人形机器人:供应链如何降本?

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划重点

01人形机器人技术逐渐成熟,特斯拉的Optimus Gen2成本约为5-6万美元,未包含软件成本。

02人形机器人供应链包括AI芯片、执行器、结构组件等关键部件,供应商分布全球。

03成本削减空间包括生产规模扩大、原材料采购成本降低、生产效率提升等方面。

04通过技术创新与集成,如使用更轻巧的材料、更高效的驱动系统等,可以降低机器人制造成本。

05未来,人形机器人将深入更多复杂环境,承担更多任务,引领产业进入新时代。

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人形机器人不再是科幻电影里的幻想,而是实实在在走进了我们的生活。它们不仅能够模拟人类的动作,还能做出复杂的逻辑判断,在各种场合大显身手。要深入了解人形机器人的供应链,从技术和市场两方面入手,看看它们的核心部件和背后的供货链条和降本之路。


特斯拉(Tesla)的Optimus Gen2作为人形机器人的代表,其成本构成备受关注。研报列出了成本拆解和占比图显示,Optimus Gen2的当前成本约为5-6万美元,此价格还未包含软件成本。


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供应链和成本结构


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人形机器人,就是人工智能的具象化展现,旨在复刻人类的智慧和行动。AI芯片就像是机器人的大脑,它接收信息、思考逻辑、发出指令。这些指令通过精密的运动控制系统传达至各关节,实现精准的动作表现。


● 关键部件及功能


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● AI芯片与操作系统:AI芯片:比如NVIDIA的芯片,专门负责数据处理和指令产生。操作系统:涵盖了多模态感知、逻辑推理和运动控制,直接关系到机器人的智能等级。


● 执行器(Actuators):执行器好比机器人的关节和肌肉,负责实施各种动作。目前市面上的人形机器人普遍拥有16到60个自由度,像特斯拉的Optimus就有50个自由度,由28个执行器驱动。


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● 结构组件:机器人的骨架和外皮多采用轻质材料,如PEEK(聚醚醚酮),这样既减轻了重量,又提升了能源效率。


● AI芯片供应商:NVIDIA是业界的佼佼者,而特斯拉凭借自家的自动驾驶技术,为Optimus定制了专属芯片。


● 执行器制造商:执行器包含了螺丝、减速器、电机、传感器和编码器等一系列组件。不同厂商各有专攻,比如行星减速器和谐波减速器在机器人关节上应用广泛。


● 传感器与编码器供应商:传感器种类繁多,有视觉传感器、力传感器、惯性传感器和温度传感器等。编码器则用于监测电机状态,向执行器反馈信息,确保动作的精准执行。


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当然从图示中和相关的成本显示占比,总结梳理了下:


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● 从整机成本占比来看,top4的零部件分别是传感器占比37%、电机占比20.3%、丝杠占比20.2%和减速器占比12.6%,具体来看:


 传感器37%主要是:一维力传感器、一维力/力矩传感器、六维力传感器和位置传感器编码器等


◎ 电机20.3%主要是:旋转执行器和直线执行器中的无框力矩电机和灵巧手中的空心杯电机


◎ 丝杠20.2%:主要是行星滚柱丝杠、梯形丝杠或滚珠丝杠(研报中注明的是球螺母大概率是滚珠丝杠,欢迎拍砖)


 减速器12.6%主要是:主要是28个关节模组的谐波减速器和手部的行星减速器。


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人形机器人的物料成本(BoM)因设计精细程度、选材和市场定位而异。从机体功能价值量占比划分来看:主要是腿部占比26.6%,灵巧手占比17.3%,肩部占比14.3%和手臂占比10.7%,这4部分价值量占比达到近70%。



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成本削减的空间


通常情况下,生产规模扩大时,制造成本会大幅降低,这就是所谓的“莱特定律”。简单来说,每当累积产量翻一番,生产成本就会减少一定比例,一般在10%-30%之间。


举例而言,自上世纪70年代起,太阳能板和锂电池的单价已经分别下降了约20%。对于人形机器人行业而言,鉴于市场潜力巨大、研发周期缩短以及中国供应链的深度参与,成本降低的速度可能远超想象。


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● 生产成本降低:随着生产量的增加,单位产品分摊的固定成本降低,如设备折旧、厂房租金等。


● 原材料采购成本降低:大批量采购可以提高议价能力,降低原材料成本。


 生产效率提升:大规模生产可以优化生产流程,提高自动化水平,减少人工成本。


人工智能AI算法在人形机器人产品研发端的应用,AI算法可以加速设计、测试和验证过程,减少研发时间和成本。AI可以进行大数据分析和模拟,提高设计的准确性和可靠性,减少试错成本。AI算法可以辅助或自动化设计过程,减少对专业设计人员的依赖,降低人力成本。


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使用来自中国的具有成本优势的的供应链产品部件,利用全球供应链,特别是中国等地区在某些部件上的成本优势,选择性价比高的供应商。在中国等地区进行本土化生产,可以减少运输成本和关税,同时享受当地政策优惠。通过供应链管理优化,减少库存成本,提高供应链的响应速度和灵活性。


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除此之外还可以考虑通过技术创新与集成,如使用更轻巧的材料、更高效的驱动系统等,可以降低机器人的制造成本。并进一步通过系统集成优化,将多个功能集成到单一模块中,减少组件数量,降低组装成本。


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小结



人形机器人,集人工智能与机械工程于一身,其供应链涵盖了众多关键部件和供应商。伴随技术进步和规模化生产,成本将不断压缩。这不仅促进了机器人在各行各业的应用,也加速了整个产业的发展步伐。


未来,人形机器人将深入更多复杂且非预设的环境,承担更多任务,引领我们进入一个崭新的时代。