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来源：斯诺克直播网站 发布时间：2024-01-04 10:01:58
根据国家标准委于2020年11月发布的GB/T39405-2020，机器人按照应用领域可分为工业机器人、个人/家用服务机器人、公共服务机器人、特种机器人和其他应用领域机器人。
根据中国电子学会《中国机器人产业高质量发展报告(2022年)》指引，预计2022年全球机器人市场规模将达到513亿美元，其中工业机器人市场规模将达到195亿美元，服务机器人达到217亿美元，特种机器人超过100亿美元。另外根据报告指引，预计2024年全球机器人市场规模将有望突破650亿美元。
人形机器人是指外观和功能与人相似的智能机器人，比一般机器人具有更为复杂的结构、传感、驱动和控制管理系统，有的具有类人的感知、决策、行为和交互能力，被誉为人工智能的最终形态，其设计制造目的是为了与人工工具和环境进行交互，从而辅助甚至替代人类的生产生活。
(1)感知能力：人形机器人往往处于非结构化环境，面临的场景更多样，环境不确 定性更高，需要具备极强的环境感知能力和非结构化场景作业能力；
(2)运动控制能力：体型上更类人，体积重量有所受限，同时要实现步态行走， 对运动控制也提出了更高的要求；
(3)交互能力：人形机器人面临解决情感陪伴的服务需求，与人打交道次数更多， 需具备较强的人机交互能力。
人形机器人研究起步于双足行走的模仿，推动迈向自主式机器人。人形机器人的发展历史可以追溯到20世纪初，经历了从简单的机械装置到现代复杂智能系统的演变。早期的人形机器人主要是木偶和机械式自动装置，受制于技术水平的限制。
随着科技的进步，人形机器人逐渐具备了更高级的功能，如自主运动、环境感知和人机交互等。1969年，日本早稻田大学加藤一郎实验室率先解决了机器人双足行走问题，研发出第一台以双脚走路的仿人机器人，揭开了人形机器人研究的序幕。1973年，日本早稻田大学加藤一郎实验室研发出世界上第一台真人大小的自主式人形智能机器人“WABOT-l”，在WL-5的基础上配置机械手及人工视觉、听觉装置组成。
21世纪以来，机器人的行走能力、智能化和功能越来越强大，2000年本田公司推出的ASIMO机器人能做到同多人对线年，日本软银研制的Pepper机器人开启市售是人形机器人走入大众市场的重大尝试，2021年波士顿动力旗下Atlas的跑酷视频一经发出便收获百万点赞，同年英国EngineeredArts开发设计的“世界最优秀”仿生机器人Ameca亮相，已能做出极其逼真的人类表情。另外，电动车巨头特斯拉在2021年宣布将开展人形机器人计划，其研发的“Optimus”机器人原型机在2022年特斯拉AIDay正式亮相。
优必选的 Walker 机 器人系列是中国机器人厂商在全球范围该领域的代表性产品，经过数次迭代升级， 2020 年全新 Walker X 机器人在步态规划与控制、柔顺力控、全身运动规划等核心 技术方面做了重点升级；小米推出的 CyberOne 机器人可感知人类情绪，视觉 敏锐、可对真实世界三维虚拟重建，可实现双足运动姿态平衡，四肢强健、动力 峰值扭矩 300NM 等领先技术能力。
人形机器人在传统机器人基础上有较大的技术跨越，目前主要聚焦于运动控制能 力的提升。长久来看，人形机器人有更强的柔性化水平，更好的环境感知能力和判断能力，在运动控制能力、环境感知能力和人机交互能力上均需要有较大的突破。
目前人形机器人首要要解决的问题是怎么来实现像人一样去运动，还可以 兼顾可靠性、成本的因素，人机交互、环境感知等环节也会在未来长期发展之中 逐步完善。
人形机器人产业链与工业机器人产业链有一定相似性，上游是核心零部件以及 AI 配套基础设备与技术，中游为机器人生产和集成商，下游为各种应用领域。核心 零部件包括减速机、传感器、电机、运动控制器等。
从特斯拉公布的方案来看，其结构执行器有 28 个，大致上可以分为旋转执行器和线性执 行器两大类。擎天柱 (Optimus) 旋转执行器主要分布于肩髋等需要大角度旋转的 关节，线性执行器分布于膝肘等摆动角度不大的单自由度关节和腕踝两个双自由 度但是体积紧凑的关节。
