2023世界人工智能大會7月6日在上海開幕，展覽涵蓋核心技術(shù)、智能終端、應(yīng)用賦能、前沿技術(shù)四大板塊，包括大模型、芯片、機器人、智能駕駛等領(lǐng)域，首發(fā)首展新品達30余款。稍早前，上海、北京相繼出臺《上海市推動制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展三年行動計劃(2023-2025年)》、《北京市機器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展行動方案(2023—2025年)》，均提到將加快人形機器人創(chuàng)新發(fā)展以及打造智能機器人產(chǎn)業(yè)集群。

一，機器人三大核心關(guān)節(jié)硬件

作為科技圈的明星代表，特斯拉首次應(yīng)邀參展，現(xiàn)場展示了Tesla Bot人形機器人。

該人形機器人身高172cm，體重56.6kg，就是一個正常成年人的身形。機器人全身擁有28個自由度，就如同人體的關(guān)節(jié)。手部有11個自由度，可以更加靈活的抓握，且力大無比，可以單手舉起一臺鋼琴。

特斯拉機器人硬件部分三大核心關(guān)節(jié)硬件在于旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、線性關(guān)節(jié)、手部關(guān)節(jié)。

旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)：采用旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動器，主要由電機+諧波減速器+位置傳感器+力矩傳感器構(gòu)成。

線性關(guān)節(jié)：采用線性驅(qū)動器，主要由無框力矩電機/步進電機+行星滾柱絲杠/滾珠絲杠+力矩傳感器+編碼器+軸承組成。

手部關(guān)節(jié)：由空心杯電機+螺紋絲杠+精密行星齒輪箱+編碼器。

二. 線性關(guān)節(jié)核心部件

線性關(guān)節(jié)用于實現(xiàn)機器人運動和動作控制，核心部件包括無框力矩電機、滾柱絲杠、力矩傳感器、編碼器、軸承。

2.1 無框力矩電機

無框力矩電機是一種特殊的力矩電機，沒有軸承、外殼、端蓋，只包含轉(zhuǎn)子和定子。

人形機器人關(guān)節(jié)體積有限，需要在有限的體積內(nèi)實現(xiàn)盡可能高的功率密度。無框力矩電機能夠很好地集成于機器人關(guān)節(jié)，最大限度的少占用空間。

無框力矩電機相較標準伺服電機技術(shù)難度更高，因為無框力矩電機屬于低壓電機，但其要求輸出的功率較大，又要求體積較小。

國外主要廠商包括：科爾摩根、Moog、Maxon Motor等。

國內(nèi)主要廠商包括：步科股份、昊志機電、匯川技術(shù)、禾川科技等。

步科股份：機器自動化與工廠智能化解決方案供應(yīng)商，工業(yè)人機界面、伺服系統(tǒng)、步進系統(tǒng)、可編程邏輯控制器、低壓變頻器、無框力矩電機等。

昊志機電：主營主軸、轉(zhuǎn)臺、減速器、關(guān)節(jié)模組、控制器、伺服電機和伺服驅(qū)動，先后攻克高精度編碼器、六維力傳感器等核心技術(shù)。

匯川技術(shù)：國內(nèi)最大的低壓變頻器與伺服系統(tǒng)供應(yīng)商，涵蓋工業(yè)自動化、新能源汽車、工業(yè)機器人業(yè)務(wù)。

2.2 行星滾柱絲杠

機器人傳動裝置包括齒輪傳動、絲杠傳動、行星齒輪傳動、RV減速器傳動、柔性元件傳動等。

行星滾柱絲杠相比滾珠絲杠，在承載能力、傳動效率、使用壽命方面具有顯著優(yōu)勢。

國內(nèi)目前主要廠商包括：秦川機床、鼎智科技（江蘇雷利）、新劍傳動等。

秦川機床：國內(nèi)機床工具龍頭，工業(yè)機器人減速器龍頭廠商。主營數(shù)控機床、精密齒輪件、液壓系統(tǒng)、RV減速器。子公司漢江機床在滾柱傳動系統(tǒng)方面布局較早。

江蘇雷利：國內(nèi)微特電機行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)。子公司鼎智科技主營線性執(zhí)行器、混合式步進電機等，具備絲杠和螺母獨立生產(chǎn)能力。

2.3 力矩傳感器、編碼器

力矩傳感器是感知并度量力的關(guān)鍵部件，可對機械部件扭轉(zhuǎn)力矩感知的檢測，將扭力的物理變化轉(zhuǎn)換成電信號，具有精度高，頻響快，壽命長等優(yōu)點。

編碼器是測量位移、角度的高精度傳感器，作為伺服系統(tǒng)的反饋裝置，決定了伺服系統(tǒng)精度。

2.4 軸承

軸承是機械傳動軸的支承，主要功能是傳遞力和運動，減少機械運動中產(chǎn)生的摩擦損失。

五洲新春：全球前五的軸承制造商，包括汽車軸承、電機軸承、精密數(shù)控機床軸承、機器人諧波減速器軸承。

長盛軸承：全球領(lǐng)先的滑動軸承制造商，與特斯拉二級供應(yīng)商已有供貨關(guān)系。

三，人形機器人感知、執(zhí)行系統(tǒng)拆分

以特斯拉Optimus為例，人形機器人感知、執(zhí)行系統(tǒng)主要部件價值量分布情況：

（1）無框力矩電機：用于身體關(guān)節(jié)處，約需28臺，假設(shè)均價1500元/臺，單機價值量約4.2萬元，占比21%。

（2）空心杯電機：用于手部關(guān)節(jié)處，約需12臺，假設(shè)均價700元/臺，單機價值量約8400元，占比4%。

（3）行星滾柱絲杠：用于身體關(guān)節(jié)的線性執(zhí)行器處，約需14個，假設(shè)均價2000元/個，單機價值量約2.8萬元，占比14%。

