人形机器人核心零部件涵盖传感系统、执行系统(关节与驱动系统)、控制系统、电池与能源系统以及其他部件等。
一、传感系统
1. 视觉传感器
激光雷达
功能:发射激光束检测反射光创建三维点云图,精确测量目标距离、形状和位置等信息,助力机器人感知环境布局、规划路径,在复杂环境和探索场景中提供详细信息。
格局:高端市场国外企业主导,国内产品在特定场景下逐步替代进口并占据主导。
摄像头
功能:彩色摄像头捕捉色彩信息用于图像识别,如农业机器人识别水果;红外摄像头低光或夜间成像用于安防监控机器人;深度摄像头测量距离构建环境感知模型用于精密装配机器人。
格局:日本企业在高端制造工艺方面占优,中国企业在中低端市场份额大且在应用创新方面活跃。
2:运动传感器
触感传感器
功能:压阻式检测压力变化测接触力,电容式检测触摸动作,触觉阵列模拟皮肤触觉适应不同质地物体。
格局:国外企业领先,国内企业加大研发投入缩小差距。
IMU(惯性测量单元)
功能:加速度计测线性运动,陀螺仪测角速度,融合数据得姿态角信息用于平衡控制等,在高动态运动场景中提供准确信息。
格局:国外企业垄断高端市场,国内企业在特定需求方面有优势并进军高端。
力矩传感器
功能:关节处测扭矩,碰撞时反馈力信息防止损坏,在力控制模式下调整电机驱动电流实现精确操作。
格局:国外企业主导高端市场,国内企业逐步发展。
二、执行系统(关节与驱动系统)
1. 丝杠
功能:滚珠丝杠通过滚珠滚动传递运动,高效率、高精度、高刚性实现精确直线运动;液压丝杠靠液压油压力驱动,在大负载关节驱动中提供稳定输出。
格局:国外企业主导,国内企业进步后在发展中低端市场。
2. 轴承
功能:深沟球轴承适用于径向载荷关节,摩擦力小转速高;角接触轴承用于复合载荷关节;调心轴承适应一定角度偏差关节。
国际品牌主导高端市场,国内企业有差距但努力追赶。
3. 减速器
功能:RV减速器适用于大负载、高精度关节;谐波减速器结构紧凑、传动比大、精度高,二者性能指标影响关节运动和能耗。
格局:国外企业尤其是日本企业在高端占主导,国内企业在中低端发展并突破高端技术瓶颈。
4. 电机
功能:直流电机调速性能好,交流电机中的永磁同步电机效率高、功率密度大、转矩特性好。
格局:国外企业主导高端市场,国内企业在特定场景有优势。
5. 编码器
功能:影响电机运动控制功能。增量式编码器输出脉冲信号表示角度或位移,结构简单成本低;绝对式编码器输出绝对位置信息,启动无需回零,适用于高精度部位。
格局:国外企业主导高端市场,国内企业在发展中低端市场并开展高端研发。
6. 灵巧手
功能:多指结构模仿人手独立运动抓取操作,内部传感器感知状态并反馈调整抓取力和姿态。
格局:国外企业先发优势明显,国内企业逐步发展特定场景产品。
三、控制系统
1. 驱动器
功能:电流驱动控制电机转矩,速度驱动转换速度指令,位置驱动确保关节准确位置,还有过流等保护功能。
格局:国外企业主导高端市场,国内企业满足中低端需求并进军高端。
2. 控制器
功能:运动控制计算关节运动参数,感知与决策处理传感器数据并做决策,通信功能连接外部设备,其运算等能力影响整体性能。
格局:国外芯片企业主导高端市场,国内企业有定制化开发和应用创新潜力。
四、电池与能源系统
1. 电池组与电源管理系统
功能:锂离子电池中磷酸铁锂安全寿命长,三元锂电池能量密度高;电源管理系统管理充电、监测温度和电量等。
格局:中国在锂电池生产应用领先,高端技术研发全球竞争激烈。
五、其他部件
1. 结构件
功能:骨架支撑保证稳定性,连接固定各部件,形状尺寸需定制且考虑制造和装配性。
格局:国内企业规模生产和成本控制有优势,高端制造工艺和技术有差距。
2. 机身材料
功能:铝合金轻质高强利于运动,导热性好;碳纤维强度高重量轻且耐腐蚀。
格局:国内相关材料企业为人形机器人提供支持但高端技术仍需发展。
六:国内概念股相关情况
1.:传感系统相关概念股
激光雷达方面:速腾聚创、炬光科技。
摄像头方面:海康威视、大恒科技,天准科技,凌云光,奥比中光、奥普特等。
六维力传感器:宇立仪器、坤维科技、昊志机电、柯力传感等。
其他传感器:汉威科技
2:执行系统相关概念股
减速器方面:绿的谐波、双林股份、来福谐波、同川科技、大族精密等。
电机方面:卧龙电驱、江特电机、昊志机电、步科股份、伟创电气、禾川科技,拓邦股份等。
编码器方面:奥普光电、汇川技术、宜科电子、捷之硕等。
轴承方面:五洲新春、长盛轴承、力星股份和国机精工等
丝杠方面:北特科技、恒立液压、贝斯特、双林股份、五洲新春等。
3:控制系统相关概念股
控制器方面:科大讯飞、中科创达、埃斯顿等。
4:电池与能源系统相关概念股
电池组方面:宁德时代、欣旺达、亿纬锂能。
5:其他部件相关概念股
结构件方面:宜安科技、东方精工。
机身材料方面:楚江新材、光威复材。