高端装备动力链的“传动→智动”进化,不是简单的“机械升级+传感器叠加”,而是一次从动力产生、能量传递到运动控制的全链条范式革命。下面就跟电子展小编来一起了解下吧。
1、传动系统分类与技术方案现状
·主关节传动技术:主关节传动分旋转和线性两种。旋转适用于上半身复杂灵活运动;线性聚焦下半身承重。国内外企业技术选择有别:国内以旋转方案为主,智元、优必选等自研模组,主机厂多自研设计并申请专利;海外方面,特斯拉探索工业场景,选择下支线性执行器;YX等家庭场景企业采用普通低减速比齿轮的简化设计。场景分化因国内侧重轻负载工业及C端场景(单手设计负载超15- 20kg稀缺,2025年C端市场为量产增量),适配成熟旋转执行器;海外工业场景追求高负载,家庭场景注重安全性与成本,倾向避免增加硬件重量的丝杠设计。
·灵巧手传动趋势:灵巧手传动主流方案为腱绳和丝杠。腱绳仿生度高,但负载低、精度难控;丝杠适用于工业高负载,成本相对明朗但结构复杂。2024年后,全球单手主动自由度超12个的新品密集发布(如特斯拉三代产品、国内兆维机电、零星巧手),国内外企业探索腱绳与丝杠混合设计。以特斯拉灵巧手为例,曾采用多级混合传动:一级减速器,二级丝杠转直线,三级腱绳驱动,这种混合设计适应高自由度、高精密作业,是未来发展趋势。
2、减速器技术分析与竞争格局
·谐波与行星减速器对比:谐波与行星减速器是国内方案常见类型。谐波减速比大,扭矩强,但耐用性低,柔轮为弹性体材料易疲劳破坏,优秀企业产品负载使用寿命达2万个小时。行星单级传动比1:10左右,需更高传动比要叠加多级或降低活动范围,其耐用性基准线为2万个小时。国内90%量产方案采用“上肢谐波+下肢行星”,典型企业有智元、宇树、优必选、傅利叶等。2022年谐波减速器是资金扎堆赛道,行星减速器因耐用性与成本(与谐波成本比约3:1)优势修复估值,部分走性价比方案的企业倾向用行星替代谐波。
·技术进展与国内外差距:近年,不同类型减速器在加工理念和材料选择上进展明显。以谐波减速器柔轮为例,行业在热处理工艺、材料选择、加工手段上不断优化,如降龙新材用冲压工艺替代锻造。全球领先的行星或谐波减速器企业,更擅长高批量产品的良率与一致性控制,海外本体厂商合作倾向产能领先的海外供应商;国内企业处于产能扩张期,行(更多实时纪要加微信:aileesir)业竞争格局或改变。后发企业胜出关键在于建立客户粘性和强化正向开发能力,因人形机器人减速器参数非标化,需适配本体厂商定制需求。
·材料优化方向:减速器材料优化目标是轻量化以降低能耗,满足人形机器人更高加工工时需求。建议关注PEEK等材料在谐波、行星减速器中的应用进展。材料厂商投入是行业发展的底层源头。
3、丝杠技术现状与国产追赶
·行星滚柱丝杠应用:传统机床行业,行星滚柱丝杠是主要应用部件,主要玩家有中国台湾地区企业和日本企业。人形机器人执行关节较多采用行星滚柱丝杠方案,因其负载能力优于行星滚珠丝杠。不过,其加工精度要求更高,早期欧洲企业生产的单根售价高达数十万,仅用于高端半导体等精度要求高、付费能力强的行业。目前,行业因负载需求多使用该方案,国内不少企业已开展相关开发和应用。
·国产追赶因素:从历史行业经验看,国产厂商在四大环节竞争需考虑多因素。传统机床领域,高端丝杠试错成本高,内外资技术差距大,大陆厂商在行星滚柱丝杠市场份额低于20%。但在人形领域,因整体未放量,技术差距小,后发国产厂商有机会快速积累经验。此外,人形产品定制化程度高,中国工程师红利可有效发挥;行业降本需求强烈,快速降本阶段,中国产业链和人工成本优势明显,能更好满足产业需求。未来竞争关键因素有:布局时点(早期布局企业更可能胜出,除非有大技术变革)、技术提升效率(持续优化工艺、降低成本能力)、企业管理能力(有效组织人才、实现技术沉淀能力)、行业技术等级(技术等级高,头部企业易获份额;要素可国产化,竞争格局或分散,盈利空间被压缩)。
4、轴承案例与传动格局推演
·轴承竞争格局差异:轴承分滚动和滑动两大类,竞争格局差异显著。滚动轴承占全球市场超80%,前八大国际厂商(如斯凯福、舍弗勒等)垄断75%份额,格局集中;滑动轴承市场分散,前十大厂商仅占25%份额。差异原因有三:原材料上,滚动轴承用特种钢材,配方随技术等级迭代;滑动轴承用铜材、钢材等,技术要求低。设备方面,滚动轴承生产机床多依赖进口,滑动轴承设备已国产化。工艺层面,滚动轴承需大量工艺积累,受专利限制;滑动轴承核心工艺参数少,积累程度低。
·传动部件格局推演:丝杠、减速器与轴承底层技术相似,材料学基础同源,设备(车床、磨床等)及工艺(热处理、精加工)通用,检测设备也基本通用;三者作为机床零部件,与上游厂商深度合作,技术绑定。当前,丝杠与减速器技术路线未收敛:执行器存在替代与互补关系,总体方案未定型;丝杠加工路线、减速器材料选择未收敛,技术有变数。丝杠格局演变取决于关键变量:若核心磨床设备国产化不足,格局或向滚动轴承演变;若以车代磨工艺突破,成本或非线性下降,格局或向滑动轴承演变。
电子展小编认为,高端装备动力链的“智动”进化,不是简单把驱动电机换成伺服,而是把“机械传动”升级为“数据-能量融合”的实时智能系统,从而实现装备自感知、自决策、自维护。
文章来源:价值高地