人形机器人旋转关节行业分析 ( 24 页)

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目录

一、人形机器人零部件供应商有望深度有益于行业发展 .... 4

（一）主机厂掌握人形机器人关节的“定义权” .... 4

（二）“自主设计、外包生产”将是人形机器人产业链合作模式 ..... 6

二、旋转关节的方案拆解 .... 7

（一）旋转关节具备高价值量、高确定性 ...... 7

（二）旋转关节以刚性驱动器和准直器驱动器为主 .... 7

旋转关节的发展经历了刚性、柔性、准直驱的发展历程 ...... 7

当前方案以刚性和准直驱关节为主。 .... 12

（三）大扭矩成核心指标，无框力矩电机和轴向电机需求爆发 ..... 13

大扭矩是人形机器人电机最核心指标 .... 13

无框力矩电机是当前主流方案 ....... 13

轴向电机或迎来爆发增长 ...... 14

（四）减速器的选择：谐波还是行星？ .... 16

人形机器人关节以谐波和行星减速器为主 ..... 16

行星减速器成本优势显著 ...... 17

谐波减速器在大扭矩、高精度、小空间优势明显 ....... 18

（五）力/力矩传感器是必须吗？ ..... 19

柔顺控制需要感知力的大小 ...... 19

力信号的布局方案：末端力控和关节力控 ..... 22

力信号的感知方案：电流环和传感器 .... 22

三、投资建议 ...... 24

风险提示 ...... 24

图表目录

图表1：yaw、pitch、roll 的示意图 ...... 4

图表2：ARTEMIS 设计的下肢关节参数 ..... 4

图表3：ARTEMIS 所使用电机参数 ..... 5

图表4：IIT 设计的能承受10kg 负载的机器人上肢关节参数 ....... 5

图表5：ARTEMIS 髋部放置的巨大电机 ..... 6

图表6：傅利叶智能GR-1 的髋部也放置了巨大电机 .... 6

图表7：特斯拉Optimus 使用连杆传动方案 ....... 6

图表8：ARTEMIS 运用了连杆传动方案 ..... 6

图表9：人形机器人驱动器的类型和历史.... 8

图表10：刚性驱动器结构示意图...... 8

图表11：hill 肌肉三元素力模型 .... 9

图表12：SEA 弹性驱动器..... 9

图表13：SEA 弹性驱动器结构简化图..... 9

图表14：回转型弹性元件....10

图表15：直线型弹性元件和回转型弹性元件性能对比....10

图表16：并联驱动器结构图....10

图表17：并联驱动器实物图....10

图表18：离合驱动器结构图.... 11

图表19：D.F.B. Haeufle 设计的离合驱动器..... 11

图表20：多模态驱动器.... 11

图表21：四种弹性驱动器特性对比.... 11

图表22：准直驱驱动器结构示意图....12

图表23：CYTEC 力矩电机结构 ....13

图表24：轴向磁通电机爆炸图....14

图表25：径向电机和轴向电机的比较....14

图表26：轴向磁通电机专利数量....15

图表27：盘毂动力的轴向电机拥有高扭矩和高效率....15

图表28：轴向电机可以做的更加薄....15

图表29：盘毂动力的轴向电机指标已经超过技术路线图2035 目标.....15

图表30：达闼科技推出SCA 2.0 非晶轴向电机 ......16

图表31：RV 减速器、谐波减速器占据精密减速器的大部分市场 .....16

图表32：三种精密减速器参数对比....17

图表33：精密行星减速器结构示意图....17

图表34：中大力德40ZDE(F)系列精密行星减速器不同级数参数 .....17

图表35：全球行星减速器市场规模 （百万美元）......18

图表36：全球行星减速器市场格局....18

图表37：中国行星减速器市场格局....18

图表38：谐波减速器结构示意图....19

图表39：谐波减速器运行示意图....19

图表40：中国谐波减速器市场规模(亿元) .....19

图表41：2023 谐波减速器市场份额......19

图表42：机器人被动柔顺装置RCC 示意图 .....20

图表43：阻抗控制策略的控制框图....20

图表44：力位控制策略的控制框图....20

图表45：增广智能的SoftForce3.0 可以实现精准力控.......21

图表46：基于ZMP 的几种点-质量模型....21

图表47：通过点阵计算ZMP（左）和通过六维力计算ZMP（右）.....21

图表48：基于MPC+WBC 模型的四足机械狗控制框架图 .....22

图表49：末端力控和关节力控的对比....22

图表50：MX-106 关节有225：1 的减速比，但反驱透明度差......23

图表51：ARTEMIS 关节搭配8:1 减速比齿轮关节具有较好的反驱透明度 .....23

图表52：六维力传感器和关节扭矩传感器....23

图表53：六维力传感器出货量（台）....24

图表54：六维力传感器市场格局....24