1. Rincian dan distribusi nilai robot humanoid
1. Pembongkaran robot humanoid
Pada Tesla AI Day pertama di bulan Agustus 2021, Tesla merilis gambar konsep robot humanoid pertamanya "Optimus". Robot humanoid ini tingginya 5 kaki 8 inci, beratnya 125 pon, dan memiliki kapasitas angkut 45 pon serta kapasitas angkat mati 150 pon, yang akan dikontrol melalui algoritma cerdas yang serupa dengan yang digunakan pada kendaraan listrik. Sebuah prototipe akan diluncurkan pada bulan Februari 2022, dan generasi baru robot humanoid yang hampir lengkap akan diluncurkan pada AI Day pada tanggal 30 September 2022. Robot ini akan diluncurkan pada World Artificial Intelligence Conference pada bulan Juli 2023.
Generasi terbaru Optimus yang dirilis Tesla memiliki 28 sendi (14 aktuator putar + 14 aktuator linier) di bagian mekanis tubuh, dan 2 tangan cekatan memiliki total 12 sendi (6 aktuator * 2). Tangan cekatan robot humanoid Tesla dirancang untuk meniru tangan manusia dan memiliki kemampuan menggenggam yang adaptif. Struktur tangan memiliki lima jari dan beberapa sendi. Ibu jari menggunakan motor ganda untuk menggerakkan tekukan dan ayunan samping, dan empat jari lainnya masing-masing memiliki satu motor. Ia memiliki total 6 aktuator, 11 derajat kebebasan, beban 20 pon, kemampuan beradaptasi dengan sudut genggaman, kemampuan menggunakan alat, dan kemampuan untuk menggenggam benda kecil secara akurat. 28 aktuator pada robot humanoid Tesla didistribusikan di bahu (6), siku (2), pergelangan tangan (6), batang tubuh (2), pinggul (6), lutut (2 pcs), pergelangan kaki (4 pcs).
Solusi sambungan putar Tesla Optimus: motor tanpa rangka + peredam harmonik + sensor torsi + sensor posisi + bantalan (bantalan bola kontak sudut + bantalan rol silinder bersilangan) + enkoder. Tesla secara bersamaan mendemonstrasikan portofolio produk aktuatornya, yang mencakup tiga peredam putar dengan torsi berbeda, masing-masing 20Nm/110Nm/180Nm. Distribusi seluruh tubuh: 6 di bahu, 2 di pergelangan tangan, 4 di pinggul, dan 2 di badan.
Solusi sambungan linier Tesla Optimus: motor tanpa rangka + sekrup rol planet + sensor torsi + sensor posisi + bantalan. Tesla secara bersamaan mendemonstrasikan portofolio produk aktuatornya, yang mencakup tiga aktuator linier dengan torsi berbeda, dengan torsi 500N/3900N/8000N. Distribusi seluruh tubuh: 2 siku, 4 pergelangan tangan, 2 pinggul, 2 lutut, dan 4 pergelangan kaki.
2. Distribusi nilai bagian utama robot humanoid
Bahasa Indonesia: Mengacu pada Tesla Optimus, nilai robot humanoid terutama didistribusikan dalam sistem FSD, chip AI, aktuator, dan kerangka anggota tubuh tangan cekatan: Chip FSD/AI: daya saing inti Tesla, nilai satu mesin sekitar 50,000 yuan, dan biaya Akuntansi sekitar 26,5%; Aktuator putar: produk perakitan akan dipasok oleh pihak ketiga, termasuk pereduksi harmonik (atau pereduksi seperti harmonik baru), motor torsi tanpa bingkai, sensor torsi, enkoder, bantalan dan Bagian utama lainnya, biaya tersebut mencakup sekitar 23%; aktuator linier: produk perakitan akan dipasok oleh pihak ketiga, termasuk sekrup rol planet, motor torsi tanpa bingkai, sensor torsi, enkoder, bantalan dan bagian utama lainnya, biaya tersebut mencakup sekitar 28%; tangan cekatan: termasuk motor tanpa inti, kotak roda gigi planet, sensor, sekrup bola, dll., yang mencakup sekitar 7% dari biaya; rangka anggota badan: komponen struktur mekanis, yang mencakup sekitar 13% dari biaya. Di antara komponen non-perakitan yang dipasok oleh pihak ketiga, motor torsi tanpa rangka (14,84%), sekrup rol planet (14,84%), peredam harmonik (7,42%), sensor torsi (7,42%), enkoder (4,45%), motor tanpa inti (3,82%) mencakup proporsi yang lebih besar. 2. Analisis hubungan utama robot humanoid
1. Reducer: Hambatan teknis tinggi, substitusi domestik semakin cepat
Peredam robot terutama dibagi menjadi dua kategori: pereduksi RV dan pereduksi harmonik. Peredam harmonik memiliki keunggulan rasio transmisi tahap tunggal yang besar, ukuran kecil, massa rendah, dan akurasi gerakan tinggi. Peredam ini dapat bekerja secara normal di ruang terbatas dan kondisi radiasi sedang, dan lebih cocok untuk medan perlambatan presisi beban ringan, seperti robot humanoid, dll. Dibandingkan dengan pereduksi harmonik, pereduksi RV memiliki keunggulan rentang rasio transmisi yang besar, akurasi yang relatif stabil, kekuatan lelah yang tinggi, dll., serta kekakuan dan kapasitas menahan torsi yang lebih tinggi. Peredam ini terutama cocok untuk komponen beban berat seperti lengan robot dan pangkalan mesin.
