通用自動化。在人形機(jī)器人領(lǐng)域，無框電機(jī)也有望發(fā)揮自身結(jié)構(gòu)緊湊、性能較高的優(yōu)勢，在機(jī)器人四肢等領(lǐng)域應(yīng)用。在市場格局方面，Kollmorgen，Moog，MaxonMotor，BEIKimco，Woodward和ShinanoKenshi等企業(yè)在市場占據(jù)優(yōu)勢地位，國產(chǎn)廠商如步科股份有望借助國產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈成本優(yōu)勢，在市場份額上取得突破。3.2減速器：人形機(jī)器人有望帶動諧波減速器市場規(guī)模提升減速器是連接動力源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的中間機(jī)構(gòu)，具有匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用。按照控制精度劃分，減速器可分為一般傳動減速器和精密減速器。一般傳動減速器控制精度低，可滿足機(jī)械設(shè)備基本的動力傳動需求。精密減速器回程間隙小、精度較高、使用壽命長，更加可靠穩(wěn)定，應(yīng)用于機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等高端領(lǐng)域。精密減速器種類較多，主流的包括諧波減速器、RV減速器等。減速器主要分為諧波減速器、RV減速器，諧波減速器具有小體積、低負(fù)載、高精度等特性，更適合于人形機(jī)器人應(yīng)用。諧波減速器：1）構(gòu)成：諧波齒輪減速器是一種靠波發(fā)生器使柔輪產(chǎn)生可控的彈性變形波，通過其與剛輪的相互作用，實現(xiàn)運(yùn)動和動力傳遞的傳動裝置，其構(gòu)造主要由帶有內(nèi)齒圈的剛性齒輪（剛輪）、帶有外齒圈的柔性齒輪（柔輪）、波發(fā)生器三個基本構(gòu)件組成。2）運(yùn)行原理：諧波傳動技術(shù)突破了機(jī)械傳動采用剛性構(gòu)件的模式，使用了一個柔性構(gòu)件來實現(xiàn)機(jī)械傳動，其工作原理通常采用波發(fā)生器主動、剛輪固定、柔輪輸出形式，當(dāng)波發(fā)生器裝入柔輪內(nèi)圓時，迫使柔輪產(chǎn)生彈性變形而呈橢圓狀，使其長軸處柔輪齒輪插入剛輪的輪齒槽內(nèi)，成為完全嚙合狀態(tài)；而其短軸處兩輪輪齒完全不接觸，處于脫開狀態(tài)，當(dāng)波發(fā)生器連續(xù)轉(zhuǎn)動時，迫使柔輪不斷產(chǎn)生變形并產(chǎn)生了錯齒運(yùn)動，從而實現(xiàn)波發(fā)生器與柔輪的運(yùn)動傳遞。機(jī)器人為實現(xiàn)多自由度，其各個部位的控制均需在關(guān)節(jié)處搭載電機(jī)，故電機(jī)數(shù)量較傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)械人有大幅提升。類比工業(yè)機(jī)器人，“電機(jī)+減速器”的集成逐漸成為移動機(jī)器人需要大角度旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)（以下簡稱