1. Humanoidirobottien jakautuminen ja arvojakauma
1. Humanoidirobotin purkaminen
Ensimmäisellä Tesla AI Dayllä elokuussa 2021 Tesla julkaisi konseptipiirustuksen ensimmäisestä humanoidirobotistaan "Optimus". Humanoidirobotti on 5 jalkaa 8 tuumaa pitkä, painaa 125 paunaa, ja sen kantavuus on 45 paunaa ja maastavetokyky 150 paunaa, jota ohjataan älykkäillä algoritmeilla, jotka ovat samanlaisia kuin sähköajoneuvoissa. Prototyyppi lanseerataan helmikuussa 2022, ja uuden sukupolven lähes täydellinen humanoidirobotti paljastetaan tekoälypäivänä 30. syyskuuta 2022. Se paljastetaan World Artificial Intelligence Conference -konferenssissa heinäkuussa 2023.
Teslan julkaisemassa uusimman sukupolven Optimuksessa on 28 niveltä (14 pyörivää toimilaitetta + 14 lineaarista toimilaitetta) rungon mekaanisessa osassa ja kahdessa näppärässä kädessä on yhteensä 12 niveltä (6 toimilaitetta * 2). Teslan humanoidirobotin taitavat kädet on suunniteltu jäljittelemään ihmisen käsiä ja niillä on mukautuva tarrauskyky. Käden rakenteessa on viisi sormea ja useita niveliä. Peukalo käyttää kaksoismoottoria taivutuksen ja sivuttaisliikkeen ohjaamiseen, ja muissa neljässä sormessa on yksi moottori. Siinä on yhteensä 6 toimilaitetta, 11 vapausastetta, 20 punnan kuorma, kyky mukautua tartuntakulmaan, kyky käyttää työkaluja ja kyky tarttua tarkasti pieniin esineisiin. Teslan humanoidirobotin 28 toimilaitetta on jaettu hartioihin (6), kyynärpäihin (2), ranteisiin (6), vartaloon (2), lantioon (6), polviin (2 kpl), nilkkaan (4 kpl).
Tesla Optimuksen pyörivä nivelratkaisu: kehyksetön moottori + harmoninen vähennysventtiili + momenttianturi + asentoanturi + laakerit (kulmakosketuskuulalaakerit + ristikkäiset sylinterirullalaakerit) + anturi. Tesla esitteli samanaikaisesti toimilaitetuotevalikoimaansa, joka sisältää kolme pyörivää alennuslaitetta eri vääntömomenteilla, vastaavasti 20Nm/110Nm/180Nm. Jakauma koko vartalolle: 6 hartioilla, 2 ranteilla, 4 lantiolla ja 2 vartalolla.
Tesla Optimuksen lineaariliitosratkaisu: kehyksetön moottori + planeettarullaruuvi + momenttianturi + asentoanturi + laakeri. Tesla esitteli samanaikaisesti toimilaitetuotevalikoimaansa, joka sisältää kolme eri vääntömomentilla varustettua lineaaritoimilaitetta, joiden vääntömomentit ovat 500N/3900N/8000N. Koko kehon jakautuminen: 2 kyynärpäätä, 4 rannetta, 2 lantiota, 2 polvea ja 4 nilkkaa.
