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人形机器人的“心脏”——一个超4000亿元的市场空间

发布时间:2024-02-08 17:11:53   来源:博亿堂娱乐官方网站

  近期,机器人产业迎重磅政策性利好出台,工业与信息化部文件提到,人形机器人集成人工智能、高端制造、新材料等先进的技术,有望成为继计算机、智能手机、新能源汽车后的颠覆性产品,将深刻变革人类生产生活方式,重塑全球产业高质量发展格局。

  随着人口老龄化程度加深,劳动力人口的下降,机器替代人力将成为未来长期发展的新趋势。政策利好叠加需求空间巨大,机器人行情再度被引爆。

  目前机器人产业中,电机是其重要部件,根据德邦证券在周四报告中指出的,电机是机器人运动的“心脏”,对运动精度起决定作用。

  随着产业化进程加速,电机有望迎来广阔空间。德邦证券估算指出,假设未来10年全球人形机器人出货量达到500万台,则电机市场空间有望达4280亿元。

  根据德邦证券的介绍,机器人概念产生超百年,目前正快速进化,已进入早期产业化落地阶段。从历史来看,人形机器人的发展历史大致上可以分为四个阶段:

  第四阶段是以特斯拉Optimus机器人为代表的产业化落地阶段,该阶段尚处于发展前期。

  从人性机器人结构来看,德邦证券指出,人形机器人主要部件包括电机、减速器、传感器等,力矩电机研制难度较大。

  人形机器人发展至今,其本体从部件角度可总体划分为 三块:执行器(伺服系统、减速器、驱动单元等)、控制器(工控 系统、人工智能相关系统等)、传感器(本体感受传感器、机器视 觉等)。就当下最先进的人形机器人而言,其主要部件包括电机、减速器、传感器、上/下肢运动方式、手部关节、直线和旋转关节使用的轴承。

  其中,电机是其重要部件,德邦证券介绍称,机器人关节驱动器是双足人形机器人核心部件,按动力来源可大致分为液压、气动、电机驱动、记忆金属、生物类(心肌细胞)等:

  电机驱动和液压驱动是较为常见的两种形式,电机方案的优点是,在运动控制方面, 其设计比液压控制有更成熟的解决方案,处理器编码器也相对更容易正确获取运动状态的实时反馈,控制精度也有很大保障,而且相较液压成本便宜了很多。

  电机被视为机器人的 执行单元,根据自身的需求被安装在各关节上控制关节运动,机器人诸如行走、跑、弹跳等动作均由机器人关节电机驱动产生,是机器人运动的“心脏”。

  其中,机器人常用电机大致上可以分为直流电机、伺服电机、步进电机三大类,未来应用空间较大的有两大类,伺服电机中的无框力矩电机和空心杯电机:

  1、伺服电机中的无框力矩电机体积小、便于集成,适用于机器人关节环境:无框力矩电机没有确定的固定单元,能自由地适配不一样的客户的外壳、轴承和反馈装置等部件的集成安装,具有整体质量更轻、体积更小、运动响应更快及能效高等特点。

  2、伺服电机中的空心杯电机是灵巧手核心部件,拥有非常良好的节约能源的效果、动力性能及控制性能。空心杯电机为微特电机,具有突出的节能特性、灵敏方便的控制特 性和稳定的运行特性,技术优势显著。作为高效率的能量转换装置,在很多领域代表了电动机的发展方向。

  以特斯拉人形机器人Optimus为例,Optimus主体部分共有28个执行器,线个,所用电机为无框力矩电机。28个执行器分布于肩、肘、腕、躯干、髋、膝、踝等部位。28个执行器分布于肩、肘、腕、躯干、髋、膝、踝等部位。

  从当前背景来看,AI助力+政策支持,人形机器人有望迎来历史性发展机遇。德邦证券总结指出,北京、上海、深圳、山东等地今年以来也都发布了关于人形机器人的支持政策。

  另一方面,人形机器人作为通用机器人的代表和具身智能的优秀载体,一方面正在受益于通用AI的发展,另一方面,也以“具身智 能”成为AI与物理世界的接口,和下一代通用AI的终端平台。

  包括上游零部件、中游本体及下游应用,相比常规机器人技术方面的要求更高。核心零部件是人形机器人的重要支撑,电机在核心零部件中占比较高。

  核心零部件供给是未来机器人产业规模化发展的重要支撑,人形机器人三大核心零部件包括减速器、伺服系 统和控制器,成本合计占比超70%。

  展望未来,德邦证券指出,人形机器人需求有望超汽车,远期全球市场空间或超万亿:

  机器人每台售价会大大低于汽车,预计低于2万美元。若机器人销量达到2022年汽车销量,人形机器人全球市场空间或将超过1.6万亿美金。

  假设未来10年全球人形机器人出货量达到500万台,无框电机单价 2500元、空心杯电机单价1300元,则10年后人形机器人带来的无框电机增量市场有望为3500亿元,空心杯电机增量市场有望为780亿元,合计4280亿元市场空间。