近日，中國政府網(wǎng)發(fā)布了一部名為《機器人群俠傳》的視頻，全面展示了我國在機器人領域的前沿成果。視頻中呈現(xiàn)了包括“黑豹2.0”四足機器人、宇樹科技Unitree B2-W機器狗、凱爾達、星動紀元、眾擎等不同型號的人形機器人，并在結尾強調了科技創(chuàng)新對新質生產(chǎn)力發(fā)展的引領作用。橡膠制品密封圈

 

當前，國內人形機器人領域呈現(xiàn)出群雄并起的態(tài)勢，優(yōu)必選、宇樹科技、智元機器人、傅立葉智能、小鵬、小米等眾多廠商紛紛嶄露頭角，形成了百家爭鳴的局面。

 

 

國內人形機器人產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，得益于產(chǎn)業(yè)鏈進程的全面提速以及特斯拉人形機器人量產(chǎn)節(jié)點的臨近，這為產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)帶來了加速國產(chǎn)化的機遇。汽車常用橡膠硅膠配件

 

人形機器人零部件概覽

 

以特斯拉人形機器人Optimus為例，其量產(chǎn)BOM成本中，運動系統(tǒng)成本占比最高，超過70%。運動系統(tǒng)主要包括線性執(zhí)行器、旋轉執(zhí)行器和靈巧手。其中，靈巧手是人形機器人最重要的末端執(zhí)行器，占比約32%。它模仿人類手部結構和功能，是實現(xiàn)機器人與環(huán)境交互的關鍵部件，主要用于物體的靈活抓取和精細操作。

 

 

從結構上看，靈巧手的核心設計要素包括驅動、傳動和傳感，由手掌、手腕、手指、關節(jié)、驅動器、傳感器等部分組成，核心零部件涵蓋空心杯電機、微型絲杠、腱繩、力矩傳感器、觸覺傳感器以及靈巧手總成等。特斯拉Gen 3共有22個自由度。汽車后橋橡膠硅膠配件廠家

 

線性執(zhí)行器和旋轉執(zhí)行器是運動系統(tǒng)的兩大核心部件。線性執(zhí)行器將旋轉運動轉換為直線運動，或直接產(chǎn)生直線運動，應用于人形機器人的腕、肘、膝、踝等關節(jié)以及手臂伸展、腿部移動等部件。旋轉執(zhí)行器則用于機器人的肩、髖等關節(jié)以及手臂旋轉、頭部轉動等部位。連接器硅橡膠零配件定制廠家

 

 

兩者的共同點在于動力來源（無框力矩電機）和傳感器（編碼器、力矩傳感器），不同之處在于傳動機構，線性執(zhí)行器采用行星滾柱絲杠，旋轉執(zhí)行器采用減速器。線性執(zhí)行器的核心零部件包括無框力矩電機、滾柱絲杠、傳感器、軸承等；旋轉執(zhí)行器的核心零部件則包括無框力矩電機、減速器、傳感器、軸承等。廣東廠家定制儲能產(chǎn)業(yè)橡膠硅膠配件

 

人形機器人不同執(zhí)行器零部件構成圖示：

資料來源：特斯拉AI Day

 

01 減速器

 

減速器是連接電機與轉動裝置的關鍵部件，能夠降低轉速并增大扭矩，是人形機器人中價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)應用場景，人形機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。在人形機器人的關節(jié)部位，如肘關節(jié)、腕關節(jié)等，諧波減速器因其體積小、重量輕、傳動比大等特點，常被用于需要精細操作的部位。行星減速器等類型則被集成于伺服電機、步進電機等執(zhí)行機構中，實現(xiàn)更緊湊高效的傳動系統(tǒng)。對于負載較大的關節(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

 

特斯拉關節(jié)執(zhí)行器分布圖示：

 

諧波減速器

 

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

 

國內廠商翔樓新材料在精密冷軋和熱處理領域核心技術領先，是國內唯一一家通過綠的諧波產(chǎn)品檢驗并進入驗廠環(huán)節(jié)的柔輪材料供應商。長盛軸承的諧波減速器專利中，柔輪部分采用了金屬杯環(huán)和注塑殼的組合結構，既保證了柔輪的強度和剛度，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，目前國內諧波減速器廠商已加速軸承的國產(chǎn)化進程。例如，綠的諧波的諧波減速器用軸承以自產(chǎn)為主，外購軸承主要為特定型號的深溝球軸承。五洲新春擁有日本阪村與瑞士哈特貝爾的高速鐓鍛機，適合大批量生產(chǎn)深溝球軸承。

 

