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特斯拉人形機器人 Optimus 的驅動方案分析

來源:西南證券      編輯:創澤      時間:2023/7/19      主題:其他   [加盟]

特斯拉人形機器人 Optimus采用電機驅動,身體擁有 28個執行器,并且使用旋轉執行器和線性執行器兩種方案。

1)基于無框力矩電機+諧波減速器+力矩傳感器+雙編碼器+交叉滾子軸承+角接觸球軸承的旋轉執行器;

2)基于無框力矩電機+編碼器+行星滾柱絲杠+力傳感器+深溝球軸承+四點接觸軸承的線性執行器。通過進行共性研究減少使用驅動器的種類, 目前 Optimus 使用 6 種執行器,旋轉和線性各 3 種,其中一款線性執行器可以舉起 500 斤 的鋼琴

身體擁有 28個執行器,14個旋轉執行器+14 個線性執行器。分布如下:1)左臂+右臂: 7+7,其中肩部 3(×2)個旋轉執行器,肘部 1(×2)個直線執行器,手腕 1(×2)個旋 轉執行器+2(×2)個直線執行器;2)左腿+右腿:6+6,其中髖部 2(×2)個旋轉執行器 +1(×2)個線性執行器,膝蓋 1(×2)個線性執行器,腳踝 2(×2)個線性執行器;3) 腰部:2 個旋轉執行器。

旋轉執行器采用無框力矩電機+諧波減速器+力矩傳感器+雙編碼器+交叉滾子軸承+角 接觸球軸承的方案。1)無框力矩電機:使用特斯拉自主研發的永磁電機(Bespoke Permanent Magnet Machine)。2)減速器:使用諧波減速器,結構簡單,減速比大,傳動精度和傳動 效率較G。3)位置傳感器:使用兩個,即雙編碼器,包括輸入位置編碼器、輸出位置編碼 器。4)力矩傳感器:使用一個非接觸式扭矩傳感器。5)軸承:使用角接觸軸承、交叉滾子 軸承。

人形機器人 Optimus 身體核心零部件市場空間測算:1)諧波減速器:單臺機器人諧波 減速器數量為 14 個,單價從 2026 年的 1300 元下降到 2030 年 600 元,2030 年樂觀/中性/ 悲觀情景下市場空間分別為 168/126/67 億元;2)行星滾柱絲杠:單臺機器人行星滾柱絲杠 數量為 14 個,單價從 2026 年的 4000 元下降到 2030 年 2000 元,2030 年樂觀/中性/悲觀 情景下市場空間分別為 560/420/224 億元;3)伺服電機:單臺機器人伺服電機數量為 28 個, 單價從 2026 年的 500 元下降到 2030 年 300 元,2030 年樂觀/中性/悲觀情景下市場空間分 別為 168/126/67 億元。





AI智能機器人在完成任務時需要經歷三個層次

機器人通過傳感器感知周圍環境,并且識別到任務體在環境內所處的位置;將任務拆解成多個步驟,按順序執行步驟達到完成任務的目標

AI智能機器人可以分成五大部分

感知系統用以將外部環境信號轉換為機器人可以理解的信息或者數據;驅動系統包括電機,減速器,編碼器等;末端執行系統用以和外界環境進行交互

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