1. ヒューマノイドロボットの内訳と価値分布
1. ヒューマノイドロボットの分解
2021年8月に開催された第1回テスラAIデーで、テスラは同社初のヒューマノイドロボット「オプティマス」のコンセプト画を公開した。このヒューマノイドロボットは、身長5フィート8インチ、体重125ポンド、運搬能力45ポンド、デッドリフト能力150ポンドを有し、電気自動車で使用されているものと同様のスマートアルゴリズムによって制御される。プロトタイプは2022年2月に発売され、ほぼ完成した新世代のヒューマノイドロボットは2022年9月30日のAIデーで発表される予定。2023年7月の世界人工知能会議で発表される予定。
テスラがリリースした最新世代のオプティマスは、体の機械部分に28個の関節（14個の回転アクチュエーター+ 14リニアアクチュエーター）があり、2つの器用な手には合計12個の関節（6個のアクチュエーター* 2）があります。 テスラのヒューマノイドロボットの器用な手は、人間の手を模倣し、適応的な把持能力を持つように設計されています。 手の構造は5本の指と複数の関節を持っています。 親指はデュアルモーターを使用して曲げと横振りを駆動し、他の4本の指にはそれぞれ1つのモーターがあります。 合計6つのアクチュエーター、11の自由度、20ポンドの負荷、把持角度への適応能力、ツールを使用する能力、小さな物体を正確に把持する能力を備えています。 テスラヒューマノイドロボットの28個のアクチュエーターは、肩（6個）、肘（2個）、手首（6個）、胴体（2個）、腰（6個）、膝（2個）、足首（4個）に分散されています。
テスラオプティマスの回転ジョイントソリューション：フレームレスモーター＋高調波減速機＋トルクセンサー＋位置センサー＋ベアリング（アンギュラコンタクトボールベアリング＋クロス円筒ころ軸受）＋エンコーダ。テスラは同時に、それぞれ20Nm/110Nm/180Nmの異なるトルクを持つ3つの回転減速機を含むアクチュエータ製品ポートフォリオを実演しました。全身の配置：肩に6個、手首に2個、腰に4個、胴体に2個。
テスラオプティマスのリニアジョイントソリューション：フレームレスモーター＋遊星ローラースクリュー＋トルクセンサー＋位置センサー＋ベアリング。テスラは同時に、トルク500N/3900N/8000Nの異なるトルクを持つ3つのリニアアクチュエータを含むアクチュエータ製品ポートフォリオを実演しました。全身の分布：肘2本、手首4本、腰2本、膝2本、足首4本。
2. ヒューマノイドロボットの主要部品の価値分布
テスラ オプティマスを参考にすると、ヒューマノイドロボットの価値は主に FSD システム、AI チップ、アクチュエータ、器用な手足の骨格に分散されています。 FSD/AI チップ：テスラのコア競争力で、1 台あたりの価値は約 50,000 元で、コストは約 26.5% を占めています。 ロータリーアクチュエータ：組み立て製品はサードパーティによって供給され、ハーモニック減速機（または新しいハーモニックのような減速機）、フレームレストルクモーター、トルクセンサー、エンコーダ、ベアリングなどの主要な部品が含まれ、コストは約 23% を占めています。 リニアアクチュエータ：組み立て製品はサードパーティによって供給され、遊星ローラースクリュー、フレームレストルクモーター、トルクセンサー、エンコーダ、ベアリングなどの主要な部品が含まれ、コストは約 28% を占めています。 器用な手：コアレスモーター、遊星ギアボックス、センサー、ボールねじなどが含まれ、コストは約 7% を占めています。 四肢骨格：機械構造部品、コストの約13％を占める。サードパーティから供給される非組み立て部品のうち、フレームレストルクモーター（14.84％）、遊星ローラースクリュー（14.84％）、ハーモニックリデューサー（7.42％）、トルクセンサー（7.42％）、エンコーダ（4.45％）、コアレスモーター（3.82％）が大きな割合を占めています。 2.ヒューマノイドロボットの主要リンクの分析
