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  • 2022年8月11日,小米發布人形機器人“鐵大”(CyberOne);2022年10月1日,特斯拉在加州帕羅奧圖舉行2022年AI Day推出了售價不超過2萬美元的人形機器人“Optimus擎天柱”。兩大科技公司發力,成為了一個新的風向標:我們已經越來越臨近人形機器人大規模走向市場的商業化拐點。

    機器人被譽為“制造業皇冠頂端的明珠”,而人形仿生機器人則是機器人領域公認的終極目標。相比于以機械能力見長的工業機器人,人形仿生機器人的技術難點在于盡可能模擬人在各類場景下“感知-認知-決策-執行”的過程。在對仿生人形機器人的研究過程中,產生的大量新技術能夠更好地服務于人。

    目前形形色色的“機器人”已經廣泛應用于日常生活和工業生產。比如家庭用的“掃地機器人”,物流公司在產業園使用的“物流機器人”,在餐廳送餐的機器人等等。不過上述產品大多不符合“人形機器人”的定義。從長遠來看,人形機器人成熟后用途多多,它可以代替人在一些缺氧、強輻射環境中工作,或在對人有危險的環境里長期駐守,比如空間站、探月工程等。人形機器人研究涉及機械、電氣、材料、傳感、控制、人工智能等多個學科的交叉與融合,對拉動多個產業意義重大。但有業內人士認為,短期而言人形機器人看不到太大實際用途,只能在資本市場上起到支撐估值的作用,產業鏈上游核心零部件及軟件系統集成是關鍵技術壁壘。

    人形機器人的未來究竟是仍舊停滯在概念層面,還是真正走入市場,成為生產生活中的“有機單元”,這值得每個人拭目以待。

    人型機器人概念:

    人型機器人(英語:Android),又稱仿生人,音譯安卓,是一種旨在模仿人類外觀和行為的機器人(robot)尤其特指具有和人類相似肌體的種類。直到最近,人型機器人的概念還主要停留在科學幻想領域,常見于電影、電視、漫畫、小說等。機器人學方面的進展已經可以設計出功能化擬真化的人形機器人(humanoid robot)。

    仿生人擬真的程度有很多,有些可以從外觀上識別,也沒有真人的思想和感情。反過來說亦有開發外觀不似人,但能夠有似真人行為的機器人,如2001年美國麻省理工學院研發了號稱世界上第一個有類似人類感情的機器人。

    現代的人形機器人一種智能化機器人,例如 ROBOT·X人形機器人,在機器的各活動關節配置有多達17個伺服器,具有17個自由度,特顯靈活,更能完成諸如手臂后擺90度的高難度動作。它還配以設計優良的控制系統,通過自身智能編程軟件便能自動地完成整套動作。

    人形機器人集機、電、材料、計算機、傳感器、控制技術等多門學科于一體,是一個國家高科技實力和發展水平的重要標志,因此,世界發達國家都不惜投入巨資進行開發研究。日、美英等國都在研制仿人形機器人方面做了大量的工作,并已取得突破性的進展。

    時間 人形機器人發展歷程
    1960 Mi omir Vukobratovic 在1960年代引入的零矩點(ZMP) 穩定性理論
    1972 早稻田大學加藤一郎發布Warot-1
    1986 本田公司研制EO,發布E系列機器人
    1997 本田公司發布Humanoid P3 機器人
    2000 中國國防科技大學發布先行者
    2000 本田公司發布Asimo,并開始模仿人類動作和形態
    2008 首次發布用于認知科學研究的iCub機器人
    2010 NASA發布航天用機器人Robonaut2
    2013 MIT研發DRC-ATLAS
    2015 日本軟銀公開發售Pepper 類人機器人
    2016 Neurorobotics Robot Designer 平臺建立,旨在創建有大腦的機器人
    2017 波士頓動力發布新版人形機器人Atlas
    2021 特斯拉宣布將推出人形機器人Optimus
    資料來源:《Humanoid robot ics- Hi story, current state of the art, and cha Ilenges》,東方財富證券研究所
    人形機器人產業鏈:

    從相關產業鏈分析,人形機器人涉及到自動駕駛、視覺導航、傳感器技術等多個技術融合,機械產業鏈方面主要涉及到機器人的核心零部件(伺服電機、減速機、控制系統、驅動器等)、機器視覺等方面,按成本拆分,伺服系統/控制器/減速器/本體制造分別占工業機器人成本的24%/12%/35%/23%,其中上游核心零部件成本合計超70%,隨著機器代人浪潮加速,相關產業鏈具備較大成長潛能,尤其是上游核心零部件有望直接受益。

