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文檔簡介
、人形機器人遠(yuǎn)期空間大于汽車,特斯拉強勢入局搶占先機特斯拉于北美時間022年9月30日推出ptu(擎天柱)原型機目價低于2萬美元。大腦使用全球最強大的超算集群oo和特斯拉汽車同款的SD(完自駕能)片和法絡(luò)眼睛特斯拉SD的算模和方,配備8個車款A(yù)uopot攝像,遠(yuǎn)測可達(dá)250身體靈巧共40個自度,2大類6種型的行器負(fù)設(shè)靈腳掌可上下調(diào)整掌面。動力系統(tǒng)中.3kW、52V池包,充電、傳感器和冷系統(tǒng)都鑒于特斯拉車。圖2022年特斯拉IDY出的ptus全架構(gòu)資料來源:02年slaIDay特斯拉進(jìn)軍人形機器人原因之一是實現(xiàn)人車協(xié)同,以更低的生產(chǎn)成本制造出幾乎完全實現(xiàn)自動駕駛的電車。第一,pus人形機器人量產(chǎn)后將發(fā)揮使用場景和視野高度等優(yōu)勢,為特斯拉神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法提供海量長尾場景數(shù)據(jù)支持,幫助特斯拉實現(xiàn)5級的SD算迭代第于Opus的分動件及熱管理系統(tǒng)等復(fù)用特斯拉汽車,人形機器人量產(chǎn)后將進(jìn)一步擴大硬件需求規(guī)模,從而一步低產(chǎn)本。進(jìn)軍人形機器人更重要的原因是在廣闊藍(lán)海市場搶占先機。相比工業(yè)機器人,人形機器人有以下四點優(yōu)勢(1)仿生步態(tài)下運動能力較傳統(tǒng)履帶/四輪/雙輪機器人大幅提升(2)靈巧手可實現(xiàn)雙手配合和工具替換,較工業(yè)機器人技能更廣(依靠算法能力實現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境識別并實施決策(4)不再有傳統(tǒng)“工業(yè)機器人“服務(wù)機器人”這樣明確的功能屬性,人形機器人具備通用性,一款成熟的產(chǎn)品即可適用于廣泛的需求場。從人形機器人相比傳統(tǒng)工業(yè)機器人的優(yōu)勢來看,未來人形機器人將擁有比汽更大的市場空間,因為人形機器人理論上幾乎能完成所有人類進(jìn)行的非標(biāo)任務(wù)。斯克曾稱特斯拉汽車是放在輪子上的機器人,那么特斯拉將利用這個天然優(yōu)勢搶人形器廣市機。、手握SD系統(tǒng),I是ea投入人形機器人的最強競爭力、Optius問世前:成本高、不智能是人形機器人無法量產(chǎn)的原因在特斯拉機器人問世以前,以波士頓動力Aas為代表的液壓驅(qū)動人形機器和以日本本田SMO為代表的的電驅(qū)動人形機器人均存在成本高、不智能、控能力的陷沒合的應(yīng)場,無實量產(chǎn)。成本高,一是由于使用了很多特殊和高成本零部件,液壓驅(qū)動的機器人還要考慮高的維成電成本二是件端采數(shù)據(jù)買、據(jù)標(biāo)和模型訓(xùn)練帶來的高成本“不智能”指的是人形機器人的核心算法尚未突破,包括“感知認(rèn)知決策執(zhí)行”的算法以及如何讓機器人具備人類的邏輯思維能力,同時可以模擬人的感情,達(dá)與類情。名字基本信息身高體重負(fù)載tls1.5m75g1名字基本信息身高體重負(fù)載tls1.5m75g1gSMO阿西(第三代)1.0m48g——參數(shù)類別 參數(shù)指標(biāo) 美國波士頓動力【液壓驅(qū)動】 日本本田【電驅(qū)動】導(dǎo)航感
雙視覺系統(tǒng)(激光測距儀立體攝像機)多感器
視覺水平(紅外線)超聲波傳感器;腳部六軸向腳部方位傳感器;軀體陀螺儀和加速傳器芯片算力 配有機載電腦 ——以太網(wǎng)遠(yuǎn)程控制Vors交互認(rèn)知
人機交互 光纖以太網(wǎng)遠(yuǎn)程控制全身26個自由度:
實時操作系統(tǒng);可預(yù)先設(shè)定動作,根據(jù)人類的聲音、手勢來行相應(yīng)的動作全身57個自由度;腿部所有驅(qū)動均布置于大腿;膝關(guān)節(jié)采用平行運動控制
關(guān)節(jié)與自由度
頸部2個,單臂6個,單腿6個
四連桿傳動,驅(qū)動上移;踝關(guān)節(jié)為并聯(lián)機構(gòu),驅(qū)動布置于大腿部分,采用同步帶錐齒輪組連桿傳動抓握與運動 自帶液壓泵動力源,整合驅(qū)動器(液壓缸的速響應(yīng)與精確力控、傳感器
單手抓握0.5最高行動9/h量產(chǎn)情況 成本造價 成本100200萬人民幣臺 成本30-00萬美元量產(chǎn)計劃 暫無法量產(chǎn) 已停止開發(fā)資料來源:波士頓動力官網(wǎng)、本田官網(wǎng)、、最強大腦:ptius復(fù)用完全自動駕駛解決方案SD馬斯克認(rèn)為,想要解決自動駕駛,就必須解決現(xiàn)實世界中的人工智能,因斯拉一直在向人工智能技術(shù)公司轉(zhuǎn)型。特斯拉研發(fā)人形機器人的初衷便是最大程上利用特斯拉在造車和自動駕駛方面的優(yōu)勢,特別是自動駕駛研發(fā)過程中積累的法經(jīng)驗、數(shù)據(jù)驅(qū)動能力、AI芯片能力、模型訓(xùn)練能力等,智能是特斯拉投入機器人領(lǐng)域最核心的競力。FD是特斯拉的自動駕駛解決方案,也是特斯拉機器人的“大腦。SD由數(shù)據(jù)、算法、硬件構(gòu)成整體架構(gòu),其迭代路徑則是通過不斷升級算力的硬件來支撐不升的法而理不增的量據(jù)由圖2所,邊訓(xùn)基設(shè)施anngn)和右的AI編譯器理擎AICope&neence以及下方訓(xùn)數(shù)anngDaa,同入息入神網(wǎng)Neualeok)中,對占用網(wǎng)絡(luò)(Occuac)和一些幾何形狀(anesandbecs)進(jìn)行分析,最后整輸結(jié),成動駕車輛人機路徑劃。圖特斯拉最新D系統(tǒng)總覽圖資料特斯拉ID、、海量數(shù)據(jù)儲備節(jié)省發(fā)形機器人的前期費用特斯拉FSD系統(tǒng)已有海量數(shù)據(jù)儲備,開發(fā)人形機器人可節(jié)省大量前期費用。車隊傳回的數(shù)據(jù)與場景仿真生成的數(shù)據(jù)共同構(gòu)成特斯拉SD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集。2022年SDbea件全自駕測版使量由00車升到6萬輛,累計有3PB容的頻數(shù)。斯計劃于222年向部區(qū)出SDbea,集數(shù)量一提升。現(xiàn)實世界收集到的數(shù)據(jù)不足以覆蓋所有場景,要完善FD的功能,還需要做仿真模擬。據(jù)222年斯拉AIDy上Auopot團(tuán)隊員紹目特拉僅用5分鐘時間,就可以生成與現(xiàn)實世界非常接近的虛擬場景,幫助特斯拉快速覆蓋尾場。圖eaD裝機量保持穩(wěn)定特斯拉球累交付(萬) 特斯拉裝機數(shù)(臺)D滲透率50 0%5%00 0%5%50 0%5%00 0%5%0 0%0 數(shù)據(jù)TeslikeOrderTracker、鈦媒體、研究所ea數(shù)據(jù)引擎自成閉環(huán)驅(qū)動迭代開發(fā)。conercae(端況可幫由數(shù)據(jù)驅(qū)動的算法模型進(jìn)行升級。影子模式是指,人在進(jìn)行駕駛的同時特斯拉自動駛系統(tǒng)同樣也在計算自己會怎么做,然后和人的選擇進(jìn)行對比。在特斯拉的數(shù)據(jù)擎中,車隊傳回的數(shù)據(jù)從影子模式中挖掘模型誤判(即,自動駕駛選擇的操作方是錯誤的)的數(shù)據(jù),將之召回并采用自動標(biāo)注工具進(jìn)行標(biāo)簽修正,然后加入到訓(xùn)和測試集中,可以不斷優(yōu)化云端和車端的網(wǎng)絡(luò)。