（4）減速器：用于身體關(guān)節(jié)、手部關(guān)節(jié)處，約需14個諧波減速器、12個行星減速器，單機價值量約3.4萬元，占比17%。

（5）力矩傳感器：用于身體關(guān)節(jié)、手部關(guān)節(jié)處，約需40個，假設(shè)單價800元/個，單機價值量約3.2萬元，占比16%。

特斯拉驅(qū)動器圖示：

特斯拉Optimus軀干及手部情況：

軀干與手部是人形機器人主要的活動關(guān)節(jié)，從特斯拉的Optimus機器人硬件來看，軀干有28個驅(qū)動器：分為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)14個執(zhí)行器和線性關(guān)節(jié)14個執(zhí)行器，另外手部有12個驅(qū)動器。

旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)：采用旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動器，由電機+諧波減速器+力矩傳感器+位置傳感器+交叉滾子軸承+向心止推滾珠軸承構(gòu)成。

線性關(guān)節(jié)：采用線性驅(qū)動器，由電機+滾珠/行星滾珠絲杠+力矩傳感器+位置傳感器構(gòu)成。

靈巧手：每個手有6個驅(qū)動器，由空心杯電機+螺紋絲杠+精密行星齒輪箱+編碼器構(gòu)成。

人形機器人的線型關(guān)節(jié)是實現(xiàn)機器人運動和動作控制的核心部件，包括行星滾柱絲杠、靈活傳感器和智能編碼器等。

行星滾柱絲杠作為一種精準傳動裝置，具有高精度和高剛度，已經(jīng)在機器人領(lǐng)域得到應(yīng)用；

靈活傳感器可以適應(yīng)不同的形狀和變化，用于機器人的接觸感知和力控制；

編碼器作為伺服系統(tǒng)的反饋裝置，很大程度上決定伺服系統(tǒng)精度。

四，特斯拉人形機器人核心供應(yīng)鏈：

從目前的特斯拉機器人供應(yīng)鏈情況看，三花智控與拓普集團已經(jīng)直接對接了特斯拉，分別負責(zé)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和線性關(guān)節(jié)的執(zhí)行器總成。

鳴志電器今年3月份第三輪送樣給特斯拉，并得到了進一步改進的反饋，未來大概率能進入特斯拉機器人的第一批供應(yīng)商名單。

綠的諧波通過對接三花智控，實現(xiàn)間接供貨與特斯拉。

江蘇雷利/鼎智科技是拓普集團滾珠絲杠的核心供應(yīng)商，另外也跟三花智控在絲杠部件上保持合作。

三花智控：公司是熱管理零部件行業(yè)的龍頭企業(yè)，為包括特斯拉在內(nèi)的眾多著名車企提供空調(diào)及熱管理系統(tǒng)。2022年公司也開始積極布局機器人產(chǎn)業(yè)，重點聚焦仿生機器人機電執(zhí)行器業(yè)務(wù)。在今年4月，公司與綠的諧波達成戰(zhàn)略合作框架，將在三花墨西哥工業(yè)園成立諧波減速器合資公司，加快公司進入人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈的步伐。在6月20日公司公告擬發(fā)行GDR募資不超過50億元，其中一項資金用途就是“機器人機電執(zhí)行器研發(fā)項目”，將進一步加碼人形機器人業(yè)務(wù)。

拓普集團：公司是汽車零部件供應(yīng)商，擁有NVH減震、智能駕駛、熱管理、車身輕量化等業(yè)務(wù)系統(tǒng)，是特斯拉在中國最核心的供應(yīng)商之一。公司也在積極布局機器人產(chǎn)業(yè)鏈，產(chǎn)品廣受客戶認可。據(jù)了解，公司的線性執(zhí)行器已經(jīng)做到了第三代，市場上僅有拓普一家能做，公司采用的是無框力矩電機+行星滾柱絲杠+傳感器的方案，目前也組建了一支博士團隊自主開發(fā)絲杠部件；旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器也進入了C輪樣品階段。

鳴志電器：公司作為微特電機龍頭企業(yè)，產(chǎn)品品類豐富，先后通過收購美國AMP、Lin，瑞士T Motion等具備全球競爭力的電機及驅(qū)動公司，掌握了空心杯電機、無刷電機等領(lǐng)域全球領(lǐng)先的技術(shù)。

公司在人形機器人領(lǐng)域?qū)Ｗ⒂谑终颇＝M及指模所用的空心杯電機的研發(fā)和制造，技術(shù)位居國際前列，目前已向特斯拉提交全套技術(shù)解決方案和樣機。由于特斯拉人形機器人有強烈的降本訴求，相比瑞士的maxon和德國的faulhber這兩大空心杯巨頭，鳴志電器在性價比和響應(yīng)速度具備較大優(yōu)勢，大概率能夠進入特斯拉機器人的第一批供應(yīng)商名錄，屆時空心杯電機的銷售有望隨著人形機器人的量產(chǎn)而大幅增加。