人形机器人行业研究

人形机器人行业研究1.结论及投资分析以特斯拉为代表的汽车厂商积极投入人形机器人产业，汽车零部件有望发挥研发、制造、资金等优势，借助汽车客户优势，切入机器人新赛道。特斯拉机器人的设计、开发、供应链借鉴了汽车的丰富经验，相关汽车零部件有望率先参与特斯拉机器人产业，打造第二成长曲线。我们认为在汽车零部件寻找机器人相关投资机会选择的标准有两个：一是特斯拉车链供应商，二是具有机器人相关业务或者原有业务有向机器人延伸可能的公司。机器人关节的执行总成、减速器、丝杠等环节弹性大，部分汽车零部件供应商原有业务与机器人关键部件有协同性，有望向机器人业务延展。2.Teslabot不断迭代，孕育下一轮科技革命2.1.特斯拉引领，人形机器人即将爆发特斯拉强势进军人形机器人市场，引领下一轮科技革命。2021年8月19日，特斯拉在首个AI日上发布人形机器人概念图及视频，宣布特斯拉通用机器人计划。2022年9月30日的AI日特斯拉Optimus原型机首次现身，特斯拉人形机器人加速推进。特斯拉计划将Optimus系列机器人与Model系列电动车作为同样重要的产品线，打通工业、商用、家用场景限制，填补劳动力缺口，用机器代替人类执行危险、无聊、重复和人们不愿意做的工作，整合各类应用场景，成为继PC、手机、智能电动汽车后下一代的超级智能终端。特斯拉人形机器人不断迭代，商业化落地持续加速。2022年9月特斯拉原型机只能缓慢张手、抬手，发布会现场由工人人员搬运出场，发布会展示的视频中只能做下蹲、拿/搬运箱子、抓取物体、浇花等简单动作。2023年5月特斯拉发布的演示视频中可以集体步行、灵活抓取放下物体等更复杂的动作。2023年9月，特斯拉再度发布新视频，特斯拉机器人可以依靠视觉对物体分类、找准身体平衡感，能做出单腿直立等动作。特斯拉人形机器人以每3-6个月的时间间隔加速迭代，细节方案越来越向商业落地靠近。1.1.人形机器人有望成为下一个新能源汽车回顾新能源车的发展，人形机器人处在商业化的前夜。在特斯拉出现之前，新能源车也面临过成本与需求不清晰的混沌期，主要是短期技术的限制造成的。尽管电动汽车19世纪就诞生，早于汽油车，但当时电池密度低、寿命端，无法与快速进步的内燃机汽车竞争，在过去百年之中市场先选择了汽油车。随着2005年后电池技术的多轮迭代，续航、充电、寿命等性能都取得突破，在特斯拉的引领下，成本与需求的瓶颈被打破，新能源汽车市场最终迎来了爆发。人形机器人目前尚未大规模量产，但随着控制方法、人工智能、深度学习等计算机、通信技术的不断突破，人形机器人快速迭代，以最新一代的波士顿动力双足机器人Atlas为例，仅6年左右的时间，Atlas从蹒跚学步进展到了流畅跑酷。在劳动力不足的大背景下，技术进步叠加资本进入，产业也亟待更多人形机器人的市场化落地。特斯拉有望成为人形机器人行业的破局者，特斯拉人形机器人Optimus是新能源车中的Model系列。特斯拉从Roaster到ModelS/X，再到Model3/Y，加速了全球电动化，尤其是特斯拉中国工厂，一方面实现了更高效率、更低成本的大规模生产，另一方面拉动了消费者对电动车接受度的提升。特斯拉人形机器人有望复制其在新能源汽车上的路径，发挥其强大的工程能力以及人工智能上的优势，整合并创新现有技术，实现低成本、高效率的大规模量产，推动人形机器人全球化的应用。另外，中国供应链在特斯拉新能源汽车降本上发挥了重要作用，上海工厂扮演了特斯拉产能释放的最重要的角色之一，我们认为在人形机器人市场，中国供应商和供应链同样也会发挥类似的作用。