1. Humanoid robotok bontása és értékmegoszlása
1. Humanoid robot szétszerelése
Az első Tesla AI napon 2021 augusztusában a Tesla kiadta első humanoid robotja, az Optimus koncepciórajzát. A humanoid robot 5 láb és 8 hüvelyk magas, 125 font súlyú, teherbírása 45 font, teherbírása pedig 150 font, amelyet az elektromos járművekhez hasonló intelligens algoritmusok vezérelnek. A prototípust 2022 februárjában dobják piacra, a 2022. szeptember 30-i mesterséges intelligencia napján pedig a közel teljes humanoid robot új generációját mutatják be. A Mesterséges Intelligencia Világkonferencián 2023 júliusában mutatják be.
A Tesla által kiadott legújabb generációs Optimus 28 csuklót (14 forgó működtető + 14 lineáris működtető) tartalmaz a karosszéria mechanikus részében, a 2 ügyes kéz pedig összesen 12 csuklót (6 aktuátor * 2). A Tesla humanoid robotjának ügyes kezeit úgy tervezték, hogy utánozzák az emberi kezet, és adaptív megfogási képességekkel rendelkeznek. A kéz szerkezete öt ujjból és több ízületből áll. A hüvelykujj kettős motort használ a hajlítás és az oldalirányú lengés meghajtására, a másik négy ujjon pedig egy-egy motor van. Összesen 6 működtetővel, 11 szabadságfokkal, 20 font terheléssel rendelkezik, képes alkalmazkodni a megfogási szöghöz, képes szerszámokat használni, és képes a kis tárgyak pontos megfogására. A Tesla humanoid robot 28 működtetője a vállakon (6), a könyökön (2), a csuklón (6), a törzsön (2), a csípőn (6), a térden (2 db), a bokán (4 db) van elosztva.
A Tesla Optimus forgócsuklós megoldása: keret nélküli motor + harmonikus reduktor + nyomatékérzékelő + helyzetérzékelő + csapágyak (szögkontaktus golyóscsapágyak + keresztezett hengergörgős csapágyak) + jeladó. A Tesla ezzel egyidejűleg bemutatta működtető termékportfólióját, amely három különböző nyomatékú, 20Nm/110Nm/180Nm-es forgó reduktort tartalmaz. Eloszlás az egész testben: 6 a vállakon, 2 a csuklón, 4 a csípőn és 2 a törzsön.
A Tesla Optimus lineáris csuklós megoldása: keret nélküli motor + bolygógörgős csavar + nyomatékérzékelő + helyzetérzékelő + csapágy. A Tesla ezzel egyidejűleg bemutatta működtető termékportfólióját, amely három különböző nyomatékú lineáris működtetőt tartalmaz, 500N/3900N/8000N nyomatékkal. Az egész test eloszlása: 2 könyök, 4 csukló, 2 csípő, 2 térd és 4 boka.
2. A humanoid robotok fő részeinek értékmegoszlása
A Tesla Optimusra hivatkozva a humanoid robot értéke elsősorban az FSD rendszerben oszlik meg, AI chip, aktuátor és ügyes kézi végtag váz: FSD/AI chip: A Tesla alapvető versenyképessége, egyetlen gép értéke kb 50,{ {1}} jüan, és a költségek számviteli körülbelül 26,5%; Forgó működtető: az összeszerelési termékeket harmadik felek szállítják, beleértve a harmonikus reduktorokat (vagy új harmonikus-szerű reduktorokat), keret nélküli nyomatékmotorokat, nyomatékérzékelőket, kódolókat, csapágyakat és egyéb fontosabb részeket, a költségek körülbelül 23%-ot tesznek ki; lineáris működtető: az összeszerelési terméket egy harmadik fél szállítja, beleértve a bolygóhengeres csavart, a keret nélküli nyomatékmotort, a nyomatékérzékelőt, a kódolót, a csapágyat és más fő alkatrészeket, a költségek körülbelül 28%-ot tesznek ki; ügyes kéz: beleértve a mag nélküli motort, bolygókerekes hajtóművet, érzékelőt, golyóscsavart stb., ami a költségek körülbelül 7%-át teszi ki; végtagváz: mechanikus szerkezeti részek, amelyek a költségek körülbelül 13%-át teszik ki. A harmadik fél által szállított nem összeszerelési alkatrészek közül a keret nélküli nyomatékmotorok (14,84%), a bolygógörgős csavarok (14,84%), a harmonikus reduktorok (7,42%), a nyomatékérzékelők (7,42%), a jeladók (4,45%), a mag nélküli motorok ( 3,82%) teszik ki a nagyobb arányt. 2. A humanoid robotok fő láncszemeinek elemzése
1. Csökkentő: A technikai akadályok magasak, a hazai helyettesítés gyorsul
A robot reduktorok alapvetően két kategóriába sorolhatók: RV reduktorok és harmonikus reduktorok. A harmonikus reduktor előnyei a nagy egyfokozatú átviteli arány, a kis méret, az alacsony tömeg és a nagy mozgási pontosság. Normálisan működik zárt térben és közepes sugárzási viszonyok között, és alkalmasabb kis terhelésű precíziós lassítási mezőkre, például humanoid robotokra stb. A harmonikus reduktorokhoz képest az RV reduktorok előnyei a nagy áttételi tartomány, a viszonylag stabil pontosság, a nagy kifáradási szilárdság stb., valamint a nagyobb merevség és a nyomaték teherbíró képessége. Főleg nagy terhelésű alkatrészekhez, például robotkarokhoz és gépalapokhoz alkalmasak. .
