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机器人产业链

22-07-30 10:15 815次浏览
巨阳科多
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人形机器人 有四大系统,即传动系统、伺服系统、环境感知系统、控制系统。

围绕这几个系统,延伸出来的相关产业链很庞杂。
国盛证券指出,类比工业机器人,从成本构成来看,控制器、伺服系统和减速器等三大零部件是产业链中技术壁垒最高、成本占比最大的环节,成本占比分别为10%、25%、35%。特斯拉 Bot引领人形机器人时代,减速器用量有望大幅提升。

1、传动系统-核心是减速机。
这个细分方向是目前市场最热的,按大类分为通用减速机和精密减速机,精密减速机是机器人中用的,里面又分为谐波 减速机和RV减速机。这里面,谐波减速器更加重要,一是单机用量大,二是国产替代的逻辑更顺。
谐波:绿的谐波
RV:双环传动中大力德
2、伺服系统-决定了机器人是否能动起来。
它是一种可以精确输出运动状态的驱动系统,机器人采用的伺服电机、伺服驱动器、编码器共同构成私服系统,可以精确输出机械位移或者转角、速度加速度等,让机器人各部委按需求方式运动。
这个方向是减速机之下第二重要的。
相关:禾川科技汇川技术埃斯顿雷赛智能
3、环境感知系统-视觉、听觉、触觉。
这个很好理解,因为要模仿人,所以感知系统,是人形机器人的一个增量环节,包含着各类传感器分支,对应的如摄像头、激光雷达、温度传感器、气味传感器、听觉传感器等等,这里面对应的方向很多。
4、控制系统-是机器人的“神经中枢”。
用于控制驱动系统完成对应运动,这个方向目前信息较少,因此市场对此研究的不多,后面有机会再挖掘。

还有一大类方向,就是制造机器人所需的上游材料,尤其是稀土永磁,根据机构的测算,到2025年机器人对应钕铁硼需求增量可能超过2万吨,相关:正海磁材宁波韵升大地熊安泰科技中钢天源 等。
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巨阳科多

22-07-31 21:38

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1、特斯拉人型机器人的发布节奏和销量目标?
9.30 的 AI DAY 发布,预计明年初开放预定;明年底开始交付;内部的交付量目标是 23 年 10 万台、24 年 50 万台、25 年 100 万台。
初期只在美国推广,先从特斯拉车主中启动;因为美国的人工比较贵,2.5 万美元买一个高 科技产品有一定场景,接受度也比较高。
2、BOM 中比较重要和高价值量的部分?
最重要的芯片和算法都是自己掌握的,主控芯片 AP320/420,台积电代工,3/2nm 工艺;AI 训练的 DOJO 芯片,三星代工;
机器视觉的算法。 硬件里边价值量比较大的 8 个谐波减速器、碳纤维材料、4680 电池、液冷方案、10 个空心 杯电机、触感器芯片、4 个 RV 减速器、摄像头芯片/镜头/模组

目前国内对减速器、电机、液冷这些关注的比较多。
谐波减速器用的是哈默纳科、RV 减速器用的是纳博。
国内的绿的谐波、双环未来都会去测, 包括市场上大家听到的一些小公司,也会尽量去测试,但是确定下来至少要明年下半年之后 了。
液冷方案国内聊的比较多,三花确实做了一个比较关键的方案;因为人型机器人要快充、各 种场景的移动,所以制冷比较重要。但是三花初期设计的方案,是用液冷电机的方案,成本 比较高,未来期望能用普通伺服电机+液冷模块的低成本方案解决。
空心杯电机是精度要求最高的,用了日本的厂商,成本也比较贵;欧洲那 3 家更用不起;这 个国内的公司差距太大基本没有机会。最终规模化生产的时候不一定用 10 个,可以一个点 控制 2-3 个手指,降到 3-5 个空心杯。
大家问的比较多的江苏雷利,我确定的说特斯拉没有直接接触;也不是空心杯电机;是三花 找他定制了液冷方案中的电机,他的角色应该不是特别重要。
伺服电机单价便宜,300-400 元,但是用到 30 多个,所以总量比较大;现在车上的供应商 是汇川和宁波恒帅,恒帅做的产品便宜又好用,后面在车上和机器人上可能都有比较大的机 会
巨阳科多

22-07-31 21:28

2
仿生机器人由三大部分(传感、控制、机械)和六大系统(感知、人机交互、控制、驱动、机械、机器人与环境交互)组成,其中机械部分是其他几个部分的基础,机械部分有驱动系统和机械系统;
按部位分类,机械部分又可以分为头、胸腔、手臂、手、腿和足等。
关节是机器人的关键点之一,也是机器人成本占比最高的部件。机器人关节是指机器人各个零部件之间发生相对运动的机构。机器人关节模组包括电机、减速器、控制器等。一般成年人的骨头有 206 块,大的关节有 78 个,仿人机器人模拟人类的关节和骨骼架构,因此通常有 15-70 个关节。人的关节运动特点是运作速度快、机动性好,同时脚着力点是离散的、高速碰撞的,因此人形机器人的关节往往要满足瞬时高功率输出、高能量利用效率以及抗瞬时冲击能力,关节设计是人形机器人的难点和要点之一,包括关节数量、布置方式以及整机构型。
假设人形机器人平均价格 20 万元,规模效应下每个 RV、谐波减速器价格下降至 3000 元和 1000 元左右,每个电机和控制器价格下降至 500-800元和 300-500 元,那么对应的每台人形机器人关节成本占比约 29%-42%,其中减速器成本占比 13%-16%,电机成本占比 10%-16%,控制器成本占比 6%-10%。
从成本结构来看,关节占到机器人的 1/3 到 50%以上成本。以工业机器人为例,减速器、伺服电机、控制器成本占比分别为 35%、20%、15%,整体成本占比 70%左右。从盈利能力来看,关节的相关部件的盈利能力也较高,尤其是减速器,主要是减速器产品壁垒高,全球竞争格局集中度高(现有龙头市场份额超过 70%)
关节主要由减速器、电机、控制器等部件组成,其中机器人厂商的减速器外购为主,控制器自制为主。

