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控制器:人形機器人運控關鍵零部件,核心布局龍頭梳理

作者:樂晴行業觀察

人形機器人作為運控行業的新興下遊領域,其廣闊的發展前景備受關注。

人形機器人的控制系統和運動穩态直接取決于控制器與驅動器的性能。

據預測,當特斯拉機器人出貨量達到100萬台時,有望為控制器和低壓伺服驅動器帶來總計132億元的新市場機遇。

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控制器:人形機器人運控關鍵零部件,核心布局龍頭梳理

控制器行業概覽

運動控制系統在智能制造裝備中扮演着核心基礎部件的角色,涉及對機械部件的精确操控,包括位置、速度等參數的調整,對于裝備的精度、效率和差異化水準具有決定性影響。

控制器+驅動器+電機構成了機器人的運動控制系統。

其中控制器位于最上層,産業技術含量和附加值高。當控制器發出指令,驅動器轉化指令為特定電流驅動電機。

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控制器作為運動控制系統的核心子產品,其性能直接關乎整個運動控制系統的表現。

高性能控制器不僅技術壁壘高,而且在智能化裝置中的成本占比相對較低,能夠保持較高的毛利率。

機器人的控制系統相當于機器人的大腦,對機器人性能起決定性影響,主要控制機器人的運動位置、姿态等。

人形機器人對控制系統的實時性要求極高,是以在控制回報系統中大量使用控制器。

與此同時,驅動器和執行電機的用量比例保持為1:1。相比傳統6軸工業機器人中控制器與驅動器1:6的用量比例,特斯拉機器人可能采用1:3或1:6的方案。

對于擁有28個一體化關節、12個高靈敏度手部關節以及大量傳感器的特斯拉機器人而言,控制器的用量将進一步增加。

大量使用控制器可以確定所有算法滿足實時性要求,實作所有伺服關節的同步運動和傳感器資料的同步采集,進而保證機器人的卓越運動性能。

單隻 6 自由度的機器人機械手可能使用了 1 個或 2 個控制器:

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資料來源:中國機器人網

人形機器人的構造涵蓋三個主要部分:輸入、資訊處理和輸出。

輸入元件配備如眼睛攝像頭、觸覺傳感器等,助力機器人解讀環境和使用者需求。

資訊處理部分,涵蓋控制電路和控制器,負責任務分解、路徑規劃等。這部分是人形機器人的核心。

輸出部分主要由驅動電機等組成,負責執行任務。

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控制器市場格局和龍頭梳理

一般成熟的機器人廠商自行開發控制器,以保證品質的穩定性和維修體系,是以也是各機器人制造商的核心技術所在。

目前人形機器人下遊場景的不确定性較強,不同廠商研發的機器人對控制器的算力、存儲等有不同的需求,是以控制器的組成有差異。

人形機器人控制器采用分布式控制系統的方案可能性較大。

幾款人形機器人的控制方案:

控制器:人形機器人運控關鍵零部件,核心布局龍頭梳理

資料來原:boston,tesla官網、國泰君安

特斯拉機器人作為智能制造領域的重要參與者,已經在軟體及算法方面展現了強大的實力。其硬體産能建設和規模化生産降本進度對于整體落地至關重要。

關節模組的關鍵設計由特斯拉完成,但産能支援則需要供應商的緊密配合。國産供應商擁有廣闊的機遇。

特斯拉機器人的落地進度不僅取決于自身的軟體及算法優勢,還與硬體産能建設及規模化生産降本密切相關。在此過程中,具備以下特征的供應商将具有更大的優勢:

  1. 控制器領域龍頭:在控制器領域具有領先地位的供應商,其卡位優勢明顯,能夠迅速響應市場需求并提供高品質的産品。
  2. 資金實力與配合度:具備雄厚資金實力的供應商能夠承擔研發、生産和市場推廣的高昂成本。同時,與特斯拉等客戶的緊密配合度也是確定項目順利推進的關鍵因素。
  3. 大規模制造技術和生産組織能力:具備大規模制造技術和生産組織能力的供應商能夠確定産品的穩定性和一緻性,滿足特斯拉等客戶對于高品質、高效率的需求。
  4. 算法開發優勢:機器人控制器中的算法主要涉及四肢/手的運動控制。是以,已經為機器人、智能家居、電動工具等領域客戶提供穩定供貨的控制器廠商在算法開發上更具優勢。
控制器:人形機器人運控關鍵零部件,核心布局龍頭梳理

與機器人本體一樣,成熟的國外機器人廠商通常自主設計研發控制器,并使用自家研發的控制系統。是以,控制器市場佔有率與機器人市場佔有率大緻相當。

國内在機器人控制器領域的主要布局廠商包括彙川技術、新松機器人、新時達、固高科技、拓邦股份、雷賽智能、英威騰和海得控制等。此外,部分國内數控裝置廠商也加大了對機器人專用運動控制系統的研發投入和應用推廣,逐漸走向成熟并實作産業化,代表廠商包括廣州數控和華中數控等。#機器人##人形機器人##科技##文章首發挑戰賽##财經新勢力##控制器#

中國工業機器人控制器企業:

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資料來源:公司官網

結語

随着AI技術加速疊代,推動人形機器人在多個場景中的加速滲透和落地。人形機器人各核心零部件廠商有望迎來廣闊發展機遇,控制器作為産業鍊重要的一環作用尤為關鍵。未來,在AI技術的持續推動下,人形機器人将在衆多領域發揮重要作用。

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