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2023世界人工智能大会7月6日在上海开幕，展览涵盖核心技术、智能终端、应用赋能、前沿技术四大板块，包括大模型、芯片、机器人、智能驾驶等领域，首发首展新品达30余款。稍早前，上海、北京相继出台《上海市推动制造业高质量发展三年行动计划(2023-2025年)》、《北京市机器人产业创新发展行动方案(2023—2025年)》，均提到将加快人形机器人创新发展以及打造智能机器人产业集群。
一，机器人三大核心关节硬件
作为科技圈的明星代表，特斯拉首次应邀参展，现场展示了Tesla Bot人形机器人。
该人形机器人身高172cm，体重56.6kg，就是一个正常成年人的身形。机器人全身拥有28个自由度，就如同人体的关节。手部有11个自由度，可以更加灵活的抓握，且力大无比，可以单手举起一台钢琴。
特斯拉机器人硬件部分三大核心关节硬件在于旋转关节、线性关节、手部关节。
旋转关节：采用旋转式驱动器，主要由电机+谐波减速器+位置传感器+力矩传感器构成。
线性关节：采用线性驱动器，主要由无框力矩电机/步进电机+行星滚柱丝杠/滚珠丝杠+力矩传感器+编码器+轴承组成。
手部关节：由空心杯电机+螺纹丝杠+精密行星齿轮箱+编码器。
二. 线性关节核心部件
线性关节用于实现机器人运动和动作控制，核心部件包括无框力矩电机、滚柱丝杠、力矩传感器、编码器、轴承。
2.1 无框力矩电机
无框力矩电机是一种特殊的力矩电机，没有轴承、外壳、端盖，只包含转子和定子。
人形机器人关节体积有限，需要在有限的体积内实现尽可能高的功率密度。无框力矩电机能够很好地集成于机器人关节，最大限度的少占用空间。
无框力矩电机相较标准伺服电机技术难度更高，因为无框力矩电机属于低压电机，但其要求输出的功率较大，又要求体积较小。
国外主要厂商包括：科尔摩根、Moog、Maxon Motor等。
国内主要厂商包括：步科股份、昊志机电、汇川技术、禾川科技等。
步科股份：机器自动化与工厂智能化解决方案供应商，工业人机界面、伺服系统、步进系统、可编程逻辑控制器、低压变频器、无框力矩电机等。
昊志机电：主营主轴、转台、减速器、关节模组、控制器、伺服电机和伺服驱动，先后攻克高精度编码器、六维力传感器等核心技术。
汇川技术：国内最大的低压变频器与伺服系统供应商，涵盖工业自动化、新能源汽车、工业机器人业务。
2.2 行星滚柱丝杠
机器人传动装置包括齿轮传动、丝杠传动、行星齿轮传动、RV减速器传动、柔性元件传动等。
行星滚柱丝杠相比滚珠丝杠，在承载能力、传动效率、使用寿命方面具有显著优势。
国内目前主要厂商包括：秦川机床、鼎智科技（江苏雷利）、新剑传动等。
秦川机床：国内机床工具龙头，工业机器人减速器龙头厂商。主营数控机床、精密齿轮件、液压系统、RV减速器。子公司汉江机床在滚柱传动系统方面布局较早。
江苏雷利：国内微特电机行业领先企业。子公司鼎智科技主营线性执行器、混合式步进电机等，具备丝杠和螺母独立生产能力。
2.3 力矩传感器、编码器
力矩传感器是感知并度量力的关键部件，可对机械部件扭转力矩感知的检测，将扭力的物理变化转换成电信号，具有精度高，频响快，寿命长等优点。
编码器是测量位移、角度的高精度传感器，作为伺服系统的反馈装置，决定了伺服系统精度。
2.4 轴承
轴承是机械传动轴的支承，主要功能是传递力和运动，减少机械运动中产生的摩擦损失。
五洲新春：全球前五的轴承制造商，包括汽车轴承、电机轴承、精密数控机床轴承、机器人谐波减速器轴承。
长盛轴承：全球领先的滑动轴承制造商，与特斯拉二级供应商已有供货关系。
三，人形机器人感知、执行系统拆分
以特斯拉Optimus为例，人形机器人感知、执行系统主要部件价值量分布情况：
