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文檔簡介
2024人形機器人產業鏈白皮書M2目錄●人形機器人產業核心洞察:1.人形機器人作為另一個顛覆性產品賽道,在滿足社會發展需求的背景下迎來了巨大的發展機遇。預計到2035年,人形機器人市場將保持50%以上的高增速發展,全球需求總量將達到100~200億臺,為人形機器人開辟了巨大的市場空間。產業鏈:上游硬件市場基本成熟,中國本土企業市場滲透不斷突產品層面:掃描人形機器人制造的主流企業,從技術路線上總結兩大方向:體能型和智能型;從應用場景上看:對比服務業,制造業更能快速實現商業化場景落地;市場前景:人形機器人迎來產業元年,市場規模保守估計2035年將達千億美元。3人形機器人處于從“0”到“1”的導入期:東風已至,產業人形機器人是繼智能手機和新能源汽車后的另一個顛覆性產品的賽道,目前尚處于發展的導入期,在社會發展背景的需求下以及產品、產業和政策發展背景發展機遇發展背景發展機遇12N的挑戰市場規模70%通用性成本40%個個CAGR50%+億臺億臺導入期(0→1)導入期(0→1)成長期(1→N)成熟期44產業鏈:上游硬件市場基本成熟,中國本土企業市場滲透不斷突破;技術攻關聚焦軟件和算法人形機器人核心硬件的產品的生命周期分析60%60%數據來源:;M2覓途咨詢5從迭代路徑看,人形機器人是“自動”與“自主”高度耦合的產物,其發展路徑將經歷多個階段,由“機構層”向“決策層”演進。o產品形態人形機器人人工業機器人服務機器人人形機器人+可自動執行價值主張價值主張自主決策&行動自主決策&行動核心環節核心環節汽車生產、3C等應用場景家庭、醫院及其他商業服務等source:技術發展路徑參考自動駕駛技術國標GB/T40429-2021(FSD自動駕駛技術,是主流人形機器人的核心算法之一,也同樣是“自動”與“自主”高度耦合的產物,因此部分內容初步參考借鑒)6從商業化定位上來看體能型產品更偏向制造業及物流領域的落地場景,而家庭、康養類的人形機器人則兼具運動及智能從商業化定位上來看體能型產品更偏向制造業及物流領域的落地場景,而家庭、康養類的人形機器人則兼具運動及智能隨著技術的發展,體能型與智能型高度融合——基于AGI的具身智能最終實現新勢力智能家居小米、三星電子、汽車生產AI企業汽車生產AI企業S服務機器人體能型智能型ed.制造業和服務業對人形機器人的需求不同:制造業需要人形機器人在魯棒性及命令執行的準確性上要求較高;而家庭服務對人形機器人的功能多樣性、高度自主性以及交互的流暢性上有較高的要求。人形機器人商業化落地優先從制造業開始落地。人形機器人商業化落地優先從制造業開始落地。物人相對封閉多樣化少多路徑規劃復雜突發狀況少多高低工序簡單、明確不確定性高簡單復雜明確潛在場景(潛在)·結構化工序(裝配、檢測、維護等)·非結構化工序(人-機-環境協同)等,補充原有工業機器人無法實現的精細組裝環節,增強人機交互能力,提升不同場景·提供綜合家政服務(如做飯、打掃等多功能綜合)·提升人機交互可靠安全性(復雜區模態人機交互)落地潛力中短期潛力較大,落地應用預計優行聯動,將汽車生產工廠作為首要·制造環節為標準化流程,但對于總的靈活性要求高,精準度要求居中·主要用于生產環節,需要有一定的人機交互能力·面向群體為人,對于人機交互能·運動控制能力,手部精細化操作能力·對于不同場景、不同群體適配性要求更高,模型訓練及泛化能力人形機器人迎來產業元年,市場規模保守估計2035年將達千億美元>第一階段從制造業工廠切入:“替代相對簡單且重復性的勞動”為應用標準。市場特點:產品不能執行更復雜的任務,且用戶對新事物的接受程度不高,應用場景較為局限;>第二階段,工廠的場景滲透加強,在產品改良持續降本的基礎上人形機器人逐漸走進餐廳、商場等商業場景與人形機器人結合,最終實現具身智能,人們對人形機器人的接受程度達到頂峰,人形機器人開始走入家庭從勞動力缺口及收入成本角度分析給出人形機器人市場規模的兩種估計預測:在保守估計下,預計2024年全球市場將有千臺的突破,到2030年市場規模將達7.6萬臺;在樂觀估計下打破2030年市場規模將突破百萬臺。2023~2035年全球人形機器人市場規模預測單位:億美元保守估計■家庭商業2030年以后階段二2028~2030年階段一2024~2027年2030年以后階段二2028~2030年階段一2024~2027年99·人形機器人產業鏈分析●社會環境分析:人口增速變緩,結構老齡化為人形機器人發展創造了機遇于全球平均水平;日本、韓國和英國人口負增長率逐年加大,中國也于2022年開始呈現人口負增長現象。201220132014201520162017201820192··人口增速變緩,結構老齡化等現象加劇了社會勞動力供給緊張,企業用工成本不斷提高,機器人替人需求增大·老齡化帶來康養需求的不斷提升,為人形機器人提供新的落地場景。根據世界經濟合作與發展組織的預測,到2030年世界65歲以上人口將呈現年均3%左右的增速發展,養老護理人員缺口進一步加大,因此醫療健康及養老護理方面的市場需求,將給人形機器人帶來廣闊的空間。在成熟工業體國家,工業增加值占GDP的比重與從業人數的分布大致穩定。但在全球制造業回流以及人口增長減緩的或負增長的趨勢下,機器替人成為必然。>在中國等發展中國家,機器人可有效提高生產效率,促進經濟的發展和產業結構的升級及轉型。全球主要國家工業從業人數占其各國人口總數的比全球主要國家工業從業人數占其各國人口總數的比··對人口以及勞動力的依賴是經濟發展的基礎。但人口增長下滑是世界共同面臨的課題。·為規避供應鏈的風險,美國等西方國家提出“中國+1”戰略;同時,也加緊布局制造業的回流,面臨綜合素質勞動力緊缺趨勢,給人形機器的發展帶來了機遇。·隨著中國在國際地位的不斷提高,科技興國、產業結構升級等發展背景下,人形機器人的發展受到充分重視。人形機器人是AI具身智能的最佳載體。隨著生成式AI與人形機器人的融合,機器人開啟了“具身智能”的全新時代。從技術成熟度上看未來2~5年是人形機器人“大腦”發展的關鍵期。人形機器人技術專利數量布局情況單位:件人形機器人技術專利數量布局情況單位:件2全球各國人形機器人有效發明專利數量排名主要申請人有效發明專利數量排名來源:人民網研究院人形機器人各技術分支專利布局情況日本中國韓國美國法國德國60中國意大利印度全球各國人形機器人技術專利累計申請量來源:Gartner技術成熟度曲線上來看,目前大部分AI技術已經進入距離成熟還有2~5年的發展關鍵期,生成式AI、因果AI等技術的發展讓人形機器人的大腦更加靈活。