據(jù)悉，2023年7月6日至8日，上海將舉辦世界人工智能大會(huì)。在智能機(jī)器人方面，本次大會(huì)將有20多款機(jī)器人亮相，其中包括特斯拉的人形機(jī)器人'擎天柱'和有達(dá)闥的雙足機(jī)器人等。這些機(jī)器人中的許多都是首發(fā)首秀。

特斯拉擎天柱軀干包含28個(gè)關(guān)節(jié)執(zhí)行器，主要分為旋轉(zhuǎn)與線性兩大類，其中線性執(zhí)行器14個(gè)，旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器14個(gè)。

具體應(yīng)用部位分別為肩部6個(gè)旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、肘部2個(gè)線性執(zhí)行器和2個(gè)旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、腕部4個(gè)線性執(zhí)行器、腰部2個(gè)旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、髖部4個(gè)旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、腿部8個(gè)線性執(zhí)行器。

特斯拉旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器由角接觸軸承、諧波減速器、交叉滾子軸承、編碼器、無(wú)框電機(jī)、力矩傳感器構(gòu)成，其中編碼器、無(wú)框電機(jī)、減速器和力矩傳感器價(jià)值量高于其他零部件。#機(jī)器人##人形機(jī)器人#

特斯拉旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)采用雙編碼器 力矩傳感器：

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編碼器

編碼器是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)參數(shù)反饋核心部件，占電機(jī)成本的30%左右。

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。

伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，編碼器將反饋信號(hào)輸入控制器，這樣便能得到電機(jī)的轉(zhuǎn)速、位置等狀況。控制器根據(jù)編碼器的反饋信號(hào)計(jì)算偏差，再次控制電機(jī)，糾正偏差。

伺服編碼器安裝在電極末端，用來(lái)測(cè)量伺服電機(jī)轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)速。目前自動(dòng)控制領(lǐng)域使用較多的編碼器是光電編碼器和磁電編碼器，其中光電編碼器使用較多。

編碼器分辨率決定了伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角位移分辨率，技術(shù)難點(diǎn)就在于碼盤(pán)的加工生產(chǎn)。碼盤(pán)的刻度線越多，控制精度就越高，碼盤(pán)體積越大。

編碼器在機(jī)器人中的應(yīng)用：

高端的編碼器以海德漢、西克、歐姆龍、日本廠商多摩川和尼康等歐美日企業(yè)為主，目前國(guó)內(nèi)頭部企業(yè)如匯川技術(shù)、禹衡光學(xué)分辨率等核心技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到國(guó)際水平，但穩(wěn)定性和耐用性方面仍和國(guó)際領(lǐng)先水平仍有一定差距，國(guó)內(nèi)編碼器/光柵尺市場(chǎng)中禹衡光學(xué)占有較高市場(chǎng)份額。

結(jié)合伺服電機(jī)的市場(chǎng)規(guī)模，預(yù)計(jì)2022年全球編碼器市場(chǎng)空間為115億元，中國(guó)市場(chǎng)空間為54億元。MIR預(yù)測(cè)，隨著新一輪通用設(shè)備周期，編碼器市場(chǎng)規(guī)模有望持續(xù)增長(zhǎng)，且增速加快。

編碼器市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局：

資料來(lái)源：料來(lái)源：MIR，中信證券

力矩傳感器

力矩傳感器為機(jī)器人提供觸覺(jué)，屬于高性能產(chǎn)品，價(jià)格昂貴。

力矩傳感器是一種電子裝置，用于監(jiān)測(cè)、檢測(cè)、記錄施加在其上的線性力和旋轉(zhuǎn)力，常用于打磨、拋光碰撞檢測(cè)等領(lǐng)域。

根據(jù)MarketInsight，2022年全球力矩傳感器市場(chǎng)空間為84億美元。

按照測(cè)量維度上分，力矩傳感器可分為一維至六維傳感器，其中六維傳感器可測(cè)量X、Y、Z三軸力和力矩。

全球傳感器市場(chǎng)的主要廠商有霍尼韋爾、意法半導(dǎo)體、飛思卡爾、博世、飛利浦等，中國(guó)市場(chǎng)上的高端傳感器進(jìn)口占比高達(dá)85%，國(guó)產(chǎn)化率低，未來(lái)國(guó)產(chǎn)化空間較大。

