机器人行业专题报告:运动控制,机器人供应链关键环节

机器人基本构架包括:交互、运控、识别。特斯拉介绍软件主要自己完成,如行为决策与运动控制,神经网络自动训练等。

运动控制成为人形机器人外部供应链的主要环节

机器人基本构架包括:交互、运控、识别。特斯拉介绍软件主要自己完成,如行为决策与运动控制,神经网络自动训练等。硬件方面,人形机器人对运动控制能及感知计算能力要求高,与工业机器人的核心零部件基本相同,数量和质量有升级需求,预计运动控制会采用外部供应链。国内工业机器人伺服系统和减速器中低端领域已实现进口替代,高端领域持续进步;控制系统与工业机器人差别较大,开发和供应模式尚不明确。我们认为特斯拉入场将进一步加快产业发展,我们认为,对中国机器人产业链应保持期待,管理预期,给予更多耐心守望产业的持续进步。

减速器:机器人运动的关节

我们预计 25 年中国工业机器人 RV/谐波需求为 46/41 亿, 人形机器人抬升谐波减速器需求天花板。人形机器人需要谐波的部位有头颈、小臂、腕部、手部等,RV 应用在腰、上臂、下臂等大惯量、高转矩输出部位。谐波国产化趋势明显,21 年哈默纳科中国市场份额 38%,绿的谐波份额提升明显,入局新玩家增多,包括日本新宝、来福、同川、大族。全球 RV 三巨头是纳博特斯克、住友、SPINEA,21 年日企/纳博特斯克全球份额约 80%/60%。国产 RV 在技术上有所突破,高端/重负载市场的市占率、产品系列完善度有待进一步提高,国内规模靠前的企业有双环传动、中大力德等。

伺服系统:机器人运动的心脏 

2021 年中国工业机器人伺服系统需求 20.7 亿元,其中交流伺服占比 65%。人形机器人可能主要采用直流无框力矩电机,可以在较小体积下输出较大的力,其中颈、肩、肘、腕、腰、膝、踝等大关节,一般采用功率在 100~200瓦标准电机组合形式;手部关节可能选用功率约 30~100 瓦的微型电机系统和微型电缸系统。2021 年国内工业机器人伺服电机外资品牌占比约 65%,汇川技术份额快速提升。中国无刷直流伺服市场 CR10<50%,国内企业有:步科、雷赛智能、和利时、江苏雷利等。国内头部企业中小功率产品的核心技术指标已经达到国际领先水平,产品使用稳定性及耐用性方面存在差距。

控制器:机器人运动的大脑

2021 年中国工业机器人控制器市场规模 14.7 亿元。工业机器人控制器主要采用 PC-Based 控制,系统通用性强、可拓展性强,能够满足工业机器人复杂运动的算法要求。人形机器人的伺服驱动器数量高达数十个,对于客户应用场景的了解及工艺要求是主要因素,单独一家厂商还很难将人形机器人做到各个场景的通用,厂商负责本体制造+控制部分做成开源系统可能成为解决方案之一。目前人形机器人生产规模较小,未来进入量产阶段后,供应链方式尚不明朗。国产机器人供应链主要包括埃斯顿、汇川技术、广州数控、华中数控、英威腾、雷赛智能。

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