全文摘要
人形机器人采用多样的关节执行器方案，旨在提升人体工学适应性、运动灵活性与控制精确度。特斯拉关注于滑轮和力传感器等关键部件，与多家供应商合作，准备迎接大规模生产需求。在中国，重点放在力传感器、信息咨询器及旋转前端的优化升级上，预计将在第三季度开始少量初步订单。空心杯无刷电机因其高能量密度和低压直流特性被广泛应用于零车主等设备，尤其在无人机等领域表现出色。国内外企业在空心杯电机领域竞争激烈，努力追赶国际先进水平。中国半导体及减速器行业正经历技术突破和产能提升，为人形机器人提供关键技术支撑。特斯拉计划增加人形机器人数量，并已在工厂部署两台进行测试，展现出其在工业场景中的应用潜力。
问答回顾
问：人形机器人的关节执行器主要有哪几种主流方案？飞达公司在人形机器人关节执行器方面的策略是什么？
答：人形机器人的关节执行器主要有两种主流方案。一种是以特斯拉为代表的结合线性关节和旋转关节的组合，该组合由28个线性执行器与旋转执行器组成，其中手指采用理想手收购的空心杯线性执行器，体现了较好的人体工程学运动控制学原理和强大的计算智能。飞达公司更多地采用了旋转关节作为主要构成元素，尤其是外转子旋转型关节，并以此构建了资源优越型产品。此外，国内外还有许多公司采用多种执行器组合方案。
问：关于云翘手上执行器，有哪些主要种类及其工作原理？
答：云翘手上执行器分为无感知传动和线性传动两类。线性传动常见于螺纹丝杆或滚珠丝杠等机械传动方式，通过空气灭电器驱动市场进行传动；而特斯拉等人则采用柔性自由度高的蜗杆传动方式，可以实现较高的自由度组合。
问：马斯克提到的擎天柱人形机器人手部自由度的升级计划会涉及哪些硬件调整？
答：手部自由度从11个增加至22个后，将会有较大的硬件调整，包括增加关节数量（如从两根手指变为三根）以提高传动机构的能力和柔顺度，并可能加入滑轮应用及微小型无油衬套，以增强手指抓握灵活性和临时力的控制能力，同时也会增设力传感器以实现更精确的力反馈，从而使其具备弹钢琴等精细操作技能。
问：在特斯拉关节执行器供应链中，当前的主要供应商是谁？是否会有新的潜在供应商出现？
答：特斯拉当前的主要供应商是三花和通快这两家公司，它们分别提供线性和旋转类型的执行器。至于是否有新的供应商正在接触特斯拉，目前尚未获取相关详细信息。
问：目前有哪些供应商与特斯拉建立了合作关系，并且他们送样进展如何？
答：目前与特斯拉合作的主要供应商包括三花科普等公司，其中三花科普已送出第五轮样品并可能被置于B轮之中，因其未完成追踪释放和设计定型。此外，语语力为其供货力传感器，但仅停留在样机订单状态而非大批量生产阶段。
问：供应商们正在做出哪些投入来应对特斯拉的需求变化？
答：各供应商正加大资源投入，例如设立专门针对新型执行器、旋转执行器和空心杯电机研发的团队，并根据特斯拉的预测调整生产和研发投入，特别是在产能、设备和技术更新方面。例如，三花托普预计2024年三季度或四季度会有一部分量产。
问：特斯拉在中国市场的定点情况及时间节点是什么？
答：特斯拉在中国市场选定了一些供应商，如力传感器和信息咨询器等部分订单给了雨力，而名族电机经过六轮送样并在加强研发后，预计将接到一定数量的小批量订单，大约在第一次任务中部分定型后，可能会有更稳定的形式订单出现，可能出现在三季度末至四季度初。
问：为什么特斯拉会在追踪定型后进行模具化？这对成本有何影响？
答：特斯拉选择在追踪定型之后进行模具化，是因为模具化能够有效降低成本。在原型阶段频繁更改会导致模具开发费用高昂，而批量化生产后的模具开发成本将大幅降低，这也是特斯拉逐步进入批量生产阶段的原因之一。
