近日,宇樹科技的H1在全球首屆世界人形機器人運動會1500米比賽中以6分34秒的成績奪得冠軍,創下人形機器人長跑世界紀錄;北京人形機器人創新中心的天工Ultra以21.5秒的成績拿下100米比賽金牌,成為人形機器人史上首個百米“飛人”;星動紀元的星動L7則以95.641厘米的成績成為原地跳高比賽的冠軍,刷新了人形機器人的原地跳高紀錄。
作為堪比人形機器人界的“奧運會”賽事,這場盛會是對人形機器人技術的一次大閱兵。人形機器人之所以能在核心技術上實現突破、斬獲諸多榮譽,離不開背后產業鏈的有力支撐。正是一個個核心零部件的精妙組合,成就了賽場上的人形機器人。
在本次運動會中,機器人的運動控制能力得到了全方位檢驗,而這與減速器、電機、絲杠等核心零部件密切相關。本文盤點了部分涉及相關概念的企業,看看這些企業如何在人形機器人背后默默發力。
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▍減速器企業
減速器作為人形機器人關節的核心部件,占整機成本的30%左右,其性能直接影響機器人的靈活性、穩定性與負載能力,被視為機器人關節的“心臟”。
(1)中大力德
中大力德成立于1998年,是一家集電機驅動、微特電機、精密減速器、機器人結構本體及一體化智能執行單元的研發、制造、銷售、服務于一體的國家高新技術企業。
作為最早從事減速器研發、制造的企業之一,中大力德始終堅持自主研發創新的發展模式,聚焦于動力傳動與運動控制應用領域核心基礎零部件的市場布局。公司以精密減速器、減速電機等核心零部件及智能執行單元組件為主要產品,形成了減速器+電機+驅動一體化的產品架構,包括驅動器、精密行星減速器、擺線針輪精密減速器、諧波減速器、伺服減速電機、機器人結構本體等系列標準產品。
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中大力德牢牢把握行業發展趨勢和戰略發展機遇。針對人形機器人領域,中大力德根據人形機器人對關節性能、靈活性等需求進行了人形機器人用減速器等產品的研發。據悉,中大力德已完成行星減速器的樣機制作,并與宇樹科技、智元機器人等人形機器人頭部企業達成深度合作。
(2)綠的諧波
綠的諧波成立于2011年,是專業從事精密諧波傳動裝置研發、設計和生產的高新技術企業,其業務聚焦諧波減速器、機電一體化產品、旋轉執行器、數控分度轉臺、無框電機、電液伺服控制器、工業自動化服務等多類產品。
自2003年起,綠的諧波便從事機器人用精密諧波減速器理論基礎的研究,在國內率先打破日本對該領域近50年的壟斷。經過十多年的積累與沉淀,綠的諧波不僅在國內率先攻克了精密諧波減速器技術難關,還突破了國際技術封鎖,入圍國家第一批專精特新“小巨人”企業、國家制造業單項冠軍示范企業,其諧波減速器市場占有率國內居首、全球第二。
近年來,綠的諧波專注技術創新,研發出由輕量化專用精密減速器、力矩電機、驅動控制器等部件組成的人形機器人用旋轉關節,并通過高度模塊化構型設計組合為一體。基于融合驅動、傳動、力感知、伺服控制等設計方法的研究,產品在實現輕量化的同時,具備高精度、高爆發、高響應、變剛度、耐沖擊、高精度保持壽命等特性。其關鍵性能指標均達到或超越國際同類領先產品水平,可完全滿足人形機器人腰、髖、膝、肘等部位的應用需求。
官方資料顯示,綠的諧波圍繞自主開發的全新齒形設計理論體系基礎,成功解決結構設計、材料應用、壽命預測模型等難題,研制出全新一代人形機器人用輕量化、小型化、高效率諧波減速器,從而為人形機器人執行系統提供技術上的領先優勢。
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據悉,綠的諧波自主研發的高扭矩密度諧波減速器在國內具身智能機器人產業鏈已占據領先地位,成為多家頭部具身智能機器人企業的核心供應商。
(3)雙環傳動
雙環傳動創建于1980年,作為全球專業齒輪制造領軍企業,自成立以來公司便專注于機械傳動核心部件——齒輪及其部組件的研發、制造與銷售。其產品包括乘用車齒輪、商用車齒輪、工程機械齒輪、工業機器人減速器等,涵蓋乘用車、商用車、新能源汽車、軌道交通、非道路機械、工業機器人、民生齒輪、能源設備等多個領域,業務遍布全球。