3.人形机器人的关键部件3.1.采用电驱路线，执行器是人形机器人的最核心特斯拉人形机器人采用电驱动的技术路线，即电机+减速器的执行器。根据2022年特斯拉AIDAY发布会，特斯拉人形机器人全身包括28个运动关节（不含手部），采用集中式的布局，包括三种旋转执行器和三种线性执行器。特斯拉的人形机器人手指有6个执行器和11个自由度，搭载了能够驱动手指并进行感知的传感器。机器人关节驱动器是双足仿人机器人关键部件，按动力来源可以分为液压、气动、电机驱动等，特斯拉人形机器人采用电机驱动的方式。电机驱动方案的驱动器一般由电机、减速器、编码器、控制板和控制软件等组成，分为刚性驱动器、弹性驱动器和准直驱驱动器等类型。传统刚性驱动器由电机、高传动比减速器、刚性力矩传感器、输出端组成，其中刚性力矩传感器是可选择项；弹性驱动器在高传动比减速器与输出端之间加了弹性体，用位置传感器检测弹性体的形变，可以推断出力矩的大小；准直驱驱动器是高力矩密度电机+低传动比减速器的组合，通过电机的电流大小间接推断出输出力矩的大小。刚性驱动器设计理论相对成熟，在传统的双足机器人、工业机器人、协作机器人和工业精密转台等方面得到广泛应用，但由于电机和减速器功率密度限制，限制其在双足仿人机器人上的应用。弹性驱动器由于弹性体引入，给控制带来了难度，尤其在机器人腿部使用，因此弹性驱动器需要在功率密度、能量效率、结构布局等指标间平衡，结合机器人整机结构布局、运动步态控制算法做整合优化。准直驱驱动器目前主要应用在四足机器人中，技术发展迅速，但需要在编码器技术创新和电机功率密度上突破。3.2.精密减速器：旋转执行器的“肌腱”特斯拉人形机器人的肩、髋等需要大角度旋转关节所采用的主要是旋转执行器。根据特斯拉2022年AIDay发布会，特斯拉旋转关节分为3种尺寸，由无框电机、双编码器、力矩传感器、谐波减速器组成。精密减速器是旋转执行机构的核心部件之一。减速器是连接动力源和执行机构的中间机构，具有匹配转速和传递转矩的作用，类似于工业机械的“肌腱”。电机有高转低扭的特点，因此每台伺服电机都要搭配使用一个减速器，实现降低转速、提升扭矩以满足不同的工况。按照控制精度划分，减速器可分为一般传动减速器和精密减速器。一般传动减速器控制精度低，可满足机械设备基本的动力传动需求。精密减速器回程间隙小、精度较高、使用寿命长，更加可靠稳定，应用于机器人、数控机床等高端领域。精密减速器种类较多，包括谐波减速器、RV减速器、摆线针轮行星减速器、精密行星减速器等。谐波齿轮减速器是一种靠波发生器使柔轮产生可控的弹性变形波，通过其与刚轮的相互作用，实现运动和动力传递的传动装置，其构造主要由带有内齿圈的刚性齿轮（刚轮）、带有外齿圈的柔性齿轮（柔轮）、波发生器三个基本构件组成。谐波传动有回差小、运动精度高、传动比大、体积小、重量轻等优点。谐波传动的工作原理采用波发生器主动、刚轮固定、柔轮输出形式，当波发生器装入柔轮内圆时，迫使柔轮产生弹性变形而呈椭圆状，使其长轴处柔轮齿轮插入刚轮的轮齿槽内，成为完全啮合状态；而其短轴处两轮轮齿完全不接触，处于脱开状态，当波发生器连续转动时，迫使柔轮不断产生变形并产生了错齿运动，从而实现波发生器与柔轮的运动传递。柔轮是谐波减速器关键部件，在谐波减速器运动中不断变形，容易发生疲劳断裂，因此提升柔轮精度、保持寿命是柔轮设计和热处理工艺最为关键的目标，其原材料、齿轮齿形设计以及热处理工艺都会对其性能产生影响。