人形機器人行業(yè)系列報告一:AI超預(yù)期助力產(chǎn)業(yè)落地核心零部件配套星辰大海_第1頁
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文檔簡介

目錄零:人形機器人基本概念 7人形機器人的遠期目標是通用性 7催化頻出:Optimus迭代超預(yù)期,國內(nèi)廠商紛紛入局 9問題一:AI&人形機器人,大模型是人形機器人的核心助推力 12人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈梳理及結(jié)構(gòu)拆分 12大模型為場景泛化提供可能,AI是我們長期面臨的難題之一 14問題二:Optimus核心零部件拆分,國內(nèi)供應(yīng)鏈主要發(fā)力點 16特斯拉Optimus主要結(jié)構(gòu)拆分 16感知系統(tǒng):關(guān)注核心傳感器的應(yīng)用 17執(zhí)行系統(tǒng) 22電機:動力核心,體積小、扭矩密度高 22減速器:剎車裝置,諧波國產(chǎn)化率較高 23絲杠:傳動機構(gòu),行星滾柱絲杠壁壘高 26材料應(yīng)用:輕量化趨勢下,關(guān)注PEEK材料應(yīng)用 28問題三:應(yīng)用場景&市場空間,人形機器人長期發(fā)展?jié)摿缀危?31應(yīng)用場景展望:商業(yè)&家庭,或率先應(yīng)用于汽車制造 31市場空間分析:從終局看,市場空間或在百萬億級別 32問題四:復(fù)盤可比新興產(chǎn)業(yè),人形機器人滲透率趨勢如何演變? 33工業(yè)機器人密度復(fù)盤:全球分化,韓國最高達10% 33電動車滲透率復(fù)盤:10%為滲透率拐點,耗時約11年 34投資策略 35供需雙輪驅(qū)動,人形機器人有望快速發(fā)展 35人形機器人廠商正專注哪些工作? 39受益標的梳理 39風(fēng)險提示 40圖表目錄圖1:機器人分類 7圖2:對比傳統(tǒng)機器人,人形機器人通用性更強 8圖3:人形機器人迭代發(fā)展的三個階段 8圖4:Bot概念機的主要等參數(shù) 10圖5:Bot搭載FSD系統(tǒng)和Dojo超級計算機 10圖6:Gen-2靈活的手部控制 10圖7:Gen-2控制平衡并深蹲 10圖8:CyberOne的身高、體重、運動速度等參數(shù) 圖9:CyberOne搭載MiSense視覺空間系統(tǒng) 圖10:人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈梳理 12圖組成人形機器人的三大系統(tǒng) 14圖12:智元“具身智腦”EI-Brain框架 16圖13:Optimus結(jié)構(gòu)拆分 17圖14:人形機器人傳感器應(yīng)用位置示意圖 18圖15:六維力/力矩傳感器 19圖16:六維力/力矩傳感器解剖圖 19圖17:鑫精誠傳感器在人形機器人的應(yīng)用 19圖18:優(yōu)必選采用了4個六維力/力矩傳感器 19圖19:全球六維力/力矩傳感器主流廠商 20圖20:2024-2030年人形機器人領(lǐng)域力傳感器市場規(guī)模預(yù)測(億元) 20圖21:陣列電子皮膚 20圖22:全球MEMS慣性傳感器市場結(jié)構(gòu)(億美元) 21圖23:全球MEMS慣性傳感器市場結(jié)構(gòu)(億顆) 21圖24:無框力矩電機結(jié)構(gòu) 23圖25:(無刷)空心杯電機結(jié)構(gòu) 23圖26:諧波減速器結(jié)構(gòu)圖 24圖27:RV減速器結(jié)構(gòu)圖 24圖28:2021年全球工業(yè)機器人減速器競爭格局 25圖29:2020年中國機器人減速器市場結(jié)構(gòu) 25圖30:2022年我國諧波競爭格局 25圖31:2021年我國RV減速器競爭格局 25圖32:行星滾柱絲杠構(gòu)成 26圖33:滾珠絲杠構(gòu)成 26圖34:標準式VS反向式行星滾柱絲杠 27圖35:2022年國內(nèi)行星滾柱絲杠格局 28圖36:PEEK材料產(chǎn)業(yè)鏈 29圖37:2012-2021年中國PEEK產(chǎn)品市場消費量 30圖38:2021年全球PEEK主要生產(chǎn)商情況 30圖39:人形機器人未來應(yīng)用場景 31圖40:優(yōu)必選人形機器人新能源車廠首次實訓(xùn) 32圖41:2010-2022全球平均&韓國&中國工業(yè)機器人滲透率 34圖42:2022年各國工業(yè)機器人滲透率情況 