资料下载

当自动化市场谈论起特斯拉人形机器人 MIR DATABANK

来源:火狐体育娱乐  作者:火狐体育全站APP  2022-07-27 17:40:52


  在欧美科幻电影《终结者》系列中,我们能看到“州长”阿诺德·施瓦辛格扮演的终结者机器人T-800钢筋铁骨,飞天遁地,还能拉风地骑着机车,简直和真实人类一模一样。事实上,荧幕中终结者的形象代表了人类对于未来机器人发展的一种幻想。

  现代意义上的人形机器人也叫仿人机器人,顾名思义就是模仿人类创造的机器。按照大小的不同也可以分为大仿人机器人和小仿人机器人,前者一般有成人大小,体型大概一米多高;后者大小可放在桌面上,是桌面式的小型机器,体型不超过一米。

  从1973年世界上第一款人形机器人WABOT-1诞生到现在,该领域已经涌现了本田阿西莫(ASIMO)机器人、波士顿动力的Atlas机器人、Aldebaran Robotics公司的NAO机器人, Agility Robotics公司的Cassie机器人等一众优秀的人形机器人。

  其中有些机型已经初步实现商业化,但是从整个行业来看仍然处于“实验室”阶段。

  2022年6月23日下午,马斯克在接受彭博社采访时称:“人形机器人‘擎天柱’将在9月30日的特斯拉AI日活动上面世。”这不是马斯克第一次提到特斯拉要造人形机了。

  2021年8月19日第一次特斯拉AI日活动上马斯克推出了人形机器人“擎天柱”的新概念。2022年以来,马斯克数次高调宣扬“擎天柱”在特斯拉未来业务里的战略地位。1月份,马斯克在财报电话会上表示,开发“擎天柱”是特斯拉今年最重要的工作,未来它将比特斯拉的汽车业务更重要、更值钱。4月份,马斯克重申了对机器人业务的重视,并且透露最早在2023年就要开始生产。6月3日,为了确保“擎天柱”原型能在今年的AI日上亮相,马斯克甚至不惜把原定8月的活动日期推后到9月底,并保证到时候将会是“史诗级”的发布。

  市场对马斯克的“反复确认”也做出了反应,截至6月21日收盘,新时达、中大力德等17只机器人概念股涨停,科大智能涨超8%。除了概念股,与机器人沾边的上下游企业也受到了投资者的热情追问,询问其相关业务的最新进展。

  也有人认为马斯克是个大忽悠,因为除了2021年AI日活动上几张PPT给出的概念框架,过去大半年“擎天柱”并没有实质性的新信息放出来。业内人士对该项目的质疑集中在三点:

  针对业内人士疑问的第一个问题,我们认为特斯拉这波造人形机的浪潮带动了很高的市场预期,特斯拉本身的生产能力和研发水平也是能够支持它做出一款不错的人形机的,但最终实现目标的形态可能会发生变化,人形机构造将不局限于大家看到的足式形态,也可能以小型仿人机器人的形式出现(大仿人机的成本很高,使用门槛也很高,大部分人不会用,需要专业人士调试)。

  针对第二个疑问,我们从马斯克的发言和推特上透露出的信息来看,他更多想把这个机器人作为原型机做研发,从原型机实际上到产品,是一个不断完善的过程。至于量产,在任何一个行业新品的出现,要面临一个爬坡的过程。作为新入局者需要先开拓市场、培育客户,细究到人形机领域还要开发不同的应用场景。像特斯拉现在如日中天的新能源汽车业务,2021年有近百万的全球销量,这是非常刚需的产品,其发展也是经过了几十年的市场积累和技术深耕。

  第三个疑问是决定特斯拉人形机能否取得成功的关键。从特斯拉甚至马斯克的商业逻辑来看,技术含量高,降本增效的信念一以贯之。特斯拉自成立之初到现在,通过收购不同领域的公司提高自身生产能力及核心技术积累,再加上工程师出身的马斯克为特斯拉制定了一套高效的管理架构与生产方式,使得特斯拉新能源车生产成本逐步下降,公司推出平价产品Model系列,实现价格下沉,交付量显著增长。不光是特斯拉,马斯克治下的Space X的底层逻辑也是如此,其低成本(相对于NASA)的可回收式火箭也取得了阶段性的成功。

