上傳人：白***

認證信息

認證類型：個人認證

認證主體：唐**（實名認證）

IP屬地：湖南

IP屬地：湖南 上傳時間：2023-09-30 格式：DOCX 頁數(shù)：9 大小：18.86KB 積分：20 舉報 版權(quán)申訴

人形機器人供應(yīng)鏈?zhǔn)袌龇治?.特斯拉推進人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈快速發(fā)展人形機器人廠商不斷涌現(xiàn)人形機器人研究起步于雙足行走的模仿，拓展至人工智能的研發(fā)。由日本早稻田大學(xué)加藤一郎教授率先解決了人形機器人的雙足行走問題，至此揭開了人形機器人研究的序幕。行走機構(gòu)的設(shè)計以及相應(yīng)控制方法的解決推動著人形機器人邁向自主式：1973年，加藤一郎等人在WL-5的基礎(chǔ)上配置了機械手以及人工視覺、聽力裝置組成了自主式機器人WAROT-1，人形機器人的研究也逐漸擴展到人工智能方面。人形機器人在控制方法和人工智能技術(shù)不斷更迭的基礎(chǔ)上取得了迅速發(fā)展，商業(yè)化條件日益成熟。1990年以來，機器人的行走能力、智能化和功能也越來越強大，本田公司的ASIMO是行業(yè)的典范。2010以來，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展推動人形機器人受到了更多大眾關(guān)注，技術(shù)也愈發(fā)成熟，2015年，Pepper的市售是人形機器人走入大眾市場的重大嘗試，2021年波士頓動力旗下Atlas的跑酷視頻一經(jīng)發(fā)出便收獲百萬點贊，電動車巨頭Tesla也于2021年宣布將推出人形機器人產(chǎn)品“擎天柱”，預(yù)計該項目的價值將超過電動車和FSD芯片。TeslaBot堅持仿人設(shè)計，向高性能方向發(fā)展首先，從研發(fā)進展來看，自2021年AI日推出概念機以來，特斯拉人形機器人已經(jīng)完成多個版本迭代，2022年AI日展示了平臺機型第二代版本，目前仍在第二代版本的基礎(chǔ)上持續(xù)改進。其次，從步態(tài)行走技術(shù)來看，TeslaBot在2022年4月就完成了第一次步態(tài)行走，其后在6月、8月、9月持續(xù)完善行走功能，在2023年5月的股東大會上，TeslaBot已經(jīng)能夠在工廠內(nèi)實現(xiàn)穩(wěn)步行走。最后，從功能來看，2022年10月，TeslaBot具備了一定的抓取、搬運、上下料功能；2023年3月，TeslaBot展示了使用螺絲刀的功能；2023年5月股東大會上，TeslaBot展示了雙手處理復(fù)雜任務(wù)的能力，這是當(dāng)前人形機器人最難做到的一部分。此外，在2023年5月的股東大會展示的新版本中，TeslaBot還表現(xiàn)出了：①精準(zhǔn)的控制力，TeslaBot電機轉(zhuǎn)矩控制已經(jīng)可以達到十分精密的水平，能夠在運動過程中不打碎腳下的雞蛋。②探索并記憶環(huán)境功能，特斯拉汽車的FSD（全自動駕駛）系統(tǒng)和人形機器人的底層模塊已經(jīng)打通，人形機器人可以使用FSD構(gòu)建強大的視覺系統(tǒng)，通過攝像頭讓模型快速遷移，有望構(gòu)建有史以來最大的人形機器人數(shù)據(jù)飛輪。TeslaBot將推動機器人更便宜更好用，帶來需求爆發(fā)2020年，全球工業(yè)機器人安裝量約達到38.35萬臺，同比增長2.76%；2021年全球工業(yè)機器人安裝量達到51.74萬臺，同比增長34.90%。2021年全球工業(yè)機器人保有量達到347.71萬臺，同比增長15.33%。目前全球工業(yè)機器人的年安裝量水平，還不如全球挖機的年銷量（超過60萬臺，其中中國市場2022年銷量15.2萬臺），工業(yè)機器人與挖機都是人工替代，且前者應(yīng)用場景更多，理論上工業(yè)機器人年安裝量應(yīng)該遠高于挖機年銷量。2.