據(jù)悉，2023年7月6日至8日，上海將舉辦世界人工智能大會。在智能機器人方面，本次大會將有20多款機器人亮相，其中包括特斯拉的人形機器人'擎天柱'和有達闥的雙足機器人等。這些機器人中的許多都是首發(fā)首秀。
特斯拉擎天柱軀干包含28個關(guān)節(jié)執(zhí)行器，主要分為旋轉(zhuǎn)與線性兩大類，其中線性執(zhí)行器14個，旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器14個。
具體應(yīng)用部位分別為肩部6個旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、肘部2個線性執(zhí)行器和2個旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、腕部4個線性執(zhí)行器、腰部2個旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、髖部4個旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、腿部8個線性執(zhí)行器。
特斯拉旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器由角接觸軸承、諧波減速器、交叉滾子軸承、編碼器、無框電機、力矩傳感器構(gòu)成，其中編碼器、無框電機、減速器和力矩傳感器價值量高于其他零部件。#機器人##人形機器人#
特斯拉旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)采用雙編碼器 力矩傳感器：
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編碼器是機器人運動參數(shù)反饋核心部件，占電機成本的30%左右。
編碼器作為伺服系統(tǒng)的反饋裝置，很大程度上決定伺服系統(tǒng)精度。
伺服驅(qū)動器驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，編碼器將反饋信號輸入控制器，這樣便能得到電機的轉(zhuǎn)速、位置等狀況?？刂破鞲鶕?jù)編碼器的反饋信號計算偏差，再次控制電機，糾正偏差。
伺服編碼器安裝在電極末端，用來測量伺服電機轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)速。目前自動控制領(lǐng)域使用較多的編碼器是光電編碼器和磁電編碼器，其中光電編碼器使用較多。
編碼器分辨率決定了伺服電機旋轉(zhuǎn)的角位移分辨率，技術(shù)難點就在于碼盤的加工生產(chǎn)。碼盤的刻度線越多，控制精度就越高，碼盤體積越大。
編碼器在機器人中的應(yīng)用：
高端的編碼器以海德漢、西克、歐姆龍、日本廠商多摩川和尼康等歐美日企業(yè)為主，目前國內(nèi)頭部企業(yè)如匯川技術(shù)、禹衡光學分辨率等核心技術(shù)指標已達到國際水平，但穩(wěn)定性和耐用性方面仍和國際領(lǐng)先水平仍有一定差距，國內(nèi)編碼器/光柵尺市場中禹衡光學占有較高市場份額。
結(jié)合伺服電機的市場規(guī)模，預(yù)計2022年全球編碼器市場空間為115億元，中國市場空間為54億元。MIR預(yù)測，隨著新一輪通用設(shè)備周期，編碼器市場規(guī)模有望持續(xù)增長，且增速加快。
編碼器市場競爭格局：
資料來源：料來源：MIR，中信證券
力矩傳感器為機器人提供觸覺，屬于高性能產(chǎn)品，價格昂貴。
力矩傳感器是一種電子裝置，用于監(jiān)測、檢測、記錄施加在其上的線性力和旋轉(zhuǎn)力，常用于打磨、拋光碰撞檢測等領(lǐng)域。
根據(jù)MarketInsight，2022年全球力矩傳感器市場空間為84億美元。
按照測量維度上分，力矩傳感器可分為一維至六維傳感器，其中六維傳感器可測量X、Y、Z三軸力和力矩。
全球傳感器市場的主要廠商有霍尼韋爾、意法半導(dǎo)體、飛思卡爾、博世、飛利浦等，中國市場上的高端傳感器進口占比高達85%，國產(chǎn)化率低，未來國產(chǎn)化空間較大。
國內(nèi)參與者主要是昊志機電、宇立儀器（安川電機、KUKA、ABB的力傳感器合作商）、坤維科技（供貨給節(jié)卡、遨博、睿爾曼、越疆、思靈、大族等國內(nèi)協(xié)作機器人廠商）。
特斯拉機器人線性關(guān)節(jié)使用無框電機 滾珠絲杠（即，線性執(zhí)行器）的方案，利用滾珠絲杠將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動。
無框電機因其效率高、體積小、單位體積扭矩高適合用在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中，單個價值量在千元左右。
無框電機多采用大尺寸中空設(shè)計：
無框電機多采用大尺寸中空直徑和低重量高功率密度的設(shè)計，只有轉(zhuǎn)子和定子兩個部件，企業(yè)可以由此設(shè)計出自重輕，中空走線的關(guān)節(jié)。
轉(zhuǎn)子通常是內(nèi)部部件，由帶永磁體的旋轉(zhuǎn)鋼圓環(huán)組件構(gòu)成，直接安裝在機器軸上。定子是外部部件，齒輪外部環(huán)繞鋼片和銅繞組，以產(chǎn)生緊密攀附在機器殼體內(nèi)的電磁力。
根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院測算，無框電機在1.5萬元的單個協(xié)作機器人關(guān)節(jié)中成本占比約為7%，價值量約為千元。
特斯拉線性執(zhí)行器中的無框電機、深溝球軸承和四點接觸球軸承：
無框力矩電機相較于標準伺服電機技術(shù)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，同時又要求體積較小，便于安裝和節(jié)約空間。無框力矩電機主要應(yīng)用在協(xié)作機器人領(lǐng)域，對整體安裝、固定的工藝及設(shè)計具有較高的要求。
國外參與企業(yè)主要是科爾摩根、Moog、Maxon Motor等，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)主要是步科股份和昊志機電。目前步科股份的第三代無框力矩電機產(chǎn)品已可以對標國際領(lǐng)先產(chǎn)品并具備一定優(yōu)勢。
諧波減速器是精密減速器的一種，小型諧波減速器是工業(yè)機器人及其他自動化裝置的關(guān)鍵零部件，可分為諧波減速器、RV減速器和精密行星減速器。
工業(yè)機器人主要使用的是諧波減速器和RV減速器，占工業(yè)機器人總成本的30%。
特斯拉人形機器人的柔性關(guān)節(jié)需要更輕量、小型化的減速器，因此選用諧波減速器。
諧波減速器可以通過降低轉(zhuǎn)速而提高扭矩，因高傳動比/輕重量/小體積更適合用在機器人關(guān)節(jié)中。
諧波減速器下游應(yīng)用中，各類機器人占80%，大幅高于機器人在伺服系統(tǒng)下游應(yīng)用中的占比。這意味著人形機器人對減速器市場規(guī)模的拉動作用將更明顯。
當前，諧波減速器產(chǎn)品的技術(shù)迭代基本停滯，在海外龍頭謹慎擴產(chǎn)的背景下，諧波減速器的產(chǎn)能缺口有望由中國廠商填補。#6月財經(jīng)新勢力#
