• 人形機器人之行星減速器邏輯梳理

    2023-11-08

    減速器是關節的核心部件,性能各有千秋,最終選擇是傳動效率、減速比、反驅力等各類指標的權衡。減速器包括:

    (1)諧波減速器:體積小、質量輕、傳動比大,具備高性能,在輕負載領域具備優勢;
    (2)RV減速器:兩級減速結構組合,承載強、剛度大,在重負載領域具備相對優勢;
    (3)行星減速器:行星減速器級數、傳動比與機械效率成反比,通常使用多級行星減速器;
    (4)擺線針輪減速器:具備傳動比大、傳動效率高、體積小的優勢。

    人形機器人減速器多采用諧波、行星減速器(RV太大、太重),去年特斯拉AI DAY展示的人形機器人采用的是諧波減速器,故一致認為人形多采用諧波,所以去年4-8月那一波機器人行情主要炒作的是 諧波減速器,龍頭是綠的諧波。不過,今年隨著ucla論文+國內人形機器人本體廠家調研反饋,人形機器人多采用行星減速器+諧波減速器組合使用基本成為行業共識。因此今年機器人行情綠的表現一般,行星減速器標的如中大力德、雙環傳動、精鍛科技等表現就很好 。

    行星減速器結構主要包括齒輪、行星架、內齒圈。齒輪在整個減速器中起到關鍵作用,是整個減速器的核心,其制備核心工藝包括原料加工(齒輪的毛坯主要有棒料、鍛件和鑄件,高強度高耐磨度齒輪需鍛造)、熱處理(分為毛坯熱處理和齒面熱處理)、齒形加工(包括磨齒、滾齒等)。
    本文主要簡單梳理幾家行星減速器標的到底差異在哪,適用市場在哪,這一塊目前市場關注研究比較少。
    雙環傳動的優勢是機加工+配套的潛在特斯拉供應商,而特斯拉使用新型減速器方案(非簡單的行星方案),目的主要就是防抗沖擊。
    雙環做行星減速器是降維打擊,甚至有能力研發介于RV和諧波之間下新型減速器。從結構看:RV減速器的第一級減速裝置就是行星齒輪減速器;從工藝看:RV核心工序涵蓋行星減速器(熱處理、磨削、磨齒等);從優勢看,雙環是國內RV領軍玩家,目前也在進軍諧波減速器,疊加本身是特斯拉汽車齒輪供應商,故在技術和供應鏈上均具備優勢。
     精鍛科技的優勢是鍛造+最有可能率先突破的是國內客戶,而鍛造若成功最契合國內簡單好用、降本的要求。
    精鍛的核心優勢在于鍛造,高精度&高強度齒輪需鍛造工序,且從理論上看,精密鍛造可直接生產出無需后段機加工的齒輪,有利于降本增效。從結構看:行星減速器和差速器的核心都是齒輪;從工藝看:鍛造工序對行星齒輪的強度影響大(高精度&高強度齒輪需鍛造,而不是鑄造等);通過精密鍛造從理論上看可以生產出無需后段機加工的齒輪。精密鍛造的優勢在于不同于普通鍛造早做出鍛件后還需要進一步的機加工來達到標準,精密鍛造在完成后便不會產生毛刺,它最高能節省60%的材料浪費,通常精密鍛造比常見的鍛造方式成本更高,但由于減少了機加工的步驟,所以在整個生產環節也做到了節省成本的特點,而這將是最契合國內本體廠商對供應鏈要求。
     中大力德的優勢是一體化模組能力,行星減速器產能120萬以上,技術積累深厚。同時公司深耕減速電機多年,在日本設有研究院,自研電機和伺服控制,綜合能力強,能提供完整關節模組。已在工業機器人領域應用,模式成熟。
    中大目前已送樣國內幾大人形客戶,后續有進入特斯拉產業鏈的可能性。
    特斯拉按照慣例會有2家供應商,按實力和價格排序,中大最擅長做批量化生產降本,價格守門員。假設旋轉關節中4-10個改用行星減速器,單價降至200左右,單機價值達800-2000元,每100萬臺將帶來8-20億元增量市場。若公司切入使用行星減速器的關節模組,單模組價值量近2300元,單機價值達9200-23000元,每100萬臺將帶來百億級市場。


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