RV减速器是在传统摆线针轮、行星齿轮传动装置的基础上发展起来的传动机构。RV减速机由一个行星齿轮减速机的前级和一个摆线针轮减速机的后级组成，主要零件包括正齿轮（行星轮）、RV齿轮、曲柄轴、销（针齿销）、外壳（针轮）、输出轴等。RV减速机通过正齿轮变速、差动齿轮变速进行变速。正齿轮变速通过行星轮和太阳轮实现的齿轮变速。差动齿轮变速是行星轮带动曲轴旋转，曲轴带动RV齿轮摆动。在第一减速部中，输入轴的旋转从输入齿轮传递到直齿轮，按齿数比进行减速；在第二减速部中，有一个曲柄轴与直齿轮相连接，在曲柄轴的偏心部分，通过滚动轴承安装RV齿轮，曲柄轴会带动RV减速机做偏心运动，当曲柄轴转动一周，RV齿轮就会沿与曲柄轴相反的方向转动一个齿，从而达到减速效果。RV减速机具有高精度、大速比、高刚性、高过负载及长寿命特点，且具有振动小，噪音低，能耗低等优点。RV减速器与谐波减速器一样，具有精度高、单机传动比大等特点，但相较于谐波减速器，RV减速器组成更加复杂，导致体积和重量较大，由于不存在变形运动，因此具有更高的刚性和扭矩承载能力，主导重负载精密减速器领域。行星减速机包含一个中央太阳齿轮，由几个行星齿轮包围，由行星架固定，并封闭在齿圈内。当入力侧动力驱动太阳齿时，可带动行星齿轮自转，并依循著内齿环之轨迹沿著中心公转，行星之旋转带动连结于托盘之出力轴输出动力，利用齿轮的速度转换器，将电机（马达）的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩。行星减速机有重量轻、体积小、传动比范围大、效率高、运转平稳、噪声低适应性强等特点，采用直齿与斜齿两种齿轮类型，通常减速比10以下为一级减速，当一个齿轮传动无法满足比较大的齿轮传动比时，必须2套或3套来满足大减速比的需求，但容积会增大，因此行星减速机主要运用于直角坐标系智能机器人。不同减速原理的减速机构各有特点，需要根据机器人的设计侧重不同对减速器选型。一般采用大减速比的机构使用谐波减速器或者摆线针轮减速器，小减速比的机构选择行星减速器、皮带/链条传动、简单齿轮传动等。减速器的选型取决于机器人的功能、空间布局和设计等多方面因素，各类减速器的性能没有绝对的优劣之分。其中，谐波减速器具有单级传动比大、体积小、质量小、运动精度高并能在密闭空间和介质辐射的工况下正常工作的优点。在输出力矩相同时，谐波减速器相比一般减速器的体积可减少2/3，重量可减轻1/2，因此谐波减速器在机器人小臂、腕部、手部等部件具有较强优势。RV减速器传动比范围大、精度较为稳定、疲劳强度较高，具有更高的刚性和扭矩承载能力，在机器人大臂、机座等重负载部位拥有优势。谐波减速器容许力矩负载在1,500N·m以内，RV减速器容许力矩负载可达8,000N·m，因此谐波减速器在大负载工况下有局限，RV减速器在轻量化工况下有不足。此外，RV减速器零部件数量多，制造和装配难度大，大规模生产难度更高。全球谐波减速器和RV减速器市场格局集中度高，长期被日本厂商主导，但国产厂商不断追赶，国产化率逐步提升。精密行星减速器市场格局较分散，众多国产厂商均有参与。谐波减速器市场上，日本厂商哈默纳科长期占据主导地位，2021年哈默纳科占据全球谐波减速器市场的82%，绿的谐波占比7%，其他厂商占比11%。中国谐波减速器市场上，2021年哈默纳科与绿的谐波分别以36%、25%的市场份额处于领先地位，来福、新宝、大族、德福分别占据8%、7%、5%、4%的市场份额。