  此次,针对马斯克的言论,业内人士预测,马斯克将把特斯拉人形机的价格定在2.5万美元。这是什么概念呢,做一个对比我们就可以清楚了。在人形机器人领域,ASIMO机器人一台造价在300-400万美金之间,而且没有进行大规模商业化,只租不卖,租用ASIMO一天就要约200万日元(约合12万人民币)。与此类似,波士顿动力的Atlas也并不算是商业化产品,仅有MIT和港中文等高校有公布拿到了Atlas,而且没有太多的企业主体拿到这块产品,大家更多是在视频里看。但类比波士顿动力旗下的四足机器人,其在美国卖到了7.45万美元,由此估测技术复杂程度和成本比四足机器人都高的Atlas如果开放售卖,应该要比7.45万这一价格要高得多。

  特斯拉人形机的技术路线还是会沿着传统电机驱动的发展路线走,因为电机驱动发展的时间比较长,技术比较成熟,相较于波士顿动力的Atlas人形机使用的液压驱动成本更低。

  马斯克计划将人形机的定价锁定在2万多美金,产品成本突破到这个程度的难度比较大。

  一个很简单的例子就能说明:一台人形机核心的电机数量要求很多,根据2021年特斯拉人工智能日(AI Day)上公布的信息估计,特斯拉人形机身上可能要安装40个不同性能的电机。按照600元/个(功率较低产品)来看,也要24000元人民币,但实际上单价远远不止600元一个,这还没算软件系统和其他各种硬件装置。

  细拆一个仿人机身上所需要的基本构造,除去一些软件装置如全自动驾驶计算机 FSD(Full Self-Driving computer)进行行为决策与运动控制,Dojo 超级计算机进行神经网络自动训练之外,

  ,预计特斯拉会采取与相关元器件厂商合作的方式,将之纳入自己的供应链中。具体来看,一个标准人形机器人的硬件装置大概可以分为作动器(伺服电机+减速器+驱动单元)、控制装置(PC+运动控制器)和传感器。这些硬件涉及到的厂商非常之多,我们以中国市场为样本,来逐个分析一下:

  作为人形机器人的核心硬件,伺服系统是决定人形机能否动起来的关键。一般来讲,人形机器人身上的伺服系统配置较多的是无刷直流伺服,其内置编码器,通常需搭配驱动器使用,有非常精确的定位、控制功能。

  2020年中国无刷直流伺服市场将近12亿,近两年来整个市场呈现波动式增长发展的态势。无刷直流伺服市场的增长与下业应用以及细分行业中电机技术替代趋势密不可分,像服务机器人和医疗器械是对无刷直流伺服增长带动比较明显的非工业下游领域。从市场格局来看,整个中国无刷直流伺服市场虽然供应商数量少,但市场集中度却并不高,TOP 10厂商市场份额不到整体市场的50%,销售额在1亿以上的只有1家,5千万以上的只有5家。

  按照供应方式的不同,这些供应商可大致分为三类:第一类是像步科、雷赛智能、科尔摩根等厂商,他们采取电机+驱动器的成套供应方式;第二类是像国内的常州富兴这类厂商自己没有驱动器产品,仅供应电机给客户;第三类是像ELMO、Copley、高创等公司仅供应驱动器。在下游高端应用市场中,科尔摩根、纳诺达克、日系的多摩川等份额占比较多。中端市场国产厂商占比较多,像步科,雷赛智能都是名列前茅。低端市场集中度并不高,头部厂商的份额占比也没有与后面的厂商拉开一定的距离,像是步科、卧龙电机、和利时等厂商表现都比较不错。

  未来特斯拉人形机无刷直流伺服的采购肯定是瞄准高端应用市场的,因此,像科尔摩根、纳诺达克等厂商都有比较大的可能被纳入特斯拉人形机供应链的版图。

  这些厂商的优势是他们的协作机器人应用的伺服产线已经做的非常出色了,未来他们可以利用在协作机器人产线积累的技术经验延伸到未来人形机应用的伺服产线上。另一方面,随着国内疫情影响给医疗器械、服务机器人行业带来红利,行业增长迅速。