问：能否详细解释一下空心杯电机及其有刷和无刷的区别？
答：空心杯电机因其体积小巧、能量密度高且采用低压直流技术，在移动设备尤其是不需要外接电源的应用场景中具有优势，成为零车主使用的首选。空心杯电机的基本原理有两种类型——有刷电机和无刷电机。早期主要采用有刷电机，随着电子元件技术发展，无刷电机得以实现，无需电子换向器即可控制电流方向进行旋转，从而提供更高的效率和更低的维护成本。
问：有刷与无刷电机的主要区别是什么？
答：有刷和无刷电机在寿命、噪音及震动表现方面存在显著差异。无刷电机因其采用电子换向技术，相比有刷电机拥有更长的使用寿命（可达2万至5万小时），而有刷电机由于碳刷之间的机械摩擦导致其寿命约为前者的二分之一。
问：电机的体积规格有哪些常见的选择？
答：目前市场上主流的电机直径规格为6毫米、8毫米、10毫米、12毫米、16毫米等，并且13毫米是一个主要的尺寸范围。为了满足不同应用场景下的需求，通常会在这些基础尺寸上配合齿轮箱进行传动系统的集成，以增加扭矩输出并提高负载能力。
问：如何确保电机具备大负载力矩输出并保持良好散热？
答：为了实现大负载力矩输出，除了增强传动系统的设计外，还需要考虑电机本身的散热结构。通过高效的散热设计，确保在实际应用中能够有效控制温度变化，保障电机工作的稳定性以及避免因过热引发的安全隐患。
问：空心杯无刷电机的生产工艺与自动化程度如何？
答：空心杯无刷电机的生产过程与其他类型的电机有所不同，其中绕线部分尤其特殊。尽管部分国内外领先企业在绕线环节已经实现了高达95%以上的自动化水平，但国内大多数企业在该领域的技术水平仍相对较低，多采用半自动化工艺。对于绕线机的操作，国外大型企业在较长时间的技术积淀下，已具备较高的自动化水准，而国内中小企业则正在逐步加大研发投入和自动化改造力度。
问：空心杯电机作为产品的核心参数和壁垒体现在哪些方面？空心杯电机是否支持高精度定位功能？
答：空心杯电机的核心参数在于其高转速响应能力，常见转速可达到2万至3万转/分钟，远超传统工业电机普遍的3000至5000转/分钟范围。这种特性使其在无人机行业中占据主导地位，因为高转速有助于提高清关量（动态响应）和效率，并且由于采用不含硅钢片的设计，损耗极小，具有显著的优势。是的，空心杯电机可以附加编码器，从而实现高精度的位置输出定位，支持高精度的重复定位操作。
问：手部增加传感器时使用的是哪种类型的传感器？
答：当前使用的不是一维力传感器，而是三维力传感器，即XYZ三个维度上的力传感器，以便对增加五个关节的手部提供全方位的力量数据采集。
问：能否简述一下全球空心杯电机供应商的整体竞争格局及国内外产品之间的优劣势？
答：全球空心杯电机市场随着人机交互设备的发展而增长，主要竞争对手包括德国的forHarper、美国的Pot Skype等国际知名品牌，以及日本西铁城等厂商。其中，Maxon在全球范围内占据较大市场份额，尤其在医疗手术机器人、航空军工等领域拥有极高门槛的技术要求。国内产品相比国外品牌，在产品性能上有一定追赶空间，例如对电机效率、大扭矩输出、快速响应速度、故障能力和寿命等方面需持续优化。同时，日本西铁城因其在精密齿轮制造方面的积累和技术优势，在微型空气动力学技术研发上表现出色。
问：国内企业在产品市场上为何选择跟随并试图打破国外高端市场的垄断？
