2023世界人工智能大會7月6日在上海開幕，展覽涵蓋核心技術、智能終端、應用賦能、前沿技術四大板塊，包括大模型、芯片、機器人、智能駕駛等領域，首發(fā)首展新品達30余款。稍早前，上海、北京相繼出臺《上海市推動制造業(yè)高質量發(fā)展三年行動計劃(2023-2025年)》、《北京市機器人產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展行動方案(2023—2025年)》，均提到將加快人形機器人創(chuàng)新發(fā)展以及打造智能機器人產業(yè)集群。

一，機器人三大核心關節(jié)硬件

作為科技圈的明星代表，特斯拉首次應邀參展，現場展示了Tesla Bot人形機器人。

該人形機器人身高172cm，體重56.6kg，就是一個正常成年人的身形。機器人全身擁有28個自由度，就如同人體的關節(jié)。手部有11個自由度，可以更加靈活的抓握，且力大無比，可以單手舉起一臺鋼琴。

特斯拉機器人硬件部分三大核心關節(jié)硬件在于旋轉關節(jié)、線性關節(jié)、手部關節(jié)。

旋轉關節(jié)：采用旋轉式驅動器，主要由電機+諧波減速器+位置傳感器+力矩傳感器構成。

線性關節(jié)：采用線性驅動器，主要由無框力矩電機/步進電機+行星滾柱絲杠/滾珠絲杠+力矩傳感器+編碼器+軸承組成。

手部關節(jié)：由空心杯電機+螺紋絲杠+精密行星齒輪箱+編碼器。

二. 線性關節(jié)核心部件

線性關節(jié)用于實現機器人運動和動作控制，核心部件包括無框力矩電機、滾柱絲杠、力矩傳感器、編碼器、軸承。

2.1 無框力矩電機

無框力矩電機是一種特殊的力矩電機，沒有軸承、外殼、端蓋，只包含轉子和定子。

人形機器人關節(jié)體積有限，需要在有限的體積內實現盡可能高的功率密度。無框力矩電機能夠很好地集成于機器人關節(jié)，最大限度的少占用空間。

無框力矩電機相較標準伺服電機技術難度更高，因為無框力矩電機屬于低壓電機，但其要求輸出的功率較大，又要求體積較小。

國外主要廠商包括：科爾摩根、Moog、Maxon Motor等。

國內主要廠商包括：步科股份、昊志機電、匯川技術、禾川科技等。

步科股份：機器自動化與工廠智能化解決方案供應商，工業(yè)人機界面、伺服系統、步進系統、可編程邏輯控制器、低壓變頻器、無框力矩電機等。

昊志機電：主營主軸、轉臺、減速器、關節(jié)模組、控制器、伺服電機和伺服驅動，先后攻克高精度編碼器、六維力傳感器等核心技術。

匯川技術：國內最大的低壓變頻器與伺服系統供應商，涵蓋工業(yè)自動化、新能源汽車、工業(yè)機器人業(yè)務。

2.2 行星滾柱絲杠

機器人傳動裝置包括齒輪傳動、絲杠傳動、行星齒輪傳動、RV減速器傳動、柔性元件傳動等。

行星滾柱絲杠相比滾珠絲杠，在承載能力、傳動效率、使用壽命方面具有顯著優(yōu)勢。

國內目前主要廠商包括：秦川機床、鼎智科技（江蘇雷利）、新劍傳動等。

秦川機床：國內機床工具龍頭，工業(yè)機器人減速器龍頭廠商。主營數控機床、精密齒輪件、液壓系統、RV減速器。子公司漢江機床在滾柱傳動系統方面布局較早。

江蘇雷利：國內微特電機行業(yè)領先企業(yè)。子公司鼎智科技主營線性執(zhí)行器、混合式步進電機等，具備絲杠和螺母獨立生產能力。

2.3 力矩傳感器、編碼器

力矩傳感器是感知并度量力的關鍵部件，可對機械部件扭轉力矩感知的檢測，將扭力的物理變化轉換成電信號，具有精度高，頻響快，壽命長等優(yōu)點。

編碼器是測量位移、角度的高精度傳感器，作為伺服系統的反饋裝置，決定了伺服系統精度。

2.4 軸承

軸承是機械傳動軸的支承，主要功能是傳遞力和運動，減少機械運動中產生的摩擦損失。

五洲新春：全球前五的軸承制造商，包括汽車軸承、電機軸承、精密數控機床軸承、機器人諧波減速器軸承。

長盛軸承：全球領先的滑動軸承制造商，與特斯拉二級供應商已有供貨關系。

三，人形機器人感知、執(zhí)行系統拆分

以特斯拉Optimus為例，人形機器人感知、執(zhí)行系統主要部件價值量分布情況：