人形機器人執(zhí)行系統(tǒng)供應(yīng)鏈分析人形機器人執(zhí)行系統(tǒng)總覽從執(zhí)行系統(tǒng)來看，根據(jù)特斯拉2022年的AI日展示的細節(jié)，TeslaBot擁有40個機電執(zhí)行器，其中軀干+腿部+手臂共有28個執(zhí)行器，包括14個旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、14個線性執(zhí)行器；手指有12個執(zhí)行器。TeslaBot軀干+腿部+手臂的28個執(zhí)行器又可以分為6類，包括扭矩為20、110、180Nm的旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器和牽引力為500、3900、8000N的線性執(zhí)行器。TeslaBot手指的12個執(zhí)行器分布于兩只手，單個手擁有6個執(zhí)行器、11個自由度。電機：為人形機器人提供驅(qū)動力電機是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置，通常由定子、轉(zhuǎn)子、殼體、結(jié)構(gòu)件構(gòu)成。電機可分為電動機與發(fā)電機兩個大類。電動機也稱電機（俗稱馬達），它的主要作用是將電能轉(zhuǎn)換為機械能，利用通電線圈產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并作用轉(zhuǎn)子形成磁電動力旋轉(zhuǎn)扭矩，作為用電器或機械的動力源。發(fā)電機的主要作用是把機械能轉(zhuǎn)化為電能。本報告中所提到電機指電動機，以電磁場作為媒介將電能轉(zhuǎn)化為機械能，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)或直線運動，作為用電器或各種機械的動力源。編碼器：實現(xiàn)電機位置&速度反饋，助力精準(zhǔn)運動控制編碼器主要用來測量磁極位置和電機轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)速。編碼器是一種可以將角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號，并將電信號進行解析、編制和轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲的信號形式的設(shè)備。編碼器通常安裝在閉環(huán)控制的電機系統(tǒng)上用以測量磁極位置和電機轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)速。編碼器分辨率對電機系統(tǒng)的控制精度具有重要影響。編碼器在電機系統(tǒng)中成本占比并不高，以伺服系統(tǒng)為例，編碼器占其成本中占比約為11%。但是，編碼器對電機系統(tǒng)性能起決定性作用，對電機的定位精度、速度穩(wěn)定性、功率損耗和安全性都有重要影響。減速機：實現(xiàn)動力傳動的重要部件減速機是原動機和工作機之間的獨立的閉式傳動裝置，起到匹配轉(zhuǎn)速和傳遞扭矩的作用。減速機是一種相對精密的傳動裝置，其主要針對的減速對象是電機，在原動件與工作機之間起到匹配轉(zhuǎn)速和傳遞扭矩的作用。減速機的工作原理是將原動機提供到輸入軸的動力，通過減速機的輸入軸上齒數(shù)少的齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪傳動到輸出軸上，從而驅(qū)動工作設(shè)備運轉(zhuǎn)，以達到降低轉(zhuǎn)速、增大扭矩的作用。減速機通常由齒輪、箱體、軸承、法蘭、輸出軸等主要部件組成。齒輪是輪緣上有齒、能連續(xù)嚙合傳遞運動和動力的機械元件；軸承是減速機中支撐相對旋轉(zhuǎn)軸的部件；箱體指減速機的基座；法蘭是減速機中的重要連接部件；輸出軸是減速機向工作機輸出動力的軸。減速機是工業(yè)動力傳動不可缺少的重要基礎(chǔ)部件之一。絕大多數(shù)工作機負載大、轉(zhuǎn)速低，不適宜用原動機直接驅(qū)動，需通過減速機來降低轉(zhuǎn)速、增加扭矩，因此絕大多數(shù)的工作機均需要配用減速機。