動控制以及智能感知領域其次,狠心零部件以及支撐環境分支目前相對較少;從國別來看無論是技術專利還是有效發明專利中國、日本、韓國、美國和法國都是目前持有專利數量最多的國家;從企業來看日本本田、中國的優必選以及韓國的三星是全球持有人形機器人有效發明專利數量前三的企業。人形機器人產業的巨大潛力引起各國政府高度重視,美國國家機器人計劃、日本新機器人戰略、歐盟地平線歐洲計劃、德國高科技戰略等都將發展重點瞄向機器人,通過政策和資金扶持產業鏈各環節的技術研發和生產應用。首次發布時間美國國家機器人計劃(NRI)旨在尋求對集成機器人系統的研究,美國政府在2021年向NRI-3.0基金提供了1400萬美元的支持,鼓勵學術界、工業界、政府、非營利組織和其他組織之間的合作,通過協同研究和開發顯著提升機器人性能日本旨在使日本成為世界頭號機器人創新中心,為此日本政府在2022年投入了超過9.305億美元,制造業和服務業的研發計劃包括自動駕駛、先進空中交通及將成為下一代人工智能和機器人核心韓國第三次智能機器人基礎研究計劃旨在推動機器人成為第四次工業革命的核心產業歐盟地平線歐洲旨在加強歐盟的科技基礎,提升歐洲的創新能力、競實公民優先權利,維護社會經濟模式和價值觀。該計德國高科技戰略2025(Germany's旨在利用整個社會和工作領域的技術變革來造福人民。該計劃到2026年,重點課題包括數據眼鏡、人機協作、支持員工進行體力工作的外骨骼等。工信部《人形機器人創新發展指導意見)工信部《人形機器人創新發展指導意見)人形機器人產業3年、5年戰略部署到2027年,產業加速實現規模化發展,技術創新力顯著提升,形成安全可靠供應鏈體系,構到2027年,產業加速實現規模化發展,技術創新力顯著提升,形成安全可靠供應鏈體系,構建有國際競爭力的產業生態到2025年,人形機器人創新體系初步建立,“大腦、小腦、肢體”等關鍵技術取得突破,確保核心部組件安全有效供給關鍵任務一:技術攻關關鍵任務一:技術攻關·開發基于AI大模型的“大腦”·開發控制運動的“小腦”·突破靈巧“肢體”①①②③關鍵任務三:場景拓展關鍵任務二:產品培育√傳感:高精度傳感器(視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等)·制造業典型場景試點示范(汽車、3C等)·民生及重點行業應用推廣(家政、醫療;物流等)·特種環境應用加速(要地警戒、救援等)其他關鍵任務:生態營造及強化支撐能力其他關鍵任務:生態營造及強化支撐能力·生態營造:培育優質企業、完善創新載體和開源環境、推動產業集聚發展;·支撐能力:健全產業標準體系、提升檢驗檢測和中試驗證能力、加強安全治理能力。中國將人形機器人發展定位為國家產業戰略高度,中央及地方雙重推動,構建國家競爭力“以重塑全球產業發展格局為目標,將人形機器人發展定位為國家產業戰略層面”用產業政策和國家力量推動人形機器人的發展。目前中國國家層面以工信部為主導對人形機器人產業發展已經明確了市場發展的戰略目標,地方層面上海、深圳、北京、山東等地政府牽頭制定出了詳細的行動方案2025年·創新體系初步建立·關鍵技術突破·整機達國際先進、量產2027年·技術創新能力提升,·構建產業生態·綜合實力達世界先2025年·創新體系初步建立·關鍵技術突破·整機達國際先進、量產2027年·技術創新能力提升,·構建產業生態·綜合實力達世界先上海深圳北京山上海深圳北京山東·瞄準人工智能技術前沿,構建通用大模型。·構建產業生態:打造10家頭部品牌;100個示范應用場景;1000億相關聯產業規模。《上海市推動制造業高質量發展三年行動計劃(2023·構建產業生態:打造10家頭部品牌;100個示范應用場景;1000億相關聯產業規模。·建設國際算法創新基地,加快人形機器人創新發展。通用大模型其身智能制造業規模化應用·聚焦通用大模型、智能算力芯片、智能傳感器、智能機器人、智能網聯汽車等領域;開展通用型具身智能機器人的研發和·聚焦通用大模型、智能算力芯片、智能傳感器、智能機器人、智能網聯汽車等領域;開展通用型具身智能機器人的研發和應用;加快組建廣東省人形機器人制造業創新中心。·發揮粵港澳大灣區制造業優勢,開展人形機器人規模化應用。2024年)》創新中心批量制造示范工程產業鏈基礎提升·以公司+聯盟模式成立產業聯盟。·2025年建成人形機器人通用行為控制大模型開發平臺,形成完善的超算環境及軟件生態,完成百臺(套)級原型機的小批量生產,并在3~4個典型場景中開展示范應用。·2025年建成人形機器人通用行為控制大模型開發平臺,形成完善的超算環境及軟件生態,完成百臺(套)級原型機的小批量生產,并在3~4個典型場景中開展示范應用。加快布局推進研發及應用·加快布局人形機器人、元宇宙、量子科技、未來網絡、碳基半導體、類腦計算、深海極地、基因技術、深海空天開發等前沿領域,推進6G技術研發和應用。·加快布局人形機器人、元宇宙、量子科技、未來網絡、碳基半導體、類腦計算、深海極地、基因技術、深海空天開發等前沿領域,推進6G技術研發和應用。·人形機器人產業鏈分析●靈巧手柔性關節柔性關節語音識別通用人形機器人自主導航自然語言處理自主導航自然語言處理鼻公共及商業服務機器人公共及商業服務機器人教育、娛樂教育、娛樂自主導航自主導航公共及商業功能型機器人公共及商業引導機人工智能程度注:小型教育及娛樂機器人、商業功能型機器人以及商場或博物館引導型機器人,因類人程度以及人工智能的應用程度均與通用人形機器人差距較大,因此不在本次研究范圍。18動力系統+算力系統芯片及Al·語音、圖像識別·機器學習等人形機器人始于1927年,到目前市場經歷了4個時期;技術發展期,軟銀paper的上市掀起了人形機器人發展的小高潮,但由于沒有找到適合的商業化落地場景,現已經停產;隨著特斯拉Optimus的發布掀開了人形機器人發展的新篇章,商業化、AGI、人體工程學將是未來中短期的發展重點。