這個過程是數(shù)據(jù)閉環(huán)的關(guān)鍵節(jié)點會持成conerae本數(shù)圖數(shù)據(jù)引擎自成閉環(huán)驅(qū)迭代開發(fā)資料來源:02特斯拉IDY、不斷升級的感知、控由于形器斯自動駛遵循“知認(rèn)知決策執(zhí)行”邏輯下將點析SD感、劃策的迭是何特拉器人更智能。感知:特斯拉D系統(tǒng)擁有非常強大的純視感方案。特斯拉純視覺感知的重要工作是目標(biāo)檢測,包括對周圍車輛、交通燈、限速志的識別與檢測,道預(yù)測,判斷物體是移等各種任務(wù)。在eaSD視覺感知神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中,有一個共享的Backoe(RgNe+eeNek是BPN這種絡(luò)是前(業(yè)最佳)的網(wǎng),后更的絡(luò)可直更Head若干頭,即ea軟件架構(gòu)HdarNe這符合類覺流。圖FD視覺感知神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)資料特斯拉ID、視覺感知的整體軟流是:首先8個像的幀數(shù)過ageexacos進(jìn)行征取這采類似ReNes的絡(luò)后將8個像獲的同視頻數(shù)據(jù)直接進(jìn)行融合,利用anoer神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(一種基于注意力機制的深度學(xué)習(xí)模型)進(jìn)行訓(xùn)練,實現(xiàn)特征從二維圖像空間到三維向量空間的變換。由于速度、標(biāo)的遮擋與重現(xiàn)等狀態(tài)無法在單幀下識別,因此第三步是時間融合,給上一步的每個圖予間息最,將一的果發(fā)不的Heads,個eads負(fù)責(zé)特的能后接自己單網(wǎng)。圖利用ranforer神經(jīng)絡(luò)訓(xùn)練,實現(xiàn)從2維圖空間到三維向量空變換資料來源:特斯拉IDYccupncyewrk是222年特斯拉對draNes的重要改進(jìn),也純視覺自動駕駛領(lǐng)域的重要里程碑。此前,純視覺一直被人詬病的對于未知障礙物的識能力。入OccpancyNeok后,不再行目識別,是通得空是否被占用信判是存障礙,決目檢系統(tǒng)效問。ccupncyewrk在一般障礙物幾何感知基上還附加了語義和度加速度輸出,因此和激光雷達(dá)相比,其視覺的語義感知的能力更強,可以更好地將知到的D幾何信息與義信息融合。ccpancyNeok的算率高可以在10毫秒中計算完畢,輸出可以達(dá)到跟相機同樣的3Hz,超過目前絕大多數(shù)雷達(dá)10z的采集頻率。因此在高速環(huán)境或者對快速移動的物體感知方面,純視覺的OccpancyNeok至能做比達(dá)強。對于成本控制更加格人形機器人來講,似cupacyNework的方式優(yōu)于激光雷達(dá)解決方案。機器人上視覺傳感器的成本很低,相對于單線激光雷達(dá)講,所包含的信息則極大豐富,單目視覺可以使用很低的成本覆蓋機器人周身,取機身周圍的OcupacyNeok,作為避障與路徑規(guī)劃的依據(jù)。而且OcuancyNeok是個軟件方案,后期可以使用訂閱軟件的方式收費,升級非常的便捷,相對于件替優(yōu)更。規(guī)劃和控制:ea擁有極強的決策規(guī)劃控制法人體在感知到周圍世界的信息后,會基于對這些信息的認(rèn)知做出相應(yīng)的判來規(guī)劃自己的軀體應(yīng)該作何反應(yīng)并下發(fā)控制指令,人形機器人和自動駕駛汽車也一樣。特斯拉的“交互搜索”規(guī)劃模型進(jìn)一步增強了FD系統(tǒng)的規(guī)控能力。由于車輛、行人的未來行為都有一定的不確定性,特斯拉采用“交互搜索(neaconSeach)的規(guī)劃模型,在線預(yù)測自己和其他車輛,行人等的交互,并對每一種交互帶來的風(fēng)險進(jìn)行評估,最終決定采取何種策略。FD系統(tǒng)還能夠通過cuancyNework對可視區(qū)域進(jìn)建模來處理未知不見景。在02AIY上,可以看到ptus已經(jīng)可以較好地利用起FD中的ccupncyewrk的語義感知能力,從而周環(huán)境互動。另外機人術(shù)設(shè)計中運用了很多強化學(xué)習(xí)方面的算法,比如讓機器人通過人類示教就能學(xué)會一類通用工作的執(zhí)行方法,要大的模仿學(xué)習(xí)能力。圖ptus通過人類示教可以學(xué)會一類通用工作的執(zhí)行方法
圖ptus復(fù)用ccpacyNework感知網(wǎng)絡(luò) 資料來源:特斯拉IDY 資料來源:特斯拉IDY、模型訓(xùn)練的最強算基設(shè)施:DO超級計算機算力是支撐算法的礎(chǔ)以O(shè)ccpancyNeok例,種督絡(luò)要量標(biāo)注的據(jù)行練ea使用了14億圖其進(jìn)訓(xùn)用了10萬PU時(等效于0萬個U運行1小時,溫達(dá)到0Doo的研發(fā)定位是I訓(xùn)練方面最強的超算統(tǒng)目標(biāo)是提高ea模型訓(xùn)練的效率。oo夠理量的據(jù)用無監(jiān)式的注訓(xùn),當(dāng)無人工對訓(xùn)練數(shù)據(jù)集進(jìn)行標(biāo)注,系統(tǒng)能夠自行通過樣本間的統(tǒng)計規(guī)模對樣本集進(jìn)行分析進(jìn)而高效。實上通過機合標(biāo)注Doo已經(jīng)在2022年一內(nèi)續(xù)每7天訓(xùn)練5000個經(jīng)絡(luò)模的奏進(jìn)發(fā)相當(dāng)每8鐘訓(xùn)一個模型。果用工注訓(xùn)練個經(jīng)絡(luò)型要一周至個。2022年AIY上,馬斯克宣布將于023年第一季度正式量產(chǎn)DJOXAPD。EAPD具有超高算力并且降低U集群服務(wù)成本。APD可視為JO算群的成員。個EAPD由兩計托和儲統(tǒng)組,每一托包括6顆D1芯片供1.1EOP算力72個PU機(400個PU才運完自標(biāo)注法現(xiàn)只要4臺DooCabnet柜能大大降低PU集服本。行經(jīng)絡(luò)型cupancyNeoks時比英偉達(dá)10,oo能現(xiàn)的倍。圖相比英偉達(dá)00,oo運行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的效率倍增
圖:使用oo降低U集群服務(wù)成本 資料來源:特斯拉IDY 資料來源:特斯拉IDY、大模型發(fā)展超預(yù)期,加速提升人形機器人交互、決策、感知能力OpenAI團(tuán)隊形器人司X350美進(jìn)軍器行,表人工智能的發(fā)展在人形機器人領(lǐng)域大有可為。我們認(rèn)為,大模型的發(fā)展將大大提升形機人交、策感知力。圖:不斷迭代的自言語大型資料來源:OpenAI官網(wǎng)、研究所第一,機器人和人的然語言交互迎來里碑進(jìn)展。盡管在機器人技術(shù)中使用M具有潛在的優(yōu)勢,但現(xiàn)有的大多數(shù)方法都受限于僵硬的范圍和有限的功能集,不允許進(jìn)行流暢的互動和用戶反饋的行為修正。相比之下,ChatT作為是一個基于上千億大料參數(shù)的生成式自語大模型使用人類反饋進(jìn)行微調(diào),顯示出了非常強的交互功能。能夠讓用戶以更自然的方與機器人模型互動并靈活地進(jìn)行行為糾。將chatgpt應(yīng)用于機器人將有提升機器人與人類交能力。意識到hatT將為機器人與人類交互帶顛性的突破,微軟團(tuán)專開發(fā)的一系列機器人I和高級函數(shù)庫,通過hatt實現(xiàn)用人類語言制機人。其實現(xiàn)路徑是:首先,于機器人是個多元化領(lǐng)域,在微軟的操作框架下,不同機器人,都有自己對應(yīng)的特定函數(shù)庫。這些函數(shù)庫,可以理解為中控,能夠連接機器人控制系統(tǒng)進(jìn)行底層硬件的管理,以及執(zhí)行基本運動的代碼和功能模塊。然后,為了讓hatPT能遵循函數(shù)庫的規(guī)則,需要清晰的預(yù)定義函數(shù)命名。