人形机器人行业专题报告:伺服电机再探讨

电机技术日趋成熟,伺服电机在众多种类产品中脱颖而出。

电机技术日趋成熟,伺服电机在众多种类产品中脱颖而出。电机一般指的是电动机,也称马达,其作用是将电能转化为机械能,产生驱动力矩,作为用电器和机械设备的动力源。电机的种类繁多,按用途可分为动力电机和控制电机两大类,而控制电机又可分为步进电机、伺服电机、力矩电机等。在数字控制的发展趋势下,运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机,而由于伺服电机在控制精度、过载能力、速度响应等许多性能方面表现优异,被广泛应用于工业自动化、机器人等领域。对于人形机器人而言,单台人型机器人电机用量有望超 40 个,而具备更高控制精度的伺服电机将是未来人形机器人的主要配臵,占据绝大部分用量份额。此外,对于步进电机而言,步进电机可以实现无位臵传感器的位臵控制,并保证平稳运行,因此在人形机器人眼部安装步进电机具备较好适配性。

人形机器人大时代来临,伺服电机需求量有望迎来指数级增长。对于伺服电机而言,主要包括直流伺服电机和交流伺服电机,而直流伺服电机根据有无碳刷又分为有刷电机和无刷电机,此外以空心杯电机、伺服电缸、无槽无刷电机等为代表的高效率、轻量化、低成本的电机有望成为产业发展方向。从产业链角度看,特斯拉将于 9 月 30 日发布特斯拉 Bot,人形机器人时代有望开启。根据其公布的参数看,人形机器人关节预计在 40 个以上,我们按 照 40 个关节数量计算,则对应 40 台伺服电机用量,随着人形机器人销量的逐步攀升,电机需求量有望迎来指数级增长。保守估计,按照在人形机器人销量达到 100 万台,单台人形机器人电机用量 40 台的中性假设下,我们预计对应机器人伺服电机用量有望达到 4000 万台。

空心杯电机和伺服电缸契合人形机器人要求,产品需求有望持续向上。对细分种类的电机而言,更加灵活的应用场景驱动下人形机器人手指应具备更高的自由度,因此,人形机器人手指关节需配备更多小型化且能够输出较大力的电机,属于直流永磁伺服电动机的空心杯电机完美契合人形机器人对应手指关节轻量化、高精度等需求。而将伺服电机与丝杠一体化设计的模块化产品伺服电缸,具备噪音低,节能,干净,高刚性,抗冲击力,等优势,相比于传统的液压驱动方式,其具备较好的降功耗、提效率的优势,符合人形机器人产品未来的要求。根据我们的测算,按照销量 100 万台,单台人形机器人电机空心杯电机和伺服电缸均为 6 个的用量假设下,对应人形机器人空心杯电机/伺服电缸用量有望达到 600/600 万台。

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