根据高工机器人统计，2022年国内RV减速器市场国产替代趋势显著，纳博特斯克虽然以51%市占率稳居首位，但同比持续下降，国产品牌环动科技、珠海飞马、秦川、中大力德、南通振康市场份额逐步攀升，市占率分别达14%、8%、4%、4%、3%。在全球范围内，德国、日本等国家的精密行星减速器产品在材料、设计水平、质量控制、精度、可靠性和使用寿命等方面处于行业领先地位。精密行星减速器国产厂家有科峰智能、纽氏达特、中大力德等，国外精密行星减速器主要厂家为日本新宝、纽卡特、威腾斯坦等。2022年国内精密行星减速器市场，日本新宝市场份额约20.4%，处于领先地位。目前仿生机器人的关节减速器方案以谐波为主，不同类型的机器人减速器选型各有特点，随着关节方案的推陈出新，相应的减速器设计有望不断创新。仿生机器人代表厂商中优必选WalkerX每条腿使用了6个谐波减速器，美国敏捷机器人Digit每条腿会使用4个谐波减速器，美国OSU（俄勒冈州立大学）的Cassie双足机器人采用的是1级或2级行星减速器。TeslaBot采用的是高减速比的谐波减速器，HondaAsimo采用的也是类似的设计。人形机器人的关节数量远高于工业机器人（每台使用2-6个），因此人形机器人的爆发将大幅扩大精密减速器的使用量。3.3.丝杠：化旋转为直线运动，线性执行器的关键特斯拉线性执行器是通过丝杠机构将电机的旋转运动转化成直线运动，进而实现对机械装置的直线位移。线性执行器是特斯拉Optimus两大类执行器之一，特斯拉2022年AIDAY发布会上展示的方案是无框电机+丝杠+力传感器+单编码器，全身28个关节中线性执行器占一半，即全身共有14个线性执行器，腿部和上肢均有分布。线性执行器的动力源仍是基于旋转的无框力矩电机，通过丝杠将相应的旋转运动最终转化成直线运动。相比旋转关节，线性执行机构的精度和刚度更好，耐冲击性强，能量效率高，因此擎天柱的线性执行器主要分布在腿部负责支撑和承力的髋关节（每条腿1个）、膝关节（每条腿1个）及踝关节（每条腿2个），上肢的肘关节（每个手臂1个）和腕关节（每个手臂2个）。腿部和肘关节采用线性执行器驱动器关节的优点是空间利用率高，可以纵向布局，布置更大更长的电机，提供更大的推动力，实现低功耗高推力。特斯拉的线性执行器在极限测试中能提起一架500kg重的钢琴。不过同样功率密度下，丝杠的输出速度偏低，关节力透明度欠佳。丝杠是将旋转运动变成直线运动的传动副零件，按摩擦特性可分为三类:即滑动丝杠、滚动丝杠及静压丝杠。滑动丝杠的牙型多为梯形，滚动丝杠分为滚珠丝杠和滚柱丝杠两大类。2022年AIDAY发布会上特斯拉机器人线性执行器的方案中使用了10个行星滚柱丝杠和4个梯形丝杠。滑动丝杆与滚动丝杠相比结构更简单，由螺杆和螺母组成，没有滚珠或滚柱。滑动丝杆的优点是制造简单，成本低，有自锁性（相对滚珠丝杆），但传动效率、精度、转速均不如滚动丝杠。行星滚柱丝杠与滚珠丝杠的结构相似，区别在于行星滚柱丝杠载荷传递元件为螺纹滚柱，是线接触；滚珠丝杠载荷传递元件为滚珠，是点接触。行星滚柱丝杠在主螺纹丝杠的周围布置了6-12个螺纹滚柱丝杠，滚柱螺母内使用的是小螺纹滚柱与主丝杠相互啮合，螺母的结构类似于行星齿轮箱，因此行星滚珠丝杠的承载能力非常强。行星滚柱丝杠能承受的静载为滚珠丝杠的3倍，寿命为滚珠丝杠的15倍，转速更高，体积更小，可以自锁部分。