2. Humanoidirobottien pääosien arvojakauma
Tesla Optimukseen viitaten humanoidirobotin arvo jakautuu pääosin FSD-järjestelmään, AI-siruun, toimilaitteeseen ja näppärään käden raajan luurankoon: FSD/AI-siru: Teslan ydinkilpailukyky, yhden koneen arvo on noin 50,{ {1}} yuania, ja kustannusten osuus on noin 26,5%; Pyörivä toimilaite: Kolmannet osapuolet toimittavat kokoonpanotuotteita, mukaan lukien harmoniset supistimet (tai uudet harmonisen kaltaiset supistimet), kehyksettömät vääntömomenttimoottorit, vääntömomenttianturit, kooderit, laakerit ja muut tärkeät osat, kustannusten osuus on noin 23 %; lineaarinen toimilaite: kokoonpanotuotteen toimittaa kolmas osapuoli, mukaan lukien planeettarullaruuvi, kehyksetön vääntömomenttimoottori, vääntömomenttianturi, kooderi, laakeri ja muut tärkeät osat, kustannusten osuus on noin 28 %; taitava käsi: mukaan lukien ytimetön moottori, planeettavaihteisto, anturi, kuularuuvi jne., joiden osuus on noin 7 % kustannuksista; raajan luuranko: mekaaniset rakenneosat, joiden osuus on noin 13 % kustannuksista. Kolmansien osapuolten toimittamia ei-asennusosia ovat kehyksettömät vääntömomenttimoottorit (14,84 %), planeettarullaruuvit (14,84 %), harmoniset vähennykset (7,42 %), vääntömomenttianturit (7,42 %), anturit (4,45 %), ytimettomat moottorit ( 3,82 prosentin osuus on suurempi. 2. Humanoidirobottien tärkeimpien linkkien analyysi
1. Vähentäjä: Tekniset esteet ovat korkeat, kotimainen korvaaminen kiihtyy
Robottivähennykset jaetaan pääasiassa kahteen luokkaan: RV-vähentäjät ja harmoniset vähennyslaitteet. Harmonisen vähenntimen etuna on suuri yksivaiheinen siirtosuhde, pieni koko, pieni massa ja suuri liiketarkkuus. Se voi toimia normaalisti ahtaissa tiloissa ja keskisuurissa säteilyolosuhteissa, ja se sopii paremmin kevyen kuorman tarkkuushidastuskenttiin, kuten humanoidirobotit jne. . Verrattuna harmonisiin vähennyksiin, RV-vähentäjillä on suuri välityssuhdealue, suhteellisen vakaa tarkkuus, korkea väsymislujuus jne. sekä suurempi jäykkyys ja vääntömomentin kantokyky. Ne soveltuvat pääasiassa raskaasti kuormitettaviin osiin, kuten robottikäsivarsiin ja konekantoihin. .
Harmonisten vähentäjien vaikeudet ovat pääasiassa hampaiden suunnittelussa, materiaaleissa, työstölaitteistossa, tekniikassa ja koostumuksessa. Teknisiä vaikeuksia ovat erityisesti: Hampaan muoto: Koska harmonisen supistimen voimansiirtoperiaate on kahden vaihteen välinen kytkentäliike ja flexspline muuttuu jatkuvasti, vaihteiden korkeus, leveys, muoto ja muut mallit vaikuttavat enemmän hidastuskyky. Vaikutus. Materiaali: flexspline jatkuvasti muotoilee ja siirtää vääntömomenttia, mikä asettaa suuria haasteita materiaalin koostumukselle, kuormitukselle, tarkkuudelle ja väsymisiän kannalta. Tavallisia metalleja ja metalliseoksia on vaikea täyttää vaatimukset. Käsittelylaitteet: flexspline on erittäin ohut, paksuus noin 100 μm. Käsittely- ja leikkausvaatimukset ovat korkeat. Erittäin tarkkoja CNC-hiomakoneita ja hammaspyörien hiomakoneita on tuotava maahan, ja japanilaisilla erittäin tarkoilla työstökoneilla on rajoituksia maassani. Prosessointitekniikka: Joustourien käsittely ja leikkaaminen ovat erittäin vaativia, ja jotkin prosessit ovat edelleen riippuvaisia työntekijöiden kokemuksen kertymisestä. Johdonmukaisuus: Laajamittaisessa massatuotannossa on erittäin vaikeaa vähentää viallista määrää ja säilyttää tuotteen johdonmukaisuus. Yliaaltovähentäjiin verrattuna RV-vähentäjät ovat rakenteeltaan monimutkaisempia ja niillä on tiukemmat vaatimukset käsittelyn tarkkuudelle ja tekniikalle. Tekniset ongelmat ovat erityisesti: Käsittelyn tarkkuus: Rakenne on monimutkainen. Todellisissa työolosuhteissa RV-suunnin on sijoitettava toistuvasti ja tarkasti, mikä vastaa jatkuvaa käynnistystä ja jarrutusta tarkkuuden säilyttämiseksi ilman vaimennusta. Jos tarkkuus on alhainen, se aiheuttaa tuotteen kulumista. Prosessointitekniikka: Eri prosessien tiivis yhteistyö, mukaan lukien hampaiden pinnan lämpökäsittely, työstötarkkuus, osien symmetria, ryhmittelytekniikka ja kokoonpanotarkkuus. Näiden prosessien lopulliset kokoonpanotoleranssit aiheuttavat tuotteen kulumista ja käyttöikää. Johdonmukaisuus: Tarkkuuskomponentteina yksittäisen tuotteen ei ole vaikea saavuttaa korkeaa suorituskykyä, mutta suuren mittakaavan massatuotetuotteille on suuri haaste täyttää standardisuorituskyky.
