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资本狂追减速器,一个千亿赛道周期即将开启

时间:2024-05-10   访问量:0

从去年8月19日开始,马斯克在人工智能日首次推出了人形机器人“擎天柱”的概念。不到一年,人形机器人就可以上市了。6月23日下午,马斯克在接受采访时表示,“人形机器人‘擎天柱’将在9月30日的AI日活动上面世。”

在众多机器人概念中,减速器的轨迹尤其受到关注:

宁波中达利德股价从5月初的11.52元飙升至7月1日的22.17元,股价接近翻番。

国茂股价在6月份继续上涨,在过去90天里上涨了10%。机构给评级,买8个评级,增2个评级;

在中国,领先的精密减速器绿色谐波上涨超过15%,早在5月,绿色谐波接受了包括AIIM在内的73家公司。机构经查,被国信证券等证券评级为买入。

这背后的问题是,为什么人形机器人一出来减速器就火了?减速器能否乘着人形机器人带来的东风翱翔?我国减速器的进展如何?我们能享受这个红利吗?

根据行业分类,减速器可分为通用减速器、专用减速器和精密减速器。应用于工业机器人时,由于抓取和放置等精密运动,经常使用精密减速器,即RV减速器和谐波减速器。

简单来说,减速器相当于机械臂的“关节”。当工业流水线上的员工被机械臂代替后,坚硬笔直的钢材就由这些“减速器”来完成,这些“减速器”需要很高的定位精度和重复定位精度。

(精密减速器在工业机械手中的应用)

其中RV减速器起机械部底座和肩部的支撑作用,可以理解为“大关节”;到前臂、手腕等。操作的地方,主要是“小关节”谐波减速器。一般来说,一个六轴机器人总共使用六个减速器,其中两个RV减速器用于基座和肩部,四个谐波减速器用于其余部分。

(泰科智能六轴协作机器人六轴示意图)

疯狂如特斯拉,即使是皮肤严格仿生的擎天柱(擎天柱肩膀以下的皮肤覆盖了轻质材料,号称比人类皮肤还要光滑),想要达到接近人类的运动自由,他的关节怎么能马虎呢?

人体共有78个关节,其中肘关节、腕关节、指关节和趾关节各60个。RV异径管用于剩余的18个接头。人形机器人使用的减速器数量之大,不可能被忽略。

关键是,在工业机器人的成本中,减速器仍然占很高的比重。亿欧智库《2022年中国工业机器人市场研究报告》显示,减速器、控制器和伺服系统的成本分别占工业机器人总成本的30%、20%和10%。

按照目前人形机器人20万人民币左右的报价,也就是说,在一个擎天柱里,减速器的成本在6万人民币左右。

中信建投证券预测,2023-2025年人形机器人产量分别为20万、50万和100万,即2023年仅特斯拉一家,其人形机器人业务就将带来数十亿(120亿)的市场减速器市场。在能搅起来的科技领域的领导下,人形机器人市场只有一家企业吗?

消费大,成本高,造就了超市。更有甚者,磨损和维护使减速器的用量增加了百分之几。

如前所述,减速器相当于人体关节。工作久了,人类会去健身按摩,让身体恢复到最佳状态,继续工作。那么与重型机械相连的减速器自然会发生磨损,需要维修更换。毕竟减速器的性能直接影响机器人的性能。

根据前瞻产业研究院的数据,减速器本身是有额定工作寿命的,需要定期更换。工业机器人的工作寿命一般为8-10年,维护和更换也给减速器带来了很大的市场空间。

除了最像人的外表,特斯拉还在“像人一样运动”和“像人一样思考”上下了很大功夫。特斯拉在自动驾驶方面的相关技术基础可以顺利迁移。

具体参数:

在行走能力上,擎天柱的四肢由40个机电执行器控制;脚可以感知反馈,以实现平衡和敏捷。

擎天柱的“眼睛”走的是特斯拉汽车的纯视觉路线——摄像头+车载FSD芯片方案。

在汽车方案中,前者采集信息(2D图像)并映射到3D空间,然后通过神经分析进行感知(算法实时绘制地图)、规划(在动态路径变化中选择最舒适安全的方案)和控制(向车辆发送转向或加速指令)。