清晰的函數(shù)名能各PI之建良的功連,終成質(zhì)量回最終,在計庫和PI后,給ChaPT寫一文提pop,描述標(biāo)務(wù)并明確說函庫哪函可用就以制器去執(zhí)任。圖:通過hatp,實現(xiàn)機器人與人類的自然語交互資料來源《htPTorRotis:DsinPrinplesndMlbilities,icrosotutonousSstesndRootisRsrh、開源證券研究所開源的popt平臺以不斷迭代的T模型,均將進(jìn)一步提升人形器交互能力,加速人形機器人的落地。由于AI生成內(nèi)容效果和人為提示的質(zhì)量呈相關(guān),微軟開發(fā)了一個協(xié)作開源平臺ProptCat,任何人都能在此分享不同類機器人的Popt策略202年3問世的P4相比tPT是持像、文本輸入以及文本輸出,同時還最多能夠?qū)崿F(xiàn)2.5萬字理解,表現(xiàn)出了在多模態(tài)通用、解力角認(rèn)知長本持方的明進(jìn)。圖:ChatT控制機械臂拼一個微軟的ogo資料來源《htPTorRotis:DsinPrinplesndMlbilities,icrosotutonousSstesndRootisRsrh從決策層分析:hatPT使用了人類反饋強化學(xué)習(xí)(RH)這種訓(xùn)練方法,在訓(xùn)練中可以根據(jù)人類反饋,保證對無益、失真或偏見信息的最小化輸出。這和斯拉SD統(tǒng)使同一境自駕系決與的擇行比并對自動駕駛模型誤判的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)注、修正,再加入到訓(xùn)練和測試集中,進(jìn)行云端和車網(wǎng)優(yōu)的式相近邏。將ChatT入斯拉SD動駛系統(tǒng)的訓(xùn)中有能以速SD統(tǒng)迭。感知層分析:a的開源分割萬物大模型“sgenanythn”問世有望進(jìn)步提升人形機器人的感知能力。圖像分割是機器視覺算法領(lǐng)域的核心問題,此前決圖像分割有交互式分割和自動分割兩種方式,但這兩種方法都沒有提供通用的全自動的分割方法。而AM開源大模型已經(jīng)學(xué)會了關(guān)于物體的一般概念,并且可以為任何圖像或視頻中的任何物體生成ak,甚至包括在訓(xùn)練過程中沒有遇到過的物體和圖像類型。M足夠通用,可以涵蓋廣泛的用例,并且可以在新的圖像『領(lǐng)域』上即開即用,無需額外的訓(xùn)練。英偉達(dá)人工智能科學(xué)家Jman表示Ma的項以計算視領(lǐng)的P3時刻一。圖:SM能很好得對圖像中所有內(nèi)容進(jìn)行自動割資料來源:澎湃新聞、特斯拉機器人降本核心途徑:中國企業(yè)供應(yīng)關(guān)節(jié)模組特斯拉機器人全身使用40個關(guān)節(jié)執(zhí)行器(又稱關(guān)節(jié)模組。節(jié)行模仿人體的關(guān)節(jié)而誕生,最早由美國科爾摩根公司發(fā)明,供應(yīng)給協(xié)作機器人廠商。特斯拉機器人關(guān)節(jié)模組使用的數(shù)量和目前全球領(lǐng)先的人形機器人基本一致,可以機器人運動過程中實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)控制。隨著特斯拉機器人在形態(tài)越來越接近人類,使的關(guān)模數(shù)或進(jìn)步增,動心市場間續(xù)長。表ptus根據(jù)關(guān)節(jié)活動求分別安裝線性執(zhí)器旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器(單位個)關(guān)節(jié)部位線性執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器頸部2肩膀32手臂-肘關(guān)節(jié)12手腕1212腰部2胯部12腿部32腿內(nèi)側(cè)12資料來源:02年特斯拉ID、特斯拉機器人在設(shè)計上也選擇了硬成本最低、軟成本最大的方式后發(fā)制人。斯拉器硬成括40個節(jié)行以其結(jié)構(gòu)目前硬件成本占BM表比例超過5,要達(dá)到2萬美金售價還有8的降價空間。特斯拉機器人關(guān)節(jié)執(zhí)行器采用的零部件種類和現(xiàn)有的工業(yè)機器人基本一致,于沒有像工業(yè)機器人一樣對實現(xiàn)高速運動的要求,一定程度上降低了生產(chǎn)難度,此只需根據(jù)人形機器人的特點對零部件進(jìn)行調(diào)整修改就可以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的大批量產(chǎn),而且軸承、齒輪箱、滾珠絲杠、電機等部件可復(fù)用特斯拉汽車的供應(yīng)鏈。國硬件供應(yīng)商具備很強的低成本大規(guī)模量產(chǎn)能力,迎來了導(dǎo)入特斯拉機器人硬件供鏈的重要機遇。圖:對比當(dāng)前時點和終狀下BM表拆解,線節(jié)和靈巧手的降本間大數(shù)據(jù)來源:02特斯拉ID、、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器包括無框電機、諧波減速器、雙編碼器、力矩傳感器、角接觸交叉滾子軸承。根據(jù)我們測算,無框力矩電機、諧波減速器和力矩傳感器是旋轉(zhuǎn)節(jié)中價值量占比最高的零部件。從早期階段推演到終局狀態(tài)(特斯拉機器人單機價2萬美金時,降價空間最大的為無框電機(降價75%、諧波減速器(降價75、角接觸軸承(價4圖:旋轉(zhuǎn)關(guān)成本拆分早階段 圖:旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)BM拆分,終局狀態(tài)25.4%25.4%25.4%25.4%
3.% 2.%
4.8% 21.8%
21.8%21.8%15.3%無框力矩電機諧波減速器 編碼器力矩傳感器 交叉滾子軸承角接觸軸承
26.2%無框力矩電機諧波減速器 編碼器器 交叉滾子軸承數(shù)據(jù)02特斯拉ID、 數(shù)據(jù)02特斯拉ID、圖:旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)拆解資料來源:Maxon微信公眾號、研究所、傳感器與編碼器:球億市場,海外廠商斷精度領(lǐng)域特斯拉機器人的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)采用高低速雙編碼器和力矩傳感器。輸出側(cè)和電機各有一個編碼器。輸出側(cè)編碼器用于測量輸出位置的變化,電機側(cè)編碼器用于計得到輸出軸的理論位置,與輸出側(cè)編碼器的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,得到外部受力大小,而交付驅(qū)動器進(jìn)行后續(xù)控制。非接觸式力矩傳感器是基于編碼器或霍爾原理測量料形的矩感。圖:特斯拉旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)采雙碼器力矩傳感器 圖:協(xié)作機器人關(guān)節(jié)模中用雙編碼器資料來源:02特斯拉ID、 資料來源:科爾摩根官網(wǎng)編碼器是提供反饋的傳感器,機器人編碼器是伺服控制的核心部件,伺服控制性能提高,必然要求編碼器精度的提高。從物理質(zhì)的不同來分,分為光編碼器和磁編器。編器成相較編碼可下降10多元但磁碼的度低于光編碼器。整體來看,國產(chǎn)編碼器的精度和綜合性能和國外差距較大,國內(nèi)高精市場被日本廠商多摩川和尼康壟斷。國產(chǎn)廠商匯川技術(shù)、埃斯頓、昊志機電、奧普光電(主要用于軍領(lǐng))已經(jīng)實現(xiàn)編碼器自,但主要面向中低市。圖:光編碼器精度高于編器資料shiKSEIMicrodics、力傳感器是感知并量的關(guān)鍵部件。