Reduktorien tuontimonopolin odotetaan murtuvan ja kotimainen korvaaminen on käynnissä. Globaalit robottivähennysmarkkinat ovat erittäin keskittyneet, ja japanilaiset valmistajat hallitsevat suurimman osan markkinaosuudesta. Vuonna 2021 Nabtesco omisti 53 % Kiinan matkailuautojen vähennyslaitteiden markkinaosuudesta ja Hamon Naco 35,5 % Kiinan harmonisten vähennyslaitteiden markkinaosuudesta. Kiina on kuitenkin pitänyt läpimurtoja robottien ydinteknologioissa tärkeänä projektina, ja kotimaiset valmistajat ovat voineet osan keskeisten ydinkomponenttien, kuten supisinten, ohjainten ja servojärjestelmien, ongelmista. Kiinan matkailuautojen viennin määrä on osoittanut yleistä nousua, kun taas tuontimäärät ovat yleisesti ottaen laskeneet. Matkailuautojen vähennyslaitteiden lokalisointitrendi on ilmaantunut. Kotimaiset harmonisten valmistajat ovat viime vuosina tulleet vähitellen loppupään asiakkaiden toimitusketjuun, ja kiinalaisten merkkien markkinaosuus on kasvanut vuosi vuodelta. Tuotujen tarkkuusvähennysten, kuten japanilaisen Hamonoko Companyn tuotteiden, yksikköhinta on yleensä 3,000 - 4,000 yuania. Kotimaisten tarkkuusvähennysten yksikköhinta on 30-50 % hinnasta, jolla on hintaetu.
2. Lyijyruuvi: Tekniset esteet ovat erittäin korkeat, ja kotimaisille korvauksille on paljon tilaa.
Ruuvi on ihanteellinen tuote pyörivän liikkeen muuttamiseksi lineaariseksi liikkeeksi tai lineaarisen liikkeen muuttamiseksi pyöriväksi liikkeeksi. Yleisiä ruuvituotteita ovat liukuruuvit, kuularuuvit, planeettarullaruuvit jne. Kuularuuvi on yleisesti käytetty voimansiirtoelementti teollisissa tarkkuuskoneissa. Sen päärakenne koostuu kolmesta osasta: kuularuuvi, kuulamutteri ja pallo. Ydinvoimansiirron periaate on muuttaa pyörivä liike lineaariseksi liikkeeksi ja liukukitka muuntaa vierintäkitkaksi. Kun ruuvi pyörii suhteessa mutteriin, ruuvin pyörivä pinta työntää mutteria liikkumaan aksiaalisesti pallojen syklisen vierimisen läpi, jolloin pyöriminen muuttuu lineaariseksi liikkeeksi; pallojen vieriminen aiheuttaa ruuvin ja mutterin välisen liukukitkan muuttumisen kuulien, ruuvin ja mutterin väliseksi liukukitkaksi. Niiden välinen vierintäkitka muuttaa liukumisen rullaamiseksi, mikä parantaa voimansiirron tehokkuutta. Planeettarullaruuvit ovat uuden sukupolven kierreruuvien erittäin tarkka haara, jolla on vahva kokonaisvaltainen suorituskyky ja laajat käyttömahdollisuudet. Planeettarullaruuvi synnyttää linjakosketuksen vierintäkitkaa ristikkäisten rullien kautta, mikä lisää suuresti kosketuspintaa ja jännityspintaa ruuvin siirtoprosessin aikana. Verrattuna aikaisempiin tarkkuusvaihteistoon käytettyihin kuularuuveihin, voimansiirron tehokkuus ei merkittävästi menetä. Samaan aikaan sillä on suuri nopeus, suuri kuormitus, korkea jäykkyys, suuri lyijyalue, pienempi koko, pienempi melu ja helpompi huolto ja purkaminen. Sitä on käytetty maailmanlaajuisilla korkean tarkkuuden aloilla, kuten ilmailussa, aseissa ja laitteissa sekä ydinvoimassa. Sillä on myös laajat sovellustarpeet siviiliskenaarioissa, kuten työstökoneissa, autojen ABS-järjestelmissä ja petrokemian teollisuudessa.
