★ 人形机器人电机确定性高,关节采用无框力矩电机、灵巧手采用空心杯电机
2023 年 8 月 16 日,世界人形机器人大会在北京召开,各厂商人形机器人产品百花齐放,“关节”方案多样。其中,关节电机方案确定性较高,多选用无框电机做关节集成,且具有定制需求。灵巧手采用空心杯电机+多级行星减速器,在此基础上集成丝杠、传感器及驱动器后形成微型伺服电缸。
★ 传动方案行星滚柱丝杠最优,降本为关键;其他直线方案得以呈现
行星滚柱丝杠是丝杠中性能最优异也最贵的品类,为目前性能最优的关节方案。由于价格高昂,降本能力将成为行星滚柱丝杠方案能否大量应用的关键。特斯拉采用行星滚柱丝杠的优势主要在于,其申请了采用滚柱丝杠的汽车线控转向专利后,可加速滚柱丝杠量产进程,加快车机协同,实现降本。除行星滚柱丝杠外,其他几种人形机器人腿部传动方案包括滚柱丝杠、连杆、T 型丝杠等。其中智元机器人的轮足式结构采用连杆方案,能够在轮式模式和足式模式之间可切换。
(1)力控方面,智元机器人将视觉传感集成进灵巧手指尖,实现末端视觉闭环,可实现精细操作。帕西尼采用多维度大阵列触觉传感器,能够完成抓取薯片、缝合伤口等精细动作。力矩传感一般集成在关节中,机器人自由度越高,对力矩传感的精度、协同性要求就越高;柔性机械臂的力矩传感主要使用 SEA 方案。(2)控制系统方面,智元的具身智脑 EI-Brain 架构把控制系统分为云端的超脑和端侧的大脑、小脑,以及脑干几层;大脑提供 AI 辅助的抽象思维能力,小脑生成运动控制指令,脑干负责电机控制、伺服等硬件底层任务。而对于特斯拉人形机器人来说,由于其本身的软件及算法已经很强,我们认为,后续量产落地的关键主要在于“小脑”及“脑干”级的对应厂商能否配合产品迭代并实现有力降本。
★ 减速器方案行星、谐波皆有应用,轴承环节相对确定
★ 受益标的
本体:博实股份等技术优势突出、享受人形机器人产业政策支持的本体厂商。零部件:按照竞争格局、价值量、受益确定性排序:(1)丝杠与关节轴承:五洲新春;(2)传感器:奥普光电、奥比中光(指尖视觉传感器)、昊志机电;(3)电机:鸣志电器(空心杯电机)、步科股份(无框力矩电机);(4)行星减速器:中大力德、双环传动;(5)控制器:拓邦股份、雷赛智能。
★ 风险提示:人形机器人落地进度不及预期,机器人硬件及控制方案迭代风险。