人形机器人关节“心脏”之争
随着技术的不断突破和市场的日益扩大,人形机器人已成为未来智能科技领域的重要发展方向。近期,我国人形机器人正在加速进化,人形机器人产业链更是迎来高速的发展。
人形机器人产业链涉及上中下游,上游包括核心零部件和软件系统开发,中游是人形机器人本体制造,下游则为人形机器人的终端应用市场。
其中上游核心零部件包括伺服系统、减速器、传感器、控制器等,这些零部件的质量和技术水平直接影响到机器人的性能和稳定性。
目前,我国人形机器人产业链已形成上游零部件国产替代加速、中游整机厂商技术突破、下游场景应用多元化的格局。
减速器作为人形机器人关节的核心部件,占整机成本的30%左右,通过调整电机转速和扭矩,从而实现高精度的运动控制,其性能直接影响机器人的灵活性、稳定性与负载能力,相当于机器人关节的“心脏”。因此,减速器技术作为人形机器人产业链上的关键一环,备受业界关注。
减速器按用途和精度分为通用、专用和精密减速器三大类,其中精密减速器是人形机器人所需的,主要包括谐波减速器、RV减速器和行星减速器。
市场上,多家上市公司在人形机器人减速器领域展现出强劲实力,它们凭借各自的技术优势和市场布局,积极推动人形机器人减速器技术的发展与应用。这些公司的亮点不仅在于其深厚的技术积累,更在于它们能够紧跟市场需求,不断创新产品,提升服务质量,为人形机器人的发展注入了强劲动力。
近期正值上市公司的年报公示期,本文对人形机器人产业链中涉及减速器的上市公司进行了相关盘点。
▍谐波减速器
谐波减速器具有体积小、重量轻、传动比大、结构简单紧凑等特点,适用于需要精细操作的部位,常被用于轻负载关节(如人形机器人的肘关节、腕关节等),在人形机器人领域具有广泛的应用前景,是推动人形机器人技术发展的关键组件之一。
(1)绿的谐波
苏州绿的谐波传动科技有限公司成立于2011年。自2003年起,该公司便从事精密谐波减速器理论基础的研究,在国内率先打破日本对该领域近50年的垄断。经过十多年的积累与沉淀,绿的谐波不仅在国内率先攻克了精密谐波减速器技术难关,还突破了国际技术封锁,入围国家第一批专精特新“小巨人”企业、国家制造业单项冠军示范企业,其谐波减速器市场占有率国内居首、全球第二。
绿的谐波近年来专注技术创新,研发出由轻量化专用精密减速器、力矩电机、驱动控制器等部件组成的人形机器人用旋转关节,并通过高度模块化构型设计组合为一体。基于融合驱动、传动、力感知、伺服控制等设计方法的研究,产品在实现轻量化的同时,具备高精度、高爆发、高响应、变刚度、耐冲击、高精度保持寿命等特性。其关键性能指标均达到或超越国际同类领先产品水平,可完全满足人形机器人腰、髋、膝、肘等部位的应用需求。
官方最新资料显示,绿的谐波围绕自主开发的全新齿形设计理论体系基础,成功解决结构设计、材料应用、寿命预测模型等难题,研制出全新一代人形机器人用轻量化、小型化、高效率谐波减速器,从而为人形机器人执行系统提供技术上的领先优势。
目前,绿的谐波自主研发的高扭矩密度谐波减速器在国内具身智能机器人产业链已占据领先地位,成为多家头部具身智能机器人企业的核心供应商。随着人形机器人的升级,新产业、新模式对谐波减速器提出了新要求。为此,绿的谐波提出了具有力矩、温度、振动多维状态感知的智能谐波减速器设计方法,将 MEMS 薄膜应变与温度传感器原位集成设计于谐波减速器上,实现对减速器整体状态的实时感知与反馈,形成智能化谐波减速器的设计-制造-测试迭代优化设计方法。
(2)丰立智能
浙江丰立智能科技股份有限公司成立于1995年,是齿轮、精密减速器及零部件、轻量化气动工具等产品研发、制造与销售的国家高新技术企业,也是国家级专精特新“小巨人”企业之一。丰立智能的产品主要面向新能源汽车、机器人关节、家居智能驱动、医疗器械、减速机、智能装备等领域,致力于为客户提供具有核心竞争力和定制化的产品。丰立智能现已进入全球一流企业供应链体系,成为小模数齿轮行业头部企业。
