>> 國盛證券-機器人硬件拆解四：智能關(guān)節(jié)的控制與驅(qū)動-230719
| 上傳日期： |
2023/7/19 |
大小： |
1913KB |
| 格式： |
pdf 共17頁 |
來源： |
國盛證券 |
| 評級： |
強于大市 |
作者： |
張一鳴,歐陽蕤 |
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伺服系統(tǒng)：驅(qū)動器和電機是主要成本，控制芯片是核心。伺服系統(tǒng)主要任務(wù)是按控制命令的要求，對功率進行放大、變換與調(diào)控等處理，使驅(qū)動裝置輸出的力矩、速度和位置控制非常靈活方便。伺服系統(tǒng)的基本組成部分包括電機、編碼器、驅(qū)動器、控制器等，從成本構(gòu)成上看，驅(qū)動器成本占整個伺服系統(tǒng)成本的42%，電機的成本占比約35%，編碼器成本占比約為11%。而對于驅(qū)動器來說，主要結(jié)構(gòu)包括控制芯片、電源模塊、信號采集模塊、功率放大器、過熱保護電路和控制面板等部分，控制芯片是核心，成本占比超過50%。控制芯片的性能關(guān)系到伺服驅(qū)動器的響應(yīng)速度和控制精度。此外，電源模塊主要用于向伺服電機供電，信號采集模塊用于采集電機轉(zhuǎn)子的位置、速度、加速度等運動信息，產(chǎn)生控制信號。從成本端看，伺服驅(qū)動主要成本為材料費用，其中IGBT、DSP芯片占總材料成本的50%以上。
智能關(guān)節(jié)是機器人運動能力重要載體，控制算法難度大大增加。相較于傳統(tǒng)機器人，人形機器人的運動控制算法難度大大增加，主要表現(xiàn)在人形機器人有更加復(fù)雜的運動控制規(guī)劃，以及更加復(fù)雜的傳感和反饋控制。為實現(xiàn)高度復(fù)雜的運動控制，人形機器人的關(guān)節(jié)通常需要更加智能化，其伺服驅(qū)動器承擔(dān)部分運動控制功能，發(fā)揮“小腦”的作用。目前多數(shù)伺服驅(qū)動器均具有獨立的控制系統(tǒng)，內(nèi)部集成主控芯片，形成驅(qū)動控制一體化架構(gòu)。主控芯片可以實現(xiàn)比較復(fù)雜的控制算法，一般采用數(shù)字信號處理器（DSP）、高性能單片機（MCU）、FPGA等芯片。
人形機器人打開需求空間，有望迎來百億級增量市場。通常情況下，伺服電機和伺服驅(qū)動器數(shù)量為一一對應(yīng)關(guān)系，而控制器可以同時控制多個伺服驅(qū)動器。從市場空間來看，以特斯拉Optimus為例，其全身具有40個關(guān)節(jié)執(zhí)行器，則需要40個驅(qū)動器與之配套，在100萬臺人形機器人銷售假設(shè)下，我們測算其配套的驅(qū)動器、控制器的市場空間分別約為80億元、45億元，合計125億元，其中驅(qū)控芯片市場空間約為6億元，人形機器人有望打開廣闊增量空間。
建議關(guān)注：我們認(rèn)為機器人智能關(guān)節(jié)的控制與驅(qū)動重點聚焦于驅(qū)動器和驅(qū)動器芯片兩個環(huán)節(jié)，1）建議關(guān)注國內(nèi)領(lǐng)先的驅(qū)動器廠商麥格米特、拓邦股份、英威騰；2）電機驅(qū)動芯片決定驅(qū)動器的響應(yīng)速度和控制精度，對伺服系統(tǒng)至關(guān)重要，建議關(guān)注國內(nèi)優(yōu)質(zhì)的電機驅(qū)控芯片生產(chǎn)商峰岹科技。
風(fēng)險提示：制造業(yè)擴產(chǎn)不及預(yù)期、行業(yè)競爭格局加劇、假設(shè)和測算不完善。
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