作為工業(yè)動力傳動不可缺少的重要基礎(chǔ)部件之一，減速機廣泛應(yīng)用于環(huán)保、建筑、電力、化工、食品、物流、塑料、橡膠、礦山、冶金、石油、水泥、船舶、水利等行業(yè)。軸承：支撐旋轉(zhuǎn)體，助力精準(zhǔn)傳動軸承是機械設(shè)備中的一種重要零部件。軸承作為現(xiàn)代機械設(shè)備中應(yīng)用廣泛的一種高精密機械基礎(chǔ)運動部件，其主要功能是支承旋轉(zhuǎn)軸或其它運動體，保證旋轉(zhuǎn)精度，降低設(shè)備在傳動過程中的載荷摩擦系數(shù)。軸承的精度、性能和可靠性對機械設(shè)備的性能起著關(guān)鍵作用，軸承技術(shù)水平直接影響著工業(yè)發(fā)展的水平。根據(jù)軸承工作時運轉(zhuǎn)的軸與軸承座之間的摩擦性質(zhì)，軸承可分為滾動軸承和滑動軸承兩類。滾動軸承的摩擦系數(shù)小，摩擦阻力及啟動摩擦力矩小，功率消耗少，并且標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化程度高，應(yīng)用最廣泛，通常所說的軸承，一般也指滾動軸承。滾動軸承基本由外圈、內(nèi)圈、滾動體和保持架等構(gòu)成。軸承套圈包括內(nèi)圈、外圈，每個套圈上都有滾道，內(nèi)圈的滾道在外表面，外圈的滾道在內(nèi)表面。滾動體在滾道上滾動，兩者的接觸面支撐施加在軸承上的負荷。滾動體可分為球和滾子兩大類，滾子按形狀又分為圓柱滾子、滾針、圓錐滾子和球面滾子。滾動體在軸承套圈之間滾動，承擔(dān)載重的任務(wù)。軸承按照滾動體的列數(shù)可以分為單列、雙列和多列。保持架并不直接承受載荷，其作用是按照一定的間隔將滾動體保持在正確的位置上，同時防止?jié)L動體脫落。絲杠：線性執(zhí)行器重要部件，模擬人體肌肉功能根據(jù)2022年特斯拉AI日，新版本的TeslaBot依然擁有40個機電執(zhí)行器——手臂8個、軀干8個、手部12個、腿部12個；其中采用線性執(zhí)行器的有14個，分別為腕部、踝部的俯仰（pitch）、偏航（yaw）角，髖部、肘部、膝部的俯仰（pitch）角。線性執(zhí)行器主要采用“電機+行星滾柱絲杠+軸承+傳感器”實現(xiàn)，行星滾柱絲杠是核心部件之一。關(guān)節(jié)總成：集成多個重要零部件，成本占比高關(guān)節(jié)總成包含多個重要零部件，成本占比高，市場空間巨大。關(guān)節(jié)總成是機器人的核心部件之一，由于人型機器人需要模擬人類的各種行動，因此需要較多的關(guān)節(jié)才能實現(xiàn)此要求，且每個關(guān)節(jié)需要使用無框力矩電機、位置傳感器、諧波減速器或絲杠等多個重要零部件。以TeslaBot為例，根據(jù)我們測算，完全批量化生產(chǎn)后，其40個關(guān)節(jié)的執(zhí)行系統(tǒng)成本占整個人形機器人零部件成本的48.82%，未來市場空間巨大。國內(nèi)廠商積極布局。目前國內(nèi)機器人關(guān)節(jié)總成領(lǐng)域主要有兩類參與者：①三花智控、拓普集團由于過去和特斯拉在電動車領(lǐng)域有良好的合作，因此開始逐步配合其人形機器人關(guān)節(jié)總成項目研發(fā)。②綠的諧波憑借自身諧波減速器、無框力矩電機、電液驅(qū)動關(guān)節(jié)等技術(shù)積累，有望切入人形機器人關(guān)節(jié)總成。3.人形機器人感知系統(tǒng)供應(yīng)鏈分析傳感器：機器人感知系統(tǒng)的重要器件傳感器(Sensor)是感受規(guī)定的被測量并按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換為有用信號的器件或裝置。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87，傳感器可被定義為：“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律（數(shù)學(xué)函數(shù)法則）轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。