轻量化助力机器人提高性能与续航 重视铝镁合金的应用机会【机构研报】

华泰证券发布的题为《机器人系列:特斯拉实时接球显强运控力》的研报显示:

特斯拉解锁难度更大的接球动态测试,灵巧手与轻量化为最大增量

11月28日,特斯拉机器人展现稳定接住网球的能力,是继上楼梯、搬重物、人机交互等动作外,解锁的又一高难度的动态动作,反应机器人灵巧手/轻量化/运控能力再上一台阶。考虑明年开启量产、产业量价预期更清晰、且机器人硬件方案或仍有变化,可能涌现更多新国产供应商,我们建议关注确定性相对较强的集成商环节;价值高壁垒高国产核心硬件,如丝杠环节,减速器;方案变化大的灵巧手环节,以及轻量化环节的潜在供应商。

软件层的运控能力与通讯协议显著优化,弥补手部新结构的控制精度

该视频是在实验室里遥操作实时完成,机器人的腱绳传动结构虽控制灵活,但控制精度和抓取力不足,特斯拉通过低延时的遥操作弥补了该短板。对比上半年特斯拉通过遥操实现缓慢叠衣服,遥操接抛网球是高速度、轨迹变化快、难捕捉难预测的高难度动态测试,视频中机器人对右侧的抛球用左手抓取,整个过程中还伴随着身体和左臂协调运动以及点头致意等动作,动作流畅程度高且手部协调性好,说明特斯拉人形机器人通信协议和全身运控算法有较大幅的优化。

硬件层的灵巧手与轻量化变化较大,驱动结构与触觉感知仍有优化空间

据特斯拉机器人工程师介绍,视频中机器人的手上有22个自由度,手腕/前臂上有3个自由度,驱控结构上,特斯拉将手部模组从手掌迁移到前臂,并且使用了一级传动行星齿轮箱+二级传动丝杠+三级传动腱绳结构,用腱绳实现三级传动连接模组和末端手指,克服了重锤效应。触觉感知上,往后看,机器人22自由度的手可能需要覆盖更多、集成度高、控制传递更精准的系统,使得在手指和手掌增加有柔软度/柔顺性的保护层的同时,不影响触觉传感,对应灵巧手环节仍有较大方案变化。

轻量化助力机器人提高性能与续航,重视铝镁合金的应用机会

人形机器人轻量化利于提高其运动性能、延长续航时间、获得更大的可操作性空间,对于精细灵活的任务执行具有重要意义,其轻量化为系统化工程,一般采取材料轻量化(如采用铝合金/镁合金/工程塑料等小密度材料)以及结构轻量化(如优化关节模组结构/改变机器人结构形状等),其中材料轻量化为经济性强的理想方案。传统铝合金密度为2.63-2.85g/cm3,有较高的强度,比强度接近高合金钢,镁合金密度在1.8 g/cm3左右,强度高,比重分别为铝的2/3和铁的1/4,且相对铝合金有良好散热优势,此外当前镁锭报价低于铝锭,更凸显经济优势,或成为人形机器人轻量化的优良方案。

产业进度螺旋式前进,聚焦国产降本的核心环节

市场担忧人形机器人技术成熟度难预测发展节奏,特斯拉机器人从早期的静态测试突破了更高级动态测试,但复杂的多元指令集仍是短板,我们认为人形机器人属于螺旋式前进的赛道,大方向正确,波动是正常现象。当前人形机器人能力进化的重要制约在于大脑层,其进化需要大量、真实、成本低的训练数据集,若明年特斯拉落地数千台机器人收集数据,有望初步奠定机器人高质量训练数据集。投资节奏上,随量产开启,机器人的量价预期更清晰、硬件方案仍有变化且格局未收敛,有望涌现更多新国产供应商,我们建议关注:商务定点确定性相对较强的集成商环节,突破了核心硬件的厂商或也有机会做集成;价值高壁垒高国产化诉求强的核心硬件环节,如丝杠环节,减速器环节;变化多的灵巧手环节;轻量化环节。

风险提示:产业进度不及预期;国产化不及预期;技术进度不及预期。

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李丹
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