答：国内企业之所以选择跟随并试图打破国外高端市场的垄断，是因为长期受到国际市场上的价格垄断影响，例如空运美的等品牌凭借其技术和资本优势，将产品的售价推至较高水平。国内企业希望通过起名等方式中断或打破这种垄断状态，同时在技术、工艺优化及设备投入等方面努力提升自身竞争力。
问：在半导体、芯片贴装和医疗等领域，中国是如何取得突破并缩小与国际头部企业的差距的？
答：中国企业在半导体、芯片贴装和医疗等领域，通过技术创新、专业技术积累以及引进先进设备等方式实现了部分技术突破，尤其是在绕线技术方面。一些品牌如万事达、万万宝之、高微电等依托自身4伏电机研发优势，逐渐投入空心杯电机的研发。虽然行业与传统电机相关联，但也面临着众多挑战，正逐步缩短与头牌企业和第二、三梯队数量间的差距。
问：减速器在各类关节中应用情况及其价格差异如何体现？
答：减速器因其高效的动力传动特性，在民用、工业用品、汽车行业等各种场景广泛应用。其中，减速器种类主要包括行星减速器、斜部减速器和阿威减速器，它们各自根据使用场景和需求有不同的结构设计和性能特点。例如，行星减速器适合精度较高的场合，斜部减速器则适用于大减速比场景以提供稳定的抗冲击性能。在价格上，不同类型的减速器存在显著差异，一般来说，阿威减速器由于市场需求相对较小和技术难度较高，价格相较于行星减速器更高。此外，全球市场份额较大的品牌如日本哈姆拿克在减速器领域占据领先地位，其产品价格普遍高于国内厂商的产品，如6D或秦川。
问：新型咨询器传动过程中的关键技术和优势是什么？
答：新型咨询器采用滚珠式钢传动，其执行逐项推力承载能力最大且效率高达90%以上，远超全球范围内其他公司的同类产品（约85%）。滚珠传动具有较高的耐磨性和稳定性，是一种精密、高技术含量的传动零件。然而，因其复杂的加工工艺、较长的制造周期以及较高的生产成本（批量价格可达数千元至上万元），使得其在实际应用中的价格较高。
问：如何理解并解决新型咨询器在性价比方面的挑战？
答：尽管新型咨询器在性能和技术层面表现出色，但由于高昂的成本限制了大规模普及的可能性。从成本角度来看，当前主要问题是加工工艺繁琐且效率低下，导致每个部件的加工耗时较长。未来有望通过引入新技术、新材料或改进加工方法降低成本，例如降低外盖膜等防腐涂层的应用，并尝试采用新型工艺优化整体流程。此外，替代方案也在探索中，例如在某些特定场景下，可以通过使用旋转关节替换线性关节来提高效率并降低成本。
问：特斯拉等公司在人形机器人项目中，是否会将所有线性关节替换成旋转关节？
答：目前来看，特斯拉等人形机器人确实已经开始将一些线性关节替换为旋转关节，以提高灵活性和适应性。不过，在实践中并非所有部位都能完全由旋转关节替代，尤其是那些涉及精确定位或特殊力量需求的关节。例如，腰部和腿部仍然可能保留线性传动系统，以便更好地模拟人类运动轨迹和动作执行。不过，随着技术进步和不断试验，未来更多关节可能会转向旋转传动设计。
问：如何看待特斯拉计划在明年部署1000台人形机器人到其工厂内的目标？
答：特斯拉设定明年达到1000台人形机器人的目标是基于当前项目的进展速度评估而来。自去年四月宣布以来，该项目已取得显著进展，特别是擎天柱机器人已在工业场景中得到初步验证。尽管相比最初预测存在一定的差距，但考虑到该企业的快速开发与迭代能力，这一数字仍较为保守。同时，国内多家企业也在积极推动人形机器人市场的发展，显示出行业整体对人形机器人应用潜力的认可和支持。
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