據(jù)gobalnoaon測算,球傳感器場計從021的74.3美增到207年的26.6億元。按照測量維度,力傳感器可以分為一至六維力傳感器。六維力傳感器是目前度最高、力覺信息反饋最為全面、難度最大的力覺傳感器,最早應(yīng)用于航空航天場,后逐步應(yīng)用于打磨、銑削、焊接及裝配場景的工業(yè)機器人以及對傳感性能要更高的協(xié)作機器人。一臺進(jìn)口的六維傳感器價格接近國內(nèi)一臺協(xié)作機器人的價格考慮成本管控,我們認(rèn)為特斯拉機器人在量產(chǎn)初期基本不會使用六維傳感器,使一維傳感器可能較。圖:六維力傳感器應(yīng)用中空間站機械臂 圖:節(jié)卡機器人發(fā)動機配使用六維力傳感器資料來源:高工機器人微信公眾號 資料來源:高工機器人微信公眾號全球傳感器市場的主要廠商有霍尼韋爾、意法半導(dǎo)體、飛思卡爾、博世、浦等中市上高傳感進(jìn)占高達(dá)5,國化低國內(nèi)布機器人用高性能六維傳感器的廠商主要是昊志機電、宇立儀器(安川電機、U、AB的力傳感器合作商,未上市、坤微科技(供貨給節(jié)卡、遨博、睿爾曼、越疆、思靈、大族等國內(nèi)協(xié)機人廠商,未上市。、諧波減速器:特斯機人帶來翻倍空間,0億供給缺口待國產(chǎn)廠商補精密速器的心傳部,據(jù)業(yè)器人0零件本其作用是降低伺服電機的高轉(zhuǎn)速、通過齒輪減速比放大伺服電機的原始扭矩,并提供高剛性保持、高精度定位。諧波減速器是精密減速器的一種,根據(jù)《中國工業(yè)機人發(fā)白書,201年全球工業(yè)機器人用波速器市場規(guī)模為083億元。需求側(cè):特斯拉機器人的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)需要更輕量、小型、集成化的傳動裝置,身16個轉(zhuǎn)節(jié)各用1諧減根我們測算,當(dāng)特斯機人實現(xiàn)100萬產(chǎn)量時,諧波減器新增市場規(guī)模達(dá)到3億元。圖:電機諧波減速器構(gòu)了斯拉機器三種不力的旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器資料來源:特斯拉官網(wǎng)供給側(cè):本默全球波速龍,據(jù)70份產(chǎn)本穩(wěn)定在200臺年并幾乎部應(yīng)以大族為的業(yè)器廠納科產(chǎn)線的自動化程度較低,對檢測人員需求較大。在美德日三地勞動力成本較高的情下其利水僅保在5右遠(yuǎn)于國諧減器商為了保障一的利力管層不進(jìn)激的產(chǎn)策。根據(jù)我測到027年人形器達(dá)100萬量級時全諧波速產(chǎn)能缺達(dá)140臺中約200萬來工器人120來人器人。由于人形機器人的運動速度低于工業(yè)機器人,對諧波減速器性能的要求也低于工機器人,因此國內(nèi)諧波減速器廠商可以勝任人形機器人對零部件的要求,在海外頭謹(jǐn)擴的景,波減器產(chǎn)缺有由中廠填。表全球諧波減速器供格局20201202E203E204E205E206E207E特斯拉機器人銷量(萬臺) --0.552040100供給側(cè)(萬臺) 13.314.219.330.544.347.550.5需求側(cè)(含工業(yè)機 14.116.719933.968.110511913產(chǎn)能缺口(萬臺) 7.82065.631423.853.61498市場空間(億元)73資料來源:研究所注:根據(jù)現(xiàn)有的人形機器人生產(chǎn)制造對供應(yīng)鏈的要求,通常在早期階段,對關(guān)鍵零部件的備貨需要多50%當(dāng)銷量規(guī)模處于10萬50萬臺之間時,對零部件備貨需多1-20%諧波減速器產(chǎn)品的技術(shù)迭代基本停滯,當(dāng)前,我們認(rèn)為應(yīng)從擴產(chǎn)能力以及機一體化實力兩個角來量國內(nèi)諧波減速器商競爭優(yōu)勢。第一,國內(nèi)廠商和海外巨頭之間的差異主要在保持產(chǎn)品一致性下的大規(guī)模擴能力。生產(chǎn)一臺諧波減速器,從數(shù)理模型設(shè)計、材料熱處理理解到設(shè)備選擇、加工藝等環(huán)環(huán)相扣。具體過程是:首先設(shè)計柔輪齒型,柔輪的齒形決定加工設(shè)備的擇,而設(shè)備的選擇又決定鋼輪使用哪種制造材料。目前國內(nèi)外柔輪材料均使用40CMNA、0CA等合金鋼。國內(nèi)企業(yè)的材料熱處理水平相差不大,但總體于國外水平。因此,鋼輪加工技術(shù)路徑的差異直接決定國內(nèi)諧波減速器廠商產(chǎn)能放的慢及產(chǎn)本高低。圖:諧波減速器廠商技路對比資料來源:研究所第二,機電一體化能力機電一體化,是指將精密減速器、電機及驅(qū)動器傳感器進(jìn)行組裝形成一個基本傳動單元,再通過控制器控制這個高度集成化的傳關(guān)節(jié)以實現(xiàn)對本體的運動控制。機電一體化可以進(jìn)一步縮小零部件體積,實現(xiàn)整運動制提工機人等動設(shè)的活。機電一體化是未來減速器廠商競爭制高點。全球諧波減速器龍頭哈默納科自1977起產(chǎn)售電體化品陸研了服電、動傳器控制,認(rèn)為提高整體運動控制實力是實現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步的核心。哈默納科作為引領(lǐng)諧波減速器行業(yè)多年的龍頭企業(yè),其產(chǎn)業(yè)布局方案是判斷行業(yè)趨勢的風(fēng)向標(biāo)。同時,人形機器人對關(guān)節(jié)小型、輕量的要求也在對機電一體化產(chǎn)品有更高的需求。因此,我們認(rèn)為機電體實是波速器商來競焦。公司 機電一體化實力表公司 機電一體化實力漢宇集團(tuán)【子公司同川科()同川科技在創(chuàng)建初期開發(fā)協(xié)作機器人時已經(jīng)在機電一體化領(lǐng)域開始布局()參股國內(nèi)高端傳感器公公司 機電一體化實力技的機電一體化能力國最強】中大力德綠的諧波
龍頭海伯森6.5的股份以布局傳感單元。傳感器是機電一體化系統(tǒng)最主要也最難突破的環(huán)節(jié),機器人需要通過內(nèi)部和外部的各種傳感器來感知自身、操作對象和作業(yè)環(huán)境的狀態(tài),以實現(xiàn)精準(zhǔn)的位置控制。201年,海伯森生產(chǎn)的六維力傳器獲得全球協(xié)作機器人大廠丹麥優(yōu)傲獨家認(rèn)證,首次打破在高端傳感領(lǐng)域的美日德壟斷()同川科技已經(jīng)有自主研發(fā)的伺服系統(tǒng)已成功推出伺服電機,01年起公司開始向客戶提供全部自研的“伺服電機V諧波減速器結(jié)構(gòu)件集成化產(chǎn)品,02H1實現(xiàn)營收1.3億。01年公司在日本建立伺服驅(qū)動器研究院,目前已成功研發(fā)出伺服驅(qū)動器,有望于223年形成銷售,屆時其機電一體化布局更加完善通過收購開始初步布局機電一體化:江蘇開璇(綠的諧波控股10)主營EthrCT總線型伺服驅(qū)動器、結(jié)構(gòu)緊湊型伺服電機、無框力矩電機旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、諧波減速模組等產(chǎn)品。蘇州麻雀(公司控股70)提供機器人應(yīng)用集成、工業(yè)視覺系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)、M、SCDA等智能制造全方位解決方用。資料來源:中大力德公告、綠的諧波官網(wǎng)、高工機器人網(wǎng)、、關(guān)節(jié)軸承:用量超期可復(fù)用汽車供應(yīng)鏈速本特斯拉機器人關(guān)節(jié)處使用的軸承是支持旋轉(zhuǎn)軸或其他運動體的機械基礎(chǔ)件,以復(fù)用新能源汽車軸供應(yīng)鏈,加速降本。特斯機轉(zhuǎn)節(jié)用2個角接觸軸承用承受高轉(zhuǎn)的一的軸向。用1個剛性強的交叉滾子軸承,受較的向和向。