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在“算力教父”黄仁勋看来,随着生成式AI时代的到来,未来所有工厂都将变得由软件定义、机器人化,他们制造的汽车也将是机器人。 由机器人技术设计的机器人,用于制造机器人。 换句话说,社会生产可能变得高度自动化和智能化,人类将迎来“解放”。
人形机器人成群结队,越来越多的科技巨头加入竞争。 近期,半导体大厂三星电子也开始制定人形机器人发展战略,将公司下一步发展点押在机器人赛道上,高度重视并全力拓展机器人业务。
过去有波士顿动力、本田等老玩家,也有未来特斯拉、三星等“新星”。 人形机器人浪潮下,谁能脱颖而出?
人形机器人的昨天、今天和明天
顾名思义,仿人机器人一般是指具有与人类相似的身体结构和运动方式(双足行走、手部协作等)的智能机器人。 生活场景,从特殊到一般。 因此,仿人机器人不仅需要强大的运动控制能力,还需要非常强的感知和计算能力。
回顾人形机器人的发展,大致可分为三个阶段:
1928年至1973年,行业仍处于初级探索阶段,市场主要以欧美、日本为主。 例如,美国通用电器制造商西屋电气公司发明的“”、英国WH理查兹和飞机工程师艾伦·雷菲尔德发明的“埃里克”、日本生物学家西村诚发明的“自然学习”等都已成为全球最受欢迎的第一批仿人机器人,目前仿人机器人的相关研究主要集中在仿人的结构和驱动上,机器人尚不具备感知和决策的功能。
1973年至2013年,仿人机器人产业进入系统感知阶段,仿人机器人在“视觉”和“触觉”方面取得重大突破。 日本本田人形机器人ASIMO于2000年发布。
自此,行业进入决策阶段。 仿人机器人具有更强的自主学习和决策能力,众多知名产品相继问世。 例如,美国波士顿动力公司的新版Atlas于2017年正式发布。新型防护装备的可靠性。
从目前的行业格局来看,电动汽车公司特斯拉以“擎天柱”引领人形机器人浪潮,微软、谷歌等科技巨头纷纷入局,推动大型车型与机器人的结合。 除了车企、科技巨头之外,纯粹的机器人厂商达门、优必选也在持续推动人形机器人的研发。
图| 资料来源:东吴证券
新进入的三星尚未公开其完整的人形机器人业务版图,但相关报道透露,三星将在10月举办的“三星技术日”上推出一款采用人形机器人技术的医疗机器人。
从价格来看,仿人机器人的成本仍处于较高水平。 例如ASIMO和Atlas的成本都在200万美元水平; 展望未来,特斯拉首席执行官埃隆·马斯克表示,人形机器人擎天柱的量产成本预计将低于2万美元。
关节是高价值的环节
为了分析人形机器人的成本,需要将其分成单独的组件。 以特斯拉的“擎天柱”为例,特斯拉人形机器人主要包括躯干、四肢和手部等结构。 电池组模块集成在特斯拉人形机器人的躯干内,机器人的“大脑”也位于躯干内; 肢体主要由28个执行器组成,分为线性和旋转两种; 手部使用 6 个执行器。 具有 11 个自由度的执行器(一只手)。
图| 资料来源:东吴证券
执行器布局方案包括14个线性执行器和14个旋转执行器,分别分布在肩部(3个旋转)2个、上臂上(1个线性)2个、小臂上(2个线性+1个旋转)、2个腰部(2 圈)、臀部 2 圈(2 圈)、大腿 2 圈(直 2 圈)、小腿 2 圈(直 2 圈)。
具体部分是:
旋转执行器方案:电机+谐波减速器+双编码器(位置传感器)+扭矩传感器+轴承;
直线推杆解决方案:电机+行星滚柱丝杆+编码器(位置传感器)+力传感器+轴承;
灵巧手方案:空心杯电机+蜗轮蜗杆。
从产业链价值来看,国信证券测算,硬件成本70%以上来自于关节,包括旋转关节、直线关节、手动关节等。 同时,硬件方面的难度还在于接缝处。 涉及的主要部件有无框/空心杯电机、谐波/行星减速机、滚珠/滚柱丝杠、扭矩/位置传感器、轴承等。
具体到公司层面,据国信证券统计,主要涉及的公司有:
减速机链接:格林谐波、双环传动、中达利;
微电机板块:鸣志电气、江苏雷力、步科;
丝杠连杆:恒力液压、秦川机床;
伺服链接:汇川技术、雷赛智能、合川科技;
旋转/线性接头:三花智控、拓普集团。
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