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灵巧手方案深度交流

高涨   / 今天13:34 发布

机器人领域近期展现出强劲的发展势头,尽管面临关税问题的不确定性及一季报尚未完全公布,相关股票市场依然活跃,特别是与特斯拉紧密相连的企业,如夏平科技、南山之上和浙江荣泰等,股票表现尤为突出。特斯拉的灵巧手技术细节被深入讨论,包括采用直流无刷电机和滚珠丝杠等技术方案,这些方案在提升机器人性能的同时,也存在成本和效率的考量。此外,对话还涉及了电子皮肤和健身绳的材料选择与工艺,强调了国内企业在这些前沿技术领域的潜力和竞争力。投资者关心的材料成本、技术路线选择、产能规划及定价策略等问题也被一一回应,强调了随着技术进步和规模化生产,成本有望降,促进市场更广泛接受。

Q&A

特斯拉新款机器手的技术方案是怎样的?

特斯拉新款机器手采用了一体化高自由度设计,总共拥有17个主动自由度,其布局为43334形式,即大拇指有4个,食指、中指、无名指各有3个,小拇指有4个。电机全部置于前臂,并通过丝杠的方式控制手指的弯曲和侧摆。电机使用的是直流无刷电机,通过与滚珠丝杠配合来实现直线拉伸运动。

目前特斯拉选择的电机类型及其优势是什么?

特斯拉最终选择了直流无刷电机,而非早期考虑的空心电机或其它方案。这种电机结合滚珠丝杠使成本较低且更适合高速、高动态的动作要求。尽管如此,该电机依然具有疲劳、蠕变和磨损等问题,但相较于腱绳或其他方案,其优点在于尺寸紧凑、电机数量可高密度布置以及较好的抗冲击性。

电机数量与主动自由度之间的关系是怎样的?

电机的数量与主动自由度成一对一关系,即每1个主动自由度对应1台电机,总共17台电机对应于17个主动自由度。

腱绳与连杆方案在优劣势方面的区别是什么?

腱绳方案的优点在于电机集成于前臂,占用空间小,可实现与人手相似的尺寸,且电机数量可高密度布置,传动精度高。而缺点包括存在疲劳断裂风险、蠕变导致传动精度下降以及绕线磨损复杂等问题,不利于后期量产和工艺控制。相比之下,连杆方案虽然传动精度高、易于量产装配和力控,但电机放置于指尖或掌部导致体积较大、惯量大、速度和加速度性能受限,以及对电机尺寸有要求,因此功率上限有限。

目前特斯拉采用的腱绳方案是否为最终方案?

目前来看,特斯拉应该已经基本确定并优化了腱绳方案,该方案在成熟度和量产工艺上表现优秀,可能会成为他们后期坚持的主流方案,并不会轻易改变。从现有的照片判断,他们已经达到了量产水平。

特斯拉新款机器手每只手需要多少根腱绳?

特斯拉新款机器手采用N+1型结构,每只手共有17个主动自由度,平均每根手指至少需要4根腱绳,其中大拇指和小拇指有6根腱绳,总计大约需要22至24根腱绳。

关于腱绳材料的选择,哪种更有可能成为量产路径?

目前来看,钢丝或钨丝与高分子聚乙烯材料是主流的两种选择,但高分子材料的可能性更高一些。高分子材料具有更好的抗蠕变性、整体成本更低和寿命更长的优势。虽然高分子材料存在耐高温和不变性问题,但这些问题理论上可以通过表面涂层解决,而且测试结果显示其在抗蠕变性和抗冲击性上优于钢丝绳和钨丝绳。

钢丝、钨丝和高分子材料在健身器材中的蠕变性问题是否普遍?是否通过缩短绳子长度来解决蠕变性问题?

是的,无论是钢丝、钨丝还是高端的聚乙烯材料,在健身器材中都会出现蠕变现象。这种弹性形变在健身过程中是正常情况,但关键在于材料的蠕变量是否能满足使用需求。缩短绳子长度在一定程度上可以减少蠕变,但这受限于电机结构和走线方式,减短距离有限。真正有效的解决办法是在绕线、走线方式以及电线配合上进行优化,例如尽量走直线、增大转弯半径、减小转向角度,以提高整体抗蠕变性。

目前腱绳器材中电线长度大约是多长,以及缩短后的长度会变为多少?

目前电线长度大约为40厘米左右,通过改进设计可以将其缩短至手腕到手指的距离,即大约10到15厘米,缩减到原来的约1/3至1/2左右。

改变编织工艺会对成本和难度产生何种影响?

