人形机器人灵巧手行业分析报告

---

目录

1 灵巧手：人形机器人交互核心部件 ....... 3

1.1 灵巧手较普通执行器有更高自由度要求 .... 3

1.2 灵巧手需具备多种功能执行能力 .... 4

2 驱动系统：集成智能，灵活动作 ....... 6

2.1 驱动形式：欠驱动具备更高实用性，电机驱动为主流 ....... 6

2.2 驱动电机：精密度、成本、轻量化等为核心考量因素 ..... 10

3 传动系统：精密高效，路线各异 .... 13

3.1 丝杠传动：滚珠丝杠综合优势突出 ...... 13

3.2 齿轮减速装置：因地制宜，多方案优势各异 ...... 16

3.3 腱绳传动：轻量化首选方案，腱绳为关键部件 ..... 19

3.4 连杆传动：高刚度、较低自由度 ...... 20

4 传感装置：高敏多能，进程加速 .... 22

5 产业链现状：Optimus 升级路径为例 ....... 26

6 投资建议 ...... 28

6.1 驱动系统核心公司 ....... 28

6.2 传动系统核心公司 ....... 32

6.3 传感系统核心公司 ....... 34

7 风险提示 ...... 36

插图目录

图1： 普通工业机器人夹取式执行器 ....... 3

图2： Tesla 人形机器人灵巧手 ..... 3

图3： 人类手部共24 个自由度 .... 4

图4： 不同动作对手部各环节配合要求不同 ...... 4

图5： 灵巧手部分抓取场景 ....... 4

图6： 灵巧手手指环节结构示意图 ....... 5

图7： 全球机器人灵巧手市场空间（单位：万只） ...... 5

图8： 全球人形机器人市场空间（单位：亿美元） ...... 5

图9： 兆威机电全驱动灵巧手 ....... 6

图10： BRL/Pisa/IIT (BPI) SoftHand（单驱动器欠驱动方案） ...... 7

图11： STANFORD/JPL 手指旋转驱动结构图 ..... 8

图12： 因时机器人RH56 直线驱动系列 .... 8

图13： The Fluidhand（液压驱动方案） ..... 8

图14： Festo BionicSoftHand（气压驱动方案） ...... 9

图15： 形状记忆合金（SMA 驱动方案） ...... 9

图16： 传统直流电机结构（直流有刷电机） ...... 10

图17： 空心杯电机结构 ....... 10

图18： 无刷有齿槽电机结构图 ....... 11

图19： 无刷电机VS 有刷电机 .... 11

图20： 有齿槽电机VS 无齿槽电机.... 12

图21： 倾斜定子齿槽结构 ....... 12

图22： 滑动丝杠螺纹种类 ....... 13

图23： 滑动丝杠结构图 ....... 14

图24： 滑动丝杠工作原理 ....... 14

图25： 滚珠传动内循环VS 外循环.... 14

图26： THK BNK0401 内循环滚珠丝杠（外径降至4MM） ...... 15

图27： 行星滚柱丝杠示意图 ....... 16

图28： 柱状图（横） ....... 17

图29： 行星减速器结构图 ....... 18

图30： 蜗轮蜗杆传动装置结构图 ....... 18

图31： 腱绳传动灵巧手 ....... 19

图32： 手指环节腱绳传动结构图 ....... 19

图33： Shadow Hand 腱绳方案 ....... 19

图34： Shadow Hand 灵活度展示 ...... 19

图35： 灵巧手连杆结构原理图（韩国ILDA 灵巧手） ...... 20

图36： ILDA 灵巧手连杆组合 ..... 21

图37： ILDA 灵巧手可实现多种功能 .... 21

图38： 齿轮＋丝杠+腱绳传动方案.... 21

图39： 力矩传感器 .... 22

图40： 应变式力矩传感器工作原理 ...... 23

图41： 压电式力矩传感器极化效应工作原理 ...... 23

图42： 压电式力传感器漂移效应 ....... 23

图43： 多种触觉传感器工作原理 ....... 23

图44： 光编码器工作原理 ....... 24

图45： 磁编码器工作原理 ....... 24

图46： DexPilot 结构图 ...... 24

图47： DexPilot 工作原理 ...... 24

图48： 机器人柔性/电子皮肤应用 ..... 25

图49： 人形机器人对电子皮肤性能要求 ...... 25

图50： Optimus Gen2 灵巧手11 个自由度 ...... 27

图51： Optimus Gen3 灵巧手22 个自由度 ...... 27

图52： 特斯拉机器人手指环节专利（腱绳传动方案，2024 年4 月） ..... 27

图53： 鸣志电器控制电机及驱动系统产品（24H1 财报） ...... 29

图54： 伟创电气主要产品 ....... 29

图55： 汇川技术工业自动化&数字化解决方案平台 ...... 30

图56： 兆威机电灵巧手发布会 ....... 30

图57： 信捷电气机器人相关产品 ....... 31

图58： 雷赛智能机器人相关产品 ....... 31

图59： 绿的谐波超小型谐波产品 ....... 32

图60： 绿的谐波机电一体化谐波产品 ...... 32

图61： 双环传动部分产品 ....... 32

图62： 北特科技产品 ....... 33

图63： 贝斯特部分产品 ....... 33

图64： 柯力传感部分产品 ....... 34

图65： 东华测试传感器产品 ....... 35

图66： 汉威科技传感器产品 ....... 35

表格目录

表1： 行星滚柱丝杠较滚珠丝杠具备多重优势 .... 16

表2： 谐波齿轮减速器综合优势突出 ..... 17

表3： 钢丝VS 超高分子量聚乙烯纤维 ...... 20

表4： Tesla Optimus 历史重要进展 ..... 26