直線執(zhí)行機(jī)構(gòu)：絲杠加工壁壘高、技術(shù)難度大
絲杠：直線機(jī)構(gòu)核心零部件，百萬(wàn)級(jí)機(jī)器人量產(chǎn)規(guī)模下市場(chǎng) 規(guī)模140億元
直線關(guān)節(jié)核心零部件組成：無(wú)框力矩電機(jī)+行星滾柱絲杠+力傳感器+編碼器+驅(qū)動(dòng)器 + 關(guān)節(jié)CNC件。 根據(jù)特斯拉AI DAY，特斯拉人形機(jī)器人全身共有28個(gè)執(zhí)行器，其中包括14個(gè)線性執(zhí)行器和14個(gè)旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器。 特斯拉設(shè)計(jì)的直線關(guān)節(jié)按照不同的輸出力矩（500N、3900N 、8000N）分為三類，直線型驅(qū)動(dòng)器采用內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)與球軸承驅(qū)動(dòng)倒置滾柱絲 杠旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)行星滾柱從動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)傳遞。
絲杠生產(chǎn)線：高精度磨床價(jià)值量占比較高
根據(jù)北特科技投資者互動(dòng)平臺(tái)，絲杠制作設(shè)備包括粗車設(shè)備、硬車設(shè)備、熱處理淬火機(jī)、外圓磨磨床、螺紋磨床、檢測(cè)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)分析儀器等。 如果按照1000元/個(gè)絲杠的銷售價(jià)格計(jì)算，投入1條10萬(wàn)/年產(chǎn)能的設(shè)備，則5900萬(wàn)元的設(shè)備投入對(duì)應(yīng)1億元收入，投入產(chǎn)出比約為1.7。其中，磨 床環(huán)節(jié)生產(chǎn)節(jié)拍略慢、設(shè)備壁壘和價(jià)格價(jià)高，產(chǎn)線中價(jià)值量占比較高。 如果按照遠(yuǎn)期100萬(wàn)臺(tái)人形機(jī)器人量產(chǎn)規(guī)模測(cè)算，對(duì)應(yīng)需要1400萬(wàn)根絲杠，需要140條產(chǎn)線；則絲杠環(huán)節(jié)自動(dòng)校直機(jī)潛在市場(chǎng)約為7.0億元，絲杠 產(chǎn)線潛在空間為82.6億元。
旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：諧波減速器體 積緊湊、傳動(dòng)比大
減速器：降低轉(zhuǎn)速并輸出扭矩，諧波減速器傳動(dòng)比大、精度 高
減速器：用于將輸入軸的高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為輸出軸的低轉(zhuǎn)速，同時(shí)增加輸出扭矩。減速器主要通過(guò)齒輪、蝸桿、行星齒輪等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)這 一功能。諧波減速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量小、傳動(dòng)比大、運(yùn)動(dòng)精度高等優(yōu)點(diǎn)。
諧波減速器：主要由波發(fā)生器、柔性齒輪、剛性齒輪等構(gòu)成，柔 輪與剛輪嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力
諧波減速器主要由波發(fā)生器、柔性齒輪、剛性齒輪、柔性軸承、交叉滾子軸承等五個(gè)基本構(gòu)件組成，柔性軸承和柔輪是諧波減速器的兩大柔性部件，也是主要的失效件。 諧波減速器是一種靠波發(fā)生器裝配上柔性軸承使柔性齒輪產(chǎn)生可控彈性變形，并與剛性齒輪相嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的齒輪傳 動(dòng)。諧波齒輪傳動(dòng)減速器是利用行星齒輪傳動(dòng)原理發(fā)展起來(lái)的一種新型減速器。
柔輪的加工難點(diǎn)：壁厚較薄，需要進(jìn)行加工變形控制
諧波傳動(dòng)的原理是利用柔輪可控的彈性形變來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。最常見(jiàn)的諧波傳動(dòng)模式 及原理是波發(fā)生器主動(dòng)、剛輪固定、柔輪輸出的形式。將波發(fā)生器裝入柔輪內(nèi)圓中，迫 使柔輪在凸輪作用下產(chǎn)生變形而呈橢圓狀，使其長(zhǎng)軸處柔輪齒輪插入剛輪的輪齒槽內(nèi),成 為完全嚙合狀態(tài);而其短軸處兩輪輪齒完全不接觸,處于脫開(kāi)狀態(tài)，當(dāng)波發(fā)生器連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 迫使柔輪不斷產(chǎn)生變形并產(chǎn)生了錯(cuò)齒運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)波發(fā)生器與柔輪的運(yùn)動(dòng)傳遞。
柔輪顯然是諧波減速器中最容易受到應(yīng)力影響的部件，不斷承受來(lái)自波發(fā)生器引起的交 變循環(huán)應(yīng)力，這可能會(huì)導(dǎo)致疲勞破壞和損壞。柔輪的疲勞失效會(huì)對(duì)諧波減速器的性能產(chǎn) 生重大影響，有可能導(dǎo)致整個(gè)減速器的報(bào)廢，制約著諧波減速器的性能和使用壽命。
柔輪加工的核心難點(diǎn)集中于兩方面： 1. 薄壁加工變形控制：精加工時(shí)柔輪壁厚極?。ㄍǔ！?.5mm），需采用內(nèi)壁支撐工裝 抑制切削振動(dòng)與形變； 2. 滾齒竄刀量調(diào)控：需精確計(jì)算竄刀量，確保柔性軸承壓入后齒部達(dá)到理論展開(kāi)量。由 于軸承壓裝深度公差范圍較寬（±0.1-0.3mm），不同壓入量對(duì)應(yīng)齒形展開(kāi)差異顯著， 其量化控制屬于企業(yè)核心工藝參數(shù)，通常不對(duì)外公開(kāi)。