34圖43:2021年,新能源汽車市場滲透率達到增長的拐點且不斷上升(%) 35圖44:中國65歲及以上人口數(shù)目與占比持續(xù)增長 36圖45:中國15-64歲人口數(shù)目與占比明顯下滑 36表1:特斯拉人形機器人Optimus快速迭代 9表2:2023年國產(chǎn)人形機器人發(fā)布10余款新機 10表3:機器人智能化信息模型要素分析表 15表4:機器人通用智能化等級的分級 15表5:傳感器的簡要概述 17表6:人形機器人三種驅(qū)動方式對比 22表7:諧波減速器和RV減速器對比 24表8:滾珠絲杠和行星滾柱絲杠對比 27表9:近年來機器人行業(yè)相關(guān)政策不斷推出 36表10:2023年中國人形機器人投融資情況 37表GPT系列的技術(shù)升級 38表12:重點公司估值表(數(shù)據(jù)截至2024年3月7日) 40零:人形機器人基本概念人形機器人的遠期目標是通用性工業(yè)機器人根據(jù)機械結(jié)構(gòu)的不同,可以分為線性機器人、SCARA機器人、并聯(lián)機器人、多關(guān)節(jié)機器人、圓柱機器人等類型,廣泛應(yīng)用于搬運/上下料、焊接、噴涂、加工和裝配等領(lǐng)域。服務(wù)機器人是除工業(yè)自動化應(yīng)用外,能為人類或設(shè)備完成有用任務(wù)的機器人,主要包括個人/家用服務(wù)機器人和專用服務(wù)機器人。個人/家用服務(wù)機器人是指用于非營利性任務(wù)的,一般由非專業(yè)12種類型的機器人。圖1:機器人分類資料來源:電子發(fā)燒友引援國際機器人聯(lián)合會,中國軟件評測中心,人形機器人通過仿生形態(tài),提升應(yīng)用深度和廣度,最終實現(xiàn)和人類共同社會化分工。機圖2:對比傳統(tǒng)機器人,人形機器人通用性更強資料來源:根據(jù)公開資料60年代后期,根據(jù)產(chǎn)品迭代路線,其發(fā)展歷程可以分為三個階段ASIMO為代表的高動態(tài)運動發(fā)圖3:人形機器人迭代發(fā)展的三個階段資料來源:騰訊網(wǎng),通信世界網(wǎng),中國機器人網(wǎng),催化頻出:Optimus迭代超預(yù)期,國內(nèi)廠商紛紛入局2021AIdayteslabotconcept,202312Optimus顯示了“Tesla”ID210公斤、/11的發(fā)布表明Optimus7kg,小型化、輕量化仍是其迭代的方向,涉及到一體化電驅(qū)、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化、減重材料的運用等方面。表1:特斯拉人形機器人Optimus快速迭代時間事件2021年8月特斯拉發(fā)布Optimus概念2022年2月完成人形機器人開發(fā)平臺的制造2022年9月展示了Optimus的最新型號,通過視頻展示了Optimus搬運盒子等簡單的行動,現(xiàn)場展示了Optimus的真機,但只能在工作人員的攙扶下行動2023年5月OptimusOptimus(電機轉(zhuǎn)矩控制的能力,此外ptusI學(xué)習(xí)人類行為的過程,對物體進行分類擺放等,還展示了其從一個容器中拾取物體并將它放入第二個容器中2023年7月二季度電話會,做了大約10個Optimus,馬斯克預(yù)計明年可以在特斯拉工廠內(nèi)做一些“有意義”的工作。馬斯克預(yù)計到今年11月就可以完成搭載了特斯拉自己設(shè)計的執(zhí)行器的Optimus2023年11月LexFridman采訪Musk,靈巧手的目標是“穿針引線”2023年12月Gen-2發(fā)布,ID設(shè)計、自研的執(zhí)行器和傳感器、2自由度驅(qū)動的頸部、行走速度提升30%、減重10/11衡和全身控制算法、集成執(zhí)行器的電子和布線2024年2月發(fā)布Gen-2行走視頻,行進更加穩(wěn)定。資料來源:Tesla,36Kr,21經(jīng)濟網(wǎng),中國經(jīng)濟網(wǎng),騰訊網(wǎng),證券日報,有新Newin,圖4:TeslaBot概念機的主要等參數(shù) 圖5:TeslaBot搭載FSD系統(tǒng)和Dojo超級計算機資料來源:IT之家,特斯拉AIDay,網(wǎng)易科技,

