2025年人形機器人商業化元年,全球各領域巨頭跨界入局。今年以來,全球人形機器人產業加速,特斯拉、英偉達引領行業,海外創業公司Figure、1X接連發布產品,國內宇樹科技、智元、優必選等不斷更新最新進展,互聯網巨頭Meta、華為、字節、小米、阿里、騰訊等加大AI和具身智能投入,下場部件機器人,新能源車企小鵬、奇瑞、比亞迪緊跟其后,由智駕切入機器人賽道。
與工業機器人相比,人形機器人需要數十倍的自由度,由三大執行器實現。旋轉執行器:驅動器接收動作指令,對電機的轉速、位置、扭矩等控制,諧波減速器/行星減速器用于降低轉速、增加力矩,編碼器用于位置反饋,力傳感器用于力矩反饋,形成閉環;線性執行器:驅動器、電機、編碼器和力傳感器的功能如上,絲杠將電機的旋轉運動轉換為直線運動,進行關節運動;靈巧手:驅動器接收動作指令,對全手關節進行控制,空心杯電機驅動,蝸輪蝸桿/微型絲杠轉換為直線運動,腱繩驅動被動關節運動。
人形機器人產業化推進,帶來大量核心零部件及設備需求。以特斯拉Optimus Gen3為例,全身搭載14個旋轉關節、14個線性關節,單手22個自由度,涉及減速器、絲杠、電機等核心部件。在人形機器人產業化浪潮下,各類關節模組的量產需求將會帶動設備需求迅速增長。
減速器:諧波減速器或行星減速器應用于旋轉執行器,微型行星減速器應用于手指或腕部關節,作用是降低轉速、放大扭矩。減速器主要由齒輪、齒軸、軸承、箱體、箱蓋等構件組成,具備高精度特性,其生產關鍵設備包括磨齒機、插齒機、滾齒機等齒輪加工設備、磨床、車床、加工中心等精密加工設備和檢測設備。
絲杠:行星滾柱絲杠應用于線性執行器,微型絲杠應用于手部關節,將電機的旋轉運動轉換為直線運動,進行關節運動。絲杠生產的核心工序包括螺紋加工、絲杠校直及熱處理,螺紋加工工藝包括磨削(可實現的加工精度最高)、車削、旋風銑削等,涉及到的關鍵設備包括內外螺紋磨床、車床、旋風銑機床等,內螺紋磨床壁壘最高。
電機:無框力矩電機應用于旋轉和線性執行器,提供關節旋轉/屈伸動力;微型空心杯電機或有槽無刷電機應用于靈巧手,驅動手指關節完成抓握。電機生產的關鍵設備包括繞線機、動平衡機等:繞線機負責將導線繞制成線圈,難點在于超細導線的張力控制和不同線型設計下的繞制;動平衡機主要用于回轉零部件不平衡量的檢測及自動修正,未經平衡的回轉零部件在高速旋轉時會產生周期性的激振力,引起振動和噪聲,加快機械磨損,影響使用壽命。
重點關注:齒輪加工設備:秦川機床;磨床&螺紋磨床:秦川機床、日發精機、華辰裝備等;車床:浙海德曼、津上機床中國等;動平衡機&絲杠校直機:集智股份;繞線機:科瑞思、田中精機;刀具:沃爾德、恒鋒工具、華銳精密、歐科億等。
(申萬宏源-人形機器人行業點評:人形機器人產業端加速,看好核心設備需求釋放-250319)