Kuularuuvi: Kuularuuvi keksittiin vuonna 1874. 1930-luvulla yhdysvaltalainen General Motors käytti ensimmäisen kerran kuularuuvikomponentteja autojen ohjauslaitteissa. 1940-luvulla kuularuuvipareja käytettiin ensimmäisen kerran CNC-työstökoneissa. , ja siitä on tullut ihanteellinen syöttöelementti CNC-työstökoneille; työstökoneiden ja automaatiolaitteiden kehittämisen myötä palloruuviparien tutkimusta ja tuotantoa on edistetty. 1950-luvulla monia kuularuuvien valmistajia alkoi ilmestyä teollisesti kehittyneisiin maihin, kuten brittiläinen ROTAX, Japan NSK jne. CNC-työstökoneiden kuularuuviparien kehittäminen maassamme alkoi 1950-luvulla. Vuonna 1964 kotimaani suunnitteli ja kehitti ensimmäisen sarjan kuularuuvipareja yksinään. Sen jälkeen kun maa käynnisti asiaan liittyvät hankkeet vuonna 2009, kotimaiset yritykset, kuten Hanjiang Machine Tool ja Shandong Bote Seiko ja muut ovat saavuttaneet monia erinomaisia tuloksia, mutta tällä hetkellä maassani on vielä parantamisen varaa korkean suorituskyvyn tuotteissa verrattuna maailman edistyneisiin yrityksiin. . Kotimarkkinoilla keski- ja korkealuokkaisten kuularuuvien markkinat ovat pääasiassa saksalaisten ja japanilaisten yritysten, kuten THK:n, käytössä. Kansainväliset yritykset, kuten NSK ja Rexroth, voivat hallita 90 % huippuluokan markkinoiden markkinaosuudesta. , kun taas Manner-Kiinan yritykset toimivat pääasiassa keskitason markkinoilla, ja niiden osuus on noin 30 % markkinaosuudesta. Pääsyynä on se, että maamme yritykset ovat mittakaavaltaan pieniä, aloittaneet myöhään eivätkä pysty saavuttamaan korkeaa tarkkuutta tuotteiden laadussa.
Planeettarullaruuvi: Vuonna 1942 ruotsalainen Carl Bruno Strandgren haki ensimmäisen kerran patenttia kierrättävälle planeettarullaruuville. Vuonna 1954 hän haki patenttia tavalliselle ja käänteiselle planeettarullaruuville. Vuonna 1986 William J. Roantree keksi differentiaalisen planeettarullaruuvin, ja sitten Oliver Saari keksi laakerirengasplaneettarullaruuvin. Vuonna 1970 sveitsiläinen Rollvis Company alkoi kehittää planeettarullaruuveja. Ruotsin SKF kehitti myös planeettarullaruuveja. Moogilla Yhdysvalloissa, Ortliebilla Saksassa ja Power Jacksilla Isossa-Britanniassa on kaikilla omat valmiit planeettarullaruuvit. Tuotteet; Sekä yhdysvaltalainen Exlar että saksalainen Rexroth käyttävät planeettarullaruuveja vastaavissa sähkömekaanisissa toimilaitteissaan. Vuonna 2022 japanilaisten ja eurooppalaisten rullaruuviyritysten osuus Kiinan markkinoista on jopa 90 prosenttia. Guanyan Report Networkin tietojen mukaan maani planeettarullaruuvien markkinoiden neljä suurinta valmistajaa vuonna 2022 ovat Rollvis (Sveitsi), GSA (Sveitsi), Ewellix (Ruotsi) ja Rexroth (Saksa), joiden markkinaosuudet ovat 27 %. , 26 %, 13 %, 12 %. Koska kiinalaiset yritykset aloittivat tällä toimialalla myöhään, niiden kilpailukyky jää paljon ulkomaisten teollisesti kehittyneiden maiden yritysten kilpailukyvystä.