2018年中國優必選Walker系列機器人上2018年中國優必選Walker系列機器人上 概念形成期人形機器人初具人形算法有一定的發展但尚未被應用到機器的自主學習算法:技術能力技術能力·語音及圖像識別技術開始發展算力關鍵詞關鍵詞技術探索期深度學習被引入到運動規劃、環境感知和人機交互系統中技術領域算力和工具方面都有了突破Learning)的概念算力:布2010年:WillowGarage發布了開源機器人學習學習導航技術發展期強化學習讓人形機器人在與環境的交互中不斷優化動作和行為,情感識別和語言交互技術有了較快的進步算法:算力:工具:技術融合期市場基于實用性探索產品開始出現功能性分化的通用人形機器人,商業化進程有望提速·腦機接口縱觀全球人形機器人的發展,主要集中在日本和歐美,尤其是美國,波士頓動力Atlas是目前運動控制技術最強的產品;敏捷機器人公司的Digit是·2020年之前人形機器人的發展主要以運動控制能力的發展為主,從能實現平穩的旋轉到波士頓動力Atlas的跑酷,人形機器人的運動控制能力得到了飛躍的提升。·DIGIT雖然能在復雜場景下進行避障,實現快遞的交付,但仍然是基于預設場景下的遠程操控來完成。·2021年后,隨著大模型技術的發展,人形機器人正被賦予強大的大腦,核心能力不斷提升,市場基于實用性的探索產品開始出現功能性分化,商業化進程有望提速運動控制:提出中心控制架構,可獲得高質量的被動步態模式,可完成開門握手弄復雜行為運動控制技術的發展可穿戴式控制用戶的動作語音識別:可以分析表情和聲調的情緒識語音識別:可以分析表情和聲調的情緒識別技術,可與人類進避障、上下樓梯。配合自動駕駛車輛送快基于視覺神經網絡預測能力的自動駕駛技W:75運動控制+視覺識技術融合期技術融合期人形機器人的發展_中國——起步較晚,但發展并不緩慢秀TOC端的探索,重點在交互上W自然語言對話;情緒表達,簡單肢體AI模型+通用人形機器人H:1.77mH:1.77mW:52kgW智元機器人遠征A1目錄●執行器執行器動力上游:零部件及系統旋轉執行器·無框電機·力矩傳感器線性執行器·空心杯電機靈巧手力傳感器視覺傳感器力傳感器視覺傳感器編碼器算法和系統算法和系統電池、充電裝置機體骨架、玻璃面罩、觸摸屏中游:研發及生產電電子組裝汽車制造·軟件系統集成下游:應用場景化工化工業煤礦屠宰業食品加工公共服務公共服務護理2023年人形機器人核心零部件價值量分布M2覓途咨詢根據產品價值量核算,三大執行器(線性執行器、旋轉執行器、靈巧手)占人形機器人主要零部件價值量的73%;主要由:絲杠、無框力矩電機、減速器、力傳感器、空心杯電機及軸承構成。2023年人形機器人核心零部件價值量分布M2覓途咨詢根據產品價值量核算,三大執行器(線性執行器、旋轉執行器、靈巧手)占人形機器人主要零部件價值量的73%;主要由:絲杠、無框力矩電機、減速器、力傳感器、空心杯電機及軸承構成。來源:M2覓途咨詢;特斯拉AIDay產品(個/套)大腦1眼睛攝像頭8動力電池1靈巧手(2)空心杯電機力傳感器線性執行器(14)力傳感器行星滾柱絲杠旋轉執行器(14)力傳感器交叉棍子軸承結構件/通訊/熱管理等-核心零部件一絲杠·廣泛應用于數控機床、制造設備、機器人、精密儀器等領域·絲杠在加工工藝、生產設備、原材料方面具備較高的壁壘。·梯形絲杠結構簡單,壁壘相對較低,市場集中度低;·滾珠絲杠和行星滾柱絲杠在中國發展較晚,尤其是行星滾柱絲杠中國企業尚處于起步階段;·以特斯拉Optimus為代表的人形機器人主要使用滾珠絲杠和行星滾柱絲杠滾珠絲杠滾珠絲杠SHUTON斯凱孚伊維萊力士樂本土:南京工藝漢江機床行星滾柱絲杠行星滾柱絲杠本土:南京工藝濟寧博特優士特絲杠是一種轉換運動形式的高精度零件,主要可分為梯形絲杠、滾珠絲杠、行星滾柱絲杠特點結構簡單、精度較低高承載、體積小、高精度環滾動推動螺母軸向移動,化旋轉為線性,絲杠和螺母之間的滑動摩擦轉變為滾珠與絲杠、螺母之間的滾動摩擦旋轉運動轉化為螺母直線往復運動示意圖高,可達92%-98%,可顯著節能導程精度高,可通過調整螺紋頭數等因素使導程達到更小的微米級很長,是滾珠絲杠的10倍以上,荷載運動可達1000萬次以上可實現,滾柱運動的啟動力矩小自鎖性2023年中國絲杠市場規模約25.7億,其中滾珠絲杠銷售額占比最多,約61%,梯形絲杠占比約35%,行星滾柱絲杠應用尚少,占比約4% 單位:MnRMB20202021202220232024E202 梯形絲杠滾珠絲杠行星滾柱絲杠業持續擴張,醫療保健、物流、包裝等與疫情相增長,從而帶動了絲杠產品市場規模的擴張,CAGR高達45%2)2023-2025:全球通脹攀升、俄烏沖突等不確長動力缺乏,同時機械制造、電子信息、醫移,絲杠增長乏力,預期增速降低至10%以下。業逐漸突破技術瓶頸,同時隨著智能制造的升級,科人、智慧制造等行業需求也開始爆發,M2預計絲杠市場尤其是滾珠絲1)梯形絲杠:目前銷售量最大的絲杠產品,但單品價值量較小,且下游行業多為自動化等傳統行業,市場增長主要2)滾珠絲杠:目前銷售額最大的絲杠產品需求還未充分發揮,同時技術壁壘較高,需要較長時間才能得到廣泛應用,預計市場占比將從2023年的5%提升至2030年的8%,期間CAGR為31%DataSource:M2覓途咨詢梯形絲杠的市場參與玩家多,集中度較低,CR5僅占整體市場規模的13%;行業應用廣泛,最大應用市場為機床行業,市場占比達23%2023年中國梯形絲杠市場競爭格局2023年中國梯形絲杠市場行業分布梯形絲杠特點:產品特點:1)安全性高:梯形絲杠可以自鎖,不會對電機等其他部件造成沖擊2)空間利用率高:體積小,可以在緊湊空間應用市場特征:1)集中度低:技術門檻低,市場中參與者眾多。頭部企業沒有顯著的技術優勢,小廠家反而能憑借較低的價格獲取較多的訂單2)國產化程度高:市場中有大量的國內廠家參與梯形絲杠的生產和銷售,國外產品沒有太多競爭優勢,產品國產化較充分下游行業特征:行業分布廣:梯形絲杠是一種比較基礎的傳動零部件,行業應用很寬泛,機床、物流、包裝等行業都會使用滾珠絲杠在國外起步早、發展快、技術成熟,歐美市場在高端滾珠絲杠制造領域占據壟斷地位,并且廣泛應用到各領域;在國內發展迅速,市場規模快速增長,同時國內大型生產企業如南京工藝、江漢機床等技術逐漸提升,有望逐步實現國產替代產品誕生于美國,商業化起步于汽車行業技術進步,行星滾柱絲杠開始發展中國技術開始發展市場格局形成,中國技術進步,開始步入國產替代階段發展期1950~2000年成熟期2000~至今DataSource:M2覓途咨詢核心零部件市場介紹——滾珠絲杠-競爭格局中國滾珠絲杠市場主要被臺資企業和外資企業壟斷,中國本土企業目前規模較小;總體來看滾珠絲杠的市場集中度較高CR10占比94%2023年中國滾珠絲杠市場競爭格局單位:MnRMB上銀銀泰本土6歐美6漢江機床其他·歐美系和日系主要面向偏向高端的應用領域;核心零部件市場介紹——滾珠絲杠-行業應用滾珠絲杠相比梯形絲杠傳動效率和精度更高,相比行星滾柱絲杠有更高的效率、更低的后驅力和價格,所以廣泛適用于有精密度要求的傳動場景;數控機床目前仍然是滾珠絲杠應用最大的市場2023年中國滾珠絲杠市場行業分布單位:MnRMB鋰電DataSource:M2覓途咨詢·行星滾柱絲杠的歷史起源于1942年的瑞典,美國、瑞士、德國、英國等紛紛在19世紀七八十年代開始入局。