改变编织工艺会增加一定的难度,但由于对腱绳直径有严格要求(一般在0.7到1.2毫米之间),对于建成厂家来说,编织工艺并非难以解决的问题,他们有能力通过技术手段降低蠕变性并满足外形要求。

特斯拉腱绳机器人的价值量大概是多少?

目前特斯拉腱绳机器人的价值量大约为每只手5米长的腱绳,按每米300到400元计算,单手的成本可能在2000元左右,整个生命周期中可能需要更换2到3次甚至更多次建设。

腱绳机器人电机的寿命和损耗情况如何?

目前普通机器人的寿命大约在2到3年,而腱绳机器人可能只有2到3年寿命。一年内可能需要更2到3次电池,损耗比电机等其他部件更快。

是否有可能通过提高工艺或寻找替代材料来延长健身器材的使用寿命并降低成本?

提高性能和寿命是目前可行的方案之一,比如通过改进工艺使剑绳寿命更长,从而降低更换频率。同时,各家公司也在积极尝试技术突破以降低成本。

为什么健身器材的价格与原材料成本相比显得较高?

除了原材料成本外,健身器材还需要进行二次加工,如安装球头、端子固定等,这些工序增加了额外成本。另外,为了减少散热,表面还会做额外的二次处理,如添加涂层,这也进一步推高了成本。

无刷电机为何价格比普通大众产品贵很多?

无刷电机虽然本身成本不高,但要将其外径做到很小(如13毫米以下),工艺难度显著增加,这无形中增加了整体成本。同时,手臂对电机外径有严格要求,小型无刷电机一般要求外径小于13毫米,这也限制了其规模化生产,进一步推高了价格。

微型丝杆有哪些类型,它们在精度、寿命、控制和成本方面有何不同?

微型丝杆主要分为滚珠丝杆、梯形丝杆和行星滚珠丝杆三种类型。其中,滚珠丝杆按精度、寿命和控制要求的不同,其价格从最低到最高依次为梯形丝杆、滚珠丝杆和行星滚珠丝杆。滚珠丝杆中,量大时价格可能在200到300元之间,单个成本约在17元左右。而行星滚珠丝杆因难度最高,目前主要由少数厂家如三花鸣志能够生产,价格更高。

特斯拉可能使用的滚珠丝杆供应商是谁?特斯拉为何选择滚珠丝杆而非滚柱丝杆?

特斯拉可能使用的滚珠丝杆供应商是ATG滚珠四缸,据浙江荣泰所说,这个说法得到了确认。此外,还有其他供应商如新建、三花等也有供应滚珠丝杆的可能性。滚珠丝杆相较于滚柱丝杆,在控制精度上虽然稍逊一筹,但在性价比上表现更好,传动效率高且成本相对较低,因此特斯拉选择了滚珠丝杆。

国内哪些厂家可以生产滚珠丝杆?

国内像三花、合川以及一些名字包含“顶子”的厂家都可以生产滚珠丝杆。但对于行星滚柱丝杆,国内做得较少,只有三花鸣志能做到这一级别。

特斯拉在电子皮肤方面使用的方案及供应商情况如何?

特斯拉在其产品上一直使用着电子皮肤,主要基于压敏电阻技术,触摸后通过电阻值变化转化成力的信号。目前该方案的供应商主要是国外企业,但国内厂家如南山之上的聚乙烯工艺技术积累深厚,在高分子材料领域具有较强竞争力,并且已经开始给一些厂家送样测试,预计半年左右可达到量产水平。

国内有哪些企业有可能对接特斯拉供应链?

在高分子材料方面,除了南山之外,还有恒辉安防等企业可能具有潜力,但要达到特斯拉质量标准和相关工艺要求存在一定门槛,比如原材料的质量把控、编织工艺以及后续加工涂层等方面。

在抗蠕变纤维的耐磨性方面,是否有企业在这方面有所突破,与南山机场的技术进展相比如何?

目前没有看到其他公司有明显的技术突破信息,相比南山机场,其他公司的进度可能会稍微晚一些。

高分子聚气材料、高端机器的化学反应、纤维状加工编织以及后续涂层改进这四方面流程是否全面且有技术突破?

我了解的大概就是这四方面的流程,目前看来应该是比较全面且做的比较好的。

国内是否有除南山以外的公司拥有成型的高分子样品?以及滚珠丝杆方面,有哪些供应商提供给国内或国外的电机厂家?