滚珠丝杠是点接触，因此摩擦力小，相比滚柱丝杠的传动效率高，噪音小，但负载、刚性、耐冲击性、寿命、转速等性能不如滚柱丝杠，且不能自锁。成本上，滚珠丝杠高于滑动丝杆，但低于滚柱丝杠。反向行星滚柱丝杠的工作原理与标准滚柱丝杠相同，只是螺母和螺钉的功能相对于滚柱相反。由螺母旋转作为主动输入，丝杠直线运动作为被动输出。螺母旋转时，滚柱既绕着螺母轴线公转，又绕着自身轴线自转。反向式行星滚柱丝杠因其可将螺母作为电机转子实现电机和直线传动机构融合设计的特点，在要求空间紧凑的机电伺服系统中得到了越来越多的应用。特斯拉2022年AIDAY发布会中的线性执行机构采用了反向行星滚柱丝杠技术，即螺母旋转、螺杆不动的滚柱丝杠方案。全球滚柱丝杠厂商主要在欧洲，舍弗勒基本垄断国际高端行星滚柱丝杠市场，国内只有少量厂商参与滚柱丝杠的研发和生产，产品性能与国外厂商差距较大。全球具有大批量制造滚柱丝杠的厂商主要有4家，包括瑞士的GSA、瑞士的ROLLVIS、法国的EWELLIX和美国的MOOG（滚柱丝杠业务收购的意大利VCS），其中舍弗勒控股GSA，2022年收购了EWELLIX，ROLLVIS2016年被GSA收购，因此国际高端行星滚柱丝杠市场均被舍弗勒控制，GSA是全球最大的滚柱丝杠厂商。EWELLIX、Rollvis、GSA是全球滚柱丝杠龙头，国内厂商与国外差距较大，滚柱丝杠的国产化率较低。2022年Rollvis、GSA和Ewellix在中国市场份额占比分别为26%、26%、14%，中国本土行星滚柱丝杠厂商合计市场份额占比为19%。滚珠丝杠市场上NSK、THK、HIWIN、SKF等是主要的供应商，其中日本和欧洲滚珠丝杆企业占据了全球约70%的市场份额，全球CR3约占35%份额。随着大规模应用和规模化生产，滚珠丝杠产品价格逐步下降，从由2014年的225元/套下跌至2021年的181元/套。滚柱丝杠由于加工难度高、应用规模小，目前价格昂贵，远高于滚珠丝杠。3.4.空心杯电机：灵巧手关节的主体特斯拉机器人灵巧手使用经典的六电机驱动方式，拇指采用双电机驱动弯曲和侧摆，其它四指各用一个电机带动。TeslaOptimus的每只灵巧手使用了6只空心杯关节，在灵巧手中相应的传动配置是空心杯关节+蜗轮蜗杆+多级行星减速器。空心杯电机是一种特殊的直流电机，突破传统直流电机的结构形式，采用无铁芯转子和空心杯线圈电枢绕组，属于直流、永磁、伺服微特电机，因形状类似水杯被称为“空心杯电机”。其由于特殊的转子结构具备较好性能：（1）灵敏调节，空心杯电机起动、制动迅速，响应较快，在推荐运行区域内的高速运转状态下，可以对转速进行灵敏调节；（2）节能，无铁芯设计避免涡流引发的电能损耗，极大提高能量转换效率；（3）轻量化，与同等功率的铁芯电动机相比，其重量、体积减轻1/3-1/2，显著提高能量密度。空心杯电机工艺流程复杂，加工难度较高，核心技术壁垒主要是绕线工艺。由于空心杯电机对体积、转速和功率密度的高标准，线圈绕制成为决定性影响因素，其线径、匝数、线性等都直接影响各项核心参数，不同绕线机制的空心杯槽满率差异较大，进而影响电机损耗、散热、功率。空心杯电机下游应用领域广阔，主要应用在对精度、转速、控制性能要求较高的光学、测量、国防、航空航天等领域，同时在医疗领域的假肢、外骨骼等细分市场也有广泛应用。根据NTCysd测算2022年全球空心杯电机市场规模为51.0亿人民币，预计2028年市场规模将达到83.0亿人民币，CAGR约为8.5%。