資料來源:騰訊網(wǎng),特斯拉AIDay,蓋世汽車,圖6:Gen-2靈活的手部控制 圖7:Gen-2控制平衡并深蹲資料來源:Tesla, 資料來源:Tesla,102022CyberOne177cm,52kg210.5ms1.5kg重物,同時搭載MiSense85種環(huán)境語義識別、645種人類語義情緒識別。2023年以來,不完全統(tǒng)10余款人形機器人發(fā)布,其中除了機器人廠商如追覓、傅利葉、達闥、宇數(shù)、開普勒、樂聚、理工華匯、中科電機器人公司,還包括汽車廠商小鵬,以及偏互聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)如小米、科大訊飛、智元。表2:2023年國產(chǎn)人形機器人發(fā)布10余款新機時間人形機器人廠商事件3月追覓科技56kg,446腿站立7月傅利葉智能在2023世界人工智能大會上發(fā)布GR-1通用人形機器人,采用自研FSA高性能一體化執(zhí)行器,擁有強大且靈活的運動性能。8月智元機器人發(fā)布其首款人形機器人遠征11155g,整體為類人造型。8月宇樹科技H1。H1人形機器人采用輕量19H1360N·m,并且配合中空軸線和雙編碼器。8月達闥機器人XR4(七仙女。8月理工華匯身高165cm,體重55kg,整身擁有26個自由度。10月小鵬汽車發(fā)布了首款人形機器人PX5,計劃優(yōu)先在小鵬的工廠和銷售場景進行實地應(yīng)用。10月科大訊飛科大訊飛人形機器人正式對外亮相。11月21(司)1626039個510速度可達5千米/時,可拿杯子、搬箱子、走碎石地。11月開普勒178cm85kg,智能1240礙、手部靈活操控、強力負重搬運、手眼協(xié)同操作、智能交互溝通等功能。12月樂聚機器人264.6km/h,快速連續(xù)跳躍高度超過20CM。資料來源:中國機器人網(wǎng)公眾號,圖8:CyberOne的身高、體重、運動速度等參數(shù) 圖9:CyberOne搭載MiSense視覺空間系統(tǒng) 資料來源:小米官網(wǎng), 資料來源:小米官網(wǎng),問題一:AI&人形機器人,大模型是人形機器人的核心助推力人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈梳理及結(jié)構(gòu)拆分人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈可以分為上中下游三大部分&Optimus圖10:人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈梳理資料來源:根據(jù)公開資料人形機器人主要由三大系統(tǒng)組成,分別是傳感系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)。內(nèi)部傳感器主要用來檢測機觸覺傳感器等。AI通過驅(qū)動器驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)的各個關(guān)節(jié)按所需的順序、確定的軌跡運動,完成特定的作業(yè)。(旋轉(zhuǎn)運功和直,機械傳動分為兩類,一是靠機件間的摩擦力傳遞動力與摩擦傳動,二是靠主蝸輪蝸桿傳動桿等。圖11:組成人形機器人的三大系統(tǒng)資料來源:根據(jù)公開資料大模型為場景泛化提供可能,AI是我們長期面臨的難題之一I《智能機器人智能化等級評價規(guī)范》對機器人智能化水平做了分級,其L1級~L5L1(基礎(chǔ)型b)L2(半交互型具備感知功能和執(zhí)行)L3(交互型d)L4(自主型)L5(自適應(yīng)型表3:機器人智能化信息模型要素分析表序號要素子要素測試項目1感知視覺人臉識別、字符識別、圖像識別、定位測距2聽覺聲源定位、語音識別3觸覺壓覺、力覺、冷熱覺4嗅覺對于氣味的識別5其他環(huán)境感知、味覺6認知建模激光建圖、視覺建圖、語義建圖、知識庫構(gòu)建7理解語義理解、多輪語義理解、多輪對話理解、情感理解、多模態(tài)意圖理解8推理偏好推薦、知識推理9決策規(guī)劃任務(wù)規(guī)劃、動作規(guī)劃、路徑規(guī)劃、不確定環(huán)境下的運動規(guī)劃10優(yōu)化自適應(yīng)標定技術(shù)、可強化的物體操縱技術(shù)、機器學(xué)習(xí)技術(shù)、知識庫擴充11執(zhí)行運動執(zhí)行移動能力、操作能力12交互語音交互、表情交互、文字交互、肢體語言交互、界面交互、多模態(tài)交互、多機交互、操作交互資料來源:《智能機器人智能化等級評價規(guī)范》,表4:機器人通用智能化等級的分級資料來源:《智能機器人智能化等級評價規(guī)范》,(注:“有”是指具備此功能且達到對應(yīng)的等級;“部分有”是指具備此功能但未達到對應(yīng)的等級;“無”是指不做要求。)