>> 開源證券-機(jī)械設(shè)備行業(yè)周報：人形機(jī)器人對控制系統(tǒng)實時性要求高，控制器用量大-230709
| 上傳日期： |
2023/7/9 |
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| 814KB |
| 格式： |
pdf 共9頁 |
來源： |
開源證券 |
| 評級： |
看好 |
作者： |
孟鵬飛,熊亞威 |
| 行業(yè)名稱： |
機(jī)械 |
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人形機(jī)器人對各個關(guān)節(jié)的運(yùn)動控制需要主CPU和控制器的配合
運(yùn)動控制是指對機(jī)械運(yùn)動部件的位置、速度、方向等進(jìn)行實時控制，使其按照預(yù)期的運(yùn)動軌跡和規(guī)定的運(yùn)動參數(shù)進(jìn)行運(yùn)動?？刂破骶褪菆?zhí)行控制任務(wù)的核心部件，控制器廠商大多自主開發(fā)算法，外購芯片。通常一個完整的控制反饋閉環(huán)流程是：CPU向控制器發(fā)送運(yùn)動指令，控制器接收操作指令后進(jìn)行運(yùn)動軌跡規(guī)劃，向驅(qū)動器發(fā)送控制信號（0和1）；驅(qū)動器將控制信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏骱碗妷盒盘柊l(fā)送給電機(jī)；執(zhí)行電機(jī)按所設(shè)定的力矩、速度、位置等指令信號完成相應(yīng)的運(yùn)動；測量反饋裝置則將檢測到的移動部件的實際位移量進(jìn)行位置反饋，以糾正電機(jī)執(zhí)行動作的偏差。動作指令完成后，控制器再向CPU發(fā)送一個結(jié)束的信號來結(jié)束這個運(yùn)動指令。
人形機(jī)器人對控制系統(tǒng)實時性要求極高，控制器大量使用
在上述控制反饋系統(tǒng)中，驅(qū)動器和執(zhí)行電機(jī)的用量比例是1:1。傳統(tǒng)6軸工業(yè)機(jī)器人的控制器和驅(qū)動器用量比例是1:6，因時機(jī)器人機(jī)械手可能采用1:3或1:6的方案。對于包含28個一體化關(guān)節(jié)、12個高靈敏度要求的手部關(guān)節(jié)，以及大量的傳感器的特斯拉機(jī)器人來說，控制器（控制卡）用量將更大，原因主要為以下兩點(diǎn)：第一，大量使用控制器保證所有算法都滿足實時性的要求，所有的伺服關(guān)節(jié)同步運(yùn)動，傳感器的數(shù)據(jù)同步采集，算法的輸入和輸出都始終處于一個節(jié)拍，從而保證機(jī)器人的運(yùn)動性能。第二，控制器作為上位機(jī)，開發(fā)人員可提前在每個控制器內(nèi)預(yù)設(shè)關(guān)節(jié)運(yùn)動算法，大腦直接調(diào)用，大大減緩運(yùn)算壓力、提高反饋速度，滿足人形機(jī)器人對關(guān)節(jié)執(zhí)行器低延遲的需求。我們假設(shè)人形機(jī)器人內(nèi)控制器：驅(qū)動器用量為1:1，按單個關(guān)節(jié)控制卡400元算，40個關(guān)節(jié)單機(jī)價值1.6萬元。
運(yùn)動控制器算法開發(fā)、大規(guī)模量產(chǎn)能力強(qiáng)的供應(yīng)商最受益
特斯拉機(jī)器人已擁有非常強(qiáng)的軟件及算法優(yōu)勢（主要負(fù)責(zé)CPU內(nèi)算法），落地進(jìn)度取決于硬件產(chǎn)能建設(shè)以及規(guī)模化生產(chǎn)降本的進(jìn)度。關(guān)節(jié)模組的關(guān)鍵設(shè)計由特斯拉完成，后續(xù)產(chǎn)能支持則由供應(yīng)商配合，國產(chǎn)供應(yīng)商受益。2023年6月國內(nèi)主要集成商三花智控發(fā)布GDR募資公告，擬投資2.02億元整合控制器、編碼器等資源建設(shè)機(jī)器人關(guān)節(jié)執(zhí)行器項目，國產(chǎn)控制器廠商受益確定性進(jìn)一步增強(qiáng)。我們認(rèn)為具備以下三點(diǎn)特征的供應(yīng)商優(yōu)勢大：第一，控制器領(lǐng)域龍頭，卡位優(yōu)勢明顯；第二，具備資金實力、配合度、大規(guī)模制造工藝能力和生產(chǎn)組織能力。第三，機(jī)器人控制器里的算法主要是四肢/手的運(yùn)動控制算法，因此給機(jī)器人、智能家居、電動工具領(lǐng)域客戶穩(wěn)定供貨的控制器廠商在算法開發(fā)上更具優(yōu)勢。
受益標(biāo)的
拓邦股份（同時提供控制器和空心杯電機(jī)。控制器產(chǎn)品在電動工具、智能家居、工控領(lǐng)域占據(jù)重要份額）；雷賽智能；萬訊自控（聯(lián)營子公司視科普提供3D視覺+AI+機(jī)器人運(yùn)動規(guī)劃方案，此前已供貨特斯拉車廠）；英威騰；海得控制。
風(fēng)險提示：特斯拉人形機(jī)器人量產(chǎn)進(jìn)度不及預(yù)期，硬件使用的種類、用量調(diào)整
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