根据QYResearch的统计数据，2021年中国空心杯电机市场规模为2.36亿美元，预计2028年市场规模将达到4.73亿美元，CAGR约为10.44%。目前空心杯电机市场上，海外厂商占据领先地位，根据QYResearch的统计数据，2021年全球CR3占据空心杯电机55.43%的市场份额，市场集中度较高，海外头部厂商包括瑞士MaxonMotor、德国Faulhaber，而国内厂商近年来不断在技术研发实现创新突破，加速产品迭代，涌现出鸣志电器、鼎智科技等较具竞争力的企业，但从空心杯电机性能及价格上看，国内企业与国外头部企业仍存在一定差距。机械手的传动机构决定效率、可靠性和成本，一般机器人机械手传动方式分为齿轮传动、连杆传动、肌腱传动、材料形变等，大多数机械手采用线驱方案。3.5.人形机器人的其他关键零部件3.5.1.无框力矩电机无框力矩电机，是一种以输出扭矩为衡量指标的无框架式永磁电机。无框力矩电机不同于传统的永磁电机，它没有机壳（也称为“框架”），只有转子和定子2个部件。无框力矩电机由驱动器供电，驱动器控制U/V/W三相电形成电磁场，永磁体的转子在此磁场的作用下转动。无框力矩电机可以通过霍尔元件做为反馈信号，也可以通过另外加装的编码器信号做为反馈，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度，达到伺服控制的目的。无框力矩电机作为动力源，具有与传统伺服电机相同的用途，但在某些应用中具有明显的优势。在电机原理上，无框力矩电机可长时间低速运行（甚至停机），而伺服电机主要靠脉冲来定位，使输出的控制量随输入目标（或给定值）任意变化的自动控制系统。在电机性能上，无框力矩电机即使在被锁定（即转子不能转动）的情况下，也能继续低速运行而不会损坏电机，而伺服电机将电压信号转换成扭矩和速度来驱动，电机转子转速由输入信号控制。此外，无框力矩电机可以直驱作为动力源，元件集成到机器结构中，有效降低风摩损失，改变传动方式，减少所用零件，因此具备较高的刚度、效率、静音性以及稳定性和维护性。无框力矩电机主要厂商包括TQ-RoboDrive、科尔摩根、AlliedMotion、TECNOTIO、Parker等，产品大多应用至机器人、医学、航空航天、光学和其他技术要求高的场景中，各家厂商的产品各具技术优势和特点，但都旨在通过定转子技术设计，提高扭矩密度，实现自主可控的灵活性和较强的负载性，并力求实现设计简化，在保证运动平稳基础上，减少能量损失和维护成本。3.5.2.力传感器力矩传感器又称为扭矩传感器，力传感器是感知并度量力的关键部件。按照测量维度，力传感器可以分为一至六维力传感器。单轴力传感器指测量单一维数方向上的力或力矩，同理多轴力传感器就是可以检测多个维数方向上的力或力矩。六维力和力矩传感器指的是一种能够在笛卡尔坐标系中同时测量力和力矩并且可以各三个分量的转换成为电信号的器件。单轴力矩传感器技术门槛不高，生产企业众多，六维力矩传感器技术门槛较高，供应商较少。根据感力原件的不同，传感器主要分为三类：应变式力传感器、光学式传感器以及压电式力传感器。应变式力传感器，采用的是硅应变片或金属箔，本质是材料本身发生形变进而转化为阻值变化；光学式传感器则是通过光栅反映形变，再转化成力；压电式传感器是将被测物理量变化转换成压电材料因受机械力产生静电电荷或电压变化的传感器，可分为电容和压电两种，电容是通过极距的变化导致电压变化，压电则是通过形变改变电荷。人形机器人中力/力矩的传感需求来自主体、关节、手腕、灵巧手等。