國(guó)內(nèi)參與者主要是昊志機(jī)電、宇立儀器（安川電機(jī)、KUKA、ABB的力傳感器合作商）、坤維科技（供貨給節(jié)卡、遨博、睿爾曼、越疆、思靈、大族等國(guó)內(nèi)協(xié)作機(jī)器人廠商）。

無(wú)框電機(jī)

特斯拉機(jī)器人線性關(guān)節(jié)使用無(wú)框電機(jī) 滾珠絲杠（即，線性執(zhí)行器）的方案，利用滾珠絲杠將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)。

無(wú)框電機(jī)因其效率高、體積小、單位體積扭矩高適合用在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中，單個(gè)價(jià)值量在千元左右。

無(wú)框電機(jī)多采用大尺寸中空設(shè)計(jì)：

無(wú)框電機(jī)多采用大尺寸中空直徑和低重量高功率密度的設(shè)計(jì)，只有轉(zhuǎn)子和定子兩個(gè)部件，企業(yè)可以由此設(shè)計(jì)出自重輕，中空走線的關(guān)節(jié)。

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。

根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院測(cè)算，無(wú)框電機(jī)在1.5萬(wàn)元的單個(gè)協(xié)作機(jī)器人關(guān)節(jié)中成本占比約為7%，價(jià)值量約為千元。

特斯拉線性執(zhí)行器中的無(wú)框電機(jī)、深溝球軸承和四點(diǎn)接觸球軸承：

無(wú)框力矩電機(jī)相較于標(biāo)準(zhǔn)伺服電機(jī)技術(shù)難度更高，因?yàn)闊o(wú)框力矩電機(jī)屬于低壓電機(jī)，但其要求輸出的功率較大，同時(shí)又要求體積較小，便于安裝和節(jié)約空間。無(wú)框力矩電機(jī)主要應(yīng)用在協(xié)作機(jī)器人領(lǐng)域，對(duì)整體安裝、固定的工藝及設(shè)計(jì)具有較高的要求。

國(guó)外參與企業(yè)主要是科爾摩根、Moog、Maxon Motor等，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)主要是步科股份和昊志機(jī)電。目前步科股份的第三代無(wú)框力矩電機(jī)產(chǎn)品已可以對(duì)標(biāo)國(guó)際領(lǐng)先產(chǎn)品并具備一定優(yōu)勢(shì)。

減速器

諧波減速器是精密減速器的一種，小型諧波減速器是工業(yè)機(jī)器人及其他自動(dòng)化裝置的關(guān)鍵零部件，可分為諧波減速器、RV減速器和精密行星減速器。

工業(yè)機(jī)器人主要使用的是諧波減速器和RV減速器，占工業(yè)機(jī)器人總成本的30%。

特斯拉人形機(jī)器人的柔性關(guān)節(jié)需要更輕量、小型化的減速器，因此選用諧波減速器。

諧波減速器可以通過(guò)降低轉(zhuǎn)速而提高扭矩，因高傳動(dòng)比/輕重量/小體積更適合用在機(jī)器人關(guān)節(jié)中。

諧波減速器下游應(yīng)用中，各類機(jī)器人占80%，大幅高于機(jī)器人在伺服系統(tǒng)下游應(yīng)用中的占比。這意味著人形機(jī)器人對(duì)減速器市場(chǎng)規(guī)模的拉動(dòng)作用將更明顯。

當(dāng)前，諧波減速器產(chǎn)品的技術(shù)迭代基本停滯，在海外龍頭謹(jǐn)慎擴(kuò)產(chǎn)的背景下，諧波減速器的產(chǎn)能缺口有望由中國(guó)廠商填補(bǔ)。#6月財(cái)經(jīng)新勢(shì)力#