人形机器人旋转执行器技术全梳理

分类：炒股技巧 - 选股技巧 2023骞磎鏈坉鏃� 1,323浏览 · 0收藏

本篇报告系统性地梳理了人形机器人旋转执行器及其核心零部件，我们认为机器人旋转执行器及零部件在即将到来的人形机器人产业爆发中将充分受益，行业规模大幅扩增，国内厂商具备较强的成本优势与技术能力，给予行业“推荐”评级。

本篇报告系统性地梳理了人形机器人旋转执行器及其核心零部件，我们认为机器人旋转执行器及零部件在即将到来的人形机器人产业爆发中将充分受益，行业规模大幅扩增，国内厂商具备较强的成本优势与技术能力，给予行业“推荐”评级。

旋转执行器是人形机器人传动的核心部件。机器人执行器将能量转化为机器人的机械运动，是机器人核心的传动部件，按照运动类型分为旋转执行器和直线执行器。按照能量来源分为液压、气动和电机执行器。按照驱动方式还可分为刚性执行器、弹性执行器和准直驱执行器。目前机器人中常用的旋转执行器为电机驱动的刚性或半刚性执行器。

从目前已经发布的人形机器人旋转执行器中可以总结出，减速器（谐波减速器或行星减速器）、电机（力矩电机）、控制器、编码器（位置传感器）、力/力矩传感器和轴承是旋转执行器核心零部件。特斯拉Optimus旋转执行器采用电机+谐波减速器+位置/力矩传感器+离合器设计方案；小鹏PX5人形机器人执行器采用谐波减速器+行星减速器两种方案；优必选设计了大型和中小型两种旋转执行器方案，其中大型方案包括了谐波减速器和行星减速器两种方案；小米Cyber Gear执行器采用高性能伺服电机+行星减速器+驱动器+单编绝对值编码器方案；智元PowerFlow关节电机（执行器）采用了准直驱关节方案，包含行星减速器、共轭同轴双编码器；傅利叶智能自研FSA高性能一体化执行器集成电机+驱动器+减速器+编码器；宇树M107关节电机（执行器）核心零部件包括伺服电机、减速器、控制器均为宇树自研自产；绿的谐波KAH旋转执行器将谐波减速器、力矩电机、电磁制动器、编码器、驱动器等集成一体；KAT旋转执行器融合高精度谐波减速器、无框力矩电机、中空轴高分辨率绝对值编码器、制动器、智能传感器等于一体。

旋转关节减速器以谐波减速器为主，行星减速器具备替代空间。谐波减速器具有体积小、质量小、运动精度高并能在密闭空间和介质辐射的工况下正常工作的优点，因此相比于RV等其他减速器更适合人形机器人执行器。精密行星减速器价格低于谐波减速器，并且承载能力和效率更强。在对精度要求较低的关节上使用行星减速器取代谐波减速器能够降低机器人生产成本。

电机系统以无框力矩电机为主。无框力矩电机没有轴、轴承、外壳、反馈或端盖，只包含定子和转子，其转子为中空结构，方便关节的内部走线。力矩电机的重要特点之一是结构紧凑体积小、重量轻，可实现“零传动链”、无机械摩擦、365天免维护、精度长久保持。因此力矩电机在机器人关节、医疗机器人、传感器万向节、无人机推进和制导系统具有广泛的应用前景。

光式编码器与磁式编码器各有所长，双编码器方案能够改善控制精度。编码器是编码旋转角度、线性位移及速度等运动参数的传感器。人形机器人的设计要兼顾动作的精确性和可耐受工作环境的恶劣程度两方面要求。采用光式编码器的机器人可以达到更高的动作精确度，而使用磁式编码器的机器人可以适应更加复杂的工作环境。双编码器方案中，电机侧编码器用来驱动电机，输出侧编码器用来测量输出位置的变化。因此，双编码器方案可以同时监控电机和齿轮箱侧的速度和位置，相比单编码器可更高精度控制关节运动轨迹。

轴承在机器人的关节连接处、减速器和电机中均有分布。在直线关节处通常使用深沟球轴承和四点接触轴承。在谐波减速器中，同时需要刚性轴承和柔性轴承各一个，其中刚性轴承一般为交叉圆柱滚子轴承，滚动体为圆柱滚子，分布于互成垂直排列的滚道中。行星减速机结构紧凑，形状多样，因而轴承应用繁多，涉及深沟球轴承，角接触球轴承，圆锥滚子轴承，冲压滚针轴承及双列角接触球轴承等。

主要上市公司：

①三花智控（家电覆盖）：公司正推动GDR项目并拟在瑞士交易所上市，拟募资2亿元金用于建设机器人机电执行器研发项目。

②绿的谐波：国产谐波减速器龙头，同时公司面向移动机器人一体化关节领域所需的旋转关节、电液驱动关节两大主流技术路径进行了相应布局，具备KAH/KAT等型号的旋转执行器、KMF无框力矩电机、机器人用电液伺服驱动关节等产品线。

③双环传动/环动科技（汽车覆盖）：双环传动控股子公司环动科技从事机器人关节高精密减速机的研制及产业化，产品主要分为摆线行星减速机和谐波减速机两大类。

④步科股份（电新覆盖）：公司自主研发伺服系统、无框力矩电机、驱动器等产品在机器人旋转执行器领域应用前景广阔。

⑤五洲新春：公司重视机器人业务，销售谐波减速器轴承，积极研发RV减速器圆锥滚子轴承、定制化球轴承、交叉滚子轴承等新产品。

⑥奥普光电（军工覆盖）：奥普光电子公司禹衡光学具备适用于机器人的编码器产品，现已应用于工业机器人。

⑦昊志机电：公司机器人旋转关节相关产品包含谐波减速器、RV减速器、编码器、控制器、无框力矩电机等。

⑧汇川技术（电新覆盖）：国内工控行业龙头，工业机器人业务处于国产品牌头部，具备自制电机、伺服系统、编码器等核心部件能力。

⑨伟创电气（电新覆盖）：2022年公司切入机器人产业链，目前主要面向移动类、协作类、服务类的机器人领域，提供低压伺服、低压伺服一体轮，机器人关节模组、空心杯电机、特种无框力矩电机等核心部件。

风险提示：人形机器人产业化不及预期，技术路线与技术迭代风险，行业竞争加剧风险
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