  国产厂商像步科、雷赛智能可以抓住机遇抢占市场份额,并加大研发与生产的投入,在无刷直流伺服下游的高端应用市场占得一席之地。

  大部分机器人(人形机器人)都会配置减速机,其中谐波减速机的应用比较广泛,也有一部分公司的产品应用RV减速机,只有韩国的Robotics公司(以做伺服驱动器出身)使用摆线针轮减速机。

  从减速机整体市场来看,2021年减速机的各下业均呈现了较好的发展态势,其中工业机器人、自动化装备、机床、医疗器械、服务机器人、半导体等行业均实现高速增长。分机型来看,2021年谐波减速机同比增长超六成,RV减速机同比增长超三成。其中谐波减速机除了受工业机器人的带动,在人形机应用比较多的服务领域用量增长也非常明显。

  近几年,从中国市场观测得知,RV减速机市场以日资品牌为主,纳博特斯克一家独大。但随着国产老牌RV减速机厂商双环传动、南通振康、秦川机床的技术、产能投入逐步加大,其市场份额逐年增加。

  谐波减速机从销量上看内资市场份额更大,但从品牌影响力,产品丰富度、质量等来看,仍是外资品牌更胜一筹,全球市场中,哈默纳科(HD)市场份额稳居第一 ,其重点市场在北美与欧洲市场,中国市场并非其主战场。而日本新宝则计划攻略国内市场,在产能、价格及销售策略方面都针对中国市场做了定向调整。本土品牌中,绿的谐波占据主要市场,其产能及产品相对其他国产厂商更具备市场竞争力,2021年在机器人高速增长的带动下,份额有所提升。但随着近两年来福谐波,大族精密等其他国产厂商的大力发展,绿的谐波在国产厂商中的龙头地位受到影响。

  因此预计未来特斯拉人形机的减速机供应链中日系,欧美系厂商依旧会占比较大,RV减速机相关厂商中纳博特斯克,住友将来都有可能会被特斯拉纳入考虑范围之内。

  国产厂商像双环传动,中大力德等如果想往人形机领域发力,还需要加大技术研发投入和产能投入,在稳定性,精度,寿命,产品丰富度等方面缩小与外资厂商的差异。

  谐波减速机相关厂商中HD、新宝等会有比较大的可能被特斯拉纳入供应链中。国产厂商如绿的谐波、来福谐波、大族精密传动等厂商目前技术和市场占有率与外资厂商竞争还需时日,主要是产品不良率仍高于外资品牌。另外,因无法在现场维修或更换减速机,导致机器人厂商的售后成本加大也是国产谐波减速机被人诟病的问题之一。未来,

  国内厂商还需进一步做好品控,同时,在技术积累和完善产品服务方面也需要经过一个长期的积累过程。

  运控系统是人形机活动的重要中枢系统,一般由PC端通过接口将程序写入运动控制器中然后运动控制器通过总线通讯连接电机驱动器,从而让人形机做出各种动作。

  从中国市场来看,PC-based运动控制器厂商除了倍福以IPC+软PLC在2021年占据了最大的市场份额,继续保持市场第一的位置之外,其余的厂商仍然是以国产为主,像研华、固高科技、雷赛智能、维宏电子,分别占据了2~5名。可以说近几年中国整体PC-based运动控制器以国产厂商为主,但整体技术水平与外资厂商还有一定差距,目前主要服务于中低端市场。外资如西门子虽然在中国市场份额占比不高,但其产品应用的市场瞄准高端市场,产品品质和技术含量有保证。

