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首頁-星耀娛樂「主頁
作者:an888    發(fā)布于:2024-11-24 17:04   

  首頁-星耀娛樂「主頁導讀: 近一年來,人形機器人的應用場景持續(xù)拓寬,例如,OpenAI投資的1X Technologies旗下人形機器人與網(wǎng)紅廚師比拼廚藝,成功煎制五分熟牛排;由北京市經(jīng)濟和信息化局、北京經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)管委會指導的全球首個人形機器人馬拉松比賽發(fā)布了“人形機器人馬拉松征集令”,將在2025年4月開賽。可見,人形機器人正不斷進入人類的日常生活中。在人形機器人中,減速器是核心零部件之一。減速器的發(fā)展現(xiàn)狀如何?在人形機器人中的價值量占比如何?投融資情況如何?本文嘗試分析和探討。

  減速器又稱減速機,是一種常用的機械裝置,通常用于將輸入軸的高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為輸出軸的低轉(zhuǎn)速,同時增加輸出扭矩。減速器主要通過齒輪、蝸桿、行星齒輪等傳動機構(gòu)來實現(xiàn)這一功能。

  按照構(gòu)架和傳動原理的不同,減速器可分為通用減速器、專用減速器、精密減速器,其中精密減速器具有體積小、重量輕、精度高、使用壽命長、穩(wěn)定性高等特點,可對機械傳動實現(xiàn)精準控制,主要應用于人形機器人等高端制造領域。

  按應用場景的不同,精密減速器可分為精密行星減速器、諧波減速器、RV減速器。這三類減速器在人形機器人細分領域的應用情況如下:

  (1)精密行星減速器:該類減速器的核心傳動部件是行星齒輪組,依托純齒輪機構(gòu)運行,通過齒輪間的力矩實現(xiàn)減速效果。精密行星減速器具有高剛性、高精度、高傳動效率、體積小、終身免維護等特點,通常應用于人形機器人的關(guān)節(jié)傳動、手臂運動和步態(tài)控制等方面。

  (2)諧波減速器:該類減速器主要由波發(fā)生器、柔輪、鋼輪、柔性軸承組成,靠波發(fā)生器裝配上柔性軸承使柔性齒輪產(chǎn)生可控彈性變形,并與剛性齒輪相嚙合來傳遞運動和動力的齒輪傳動。

  諧波減速器具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量小、傳動比大、運動精度高等優(yōu)點,可在密閉空間內(nèi)傳遞運動,通常用于人形機器人的小臂、腕部、手部等輕負載部分。但諧波減速器容易引起材料的疲勞損壞,損耗功率大,同時剛性差,使用時間增長會導致運動精度顯著降低。

 ?。?)RV減速器:該類減速器包含兩級傳動裝置,第一級是漸開線行星齒輪傳動機構(gòu),包括行星直齒輪、偏心軸和中心輪等;第二級是擺線針輪行星傳動機構(gòu),包括擺線輪、偏心軸、針齒輪和行星架等。第一級減速是對輸入和輸出齒輪進行外嚙合,第二級減速是通過正齒輪驅(qū)動偏心軸,帶動RV齒輪做偏心運動,從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的傳遞。

  RV減速器具有傳動比范圍大、傳動效率高、承載能力強、運行平穩(wěn)、精度高、壽命長等特點,通常應用于人形機器人的重負載位置,如機座、大臂、肩部等。由于RV減速器體積較大,其在輕負載領域發(fā)展受到限制,加之其零部件數(shù)量較多,制造和裝配難度較大,難以大規(guī)模生產(chǎn)。

  (1)提高精度:將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成所需的速度和力矩,同時大幅減少運動中的誤差,提高人形機器人的操作精度;

  (2)增大扭矩:通過減速器,將電機輸出的轉(zhuǎn)速降低,同時增大輸出扭矩,使人形機器人可執(zhí)行更重的負載任務;

 ?。?)提高響應速度:精密減速器可快速響應控制信號,實現(xiàn)快速啟動和停止,提高人形機器人的動態(tài)性能和靈活性;

 ?。?)提高穩(wěn)定性:精密減速器減少運動過程中的震動和沖擊,提高人形機器人的運行穩(wěn)定性;