諧波減速器：百萬(wàn)級(jí)機(jī)器人量產(chǎn)規(guī)模下市場(chǎng)規(guī)模140億元
根據(jù)特斯拉AI Day資料，特斯拉在旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用了14個(gè)諧波減速器。旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器分別位于肩部六個(gè)、肘部?jī)蓚€(gè)、腰部?jī)蓚€(gè)和髖部四個(gè)。據(jù) 特斯拉預(yù)測(cè)，到2030年減速器在人形機(jī)器人中價(jià)值量的占比將為13%（其余為絲杠19%、無(wú)框力矩電機(jī)16%、力傳感器11%、空心杯電機(jī) 8%）。
諧波減速器產(chǎn)線市場(chǎng)空間
根據(jù)綠的諧波招股說(shuō)明，諧波減速器制作流程包含鋸床鋸科/鍛造，粗加工，熱處理，精密加工，齒輪加工，成品檢驗(yàn)等步驟。 核心假設(shè)：各環(huán)節(jié)生產(chǎn)節(jié)拍有所差異，因此一條產(chǎn)能10萬(wàn)/年產(chǎn)線上不同環(huán)節(jié)的設(shè)備數(shù)量也不同，車床/滾齒機(jī)/熱處理/磨床/動(dòng)平衡機(jī)/檢測(cè)設(shè)備分別需要 3/5/1/5/3/2臺(tái)。如果按照1000元/個(gè)諧波減速器的銷售價(jià)格計(jì)算，投入1條10萬(wàn)/年產(chǎn)能的設(shè)備，則6200萬(wàn)元的設(shè)備投入對(duì)應(yīng)1億元收入，投入產(chǎn)出比約為1.6。 如果按照遠(yuǎn)期100萬(wàn)臺(tái)人形機(jī)器人量產(chǎn)規(guī)模測(cè)算， 對(duì)應(yīng)需要1400萬(wàn)個(gè)諧波減速器，需要140條產(chǎn)線；可以測(cè)得諧波減速器環(huán)節(jié)所需要的動(dòng)平衡機(jī)潛在市場(chǎng)約 為4.2億元，諧波減速器產(chǎn)線潛在空間為86.8億元。
空心杯電機(jī)和無(wú)框力矩電機(jī)在 人形機(jī)器人中應(yīng)用較為廣泛
電機(jī)：將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的設(shè)備，用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或線性運(yùn)動(dòng)
電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的設(shè)備，用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或線性運(yùn)動(dòng)。按工作用途來(lái)分類，電機(jī)分為驅(qū)動(dòng)電機(jī)和控制電機(jī)。其中，空心杯電機(jī)和 無(wú)框力矩電機(jī)均屬于控制電機(jī)分類。
無(wú)框力矩電機(jī)：百萬(wàn)級(jí)機(jī)器人量產(chǎn)規(guī)模下市場(chǎng)規(guī)模280億元
以特斯拉Optimus機(jī)器人為例， Optimus包含 28 個(gè)關(guān)節(jié)執(zhí)行器，均搭載無(wú)框力矩電機(jī)作為動(dòng)力源頭，其中14 個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)為無(wú)框力矩電機(jī)+諧波減速器，用來(lái) 實(shí)現(xiàn)類似人體關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；14個(gè)直線關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)為無(wú)框力矩電機(jī)+行星滾柱絲杠，用來(lái)實(shí)現(xiàn)類似人體肌肉的拉伸運(yùn)動(dòng)。
無(wú)框力矩電機(jī)產(chǎn)線市場(chǎng)空間
電機(jī)制作流程包含定子及轉(zhuǎn)子繞線、鐵芯壓裝、繞組固定、轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡校正等步驟。 核心假設(shè)：此處假設(shè)產(chǎn)線年產(chǎn)能為10萬(wàn)，一條產(chǎn)線上配置的繞線機(jī)/壓制設(shè)備/動(dòng)平衡機(jī)/檢測(cè)設(shè)備分別為4/4/4/3個(gè)（裝配線為提供電機(jī)總裝生 產(chǎn)線，目前集智股份有該類產(chǎn)品）。如果按照1000元/個(gè)電機(jī)的銷售價(jià)格計(jì)算，投入1條10萬(wàn)/年產(chǎn)能的設(shè)備，則2350萬(wàn)元的設(shè)備投入對(duì)應(yīng)1億元收入，投入產(chǎn)出比約為4.3。 如果按照遠(yuǎn)期100萬(wàn)臺(tái)人形機(jī)器人量產(chǎn)規(guī)模測(cè)算， 對(duì)應(yīng)需要2800萬(wàn)個(gè)無(wú)框力矩電機(jī)，需要280條產(chǎn)線；可以測(cè)得電機(jī)環(huán)節(jié)所需要的動(dòng)平衡機(jī) 潛在市場(chǎng)約為11.2億元，電機(jī)產(chǎn)線潛在空間為66億元 。
靈巧手：人形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)任務(wù)的核心執(zhí)行機(jī)構(gòu)
靈巧手技術(shù)路線及構(gòu)成概況
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