灵巧手:机器人对外交互的核心硬件模块,新变化孕育新机会

报告行业投资评级 - 行业评级:推荐 [2] 报告核心观点 - 灵巧手是人形机器人对外交互的核心硬件模块,其性能提升是人形机器人迭代升级的重要方向,未来不乏新方案、新进展 [4][6] - 2025年为人形机器人量产元年,远期空间广阔,在百万台销量背景下,灵巧手市场空间将达近430亿元 [4][30] - 特斯拉Optimus Gen3灵巧手自由度翻倍至22,预计采用【电机+丝杠】或【电机+减速器+丝杠】方案,并将执行器集成于前臂,无刷电机用量或显著提升,腱绳成为类刚需 [4][28][31] 根据相关目录分别总结 1 灵巧手是“五脏俱全”的独立硬件模块 - 灵巧手是人形机器人的末端执行器,包含驱动、传动、感知三大细分硬件模块,在训练数据易得性、环境适应性方面更具优势 [12][14] - 灵巧手硬件架构的底层逻辑是在小体积/重量、低成本、耐用可靠的边界条件下,追求“灵巧性、抓握力、精度”的提升 [18] - 特斯拉Optimus灵巧手历经多轮迭代,核心主线是增加自由度和感知能力:Gen1为单手6执行器11自由度;Gen2新增手指触觉传感器;Gen3将执行器集成于前臂,自由度翻倍至22,接近人手24自由度的水平 [24][26][27][28] 2 驱动系统:电驱方案为主流 - 驱动系统是力量之源,当前产业端基本采用欠驱动下的电机方案,电机驱动是当前最优且应用最广泛的方案 [33][43] - 电机选型主要包括直流无刷电机、空心杯电机及无框力矩电机,空心杯电机响应迅速、转换效率高(超85%),是当前主要选择;特斯拉Gen3方案因执行器放置于前臂,无刷电机的体积劣势缓解,凭借成本优势其用量或显著提升 [4][33][45] 3 传动系统:腱绳为主流方案 - 传动系统传导运动和力,对抓取稳定性、精度、灵活性有重要作用,腱绳方案凭借远距传动、灵活柔性等优势,在多自由度趋势下或被广泛采用 [5][48] - 微型丝杠(如行星滚柱丝杠)和微型谐波减速器为新兴传动结构,在精度、承载力等方面各具优势,随产业成熟降本后或广泛应用,国内如五洲新春、绿的谐波等企业正积极入局 [5][56][58][61] 4 感知系统:智能化的重要基础 - 感知系统是灵巧手智能化的重要基础,按感知区域可分为内部传感器(力矩/位置/弯曲)和外部传感器(接近觉/触觉) [6][63] - 六维力传感器可同时测量三个轴向力及三个轴向力矩,性能最优,可为机器人提供更精准的力感信息,2022年我国六维力/力矩传感器市场规模同比增长52%至2.39亿元,预计到2027年将以超45%的复合年增长率增至超15亿元 [65][66][68] - 柔性触觉传感器(电子皮肤)具备良好延展性及柔韧性,或是机器人触觉的终极方案,预计2021-2028年全球柔性传感器市场规模年复合增速达6.8%,2028年可达84.7亿美元 [70][71] 5 市场空间测算与投资建议 - 经测算,在百万台人形机器人销量下,灵巧手市场空间将达428亿元,其中电机、丝杠对应规模均超170亿元,腱绳对应34亿元,传感器对应50亿元 [30][32] - 投资建议关注产业链相关公司,包括:电机领域的鸣志电器、兆威机电等;减速器领域的绿的谐波、双环传动等;丝杠领域的恒立液压、五洲新春等;腱绳领域的大业股份;传感器领域的柯力传感、东华测试等 [6][72]