    想要達到高自由度,最有效的方法就是為人形機器人裝載更多的電機。當前技術條件下,伺服和步進電機是控制電機下的主要產品,其中伺服電機優勢更加明顯。

    伺服電機為閉環控制,通過實時的閉環信號反饋來調整,實現更精密的控制。綜合來講,伺服電機在控制精度、低頻特性、過載能力、速度響應等許多性能方面都優于步進電機,更適用于工業自動化、機器人等領域。

    伺服電機的增加,就需要配套增加減速器、控制器、傳感器、機械系統、控制系統、感知系統、驅動系統、人機交互系統、環境交互系統等,而這些全都需要大量資金投入,參考工業機器人單體制造成本構成,減速器、伺服電機、控制器和本體占據成本總支出的85%。而人形機器人關節數量是工業機器人的5-8倍,伺服電機成本占比更高。

    人形機器人產業鏈梳理

    人形機器人或帶動上游核心零部件發展

    人形機器人或帶來機器人上游核心零部件投資機會。參考工業機器人零部件及 特斯拉公布的人形機器人技術細節和應用場景,人形機器人可能受益的環節有減速器、 電機、結構件、半導體芯片及器件、傳感器、面板玻璃和材料等。成本構成方面,工業機器人的核心零部件主要為減速器、伺服系統和控制系統, 分別為 32%、22%和 12%,成本占比超過 65%。我們判斷人形機器人零部件中減速器的 價值量較大。

    減速器:機器人成本占比最高的零部件

    減速器產品主要可分為 RV 減速器、諧波減速器、擺線針輪行星減速器和精密行星減速器。減速器的作用是連接動力源和執行機構的中間機構,具有匹配轉速和傳遞轉矩的作用,減速器將電機等高速運轉的動力通過輸入軸上的小齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來達到減速的目的。目前工業領域的機器人主要使用 RV 減速器和諧波減速器, 根據兩者的特點各有不同的應用位置。

    RV 減速機與諧波減速機均可應用于人形機器人的不同部位。RV 減速器的特點是擁有較高的傳動效率、輸出扭矩和扭轉剛性,通常應用于機器人的腿部、腰部和肘部等承重關節;諧波減速器的特點是噪聲小、體積小、重量輕、運動精度高,主要應用于輕型、小型工業機器人的末端部位。對于人形機器人來說,在進行搬運物品時,承重較大的腰部、腿部等關節處可配置 RV 減速器,而進行精細化操作時,機器人的小 臂和腕部可配置諧波減速器。

    01減速器行業情況介紹

    根據中國通用機械工業協會數據,2020 年中國減速機產量達到 917 萬臺,較 2013 至 2018 年的平均值增長近 54%。除此之外,近年來諧波減速機規模呈現平穩增加的 態勢,2020 年諧波減速機規模達 12.6 億元。根據《“十四五”機器人產業發展規劃》, 到 2025 年,機器人產業營業收入年均增速超過 20%。我們預計到 2025 年我國機器人 諧波減速機規模有望達到 31.4 億元。

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    收起

    • 運動控制及邏輯處理最牛的波士頓動力的機器人Atlas

      ——是的,就是那個完成后空翻動作的機器人。 ——實驗室力最牛逼的運動控制專家。

    • 法國的NAO——教育類機器人的頂尖選擇

      NAO機器人是由Aldebaran開發的,于2005年由Bruno Maisonnier在法國巴黎成立,是一家致力于商用機器人的研發和生產的公司,作為世界上應用最廣泛的新一代可編程仿人機器人之一。

    • 日本的Pepper——商用上面最感性的機器人

      軟銀收購了pepper,目前也是另外一個商用上面比較好的仿人形機器人。它通過視野系統來察覺人類的微笑、皺眉以及驚訝,通過語音識別系統來識別人類的語音語調以及特定表現人類強烈感情的字眼。

    • 日本豐田T-HR3

      豐田發布的第三代人形機器人T-HR3,似乎讓我們感到這種未來應該不遠了。制機器人時,用戶需要坐在特制的椅子上,并戴上數據手套和HTC Vive VR的頭顯設備,通過遙操作和VR技術來進行。