對于傳感器來說，按照輸入的狀態(tài)，輸入可以分成靜態(tài)量和動態(tài)量。在各個值處于穩(wěn)定的狀態(tài)下，根據(jù)輸出量和輸入量的關(guān)系可得到傳感器的靜態(tài)特性。傳感器的靜態(tài)特性的主要指標(biāo)有線性度、遲滯、重復(fù)性、靈敏度和準(zhǔn)確度等。傳感器的動態(tài)特性則指的是對于輸入量隨著時間變化的響應(yīng)特性，動態(tài)特性通常采用傳遞函數(shù)等自動控制的模型來描述。視覺傳感器：純視覺感知方案，與Tesla自動駕駛同源根據(jù)2021年8月特斯拉AI日上的展示，特斯拉電動車的感知方案采用純視覺感知方案，完全摒棄掉激光雷達、毫米波雷達等非攝像頭傳感器，僅采用攝像頭進行感知，在自動駕駛領(lǐng)域獨樹一幟。人類通過眼睛感知世界的原理為：光線通過眼睛被視網(wǎng)膜采集信息，經(jīng)過傳遞與預(yù)處理，信息抵達大腦視覺皮層，神經(jīng)元從視網(wǎng)膜傳遞的信息中提取出顏色、方向、邊緣等特征結(jié)構(gòu)，再傳遞給下顳葉皮層，然后經(jīng)過認知神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜處理最終輸出感知結(jié)果。自動駕駛視覺感知方案是效仿人類視覺系統(tǒng)原理，攝像頭便是“汽車之眼”，特斯拉汽車共計采用八個攝像頭分布在車體四周，車身前部有三個攝像頭，分別為前視主視野攝像頭、前視寬視野攝像頭（魚眼鏡頭）以及前視窄視野攝像頭（長聚焦鏡頭），左右兩側(cè)各有兩個攝像頭，分別為側(cè)方前視攝像頭和側(cè)方后視攝像頭，車身后部有一個后視攝像頭，整體實現(xiàn)360度全局環(huán)視視野，最大監(jiān)測距離可以達到250米。4.人形機器人其他零部件供應(yīng)鏈分析電池：為人形機器人提供動力源鋰離子電池在新能源電動車中應(yīng)用較為廣泛。電池是能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，按照是否可重復(fù)使用進行劃分，電池可以分成原電池與蓄電池。原電池也叫一次電池，制成后即可產(chǎn)生電流，但在放電完畢即被廢棄。蓄電池又稱為二次電池，使用前須先進行充電，充電后可放電使用，放電完畢后還可以反復(fù)充電循環(huán)使用。蓄電池按所用電芯的正負極材料可以進一步鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰離子電池。其中，鋰離子電池由于比能量高、循環(huán)壽命高等優(yōu)勢目前在新能源電動車中應(yīng)用較為廣泛。鋰離子電池主要由正極材料、負極材料、電解質(zhì)、隔膜4個部分組成。其中正負極材料能夠使得鋰離子在其中進行可逆地嵌入和脫出，以達到儲存和釋放能量的目的。電解質(zhì)一般具有的鋰離子電導(dǎo)率和極低的電子電導(dǎo)率，能夠讓鋰離子可以在電解液中快速傳導(dǎo)并減少自放電。隔膜處于正負極材料中間，避免電池因兩電極直接接觸而短路，并且對電解質(zhì)具有較好的浸潤性，能夠形成鋰離子的遷移通道。熱管理：提升能效、控制溫度熱管理需要滿足能效提升和控制溫度需求，根據(jù)不同場景應(yīng)用不同的架構(gòu)。①家用空調(diào)：變頻控制是空調(diào)技術(shù)升級核心方向，涉及電動壓縮機、電子膨脹閥、換熱器等部件應(yīng)用；②燃油車汽車空調(diào)：發(fā)動機提供動力源并作為熱源，空調(diào)冷媒（制冷）回路結(jié)構(gòu)簡單。③新能源車熱管理系統(tǒng)：目標(biāo)是降低電池實現(xiàn)制冷與制熱功能的能耗，實現(xiàn)各回路熱量與冷量需求的內(nèi)部匹配以及三電系統(tǒng)及座艙溫度平穩(wěn)可控。結(jié)構(gòu)件：鋁合金壓鑄件有望在人形機器人中繼續(xù)使用鋁合金兼顧減重率和性價比，有望在人形機器人中繼續(xù)使用。根據(jù)2023年特斯拉股東大會中展示的人形機器人形象，TeslaBot使用鋁合金