特斯拉机器人被什么“卡脖子”?难点在哪里?

2023-11-09 22:50:08来源:钛媒体APP编辑:居小桃

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  原标题:特斯拉机器人被什么“卡脖子”?难点在哪里?

  01 卡脖子

  人形机器人不算新鲜事,但马斯克要做,那就一定是大事。而大家对给以更多关注,也并非空穴来风,有四大潜在优势:

  首先是个人魅力。马斯克超强的、已经被验证过的创新能力和吸金能力,尤其是2020年后的畅销、股价的暴涨,都为马斯克增加了成功光环。

  二是协同效应。机器人需要的视觉算法、道路规划算法等,和车端的FSD算法有重叠,可以借鉴开发,同时Dojo的算力也可以共同使用,从而平摊研发成本,也加速机器人的迭代。

  三是“自己的狗粮自己吃”。要做的是人形机器人,但人形机器人的一个商业问题则是使用场景不清晰,而则可以在自己工厂里使用,首先从完成简单重复的任务开始,进行迭代。

  当然,目前用机器人肯定是贵的,但考虑到海外人力薪酬的水平,一旦机器人规模化之后,性价比会很突出。

  四是成熟供应链体系和经验。这正好是来解决场景三中遇到的问题,都知道降本,但如何降本呢。那就需要供应链来配合,通过提升工艺、技术,以及规模化量产,来实现平价机器人。

  这一点已经在电动车上得到了验证。甚至有总结到,“海外的技术+中国的供应链”就等于全新的产业浪潮。

  所以从2022年马斯克预告Optimus擎天柱之后,大A的投资人们就热情不减,寻找着各种供应商或潜在的供应商,参与到人形机器人的科技浪潮。这想法也没错,电动车就诞生了一批涨幅可观的供应商。

  但是,在7月的财报会议上,马斯克却说了一句话,很有意思,大致意思是说:

  机器人生产被“卡脖子”了,卡在了执行器上。而执行器呢,必须自己设计,没有供应商能搞定。

  刚看到这句话时,难免有种感觉“是不是看不起人”?我们泱泱大供应链,还搞不定一个执行器吗?难点在哪里?

  02 丝杠有什么用

  执行器决定机器人的负荷和精度,被誉为机器人的“动力电池”。特斯拉Optimus和传统机器人相同点是,在需要大角度旋转的关节,会使用旋转执行器;而不同点是,在膝盖等摆动角度不大的地方,Optimus采用了线性执行器。

  线性执行器集成了伺服电机、减速器、丝杠、传感器和驱动器。特点是可以纵向布局,充分利用胳膊、腿部的空间,布置更大更长的电机,从而产生更大的推力,让机器人胳膊、腿更有力量;长期站立时也可以降低腿部电机能耗;以及让胳膊也更 。

  总之,就是好处很多。当然,也意味着难度更大、成本更高。这个难点在于“反向行星滚柱丝杠”。根据天风证券的报告测算,Optimus的硬件零部件成本中,丝杠的单价为2万元,基本是最贵的单品了,而总价格也高达16万元,占比是妥妥的高。

  看着“丝杠”这个名字,也大概可以猜到是个机械产品。

  丝杠的主要功能是将旋转运动转化成线性运动,或者将扭矩转换成轴向反复作用力。按照结构不同,分为行星滚柱丝杠、滚珠丝杠和梯形丝杠。而按照下游应用则可以分为消费级、工业级、航天级。对应着低中高端产品。

  从图片展示上看,丝杠似乎构造也不难,几个圈、几个螺母、几根柱子。但实际上,在丝杠尤其是行星滚柱丝杠环节,我国的国产化在15%左右,而高端市场大陆企业占比仅为5%,主要被海外企业占据。

  行文到此,就基本“破案”了:特斯拉Optimus的卡脖子环节,就是丝杠,准确说是“滚柱丝杠”。

  03 为什么难?

  为什么国产化率这么低呢?