减速器:连接动力源与执行机构之间的传动机构,能将马达的转速降低,并让转矩提升。
减速器是个重资产、高投入、慢回报的产业,从全球工业机器人大厂来看,多未自行研发减速器,主要采购日本厂商纳博和哈默的产品,这两家公司占据了全球减速器市场 70%以上,国内双环传动绿的谐波近几年实现了国产替代,持续抢占减速器市场份额。

电机:是机器人的动力系统,一般安装于机器人的关节处,是机器人运动的心脏,可细分电机本体和运动控制系统两个部分。
机器人关节电机有交流伺服电机、微型电动机、直流伺服电机和步进电机等。
伺服电机主流供应商包括日本松下、摩川、安川、三菱、三洋、富士以及欧美厂商如德国伦茨(Lenze)、博世力士乐(Bosch Rexroth)等,其中日系厂商在工业机器人伺服电机中的市场份额约 40%。

控制器:是机器人的“大脑”,包含硬件和软件两部分。硬件是工业控制板卡,软件是控制演算法。一般较成熟的机器人厂商都自行开发控制器,以保证品质的稳定性及产品的维修体系,因此也是各机器人厂商的核心技术所在。

人形机器人中成本占比高、格局相对确定的关节及其相关部件将率先爆发,考虑新能源汽车与人形机器人在三电系统、传感系统、人机交互系统有相似或重合,特斯拉产业链上的核心供应商也有望受益,推荐标的双环传动、拓普集团、绿的谐波(国君机械覆盖),受益标的三花智控
成东俊

22-07-31 11:29

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图片打不开
巨阳科多

22-07-31 09:44

1
巨阳科多

22-07-30 10:30

0
伺服系统、减速器和控制器是工业机器人的三大核心零部件。
减速器是连接伺服电机和执行机构的中间装置,通过齿轮啮合将伺服电机的动力传递到执行机构上,起到匹配转速和传递转矩的作用。
在工业机器人领域,减速器是最基础的核心部件,有谐波减速器和RV减速器两种类型。
其中RV减速器传动比范围大、精度较为稳定、疲劳强度较高,并具有更高的刚性和扭矩承载能力,一般放置在机器人机座、大臂、肩部等重负载的位置。
谐波减速器具有单极传动比大、体积小、质量小、运动精度高并能在密闭空间和介质辐射的工况下正常工作的优点,使其在机器人小臂、腕部、手部等部位具有较大优势。

其中
1)谐波减速器:预计肩部、肘部、腿部、腕部、腰部、颈部等几个主要关节的谐波减速器用量为9-14个。
国盛证券假设谐波均价为1500元,单台用量为10个,则单台机器人谐波减速器价值量约为1.5万元,100万台人形机器人销量对应谐波需求量约为1000万个,对应市场规模150亿元。
2)RV减速器:人形机器人腰部、髋部空间较大,且对承载能力要求较高,预计配备RV减速器2-4个。
假设均价为3000元,单台用量为2个,则单台机器人RV减速器价值量约为6000元,100万台人形机器人销量对应RV减速器需求量约为200万个,对应市场规模60亿元。
国盛证券表示,整体看人形机器人未来放量将带动RV+谐波减速器需求持续增长。
国产减速器厂商有望获得更大市场份额产业格局方面,据国盛证券研报,工业机器人时代减速器市场由海外厂商主导,目前国产替代趋势正逐步显现。
谐波减速器方面,技术较RV偏低,因此从技术上看对国产厂商而言更加易于突破,目前国产谐波减速器厂商已经开始进行国产替代,其中绿的谐波国内市占率已超过20%。
RV减速器方面,由于构型复杂,长期以来全球市场格局高度集中,纳博特斯克占据全球70%以上市场份额。近年来,伴随国产RV减速器的发展,纳博特斯克在中国的市场份额已低于全球水平,并呈下降趋势,根据高工机器人数据,2021年双环传动的国内市场份额仅次于纳博特斯克

国盛证券认为,人形机器人带来减速器广阔需求,人形机器人时代,国产减速器厂商有望获得更大的市场份额,主要逻辑包括:
1)产能端:国内厂商扩产节奏快,有望更快满足减速器持续扩张需求。
全球谐波减速器龙头(哈默纳科)和RV减速器龙头(纳博特斯克)均为日本企业,考虑到日本的人工成本较高,国内厂商在扩产成本上备具一定优势。
2)成本端:人形机器人对硬件成本更为敏感,国内厂商具备性价比优势。特斯拉人形机器人的售价预计在17万人民币左右,若硬件供应商为国内,则可大幅降低机器人硬件成本

东吴证券指出,核心零部件重要性十分突出,一方面高性能的零部件是实现机器人感知与运动的基础;
另一方面核心零部件成本占比较高,人形机器人迎产业化机遇,可以关注核心零部件环节,比如除减速器外的伺服驱动、控制器等。
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