從行業(yè)壁壘來看，諧波減速器方案需用到力矩傳感器做力控，結構和成本更加復雜，且數(shù)理模型、齒形設計和材料加工壁壘高。國內廠商綠的諧波的核心團隊自2003年開始研究諧波減速器，率先打破了國際品牌在國內機器人諧波減速器領域的壟斷，建立起自身的技術壁壘，并已拓展至機電一體化等產(chǎn)品，與埃斯頓、新時達、三花智控等眾多廠商合作。阻尼密封橡膠硅膠材料

 

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

 

行業(yè)發(fā)展趨勢顯示，減速器正呈現(xiàn)微型化、一體化的發(fā)展趨勢，微型諧波減速器降本后有望應用于靈巧手。全球諧波減速器龍頭哈默納科和國內綠的諧波等領先企業(yè)正在加碼微型諧波減速器的相關研發(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器人的關節(jié)提供動力支持。單級傳動比一般在10以內，通常行星減速器在1~3級范圍內，微型行星減速器可以做到5級。全球主要廠商包括日本新寶、德國紐卡特、德國威騰斯坦等。國內精密行星減速器廠家有科峰智能、紐氏達特等。國內同時具備行星和諧波減速器制造能力、通過滾插路線能夠實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)降本的供應鏈企業(yè)代表廠商包括綠的諧波、中大力德、豐立智能等。此外，兆威機電、鼎智科技、精鍛科技、豪能股份、江南奕帆等也在該領域有所布局。氯丁橡膠墊圈

 

RV減速器

 

RV減速器的結構和制造工藝復雜，相較于諧波減速器具有更高的技術和投資門檻。市場格局方面，RV減速器相對集中，兩大龍頭占據(jù)超過一半市場份額。

 

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

 

 

02 絲杠

 

在人形機器人中，絲杠是將旋轉運動轉換為直線運動的核心部件。特斯拉人形機器人的迭代中，絲杠用量的增加是一個顯著的邊際變化。特斯拉Gen3靈巧手采用“腱繩+絲杠”的傳動方案，以及“電機+微型絲杠”的主動關節(jié)方案。

 

行星滾柱絲杠

 

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

 

特斯拉人形機器人Optimus的行星滾柱絲杠全球僅有兩家供應商，分別是德國舍弗勒和新劍傳動。目前國內近百家人形機器人企業(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。絲杠供應鏈國內替代頭部廠商包括新劍傳動、南京工藝等。

 

2024年12月，新劍傳動年產(chǎn)100萬臺人形機器人及汽車行星滾柱絲杠產(chǎn)業(yè)化項目開工，成為全球第一家公布大規(guī)模量產(chǎn)的企業(yè)。南京工藝國產(chǎn)行星絲杠市場份額位列國產(chǎn)廠商第一，擁有國內規(guī)格最全的精密滾動功能部件產(chǎn)業(yè)化基地。公開資料顯示，國內相關企業(yè)中包括五洲新春、雙林股份、北特科技、恒立液壓、震?？萍?、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)。

 

絲杠加工設備

 

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

 

公開資料顯示，浙海德曼等企業(yè)具備與國外同行競爭的實力，在絲杠加工方案中取得重要進展；秦川機床在數(shù)控磨床、滾珠絲杠等均有布局，其漢江機床子公司通過募投滾柱絲桿項目進一步提升產(chǎn)能；日發(fā)精機研發(fā)的數(shù)控螺紋磨床是絲杠加工的核心設備，已與部分客戶達成戰(zhàn)略合作。

 

03 腱繩

 

特斯拉人形機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的手掌轉移到Gen 3的手臂，使手掌體積更小。腱繩傳動系統(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）綜合性能相對較強，應用更多，但成本相對較高。領先的材料供應商包括荷蘭DSM、美國Honeywell等。不銹鋼材料性能相對偏弱，但隨著技術工藝的提升，有望廣泛應用于機器人領域。公開資料顯示，國內廠商大業(yè)股份、南山智尚、同益中、恒輝安防等廠商在相關材料領域有所布局。新能源電池橡膠橡膠密封

 

04 電機

 

電機是人形機器人的核心零部件之一，也是重點突破的核心技術之一。電機將電能轉化為機械能，用于產(chǎn)生旋轉運動或線性運動。按工作用途分類，電機分為驅動電機和控制電機?？招谋姍C和無框力矩電機均屬于控制電機分類。

 

空心杯電機：靈巧手核心部件

 

空心杯電機是靈巧手的關鍵部件之一，助力靈巧手完成彈鋼琴或穿針引線等精細動作。空心杯電機技術含量高、生產(chǎn)難度大，核心技術壁壘集中在線圈繞組。

 

全球市場中，瑞士Maxon、德國Faulhaber、瑞士Portescap等處于行業(yè)第一梯隊，并已大量申請相關專利技術。國內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、兆威機電、拓邦股份等。新進入者的技術積累較淺，難以達到人形機器人領域的高效率等要求。橡膠密封圈的壽命

 

無框力矩電機：關節(jié)驅動電機

 