正是大語言模型技術(shù)的飛速發(fā)展,使得機器人能夠自主感知環(huán)境、理解任務(wù)、動作編排功能的實現(xiàn)至關(guān)重要。智元機器人創(chuàng)始人在公司產(chǎn)品發(fā)布會上分享了人形機器人EI-Brain框架?!按竽X”提供AI輔助的抽象思維能力,如邏輯推理、思考能力,完成機器人任務(wù)級和技能級的調(diào)度,如果腦機、電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)的控制。圖12:智元“具身智腦”EI-Brain框架資料來源:智元機器人官網(wǎng),新智元,問題二:Optimus核心零部件拆分,國內(nèi)供應(yīng)鏈主要發(fā)力點Optimus主要結(jié)構(gòu)拆分ptimus(1FSDDojoD1傳感系統(tǒng):Autopilot攝像頭,手腕、腳踝六維力/力矩傳感器,手部電子皮膚,2814412個執(zhí)行器,結(jié)構(gòu)為空心杯電機+蝸輪蝸桿+繩驅(qū),其中大拇指2個執(zhí)行器、其他手指各1個。圖13:Optimus結(jié)構(gòu)拆分資料來源:EETChina,特斯拉AIDay,中國機器人網(wǎng),汽車電子與軟件,感知系統(tǒng):關(guān)注核心傳感器的應(yīng)用傳感器技術(shù)是機器人控制、交互的前提,是機器人感知環(huán)境和完成任務(wù)的基礎(chǔ)。各種傳(力矩表5:傳感器的簡要概述傳感器類型原則獲得的信息在工業(yè)機器人中的應(yīng)用觸覺傳感器電容式、壓電式、壓阻式、光學(xué)式接觸力、面積、位置人機協(xié)作、物體抓取、質(zhì)量監(jiān)控扭矩傳感器感應(yīng)電阻應(yīng)變扭矩人-機器人協(xié)作、物體抓取、機器人編程慣性傳感器航位推算(DR)加速度、角速度、方位角導(dǎo)航、操縱器控制傳感器類型原則獲得的信息在工業(yè)機器人中的應(yīng)用視覺傳感器CCD或CMOS成像圖像人-(機械手控制、裝配、機器人編程激光傳感器(光學(xué)干涉距離、位移人-(操縱器控制編碼器光電、磁性、電感性、電容性角位移導(dǎo)航、操縱器控制接近傳感器電容式、電感式、光電式物體接近人-(C抓取聲傳感器電容聲音信號人-(磁波傳感器霍爾效應(yīng)磁場強度航行超聲波傳感器飛行時間(TOF)距離障礙物回避資料來源:工業(yè)機器人傳感器技術(shù)綜述_邢國芬,圖14:人形機器人傳感器應(yīng)用位置示意圖資料來源:Yole,GGII,力覺傳感器是感知并度量力的傳感器,六維力傳/力矩傳感器信息最全、技術(shù)壁壘最高。/力矩傳感器,六維力/,對于機器人產(chǎn)業(yè)鏈4個六維力/力矩傳感器,分別應(yīng)用在人形機器人的手腕、腳踝處,此外鑫精誠還研發(fā)了在靈巧手應(yīng)用的微型六維力傳感器。六維力傳/為全球龍頭,國內(nèi)企業(yè)中坤維科技、宇立儀器、鑫精誠、藍點觸控均有一定的技術(shù)積淀。GGII2030328億元,其中人形機器人領(lǐng)域六維力傳感器市場規(guī)模將達138億元。圖15:六維力/力矩傳感器 圖六維力/力矩傳感器解剖圖資料來源:ATI工業(yè)自動化, 資料來源:ATI工業(yè)自動化,圖17:鑫精誠傳感器在人形機器人的應(yīng)用 圖18:優(yōu)必選采用了4個六維力/力矩傳感器 資料來源:深圳市機器人協(xié)會訂閱號,

資料來源:優(yōu)必選官網(wǎng),圖19:全球六維力/力矩傳感器主流廠商 圖20:2024-2030年人形機器人領(lǐng)域力傳感器市場規(guī)模預(yù)測(億元)資料來源:GGII, 資料來源:GGII,Optimusgen-2圖21:陣列電子皮膚資料來源:觸覺傳感器與電子皮膚研究進展_朱盛鼎等,MEMS慣性傳感器是將物體運動的加速度、位置和姿態(tài)轉(zhuǎn)換為電信號的器件,包括ES加速度計、ES陀螺儀、磁力計和慣性測量單元(IU。leMMS201828.31億美元、31.21202135.09億美元、39.39202749.43億美元、60.60億顆;其中,IMUMEMS慣性傳感52.15%34.74%10.66%、2.45%。目IMU的使用數(shù)量和位置尚無定論,據(jù)論文“MultiMUPopioptiveSttestimtororumnoidRobotsIMU1個高精度慣性傳感器。圖22:全球MEMS慣性傳感器市場結(jié)(億美元) 圖23:全球MEMS慣性傳感器市場結(jié)構(gòu)(億顆) 資料來源:Yole,明皜傳感招股書,山西證券研究所