 ?。?)減少體積和重量:精密減速器設計緊湊,在提供足夠扭矩的同時,保持相對較小的體積和重量,有助于減輕人形機器人整體重量。

  據(jù)華創(chuàng)證券測算,在特斯拉人形機器人Optimus中,諧波減速器的成本位居Top4行列,占比約為13%。

  從公開資料看,各人形機器人廠商會采用不同的減速器方案,如優(yōu)必選Walker X采用諧波減速器,而宇樹科技Unitree H1則以行星減速器為主。從下表可知,諧波減速器、行星減速器是當前人形機器人中主要的減速器類型。

  在諧波減速器方面,全球諧波減速器市場集中度較高,仍以海外廠商為主,但國產(chǎn)市占率不斷提高。據(jù)科峰智能招股書顯示,2021年全球諧波減速器市場中,擁有50余年技術(shù)積累和市場經(jīng)驗的哈默納科(日本)市占率約82.0%,而綠的諧波(中國)僅約占7.0%。在國內(nèi)諧波減速器市場,2021年哈默納科、綠的諧波、來福諧波(中國)市占率分別為35.5%、24.7%、7.7%。

  隨著國產(chǎn)諧波減速器廠商在技術(shù)方面不斷突破,研發(fā)出的產(chǎn)品在性能和穩(wěn)定性等方面已達到國際領先水平,加之國產(chǎn)機器人的需求增加,諧波減速器國產(chǎn)化率正不斷提升,而哈默納科、新寶/尼得科傳動在中國的市占率持續(xù)下降。

  在精密行星減速器方面,全球精密行星減速器市場相對分散,日本、德國等國家的精密行星減速器處于行業(yè)領先地位,其在材料、精度、可靠性、使用壽命等方面更具優(yōu)勢,但國內(nèi)廠商的研發(fā)實力和品牌影響力也在不斷提升。

  從全球角度看,據(jù)QY Research顯示,2022年精密行星減速器前五的廠商分別為新寶/尼得科傳動(日本)、紐卡特(德國)、威騰斯坦(德國)、精銳科技(中國臺灣)、科峰智能(中國),市場份額合計占比為47.4%,而在2023年,前五廠商的市場份額合計為43.8%,集中度略有下降。

  在國內(nèi)市場,2022年精密行星減速器前五的廠商分別為新寶/尼得科傳動(日本)、科峰智能(中國)、紐氏達特(中國)、精銳科技(中國臺灣)、利茗(中國臺灣),市場份額分別為20.4%、11.7%、9.4%、7.1%、5.3%。

  在2022年特斯拉AI Day上,馬斯克稱特斯拉人形機器人Optimus有望在3-5年內(nèi)交付,生產(chǎn)規(guī)??蛇_數(shù)百萬臺?;诖?,在中性情形下,假設到2030年,人形機器人出貨量達100萬臺。在諧波減速器方面,假設單臺人形機器人身體諧波減速器需求為14個(基于Optimus方案),單價在2030年下降至600元,則對應的諧波減速器市場空間為84億元。在精密行星減速器方面,假設單臺人形機器人對精密行星減速器需求為4個(雙腿各1個+髖部2個),單價在2030年下降至300元,則對應的諧波減速器市場空間為12億元。在此情形下,人形機器人預計將可為精密減速器帶來近百億的市場空間。

  受系列利好政策出臺、大模型等技術(shù)持續(xù)突破、硬件成本不斷下降、勞動力缺口加大市場對人形機器人的需求增加等因素驅(qū)動,預計人形機器人市場規(guī)模將繼續(xù)保持增長。作為人形機器人重要零部件之一的精密減速器,也將隨之迎來更加廣闊的增量需求。

  近一年來,獲得融資的減速器企業(yè)已成立5年及以上,主要原因在于減速器是技術(shù)密集型行業(yè),在材料、加工工藝、加工設備等方面存在較高技術(shù)壁壘,需要較長時間的技術(shù)積累和市場驗證,先進入者具備先發(fā)優(yōu)勢,初創(chuàng)企業(yè)難以快速獲得市場認可和投資。

  此外,人形機器人相關(guān)技術(shù)不斷突破,應用領域正持續(xù)拓寬,量產(chǎn)時點漸行漸近,減速器將隨著人形機器人的量產(chǎn)迎來更廣闊的機會,有望吸引更多機構(gòu)關(guān)注。

  下表是2024年1-10月減速器賽道主要投融事件,感興趣的讀者可以登錄 Rime PEVC 平臺獲取減速器領域全量融資案例、被投項目及深度數(shù)據(jù)分析。

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