Kesulitan peredam harmonik terutama terletak pada desain gigi, bahan, peralatan pemrosesan, teknologi, dan konsistensi. Kesulitan teknis secara khusus meliputi: Desain bentuk gigi: Karena prinsip transmisi peredam harmonik adalah gerakan saling bertautan antara dua roda gigi, dan flexspline terus-menerus mengalami deformasi, tinggi, lebar, bentuk, dan desain roda gigi lainnya memiliki dampak yang lebih besar pada kinerja deselerasi. Pengaruh. Bahan: Flexspline terus-menerus mengalami deformasi dan mentransmisikan torsi, yang menimbulkan tantangan besar pada konsistensi, beban, akurasi, dan masa lelah material. Logam dan paduan biasa sulit untuk memenuhi persyaratan. Peralatan pemrosesan: Flexspline sangat tipis, dengan ketebalan sekitar 100 μm. Persyaratan pemrosesan dan pemotongan tinggi. Penggiling CNC presisi tinggi dan mesin hobbing roda gigi perlu diimpor, dan peralatan mesin presisi tinggi Jepang memiliki batasan di negara saya. Teknologi pemrosesan: Pemrosesan dan pemotongan flex spline sangat menuntut, dan beberapa proses masih bergantung pada akumulasi pengalaman karyawan. Konsistensi: Dalam produksi massal skala besar, sangat sulit untuk mengurangi tingkat cacat dan mempertahankan konsistensi produk. Dibandingkan dengan peredam harmonik, peredam RV memiliki struktur yang lebih kompleks dan memiliki persyaratan yang lebih ketat untuk akurasi dan teknologi pemrosesan. Kesulitan teknis khususnya adalah: Akurasi pemrosesan: Strukturnya kompleks. Dalam kondisi kerja yang sebenarnya, peredam RV perlu diposisikan berulang kali dan akurat, yang setara dengan penyalaan dan pengereman terus-menerus untuk mempertahankan akurasi tanpa redaman. Jika akurasinya rendah, itu akan menyebabkan keausan pada produk. Teknologi pemrosesan: Kerja sama yang erat dari berbagai proses, termasuk perlakuan panas permukaan gigi, akurasi pemrosesan, simetri bagian, teknologi pengelompokan, dan akurasi perakitan. Toleransi perakitan akhir dari proses ini akan menyebabkan keausan dan masa pakai produk. Konsistensi: Sebagai komponen presisi, tidak sulit bagi satu produk untuk mencapai kinerja tinggi, tetapi merupakan tantangan besar bagi produk yang diproduksi secara massal skala besar untuk memenuhi kinerja standar.
Monopoli impor reducer diharapkan akan terputus, dan substitusi domestik sedang berlangsung. Pasar reducer robot global sangat terkonsentrasi, dengan produsen Jepang menempati sebagian besar pangsa pasar. Pada tahun 2021, Nabtesco menempati 53% pangsa pasar reducer RV Tiongkok, dan Hamon Naco menempati 35,5% pangsa pasar reducer harmonik Tiongkok. Namun, Tiongkok kini telah menganggap terobosan dalam teknologi inti utama robot sebagai proyek penting, dan produsen dalam negeri telah mengatasi beberapa masalah dalam komponen inti utama seperti reducer, pengontrol, dan sistem servo. Volume ekspor reducer RV Tiongkok telah menunjukkan tren kenaikan secara keseluruhan, sementara volume impor secara umum menunjukkan tren penurunan. Tren lokalisasi reducer RV telah muncul. Dalam beberapa tahun terakhir, produsen harmonik domestik secara bertahap memasuki rantai pasokan pelanggan hilir, dan pangsa pasar merek Tiongkok telah meningkat dari tahun ke tahun. Harga satuan pereduksi presisi impor, seperti produk Perusahaan Hamonoko Jepang, biasanya antara 3,000 dan 4,000 yuan. Harga satuan pereduksi presisi domestik adalah 30% hingga 50% dari harga, yang memiliki keunggulan harga.