資料來源:Yole,明皜傳感招股書,山西證券研究所3D視覺感知技術(shù)具備更廣泛的應(yīng)用空間,可以采集并輸出“人體、物體和空間”的三維2DAI算法實現(xiàn)精準識視覺感知技術(shù)則充分彌補了2D成像技術(shù)的缺陷,在同步提供2D圖像的同時,還能夠為AI算法及算力提供視場內(nèi)物體的深度、形3D20233D71.09%,位列行業(yè)第一、LiDAR在100家,Jabil(捷普、優(yōu)必選等頭部機器人企業(yè)均是合作客戶。執(zhí)行系統(tǒng)電機:動力核心,體積小、扭矩密度高Atlas采用液壓驅(qū)動,執(zhí)行器中典型的應(yīng)用有無框力矩電機、空心杯電機等。表6:人形機器人三種驅(qū)動方式對比特性氣動液壓電動復(fù)雜性簡單的系統(tǒng)組成中等復(fù)雜的系統(tǒng)組成控制系統(tǒng)及移動配件可在多種復(fù)雜度配置下配合運作峰頂功率高極高高控制簡易閥使用者必要具電力控制器之移動控制能力的彈性位置準確性達到位置準確性非常困難沖程中點定位要求額外的配件及使用者支持定位能力和速度控制可容許進行同步速度極高中等中等負荷等級高極高依據(jù)速度和定位需求可能很高使用壽命中等長期長期加速極高極高中等震動負荷可處理震動負荷防爆、防震及防火花處理震動負荷能力有限環(huán)境高噪音等級液壓液體滲漏及處理最少效用壓縮機、動力、導(dǎo)管幫浦、動力、導(dǎo)管選擇時才有動力效率低低高可信賴性極佳優(yōu)良優(yōu)良維護高度使用者維護高度使用者維護維護需求低甚至不需要維護購買成本低高高操作成本中等高低維護成本低高低資料來源:Timotion,無框力矩電機2肩部、腕部、髖部、腰部。效率,因此十分適合用于驅(qū)動人形機器人的手指。圖24:無框力矩電機結(jié)構(gòu) 圖25:(無刷)空心杯電機結(jié)構(gòu)資料來源:研一機械官網(wǎng), 資料來源:鳴志電器官網(wǎng),減速器:剎車裝置,諧波國產(chǎn)化率較高減速器具有更高的疲勞強度、剛度和回差精度,適合中、重載荷的應(yīng)用。Optimus的方案中,目前旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)采用的是諧波減速器方案。圖26:諧波減速器結(jié)構(gòu)圖 圖減速器結(jié)構(gòu)圖資料來源:綠的諧波招股書, 資料來源:工業(yè)機器人公眾號,表7:諧波減速器和RV減速器對比項目RV減速器諧波減速器技術(shù)特點通過多級減速實現(xiàn)傳動,一般由行星齒輪減速器的前級和擺線針輪減速器的后級組成,組成的零部件較多。通過柔輪的彈性變形傳遞運動,主要由柔輪、剛輪、波發(fā)生器三個核心零部件組成。與RV及其他精密減速器相比,諧波減速器使用的材料、體積及重量大幅度下降。產(chǎn)品性能大體積、高負載能力和高剛度體積小、傳動比高、精密度高應(yīng)用場景一般應(yīng)用于多關(guān)節(jié)機器人中機座、大臂、肩部等重負載的位置。主要應(yīng)用于機器人小臂、腕部或手部。終端領(lǐng)域汽車、運輸、港口碼頭等行業(yè)中通常使用配有RV減速器的重負載機器人。3C、半導(dǎo)體、食品、注塑、模具、醫(yī)療等行業(yè)中通常使用由諧波減速器組成的30kg負載以下的機器人。價格區(qū)間5,000-8,000元/臺1,000-5,000元/臺背向間隙≤60arcsec≤20arcsec傳動效率>80%>75%溫升≤45℃≤40℃噪聲≤70db≤60db減速比30-192.430-160額定轉(zhuǎn)矩下使用壽命>6,000h>8,000h額定輸出轉(zhuǎn)矩101-6,135N·m6.6-921N·m扭轉(zhuǎn)剛性20-1,176N·m/arcmin1.34-54.09N·m/arcmin資料來源:綠的諧波招股書,減速器生產(chǎn)壁壘高,國內(nèi)減速器起步較晚,目前應(yīng)用仍較多依賴進口。打破海外技術(shù)壁壘的關(guān)鍵(1)工藝端,齒形設(shè)計、柔輪強度、生產(chǎn)制造等要素構(gòu)成諧波減速器的核心技術(shù)壁壘。減速器。202238%的市場份額占據(jù)諧波減速器市場第26%的份額占據(jù)諧波減速器市場第二;202153%的市場份14%減速器,國產(chǎn)化率亟需提高。圖28:2021年全球工業(yè)機器人減速器競爭格局 圖29:2020年中國機器人減速器市場結(jié)構(gòu)資料來源:《2022年中國減速器產(chǎn)業(yè)鏈上中下游市場剖析》,GGII,