（1）無框力矩電機：用于身體關節(jié)處，約需28臺，假設均價1500元/臺，單機價值量約4.2萬元，占比21%。

（2）空心杯電機：用于手部關節(jié)處，約需12臺，假設均價700元/臺，單機價值量約8400元，占比4%。

（3）行星滾柱絲杠：用于身體關節(jié)的線性執(zhí)行器處，約需14個，假設均價2000元/個，單機價值量約2.8萬元，占比14%。

（4）減速器：用于身體關節(jié)、手部關節(jié)處，約需14個諧波減速器、12個行星減速器，單機價值量約3.4萬元，占比17%。

（5）力矩傳感器：用于身體關節(jié)、手部關節(jié)處，約需40個，假設單價800元/個，單機價值量約3.2萬元，占比16%。

特斯拉驅動器圖示：

特斯拉Optimus軀干及手部情況：

軀干與手部是人形機器人主要的活動關節(jié)，從特斯拉的Optimus機器人硬件來看，軀干有28個驅動器：分為旋轉關節(jié)14個執(zhí)行器和線性關節(jié)14個執(zhí)行器，另外手部有12個驅動器。

旋轉關節(jié)：采用旋轉式驅動器，由電機+諧波減速器+力矩傳感器+位置傳感器+交叉滾子軸承+向心止推滾珠軸承構成。

線性關節(jié)：采用線性驅動器，由電機+滾珠/行星滾珠絲杠+力矩傳感器+位置傳感器構成。

靈巧手：每個手有6個驅動器，由空心杯電機+螺紋絲杠+精密行星齒輪箱+編碼器構成。

人形機器人的線型關節(jié)是實現機器人運動和動作控制的核心部件，包括行星滾柱絲杠、靈活傳感器和智能編碼器等。

行星滾柱絲杠作為一種精準傳動裝置，具有高精度和高剛度，已經在機器人領域得到應用；

靈活傳感器可以適應不同的形狀和變化，用于機器人的接觸感知和力控制；

編碼器作為伺服系統的反饋裝置，很大程度上決定伺服系統精度。

四，特斯拉人形機器人核心供應鏈：

從目前的特斯拉機器人供應鏈情況看，三花智控與拓普集團已經直接對接了特斯拉，分別負責旋轉關節(jié)和線性關節(jié)的執(zhí)行器總成。

鳴志電器今年3月份第三輪送樣給特斯拉，并得到了進一步改進的反饋，未來大概率能進入特斯拉機器人的第一批供應商名單。

綠的諧波通過對接三花智控，實現間接供貨與特斯拉。

江蘇雷利/鼎智科技是拓普集團滾珠絲杠的核心供應商，另外也跟三花智控在絲杠部件上保持合作。

三花智控：公司是熱管理零部件行業(yè)的龍頭企業(yè)，為包括特斯拉在內的眾多著名車企提供空調及熱管理系統。2022年公司也開始積極布局機器人產業(yè)，重點聚焦仿生機器人機電執(zhí)行器業(yè)務。在今年4月，公司與綠的諧波達成戰(zhàn)略合作框架，將在三花墨西哥工業(yè)園成立諧波減速器合資公司，加快公司進入人形機器人產業(yè)鏈的步伐。在6月20日公司公告擬發(fā)行GDR募資不超過50億元，其中一項資金用途就是“機器人機電執(zhí)行器研發(fā)項目”，將進一步加碼人形機器人業(yè)務。

拓普集團：公司是汽車零部件供應商，擁有NVH減震、智能駕駛、熱管理、車身輕量化等業(yè)務系統，是特斯拉在中國最核心的供應商之一。公司也在積極布局機器人產業(yè)鏈，產品廣受客戶認可。據了解，公司的線性執(zhí)行器已經做到了第三代，市場上僅有拓普一家能做，公司采用的是無框力矩電機+行星滾柱絲杠+傳感器的方案，目前也組建了一支博士團隊自主開發(fā)絲杠部件；旋轉執(zhí)行器也進入了C輪樣品階段。

鳴志電器：公司作為微特電機龍頭企業(yè)，產品品類豐富，先后通過收購美國AMP、Lin，瑞士T Motion等具備全球競爭力的電機及驅動公司，掌握了空心杯電機、無刷電機等領域全球領先的技術。

公司在人形機器人領域專注于手掌模組及指模所用的空心杯電機的研發(fā)和制造，技術位居國際前列，目前已向特斯拉提交全套技術解決方案和樣機。由于特斯拉人形機器人有強烈的降本訴求，相比瑞士的maxon和德國的faulhber這兩大空心杯巨頭，鳴志電器在性價比和響應速度具備較大優(yōu)勢，大概率能夠進入特斯拉機器人的第一批供應商名錄，屆時空心杯電機的銷售有望隨著人形機器人的量產而大幅增加。