（1）无框力矩电机：用于身体关节处，约需28台，假设均价1500元/台，单机价值量约4.2万元，占比21%。
（2）空心杯电机：用于手部关节处，约需12台，假设均价700元/台，单机价值量约8400元，占比4%。
（3）行星滚柱丝杠：用于身体关节的线性执行器处，约需14个，假设均价2000元/个，单机价值量约2.8万元，占比14%。
（4）减速器：用于身体关节、手部关节处，约需14个谐波减速器、12个行星减速器，单机价值量约3.4万元，占比17%。
（5）力矩传感器：用于身体关节、手部关节处，约需40个，假设单价800元/个，单机价值量约3.2万元，占比16%。
特斯拉驱动器图示：
特斯拉Optimus躯干及手部情况：
躯干与手部是人形机器人主要的活动关节，从特斯拉的Optimus机器人硬件来看，躯干有28个驱动器：分为旋转关节14个执行器和线性关节14个执行器，另外手部有12个驱动器。
旋转关节：采用旋转式驱动器，由电机+谐波减速器+力矩传感器+位置传感器+交叉滚子轴承+向心止推滚珠轴承构成。
线性关节：采用线性驱动器，由电机+滚珠/行星滚珠丝杠+力矩传感器+位置传感器构成。
灵巧手：每个手有6个驱动器，由空心杯电机+螺纹丝杠+精密行星齿轮箱+编码器构成。
人形机器人的线型关节是实现机器人运动和动作控制的核心部件，包括行星滚柱丝杠、灵活传感器和智能编码器等。
行星滚柱丝杠作为一种精准传动装置，具有高精度和高刚度，已经在机器人领域得到应用；
灵活传感器可以适应不同的形状和变化，用于机器人的接触感知和力控制；
编码器作为伺服系统的反馈装置，很大程度上决定伺服系统精度。
四，特斯拉人形机器人核心供应链：
从目前的特斯拉机器人供应链情况看，三花智控与拓普集团已经直接对接了特斯拉，分别负责旋转关节和线性关节的执行器总成。
鸣志电器今年3月份第三轮送样给特斯拉，并得到了进一步改进的反馈，未来大概率能进入特斯拉机器人的第一批供应商名单。
绿的谐波通过对接三花智控，实现间接供货与特斯拉。
江苏雷利/鼎智科技是拓普集团滚珠丝杠的核心供应商，另外也跟三花智控在丝杠部件上保持合作。
三花智控：公司是热管理零部件行业的龙头企业，为包括特斯拉在内的众多著名车企提供空调及热管理系统。2022年公司也开始积极布局机器人产业，重点聚焦仿生机器人机电执行器业务。在今年4月，公司与绿的谐波达成战略合作框架，将在三花墨西哥工业园成立谐波减速器合资公司，加快公司进入人形机器人产业链的步伐。在6月20日公司公告拟发行GDR募资不超过50亿元，其中一项资金用途就是“机器人机电执行器研发项目”，将进一步加码人形机器人业务。
拓普集团：公司是汽车零部件供应商，拥有NVH减震、智能驾驶、热管理、车身轻量化等业务系统，是特斯拉在中国最核心的供应商之一。公司也在积极布局机器人产业链，产品广受客户认可。据了解，公司的线性执行器已经做到了第三代，市场上仅有拓普一家能做，公司采用的是无框力矩电机+行星滚柱丝杠+传感器的方案，目前也组建了一支博士团队自主开发丝杠部件；旋转执行器也进入了C轮样品阶段。
鸣志电器：公司作为微特电机龙头企业，产品品类丰富，先后通过收购美国AMP、Lin，瑞士T Motion等具备全球竞争力的电机及驱动公司，掌握了空心杯电机、无刷电机等领域全球领先的技术。
公司在人形机器人领域专注于手掌模组及指模所用的空心杯电机的研发和制造，技术位居国际前列，目前已向特斯拉提交全套技术解决方案和样机。由于特斯拉人形机器人有强烈的降本诉求，相比瑞士的maxon和德国的faulhber这两大空心杯巨头，鸣志电器在性价比和响应速度具备较大优势，大概率能够进入特斯拉机器人的第一批供应商名录，届时空心杯电机的销售有望随着人形机器人的量产而大幅增加。
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