国内除了南山外,其他公司在高分子样品方面较少有成型样品,主要是国外公司提供。在滚珠丝杆方面,电机厂家如山花和三花是供应商,而新建项目可能由大行星滚珠丝杆供应商提供,不过手上的微型滚珠丝杆供应商主要是三花。

三花是否自行研发并生产滚珠和滚柱,以及其与北特的关系如何?

三花拥有自己的技术,可以自行研发和生产滚珠和滚柱,并且对北特有持股,北特在滚珠方面也有一定的技术实力。

首富乐及其产品是否进入特斯拉供应链,以及电机领域的供应商竞争情况如何?

首富乐的产品可能进入了特斯拉供应链,但最终选择的还是三花。电机领域中,鸣志电器和兆威机电等公司是供应商,其中鸣志电器发展较快,但兆威机电在性能稳定性等方面表现欠佳,距离大规模量产还有一定差距。

国内电子皮肤技术实力及应用情况如何?

国内电子皮肤技术实力较强,已超过美国的interlink等公司,苏州雷事达、上海福来、深圳墨线、北京塔山和深圳帕西尼等厂家做得都不错,其中帕西尼和叉3量产能力较快。

关于整只手的产品化进展,以及从假肢转向机器人领域的企业适应性如何?

做假肢起家的企业如杭州强脑和上海熬夜,在产品化方面表现较好,它们原本就具备大规模应用的经验。转向机器人领域时,由于之前的产品积累,他们在适配性和实用性方面具有优势,而非追求极致自由度。

对于高分子聚乙烯和钢绳在特斯拉产品中的应用,未来会偏向使用哪种材料,或是在不同场景下混合使用?

特斯拉目前在测试过程中两种材料都使用过,但从实际效果看,后期可能会更倾向于使用高分子聚乙烯材料,因为其承重和抗拉能力更强,更适合抓取大重量物品。然而,在特定场景下,如对负重有特殊要求时,可能会选择钢绳作为补充方案。

刚才提到的摩擦力大的是高分子聚乙烯方案还是钢丝绳方案?您清楚恒辉安防在高分子聚乙烯产能方面的进展吗?

摩擦力大的是高分子聚乙烯方案,但通过添加涂层可以显著降低摩擦力。目前了解到恒辉安防有3000吨高分子聚乙烯产能,但没有看到他们在机器人领域实质性进展的很多行动或产出,例如没有展示深入合作客户或机器人相关建设方面的进展。

汽车维修保养更换成本中,人工成本与材料成本的关系及未来是否会导致技术路线受阻?

目前来看,剑神(可能指关节材料)的更换空间较大,随着性能提升和大规模量产,更换次数可能会减少至每年一次或更少,同时整体成本也会有所下降。因此,预计更换成本不会过高而阻碍技术路线发展。

拓普集团在灵巧手技术方面进展如何?

拓普集团目前有尝试灵巧手技术,但尚未看到实际产出。期待他们能在该领域取得更多进展和展示。

建设方案和连杆方案的优缺点对比是什么?

建设方案的优点在于抗冲击性好、惯量低,负载性能更好,尺寸更接近人手;缺点是更换和存值问题较为麻烦。连杆方案则控制更简单精确、装配工艺更好,但惯量较大,性能上限有限,产品重量、惯量和尺寸也相对更大。

低杆滚珠和滚珠丝杆产能建设情况及后期价格下降趋势?

低杆滚珠和滚珠丝杆产能建设迅速,其中梯形式杆较易生产,滚珠丝杆稍难一些。滚珠丝杆后期优势会更明显,尽管目前由于需求量较小售价较高,但随着需求增大和技术成熟,其成本和价格将有较大下降空间。

健身关节产品的定价是基于工序低价还是成本低价?

健身关节产品的定价应该按照其复杂的工序工艺来定价,而非成本。虽然从成本核算角度看价格较,但考虑到其工艺复杂性,按照工艺工序定价更为合适。

国外公司如迪斯曼霍尼威尔等对于健身关节产品的定价和市场竞争力如何?

国外公司在健身关节产品上的定价通常高于国内厂商,部分原因在于国外厂商产能要求较高,售价可能达到五六百甚至上千美元,并且在特定工艺上有核心技术和优势。但国内厂商随着技术发展和产能提升,有望逐步改变定价体系并实现与国外公司的竞争。

力传感器应用情况及电子皮肤的价值量如何?

力传感器主要应用于关节部位的力控,而电子皮肤的价值量等同于手部精细化操作所需的传感器,它在感知和交互动作中发挥关键作用,并根据应用场景有不同的偏向性。调研纪要更新