国金证券人形机器人"小脑"报告指出,具备高端装备高速、高精多轴联动控制能力的企业有望在本轮成长机会中脱颖而出。这类企业原先的下游应用集中在数控机床、半导体设备等高端装备领域,市场参与者以海外企业(如ACS、科尔摩根、发那科、西门子等)为主。经过长时间技术积累,在插补算法、误差补偿、高速高精伺服控制、复杂系统轨迹规划和多轴联动等领域具备先发优势,能够快速进入人形机器人"小脑"赛道。
数控系统:运动控制技术的"黄埔军校"
数控机床作为通用设备,其数控系统必须完成管理和控制两大任务。控制部分包括译码、刀具补偿、速度控制、插补和位置控制、开关量控制等复杂软件功能。数控系统壁垒极高,全球市场主要被发那科、西门子、海德汉、三菱等海外企业主导。海外顶尖数控系统可靠性MTBF可达30000h,具备CAD/CAM、多种样条曲线插补、RTCP、空间刀补、智能误差补偿等完整功能。国内华中数控、广州数控等企业已取得显著国产替代成果,但技术成熟度与海外龙头仍有一定差距。正是这种高壁垒环境,培育了具备高速高精控制能力的企业。华中数控从1993年开发出华中1型数控系统,到2018年华中8型数控系统通过"04专项"验收,在关键技术指标、产品可靠性上达到国外主流数控系统技术水平,2020年在国产高端数控系统市占率近50%。
半导体设备:纳米级精度锤炼运动控制能力
半导体设备对运动控制的要求相比数控机床再高一个量级。以浸没式光刻机为例,其工件台扫描速度高达800mm/s,掩模台速度达到3.2m/s,同时相对运动控制精度达到纳米量级。海外运动控制龙头重点发力半导体设备领域。ACS运动控制系统覆盖了检测、计量、光刻、搬运等多种半导体设备,具有丰富应用经验。欧姆龙针对半导体贴片机推出超高速伺服周期运算(25μs/5轴),使设备达到更高性能,同时兼容性更强。国内固高科技在半导体设备领域实现突破,其运动控制系统在半导体封装、检测等环节积累了丰富经验。半导体设备领域对运动控制精度和稳定性的极致要求,锤炼了企业在高精度伺服控制、实时操作系统、多维感知等方面的技术能力,这种能力可降维应用于人形机器人"小脑"。
表:高端装备运动控制技术积累对比| 领域 | 控制精度 | 控制轴数 | 核心挑战 | 对人形机器人的价值 |
|---|
| 数控机床 | 微米级 | 3-5轴联动 | 复杂曲面加工、误差补偿 | 多轴联动、插补算法 |
| 半导体设备 | 纳米级 | 多轴协调 | 高速高精同步 | 高精度伺服控制、实时性 |
| 工业机器人 | 毫米级 | 4-7轴 | 轨迹跟踪、力控制 | 关节控制、运动规划 |
| 人形机器人 | 毫米级 | 14+自由度 | 动态平衡、全身协同 | 综合技术降维应用 |
固高科技:打造通用运动控制平台,下游行业持续突破
固高科技专注于运动控制及智能制造核心技术研发,形成了运动控制、伺服驱动、多维感知、工业现场网络、工业软件等自主可控技术体系,构建了"装备制造核心技术平台"。公司为近60个行业2000多家装备制造商累计部署超过60万套先进运动控制系统,以正向研发实现了核心技术突破。固高科技能力圈不断拓展,逐步切入半导体设备、工业母机等国产化率较低赛道,覆盖行业持续突破。在工业机器人领域,固高科技提供通用运动控制平台,支持多种工业机器人本体的运动控制需求。
华中数控与科德数控:五轴技术积累深厚
华中数控在高端数控系统领域实现国产替代突破,华中8型数控系统对标海外主流产品。同时华中数控工业机器人核心控制、伺服驱动均采用自研技术,机器人本体包括BR双旋、垂直多关节、SCARA等六大系列40余款产品,零部件自主化比例超过80%。科德数控在高端五轴机床领域持续推进国产替代,使用的数控系统为公司自研,对标西门子840D、发那科301等高端数控系统,在运动控制总线、传感器、高频高精控制、多通道控制、误差补偿等领域有深厚技术积累。国金证券认为,数控机床、半导体设备行业对运动控制系统要求较高,能够实现国产替代突破的企业已在数控高阶算法、高精密伺服控制、实时操作系统等方面实现了技术突破,有望在人形机器人"小脑"成长机会中抢占先机。