蘇聯也在1987年進入批量生產狀態;行星滾柱絲杠的發展歷程行星滾柱絲杠的發展歷程1987年蘇聯生產工藝研究所開始批量生產螺紋長度可以達到1500和2000mm的特長型行星滾柱絲杠副。1970年同時研制行星滾柱絲杠.1942年1954年,又申請了標準2020年機電控制設備研究所等都對行星滾柱絲杠進行1968年2010年中國北京精密機電控制設備2023年中國行星滾柱絲杠市場規模1.07億,市場在中國仍處于起步階段,本土企業規模尚小,市場主要由歐美系企業占有,市場集中度較高CR5~80%以上393935522·市場特點:市場集中度高,歐美系為主導;由于中國企業入局較晚,小批量生產的起步階段·產品特性:相比于滾珠絲杠,行星滾柱絲杠具備高承載、耐沖擊、體積小、高速度、高精度等優勢行星滾柱絲杠行星滾柱絲杠能承受的靜載為滾珠絲杠的3倍,壽命是滾珠絲杠的15倍,但相對價格也遠高于滾珠絲杠·行業應用:行星滾柱絲杠通常運用于高速重載且整體價值量更高的行業,如精密機床、飛行器起落架、軍工火炮升降架、高精度要求的機器人DataSource:M2覓途咨詢人形機器人領域的絲杠產品應用人形機器人領域的絲杠產品應用絲杠產品在人形機器人硬件設備中的成本占比特斯拉Optimus方案單側大臂:1個絲杠預計特斯拉Optimus方案有兩個可能方案:單側大臂:1個絲杠方案1:全部使用行星滾柱絲杠,共14個:單側小臂:2個絲杠單側小臂:2個絲杠2)大臂和小腿使用中型行星滾柱絲杠3)大腿使用大型行星滾柱絲杠單側大腿:2個絲杠1)上半身負載要求較低,使用6個滾珠絲杠單側大腿:2個絲杠2)下半身負載要求較高,使用8個行星滾柱絲杠單側小腿:2個絲杠考慮到成本和技術成熟度,目前的人形機器人更適用方案1,即同時使用滾珠和滾柱絲杠,未來會逐漸向方案2過渡單側小腿:2個絲杠DataSource:M2覓途咨詢人形機器人未來更多使用行星滾柱絲杠,預計2030年規模到達7億元;隨著市場規模的不斷擴大,技術的不斷成熟,行星滾柱絲杠的價格也將不斷降低2023~2035年人形機器人為上游零部件市場帶來的增量市場預期(全球)——絲杠球人口(億人)率(萬臺)0(元/個)(個)66666 3間(百萬元)-3價(元/個)(個)8888空間(百萬元)-·量產進程:目前人形機器人還處在研究階段,預計2025年有望實現量產,2030年-2035年銷售規模有較為明顯的增長·電機用以產生驅動轉矩,安裝在機器人的關節上控制運動,是機器人的核心硬件之一。·無框力矩電機體積小、結構緊湊、質量輕、轉動慣量小、啟動電壓低、空載電流小,可打造輕量化的機器人關節·以特斯拉Optimus為代表的人形機器人中電機主要采用無框力矩電機和空心杯電機·無框力矩電機體積小、質量輕、集成方式多樣、可中空走線等特點,被廣泛應用于協作機器人關節;·無框力矩電機國內技術壁壘已被打破,本土品牌產品可與外資對標;·本土品牌依靠其價格優勢在市場競爭中有一定的優勢;無框力矩電機無框力矩電機外資+臺資:科爾摩根、日本產電本土:步科股份、昊志電機、航天電器、微精電機核心零部件市場介紹——無框力矩電機-產品介紹無框力矩電機只有轉子和定子兩個部件,具有體積小、扭矩高、性能穩定的優點無框力矩電機產品介紹·運動原理:無框力矩電機以輸出扭矩為衡量指標,由驅動器供電,驅動器控制U/V/W三相電形成電磁場,永磁體的轉子在磁場的作用下轉動·控制方法:以扭矩為控制方向,采用開環控制。當負載轉矩增大時能自動降低轉速,同時加大輸出轉矩,當負載轉矩為一定值時改變電機端電壓便可調速無框力矩電機示意圖·體積小:無框電機中空式設計,最大限度減小電機所占空間,更方便走線布置·扭矩高:無框力矩電機具有較高的功率,在低轉速的情況下,能夠輸出更大扭矩·性能穩定:無框電機的電機組件直接整合到機器元件內,不會受到外界高壓、高溫環境、輻射的影響·組成:無框力矩電機沒有軸、軸承、外殼或端蓋,只有轉子和定子兩個部件·轉子:內部部件,由帶永磁體的旋轉鋼圓環組件構成,直接安裝在機器軸上;永磁體可作為內轉子,也可作為外轉子·定子:外部部件,包含有齒鋼疊片,外面包裹著能產生電磁力的銅繞組,緊湊地安裝在機器外殼的主體內·轉矩密度:關節朝著扭矩不變尺寸更小的方向發展,要求關節電機不斷提高功率密度·溫升:較小的尺寸使電機易溫升·額定和最高轉速:對于電機系統來說,轉矩需求固定,額定速度上限附近將損失轉矩,提速意味著更高的電磁設計要求。·成本:作為關鍵部件,電機的成本備受關注。核心零部件國產化是必經之路DataSource:M2覓途咨詢2023年中國無框力矩電機市場規模約6.3億(不含人形機器人);未來下游需求將拉動市場規模高速增長2020~2030年中國無框力矩電機市場增長情況(不含人形機器人)產的需求,也產生對于勞動力的旺盛需求。在等無框力矩電機的下游行業均出現明顯的需求增長,拉動無框力矩電無框力矩電機的主要應用行業仍然不斷釋放需求,保持替代需求進一步釋放,機器人行業也將有更快的增長。M2預計,此階段無框力矩電機市場在多種需求疊加拉升和本身技術發展的情況下高速發展,綜合增長率接近40%,如果人形機器人行業發展良好有望實現更高增長核心零部件市場介紹——無框力矩電機-競爭格局及行業應用2023年中國無框力矩電機市場行業分布2023年中國無框力矩電機市場競爭格局市場特征:1)頭部集中度高:無框力矩電機目前還存在較高的技術壁壘,國內只有少量廠商能提供品質較高的無框力矩電機。其中步科股份依靠生產技術和較低否成本占據了較大的市場,是行業內最大的無框力矩電機供應商。科爾摩根進入中國市場較早,能生產高品質無框力矩電機,但因為產品價格偏高,使用科爾摩根產品的企業相對較少2)國產化程度高:除了少量高端應用場景需要使用科爾摩根等國外廠商的無框力矩電機,大部分下游場景都已經開始使用國產產品下游行業特征:1)行業分布集中:無框力矩電機主要應用于機器人行業,包括協作機器人、移動機器人、四足機器人、人形機器人等。其中協作機器人是目前應用最廣的分支,無框力矩電機被廣泛使用于協作機器人關節模組。