A harmonikus reduktorok nehézségei elsősorban a fogak kialakításában, az anyagokban, a megmunkáló berendezésekben, a technológiában és a konzisztenciában rejlenek. A technikai nehézségek konkrétan a következőket tartalmazzák: Fogazat kialakítása: Mivel a harmonikus reduktor átviteli elve a két fogaskerék közötti hálómozgás, és a flexspline folyamatosan deformálódik, a fogaskerekek magassága, szélessége, alakja és egyéb kialakítása nagyobb hatással van a fogaskerekekre. lassítási teljesítmény. Befolyás. Anyag: A flexspline folyamatosan deformálódik és nyomatékot továbbít, ami nagy kihívást jelent az anyag konzisztenciájára, terhelésére, pontosságára és kifáradási élettartamára nézve. A közönséges fémek és ötvözetek nehezen teljesíthetők a követelményeknek. Feldolgozó berendezés: A flexspline nagyon vékony, körülbelül 100 μm vastag. A feldolgozási és vágási követelmények magasak. A nagy pontosságú CNC csiszológépeket és fogaskerekes csiszológépeket importálni kell, és a japán nagy pontosságú szerszámgépekre korlátozások vonatkoznak az országomban. Feldolgozási technológia: A hajlékony hornyok megmunkálása és vágása nagy igénybevételt igényel, és egyes folyamatok még mindig az alkalmazottak tapasztalatszerzésén alapulnak. Konzisztencia: A nagyüzemi tömeggyártásban nagyon nehéz csökkenteni a hibás arányt és fenntartani a termék konzisztenciáját. A harmonikus reduktorokhoz képest az RV reduktorok összetettebb felépítésűek, és szigorúbb követelményeket támasztanak a feldolgozási pontosság és a technológia tekintetében. A technikai nehézségek konkrétan a következők: Feldolgozási pontosság: A szerkezet összetett. Valós munkakörülmények között az RV reduktort ismételten és pontosan kell pozícionálni, ami egyenértékű a folyamatos indítással és fékezéssel a pontosság megőrzése érdekében csillapítás nélkül. Ha a pontosság alacsony, az a termék kopását és elhasználódását okozza. Feldolgozási technológia: Különféle folyamatok szoros együttműködése, beleértve a fogfelület hőkezelését, a feldolgozási pontosságot, az alkatrészszimmetriát, a csoportosítási technológiát és az összeszerelési pontosságot. Ezen eljárások végső összeszerelési tűrései a termék kopását és élettartamát okozzák. Konzisztencia: Precíziós komponensként egyetlen terméknek sem nehéz nagy teljesítményt elérni, de a nagyüzemi tömegtermékek számára nagy kihívást jelent a szabványos teljesítmény teljesítése.
A reduktorok importmonopóliuma várhatóan megtörik, a hazai helyettesítés folyamatban van. A robotreduktorok globális piaca erősen koncentrált, a japán gyártók foglalják el a piaci részesedés nagy részét. 2021-ben a Nabtesco a kínai lakóautó-csökkentők piaci részesedésének 53%-át, a Hamon Naco pedig a kínai harmonikus reduktorok piaci részesedésének 35,5%-át foglalta el. Kína azonban mára fontos projektnek tekinti a robotok kulcsfontosságú alaptechnológiáiban elért áttörést, és a hazai gyártók leküzdötték a kulcsfontosságú összetevők, például a reduktorok, vezérlők és szervorendszerek néhány problémáját. A kínai lakóautó-reduktorok exportvolumene összességében emelkedő tendenciát mutat, míg az import volumene általában csökkenő tendenciát mutat. Megjelent az RV reduktorok lokalizációjának trendje. Az elmúlt években a hazai harmonikusgyártók fokozatosan bekerültek a downstream vásárlók ellátási láncába, és évről évre nőtt a kínai márkák piaci részesedése. Az importált precíziós reduktorok, például a japán Hamonoko cég termékei egységára általában 3,000 és 4,000 jüan között van. A hazai precíziós reduktorok egységára az ár 30-50%-a, ami árelőnyt jelent.