根据参数和结构的不同，特斯拉公布了 6 种规格的执行器，其中旋转执行器包括 20NM、110NM 和 180NM 三种，线N 三种。旋 转执行器采用谐波减速器+电机的方案，线性执行器采用丝杠+电机的方案，特斯拉研制了反转式行星滚柱丝杠执行器，可承受半吨重的压力。对于手掌关节， 其采用了空心杯电机+蜗轮蜗杆的结构，单手具备 11 个自由度。
减速机是机器人的核心精密零部件之一，技术壁垒高。减速器又称减速机，是一 种动力传达机构。减速机的工作原理是把原动机的动力通过减速机的输入轴上齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的，是影响机器人性能的核心因素。
减速机由齿轮、箱体、轴承、法兰、输出轴等几个主要部件组成。根据绿 的谐波招股说明书介绍，精密减速器制造对材料、设备、工艺等多个环节都有严 格要求，有着非常明显的投资门槛高、技术难度大等特点，行业壁垒极高。
根据传动类型的不同，通用减速器可大致分为齿轮减速器、蜗杆减速器、行 星齿轮减速器、摆线针轮减速器等，根据传动级数的不同可大致分为单级减速器和多级减速器。
根据精度不同可大致分为一般传动减速器和精密减速器，精密减速器 具有回程间隙小、精度较高、常规使用的寿命长、稳定性高等特点，通常在数字控制机床、 机器人、航空航天等领域有应用，精密减速器包括谐波减速器、RV 减速器、摆线 针轮行星减速器、精密行星减速器等。
机器人为精密减速器最主要下游，机器人用减速器主要有谐波减速器、RV 减速 器、行星齿轮减速器等。
根据观研天下数据，我国精密减速器下游应用中，工业机器人占比 44.9%，是最大的下游应用。一般来说，机器人的每个关节都需要配 置一台减速器，减速器的选型需要考虑体积、减速比、扭矩和价格等方面因 素，不同的机器人有不同数量的关节，而且负载不同，所用的减速器也不同。一 般而言，重载的关节多使用 RV 减速器，轻载关节一般用谐波减速器。
电动机是一种常见的动力输出装置，产品分类较多。电机是指依据电磁感应定律 实现电能转换或传递的一种电磁装置，分为电动机和发电机，电动机可作为动力 输出装置。电机分类较多，按照工作电源分类可分为直流电机和交流电机，直流 电机可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机，交流电机可分为同步电动机和异 步电动机。
从用途上看，电动机可大致分为驱动类电机和控制类电机，驱动类电机 是将电能转换成机械能，主要使用在在电钻、小车轮子、电风扇、洗衣机等设备上， 典型电机包括直流电机等。控制类电机是将脉冲信号转换成一个转动角度的电机， 在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数， 主要使用在在自动化仪表、机器人、自动生产流水线、空调扇叶转动等设备，典型 电机包括伺服电机、步进电机等。
伺服电机由定子、转子、轴承、编码器等核心部件构成，编码器是检测电动机转 速和位置的传感器。编码器还可分为绝对式编码器和增量式编码器，绝对式编码 器可检测电动机旋转一圈内的绝对位置，并输出旋转角度的绝对位置。
力矩传感器（Torque sensor）是一种用于测量或检测物体扭矩或力矩的装置。力矩是指施加在物体上的力和物体的转动半径之间的乘积。机器人力矩传感器能 将机器人的动力学特性转换为实时测量的数字信号，使得机器人能通过控制算 法实现各种精准的运动和控制。特斯拉人形机器人在全身也使用了多个力矩传感 器以保障去运动控制精度，以此来实现特定的运动操作。
根据原理的不同，力矩传感器能分为应变计式力矩传感器、磁敏式力矩传感器、 电容式力矩传感器、振动式力矩传感器、光学式力矩传感器。
力矩传感器在测量 的时候不会受到拉向载荷，而是受到杠杆力矩或扭矩的影响，产生扭转。因此， 扭矩传感器需要采用特殊的应变计来测量这种类型的载荷，即扭矩。根据力矩传 感器结构的不同，可大致分为轴式力矩传感器和法兰力矩传感器。
（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
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