資料來源:華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院,圖30:2022年我國諧波競爭格局 圖31:2021年我國減速器競爭格局資料來源:華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院, 資料來源:《2022年中國減速器產(chǎn)業(yè)鏈上中下游市場剖析》,GGII,絲杠:傳動機構(gòu),行星滾柱絲杠壁壘高螺旋傳動是機械傳動的一種,依靠螺旋與螺紋牙面旋合實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動與直線運動轉(zhuǎn)換,行星滾柱絲杠與滾珠絲杠類似,是一種可將旋轉(zhuǎn)運動和直線運動相互轉(zhuǎn)化的機械裝置,90°的多頭螺紋,滾柱為齒形為雙凸圓弧的單頭螺紋,OptimusPRS與標準PRS圖32:行星滾柱絲杠構(gòu)成 圖33:滾珠絲杠構(gòu)成 資料來源行星滾柱絲杠副的研究_肖正義山西證 資料來源行星滾柱絲杠副的研究_肖正義山西證券研究所 券研究所圖34:標準式VS反向式行星滾柱絲杠A:絲杠;B:螺母;C:滾柱;D:直齒;E:內(nèi)齒圈;F:滾柱保持架;G:彈簧擋圈資料來源:行星滾柱絲杠副的新發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)_劉更,表8:滾珠絲杠和行星滾柱絲杠對比滾珠絲杠行星滾柱絲杠結(jié)構(gòu)組成由絲杠、螺母、鋼球、導(dǎo)珠管等組成。絲杠和螺母螺紋為單頭或多頭,絲杠、螺母螺紋滾道為單國滾道或雙國滾道。結(jié)構(gòu)簡單圖等構(gòu)成。絲杠、螺母為齒形角90°三螺紋。結(jié)構(gòu)復(fù)雜。循環(huán)方式特點絲杠、螺母滾道通過導(dǎo)珠管組成滾珠循環(huán)回路,每一個導(dǎo)珠管組成1.5圈或多國滾珠鏈,絲杠副可以由多個導(dǎo)珠管組成多個滾珠鏈滾柱絲杠副結(jié)構(gòu)類似于行與絲杠、螺母星多點接觸外形尺寸由于滾珠螺母及滾珠絲杠滾道槽較深,該珠嵌在絲杠、螺母內(nèi)部,因此,該珠螺母外形尺寸小。由于絲杠螺母牙型深度較小,滾柱直徑又大,滾柱螺母外形尺寸大。運動平穩(wěn)性由于滾珠在絲杠副循環(huán)滾珠鏈中運動要通過返向機構(gòu),容易產(chǎn)生沖擊影響絲杠副平穩(wěn)性滾柱在絲杠副中滾動沒有返向機構(gòu),不產(chǎn)生沖擊、震動,因而絲杠副運行平穩(wěn)。傳動效率由于滾珠外表面粗糙度高且精度高,滾動摩擦系數(shù)小,傳動效率高,可以大于90%。表面租糙度等原因,傳動效率一般低于90%.承載小規(guī)格、小導(dǎo)程,承載??;大規(guī)格、大導(dǎo)程,承載大滾柱接觸點多,接觸承載大,小規(guī)格、小導(dǎo)程行星滾柱絲杠副承載大于滾珠絲杠副承載加工及裝配工藝簡單復(fù)雜可靠性結(jié)構(gòu)簡單,零件加工及裝配精度易于保證,因此,可靠性高,由于螺紋分度滾珠絲杠行星滾柱絲杠理論承載,且可靠性資料來源:行星滾柱絲杠副的研究_肖正義,滾珠絲杠/行星滾柱絲杠副技術(shù)壁壘高。為保證傳動過程中的精度保持性和功能可靠性,E公司滾柱絲IHSMarket預(yù)測,20228.6萬根,6.57558.1元/11.1億元1.1萬元/根。目前世界范圍內(nèi)生產(chǎn)滾柱絲杠并參與市場競爭的廠家主要有Rollvis(瑞士瑞士Ewellis(瑞典Rexroth(德國(中國、CM(美國、優(yōu)仕特(中國臺灣,根據(jù)《E202226%、26%、14%、12%、8%、8%、3%、3%,大16%。圖35:2022年國內(nèi)行星滾柱絲杠格局資料來源:E公司滾柱絲杠產(chǎn)品營銷策略研究_王有雪,PEEK材料應(yīng)用輕量化趨勢的主要原因如下1輕量化有助在滿足機器人高速度和高精度基礎(chǔ)性能先進制造工藝,來達到機器人構(gòu)件輕量化的目的。PEEK當前機器人常用的輕量化密1/3(3)碳纖維復(fù)合材料:強度遠高于鋼鐵,比強431/6~1/4之間(4EEK材料PEEK材料應(yīng)用在汽車主動力軸承等部位具備剛性、韌性、耐熱、耐磨、自潤滑效果好等特點,有望應(yīng)用在人形機器人軸承部位。