    • 本田機器人ASIMO——矮子

      在汽車制造商中,是盯著豐田走的。阿斯莫機器人也經過好幾代更新了?,F在走起路來已經行動自如了,甚至可以踢球。這平衡以及ai智能處理能力就是這么的牛。新版本能夠更快、更平穩的上下樓梯。

    • 俄羅斯的Fedor——戰斗民族殺手锏

      這個機器人是俄羅斯軍方研制的。能夠同人握手,能夠舉重,能夠開車,甚至能夠射擊。俄羅斯的副總理說:“我們測試機器人射擊,就是為了測試機器人的邏輯處理能力”。

    • TALOS,這是PAL-robot開發的仿人形機器人

      下面看看整個機器人的參數,一個是自由度,自由度直接的造就了這個機器人的工作處理能力是否強悍。能夠完成多種工作。

    • 優必選的機器人

      這款機器人就是之前在央視春節晚會現場跳舞的機器人,也是從那時候開始優必選開始火熱的。之前的優必選面臨這倒閉的風險。當下已經成為機器人行業的獨角獸了。

    硬件方面:

    運動控制 這里包含了電機,傳動,以及運動控制系統。這方面波士頓動力絕對是高手。能后空翻的機器人運動控制能力肯定強悍。

    傳感器 傳感器是機器人的五官,包括了光電傳感,激光傳感,以及智能導航。也就是說,你需要機器人能夠有效的避障。并且在陌生的環境中能夠快速的識別周圍環境,并且可以判斷優勢的路徑。國外做的比較好的系統是:SLAM導航系統。

    智能芯片 當下國內有不少人工智能的企業都在研究AI芯片,包括寒武紀在內做的還不錯。這個就是機器人學習的基礎。你需要能夠運算復雜的數據,來判斷邏輯執行的正確性。

    軟件方面:

    語音識別 機器人是不會動的,也是不能自己聽,說讀寫,看的。需要傳感器采集數據。識別外部的信息。這個就相當于機器人的判斷大腦之一。國內做的不錯的例如:科大訊飛,百度等等。

    圖像處理 這個就相當于機器人用機器人視覺(就是相機),看到了什么,他怎么識別這些信息。國內也有做的不錯的,例如:依圖科技,曠視科技,商湯科技。

    處理系統 這玩意就復雜了。我們可以簡單的類比為,windows操作系統,如果將外部的一個信息,例如看到一塊石頭,怎么去繞開他。這就是內部的系統干的事情。

    • “人形機器人”,新產業還是舊思維?

      在8月11日小米秋季新品發布會上,一款全尺寸人形仿生機器人CyberOne正式亮相,小米的“造人”計劃引爆了資本市人形機器人是機器人產業界提出最早、但目前還最不確定前景的方向之一,如馬斯克所說,“要讓人形機器人達到跟手機一...

    • 多家公司站臺人形機器人,機器人將接力新能源?乾坤未定

      2022年8月11日,小米集團召開雷軍年度演講暨新品發布會,除了小米MIX Fold 2折疊手機、Redmi K50至尊版、小米 Watch S1 Pro等重磅數碼產品,小米首款全尺寸人形仿生機器人CyberOne(鐵大)也正式亮相。

    • 人形機器人點燃3D傳感賽道

      機器代人浪潮下相關產業鏈有望持續受益,除工業機器人之外,機器視覺個股也大幅上漲,而機器視覺技術的一大核心便在于3D傳感。近期,特斯拉將推出人形機器人的消息一出,科技領域瞬間炸鍋,甚至帶動了千里之外的中國機器人上市公…

    • 人形機器人攪動機器人市場一江春水,減速器成為最大“贏家”

      減速器分為RV減速器和諧波減速機。具體到諧波減速器市場,中金公司預測2025年工業機器人用諧波減速器市場規模28億元左右,疊加協作機器人、機床等應用場景,總市場規??山?0億元。

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      馬斯克宣布,2022年不會推出任何新車,Cybertruck不會量產也沒有2.5萬美元新車,工作重心將放在完全自動駕駛和人形機器人上。人形機器人的研究起步于1960年代后期,距今不過幾十年的光景。從1973年WABOT-1的誕生開始,人們...

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      近日,某知名科技公司推出名為“Optimus”(中文名為“擎天柱”)的人形機器人原型機,并宣布該款產品最快3年內量產,最終售價遠低于一臺電動車。據了解,人形機器人正成為中外科技公司熱捧的項目。有本地科技公司高管向記者表示,...

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