1. 削減者：技術的障壁が高く、国内代替が加速している
ロボット減速機は、主にRV減速機とハーモニック減速機の2つのカテゴリに分けられます。ハーモニック減速機は、単段伝達比が大きく、サイズが小さく、質量が軽く、運動精度が高いなどの利点があります。限られたスペースや中程度の放射線条件でも正常に動作し、ヒューマノイドロボットなどの軽負荷精密減速分野に適しています。ハーモニック減速機と比較して、RV減速機は、伝達比の範囲が大きく、精度が比較的安定しており、疲労強度が高く、剛性とトルク容量が高いなどの利点があります。主にロボットアームや機械ベースなどの重負荷部品に適しています。
ハーモニック減速機の難しさは、主に歯の設計、材料、加工設備、技術、一貫性にあります。技術的な難しさは具体的には以下のとおりです。歯形設計：ハーモニック減速機の伝動原理は2つのギアの噛み合い運動であり、フレックススプラインは常に変形しているため、ギアの高さ、幅、形状などの設計は減速性能に大きな影響を与えます。影響。材料：フレックススプラインは継続的に変形してトルクを伝達するため、材料の一貫性、負荷、精度、疲労寿命に大きな課題があります。通常の金属や合金では要件を満たすのが困難です。加工設備：フレックススプラインは非常に薄く、厚さは約100μmです。加工と切断の要件は高く、高精度のCNCグラインダーとギアホブ盤を輸入する必要があり、日本の高精度工作機械には国内での制限があります。加工技術：フレックススプラインの加工と切断は非常に要求が厳しく、一部のプロセスは依然として従業員の経験の蓄積に依存しています。 一貫性：大規模量産では、不良率を下げ、製品の一貫性を維持することが非常に困難です。ハーモニック減速機と比較して、RV減速機は構造がより複雑で、加工精度と技術に対する要求がより厳しいです。技術的な難しさは具体的には以下のとおりです。加工精度：構造が複雑です。実際の作業条件では、RV減速機を繰り返し正確に位置決めする必要があり、これは減衰することなく精度を維持するために連続的に始動とブレーキをかけることと同等です。精度が低いと、製品の摩耗を引き起こします。加工技術：歯面熱処理、加工精度、部品の対称性、グループ化技術、組み立て精度など、さまざまなプロセスの緊密な連携。これらのプロセスの最終組み立て許容差は、製品の摩耗と寿命を引き起こします。一貫性：精密部品として、単一の製品で高い性能を実現することは難しくありませんが、大規模量産製品が標準性能を満たすことは大きな課題です。
減速機の輸入独占は打破され、国産化が進んでいると予想されている。世界のロボット減速機市場は集中度が高く、日本メーカーがほとんどの市場シェアを占めている。2021年、ナブテスコは中国のRV減速機市場シェアの53％を占め、ハモンナコは中国の高調波減速機市場シェアの35.5％を占めた。しかし、中国は現在、ロボットの重要なコア技術の突破を重要なプロジェクトと見なし、国内メーカーは減速機、コントローラー、サーボシステムなどの主要なコアコンポーネントの問題の一部を克服している。中国のRV減速機の輸出量は全体的に上昇傾向を示しているが、輸入量は全体的に下降傾向を示している。RV減速機の現地化の傾向が現れており、近年、国内の高調波メーカーは徐々に下流顧客のサプライチェーンに参入し、中国ブランドの市場シェアは年々増加している。 日本のHamonoko社の製品などの輸入精密減速機の単価は通常3,000〜4,000元です。国産精密減速機の単価は定価の30％〜50％であり、価格面で優位性があります。
2. リードスクリュー：技術的障壁が非常に高く、国内での代替の余地が大きい。