圖36:PEEK材料產(chǎn)業(yè)鏈資料來源:中研股份招股說明書,《化工新型材料》2020年5月《聚醚醚酮市場分析及發(fā)展趨勢》,前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《2022-2027年中國PEEK材料行業(yè)市場前景預(yù)測與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》,PEEK全球:2012PEEK消費量達到3,5905,8352022PEEK材料的全球市7,560EmergenResearch,2019PEEK7.21億202712.266.8%(2)中國:20128020211,9802027PEEK28.38EmergenResearchPEEK202712.26億美元(85.39億人民幣。人形機器人增量:PEEK10kg左右,按照202233.7萬元/3000萬臺出貨量則對億元市場空間。PEEK供給呈現(xiàn)“一超多強”的格局,中研股份為國內(nèi)龍頭。據(jù)中研股份招股書,英國威格斯是全球最大的PEEK7,150噸/時索爾維現(xiàn)有PEEK2,500噸/PEEKPEEK產(chǎn)能已達到1,800噸/PEEK1,000噸/PEEK生產(chǎn)企業(yè)之一。2021年P(guān)EEK622.748.07%,產(chǎn)銷規(guī)模均處于國內(nèi)首位。37:2012-2021PEEK38:2021PEEK主要生產(chǎn)商情況20205月《聚醚醚酮市場分析及發(fā)展趨勢》,前瞻產(chǎn)業(yè)研究院

資料來源:沙利文咨詢,中研股份招股說明書,《2022-2027年中國PEEK材料行業(yè)市場前景預(yù)測與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》,中研股份招股說明書,問題三:應(yīng)用場景&市場空間,人形機器人長期發(fā)展?jié)摿缀???yīng)用場景展望:商業(yè)&家庭,或率先應(yīng)用于汽車制造商業(yè)化應(yīng)用主要包括工商業(yè)場景、個人/家庭場景以及特種場景。工商業(yè)場景端的應(yīng)用包括在制造、醫(yī)療、物流、服務(wù)、農(nóng)業(yè)、國防安全、消防救援、公共關(guān)系維護等領(lǐng)域,個人/家((2Optimus預(yù)計也會先應(yīng)用在汽車制造領(lǐng)域。圖39:人形機器人未來應(yīng)用場景資料來源:圖40:優(yōu)必選人形機器人新能源車廠首次實訓(xùn)資料來源:優(yōu)必選微信視頻號,市場空間分析:從終局看,市場空間或在百萬億級別目前,市場對于人形機器人市場空間的預(yù)期逐步趨于樂觀,我們在市場主流觀點的基礎(chǔ)上做進一步分析。由于還在產(chǎn)業(yè)化初期,三方機構(gòu)對人形機器人空間的預(yù)測方差較大,2030年左右的空間(1)ResearchDiveAnalysis20235月發(fā)布的報告顯示,20213.0820316.10(2aksandakts202372023182028138(32035年全球人形機器人市場規(guī)模有望達到1540億美元。全球首家將雙足真人尺102025年5表示當機器人年銷量達到現(xiàn)在的車的銷量時(2022年是8000萬臺)成本能到2萬美元。他認為最終機器人:人的比例很可能是1:1甚至2:1,所以未來人形機器人的天花板可能是100億臺甚至以上,遠期對應(yīng)空間百萬億美元級別(3)FigureAI:①體力勞動:體力勞動報酬是商品和服務(wù)價格的主要驅(qū)動力,企業(yè)勞動角色(3+十億人P的50%(42萬億美元/年,但隨著這些機能會完全離開這個循環(huán),從而進一步降低價格。②消費家居:23億戶家庭,700M居家護理的老齡化人口。問題四:復(fù)盤可比新興產(chǎn)業(yè),人形機器人滲透率趨勢如何演變?10%(1)2010-20220.50%1pct,150151臺,cagr9.6%;20221.68%、1.36%、1.20%韓國是工業(yè)機器人密度最高的國家,201020221萬個工2871012臺,cagr(3)20223.92%,居于全球第五位,2-47.30%、4.15%、3.97%。2011-20221萬cagr39.6%。結(jié)合行業(yè)的相關(guān)研究,全球工業(yè)機器人的密度未能迅速提升的原因主要是不夠智能、不易于使用,表現(xiàn)為交付效率低、生產(chǎn)部署時間長、沒有柔性生產(chǎn)能力、應(yīng)用門檻高等方面。由于人形機器人類人的能力,旨在填補勞動力缺口,應(yīng)比工業(yè)機器人更好適應(yīng)生產(chǎn)環(huán)境,但智能化水平、交付效率等仍值得重視。