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針對機器人領域,雙環傳動正積極探索和創新機器人減速器結構不斷擴充產品譜系、提升產品性能,同時積極開拓更多優質客戶,實現機器人精準、高效運行,助推機器人行業高質量發展。目前,其控股子公司環動科技的RV減速器等產品已獲得市場積極肯定。
據悉,雙環傳動已與特斯拉合作開發新型類RV結構的減速器,設計方案由雙環主導并得到特斯拉認可,特斯拉提出邊界要求如轉速、扭矩及接口等,雙環根據這些要求進行設計并聯合開發,新產品可能會用于特斯拉的人形機器人項目。
▍電機與絲杠企業
電機與絲杠作為人形機器人的核心零部件,與機器人的運動控制密切相關,性能直接影響機器人的靈活性、穩定性等。
(1)鳴志電器
鳴志電器成立于1994年,是運動控制領域的綜合制造商,深耕電機領域多年,掌握了核心研發、驅動和制造技術,致力于提供最優秀的運動控制產品和定制化的解決方案。
控制電機及其驅動系統是鳴志電器的核心產品。其中,鳴志電器的混合式步進電機產品打破了日本企業的壟斷,在全球市場份額穩居全球前三。憑借品牌和市場優勢,鳴志電器成為近十年內唯一改變混合式步進電機全球競爭格局的國內企業。
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鳴志電器在步進電機的技術積累,為其拓展空心杯電機業務、進軍人形機器人市場打開了大門。
基于技術儲備和產品線開發平臺的優勢,鳴志電器持續在電機領域的核心技術和關鍵零部件研發上進行投入,截至目前,公司的直流無刷電機、交流伺服電機、空心杯電機產品技術已處于全球前列水平。其中,鳴志電器的空心杯電機采用了其具有自主專利技術的空心杯繞組,這種特殊設計能夠為電機帶來高轉矩、高扭矩、低噪音的優勢,得以實現更平穩的高低速運行、更精準的控制以及更高的效率與功率密度。
(2)步科股份
步科股份成立于1996年,主要從事工業自動化及機器人核心部件與數字化工廠軟硬件的研發、生產、銷售以及相關技術服務,是中國領先的機器人電機與工業自動化解決方案供應商。
自成立以來,步科股份始終堅持自主技術研發與產品創新,深入機器人行業應用場景。目前,步科股份已建立了完整的擁有自主知識產權的產品線,涵蓋從機器物聯網到人機交互、控制、驅動和執行等一系列產品,廣泛應用于機器人與自動化設備行業。
面向機器人行業,步科股份利用自身驅動器和電機一體化開發生產能力的優勢,為客戶提供更高集成度,極致性價比的新一代動力產品,圍繞工業機器人、協作機器人、人形機器人行業客戶需求分別開發新一代高性能伺服驅動、伺服電機、經濟型無框力矩電機、集成控制、驅動、電機、傳動部件的i-Kinco系列集成化產品。
針對機器人關節動力需求,步科股份采用獨特的磁路設計、繞線并線工藝及傳感器安裝結構設計,開發出高功率密度無框力矩電機。該無框力矩電機能夠在減小電機體積重量的同時輸出較大力矩,為下游工業移動機器人、協作機器人、人形機器人等領域客戶提供了滿足其需求的高性價比產品。
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目前,步科股份正積極布局人形機器人,其無框力矩電機及關節模組平臺部件等產品能夠滿足人形機器人的需求。據悉,步科股份已與國內部分頭部人形機器人客戶展開合作,并實現了批量訂單。
(3)臥龍電驅
臥龍電驅作為全球主要的電機及驅動解決方案的制造商,始終堅持技術創新和產品研發,在電機行業深耕了四十多年,積累了豐富的實踐經驗。
在電機研發上,臥龍電驅持續夯實傳統電機產業優勢,加快技術創新,重點布局戰略新興產業賽道。其設立的中央研究院聚焦人形機器人、電動航空等六個領域進行業務突破,充分利用社會資源,加速培育在這些前沿領域的核心競爭力,快速推出了一批填補臥龍產業空白、市場空白產品,包括高爆發關節模組、伺服驅動器、無框力矩電機等人形機器人關鍵組部件。據悉,其無框力矩電機、關節模組等產品已與多家機器人客戶送樣測試,部分客戶已形成小批量訂單。
臥龍電驅通過持有金石成長基金3.05%股權,間接持有宇樹科技0.1525%的股權,此外,臥龍電驅還為宇樹科技的人形機器人產品提供電機等零部件。據悉,臥龍電驅的無框力矩電機已獲宇樹科技35%采購量。
(4)五洲新春
五洲新春成立于1999年,是國內少數涵蓋精密鍛造、制管、冷成形、機加工、熱處理、磨加工、裝配的軸承、精密零部件全產業鏈企業,主要業務為軸承、精密機械零部件和汽車安全系統、熱管理系統零部件等。