無框力矩電機常用于線性關節(jié)和旋轉關節(jié)。特斯拉人形機器人Optimus的14個線性執(zhí)行器和14個旋轉執(zhí)行器中都使用了無框力矩電機。其技術壁壘主要集中在磁路和工藝設計，需要一體化設計并集成到機器人關節(jié)內部，定制需求強，穩(wěn)定量產(chǎn)難度大。

 

全球市場呈頭部集中的格局，海外廠商科爾摩根、威騰斯坦、Maxon等是頭部玩家。國內市場競爭格局分散，行業(yè)整體還處于起步階段，市場參與者數(shù)量較少。國內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、拓斯達、昊志機電、禾川科技、震?？萍?、臥龍電驅、德馬科技、德昌股份、微光股份、科力爾等。整體來看，該環(huán)節(jié)整體國產(chǎn)替代空間廣闊。

 

05 傳感器

 

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

 

 

觸覺傳感器

 

人形機器人對靈巧手的要求較高，觸覺傳感器是重要的增量方向。目前觸覺傳感器處于發(fā)展早期，市場主要由Canatu、Sensel、Flexpoint等海外企業(yè)主導。國內柔性觸覺傳感器相關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、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。進口密封橡膠硅膠材料

 

六維力矩傳感器

 

力矩傳感器用于實時監(jiān)測執(zhí)行器的運行狀態(tài)，為控制系統(tǒng)提供關鍵信息，確保機器人的動作精度。六維力傳感器是維度最高的力覺傳感器，能夠提供最高維度的力覺信息，并給出最為全面和精準的力覺數(shù)據(jù)。該環(huán)節(jié)目前成本和壁壘都較高，可以批量化供應的企業(yè)較少。

 

未來整機廠可能通過算法等方式減少使用量，降本后有望打開空間。國內廠商包括宇立儀器、坤維科技、鑫精誠、藍點觸控、昊志機電、柯力傳感、東華測試、海伯森、瑞爾特、安培龍等在該領域都有所布局。特斯拉人形機器人手腕和腳腕關節(jié)使用六維力傳感器。

 

 

視覺傳感器

 

機器視覺是人工智能最重要的前沿技術之一，其底層邏輯在于為機器植入“人眼與大腦”，使機器可代替人工對被檢測物品進行測量與判斷。

 

國內機器視覺行業(yè)以奧比中光、?？低暋⒋蠛憧萍?、天準科技、凌云光、奧普特等為代表的本土機器視覺廠商已在核心零部件技術與獨立軟件算法等方面進行大力投入。橡膠密封圈

 

 

慣性傳感器

 

慣性傳感器是人形機器人運控及導航的基礎，按被測物理量劃分，可分為加速度傳感器（加速計）和角速度傳感器（陀螺儀）。將加速度計與陀螺儀整合，可以得到慣性測量單元（IMU）。IMU能測量機器人的加速度與角速度，助力跟蹤機器人姿勢和運動狀態(tài)。國內有華依科技等廠商在該領域有所布局。MEMS慣性傳感器全球市場份額集中在霍尼韋爾、ADI等巨頭手中，國內以芯動聯(lián)科等為代表的高性能MEMS傳感器有一定市占率。

 

06 軸承

 

軸承主要應用于旋轉關節(jié)執(zhí)行器關節(jié)連接（包括與減速器、電機等配合使用），常見的軸承類型包括角接觸軸承、交叉滾子軸承等。

 

全球市場格局來看，德國舍弗勒主要生產(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

 

國內高端軸承市場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)機器人諧波減速器柔性薄壁軸承等；長盛軸承為宇樹科技提供關節(jié)軸承和滑動軸承等核心零部件，并聯(lián)合開發(fā)絲杠項目；光洋股份自研機器人減速器用交叉滾子軸承表面防腐鍍黑鉻技術；國機精工集中于高中端產(chǎn)品，人本股份、龍溪股份、萬達軸承等也在各自技術領域有所發(fā)展。

 

此外，關節(jié)和靈巧手總成廠商三花智控、拓普集團、兆威機電等在人形機器人領域也具有強大的市場競爭力。

 

根據(jù)花旗銀行11月發(fā)布的最新預測，到2050年，全球人形機器人市場規(guī)模將達7萬億美元，全球人形機器人數(shù)量將達到6.48億臺。加工橡膠產(chǎn)品

 

目前我國在機器人產(chǎn)業(yè)鏈的相關零部件企業(yè)數(shù)量逐漸增多，且技術和研發(fā)實力逐步提升。在主機廠降本訴求以及合作響應需求的推動下，國產(chǎn)替代趨勢有望逐漸明晰。

 

從長期視角來看，特斯拉人形機器人量產(chǎn)在即，國內廠商布局加速，這將為國產(chǎn)機器人產(chǎn)業(yè)鏈帶來更大的市場空間。

 

 

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