機器人領域的其他前沿應用還包括在AGV輪上使用無框力矩電機,以減小AGV體積;在其他行業的主流應用包括醫療或軍工中使用的轉臺、在航空航天領域使用的慣導等DataSource:M2覓途咨詢相比協作機器人,無框力矩電機在人形機器人上用量更多、應用范圍更廣無框力矩在協作機器人領域的應用 L包括無框力矩電機+諧波減速器+制動器+力矩傳感器+輸出軸編碼器+電機端編碼器+驅動器+機械集成無框力矩電機中空的結構、較高的扭矩和扭矩正好能與協無框力矩在人形機器人領域的應用無框力矩在人形機器人領域的應用腕部:3x2被部:3×2膝蓋:102課部:222手部:4x2用28個,優必選Walker機器人共使用36個應用范圍更廣,既可以用于人形機器人關節(旋轉執行器),也可以用于手臂或腿部的線性運動部分優勢:人形機器人領域的無框力矩電機產品應用人形機器人領域的無框力矩電機產品應用特斯拉Optimus方案無框力矩電機產品在人形機器人硬件設備中的成本占比預計特斯拉Optimus中共使用28個無框力矩電機,分別使用在14個線性執行器和14個旋轉執行器中線性執行器:14個,實現類似人體肌肉的拉伸運動運動,構成為無框力矩電機+力傳感器+絲杠+軸承等16%無框力矩電機線性執行器16%無框力矩電機旋轉執行器:14個,實現類似人體關節的旋轉運動,構成為無框力矩電機+力傳感器+諧波減速器+軸承等旋轉執行器不同人形機器人廠商會使用不同的無框電機方案,需要根據裝配難度、結構適用性、成本等方面綜合考慮。在靈活度需求低、要求成本的情況下可能使用比隨著人形機器人靈活度增加、無框力矩電機價格下降,無框力矩電機將在人形機器人領域有更廣泛的應用2023~2035年人形機器人為無框力矩電機市場帶來的增量空間(全球)0人形機器人銷量(萬臺)0無框力矩電機單價(元/個)平均單臺用量(個)(百萬元)·量產進程:目前人形機器人還處在研究階段,預計2025年有望實現量產,2030年-2035年銷售規模有較為明顯的增長空心杯電機是人形機器人靈巧手的關鍵部件,具有良好的節能效果、動力性能以及控制性能。·空心杯電機的特點是高效、低噪音、壽命長和高轉矩,廣泛應用于電動工具、機器人、無人機、航空航天器和醫療器械等領域;·空心杯電機具有較高的技術壁壘,在中國85%以上的市場被外資品牌把控;空心杯電機空心杯電機本土:鳴志電器、未藍智控、西鐵城、鼎智科技、拓邦股份空心杯電機是一種特殊的直流電機,和傳統電機相比節能、控制、輕量化等特性更有優勢傳統直流電機示意圖線圈(繞組)鐵芯線圈(繞組)鐵芯后蓋換向器永磁體碳刷外殼空心杯電機示意圖線圖(繞組)軸承空心杯電機采用了無鐵芯轉子和空心杯線圈的獨特結構,相對于傳統直流電機,具備以下顯著特點:·節能特性:無鐵芯設計消除了渦流損耗,效率高,最大效率通常在70%以上,部分可達90%以上,遠超過鐵芯電機;·控制特性:啟動、制動迅速,響應快,機械響應時間小于28毫秒,部分產品甚至小于10毫秒(鐵芯電動機一般在100毫秒以上),對轉速的靈敏調節能力強;·拖動特性:運行穩定,轉速波動小,作為微型電動機的轉速波動可控制在2%以內;·輕量化特性:相同功率下,重量和體積減輕1/3到1/2,能量密度顯著提高2023年中國空心杯電機市場規模~11億,預計未來受醫療以及機器人行業的拉動,市場將以~16%的增速穩步上漲醫療器械企業數量快速增長達163家,期間CAGR達到30%以上。疫情期間防控核酸檢測常態化及相關醫療器械需求提高,帶動空心杯電機需求量上升。·隨著人口老齡化進程加快,對醫療設備配套措施的需求也在增加。據iFind統計,2021年中國醫療器·空心杯電機潛力市場還和傳統行業數字化轉型相關,工信部明確到2025年,突破50種以上智能監測裝備、核心零部件,部分高端裝備達到國際先進水平,并深化智能檢測裝備再機械、汽車、航空航天、醫藥等多個領域規模化應用,智能裝備的應用將推動空心杯電機的應用空心杯電機市場規模20202021202220232022023年中國空心杯電機市場規模~11億,該市場在中國仍處于大力研發階段,市場主要由外資企業占有,市場集中度較高CR3~80%以上2023年中國空心杯電機市場競爭格局單位:MnRMB■MAXON■FAULHABER■PORTESCAP■鳴志電器■未藍智控西鐵城■鼎智科技磁拓邦股份其他·市場特點:市場集中度高,空心杯電機CR3~80%,主要為外資企業;中國企業2015年陸續入局,但空心杯電機繞線技術在設計、制造工藝兩方面仍需攻關。目前參土廠商在生產加工、工藝設計中的繞組環節需要提高精度、自動化程度來提高繞組電阻值、啟動電流以及速度常數等電機參數國產空心杯電機雖性價比優勝于進口空心杯電機,但是市面上仍然以進口空心杯電機為主型號示意圖空載轉速額定轉矩(最大連續轉矩)電刷類型石墨電刷石墨電刷¥1,483(電機價格)¥763(電機+齒輪箱配套價格)產品特點:國產空心杯電機在空載轉速、額國產空心杯電機研發進度較慢,國內目前暫無企業把空心杯電機作為主營業務WO2023285574A12022.07.13無槽定子和制造這種定子的WO2022214344A12022.03.28用于電機的快速制造氣隙EP4175124A12021.10.29外轉子電機的轉子和帶有轉子的EP4120518A12021.07.16無槽定子和制造這種EP4200957A12021.06.17具有優化定子US2021246945A12021.04.27帶軛繞組的有源徑向EP4070956A12021.04.07用增材制造方法生產的用于電機US2023075415A12021.01.18運行可靠的無刷直EP4082104A12020.12.23振動性能得到改善的有US2023013171A12020.12.23改進了振蕩性能的有刷換向EP3920377A12020.06.05轉子EP3859954A12020.01.30功能安全的無EP3876418A12020.03.06檢測雙柱電機轉子極性申請日發明名稱鳴志電器(太倉)有限公司2021.09.01一種自承式空心杯繞組上海鳴志電器股份有限公司上海鳴志電器股份有限公司上海鳴志電器股份有限公司的電機上海鳴志電器股份有限公司人形機器人領域的空心杯電機產品應用空心杯電機對應人形機器人靈巧手的手指關節輕量化、高精度等需求,預計特斯拉Optimus一共使用12個空心杯電機人形機器人領域的空心杯電機產品應用空心杯電機產品在人形機器人硬件設備中的成本占比特斯拉Optimus靈巧手預計采用空心杯電機+蝸輪蝸桿的設計方案,單手共有6個執行器(包含6個空心杯電機,每個手指一個/拇指兩個),單側靈巧手:6個空心杯電機絲杠19%人形機器人未來將使用空心杯電機應用于靈巧手中,預計2024年規模到達~1億元;隨著市場規模的不斷擴大,技術的不斷成熟,空心杯電機的價格也將降低2023~2035年人形機器人為上游零部件市場帶來的增量市場預期(全球)——空心杯電機空間(全球)全球人口(億人)全球人口(億人)人形機器人銷量(萬臺)平均單臺用量(個)·量產進程:目前人形機器人還處在研究階段,預計2025年有望實現量產,2030年-2035年銷售規模有較為明顯的增長·減速器行業日系廠商占主導,國內廠商關鍵技術已攻克,在工藝經驗積累方面仍有提升空間。