随着智能制造成为未来制造业发展的重要趋势,作为智能制造业中不可替代的基础零部件,齿轮工业的高端化、小型化和智能化成为了行业转型升级的必然方向。丰立智能的布局从以钢齿轮为核心,延伸到机器人行业的精密减速器以及新能源汽车行业的动力传动齿轮、座舱智能驱动等产品。
公司年报显示,丰立智能的IP0 募投项目“小型精密减速器升级及改造项目”已于2024年12月基本完结。其谐波减速器产品的常规型号已全部研发完成,同时丰立智能还开发了多系列特殊型号减速器产品,主要应用于人形机器人、协作及工业机器人等,公司表示未来一年将全力推进产能的提升。
目前,丰立智能开发了一些列用于人形机器人的产品,包括谐波减速器、行星减速器、小微减速器、小伞齿、小圆柱齿、行星轴、灵巧手模组等。其客户星动纪元所研发的人形机器人已经将丰立智能的减速器产品应用其中,此外宇树、三花等也都是丰立智能所开发的客户。年报显示,2024年丰立智能实现人形机器人的销售订单收入81.64万元(含税),尽管占总营收比例极小,但未来有望对公司产生重大影响。
▍RV减速器
RV减速器刚性好、抗冲击能力强、传动平稳、精度高,这些优势赋予了RV减速器较高的承载能力和稳定性,使其适用于腰部等负载较大的关节部位。但相较于谐波减速器,RV减速器因其复杂的结构和制造工艺,技术难度更高,相应地,价格也更贵。随着工业机器人和人形机器人市场的不断发展,RV减速器的需求也在持续增长,应用场景也将进一步扩大。
(1)环动科技
浙江环动机器人关节科技股份有限公司成立于2020年,是一家专注于机器人关节高精密减速器的研发、设计、生产和销售的国家高新技术企业。环动科技致力于为客户提供覆盖3-1000KG 负载机器人所需的高精密减速器整体方案,其产品包括 RV 减速器、精密配件及谐波减速器,其中RV减速器作为公司的主要产品,具有高精度、高刚性、长寿命等特点,已广泛应用于机器人和工业自动化等领域。作为国内RV减速器领域的领军企业之一,环动科技在RV减速器领域率先打破境外厂商的技术垄断,实现了对进口产品的替代。
环动科技的主要产品——高精密减速器的核心工序均由公司自主完成。在减速器的生产过程中,公司根据产品性能指标、设计要求以及规格型号等的不同,严格遵循产品设计和生产工艺流程要求进行原辅材料的采购。经过多年在高精密减速器领域的深耕发展,环动科技已建立完善的减速器设计、制造、装配、检测及市场应用体系,并形成了40余种工业机器人用高精密减速器的产品谱系。
目前,环动科技已与国内外多家知名机器人厂商建立了良好的长期战略合作关系,公司主要客户包括埃斯顿、埃夫特、卡诺普、爱仕达旗下钱江机器人、新时达、新松机器人、凯尔达、广州数控、华中数控等一批知名品牌制造商和上市公司。此外,环动科技还实现了对国际机器人公司的供货。
官方资料显示,环动科技的RV减速器等产品已获得市场的积极肯定,占其主营业务收入的95%左右。随着工业自动化程度的不断加深,工业机器人市场需求正持续扩张,对减速器的精度、稳定性、使用寿命等性能要求越来越高。环动科技正积极探索和创新机器人减速器结构,依托RV减速器在市场的口碑优势,聚焦高精密RV减速器的研发制造,并不断扩充产品谱系、提升产品性能,研发适配不同负载需求的产品,以满足市场多样化需求,从而助推机器人行业高质量发展。
为顺应国家战略和产业政策的需求,环动科技加速突破高性能、高可靠性的RV减速器核心关键零部件的技术瓶颈,同时加快构建可持续的规模化生产能力,提升工艺水平和生产效率,助力机器人行业降低生产制造成本。展望未来,环动科技表示将继续聚焦和服务国家战略需求,坚持高端化、规模化和高质量的发展理念,积极开拓高端精密减速器市场,致力于成为行业内领先的机器人关节高精密减速器的研发及生产制造商,打造高端机器人关节减速器国产品牌。
(2)秦川机床
秦川机床工具集团股份公司是工业机器人减速器研发制造基地、国家级高新技术企业和创新型试点企业,拥有国家级制造业单项冠军产品和多家国家级专精特新“小巨人”企业。
