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

  首頁(yè)-星耀娛樂(lè )「主頁(yè)導讀: 近一年來(lái),人形機器人的應用場(chǎng)景持續拓寬,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(kāi)發(fā)區管委會(huì )指導的全球首個(gè)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(kāi)賽??梢?jiàn),人形機器人正不斷進(jìn)入人類(lèi)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)展現狀如何?在人形機器人中的價(jià)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(chēng)減速機,是一種常用的機械裝置,通常用于將輸入軸的高轉速轉換為輸出軸的低轉速,同時(shí)增加輸出扭矩。減速器主要通過(guò)齒輪、蝸桿、行星齒輪等傳動(dòng)機構來(lái)實(shí)現這一功能。

  按照構架和傳動(dòng)原理的不同,減速器可分為通用減速器、專(zhuān)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(cháng)、穩定性高等特點(diǎn),可對機械傳動(dòng)實(shí)現精準控制,主要應用于人形機器人等高端制造領(lǐng)域。

  按應用場(chǎng)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(lèi)減速器在人形機器人細分領(lǐng)域的應用情況如下:

 ?。?)精密行星減速器:該類(lèi)減速器的核心傳動(dòng)部件是行星齒輪組,依托純齒輪機構運行,通過(guò)齒輪間的力矩實(shí)現減速效果。精密行星減速器具有高剛性、高精度、高傳動(dòng)效率、體積小、終身免維護等特點(diǎn),通常應用于人形機器人的關(guān)節傳動(dòng)、手臂運動(dòng)和步態(tài)控制等方面。

 ?。?)諧波減速器:該類(lèi)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(lái)傳遞運動(dòng)和動(dòng)力的齒輪傳動(dòng)。

  諧波減速器具有結構簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量小、傳動(dòng)比大、運動(dòng)精度高等優(yōu)點(diǎn),可在密閉空間內傳遞運動(dòng),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(shí)剛性差,使用時(shí)間增長(cháng)會(huì )導致運動(dòng)精度顯著(zhù)降低。

 ?。?)RV減速器:該類(lèi)減速器包含兩級傳動(dòng)裝置,第一級是漸開(kāi)線(xiàn)行星齒輪傳動(dòng)機構,包括行星直齒輪、偏心軸和中心輪等;第二級是擺線(xiàn)針輪行星傳動(dòng)機構,包括擺線(xiàn)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(jìn)行外嚙合,第二級減速是通過(guò)正齒輪驅動(dòng)偏心軸,帶動(dòng)RV齒輪做偏心運動(dòng),從而實(shí)現轉速的傳遞。

  RV減速器具有傳動(dòng)比范圍大、傳動(dòng)效率高、承載能力強、運行平穩、精度高、壽命長(cháng)等特點(diǎn),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(lǐng)域發(fā)展受到限制,加之其零部件數量較多,制造和裝配難度較大,難以大規模生產(chǎn)。

 ?。?)提高精度:將電機的旋轉運動(dòng)轉換成所需的速度和力矩,同時(shí)大幅減少運動(dòng)中的誤差,提高人形機器人的操作精度;

 ?。?)增大扭矩:通過(guò)減速器,將電機輸出的轉速降低,同時(shí)增大輸出扭矩,使人形機器人可執行更重的負載任務(wù);

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

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

 ?。?)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(shí),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(kāi)資料看,各人形機器人廠(chǎng)商會(huì )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(shù)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(lèi)型。

  在諧波減速器方面,全球諧波減速器市場(chǎng)集中度較高,仍以海外廠(chǎng)商為主,但國產(chǎn)市占率不斷提高。據科峰智能招股書(shū)顯示,2021年全球諧波減速器市場(chǎng)中,擁有50余年技術(shù)積累和市場(chǎng)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%。在國內諧波減速器市場(chǎng),2021年哈默納科、綠的諧波、來(lái)福諧波(中國)市占率分別為35.5%、24.7%、7.7%。

  隨著(zhù)國產(chǎn)諧波減速器廠(chǎng)商在技術(shù)方面不斷突破,研發(fā)出的產(chǎn)品在性能和穩定性等方面已達到國際領(lǐng)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(dòng)在中國的市占率持續下降。

  在精密行星減速器方面,全球精密行星減速器市場(chǎng)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(lǐng)先地位,其在材料、精度、可靠性、使用壽命等方面更具優(yōu)勢,但國內廠(chǎng)商的研發(fā)實(shí)力和品牌影響力也在不斷提升。

  從全球角度看,據QY Research顯示,2022年精密行星減速器前五的廠(chǎng)商分別為新寶/尼得科傳動(dòng)(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(chǎng)份額合計占比為47.4%,而在2023年,前五廠(chǎng)商的市場(chǎng)份額合計為43.8%,集中度略有下降。

  在國內市場(chǎng),2022年精密行星減速器前五的廠(chǎng)商分別為新寶/尼得科傳動(dòng)(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(chǎng)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(chēng)特斯拉人形機器人Optimus有望在3-5年內交付,生產(chǎn)規??蛇_數百萬(wàn)臺?;诖?,在中性情形下,假設到2030年,人形機器人出貨量達100萬(wàn)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(gè)(基于Optimus方案),單價(jià)在2030年下降至600元,則對應的諧波減速器市場(chǎng)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(gè)(雙腿各1個(gè)+髖部2個(gè)),單價(jià)在2030年下降至300元,則對應的諧波減速器市場(chǎng)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(lái)近百億的市場(chǎng)空間。

  受系列利好政策出臺、大模型等技術(shù)持續突破、硬件成本不斷下降、勞動(dòng)力缺口加大市場(chǎng)對人形機器人的需求增加等因素驅動(dòng),預計人形機器人市場(chǎng)規模將繼續保持增長(cháng)。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(lái)更加廣闊的增量需求。

  近一年來(lái),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(cháng)時(shí)間的技術(shù)積累和市場(chǎng)驗證,先進(jìn)入者具備先發(fā)優(yōu)勢,初創(chuàng )企業(yè)難以快速獲得市場(chǎng)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(lǐng)域正持續拓寬,量產(chǎn)時(shí)點(diǎn)漸行漸近,減速器將隨著(zhù)人形機器人的量產(chǎn)迎來(lái)更廣闊的機會(huì ),有望吸引更多機構關(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(lǐng)域全量融資案例、被投項目及深度數據分析。

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