·精密行星減速機以日本新寶市場份額最大;在人形機器人中主要應用于關節部位;·RV減速機以日本納博特斯克占市場Top1,在人形機器人中主要應用于下肢及腰部;·諧波減速機以日本哈默納克市場份額最大,在人形機器人中主要應用于上身及手部。外資:納博特斯克、住友外資:納博特斯克、住友本土:環動科技、珠海飛馬、中大力德、湖北斯威特外資:日本新寶、紐卡特、斯德博、威騰斯坦本土:湖北科峰、精銳科外資:哈默納克、日本新寶本土:綠的諧波、來福、同川、大族精密行星減速機諧波減速機機精密減速機作為連接動力源和執行機構的中間機構,通過降低轉速和提升扭矩,精準調節機器轉動角度;目前應用在人形機器人中減速機基本鎖定在精密行星減速器、RV減速機和諧波減速機中,由于減速機產品技術的不同,在應用場景和性能表現上各具特點組成的精密減速器,其結構簡單并且傳動效率高,多安裝在伺服電機上,用來降低轉速,提升扭矩,的前級和擺線針輪減速器的后級組成,組成的零部件較多通過柔輪的彈性變形傳遞運動,主要由柔輪、大體積、高負載能力、高剛度目前行星減速器已應用于四足機器人和小型仿人機器人中負重載的位置自動化產線、機器人技術、航空航天、醫療器械、3C、半導體、食品、注塑、模具、醫療等行以下的機器人負載能力強與RV及其他精密減速器相比,諧波減速器使單級精密行星減速器傳動比小,多級減速的長度效率等特殊要求會帶來更高的制造成本2023年中國精密行星減速機市場規模約15.21億元,隨著自動化、智能化產品在需求端釋放和技術革新的發展下精密行星減速機有望實現增長突破,預計2030年中國精密行星減速機的市場規模將達41.55億元2020~2030年中國精密行星減速機市場增長情況在《"機器人+"應用行動實施方案》、《"十四五"智策驅動下,推動精密行星減速器行業發展,并帶動銷售規模呈現出穩定增長趨勢;在整體市場穩定增長的背后,也出現了階段性的表現差異爆發和勞動力旺盛需求的背景下,催生生產制人化、自動化、智能化生產設備的需求,因展出現增速爆發點,并在2021年精密行星減疲軟的背景下,機械設備、機器人制造以及服務運輸行業對精密行星減速機的需求出現明顯下滑的趨勢,市場規模增速著生產制造、機器人、服務運輸市場逐步復蘇,預計行星減速機的增幅將會有所回升務運輸等領域對自動化替代需求進一步釋放。預計,精密行星減速機市場可以在行業需求和本身技術發展的情況下可以實現高速發展20182019202020212022202320242025202620272核心零部件市場介紹——精密行星減速機-競爭格局及行業應用速發展下,自動化設備的需求不斷增長,加速拓寬精密行星減速機的下游應用場景2023年中國精密行星減速機下游市場行業分布2023年中國精密行星減速機市場競爭格局2023年中國精密行星減速機下游市場行業分布日本新寶日本新寶湖北科峰紐氏達特精銳科技中大立德紐卡特騰斯坦摩新能源設備(光伏、風電機)湘其他市場競爭格局特征:精密行星減速機行業頭部企業集中度高,外資企業占據主要市場份額,國產化程度有待提高:因此內資品牌面臨著激烈的市場競爭和技術升級的挑戰,未來需要繼續加大研發投入,專注于創新升級,來提高內資企業的核心競爭力下游市場行業特征:割和液晶產線中。隨著自動化、智能化、無人化設備的需求趨勢愈發明顯,精密行星減速器的下游應用場景也在不斷擴大DataSource:M2覓途咨詢2023年中國RV減速機市場規模約49.4億元,隨著智能制造的不斷發展,工業機器人市場不斷擴大,預計2030年中國RV減速機市場規模將達110億RV減速機因剛性好、抗沖擊力強、傳動平穩、精度高在中、 RV減速機市場被納博特斯克壟斷,中國本土企業技術創新能力不斷加強,國產化進程有望加速珠海飛馬北京智同單位:MnRMB2023年中國諧波減速機市場規模約26.0億元,隨著低、中載機器人比重的不斷擴大,協作機器人市場應用前景區域廣泛,預計2030年中國諧波減2018~2030年中國諧波減速機市場增長情況(不含人形機器人)用到各種機械結構的工業機器人中,與RV減速機相比諧波減速機2023年中國諧波減速機市場規模約25.9億,同比增長下滑間也將隨之更大,中短期內市場將保持10%以上的速度繼續發展。核心零部件市場介紹——諧波減速機-競爭格局及行業應用諧波減速機市場雖然短期內外資主導地位還將持續,但中國本土優秀品牌也在不斷崛起。市場競爭格局特征:諧波減速機市場集中度較高,其中日本哈默納科2023年市場占有率達40%;雖然短期內外資主導地位還將持續,但中國本土優秀品牌也在不斷崛起,面前中國本土大約有30余家諧波減速機廠商,其中蘇州綠的諧波在技術上不斷取得突破,2023年市場占有率已達18%,且市場份額進一步擴大。下游市場行業特征:>工業機器人市場是諧波減速機應用最主要的市場,占據市場份額的75%,其他在半導體生產設備以及機床等工廠自動化設備上也有少量的應用。DataSource:M2覓途咨詢人形機器人大臂和關節均需要使用減速機,盡管目前階段以諧波為主,但由于諧波承載能力存在局限性,未來諧波+精密行星減速機的組合將被廣泛采用人形機器人領域的減速機產品應用特斯拉Optimus方案13%減速器特斯拉Optimus減速機可能應用的方案:>特斯拉Optimus會使用減速器+電機的傳統機械驅動模式>上身+手部的20臺減速器會使用諧波減速器;下肢及腰部8個減速器使用負載能力較強的RV減速器;關節部位將采用6個行星減速器·其中,上半身包含8個伺服電機+減速器關節,2個線性推桿電機+減速器關節;下半身包含6個線性推桿電機+減速器關節;雙手包含12個空心杯電機+減速器關節特斯拉Optimus旋轉關節可能采用的方案:>無框電機+諧波減速器+扭矩傳感器+位置傳感器+軸承(角接觸球軸承+交叉圓柱滾子軸承)+編碼器素是電機+減速機+絲杠的運動控制結構,無法兼顧高在《“機器人+”應用行動實施方案》鼓勵高端機器人制造的政策背景下,推動人形機器人的發展,激發出對減速機的規模化需求,減速機的成本價格也將呈現略微下降的趨勢2023~2035年人形機器人為減速機市場帶來的增量空間(全球)2023~2035年人形機器人為減速機市場帶來的增量空間(全球)人機器人銷量全球人口(億人)(臺/百萬人)-029銷量(萬臺)(保守估計)-01866666市場規模-22222市場規模-市場規模->量產進程:目前人形機器人還處在研究階段,預計2025年有望實現量產,2030年-2035年銷售規模有較為明顯的增長力傳感器是將力的量值轉換為相關電信號的器件。