人形机器人“身体”上的核心零部件

时间:2025-02-19 09:43 栏目:封面故事 编辑:投资有道 点击: 331 次

人形机器人的量产有望带动产业链上游核心零部件的发展。A股市场上,多家上市公司已围绕机器人躯干所需的核心零部件展开业务布局。

人形机器人“身体”涉及多种零部件

人形机器人作为一种未来产业,结合了机械设计、人工智能、传感技术和控制系统等先进技术。产业链上游包括核心零部件和软件系统开发,中游为人形机器人本体制造,下游为终端应用市场。

零部件是机器人本体的重要组成部分,人形机器人躯干的核心部件包括减速器、伺服电机、行星滚柱丝杠等产品。这些部件共同作用,确保人形机器人在各种复杂环境中能够精准、高效地完成任务。

在人形机器人的关节部位,减速器起着连接动力源和执行机构的桥梁作用,是保障机器人各部位能按照需求实现相应运动的关键所在。

主流的减速器包括谐波减速器、RV减速器和行星减速器等。目前,国产人形机器人多采用“谐波+行星减速器”方案。

其中, 谐波减速器在人形机器人中扮演核心角色,通过柔轮的弹性形变实现传动,具有体积小、精度高、承载能力强的特点,适用于小扭矩场景,如机器人中负载较小的小臂、腕部、手部等关节。

行星减速器有着传动效率高和无需保养的优势,核心组件包括行星轮、太阳轮和内齿圈,这种紧凑的结构能够满足机器人对于小型化和轻量化的要求,广泛应用于人形机器人的轮部或集成于伺服电机、步进电机中。

RV减速器则以高承载能力、高传动效率以及强稳定性而闻名。其采用多个轴承来增强承载能力和稳定性,具备较强的抗震性能,能保证机器人在高负载运动中的稳定性,常用于机器人的腿部、腰部和肘部等承重关节部位。

伺服电机是人形机器人能够灵活运动的关键所在,它如同赋予机器人关节和四肢力量的“源泉”,可以根据所接收的力矩、速度、位置等指令信号,精准地驱动机械部件实现特定运动,进而带动机器人的关节和四肢做出各种动作。

人形机器人中常用的伺服电机有多种类型。

其中, 空心杯电机具有节能、轻量化、响应快、转速波动小等优势,结构紧凑且能量密度高,适用于灵巧手等空间狭小的部位,提供高精度的控制。

无框力矩电机结构紧凑、体积小、扭矩高,适用于机器人关节,因其轻量化、低转动惯量、启动电压低和空载电流小而受到青睐。

行星滚柱丝杠在人形机器人的线性关节和灵巧手部位起到核心作用,通过行星滚柱在丝杠上的滚动,将旋转运动转化为直线运动,实现精确位移。其特点包括高承载能力、耐冲击、体积小、高速度、低噪音和高精度。

此外,在人形机器人关节中,轴承扮演着支撑和减少摩擦的角色,它能够承受机器人的负载和力矩,同时保持关节的稳定运动。

多家A股公司瞄准人形机器人零部件领域

A股领域,昊志机电(300503.SZ)已设立机器人子公司昊志机器人,主要承接公司机器人事业部业务,负责机器人核心功能部件的研发、生产、销售等,包括谐波减速器、无框力矩电机、刹车机构、编码器、电磁快换模块、六维力矩传感器、控制系统、关节模组、末端执行机构(气动手指、快换模块)以及RV减速器等机器人领域功能部件。

五洲新春(603667.SH)早在2015年就为相关谐波减速器生产企业研发出谐波加速器柔性薄壁轴承,并为相关技术申请了专利及科技成果作为技术储备。公司称已经研发成功机器人全系列轴承产品,配套南高齿、纽氏达特、中大力德、极亚精机、来福谐波等机器人减速器制造企业。

科达利(002850.SZ)与伟创电气(688698.SH)、上海盟立共同投资设立深圳伟达立,通过谐波减速器等业务拓展人形机器人关节部件领域,以拓展“第二曲线”。

雷赛智能(002979.SZ)成立全资二级子公司雷赛机器人,专注于高密度无框力矩电机、空心杯电机及配套的微型伺服系统等人形机器人零部件及模组的研发、生产和销售,已实现FM系列高密度无框力矩电机的成功量产,年产能可达30万台。

雷赛智能表示,公司成功批量生产出高密度无框力矩电机、CD伺服驱动器、中空编码器、空心杯电机及配套的微型伺服系统等核心产品后,已有近百家机器人公司(包括协作机器人和人形机器人)测试和试用公司产品。

江苏雷利(300660.SZ)在人形机器人领域形成了“空心杯电机+伺服电机+关节用一体化电机+无框力矩电机+减速箱+丝杆+传感器、编码器、驱控器等”的全系列产品布局,公司的滑动丝杆、空心杯电机、精密齿轮箱等产品可以用于人形机器人。

鸣志电器(603728.SH)的无刷电机、无刷无齿槽电机、无框电机、配套驱动与控制系统、精密直线传动系统及配套减速机产品在机器人的移动控制模块、关节模组、手指模组等主要运动功能模块中广泛适用。

步科股份(688160.SH)的无框力矩电机可以应用到人形机器人旋转关节、线性关节等部位。

德迈仕(301007.SZ)披露,丝杠作为人形机器人的关键传动部件,对机器人的运动精度和稳定性起着决定性作用。公司在丝杠类产品加工方面拥有成熟经验,未来公司将把握市场机遇,寻求在人形机器人零部件领域业务的突破与发展。

双林股份(300100.SZ)决定进军人形机器人行星滚柱丝杠领域,打造新的业绩增长曲线。

2024年前三季度,公司滚柱丝杠产品已研发出样品,试制产线也在建设之中。

震裕科技(300953.SZ)依托在超精密机械零件设计及制造领域沉淀的技术能力,已逐步在人形机器人领域所需精密零件上取得技术工艺突破,并实现产品的小批量交付。公司驱动模块的电机铁芯业务也开始取得订单,并逐步增加。

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