新火種
2025-01-17 
中信證券：人形機器人支撐驅動器發(fā)展關注無框力矩電機、空心杯電機等領域企業(yè)
智通財經(jīng)APP獲悉，中信證券發(fā)布研報稱，執(zhí)行器是人形機器人動力系統(tǒng)最核心的通用部件之一，是機器人實現(xiàn)類人的運動的動力源泉。由于技術成熟，電驅動有望成為主流形式。四肢的驅動器可大致分為旋轉執(zhí)行器和直線執(zhí)行器兩種，由于負載和功率密度的要求，有望分別由無框力矩電機+減速器和無框力矩電機+絲杠構成。手部驅動器需要較高的功率密度和在有限空間實現(xiàn)高負載，空心杯電機+行星滾柱絲桿有望成為主流方案。由于人形機器人仍處于發(fā)展早期，暫未形成批量化的應用，建議關注具備工業(yè)自動化技術積累和依托醫(yī)療、移動、協(xié)作機器人等相近領域形成無框力矩電機、空心杯電機等領域布局的企業(yè)。
中信證券主要觀點如下：
工業(yè)機器人等應用支撐驅動器發(fā)展成熟，電驅動是最主流驅動方式。
工業(yè)機器人、機床等是發(fā)展較為成熟的自動化集成產(chǎn)品，其發(fā)展也在推動伺服系統(tǒng)、步進系統(tǒng)等驅動系統(tǒng)，以及各類傳感器、傳動結構的日趨成熟。目前的主要驅動器類型可以分為液壓驅動、氣動驅動和電驅動。液壓驅動適合重載，但結構復雜、平穩(wěn)性差;氣動相應速度快，但噪音大、負載能力有限;電驅動應用最為成熟，但通常需要有復雜的傳動機構。隨著波士頓動力發(fā)布電驅動版本的altas，目前主流的人形機器人系統(tǒng)已經(jīng)基本由電驅動主導。
驅動器需保證復雜場景的承載能力和自由度。
隨著驅動器、傳感器等產(chǎn)業(yè)鏈的日趨成熟和人工智能技術的催化，機器人的高階形態(tài)——人形機器人有望迎來快速發(fā)展。人形機器人需求的本質是在人類生活的場景中實現(xiàn)服務工作的機器代人。由于人類觀感的需求，我們認為雙足或輪式將成為下身的主要形式。而考慮到人類生活場景復雜，雙足形式具備攀爬樓梯、跨越障礙等更好的通過性能。同時，由于人類生活中的物品形態(tài)多樣，人形機器人驅動器需要解決的核心問題是在有限的空間和電池容量基礎上，保證在物品抓取、擺放等過程中具備接近人體的自由度和承載能力。
下肢側重負載，上肢側重響應，手部側重手指的自由度。
人形機器人的下肢支撐機器人本體和負載的重量，且需要考慮復雜多變場景下行走，甚至滿足奔跑、跳躍等動力需求，承載能力是其重點。而上肢主要保持協(xié)調平衡和部分搬運場景，從而實現(xiàn)類人的動作，其核心是具備響應速度和一定的承載能力。手部需要在極為有限的空間實現(xiàn)手指的獨立動作，并保證足夠的負載能力，以特斯拉為例，其下肢負載達到9kg，同時，考慮到機器人所能攜帶的電量有限，功率密度和效率是最主要的指標，從而保障其負載能力和續(xù)航水平。
無框力矩電機+減速器/絲杠，以及空心杯電機有望廣泛應用。
人形機器人的四肢有望采用旋轉執(zhí)行器和直線執(zhí)行器相結合的方式，旋轉執(zhí)行器類似于人的關節(jié)，提供旋轉自由度，優(yōu)勢是響應速度;直線執(zhí)行器類似于肌肉，可利用四肢的空間，主要體現(xiàn)在承載能力。無框力矩電機是直驅電機的一種，其優(yōu)勢是功率密度高，輸出力矩大，無框力矩電機+減速、無框力矩電機+絲杠有望分別成為旋轉執(zhí)行器和直線執(zhí)行器的主流形式。目前來看，手部需要在75-100mm寬度布置5-6個驅動器，考慮承載能力、功率密度、效率的影響，空心杯電機+行星滾柱絲桿有望成為主流應用方案。
風險因素：
人形機器人進展不及預期;技術路線迭代風險;行業(yè)競爭加劇風險;下游需求不達預期風險。
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