人形机器人关节执行器行业分析( 27 页)

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目 录

1. 人形机器人：持续更迭，产业化渐行渐近 ..... 6

1.1 机器人概述：不断演进，AI 技术有望加快实现具身智能 ..... 6

1.2 什么是人形机器人？ .... 7

1.3 特斯拉发布人形机器人原型机，商业化序幕或将开启 ..... 8

2. 关节执行器：核心零部件，有望受益人形机器人打开市场空间 ...... 10

2.1 电机：无框力矩电机和空心杯电机有望放量 ...... 11

2.1.1 无框力矩电机：磁路和工艺设计是难点，通常需要定制 ..... 11

2.1.2 空心杯电机：手指关节匹配度较高，难点在于大批量生产、装配 ....... 13

2.2 减速器： RV 和谐波减速器常用在机器人中，已逐步进行国产替代 ..... 14

2.2.1 RV 减速器：高精度、大负载 .... 15

2.2.2 谐波减速器：体积小、重量轻，或更适合人形机器人 ..... 16

2.3 滚动功能部件：高端滚珠丝杠和行星滚柱丝杠国产化率尚低 .... 18

2.4 力矩传感器：六维力矩传感器壁垒最高，国内企业已有布局 .... 21

3. 长期：劳动力缺口及人工智能的成熟普及有望进一步打开人形机器人的市场空间 . 23

3.1 劳动力短缺等宏观因素影响加大对人形机器人需求 ....... 23

3.2 AI 技术的加持，推动人形机器人渗透率提升 ...... 23

4. 投资建议 ...... 25

5. 风险提示 ...... 26

图目录

图1 工业机器人系统组成 ....... 6

图2 工业机器人关键零部件 ....... 6

图3 工业机器人图例 ...... 7

图4 服务机器人图例 ...... 7

图5 机器人的发展经过三代 ....... 7

图6 早期早稻田大学的双足机器人和仿生机器人 ....... 8

图7 “擎天柱”机器人迭代 .... 8

图8 线性执行器示意图..... 10

图9 旋转执行器示意图..... 10

图10 特斯拉“擎天柱”执行器 ...... 11

图11 无框力矩电机示意图 ..... 12

图12 科尔摩根无刷电机组成 ..... 12

图13 无框力矩电机的优势 ..... 12

图14 协作机器人和关节模组（采用无刷力矩电机） ..... 12

图15 无刷空心杯电机 .... 13

图16 有刷空心杯电机 .... 13

图17 减速器分类 ....... 14

图18 工业机器人中减速器应用 ...... 14

图19 RV 减速器 ..... 15

图20 RV 减速器传动原理 ...... 15

图21 RV 减速器市场份额（2021） ....... 16

图22 RV 减速器市场份额（2022） ....... 16

图23 全球工业机器人RV 减速器需求量及市场规模...... 16

图24 中国工业机器人RV 减速器需求量及市场规模...... 16

图25 谐波减速器 ....... 17

图26 谐波减速器传动原理 ..... 17

图27 特斯拉“擎天柱”旋转执行器或采用谐波减速器 ...... 17

图28 谐波减速器市场份额（2021） ...... 18

图29 谐波减速市场份额（2022） ..... 18

图30 全球工业机器人谐波减速器市场规模 .... 18

图31 中国工业机器人谐波减速器市场规模 .... 18

图32 滚珠丝杠（内循环）的组成 ...... 19

图33 丝杠、螺母、滚珠配合截面图 ...... 19

图34 行星滚柱丝杠副结构图 ..... 19

图35 滚柱丝杠、滚珠螺母与滚柱啮合原理图 .... 19

图36 反向滚柱丝杠结构图 ..... 19

图37 单个滚柱的行星滚柱丝杠机构运动简图 .... 19

图38 “擎天柱”部分线性执行器可能采用反向式行星滚珠丝杠 .... 20

图39 力传感器示意图 .... 21

图40 六维力矩传感器可用于人形机器人 ....... 22

图41 力控插拔 ....... 22

图42 中国六维力/力矩传感器销量及预测 ...... 22

图43 各国65 岁以上人口比例（2021 年） ....... 23

图44 2025 年工业机器人装机量预计达到69 万台 .... 23

图45 ChatGPT for Robotics：设计原则和模型能力 ...... 24