線性關(guān)節(jié)用1個四點接觸,高速件承雙向大軸力徑,以及1個深溝球軸承根我們測算,當(dāng)特斯機人量產(chǎn)達(dá)到百萬臺級各類軸承的單價均可降到百元以內(nèi),以100萬臺產(chǎn)量計算,帶來的軸承市場空間增量約37億元。從供應(yīng)鏈角度,深溝球軸承國內(nèi)成熟供貨,價格低,附加值低;角接觸軸承國內(nèi)可供貨,價格低,精度低;四點接觸軸承國內(nèi)可供貨,價格低,精度低;交叉子軸承國內(nèi)少數(shù)廠可貨,難度大圖:特斯拉機器人根據(jù)同置的受力特點選用同承資料來源:02特斯拉IDY我國軸承產(chǎn)業(yè)大而不強,高端軸承市場被以SF、NSK為代表的國際廠商據(jù),國內(nèi)廠商以生產(chǎn)小型、中低端軸承為主。因此,國產(chǎn)軸承廠供應(yīng)深溝球軸承角接觸軸承以及四點接觸軸承更具備優(yōu)勢。深溝球軸承設(shè)計簡單,能高速運行并工作期間無需保養(yǎng),價格低,是使用最普遍的軸承,國內(nèi)已經(jīng)實現(xiàn)成熟供貨。交叉滾子軸承是和諧波減速器配套使用,制造難度大,全球范圍內(nèi)可大規(guī)模量產(chǎn)的企少,要本TH日本O、日本NS日企默科德舍勒旗下的N國內(nèi)諧波減速器龍頭綠的諧波自研交叉子軸承,截至2021年年報已入中試階段。、線性關(guān)節(jié)特斯拉機器人全身使用2個線性執(zhí)行器(亦成為伺服電缸,采用無框電機滾柱絲杠的方案。絲杠的傳動精度高,輸出力能力強,但反驅(qū)透明度差(所以需力傳感器,響應(yīng)速度偏慢。這套驅(qū)動方案可以實現(xiàn)高剛性,但可能會限制下肢高動態(tài)的運動能力。線性關(guān)節(jié)是特斯拉機器人在硬件端優(yōu)化升級的核心。特斯拉機器人線性關(guān)節(jié)用的通用伺服推重比從100Ng~420Ng,其中自重較小的一款0.6公斤級別的驅(qū)動器可能受限于尺寸及集成化的難度,導(dǎo)致推重比較低為10Ng,對比國內(nèi)先進(jìn)的自重0.1g級別的微型伺服電缸推重比已達(dá)到49Ng,仍有較大提升空間。圖:特斯拉線性關(guān)節(jié)使行滾柱絲杠資料來源:02特斯拉ID、根據(jù)我們測算,行星滾柱絲杠、倒置滾柱絲桿是線性關(guān)節(jié)中價值量占比最高的零部件,行星滾柱絲杠在特斯拉機器人硬件總成本中占比也最高。終局狀態(tài)下,星滾柱絲杠、倒置柱杠相比早期階段的價間分別達(dá)到9、9。圖:線性關(guān)節(jié)成本拆分早階段 圖:線性關(guān)節(jié)BM拆分,終局狀態(tài)0.4%
8.6% 2.2% 0.2% 8.6%24.1%55.9%
4.3% 21.4%1.5%12.0%
21.4%3力矩電機 行星滾柱絲杠 倒置滾珠絲深溝球軸承 力傳感器 位置傳感器四點接觸球軸承
力矩電機 行星滾柱絲杠 倒置滾珠絲深溝球軸承 力傳感器 位置傳感器四點接觸球軸承數(shù)據(jù)02特斯拉ID、 數(shù)據(jù)02特斯拉ID、、滾柱絲杠:傳動新撬千億市場,國內(nèi)廠將從0→1打破海外壟線性執(zhí)行器和旋轉(zhuǎn)行最大的不同在于使了柱絲杠。滾柱絲杠是滾珠絲杠的一種細(xì)分品類,制造難度比滾珠絲杠難度更大。滾絲桿是最常使用的機械傳動元件之一。傳統(tǒng)滾珠絲桿通過在絲杠和螺母之間引入滾珠能耗降于20,而摩降,度以。滾絲滾體徑和接觸點數(shù)大高滾絲杠因承力壽大大升。行星滾柱絲杠具有高承載、高壽命、高精度、高負(fù)載、高穩(wěn)定性、導(dǎo)程小、響應(yīng)速度快、更清潔環(huán)保、更容易實現(xiàn)電控化等優(yōu)勢,將成為液壓驅(qū)動、滾珠絲杠電動缸的未來技術(shù)主力替代方案。在機器人、自動化行業(yè),行星滾柱絲杠替代滾珠絲杠電動缸和氣缸;在機床、醫(yī)療器械、光學(xué)儀器行業(yè),行星滾柱絲杠替代滾珠絲杠在汽、能汽、能電以工機領(lǐng)替代壓。圖:行星滾柱絲杠電動優(yōu)明顯 圖:滾柱絲杠滾動體直徑和接觸點的數(shù)量大大高于滾珠絲杠資料來源:新劍傳動官網(wǎng) 資料來源:斯凱孚中國微信公眾號、圖:行星滾柱絲將替滾絲杠和液壓驅(qū)動,為來最主流的精密傳部件資料來源:新劍傳動官網(wǎng)
根據(jù)aueaketReeach數(shù)據(jù)2019年球珠桿市規(guī)為15.48億美元,計226將到296.61億元期年復(fù)合長約為6.14其中,亞太地區(qū)是全球滾珠絲桿的主要市場,2019年亞太地區(qū)市場份額占比為436%,預(yù)計2026年將長至4664,亞地區(qū)場的快速長主源于等發(fā)展中國在空制和器人行的求級。高精度滾珠絲杠技術(shù)壁壘高,海外廠商占據(jù)壟斷地位。全球主要的滾珠絲桿商有NSK日本工本H、日斯孚CR5市率到約46根據(jù)相關(guān)數(shù),本歐滾絲桿業(yè)據(jù)全約7的場額國內(nèi)行滾柱絲杠生產(chǎn)商稀缺,僅有少量具備小批量研發(fā)制造能力的企業(yè),包括秦川機床、新劍動、鼎智科技。、機器人關(guān)節(jié)高功率度選擇:無框電機特斯拉機器人線性、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)處使用的無框電機是去掉軸、軸承、外殼、反饋或端蓋的伺服電機,只包含定子和轉(zhuǎn)子。無框力電機的核心優(yōu)勢是輸出力矩大結(jié)構(gòu)緊湊,散熱性好。199年由美國nand電機公司(160年和科爾摩根光學(xué)司合并為科爾摩根公司)發(fā)明,用于早期導(dǎo)彈和空間飛行器的慣性制導(dǎo)系統(tǒng)上的動萬向節(jié)?,F(xiàn)在,無框電機的典型應(yīng)用包括機器人和機器人關(guān)節(jié)、武器站、傳感的萬節(jié)瞄系、人機進(jìn)導(dǎo)、廠動化備。海外廠商科爾摩根、Mxn、日本電產(chǎn)、Mog電機位列全球無框電機市場第一梯隊,國內(nèi)供應(yīng)包步科股份、昊志機。圖:Maxon無框電機應(yīng)用于作機器人關(guān)節(jié) 圖:無框電機只包含定和子,可輸出大力矩資料來源:Mon官網(wǎng) 資料來源:科爾摩根官網(wǎng)、靈巧手:關(guān)注率先實現(xiàn)微型線性執(zhí)行器量產(chǎn)的企業(yè)特斯機靈技術(shù)現(xiàn)人機人巧手致單共6個由度1關(guān),起20磅重,可完大徑物抓,時能足取精巧體需從202年特拉AIDY上的視可看目前特斯拉機器人靈巧手的設(shè)計優(yōu)先滿足大口徑物體的抓取,適用于在總裝線上進(jìn)行物體的搬運也驗證了特斯拉機人率先在汽車總裝產(chǎn)上入使用。以因時機器人為代表的廠商在機器人靈巧手方面已擁有全球領(lǐng)先的技術(shù)實力。衡量靈巧手性能強弱的指標(biāo)是單個手指可施加的力,目前全球領(lǐng)先的水平是單個手指施加1kg右力因時器靈手個指可施的已能達(dá)3k。特斯拉機器人靈巧手內(nèi)部構(gòu)成是一個微型的線性執(zhí)行器(伺服電缸。內(nèi)部通過高速運轉(zhuǎn)的空心杯電機(小功率段體積最小、功率密度最高的電機)提供動力搭載小模數(shù)齒輪的減速箱起到類似于旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的能力。高性能的螺桿結(jié)構(gòu)使整結(jié)構(gòu)更為緊湊。整個微型線性執(zhí)行器由低壓驅(qū)動板來控制。國產(chǎn)廠商在除了減速以外的其他零部件領(lǐng)域均處于量產(chǎn)的布局期。在特斯拉機器人的拉動下,能夠率實現(xiàn)型性行量企將過模應(yīng)幅降。圖:靈巧手內(nèi)的執(zhí)行器一微型伺服電缸資料來源:機器人大講堂微信公眾號、國產(chǎn)加工設(shè)備取得長足進(jìn)展,為零部件廠加速擴產(chǎn)保駕護(hù)航磨床和齒輪加工機床屬于金屬切割機床,是減速器、軸承、滾珠絲杠、電機在精加工階段的重要設(shè)備。