二、身体公司(64家公司)
“身体”主要由执行器(由电机、编码器、轴承、螺丝和减速器组成)、传感器(摄像头、激光雷达、力、扭矩、磁等)、电线和连接器网络以及通常安装在胸部中心的锂离子电池组成,主要提供实现人形机器人移动、配电、传感或结构所需的组件。外部通常由铝合金和塑料混合而成,以尽量减轻重量。 ![]()
1、执行器部件:执行器是将电能转化为直线或旋转运动的机械装置。所需的自由度(DoF)越高,需要的执行器就越多。目前正在开发的人形机器人通常具有16到60个自由度。随着时间的推移,未来的人形机器人可能会有越来越多的自由度。人形机器人公司通常会为特定机器人设计自己的专有执行器,但会从全球供应商网络采购各种组件,这类似于汽车公司通常设计车辆架构,但将制造外包给各种汽车供应商。
大摩概述为以下主要组件:
(1)轴承:轴承是在保持旋转精度的同时减少运动系统中摩擦的关键。人形机器人使用各种类型的轴承,包括球轴承、滚子轴承和滚针轴承。核心公司包括日本精工(NSK,6471 - JP)、RBC轴承(RBC)、瑞格乐(Regal Rexnord,RRX)、舍弗勒(Schaeffler,SHAO - DE)、铁姆肯(Timken,TKR)。
(2)螺丝:螺丝是将电机的旋转运动转换为直线运动的组件,因此是直线执行器中的关键组件。目前,人形机器人同时使用滚珠丝杠和行星滚柱丝杠,但这主要是由于行星滚柱丝杠的供应有限和成本较高。随着时间的推移,行星滚柱丝杠应该会在人形机器人使用的螺丝中占大多数。核心公司包括:恒立液压(Hengli,601100 - CN)、上银科技(Hiwin,2049 - TW)、日本精工(NSK,6471 - JP)、斯凯孚(SKF,SKFb - SE)、上海贝递(Shanghai Beiti,603009 - CN)、帝人(THK,6481 - JP)。如今,高端螺丝制造由欧洲(Rollvis、SKF等)和日本公司(NSK等)主导。西方/日本高端生产商与中国公司在效率、有效载荷和精度方面仍存在很大差距。不过,一些中国公司(恒立、贝斯特等)已开始进入高端市场,并已为人形机器人原始设备制造商进行演示验证。
(3)齿轮和减速器:机器人用的减速器使用各种齿轮降低电机速度,以提高扭矩输出和精度。它们是旋转执行器中的关键组件。目前的人形机器人设计使用谐波减速器或行星减速器。核心公司包括哈默纳科(Harmonic Drive System,6324 - JP)、上银科技(Hiwin,2049 - TW)、和大工业(Hota,1536 - TW)、绿的谐波(LeaderDrive,688017 - CN)、纳博特斯克(Nabtesco,6268 - JP)、瑞格乐(Regal Rexnord,RRX)、双环传动(Shuanghuan,002472 - CN)、铁姆肯(Timken,TKR)、中大立德(Zhongda Leader,002896 - CN)。
(4)电机:电机将电能转化为机械能,用于所有电动执行器。大多数电机使用稀土磁铁排斥带电线圈产生旋转效果来产生运动。人形机器人通常使用无框力矩电机(技术壁垒较低)或无芯电机(技术壁垒较高)。电机核心公司包括埃斯顿(Estun,002747 - CN)、雷赛智能(Leadshine,002979 - CN)、鸣志电器(Moons' Electric,603728 - CN)、尼得科(Nidec,6594 - JP)、瑞格乐(Regal Rexnord,RRX)、森萨塔(Sensata,ST)、深圳创新(Shenzhen Innovation,300124 - CN)、兆威机电(Zhaowei,003021 - CN)、中大立德(Zhongda Leader,002896 - CN)。
在人形机器人上,无框力矩电机因其体积小、结构紧凑、重量轻、转动惯量小和启动电压低等特点,被广泛应用于直线和旋转执行器,以方便操作。无芯电机通常用于类人手部,具有更高的节能性、低噪音、高使用寿命和高扭矩的特点。无框力矩电机的技术壁垒相对较低。德国的科尔摩根(私营)在高端无框力矩电机的高端应用领域占据主导地位,而中国产品广泛应用于其他中低端应用。鸣志电器(未涵盖)是中国领先的供应商,也是少数能够提供高质量无框力矩电机的公司之一。
(5)稀土永磁:为电机提供核心材料,中国掌控全球90%的稀土加工。核心企业包括江西金力永磁(JL Mag,6680 - HK)、莱纳斯稀土(Lynas Rare Earths,LYC - AU)、MP材料(MP Materials,MP - US)、北方稀土(Northern Rare Earth,600111 - CN)。