五洲新春深耕精密制造技術二十多年,依托領先的軸承制造核心技術、雄厚的技術研發能力及產業鏈優勢,公司持續向高端制造新應用領域拓展,高效成果轉化,不斷開發具有強競爭力的產品,逐漸從傳統行業精密零部件向新能源汽車零部件、風電滾子、具身智能機器人執行器核心零部件方面轉型,從而進入新能源和人工智能硬件建設的新賽道。
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隨著人工智能的發展,人工智能與機器人產業的深度融合正推動全球制造業邁入新紀元。在機器人及高端裝備領域,行星滾柱絲杠憑借其高精度、高負載與抗沖擊特性,已成為精密傳動領域的核心部件。而軸承和絲杠在制造工藝和材料科學等方面具有共通性,五洲新春依托以軸承為基礎的精密制造技術,通過技術轉化,研發高端行星滾柱絲杠等絲杠產品,以切入具身智能機器人賽道,為直線執行器、靈巧手提供部件或者成套產品。
目前,五洲新春已成功研發出數款反向式行星滾柱絲杠、微型絲杠及汽車轉向系統和底盤系統滾珠絲杠新品,率先建立起客戶渠道,并成立了線控傳動事業部,通過重點發力高端精密絲杠業務,開啟公司第二業務增長曲線。
今年6月,五洲新春發布定增預案,擬募集資金不超過10億元,用于具身智能機器人及汽車智駕核心零部件研發與產業化項目。公司計劃新增年產98萬套行星滾柱絲杠、210萬套微型滾珠絲杠及7萬組通用機器人專用軸承等產能,有望抓住人形機器人市場的爆發趨勢。
▍材料企業
人形機器人對材料有著極為嚴苛的要求,需要材料具備高強度、低密度、高耐磨性、良好的導電性和導熱性等多種特性,以滿足其在復雜環境下的靈活運動和穩定運行需求。
(1)金發科技
金發科技成立于1993年,是一家聚焦高性能新材料的科研、生產、銷售和服務,為創造更加安全、舒適、便捷的人類生活提供全新的材料解決方案的新材料企業。
自成立以來,金發科技便致力于產品研發,其產品包括改性塑料、特種工程塑料、碳纖維及復合材料產品等9大類。憑借良好的環境友好度和卓越的性能,金發科技的產品廣泛應用于汽車、家電、電新基建、新能源、航空航天、高端裝備、醫療健康等行業,并與眾多國內外知名企業建立了戰略合作伙伴關系。
金發科技緊盯行業發展趨勢,堅持原創技術迭代,積極開拓人形機器人等新興領域,其研發的超耐溫、耐磨 PPA 和 PEEK材料,解決了人形機器人和機器狗的關鍵零部件長期使用性的問題,在行業實現了應用。
據悉,金發科技通過持有金石成長基金9.15%股權,間接持有宇樹科技0.4575%的股權。除戰略投資外,金發科技還為宇樹科技提供輕量化材料,用于機器人的機身制造。
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▍電池企業
對于人形機器人而言,電池性能的優劣與其續航能力、運行效率、工作表現等密切相關,宛如“能量心臟”,其中圓柱形鋰電池是人形機器人目前普遍使用的類型。
(1)蔚藍鋰芯
蔚藍鋰芯成立于2002年,主要從事鋰電池、LED 芯片及金屬物流配送三大業務,擁有 20 多家控股子公司遍布于馬來西亞、中國華南地區和華東地區,產品應用于電動工具、智能家居等領域。
針對鋰電池業務,蔚藍鋰芯致力于產品研發,持續加強研發體系建設,擴充研發團隊人員配置,全面提升研究與開發技術水平,形成了涵蓋基礎材料、技術平臺、產品開發,及工藝、設備的全面技術體系。
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蔚藍鋰芯的全資子公司天鵬電源在圓柱動力電池領域具有18年的研發和制造經驗的積累,擁有目前國內外頂尖水平圓柱型鋰電池智能化產線,具有大規模的圓柱型動力鋰離子電池生產能力。公司鋰電池產品主要應用于電動工具、園林工具、智能家居、智能出行、BBU(后備電源)、eVTOL、AI 機器人等消費類領域。目前,天鵬電源源正在積極拓展 BBU 后備電源、eVTOL、AI 機器人、生物醫療等應用領域,并與相關領域頭部客戶形成了領先性產品的開發合作。
隨著人形機器人的不斷發展,蔚藍鋰芯也進行了相應的布局。其正在進行研發的21700-6.5Ah高能量密度鋰離子電池產業化項目針對人形機器人等市場,預計能夠滿足高能量密度、長循環和快充性能的市場需求。
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