2. Vezetőcsavar: A technikai akadályok nagyon magasak, és sok hely van a hazai helyettesítésre.
A csavar ideális termék a forgó mozgás lineáris mozgássá, vagy a lineáris mozgás forgó mozgássá alakításához. A gyakori csavartermékek közé tartoznak a csúszócsavarok, a golyóscsavarok, a bolygógörgős csavarok stb. A golyóscsavar az ipari precíziós gépek gyakran használt erőátviteli eleme. Fő szerkezete három részből áll: golyóscsavar, golyós anya és golyó. A magátviteli elv az, hogy a forgó mozgást lineáris mozgássá, a csúszósúrlódást pedig gördülési súrlódássá alakítja. Amikor a csavar az anyához képest forog, a csavar forgó felülete megnyomja az anyát, hogy axiálisan mozogjon a golyók ciklikus gördülésén keresztül, és a forgást lineáris mozgássá változtatja; a golyók gördülése hatására a csavar és az anya közötti csúszósúrlódás a golyók, a csavar és az anya közötti csúszósúrlódássá változik. A köztük lévő gördülési súrlódás a csúszást gördüléssé változtatja, ami nagymértékben javítja az átvitel hatékonyságát. A bolygógörgős csavarok a menetes csavarok új generációjának nagy pontosságú ágai, erős átfogó teljesítménnyel és széles körű alkalmazási lehetőségekkel. A bolygóhengeres csavar vonalérintkező gördülési súrlódást hoz létre a rácsos görgőkön keresztül, ami nagymértékben növeli az érintkezési felületet és a feszültségi felületet a csavarátviteli folyamat során. A precíziós átvitelhez használt korábbi golyóscsavarokhoz képest az átvitel hatékonysága nem csökken jelentősen. Ugyanakkor jellemzői a nagy sebesség, a nagy terhelés, a nagy merevség, a nagy ólomtartomány, a kisebb méret, az alacsonyabb zajszint, valamint a könnyebb karbantartás és szétszerelés. A globális nagy pontosságú területeken használták, mint például a repülés, a fegyverek és felszerelések, valamint az atomenergia. Kiterjedt alkalmazási igényei vannak polgári forgatókönyvekben is, például szerszámgépekben, autóipari ABS-rendszerekben és petrolkémiai iparban.
Golyós csavar: A golyóscsavart 1874-ben találták fel. Az 1930-as években az egyesült államokbeli General Motors alkalmazott először golyóscsavar-alkatrészeket az autók kormányberendezéseiben. Az 1940-es években először CNC szerszámgépeken használták a golyóscsavar párokat. , és a CNC szerszámgépek ideális előtoló elemévé vált; a szerszámgépek és automatizálási berendezések fejlesztésével elősegítették a golyóscsavarpárok kutatását és gyártását. Az 1950-es években számos golyóscsavar-gyártó kezdett megjelenni az iparilag fejlett országokban, mint például a brit ROTAX, a japán NSK stb. A CNC szerszámgépekhez való golyóscsavar-párok fejlesztése hazánkban az 1950-es években kezdődött. 1964-ben országom önállóan megtervezte és kifejlesztette az első golyóscsavar-párt. Amióta az ország 2009-ben elindította a kapcsolódó projekteket, a hazai vállalatok, mint például a Hanjiang Machine Tool, a Shandong Bote Seiko és mások számos kiváló eredményt értek el, de jelenleg országomban még van mit javítani a nagy teljesítményű termékek terén a világ fejlett vállalataihoz képest. . A hazai piacon a közép- és felsőkategóriás golyóscsavarok piacát főként német és japán cégek foglalják el, mint például a THK, az olyan nemzetközi cégek, mint az NSK és a Rexroth a csúcskategóriás piacon a piaci részesedés 90%-át foglalhatják el. , míg a szárazföldi kínai vállalatok főként a középkategóriás piacon tevékenykednek, és a piaci részesedés mintegy 30%-át teszik ki. Ennek fő oka az, hogy hazánk vállalkozásai kis léptékűek, későn indultak, és a termékminőségben nem tudnak nagy pontosságot elérni.
Bolygógörgős csavar: 1942-ben a svéd Carl Bruno Strandgren először kért szabadalmat egy recirkulációs bolygógörgős csavarra. 1954-ben szabadalmat kért egy szabványos és fordított bolygógörgős csavarra. 1986-ban William J. Roantree feltalálta a differenciálmű bolygógörgős csavart, majd Oliver Saari feltalálta a csapágygyűrűs bolygógörgős csavart. 1970-ben a svájci Rollvis Company bolygógörgős csavarok fejlesztésébe kezdett. A svéd SKF bolygógörgős csavarokat is kifejlesztett. Az Egyesült Államokban a Moog, a németországi Ortlieb és az Egyesült Királyságban a Power Jacks saját kiforrott bolygógörgős csavarokkal rendelkezik. Termékek; Az egyesült államokbeli Exlar és a német Rexroth egyaránt bolygóhengeres csavarokat használ a megfelelő elektromechanikus működtetőiben. 2022-ben a japán és európai görgőscsavar-gyártó cégek a kínai piac 90%-át fogják képviselni. A Guanyan Report Network adatai szerint 2022-ben hazám bolygógörgős csavarjainak piacán a négy legnagyobb gyártó a Rollvis (Svájc), a GSA (Svájc), az Ewellix (Svédország) és a Rexroth (Németország), 27%-os piaci részesedéssel. , 26%, 13%, 12%. Mivel a kínai vállalatok későn indultak ebben az iparágban, versenyképességük messze elmarad a külföldi iparilag fejlett országok vállalkozásaitól.