机器人系列报告之36:机器狗,行业应用快速放量,国内外玩家持续增加.pdf

投资案件
结论和投资分析意见
机器狗产业放量在即,关注相关供应链和生态合作伙伴:
1)四足机器人整机/行业应用机器人:建议关注产品力较强的公司,关注中坚科技、越疆、凯尔达、七腾机器人等;
2)行业应用入口:机器狗作为硬件产品,需要和深入了解行业的合作伙伴共同实现方案设计和场景落地,建议关注产业资源丰富的公司,关注中控技术;
3)零部件及代工:机器狗的价值量占比较高的部件为关节模组和组装代工,建议关注卧龙电驱、美湖股份、伟创电气、中大力德、浙海德曼。
原因与逻辑
四足机器人已满足供给和需求两端的产业化放量条件:
1)市场和应用端:四足机器狗在多个应用场景加速落地,前景广阔,包括国防应用、工业应用(电站、管廊、电缆隧道、化工装置等)、应急救援、消费家用等;
2)技术和成本端:四足机器人的结构较为简单,经过了数十年的发展迭代,目前技术路线已经走向收敛,基本的软硬件技术走向成熟,上游供应链逐渐完善,成本已经降低至具备经济性的水平。
有别于大众的认识
市场认为当前机器人没有明确的应用场景,且具身智能等算法瓶颈导致机器人尚未具备商业价值。我们认为,目前机器狗已迎来商业化应用的拐点。供给端,机器狗的技术成本、形态基本定型、成本相对较低;需求端,国防、工业和应急救援等市场有机器替代人工的刚性需求,并且结构性场景对于机器人的智能化要求并不高,当前技术已经可以满足。供给和需求两端均具备产业化放量条件,机器狗未来的商业化进展及市场空间或超预期。

1.四足机器人:环境适应能力突出,软硬件技术成熟
四足机器人是一种运动能力极强的仿生机器人。四足机器人是一种仿生腿足式机器人,设计思路是模仿动物(如狗、猫、马等)四肢结构和行走方式,通过高度复杂的机械结构和精密的控制算法,同时配备多类型的传感器、驱动器、控制系统等,使其具备极强的环境适应能力,能够在多种复杂地形中稳定行走和执行任务。
四足机器人的结构较为简单,经过了数十年的发展迭代,目前技术路线已经走向收敛,基本的软硬件技术走向成熟,上游供应链逐渐完善,成本已经降低至具备经济性的水平。总体来看,四足机器人技术主要包括结构设计、执行器、传感器和控制算法等方面。
1)结构设计:四足机器人的结构设计主要包括腿部关节、身体结构和足部。1)腿部:腿部通常有3自由度,包括髋关节、膝关节和踝关节。电机一般布置在髋关节处,从而降低腿部惯量,有利于实现机器人的步态规划、稳定性控制及腿部的快速响应。2)身体:身体结构需要具备轻量化和高强度的特点,确保在负载情况下能保持良好的运动性能;同时需要考虑机器人的动力学平衡,以降低能耗;3)足部:足部需要有抓地力和适应性,对材料、形状、刚度进行设计。

2)执行器:执行器是实现四足机器人动作和运动的关键部件,需要具备灵活性、承载力和耐久性。具体的技术要求包括:1)高动态响应能力:响应速度快,以实现精确的运动;2)高扭矩密度和高带宽,更能够实现运动和动作,提高效率,灵活调整;3)轻量化材料设计;4)一定的峰值扭矩和持续扭矩;5)耐用性,能够长时间循环使用而不出现性能下降;6)温度控制等。
四足机器人的核心部件为执行器,执行器主要由驱动器、无框电机、行星减速器等部件构成。参考论文《A Low Cost Modular Actuator for Dynamic Robots》中MIT猎豹四足机器人QDD的组成结构,半直驱驱动器的组成部分包括:控制器(包括直流电源、CAN总线等)、无框力矩电机(转子、定子)、行星减速器(包括太阳轮、行星架、行星轮、行星滚针轴承、输出引脚)、轴承和前后盖等。

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