在平面路面上工作的人形机器人可不采用六维力传感器，但面对复杂路况的情况下，人形机器人需要采用六维力传感器，主体的力控方案根据实际需求和成本情况的不同有多种解决方案。关节方面，旋转关节在减速机外部放置一个力矩传感器。直线关节如果是旋转电机，放扭矩力控传感器，如果是直线电机，在推杆上放拉压力传感器。手腕力控根据机器人的工作性能要求来确定。灵巧手力控有两种技术路线，一种在直线电机推杆上放拉压力传感器，另一种在手部内放置触觉传感器。根据贝哲斯咨询数据，2022年全球力和力矩传感器市场规模为572亿元，预计2028年全球市场规模将增长至805亿元人民币，2022-2028年CAGR预计为5.84%。目前六维力矩传感器单价昂贵。根据e-motionsupply和爱采购网站数据，ATI旗下机器人常用的mini45、axia80m8、nano43型号产品进口价格全都超过3万元人民币，大型传感器omega191进口价格在10.5万元。国产厂商海伯森产品标价为4.5万元，FUTEK实验用大型六维力传感器价格在10万-20万之间。全球的六维力传感器厂商主要包括欧美厂商ATI、AMTI、Kistler，日本企业Sintokogio、WACOH-TECH，以及机器人末端工具生产商SCHUNK、OnRobot、Robotiq等。国内厂商主要有宇立仪器、坤维科技、海伯森等。国外六维力传感器价格普遍较高，但性能较稳定，国产六维力/力矩传感器与海外厂商传感器在灵敏度、串扰、抗过载能力及维间耦合误差等方面仍存在差距。3.5.3.编码器编码器，是一种用来测量机械旋转或位移的传感器。它能够测量机械部件在旋转或直线运动时的位移位置或速度等信息，并将其转换成一系列电信号。根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式；根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式。编码器在实际应用中主要分为单编码器方案、双编码器方案和多编码器方案。单编码器方案输出信号的调试和校准相对容易，可减少调试时间和成本，满足大多数基本应用场景需求，但抗干扰能力较弱，输出信号的稳定性较差，主要应用在位置反馈、角度测量等辅助场景。双编码器方案可以提高系统的可靠性和稳定性，增加抗干扰能力，提高系统的精度和稳定性，满足高精度应用场景的需求大量应用在机械加工和机器人控制中，特斯拉擎天柱、本田ASIMO、智元远征A1均有应用。双编码器方案调试和校准相对复杂，维护成本较高，需要占用更多的空间和资源。多编码器方案优势与双编码器方案相同，此外还可增加系统的灵活性和可扩展性，但成本过高，通常应用在工业自动化生产线上，且需要更加严格的设计和管理，以确保多个编码器之间的协调和一致性。2022年我国编码器市场规模达25.74亿元，国外厂商占据主要市场份额，日系的多摩川和欧系的海德汉分别以25.6%、14.3%的市占率处于领先地位。国产编码器在使用性能上与国外编码器仍有一定差距，在使用方式上，国产编码器通常是360度（无限转动）的，国外编码器的工作角度较多为90度、180度等。国外编码器在功能性方面更加丰富，分辨率通常较高，可以满足高要求的控制系统。此外，国外厂商编码器安全性更好，适用于恶劣环境下的应用场景，耐用性更强，国产编码器大多成本较低，可以满足客户降本需求。目前我国主要编码器厂商主要包括宜科电子、东崎、