人形機器人使用的力傳感器可分為一維、三維、六維三種感知維度。一維力傳感器用于手臂和腿部等直線關節;三維力傳感器用于肩部、肘部和腰部、六維力傳感器用于腳腕和手腕。六維力傳感器最為復雜,非線性力學特征明顯。市場特點:·力矩傳感器行業仍處在初期階段,競爭格局較為分散;·相比于單軸壓力傳感器,六軸力矩傳感器可以感受六維的力和力矩,可測量在任何方向、任何軸上的應用負載,并能承受額定測量范圍5到20倍的負載;·六維力矩傳感器生產技術和流程較為復雜,具備較高的技術壁壘,·六維力傳感器在國內處于卡脖子環節,國內外產品仍存在差距。主要代表企業:六維力傳感器六維力傳感器本土:坤維科技、宇立儀器、瑞爾特、藍點觸控力傳感提供力反饋信息,是環境感知中重要的一環,使用力傳感器可以有效提高感知精度,實現精細化作業易于位置控制和力控制,但易諧振高代表產品電流環末端力傳感器&底座力傳感器關節扭矩傳感器電機以恒定的電流運轉,以產生恒定的加速力矩,從電流反饋獲得外界力信息間隔部分機械本體,通過形變直接測量測量力的大在關節通過形變直接測量測量力的大小和方向,可以感小和方向知扭轉力矩優點無需額外傳感器,結構簡單,成本低需要排除摩擦力,而關節摩擦力通常難以精缺點確建模,力矩精度差;彈簧或減速器結構會也較低結構復雜,不易走線;會增加關節結構的復雜度,且會降低關節傳動鏈的剛度適用只適用直驅電機或減速比很小的情況應用廣泛,從小負載到大負載都適用小負載輕型機械臂中如小負載機器人、電動夾爪如工業機器人末端或底座、汽車安全測試、風洞測如協作機器人關節力傳感器按原理區分傳感原理應變片式(硅應變傳感器通常采用的硅應變片或金屬箔,利用材料本身發生形變產/金屬箔傳感器)生的阻值變化提供變形信息,從而計算出光學式通過光纖、光柵反映形變,再轉化成力壓電/電容式伺服電容是通過極距的變化導致電壓變化,壓電則是通過形變改變電荷電機中內置的控制系統力傳感器按原理區分傳感原理應變片式(硅應變傳感器通常采用的硅應變片或金屬箔,利用材料本身發生形變產/金屬箔傳感器)生的阻值變化提供變形信息,從而計算出光學式通過光纖、光柵反映形變,再轉化成力壓電/電容式伺服電容是通過極距的變化導致電壓變化,壓電則是通過形變改變電荷電機中內置的控制系統力傳感器按受力情況區分ZPYFY_X_X固定時使用作用點固定時使用都不固定時使用2023年中國六維力傳感器市場規模約2.49億元(不含人形機器人);智能化帶來的力感知和力控需求將拉動市場規模持續增長2020~2030年中國六維力傳感器市場增長情況(不含人形機器人)一市場增速六維力傳感器面的力覺傳感器,逐漸從實驗室、航空航天、國防軍工等場景的小范圍應用擴展到醫療、機器人等領域更廣泛的應用,國內企業也逐步進2)2023-2025:雖然宏觀經濟環境總也持續增長,帶動六維力傳感器市場規模增長。預計在此期間力傳感3)2026-2030:工業制造業、服續,對于機器與人類安全交互、適應未知環境、動態控制的需求都不斷增加,因此對于力學感知和控制的需求也將增加。人形機器人的發展也將是六維力傳感器市場規模的增長因素。預計此期間六維力傳感核心零部件市場介紹——六維力傳感器-競爭格局及行業應用六維力傳感器頭部集中度高,目前處于持續國產化中;六維力傳感器的主要應用于機器人2023年中國六維力傳感器市場競爭格局2023年中國六維力傳感器市場行業分布市場特征:六維力傳感器由于維度較多,存在串擾問題,從設計和仿真水平都有很高壁壘。六維力傳感器的標定和解耦,需要傳感器廠商的深入理解和長時間積累。AT作為發明六維力傳感器的公司,在六維力產品的生產和應用上都比較成熟,占據36%的市場份額;坤維科技在六維力傳感器的精度上與ATI比肩,目前在使用壽命和穩定性上還與ATI有一定差異,但也屬市場頭部公司下游行業特征:1)行業分布集中:六維力傳感器主要應用于機器人行業。機器人在完成與環境存在力作用的任務時,為使用合適的力度完成任務并包裝對交互對象和自身的安全性,需要通過力感知和力控制來協助各種功能的實現。六維力傳感器的精度高、檢測方式直接,能夠協助機器人與復雜環境交互。除了機器人外,其他六維力傳感器應用包括假肢、汽車測試、風洞測試等領域DataSource:M2覓途咨詢人形機器人直線關節和旋轉關節均可以使用力傳感器,視方案不同,不同傳感器存在用量和使用部位的區別方案1:1個一維力傳感器方案2:10個旋轉關節,每個使用1個關節扭矩傳感器出于成本考慮,人形機器人在發展初期會較少使用六維力傳感器,更多使用一維力傳感器和關節扭矩傳感器目前六維力傳感器處于發展初期,價格較高,價格進一步下降后會有更廣應用2023~2035年人形機器人為上游零部件市場帶來的增量市場預期(2023~2035年人形機器人為上游零部件市場帶來的增量市場預期(全球)—六維力傳感器2023~2035年人形機器人為六維力傳感器市場帶來的增量空間(全球)全球人口(億人)全球人口(億人)(臺/百萬人)人形機器人銷量(臺/百萬人)人形機器人銷量(萬臺)六維力傳感器單價(元/個)平均單臺用量(個)應用率00六維力傳感器市場空間707707(百萬元)·中國軸承市場規模龐大,2023年達2572億人民幣·高端軸承市場以外資廠商為主導;本土軸承在農機、普通電機以及通用機械軸承市場有較高的競爭優勢同時向汽車軸承等高端市場不斷滲透。·以特斯拉Optimus為代表的人形機器人中共使用70個軸承,分布在14個旋轉關節處和14個線性關節處的減速器和絲杠上軸承外資:斯凱孚舍弗勒鐵姆肯恩斯克恩梯恩美蓓亞不二越軸承本土:人本軸承天馬萬千錢潮瓦房店軸承五洲新春晉西車軸核心零部件市場介紹——軸承-產品介紹軸承是一種幫助物體轉動,使機器順暢運動的零件,其種類和規格繁多,被廣泛應用到各個工業制造領域當中。