齒輪加工機床主要包括磨齒機和車齒機,磨床包括螺紋床和外圓磨床。磨齒是齒輪精加工的主要工藝,通過可靠有效地加工硬齒面齒輪,修正熱處理產(chǎn)生的變形和粗加工的各項誤差,提高加工精度。目前,國產(chǎn)數(shù)控磨機已取得了長足發(fā)展,各項性能比肩海外品牌,差距在于精度的保持程度,即,備是可滿每個產(chǎn)出零件維同的高準(zhǔn)。國產(chǎn)精加工設(shè)備取得長足進(jìn)展,保障國內(nèi)機器人核心部件廠商擴產(chǎn)。國內(nèi)機床、寧江機床(未上市、北平機床(未上市)目前都已具備批量生產(chǎn)高精度齒輪加設(shè)的力截至2022年H1秦機磨齒年能30,臺磨齒機每可工1萬汽齒輪可于其V器生線中力、環(huán)傳動也曾是秦川機床滾磨齒機的客戶。寧江機床和華中數(shù)控緊密合作,設(shè)備已用于航航天高度域。磨齒機利用砂輪作為磨具加工圓柱齒輪或某些輪加工刀具齒面的齒輪加工機床。零部件加工設(shè)備 作用 圖示表磨齒機利用砂輪作為磨具加工圓柱齒輪或某些輪加工刀具齒面的齒輪加工機床。零部件加工設(shè)備 作用 圖示屬于齒輪加工機床。利用齒輪型刀具與工屬于齒輪加工機床。利用齒輪型刀具與工車齒機 件之間進(jìn)行強制嚙合,按空間展成法切齒輪齒面,具有材料去除率高、成形精好等優(yōu)點螺紋磨床可用于滾珠絲杠的高效精密磨削零部件加工設(shè)備 作用 圖示資料來源:秦川機床官網(wǎng)、
、其他零部件:電池、視覺傳感性能優(yōu)異特斯人機人電容量2.3W、力電52,金外保提安。電池實現(xiàn)小體積大容量,推測復(fù)用了汽車動力電池技術(shù)。電池與主板、散熱風(fēng)扇置于胸中。視覺傳感器硬件為左右單目相機+魚眼相機,硬件成本較低,依賴算法。集成了汽視傳的術(shù)實現(xiàn)確的D建。廠等分景應(yīng)用PS傳感。圖:特斯拉機器人電池主、風(fēng)扇集成于胸腔中資料來源:特斯拉222IDY、落地場景先在汽車總裝廠落地,后滲透至廣闊OC市場、關(guān)鍵時點:新車型在西哥工廠生產(chǎn),ptus或?qū)⑹状闻繎?yīng)用人形機器人的最終目標(biāo)是成為通用型機器人,但在此之前需要先落地在固定場景進(jìn)行軟硬件的升級迭代。根據(jù)特斯拉機器人目前關(guān)節(jié)模組的特點,我們認(rèn)為汽車總裝廠有望最先開始使用人形機器人,后續(xù)逐步滲透到所有制造業(yè)工廠。前整車制造為壓焊、裝、裝其沖、接、裝動率高達(dá)到8%以上,以液壓機和大功率機械臂為主;總裝自動化率較低,因裝配部件細(xì)、碎、小輕,基本全部依賴人工。考慮到人形機器人的小體積、輕負(fù)載和視覺傳感等特點,可將安在裝替人力行運裝工。2023年3月,特斯拉官墨西哥超級工廠,一入門級車型將在此先產(chǎn)。我們認(rèn)為特斯拉機器人有望在墨西哥工廠有首次投入使用。在算法提升、供應(yīng)鏈續(xù)優(yōu)化后,應(yīng)用場景逐漸擴展到社會服務(wù)業(yè)和家庭服務(wù)業(yè),真正發(fā)揮出其相對工機器人的通用性優(yōu)圖:2023年投資者日展示,特斯拉機器人已經(jīng)可以獨立行走
圖:特斯拉機器人進(jìn)行裝 資料來源:特斯拉223年投資者日 資料來源:特斯拉223年投資者日、按量產(chǎn)規(guī)模不同,本奏分為3階段目前人形機器人本約為1015萬美元左右,未產(chǎn)量增加及工藝善將低成本根優(yōu)選測根據(jù)產(chǎn)模同人機器降進(jìn)大分為3段:千小量產(chǎn)降本030至約10美元;1萬幾萬量降本0%至5萬元幾萬百萬大模產(chǎn)本7080至23萬。圖:預(yù)計200年人形機器人本將下降至23萬美元數(shù)據(jù)優(yōu)必選、、受益標(biāo)的圖:受益標(biāo)的總覽資料來源:02特斯拉ID、注:圖中線性關(guān)節(jié)、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的使用部位僅一處示例、奧普光電:國內(nèi)光柵編碼器領(lǐng)軍者奧普光電主業(yè)為光電測控儀器設(shè)備、新型醫(yī)療儀器、光學(xué)材料和光柵編碼產(chǎn)品研、產(chǎn)銷。奧普光電持股5的子司禹衡光學(xué)前身是建于1965年的長春第一光學(xué)器廠,是中國最早的光電編碼器及光學(xué)儀器專業(yè)制造商。編碼器是是伺服電機內(nèi)集成的傳感器,分為光編碼器和磁編碼器。從97年制造出中國第一臺工業(yè)編碼器到如今國內(nèi)領(lǐng)先的高端傳感器系列,禹衡光學(xué)已實現(xiàn)包括金屬光柵角度編碼器絕對式光柵尺(國內(nèi)唯一、旋轉(zhuǎn)變壓器、角度編碼器、齒輪編碼器及常規(guī)編碼器在內(nèi)多列學(xué)碼產(chǎn)品局。四大與傳感器相關(guān)的國家重大專項均落戶禹衡,體現(xiàn)出公司國內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)力“高精度同步控制光電編碼器產(chǎn)業(yè)化“高精度、高分辨力絕對式光柵旋轉(zhuǎn)編碼器研制“高集成化單碼道絕對式光柵尺研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化“高分辨率角位移傳器研與業(yè)”國重大目落禹。兩大目順完驗。禹衡光學(xué)編碼器目前跟廣州數(shù)控等國內(nèi)主流機器人廠家都有配套。同時,伺服產(chǎn)上面2022新出了款應(yīng)于伺產(chǎn)的25絕對光編,精度更高、產(chǎn)品穩(wěn)定性也更好,特別適合在協(xié)作機器人上面的使用。同時,尺寸上也變得小就配服機器和型機人節(jié)使的個品。、匯川技術(shù):工控行業(yè)龍頭,打通工業(yè)機器人上游核心部件及中游本體鏈條匯川技術(shù)是我國工業(yè)自動化領(lǐng)域龍頭。主要為設(shè)備自動化/產(chǎn)線自動化/工廠自動化提供變頻器、伺服系統(tǒng)、PCM、高性能電機、傳感器、機器視覺等工業(yè)動化心件工機人產(chǎn)。公司全資子公司長春匯通具備光電編碼器以及磁編碼器自制生產(chǎn)能力,生產(chǎn)磁編碼器應(yīng)用于公司自產(chǎn)的伺服電機,降低了伺服電機的生產(chǎn)成本,公司運動控類產(chǎn)品的毛利率行領(lǐng)。圖:匯川技術(shù)運控類產(chǎn)毛率領(lǐng)先行業(yè)6.%5.%4.%3.%2.%1.%00%
218 219 220 221兆威機電 鳴志電器 步科股匯川技術(shù) 禾川科技 信捷電數(shù)據(jù)、2016年公司收購海萊開始布局滾珠絲杠截至2018年6月控股上海萊恩100的股權(quán)。2022年3月,司布公,立全子司“京技術(shù)有限公司,進(jìn)行絲杠、工業(yè)機器人生產(chǎn)廠房及配套設(shè)施的建設(shè),總投資不超過16.5億元于202年6月工建。圖:匯川技術(shù)布局除減器的工業(yè)機器人核心件及工業(yè)機器人本體資料匯川技術(shù)官網(wǎng)、、埃斯頓:掌握運動控制核心技術(shù)的國產(chǎn)機器人本體龍頭埃斯頓是我國工業(yè)機器人龍頭,擁有“核心部件本體機器人集成應(yīng)用”的全產(chǎn)業(yè)鏈競爭優(yōu)勢。核心部件包括伺服系統(tǒng)、PC、H、編碼器、數(shù)控系統(tǒng)。本體包括六軸通用機器人、四軸碼垛機器人、AA機器人以及焊接機器人,應(yīng)用于涵蓋于光伏、鋰電、焊接、鈑金折彎、沖壓、壓鑄、木工打孔、裝配、分揀、打磨去毛、膠。起步期對數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)核心技術(shù)的潛心研發(fā)奠定了公司成為國內(nèi)工業(yè)機器人龍頭的基礎(chǔ)。公司202年推出金屬形機床控系統(tǒng),206金屬成形床展機床電液伺服系統(tǒng),208年拓展交流伺服系統(tǒng),012年起基于自主運控技術(shù)、伺服技術(shù)優(yōu)勢進(jìn)入工業(yè)機器人領(lǐng)域。全球工業(yè)機器人龍頭發(fā)那科也是憑借對底層控系統(tǒng)技術(shù)的極致掌握,牢牢守住全球工業(yè)機器人龍頭的地位,毛利率水平高于為工機人大族安川機及B。圖:埃斯頓是國產(chǎn)工業(yè)機器人龍頭(銷量,022年)