(6)编码器:编码器是安装在电机上并监测电机速度和输出的传感装置,它会发回信号以控制位置、速度和扭矩等变量。核心公司包括:尼得科(Nidec,6594 - JP)、诺凡达(Novanta,NOVT)、森萨塔(Sensata,ST)。
2、传感器部件:人形机器人配备了各种各样的传感器,使其能够感知环境并收集必要的数据。其中包括以下主要类型:
(1)摄像头和视觉传感器:捕捉完整图像(摄像头)或光属性,以实现人形机器人的感知。核心公司包括:亚德诺半导体(Analog Devices,ADI)、海克斯康(Hexagon,HEXA.B - SE)、英特尔(Intel,INTC)、基恩士(Keyence,6861 - JP)、安森美(Onsemi,ON)、速腾聚创(Robosense,2498 - HK)、索尼集团(Sony Group,SONY)、泰科电子(TE Connectivity,TEL)、Teledyne Technologies(TDY)、韦尔半导体(Will Semiconductor,603501 - CN)。
(2)雷达和激光雷达:通过无线电波(雷达)或激光(激光雷达)实现深度感知,以检测物体并测量距离。核心公司包括:安波福(Aptiv,APTV)、英特尔(Intel,INTC)、麦格纳(Magna,MGA)、速腾聚创(Robosense,2498 - HK)、Teledyne Technologies(TDY)、法雷奥(Valeo,FR - FR)。
(3)磁传感器:检测磁场的存在。通常在人形机器人的手中,使机器人能够感知是否接触到物体。公司:艾莱柯斯微系统(Allegro Microsystems,ALGM)、迈来芯(Melexis,MELE - BE)。
(4)力和扭矩传感器:力传感器使人形机器人能够检测和测量重量和压力。扭矩传感器使人形机器人能够评估施加到其执行器上的扭矩。核心公司:柯力传感(Keli Sensing,603662 - CN)、诺凡达(Novanta,NOVT)、森萨塔(Sensata,ST)、泰科电子(TE Connectivity,TEL)。
力传感器对于人形机器人在各种场景下实现平稳运动和实时力调整更为重要。六轴力传感器是最复杂的力传感器,可以测量来自任何方向的有效载荷,并且能够承受比额定测量范围高5 - 20倍的有效载荷。诺凡达(Novanta)的子公司ATI(NOVT - 未涵盖)是六轴力传感器的发明者,主导着市场,而大多数中国公司由于在传感器校准和去耦方面缺乏长期积累,仍然落后。其他先行者,如坤维(私营)和旭日仪器(私营),已经开始进入人形机器人传感器供应链。
3、电池:人形机器人通常使用由圆柱形锂离子电池组成的电池组,该电池组位于机器人的躯干内。核心公司:宁德时代(CATL,300750 - CN)、亿纬锂能(EVE Energy,300014 - CN)、LG新能源(LG Energy Solution,373220 - KR)、三星SDI(Samsung SDI,096770 - KR)
4、模拟半导体:与传感器配合,帮助调节温度、速度、位置、配电等。从技术上讲,许多传感器是一种模拟半导体。核心公司:艾莱柯斯微系统(Allegro Microsystems,ALGM)、英飞凌(Infineon,IFX - DE)、迈来芯(Melexis,MELE - BE)、恩智浦(NXP,NXPI)、安森美(Onsemi,ON)、瑞萨电子(Renesas,6723 - JP)、意法半导体(ST Micro,STM)、德州仪器(Texas Instruments,TXN)、韦尔半导体(Will Semiconductor,603501 - CN)。
5、机身、布线、散热:机器人的结构以及配电和散热方法。核心公司:安费诺(Amphenol,APH)、安波福(Aptiv,APTV)、麦格纳(Magna,MGA)、泰科电子(TE Connectivity,TEL)、旭升股份(Xusheng,603305 - CN)、三花智控(Sanhua,002050 - CN)、拓普集团(Tuopu,601689 - CN)。
6、多元自动化提供商:这些公司提供广泛的自动化/机器人相关解决方案,因此最好将它们归为自己的类别。如果有足够的需求,凭借规模和专业知识,它们有潜力供应大多数必要的组件。核心公司包括鸿海精密/富士康(Hon Hai Precision / Foxconn,2317 - TW)、霍尼韦尔(Honeywell,HON)、罗克韦尔自动化(Rockwell Automation,ROK)、西门子(Siemens,SIE - DE)。
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