2. Sekrup utama: Kendala teknisnya sangat tinggi, dan masih banyak ruang untuk substitusi dalam negeri.
Sekrup merupakan produk ideal untuk mengubah gerakan putar menjadi gerakan linier, atau mengubah gerakan linier menjadi gerakan putar. Produk sekrup umum meliputi sekrup geser, sekrup bola, sekrup rol planet, dll. Sekrup bola merupakan elemen transmisi yang umum digunakan dalam mesin presisi industri. Struktur utamanya meliputi tiga bagian: sekrup bola, mur bola, dan bola. Prinsip transmisi inti adalah mengubah gerakan putar menjadi gerakan linier dan mengubah gesekan geser menjadi gesekan guling. Saat sekrup berputar relatif terhadap mur, permukaan sekrup yang berputar mendorong mur untuk bergerak secara aksial melalui putaran bola yang berulang, mengubah putaran menjadi gerakan linier; putaran bola menyebabkan gesekan geser antara sekrup dan mur berubah menjadi gesekan geser antara bola, sekrup, dan mur. Gesekan guling di antara keduanya mengubah geser menjadi guling, sehingga sangat meningkatkan efisiensi transmisi. Sekrup rol planet merupakan cabang presisi tinggi dari sekrup berulir generasi baru, dengan kinerja komprehensif yang kuat dan prospek aplikasi yang luas. Sekrup rol planet menghasilkan gesekan guling kontak garis melalui rol yang saling bertautan, yang sangat meningkatkan permukaan kontak dan permukaan tegangan selama proses transmisi sekrup. Dibandingkan dengan sekrup bola sebelumnya yang digunakan untuk transmisi presisi, efisiensi transmisi tidak berkurang secara signifikan. Pada saat yang sama, sekrup ini memiliki karakteristik kecepatan tinggi, beban tinggi, kekakuan tinggi, jangkauan timah tinggi, ukuran lebih kecil, kebisingan lebih rendah, serta perawatan dan pembongkaran lebih mudah. Sekrup ini telah digunakan di berbagai bidang presisi tinggi global seperti kedirgantaraan, persenjataan dan peralatan, serta tenaga nuklir. Sekrup ini juga memiliki kebutuhan aplikasi yang luas dalam skenario sipil seperti peralatan mesin, sistem ABS otomotif, dan industri petrokimia.
Sekrup bola: Sekrup bola ditemukan pada tahun 1874. Pada tahun 1930-an, General Motors dari Amerika Serikat pertama kali menerapkan komponen sekrup bola pada perangkat kemudi mobil. Pada tahun 1940-an, pasangan sekrup bola pertama kali digunakan pada peralatan mesin CNC. , dan telah menjadi elemen umpan yang ideal untuk peralatan mesin CNC; dengan pengembangan peralatan mesin dan otomatisasi, penelitian dan produksi pasangan sekrup bola telah dipromosikan. Pada tahun 1950-an, banyak produsen sekrup bola mulai muncul di negara-negara industri maju, seperti ROTAX Inggris, NSK Jepang, dll. Pengembangan pasangan sekrup bola untuk peralatan mesin CNC di negara kita dimulai pada tahun 1950-an. Pada tahun 1964, negara saya merancang dan mengembangkan set pertama pasangan sekrup bola sendiri. Sejak negara meluncurkan proyek terkait pada tahun 2009, perusahaan domestik seperti Hanjiang Machine Tool dan Shandong Bote Seiko dan lainnya telah mencapai banyak hasil yang sangat baik, tetapi saat ini, negara saya masih memiliki ruang untuk perbaikan dalam produk berkinerja tinggi dibandingkan dengan perusahaan-perusahaan maju di dunia. Di pasar domestik, pasar ball screw kelas menengah ke atas sebagian besar digarap oleh perusahaan Jerman dan Jepang, seperti THK. Perusahaan internasional seperti NSK dan Rexroth dapat menguasai 90% pangsa pasar di pasar kelas atas, sementara perusahaan Tiongkok daratan sebagian besar aktif di pasar kelas menengah, menguasai sekitar 30% pangsa pasar. Alasan utamanya adalah perusahaan-perusahaan di negara kita berskala kecil, mulai terlambat, dan tidak dapat mencapai tingkat presisi yang tinggi dalam kualitas produk.
Sekrup rol planet: Pada tahun 1942, Carl Bruno Strandgren dari Swedia pertama kali mengajukan paten untuk sekrup rol planet yang bersirkulasi ulang. Pada tahun 1954, ia mengajukan paten untuk sekrup rol planet standar dan terbalik. Pada tahun 1986, William J. Roantree menemukan sekrup rol planet diferensial, dan kemudian Oliver Saari menemukan sekrup rol planet cincin bantalan. Pada tahun 1970, Perusahaan Rollvis Swiss mulai mengembangkan sekrup rol planet. SKF dari Swedia juga mengembangkan sekrup rol planet. Moog di Amerika Serikat, Ortlieb di Jerman, dan Power Jacks di Inggris semuanya memiliki sekrup rol planet yang matang. Produk; Exlar dari Amerika Serikat dan Rexroth dari Jerman sama-sama menggunakan sekrup rol planet pada aktuator elektromekanis masing-masing. Pada tahun 2022, perusahaan sekrup rol Jepang dan Eropa akan menguasai sebanyak 90% pasar Tiongkok. Menurut data dari Guanyan Report Network, empat produsen teratas di pasar sekrup rol planet di negara saya pada tahun 2022 adalah Rollvis (Swiss), GSA (Swiss), Ewellix (Swedia), dan Rexroth (Jerman), dengan pangsa pasar masing-masing 27%, 26%, 13%, 12%. Karena perusahaan Tiongkok terlambat memulai di industri ini, daya saing mereka jauh tertinggal dari perusahaan di negara-negara industri maju di luar negeri.