圖:埃斯頓工業(yè)機器人量毛利率雙升2.7% 2.3%2.8%3.%
31.2%5.2%
15.3%8.2%8.2%7.9%6.%
2001001005000
3.0%3.0%3.0%3.0%3.0%3.0%2.0%2.0%發(fā)那科 上海BB安川 庫卡愛普生 埃斯頓 匯川 雅馬
218 219 220 22122H1埃斯頓工業(yè)機器人銷量(臺)川崎 那智 埃夫特 其他 埃斯頓工業(yè)機器人及成套設(shè)備業(yè)務(wù)毛利率數(shù)據(jù)MIR 數(shù)據(jù)、、秦川機床:磨齒機、磨床核心標(biāo)的,子公司布局滾珠絲杠秦川機床是我國機床行業(yè)的老牌國企,是我國磨齒機龍頭。歷經(jīng)50載深耕,公司在機床及核心部件領(lǐng)域的技術(shù)產(chǎn)品積淀深厚,是高端數(shù)控機床及核心部件自主研發(fā)主力軍。主營業(yè)務(wù)按產(chǎn)業(yè)分為機床板塊、零部件板塊、工具類板塊和儀器儀表板塊四板塊。精密磨齒機(國產(chǎn)龍頭)齒輪類零件的加工數(shù)控車床及車削中心軸或盤套類零件、旋轉(zhuǎn)體盤套類零的車削加工加工中心及車銑復(fù)合加工中心殼體、閥類、盤類和箱體類、復(fù)雜面、多面體零件加工精密磨齒機(國產(chǎn)龍頭)齒輪類零件的加工數(shù)控車床及車削中心軸或盤套類零件、旋轉(zhuǎn)體盤套類零的車削加工加工中心及車銑復(fù)合加工中心殼體、閥類、盤類和箱體類、復(fù)雜面、多面體零件加工秦川QC/QMK列專用機床用于特定典型難加工零件的加工。產(chǎn)品分類 主要產(chǎn)品示意圖 主要用途螺紋磨床用于滾珠絲杠副、螺桿副、螺紋磨床用于滾珠絲杠副、螺桿副、數(shù)控螺紋磨床精密蝸桿等產(chǎn)品加工;刀片磨床用于工量具、刃具領(lǐng)域。蝸桿磨床用于種齒型蝸桿的精密加工。外圓磨床可用于磨削多臺階或肩面的軸類零件滾珠絲杠機床裝備、各種機械設(shè)備、自動化行業(yè)以及汽車制造高端裝備制造等領(lǐng)域滾動直線導(dǎo)軌高端復(fù)雜刀具
分為滾齒刀具、插(車)齒刀具、剃齒刀具、拉削刀具、數(shù)刀具、螺紋刀具。主要用于各種高度齒輪、零部件、成型面及專用零件的加工。數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)用于數(shù)控磨齒機、滾齒機、加工中心等機床控制資料來源:公司公告、扎實推進(jìn)定增項目助新增長。司募不過12.3億集金資項目投資為1.2億,除補充動資,向以四個目入10.6億。截至203年4月8日本次增目經(jīng)得交所核過尚經(jīng)國證監(jiān)會同意注冊,并由公司向深交所和中國證券登記結(jié)算有限責(zé)任公司深圳分公申請理票行上事宜即完本定項目部報準(zhǔn)序。秦創(chuàng)原·秦川集團(tuán)高工業(yè)母機創(chuàng)新基地項(一期)5.9高檔數(shù)控秦創(chuàng)原·秦川集團(tuán)高工業(yè)母機創(chuàng)新基地項(一期)5.9高檔數(shù)控加工中心生產(chǎn)基地及研發(fā)中心建設(shè)”預(yù)計達(dá)產(chǎn)新增高端五軸數(shù)控加工中心產(chǎn)能35臺。36個月新能源汽車領(lǐng)域滾動能部件研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化設(shè)2.0滾珠絲杠副、滾珠(柱)導(dǎo)軌副數(shù)字化車間建設(shè),計劃增加滾珠絲杠精密螺桿副產(chǎn)能28萬件年、滑動直線導(dǎo)軌產(chǎn)能13萬米年、配套的螺母及滑塊產(chǎn)能30萬件年及6萬件年36個月新能源乘用車零部件設(shè)1.5新增發(fā)動機軸、發(fā)動機從動泵輪、泵輪、副軸等新能源汽零部件產(chǎn)量合計24萬套年,齒輪精度達(dá)到~3級24個月建設(shè)期募投項目生產(chǎn)產(chǎn)品示意圖建設(shè)內(nèi)容投入總資金(元)項目名稱建建設(shè)期募投項目生產(chǎn)產(chǎn)品示意圖建設(shè)內(nèi)容投入總資金(元)項目名稱復(fù)雜刀具產(chǎn)業(yè)鏈強鏈鏈賦能提升技術(shù)改造(建設(shè)主體為漢江床)資料來源:秦川機床公告、
1.7
新建真空熱處理廠房及配套設(shè)施,提升工藝,改造環(huán)保設(shè)施,新增整硬合金滾刀、插刀、合金及螺旋拉刀、整硬控刀具、可轉(zhuǎn)位齒輪刀具、轉(zhuǎn)位銑刀、刀具應(yīng)用場景關(guān)產(chǎn)品產(chǎn)能等5.1萬件年
36個月、恒立液壓:國內(nèi)液壓件龍頭,定增項目加碼線性驅(qū)動器產(chǎn)能傳統(tǒng)業(yè)務(wù):公司是我國液壓件龍頭。液壓元件及系統(tǒng)是大型機械核心傳動裝置工程機械為公司核心產(chǎn)品的第一大下游。下游客戶包括:美國卡特彼勒、日本神鋼日立機、保建機三一徐工柳、中工程鐵建工世界50強和全球名機戶。電動缸是液壓缸的升級產(chǎn)品,公司布局滾珠絲杠及電動缸和行星滾柱絲杠電缸有兩大核心優(yōu)勢。第一,公司已經(jīng)前瞻性地在電動缸領(lǐng)域已形成相關(guān)技術(shù)積累試產(chǎn)驗2020之司已功成1.275T等電缸品產(chǎn)驗,已向客戶交付成品并實現(xiàn)銷售。第二,滾珠絲杠的工件特點是加工精度高、變形要求格,而公司憑借在液壓件領(lǐng)域多年積累,擁有很強的精密加工制造能力,具備生滾珠絲桿的技術(shù)、工藝和設(shè)備基礎(chǔ)。公司也是全球范圍內(nèi)少數(shù)擁有自制鑄件廠的壓件業(yè)一。2022年公司定增項目之一線性驅(qū)動器項目總投資15.7億元,其中建設(shè)投資14.1億,項達(dá)將形年產(chǎn)10400準(zhǔn)滾絲電缸450根重載滾珠絲桿電動缸、70根行星滾柱絲桿電動缸、10000米標(biāo)準(zhǔn)滾珠絲桿和00000米重滾絲的產(chǎn)力。、鳴志電器:海外布局最充分的國產(chǎn)空心杯電機供應(yīng)商鳴志電器以步進(jìn)電機起家,是打破日企壟斷、進(jìn)入混合式步進(jìn)電機全球前唯一家資業(yè)目步進(jìn)機市份全前三。鳴志電器的核心優(yōu)勢在于通過對三家海外優(yōu)質(zhì)運控企業(yè)的收購,切入了價值更高的空心杯電機場并積累了重要的??唾Y源。2022,志海外入占總收入比例的。此外,公司對研發(fā)高度重視,020年以來研發(fā)費用保持在億以并斷長。圖:鳴志電器境內(nèi)外市齊發(fā)展 圖:公司高度重視研發(fā)100%100%8.0%6.0%4.0%2.0%00%
40.53%40.53%42.98%44.52%45.10%42.48%48.13%59.47%57.02%55.48%54.90%57.52%51.87%217 218 219 220 221 222境內(nèi)收入 境外收入
252151050