ねじは、回転運動を直線運動に変換したり、直線運動を回転運動に変換したりするための理想的な製品です。一般的なねじ製品には、滑りねじ、ボールねじ、遊星ローラーねじなどがあります。ボールねじは、工業用精密機械でよく使用される伝動要素です。主な構造は、ボールねじ、ボールナット、ボールの3つの部分で構成されています。コア伝動原理は、回転運動を直線運動に変換し、滑り摩擦を転がり摩擦に変換することです。ねじがナットに対して回転すると、ねじの回転面がボールの周期的な転がりを通じてナットを軸方向に押し、回転を直線運動に変えます。ボールの転がりにより、ねじとナットの間の滑り摩擦が、ボール、ねじ、ナットの間の滑り摩擦に変わります。それらの間の転がり摩擦により、滑りが転がりに変わり、伝動効率が大幅に向上します。遊星ローラーねじは、新世代のねじ山ねじの高精度部門であり、総合的な性能が強く、幅広い応用展望があります。 遊星ローラーねじは、かみ合ったローラーを介して線接触転がり摩擦を発生させ、ねじ伝達プロセス中の接触面と応力面を大幅に増加させます。 精密伝達に使用される以前のボールねじと比較して、伝達効率が大幅に失われることはありません。 同時に、高速、高負荷、高剛性、高リード範囲、小型、低騒音、メンテナンスと分解が容易などの特徴を備えています。 航空宇宙、武器と装備、原子力などの世界的な高精度分野で使用されています。 また、工作機械、自動車のABSシステム、石油化学産業などの民生シーンでも幅広い応用ニーズがあります。
ボールねじ：ボールねじは1874年に発明されました。1930年代、米国のゼネラルモーターズは、自動車のステアリング装置に初めてボールねじ部品を採用しました。1940年代には、ボールねじペアがCNC工作機械で初めて使用されました。、CNC工作機械の理想的な送り要素になりました。工作機械と自動化機器の発達に伴い、ボールねじペアの研究と生産が促進されました。1950年代には、英国のROTAX、日本のNSKなど、工業先進国で多くのボールねじメーカーが登場し始めました。わが国では、1950年代にCNC工作機械用のボールねじペアの開発が始まりました。1964年、わが国は独自に最初のボールねじペアを設計・開発しました。 国が2009年に関連プロジェクトを立ち上げて以来、漢江機械工具や山東博特精工などの国内企業は多くの優れた成果を上げていますが、現時点では、世界の先進企業と比較すると、わが国の高性能製品はまだ改善の余地があります。 国内市場では、中高級ボールねじ市場は主にTHKなどのドイツと日本の企業によって占められています。 NSKやレックスロスなどの国際企業は、ハイエンド市場で90％の市場シェアを占めることができますが、中国本土の企業は主に中価格帯の市場で活躍しており、市場シェアの約30％を占めています。 その主な理由は、わが国の企業が規模が小さく、開始が遅く、製品品質の精度の高いレベルに到達できないことです。
遊星ローラーねじ：1942年、スウェーデンのCarl Bruno Strandgrenが最初に循環遊星ローラーねじの特許を申請しました。1954年に、彼は標準および逆遊星ローラーねじの特許を申請しました。1986年、William J. Roantreeが差動遊星ローラーねじを発明し、次にOliver Saariがベアリングリング遊星ローラーねじを発明しました。1970年、スイスのRollvis社が遊星ローラーねじの開発を開始しました。スウェーデンのSKFも遊星ローラーねじを開発しました。米国のMoog、ドイツのOrtlieb、英国のPower Jacksは、それぞれ成熟した遊星ローラーねじを持っています。製品：米国のExlarとドイツのRexrothは、どちらもそれぞれの電気機械アクチュエータに遊星ローラーねじを使用しています。2022年には、日本とヨーロッパのローラースクリュー企業が中国市場の90％を占めるでしょう。 観燕報告ネットワークのデータによると、2022年の中国の遊星ローラースクリュー市場供給における上位4社のメーカーは、Rollvis（スイス）、GSA（スイス）、Ewellix（スウェーデン）、Rexroth（ドイツ）で、市場シェアはそれぞれ27％、26％、13％、12％となっている。中国企業はこの業界で遅れて参入したため、その競争力は海外の工業先進国の企業に比べて大きく遅れをとっている。