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谷银关注 | 从三大经典传动到具身智能

2023-10-20 阅读

人形机器人为具身智能理想载体,硬件结构包含三大经典传动。


具身智能(embodied AI)为下一个人工智能的浪潮,其是一个能够理解、推理、并与物理世界互动的智能系统。我们认为人形机器人是实现具身智能的最佳形态之一,因为我们身处的世界是按照人类的生理结构设计的,人形机器人因其外形与人相仿,与物理世界互动的隐性成本最小。从波士顿动力的人形机器人Atlas,再到特斯拉推出的Optimus,我们发现人形机器人的硬件结构包含三大经典传动——液压传动、电气传动、机械传动。


液压传动:机械大力士,关注国产化空间与电动化影响


液压传动主要用于实现机械能-液压能-机械能的转换,其突出优点在于输出较大的推力或转矩。液压系统由动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件、工作介质五大基本部分组成,其中液压泵阀技术难度较高。目前,全球液压工业已进入成熟发展阶段,我国为全球第一大液压市场,2021年全球市场份额达35%。国内市场规模接近千亿,高端市场具备较大国产替代空间。我们系统阐述了液压行业市场概况、液压系统及各组成元件工作原理,并以工程机械应用为例分析了液压系统在主要产品中的应用结构,以及电动化对液压传动的影响,全面覆盖液压传动原理、市场、应用分析。


电气传动:灵活多面手,应用广阔市场分散


电气传动使用电动机将电能转换成机械能,带动各类型生产机械、交通车辆及运动物品。电动机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。电动机行业呈现竞争格局分散,下游应用广泛的特点,其复杂性在于技术路径多样,对应电机不同的特性,适用于下游不同场景。我们系统阐述了电气传动行业市场概况、电动机六大技术路径选择,并以人形机器人、矿山机械、数控机床应用为例分析电气传动系统在主要产品中的应用,以及未来定子扁线化和碳化硅应用对电机性能的提升,全面覆盖电气传动原理、市场、应用分析。


机械传动:高精控制百宝箱,结构类型繁多


机械传动结构类型繁多,相较于液压、电气传动,机械传动主要优点在于传动比准确、实现回转运动的结构简单、能传递较大的扭矩、传动效率高,主要适用于速度不高的有级变速传动。高精密传动零部件市场国产化水平有待提高,人形机器人等新产业有望为其带来弯道超车机遇。我们系统阐述了机械传动特点、传动结构基本原理、典型机械传动装置及应用、机械传动导向及支承零部件概况、机械传动国产替代关键因素,全面覆盖机械传动原理、市场、应用分析。


人形机器人:具身智能产业提速,关注感知层和执行层的投资机会


技术进步+巨头入局+政策激励下,人形机器人产业提速发展。在决策层,大模型使机器人理解自然语言,泛化能力增强,RT-2输出字符串可直接对应到机器人的坐标、旋转角等信息,实现了“手脑协调”。在感知层,六维力/关节扭矩传感器是人形机器人知“轻重”的力控核心,具备高价值和高壁垒,而触觉是机器人另一重要感知力,个别国内厂商国际领先。在执行层,机械传动广泛存在于各关节中,电气传动中准直驱方案扭矩密度更高,未来渗透率有望提升。我们认为人形机器人是形如机器人的智能体,多模态大模型的快速发展将提升人形机器人的智能化水平,加快人形机器人产业化进程。



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