·基本定義:軸承是一種機械設備上常見的高精密機械基礎運動零部件,主要作用是支撐機械旋轉體,起到固定和減輕摩擦的作用,以保證回轉的精度。軸承作為基礎機械部件,廣泛應用于工業制造的各個細分領域及各個產業鏈環節。·當前主流軸承指的是滾動軸承,占實際應用90%。根據工作的摩擦性質,軸承分具有摩擦系數小、消耗功率少、效率高的優點,在實際應用中占據絕大多數。通常所說的軸承就指滾動軸承。·軸承的產品種類繁多。目前全世界已生產的軸承品種超過5萬種,規格超過15萬種,被廣泛應用到各個領域當中。不同軸承的差異主要在于載荷大小、承載方向、轉速、精度等特性不同,可按結構、滾動體形狀、承載力方向等多種不同維度進行分類。同維度進行分類。一般根據具體工況選擇合適的軸承類型使用。滾動軸承按承載方向和公稱接觸角分為:滾子軸承不可分離軸承(此外還可進一步按照結構形狀、尺寸分類)滾動軸承結構圖示意滾道圈(外圈)滾道圈(外圈)O滾動體(滾珠)結構:常見的滾珠軸承結構主要由滾道圈、滾珠和保持架三部分組成。滾道圈是軸承的主體部分,滾珠是軸承的運動部分,保持架則是固定滾珠的位置。原理:利用滾珠在軸承內部滾動從而減少摩擦力和能量損失,提高機械部件的運轉效率。DataSource:M2覓途咨詢2023年中國軸承市場規模約2573億元(不含人形機器人);短期內市場將隨下游投資建設減緩增長,長期看重大裝備領域將帶來增量2020~2030年中國軸承市場增長情況(不含人形機器人)1)新能源汽車的爆發為汽車領域軸承的需求帶來突破性增長。1)新能源汽車的爆發為汽車領域軸承的需求帶來突破性增長。2)2)同時口罩機等疫情相關領域的工業電機設備也為軸承市場提供了強有力的支撐。掛鉤,預計2023到2025年軸承市場每年增速減小1)此前新能源汽車為軸承產業帶來的爆發性紅利將逐漸減少。1)隨著中國軸承產業技術進步、制造業逐步實現產業轉型升級,國產軸承產品將在重大裝備領域得到更大占比應用,該部分將為中國軸承產業帶來新的市場空間。2)同時,疫情后經濟慢慢復蘇,下游房地產投資、基建、工業等疲軟局面可能逐步得到扭轉。汽車是軸承最大的應用領域,重大裝備領域是我國當前軸承行業重點突破和產品研發方向,具有重要戰略意義,未來國產化代替潛力較大。冶金礦山機械■鐵路車輛DataSource:M2覓途咨詢當前中國軸承行業集中度較低,其中高端市場被外資占據,未來具備研發實力的中國企業有望提升市占率,產業格局將走向集中。場競爭格局單位:MnRMB品的研發,與海外跨國軸承公司的差距逐漸縮小。行業當前處于產業升級、姆肯恩斯克恩梯恩捷太格特美蓓亞不軸承天馬萬向錢潮人形機器人領域的軸承產品應用軸承主要用于人形機器人關節處的減速器中,特斯拉根據不同位置受力特點選擇四款軸承產品,預計共使用70個軸承特斯拉Optimus特斯拉Optimus方案特斯拉Optimus中共使用70個軸承,分布在14個旋轉關節處和14個線性關節處的減速器和絲杠上。特斯拉根據不同位置的受力特點選擇了四款軸承產品。·14個旋轉關節上,每處關節使用2個角接觸軸·另外的14個線性關節上,每處關節使用1個四點接觸軸承和1個深溝球軸承。共計28個軸承使用量。人形機器人上軸承應用示意圖DataSource:M2覓途咨詢人型機器人預計將在2026年開始對全球軸承市場帶來明顯增量,目前人形機器人以外資品牌為主,中國品牌可能會在2026年人形機器人全面商業化后迎來新的發展機遇2023~2035年人形機器人為上游零部件市場帶來的增全球人口(億人)8080.5818587(臺/百萬人)人形機器人銷量(萬臺)00.121.47.6314角接觸軸承單價(元/個)4039383535平均單臺用量(個)2828282828單臺價值量(元)280274269248248深溝球軸承單價(元/個)30.029.428.826.626.6單臺價值量(元)420412403372372(元)軸承市場空間(百萬元)-3.843.3215.88950.9·量產進程:目前人形機器人還處在研究階段,預計2025年有望實現量產,2030年-2035年銷售規模有較為明顯的增長·未來應用:預計2030年開始全球軸承需求將隨人形機器人的滲透產生明顯提升,此外2026年后可能逐步替換國產軸承,屆時人形機器人軸承價格將明顯降低。·人形機器人主要生產企業分析2023年中國人形機器人市場入局者眾多,但商業化進程不明朗,企業目的多為預先站位·目前大多數企業從教育及商業服務側切入人形機器人市場,可觸達的商業化方向為商業展演;·企業正在積極探索汽車、物流等工業自動化生產以及醫療服務、巡檢等方面的商業化通路;·在行業發展過程中企業的定位或回歸或整合原有業務的可能性大,不確定性高;但最終人形機器人市場的參與者將如工業機器人一樣企業布局及定位將回歸到較為明顯的傾向的零部件企業、模組企業、本體生產商及行業系統集成商的格局。運動能力(高)新勢力上游零部件汽車生產上游零部件星動紀元小星、宇樹科技、智元機器人星動紀元小星、宇樹科技、智元機器人服務機器人開普勒機器人、服務機器人開普勒機器人、優必選追覓科技、純米科技定位:工業、特殊環境通用模組定位:教育、商業、工業產業鏈上游通用本體帕西尼感知科技高擎機電通用本體智能家居追覓、戴森定位:家庭服務達闥科技、科大訊飛、有鹿機器人、洛必德尤達大師、加速定位:康養、陪伴基于行業的系統集成熵洛智能基于行業的系統集成銀河通用機器人定位:零售場景智慧程度(高)特斯拉的人形機器人Optimus目前是全球最受矚目的產品,其運動能力及交互能力處于目前市場的前沿,其人形機器人的理念其實起源于Model3的全自動化產線的失敗教訓。2017年特斯拉Model3開始預售2017~2019年Model3面臨“產能地獄”每周5000輛的訂單需求全自動化設計的生產線工業機器人無法在精細化環節替代人工直立行走、搬運、灑水等基動作流暢度更像人直立行走、搬運、灑水等基動作流暢度更像人平穩行走、擰螺絲等更加復雜、精準的動作及控制力度技術更為復雜,特斯拉可在車端AI技術的基開發進程開發進程特斯拉將人形機器人視為企業價值新的增長點;2021年底宣布人形機器人Optimus計劃后,開發迭代穩步進行。用型AI算法支持的人形機器人是特斯拉未來的價值所在。高:173cm重:63kg行走速度:(概念機)最快8英里/hday宣布將開展人形劃。公布機器人概念機設計完成人形機器人開發平臺建邁出第一步。實現手動。day正式展示了
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