  因此,预计未来特斯拉人形机的PC-based运动控制器的供应链中,外资厂商的机会占比比较大,以倍福、西门子为首的外资厂商会是特斯拉比较优先考虑的合作伙伴,

  国产厂商中研华、固高科技、雷赛智能则需要在传统优势领域维持稳定增长的基础之上,逐步布局适配人形机的产品线,并逐步加大研发力度,占住风口赛道的相关“坑位”。

  从特斯拉先前披露的人形机参数配置来看,最终成品中会包含多种类传感器,比如:视觉传感器,位移传感器等。

  2021年,位移传感器整体市场增长形势可观。细究位移传感器的增长,主要得益于下游自动化、锂电、3C电子、包装等行业的增长。头部厂商如基恩士(外资)的位移传感器在行业内具有较大的优势,2021年其市场份额占比最高,其产品具有精度高、抗干扰能力强、安装方便等优点。国内厂商在位移传感器市场还未显示一定的竞争力,与外资品牌仍具有一定差距,主要体现在位移精度不够精确。

  中国视觉传感器整体市场在2021年增长较快,主要得益于下游包装、锂电、医药等行业的增长。在视觉传感器中,外资厂商康耐视,基恩士占据了该市场头两名的市场份额。国内厂商表现也较为亮眼,像中国大恒、海康威视业绩表现较好。

  未来,伴随着智能化热潮在各领域掀起,智慧医疗、智慧交通、智能家居、智能安防、机器人(特别是服务机器人)、无人机等概念纷纷落地。在技术层面上,智能制造会对传感器的自主感知、自主决策等方面能力要求逐渐提高。未来特斯拉人形机的供应链中基恩士,康耐视等外资厂商的优先级是比较靠前的,

  关于特斯拉能够引起A股的这一波骚动这件事,逻辑上是能够理解的。特斯拉的人形机器人到底能不能彻底颠覆行业甚至是整个人类社会,大家可以不用太纠结这个事情。目前可以确定的是:特斯拉肯定会做这个业务,因为已经反复强调了这么多次,而且特斯拉也有能力去做这件事。但正如马斯克本人讲到的那样,他更多想把这个机器人作为原型机做研发。实际上从原型机到量产的产品,其间的差异还是巨大的,没有想的那么简单。不用特别深究现阶段原型机是能干什么,因为从长期来看

  人形机器人必定不会仅局限于一个特定服务领域,它的理想应用场景应该是从教育,医疗,餐饮到养老,军事,交通的广阔领域。在这些场景中,人形机核心代替的是现在在做的与人相关的业务需求。

  从特斯拉人形机的应用前景来看,在短期内不一定能代替人在工业场景做一些工作,因为它的技术发展还受限于AI技术,未来可能更多投入于服务类场景。另外人形机器人的场景不是单一的,且经常出现跨越式的变化。因为如果是单一场景完全可以设计新的机械结构或单一化的机器人来更有效地处理单一场景。

  人形机器人的核心优势并不是单一场景,而是多场景综合式的任务执行,但目前复合场景的应用还需要现在的机器结构、AI技术的进一步发展。

  从整个行业发展的角度来看,特斯拉人形机器人的研发的意义可能在于他是行业中特别有号召力的带头企业,一个产业尤其是“未来产业”的发展都需要特别有号召力企业的带动。追溯往事,在特斯拉之前的新能源汽车,发展历史较为悠久,但一直是不温不火,每个人都知道新能源汽车代表了未来人类交通工具的进化方向,但就是一直处于概念中。直到特斯拉这个行业“拯救者”出现,将新能源汽车逐渐从高端变为现在普通人能够消费得起的产品。

  必须清晰认识到这个行业面临的技术挑战,挑战并不在于机器人技术本身,更多在于整个工业产业链的发展水平(如AI、芯片、减速器、传感器等)。

  抛开理性的市场逻辑,其实我们对于特斯拉,甚至马斯克本人的关注与“狂热”是人类对未来生活无限向往的热情在作祟。因为相比于我们平常生活中的吃喝拉撒,未来去火星殖民并和人形机器人坐而论道不是更有意思吗?

  *想要了解更多与制造业行业相关的数据信息(各细分产品季度销售数据及主要厂商和下业季度销售数据,包含数据解读报告)、研究报告、公司信息、项目信息、重要新闻资讯等,请登陆MIR DATABANK。

  注册成为MIR DATABANK数据库用户,可查看更多制造业行业数据信息、分析报告、项目信息、公司信息、工业新闻等。