  首先,制造技术是有难度的。

  常见的螺纹丝杠可以分为四种,三角螺纹丝杠、梯形螺纹丝杠、滚珠丝杠,以及行星滚柱丝杠(注意,是柱子的柱,前面是珠宝的珠)。从左往右,传动精度、传动效率越来越高。

  三角形和梯形已经国产化了,但滚珠丝杠我们也只是在低端实现了突破,高端还需要进口,而在滚柱丝杠方面,自然国产化就又降低了。

  以行星滚柱丝杠为例,螺纹牙型的设计通过决定滚柱-螺母间啮合点位置与轴向间隙大小来决定丝杠的性能。

  而看到传动精度这个标准项,就会联想到“一颗圆珠笔芯的国产化”。确实,虽然产品看起来不起眼,但丝杠对研磨的精细度要求很高。

  我们不缺认真度,但行星滚柱丝杠生产所需要的磨床、机床等加工设备、以及检测设备等,我们却很缺。目前加工高端丝杠的设备被海外垄断,加工中高端丝杠的设备国内仅少数厂商可供货,海外设备仍为主流。

  于是,回到了老生常谈的“工业母机”。

  除了设备缺少之外,材料也是个问题。丝杠生产中需要添加Mo元素的合金结构钢,但配比需要不断摸索,目前国内相关产品的工艺不成熟、性能比较差。

  另外,就算买来了设备、材料,丝杠的生产也不容易。而且也还有不同技术产品,比如标准式、反转式、循环式、差动式、轴承式等等。这些差异不只是理论,也是经验积累。

  所以在材料方面、在丝杠本身生产环节,都有许多无形的know-how成为国产化需要突破的地方。

  如果说难点、累点,有钱赚也行,但滚柱丝杠其实是个小市场。

  据Persistence Market Research数据显示,2023年全球滚柱丝杠市场规模预计为3亿美元,约21亿人民币;即使十年之后,研究机构预测总规模也仅达到5.3亿美元。

  这个预测应该没有包含机器人的假设,如果考虑到特斯拉人形机器人的爆发,那么总量应该会增加几倍。根据开源证券的测算,当产量达到100万、200万台时,所需行星滚柱丝杠市场规模分别达到163亿元、327亿元。

  但是,总蛋糕做大,并不意味着企业就可以“包餐美味”。

  根据报告预测,在机器人规模化生产后,行星丝杠的单价会大幅下降94%,从2万元降低到1200元,总价值量也从16万元下降到1万元。这个预测很残酷,但是也有道理。毕竟,机器人要大规模普及,肯定总价也不能高。更何况,本身还是“价格屠夫”。

  所以,就是,钱少、事儿多,难怪之前国产化不高。而机器人的发展,以及当前资本市场对于供应商的高估值,也许能起到一些促进作用。

  04 突破在何处?

  提起高科技,很容易想到一排排代码。但没想到,却会被这些钢钢铁铁卡脖子。事实上,滚珠、滚柱丝杠的重要性,并不只限于机器人。各种机械定位精度控制领域都离不开,比如精密机床、航空航天、测量设备等。

  和滚柱丝杠相比,在滚珠丝杠领域,状况就要好一些。

  市场空间更大,2022年全球有近1600亿人民币。国产化率有提高,在中端市场,中国大陆公司占据30%份额,中国台湾占据40%份额,但在高端领域,德国、日本公司则占据了90%份额。这也符合大家对机械领域竞争格局的印象。

  后进者如何实现超越呢?

  最好的方式,莫过于直接更换赛道。但机械领域,和材料一样,日积月累的功夫,谁也躲不掉。天赋强,又勤奋的,无非时间短一些,但肯定没有捷径可以走。

  所以,哪怕特斯拉是“价格屠夫”,能冲到供应链里还是要试一试。

  而翻看一下海外公司简要介绍,有一点很吸引眼球:

  德国力士乐,成立于1795年;日本NSK,成立于1916年,日本THK,成立于1971年,瑞典Ewellix,成立于1968年,瑞士Rollvis,成立于1970年。

  看到这个数据,不禁令人会想:

  如何让一家企业能生存50年、100年甚至更久?如何让一家企业能在一些小众领域坚持这么久?如何能让一家企业在小众领域却能保持在前列?

  这些问题无疑是重要的。毕竟,宏大叙事,都是由一个个微小个体的努力而实现。

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