Workflow
人形机器人系列十九:灵巧手:百家争鸣,进化不息
广发证券·2025-04-02 16:14

报告行业投资评级 - 行业评级为买入,前次评级也是买入,报告日期为2025年4月2日 [4] 报告的核心观点 - 灵巧手核心由驱动、传动、感知三大系统组成,电驱成主流,空心杯电机/无刷有齿槽电机是首选,腱绳传动应用广泛,六维力传感器实现精准力控,触觉重视电子皮肤应用 [8] - Optimus三代灵巧手迭代,传动结构升级、增加触觉传感,自由度大幅提升 [8] - 灵巧手核心环节涉及无刷直流电机、微型丝杠、触觉传感器、腱绳,各有主要公司 [8] - 灵巧手赛道优质玩家涌现,未上市独角兽和部分企业布局,有望在产业化加速中受益 [8] - 灵巧手作为人形机器人关键执行部件,受益于放量预期,有望率先产业化落地,建议关注相关优质公司 [8] 根据相关目录分别进行总结 一、灵巧手:性能与成本的博弈 (一)灵巧手核心是驱动、传动、感知三大系统,技术路径仍有分歧 - 灵巧手是仿生物学末端执行器,在机器人与环境交互中起关键作用,是人形机器人必备组成部分 [18] - 核心组成包含驱动、传动和感知三大系统,各自有多种硬件方案,是性能与成本的取舍 [19] - 驱动方案上电驱成主流,空心杯电机/无刷有齿槽电机是首选,两者各有优劣 [23][24] - 传动方案路线分歧大,商业化方案以连杆、腱绳为主,各有优缺点,微型丝杠+腱绳复合传动方案有望带来新解 [27][28][41] - 感知方案上多维感知需求推动传感器种类、数量增加,内部力/力矩传感器实现精确力控,外部触觉传感器有望带动增量需求,电子皮肤或成高端选择 [46][49][54] (二)主流厂商灵巧手百花齐放,通用方案尚未出现 - 主流机器人厂商灵巧手路线不同,传动和感知方案各有特点 [65] - 灵巧手面临硬件和软件双重挑战,硬件难在成本和性能权衡,软件难在运动控制算法和数据获取 [67] - 短期人形机器人需在满足功能同时降低成本,以场景驱动方案选择可行性更高,未来可能存在选配方案 [71] 二、Optimus三代灵巧手的迭代 - 特斯拉第三代灵巧手重构驱动与传动架构,自由度倍增,传动方案演进,感知系统有望形成闭环控制能力 [75] - 结构全面升级,主动关节数量提升,仿生性与操控精度同步进化,为工程化落地提供支撑 [78][80] 三、灵巧手关键零部件拆解分析 (一)无刷直流电机:灵巧手核心驱动源,兼顾紧凑结构与高功率密度 - 无刷直流电机采用电子换向,效率高、寿命长、维护成本低,可细分多种类型 [82][84] - 空心杯电机响应速度和控制精度高,无刷空心杯电机在灵巧手领域应用广泛,未来应用有望拓展 [87][91] - 全球空心杯电机市场格局集中,海外寡头主导,国内龙头加速追赶,国产有望进入高端替代窗口期 [92][96] (二)微型丝杠:精密直线传动核心部件,驱动性能与结构紧凑性兼具 - 微型滚珠丝杠将电机旋转运动转换为高精度线性运动,具备高精度、低摩擦、小型化等优势,适用于灵巧手 [97] - 滚珠丝杠和行星滚柱丝杠应用场景有别,未来微型滚珠丝杠向更高精度、更轻量化、更智能化方向发展 [101][105] - 国内微型丝杠产业链加速构建,企业布局有扩产投入、产品突破、并购整合三类模式,有望在高精密场景实现替代突破 [106][107] (三)触觉传感器:提升灵巧手感知能力的关键单元,兼具精度与柔性控制要求 - 触觉传感器模拟人手触觉,帮助灵巧手实现力控调节等,是评估智能化水平的重要指标 [110] - 主要分为电容式、电阻式和压电式三类,电容式整体性能最优,未来应用占比有望提升 [113] - 技术壁垒体现在信号灵敏性等方面,市场格局欧美日企业主导,国内厂商加速突破,有望中长期受益 [114][115] (四)腱绳:传动核心结构,兼顾仿生结构与多关节协调控制 - 腱绳是灵巧手关键柔性驱动结构,具备仿生性与高集成优势,技术壁垒体现在布线路径等层面 [122] - 腱绳材料性能影响系统稳定性与控制上限,高分子纤维腱绳更具优势 [125][127] - 海外UHMWPE厂商领先,国内厂商加速构建自主可控供应体系 [131] 四、从研发驱动到应用导向,灵巧手玩家演化出多元成长路径 (一)因时机器人:灵巧手领域的快速成长型玩家,产品落地节奏加速 - 以灵巧手为核心产品,兼顾零部件研发制造,形成发展闭环,未来有望扩大领先优势 [134] - 推出两款灵巧手产品,分别满足快速操作与大力抓取需求 [135] (二)傲意科技:聚焦仿生义肢与机器人末端应用,构建双线产品体系 - 构建以核心器件自研为基础的技术与产品体系,加速核心技术国产化替代 [138] - 围绕两大核心方向推出两款产品,构建多元化产品体系 [138]