减速器方面,秦川机床已拥有5大系列、40多种规格、140多种速比的产品,是国内规格最全、系列最多的生产制造商之一。这些产品主要应用在工业机器人、精密转台、机床刀塔、机床ATC刀库、医疗器械等各个工业领域,已实现批量生产和销售,可满足国内外用户5kg到1000kg不同机器人及自动化应用的减速器选型需求。
随着我国智能制造业升级步伐的日益加快,高端机床、新能源以及具身智能等领域对精密减速器的需求快速增长。目前,秦川机床围绕“十四五”战略规划,密切关注市场变化趋势,积极调整产品结构,以智能制造为突破口,在多变的市场环境中主动应对,探求转型升级之路。
其旗下的高精传动公司作为“陕西省精密减速器中试基地”,拥有先进的生产试验设备和制造加工工艺,能够根据客户需求提供定制化解决方案。同时,秦川机床还积极投入产品研发,目前已完成了BX系列减速器的开发。该系列减速器的传动精度、齿隙、回差、寿命等各项技术指标已达到国内领先水平,有望在主流机器人厂家进行推广应用,替代进口产品,从而有效增强公司减速器产品的市场竞争力。
▍行星减速器
行星减速器具备高刚性、耐磨性强等特点,主要集成于伺服电机、步进电机等执行机构中,以构建更紧凑和高效的传动系统。由于行星减速器的单级减速比较低,其往往需要采用多级结构去提升其整体减速比,以弥补精度上的问题。
(1)国茂股份
江苏国茂减速机股份有限公司是中国通用机械工业、减变速机行业的标杆型专业制造服务企业和领军企业。国茂股份专注减速器行业30年,其产品广泛应用于工程机械、智能物流与仓储、工业自动化、冶金、环保、新能源、食品轻工、港口机械、资源开采等通用机械行业各领域。
目前来看,减速器产品应用领域广泛,其景气度与宏观经济整体运行情况密切相关。国茂股份高度重视精密减速器业务的未来发展,努力将其打造为公司第二增长曲线。
国茂股份控股子公司摩多利业务生产的主要产品为行星减速器。年报显示,摩多利正大力拓展产品应用场景,在智能搬运、机床、机器人、全自动折弯机、新能源设备等领域积极寻求业务机会。同时,国茂股份对行业形势有清醒的判断,通过将数字化、智能化赋能企业全方位提升为发展目标,积极推动商业及运营模式创新。
2025年1月,国茂股份凭借其“大规模个性化定制减速机智能工厂”成功入选首批卓越级智能工厂名单,成为减变速机行业唯一入选企业。这一成就标志着公司在数字化和智能化建设方面达到了行业领先水平,并获得了国家工信部的高度认可。
(2)中大力德
宁波中大力德智能传动股份有限公司始创于1998年,是一家集电机驱动、微特电机、精密减速器、机器人结构本体及一体化智能执行单元的研发、制造、销售、服务于一体的国家高新技术企业。
作为最早从事减速器研发、制造的企业之一,中大力德始终坚持自主研发创新的发展模式,聚焦于动力传动与运动控制应用领域核心基础零部件的市场布局。中大力德在各个细分领域深入研究的同时,通过整合各平台优势,构建全产品系列,并不断进行产品结构升级,以顺应行业一体化、集成创新的发展趋势,并成功搭建了减速器、电机、驱动器一体化业务平台。
对于精密减速器、电机、驱动器制造企业而言,加工能力是实现设计研发的关键基础,也是衡量企业综合竞争力的重要因素。中大力德从日本、德国、美国进口大量精密加工设备和检测设备,有效提高了加工精度、生产效率以及生产线的智能化、自动化水平;同时,中大力德通过在精密制造生产线优化设计、使用、调试和维护等方面积累丰富经验,逐步建立了完善的产品质量管控体系,形成了规模化的精密制造能力。
目前,中大力德已着手开展人形机器人用减速器的研发工作。针对人形机器人对关节的性能需求,中大力德致力于研发能够满足人形机器人灵活性和精准动作要求的小型行星减速器。据悉,中大力德已完成行星减速器的样机制作,并在性能测试后将对产品设计进行进一步优化,随后中大力德将进行行星减速器的量产。从分析人形机器人的性能需求到方案设计再到研发测试,中大力德一步步确保其设计的减速器能够满足人形机器人的要求,这有利于公司未来在人形机器人用行星减速器领域的发展。
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