2.182.181.861.351.520.94218 219 220 221 222研發(fā)費用(億元)數(shù)據(jù)、 數(shù)據(jù)、20142015年鳴電購國P和N公,打核技圈為作優(yōu)秀人才和優(yōu)質(zhì)客戶奠定基礎(chǔ)。兩家公司均地處硅谷附近,成立30余年,在北生物醫(yī)療儀器設(shè)備、高端安防監(jiān)控設(shè)備、航空航天電子設(shè)備等高附加值領(lǐng)域擁有重要市場份額和客戶資源。N具備尖端0.9度混合式步進(jìn)電機技術(shù),公司后續(xù)谷歌、特斯拉的合得于收購了Ln公司。2019年,鳴志電器收購瑞士ehnosftoon,擴展無刷電機、空心杯電機。Toon早期為球強的心電業(yè)Mn工機在心機一體化刷機域有定的noo產(chǎn)廣應(yīng)用醫(yī)設(shè)、導(dǎo)設(shè)、超細(xì)加和器等域。圖:被收購公司在機器、導(dǎo)體、航空航天等域技術(shù)積累和成熟解方案資料各公司官網(wǎng)、、步科股份:伺服電機實力逐步展現(xiàn)步科股份是國內(nèi)領(lǐng)先的工業(yè)自動化與工廠數(shù)字化的解決方案供應(yīng)商。步科股為移動機器人、工業(yè)機器人、新能源制造,還有醫(yī)療設(shè)備、倉儲物流、機床行業(yè)供涵蓋伺服系統(tǒng)PC、步進(jìn)系統(tǒng)、HI等工控件的解決方案,其中機人行業(yè)為公營主來。公司全資子公司常州精納專業(yè)從事伺服電機的研發(fā)生產(chǎn)。主營產(chǎn)品包括低壓直流伺服電機、高壓直流伺服電機、無框電機、無刷電機以及可集成減速機、驅(qū)動的一體化伺服電機五大品類。其中,無框電機主要用在協(xié)作機器人,基本可以做和國際龍頭企業(yè)性能、功率和過載能力、以及動態(tài)響應(yīng)能力接近,同時成本和售具有定勢。2022年,常州精納實現(xiàn)營業(yè)收入.31億元,同比提升1.6%,實現(xiàn)凈利潤0.18億元,同比增長19,增速相較221年提升154pc。022工自動化行業(yè)景氣度較為低迷,但公司的營收、凈利潤逆勢增長,體現(xiàn)出公司的產(chǎn)品實力斷受客認(rèn),來長潛較。圖:步科股份146W無框電機的額定轉(zhuǎn)矩可達(dá)到 圖:2020222年,常州精納利潤同比增速提升1350Nm 19.4%4.1%119.4%4.1%10500
220
221
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6%4%2%0%資料來源:常州精納官、 數(shù)據(jù)步科股份年報
常州精納營業(yè)收入(百萬元常州精納凈利潤(百萬元)收入同比增速凈利潤同比增速、江蘇雷利:不斷向高附加值領(lǐng)域拓展的微特電機龍頭傳統(tǒng)業(yè)務(wù):2017年市初,司國領(lǐng)的用電微電及能組件整體解決方案提供商,空調(diào)電機及組件、洗衣機排水泵、洗衣機排水電機和冰電機組是司主產(chǎn)品。上市以來,公司不斷拓展高附加值市場,目前形成了家電、新能源、工業(yè)控制醫(yī)療四個板塊。醫(yī)療板塊主要產(chǎn)品包括線性執(zhí)行器、直流無刷電機、音圈電機、空心杯電機,應(yīng)用領(lǐng)域主要為呼吸機和VD(含寵物VD。工控板塊,公司布局伺服電機、伺服驅(qū)動、齒輪箱、絲桿、編碼器五大產(chǎn)品線。新能源板塊含儲能和新能源車兩大業(yè)務(wù)板塊,其中新能源車業(yè)務(wù)含電子化與輕量化兩個方向,儲能板塊主要產(chǎn)品為冷卻水泵。2021,工控、醫(yī)療、汽車領(lǐng)域分別實現(xiàn)營業(yè)收入1.611.47億元。公司切入空心杯電機和絲杠的途徑是對鼎智科技進(jìn)行收購,鼎智科技自208年成以便注精直線動統(tǒng)核優(yōu)產(chǎn)品絲組、性行器。2022年蘇現(xiàn)收入29億,比降.57實歸凈潤26億元,同比增長660。凈利潤上漲的原因,一方面在于公司持續(xù)加大新能源汽電子泵、儲能泵、工控電機、醫(yī)療用音圈電機、空心杯電機、激光雷達(dá)電機等產(chǎn)的研發(fā)投入,改善產(chǎn)品銷售結(jié)構(gòu),使得綜合產(chǎn)品毛利率有所提升;另一方面子公鼎智技醫(yī)板業(yè)實現(xiàn)速長使公盈利力著升。、漢宇集團(tuán):諧波減速器后起之秀,生產(chǎn)效率、機電一體化實力國內(nèi)領(lǐng)先漢宇集旗股公同川科于012成,2015年逐進(jìn)行波速器研發(fā),核心技術(shù)與與哈默納科一脈相承,具備正向研發(fā)實力,諧波減速器產(chǎn)品能位國第梯,要應(yīng)于業(yè)器領(lǐng)年產(chǎn)能達(dá)十萬臺級。規(guī)模化量產(chǎn)能力保障:成本低:公司使用的球墨鑄鐵材料成本低;加工效率高加工設(shè)備車齒機、插齒機、滾齒機在效率和精度方面極具優(yōu)勢,使用相同機臺數(shù)時公司從原材料到產(chǎn)成品的總時間相比國內(nèi)其他廠商降低3%;擁有設(shè)備采購渠道優(yōu)勢:海外設(shè)備產(chǎn)能不足、交期延長是掣肘諧波減速器廠商產(chǎn)能擴張因素之一,公司在成立初期多次前往日本調(diào)研,在日積累了諧波減速器產(chǎn)業(yè)鏈資源,可以以更低的價、短交購加工備。參股海伯森,延伸公司機電一體化能力,擴大潛在合作客戶群體:傳感器機電一體化系統(tǒng)最主要也最難突破的環(huán)節(jié),公司參股國內(nèi)高端傳感器龍頭海伯森布局傳感單元。海伯森生產(chǎn)的高端六維力傳器獲全球協(xié)作機器人大廠丹麥優(yōu)傲獨家認(rèn)證首次打破在高端傳感器領(lǐng)域的美日德壟斷。優(yōu)傲作為國際協(xié)作機器人頭部廠商,協(xié)作機器人產(chǎn)品對關(guān)節(jié)的輕量、集成有更高的要求和更廣泛的需求。海伯森通過傲的證也同科帶來在合契。、綠的諧波:國內(nèi)諧波減速器龍頭綠的諧波是國產(chǎn)諧波減速器龍頭,也是國內(nèi)首家量產(chǎn)諧波減速器的廠商。包括諧波減速器及金屬部件、機電一體化產(chǎn)品及液壓產(chǎn)品,客戶包括埃斯頓、節(jié)智能、匯川技術(shù)、華數(shù)機器人、廣州數(shù)控、新時達(dá)、埃夫特、遨博智能、億嘉和優(yōu)必選、UneslRobos、ologen、aanMdcalSsem等工業(yè)機器人和協(xié)作機人商。公司新增目募不超過0.3億,于一代密動置能造項目建,目成將新新代波速器100萬、電體行器20萬套年能公大模量的力一提。公司通過收購開始初步布局機電一體化。江蘇開璇(綠的諧波控股00%)主營EthrCT總型伺驅(qū)動器、結(jié)緊湊型伺電機、無框矩電機旋執(zhí)行諧波減速模等產(chǎn)品。州麻雀(公控股70提供機器人用集成、業(yè)視覺系統(tǒng)人交系、S、AA等能造方位決案。、中大力德:機器人運動執(zhí)行部件制造的多面選手中大力德是國內(nèi)唯一同時提供精密減速器、伺服驅(qū)動,永磁直流電機和交流減速電機的機械傳動控制核心部件制造商。人形機人落地條件之一是零部件標(biāo)準(zhǔn)化因人形機器人的零部件數(shù)量遠(yuǎn)超工業(yè)機器人,屆時會帶來大量、多品類的標(biāo)準(zhǔn)零件需求。公司自制除控制器外的所有機器人核心部件,公司的多品類布局契合本廠商求。公司具備非常強的制造能力,自000年起做減速電機起家,發(fā)展至今形成了訓(xùn)練有素的生產(chǎn)隊伍,擁有充足的設(shè)備支撐,保障公司產(chǎn)能擴張:公司的密行減速器已實現(xiàn)年出貨量70萬臺的水平。諧波減速器大規(guī)模生產(chǎn)難度近似于精密行星減速器、伺服系統(tǒng)大規(guī)模生產(chǎn)難度更低。截至222H1,公司擁有00名技術(shù)練的產(chǎn)員2022精加設(shè)總預(yù)超過200臺佛基、債募投項目產(chǎn),密速(主為、波速)設(shè)產(chǎn)將到50萬年,伺服統(tǒng)計能達(dá)到18套年。圖:中大力德持續(xù)投入定產(chǎn),大量購置的設(shè)已攤銷完畢250200150100050000213 214 215 216 217 218 219 220 221
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