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灵巧手深度:机器人交互核心部件,预期差显著
东北证券·2025-04-02 16:13

报告行业投资评级 - 优于大势 [9] 报告的核心观点 - 灵巧手是模拟人类手部功能的高自由度末端执行器,全球市场规模稳步增长,预计到2030年将达30.35亿美元,CAGR为14.5% [2] - 灵巧手可按多种方式分类,各类型有不同优缺点和适用场景 [2][33] - 特斯拉灵巧手已完成二代更迭,第三代自由度将提升至22个,在驱动、传动和传感方面有较大变动 [4][95] - 相关标的包括鸣志电气、兆威机电等多家公司 [4] 根据相关目录分别进行总结 灵巧手行业现状 灵巧手介绍 - 人形机器人灵巧手是高自由度末端执行器,能实现多种动作,其技术影响人形机器人应用范围和市场表现 [22] - 海外研究成果众多,如日本Okada灵巧手、Stanford Hand等;国内起步晚但发展快,如哈工大HIT/DLR灵巧手、北航BH - 985灵巧手等 [25][29] 灵巧手分类 - 可按自由度数量、驱动方式等多种标准分类,反映不同特点和适用场景 [33] - 按自由度与驱动源数量分全驱动和欠驱动,全驱动精度高但成本高,欠驱动成本低但灵活性受限 [38] - 按驱动源类型分电机驱动、液压驱动等,电机驱动是主流,液压驱动适合大型抓取作业 [40] - 按传动方式分齿轮传动、连杆传动、腱绳传动,连杆传动方案成熟,腱绳传动有望成主流 [41] 灵巧手行业概况 - 2023年全球灵巧手市场容量66.69万只,规模15.07亿美元,预计2030年容量达141.21万只,规模30.35亿美元,CAGR为14.5% [42] - 灵巧手应用广泛,国外企业如Qb robotics、SCHUNK有先发优势,国内企业如因时机器人、兆威电机迅速崛起 [44] 灵巧手拆解 驱动环节 - 主流驱动方案为电机驱动,包括空心杯电机与直流无刷电机 [49] - 空心杯电机高功率密度、响应快,但输出扭矩小、成本高;直流无刷电机适合高负荷应用 [3][55] - 2023年全球空心杯电机市场规模8.1亿美元,2028年将增至11.9亿美元,CAGR为9.4%;中国2023年规模2.9亿美元,2028年将增至4.7亿美元,CAGR为12.4% [56] - 全球空心杯电机市场集中度高,海外企业主导,国内企业有望弯道超车 [57] 传动环节 - 传动方案有连杆传动、腱绳传动、齿轮传动,各有优缺点 [64][65][66] - 腱绳传动材料主要是钢丝绳和UHMWPE纤维,UHMWPE纤维强度高、轻质,但成本高 [67] - 2018 - 2023年全球UHMWPE纤维需求量从3万吨提至5.4万吨,CAGR约16%,中国是最大消费和生产国 [72] - UHMWPE纤维下游应用多,人形机器人有望带来新增需求 [73][76] 传感环节 - 传感系统分内在和外在传感器,用于反馈手部运动和感知外部环境 [78] - 压阻式、压电式和电容式触觉传感器是关键部件,各有特点和应用场景 [83] - 2023年全球柔性传感器市场规模21.25亿美元,2029年将增至53.5亿美元,CAGR为25.3%;中国2023年规模24.71亿元 [87] - 柔性触觉传感器生产国外企业占主导,国内汉威科技子公司等有一定成果 [92][93] 特斯拉灵巧手拆解 特斯拉灵巧手发展历程 - 已完成二代更迭,即将推出第三代产品,第一代自由度11个,第二代优化外观等,第三代自由度将提升至22个 [4][95] - 第一代驱动为空心杯电机模组,传动为金属腱绳 + 蜗轮蜗杆,配备力、位置等传感器 [95] 特斯拉第三代灵巧手潜在方案 - 自由度提升至22个,增加远端关节,增强手部灵活性和动作复杂性 [106][108] - 驱动移至小臂,传动采用腱绳传动,触觉传感器使用量增加 [114] 相关标的 鸣志电气 - 运动控制领域综合制造商,业务广泛,产品用于多领域,形成全球销售网络 [117] 兆威机电 - 从事微型传动和驱动系统业务,产品适应多领域需求,以集成解决方案为方向,获多项认可 [122][127] 伟创电气 - 专注电气传动和工业控制领域,产品种类丰富,应用行业广泛 [130][135] 雷赛智能 - 智能装备运动控制领域领军企业,提供核心部件和系统级解决方案,构建营销协作大平台 [141]