这个方案也适用于人形机器人。而且纯视觉的技术路线,成本低,符合人的逻辑。数据积累到一定规模后,会有质的变化,直到达到媲美并超越lidar方案的自动驾驶性能。数据积累是特斯拉的优势。截至2021年9月,它已经积累了60亿英里的车队数据,车载网络训练了3.71亿张图像。

数据越多,计算训练越成熟,越能实现人工智能。为了实现这种正循环,擎天柱还配备了计算能力极强的超算芯片道场D1作为“大脑”,超过9万亿次的计算能力让它成为了一个足够聪明的机器人。

可以说,与很多从0到1的厂商相比,特斯拉不仅能让人形机器人成为现实,而且在现有智能驾驶技术的基础上,在技术、成本、时间上都有优势。

人形机器人是可以造出来的,那么谁会用呢?什么场景?

在擎天柱的设想中,它的制造愿景是帮助人类消除一些危险、枯燥、重复的工作。

宏观背景下,出生率下降导致的劳动力短缺,疫情影响下企业恢复生产的劳动力需求,大量新生儿的场景,都为工业机器人的应用提供了场景。

但其更广泛的应用还有待验证。比如在工厂流水线上,人形机器人在固定、重复的高精度动作上具有灵活的优势,但传统机械臂也能满足很多需求。

(特斯拉 上海工厂焊接车间生产线上的密集型工业机器人)

更何况,在家居场景下,你在家里放一个价值几十万的擎天柱,解决单一功能,有点浪费。作为一个综合管家,他能满足生活的复杂需求吗?

答案是否定的,因为没有垄断,不是龙头企业不行,而是应用领域太分散。

通用减速器广泛应用于国民经济的各个领域,如环保、建筑、电力、化工、食品等。不同领域对减速机的技术要求不同,一个企业很难开发生产覆盖全行业的减速机产品,也很难从销售层面覆盖所有下游行业客户。

同时,诞生于第二次工业革命的减速机,经过百年发展,技术趋于成熟,也吸引了很多企业进入这个轨道,行业多元化是必然。

遗憾的是,在技术壁垒和行业集中度不高的赛道上,国产厂商无法占据优势:国内知名的国茂股份、仲达立德只能位于市场第二梯队,采用国产标准件,产品应用于某些特定行业,营收规模通常超过1亿元,而第一梯队的外资品牌营收通常超过20亿元。

万能减速机都打不过,更何况是技术壁垒更高,对材料、设计水平、质量控制、精度可靠性、使用寿命要求严格的精密减速机。

精密减速器长期困在日本。前瞻产业研究院数据显示,2020年全球机器人减速器市场,日本brands (Inc .)、Nabotsk()和住友日本(Sumitomo Japan)分别以60%、15%和10%的市场份额位列前三。总体来看,日本前三大品牌垄断了85%的市场份额。

强大的市场份额背后是近60年的技术探索,以及整个日本制造业发展的场景训练和数据积累。

2010年之前,中国劳动力充足,相对廉价,没有机器人替代员工的需求。如今,再加上疫情,对机器人的需求逐渐被激发。中国人一想到做机器人,就发现自己卡在了日本公司的小减速器里:

比如国内承担军事和科研任务的高端机器人企业,为了保证质量,只能从博纳和哈默纳科采购减速器;

在设计原理上,国内企业大多是通过逆向工程获取数据,也就是把国外的一个减速器拆了,画虎为猫。在这种路径下,大多数人知其然不知其所以然,这样设计出来的减速器在产品精度和稳定性上有很大缺陷;

在制造设备上,加工制造减速机零件的设备不仅非常昂贵,例如Megaler平面磨床,单价近千万元;而且设备交付周期超过一年,也就是说交了钱没办法及时拿到;

在热处理技术上,国产钢材原料杂质比国外多,在国产热处理技术上,变形和硬度不够,很难达到理想的处理状态;

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