圖41:2010-2022全球平均&韓國&中國工業(yè)機器人滲透率資料來源:IFR,WIND,圖42:2022年各國工業(yè)機器人滲透率情況資料來源:IFR,電動車滲透率復(fù)盤:10%年整體而言,商業(yè)化初期滲透率提升較慢,隨著技術(shù)工藝優(yōu)化、產(chǎn)品不斷成熟,滲透率突破5%、10%后,滲透率增速大幅加快。從全球來看,2021&2022年是滲透率快速提升的兩個重要的節(jié)點,滲透率分別超過5%和10%,達到8.7%和14%,同比分別增加4.5pct/5.3pct。全球電動車銷量滲透從0.01%到51年(20102021年5%101年左右。20195%(2年、202110%(16%1年、202229%。從我國經(jīng)驗來看,0-1%-5%-10%-30%5年-4年-2年-1年。在硬件上,人形機器人可借鑒或復(fù)用部分汽車產(chǎn)業(yè)鏈;在軟件上,AI的超預(yù)期發(fā)展則成為人形機器人應(yīng)用的最大變量,成為其規(guī)?;瘧?yīng)用的關(guān)鍵,人形機器人滲透率提升或快于電動車。圖43:2021年,新能源汽車市場滲透率達到增長的拐點且不斷上升(%)資料來源:IEA,投資策略供需雙輪驅(qū)動,人形機器人有望快速發(fā)展需求端:人口老齡化程度進一步加深,勞動力不足問題日益凸顯。根據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù),我國老年人口數(shù)目持續(xù)攀升,2021年65歲以上人口突破2億人,2022年65歲以上人口占比達14.9%,我國已處于老齡化社會。同時我國勞動人口數(shù)量從2013年的最高峰10.1億人銳減20219.7億人,勞動力不足、勞動力成本上漲等問題也日益凸顯。而人形機器人作為缺催生人形機器人需求增長。圖44:中國65歲及以上人口數(shù)目與占比持續(xù)增長圖45:中國15-64歲人口數(shù)目與占比明顯下滑資料來源:, 資料來源:,供給端(1:政策支持疊加技術(shù)迭代推動人形機器人迎來發(fā)展黃金期,產(chǎn)業(yè)資本關(guān)注度大幅提高。2023102023111215日,國內(nèi)共有9家人形機器人企業(yè)獲得累計超過19億的融資,其中有3家企業(yè)單輪融資金額超億元。表9:近年來機器人行業(yè)相關(guān)政策不斷推出時間政策頒發(fā)部門內(nèi)容2016.03(2016-2020年》工信部、發(fā)改委、財政部三部委聯(lián)合要求大力發(fā)展機器人關(guān)鍵零部件,為工業(yè)機器人廠家提供各種高穩(wěn)定性,可靠性和高壽命的部件,保障工業(yè)機器人市場的規(guī)范性。經(jīng)過五年努力,形成較為完善的機器人產(chǎn)業(yè)體系2017.08《“智能機器人”重點專項2017年度項目專項申報指南》科技部明確圍繞智能機器人基礎(chǔ)前沿技術(shù)、新一代機器人、關(guān)鍵共性技術(shù)、工業(yè)機器人、服務(wù)機器人、特種機器人6時間政策頒發(fā)部門內(nèi)容個方向,啟動42個項目,擬安排總經(jīng)費約6億元。2017.11《增強制造業(yè)核心競爭力三年行動計劃(2018-2020年發(fā)改委聚焦市場潛力大、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)好、外溢效應(yīng)明顯的智能服務(wù)機器人領(lǐng)域,推動醫(yī)療康復(fù)機器人、特種服務(wù)機器人關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化示范。加快公共服務(wù)機器人、個人服務(wù)機器人推廣應(yīng)用。2017.12《促進新一代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動計劃》工信部到2020年,智能服務(wù)機器人環(huán)境感知、自然交互、自主學(xué)習(xí)、人機協(xié)作等關(guān)鍵技術(shù)取得突破,完成技術(shù)與功能驗證,實現(xiàn)20家以上示范應(yīng)用。2019.10《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》發(fā)改委重點鼓勵發(fā)展人機協(xié)作機器人、雙臂機器人、弧焊機器AGV以滿足我國量大

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