无刷有齿槽电机
搜索文档
人形机器人系列报告五:灵巧手:核心终端,机器人融入物理世界的接口
国联民生证券· 2026-03-17 09:14
报告投资评级 - 行业评级为“推荐”,并维持该评级 [3] 报告核心观点 - 灵巧手是人形机器人实现精细化操作的核心执行终端,其产业化进程将带来千亿级别的市场空间 [6][7][8] - 技术路线正逐渐收敛,未来将以欠驱动架构、高效电机驱动(直流无刷与空心杯电机为主导)、绳驱与连杆融合的传动方案为主流,并辅以力与触觉传感器提升感知能力 [6][47][105] - 随着特斯拉Optimus等产品引领行业发展并加速量产,灵巧手产业链具备高成长性,其中价值量大、技术壁垒高、国产替代空间大的核心零部件环节(电机、丝杠、腱绳、传感器)有望率先受益 [2][6][109] - 汽车零部件公司因具备强客户卡位优势、批量化生产能力及产品相通性,在切入机器人供应链时具有显著优势 [2] 根据目录的详细总结 1 机器人末端执行核心部件 特斯拉引领行业发展 - **灵巧手定义与重要性**:灵巧手是人形机器人重要的末端执行器,通过多关节仿生设计(主流12-22个自由度)和全域感知系统,可模拟人手完成强力抓取、精准拿捏(力控精度达0.01N)等复杂动作,直接决定机器人的工作效率和性能 [16] - **发展历程**:自20世纪70年代起步,从日本Okada灵巧手(11个自由度)到21世纪中国高校实现突破,近五年行业加速发展,特斯拉Optimus(2022年推出)已成为行业标杆,产品向更集成、灵活、智能方向进化 [6][20] - **竞争格局**:形成“国际龙头引领+国产新锐追赶”格局,海外以特斯拉、英国Shadow Robot(2004年推出商用拟人手)为代表,国内如宇树科技、灵心巧手、灵巧智能等公司快速崛起 [6][7][24][38][41] - **未来趋势**:预计未来灵巧手手指数量以5个为主,关节及自由度数量以15个及以上为主,驱动方式以电驱为主,传动形式以连杆及腱绳驱动为主 [25] 2 灵巧手的技术路线多元 随行业发展逐渐收敛 - **自由度**:欠驱动方案(驱动源数量少于自由度)凭借高实用性、高性价比,有望成为主流,特斯拉Optimus Gen3拥有22个自由度 [47][50][51][57][60] - **驱动系统**:电机驱动是当前主流方式,其中电机外置式(置于手腕或小臂)因能缩减手部体积、布置更灵活,有望成为主流方案 [47][61][63] - **传动方式**:绳驱传动(模拟肌腱)具备高操作灵活性,丝杠与腱绳复合传动(如特斯拉Optimus Gen3采用行星滚柱丝杠+腱绳)成为高端产品升级方向,连杆传动则因结构坚固、传动效率高适用于重型抓取 [47][78][80][86][90] - **感知技术**:传感器是实现智能抓取与环境交互的关键,主要包括力传感器、触觉传感器等,特斯拉Optimus Gen3配备了六维力传感器与94个触点的高密度触觉传感器 [47][100][104][105] 3 灵巧手空间广阔 核心零部件量产降本 - **市场空间**:预计特斯拉Optimus在2026年第一季度发布第三代,全年出货量有望持续提升,马斯克预计未来4-5年有望实现百万台级别量产,达到千亿元级别以上的市场规模 [6][8][109] - **核心零部件布局**: - **电机**:作为“动力心脏”,空心杯电机(效率90%以上)和无刷有齿槽电机是主流选择,国内厂商如兆威机电、鸣志电器正在快速追赶国际巨头 [2][110][114][116] - **丝杠**:技术壁垒高且国产替代空间大,是复合传动方案中的关键部件 [2][86] - **腱绳**:技术壁垒高且应用场景广泛,超高分子量聚乙烯(UHMWPE)和钢丝绳是当前主流材料 [2][117][120] - **传感器**:柔性化趋势下的技术升级方向,是实现拟人化操作的核心 [2][100] 4 行业投资建议 - **产品维度**:建议重点关注电机、丝杠、腱绳、传感器四个细分赛道,这些赛道普遍呈现价值量大、高成长性特征 [2] - **参与者维度**:看好特斯拉及国内宇树科技、智元、星动纪元等人形机器人本体厂,以及灵心巧手、灵巧智能等灵巧手企业在规模化进程中的作用 [6] - **公司推荐**:推荐具有强客户卡位优势、强批量化生产能力且主业与机器人相通的汽车零部件公司,如拓普集团、均胜电子、德昌电机控股等,并建议关注浙江荣泰、福莱新材等一批公司 [2]
机器人电机:受益技术迭代与产业化
华泰证券· 2026-03-16 10:30
报告行业投资评级 - 机械设备行业评级为“增持”(维持)[6] - 电力设备与新能源行业评级为“增持”(维持)[6] 报告核心观点 - **行业趋势**:具身智能正从实验室走向规模化应用,人形机器人产业朝通用化方向演进,推动电机向高扭矩密度、快速响应、小型轻量及智能集成方向发展,电机作为核心部件将受益于整机量产突破[1] - **市场空间**:预计2030年全球人形机器人电机市场空间有望达到917.6亿元,2026-2030年复合年增长率(CAGR)达119.9%[3][13] - **技术路线**:人形机器人电机技术路线分化,主要包括无框力矩电机、轴向磁通电机、谐波磁场电机、空心杯电机、无刷有齿槽电机和微型无框电机等,市场规模将受益于量产突破与自由度提升的双重驱动[2][14] - **竞争格局**:报告认为机器人电机量产壁垒高,头部企业将具备优势;国内电机企业在人形机器人领域与国外企业处于同一起跑线,具备响应速度和成本管控优势,部分企业产品核心参数已追平海外同类产品[4][15][16] - **投资建议**:建议关注灵巧手电机和关节电机厂家,重点推荐伟创电气、汇川技术、雷赛智能、信捷电气,并提及鸣志电器、兆威机电等产业链相关公司[5][113] 行业与市场分析 - **全球电机市场**:2024年全球电机市场规模已超过1000亿美元,其中工业电机占比42.9%,新能源车驱动电机占比14.7%,交流电机占比73.3%[29];预计2025-2030年市场规模将从1464.0亿美元增长至2220.2亿美元,CAGR为8.7%[29] - **人形机器人产量预测**:预计2026-2030年全球人形机器人年产量分别为23.8万台、105.3万台、277.8万台、588.2万台、1176.5万台[3][80] - **人形机器人电机市场测算**:预计2026-2030年全球人形机器人电机市场规模分别为39.2亿元、162.9亿元、358.9亿元、609.4亿元、917.6亿元[3][80] - **单机用量与单价假设**:基于特斯拉Optimus Gen2方案,关节电机单台用量为28个,单价中期预计降至200元以内;灵巧手电机单台用量从12个(Gen2)有望增至44-50个(Gen3),单价从约300元逐步降至100元左右[80] - **盈利水平参考**:参考行业规模以上企业,电机相关业务平均毛利率为33.8%-36.1%,平均盈利水平约为6.7%-13.1%[81] 技术路线详解 - **无框力矩电机**:具备体积小、低转速输出大扭矩、高动态响应等特性,采用中空设计优化空间布局,是人形机器人关节驱动的主流电机[2][14][42][44] - **轴向磁通电机**:磁场方向与旋转轴平行,具有高扭矩密度、高功率密度(峰值效率达97%-98%)和高效率特点,适合大旋转关节(如髋、肩)的瞬间爆发力需求,但面临量产难度大、成本高等挑战[2][14][45][48] - **谐波磁场电机**:基于磁场调制现象,新增调制单元,可提升转矩密度并实现低速高转矩特性,应用于关节和灵巧手均可[2][14][53][56] - **空心杯电机**:取消了铁芯结构设计,具备高功率密度、高能效、无齿槽效应、响应速度快等优势,适合应用于灵巧手,其核心壁垒在于线圈设计、绕线工艺及设备[2][14][58][59][67][68] - **无刷有齿槽电机**:优点在于磁流量密度更高、扭矩产生更有效,缺点在于存在齿槽转矩效应,结构相对简单,具备成本优势,能满足机器人降本需求[2][14][73] - **微型无框电机**:定子、转子寄生在丝杠上的高度融合定制化设计,结构上实现绝对紧凑,完全契合手部结构[2][14][76] 国内外主要企业分析 - **国外企业**:在高端电机市场份额领先,例如Kollmorgen(无框力矩电机)、Maxon Motor和Faulhaber(空心杯电机)等占据主导地位,核心专利多被海外垄断[84][89][95] - **国内企业**:在无框力矩电机、空心杯电机等领域加速突破,部分公司技术水平已达国际前列,且产品价格具备优势(为海外同类的50%-70%),进口替代空间广阔[84][86] - **国内整机厂商带动**:预计2025年国内头部人形机器人厂商(如智元、宇树、优必选等)合计占据全球超80%的出货量份额,为上游核心零部件企业创造了确定性需求[86] 重点推荐公司 - **伟创电气**:电机谱系完整,覆盖无框力矩电机、轴向磁通电机、空心杯电机和微型无框电机,并通过成立合资公司布局关节模组、灵巧手业务[5][97] - **汇川技术**:国内工业自动化龙头,工业伺服系统国内市占率第一(2025Q3达30.1%),已展出包括无框力矩电机在内的人形机器人零部件[5][97] - **雷赛智能**:无框力矩电机(FM1、FM2系列)年产能可达30万台,已累计供货超万台;无刷空心杯电机年产能12万台,采用马鞍型全自动绕线技术[5][98] - **信捷电气**:专注于工控自动化,已全面掌握空心杯电机、无框力矩电机等核心技术,无框力矩电机业务已与多家知名企业达成战略合作[5][102] - **其他相关公司**:包括鸣志电器(高端控制电机全球化布局)、兆威机电(聚焦灵巧手微型驱动)、步科股份(无框力矩电机先行企业)、德昌电机控股(全球驱动系统制造商)、信质集团(具备轴向磁通电机技术)、强和电机(布局无框及微型无框电机)等[5][86][103][105][106][109][110]
人形机器人-灵巧手-人形机器人能力跃迁关键支点
2026-01-19 10:29
行业与公司研究纪要总结 一、 涉及的行业/公司 * **行业**:人形机器人行业,特别是其核心部件——灵巧手(仿生机械手)[1] * **核心提及公司**:特斯拉(及其Optimus人形机器人)[1][3][7][10][14][16][19] * **其他提及公司**: * **海外企业**:Shadow(英国)[6]、波士顿动力[29]、Figger AI[28] * **国产企业/供应商**:英石机器人[14][29]、正和工业[14]、中特科技[12]、勤联科技[12]、力星[15]、国瓷材料[15]、安培龙[18]、华培动力[18]、帕西尼[21][23]、他山[21]、汉威科技(子公司能斯达)[21][22]、迪瑞科技[22]、恒辉[22]、新南山[22]、志源[23]、蓝思科技[25]、灵星巧手[25]、雷赛智能[29]、林州制造[29]、科达利[29]、优必选[29]、强脑科技[29]、鸣志电器[29]、绿的谐波[29] 二、 核心观点与论据 1. 市场预期与催化因素 * **市场情绪积极**:人形机器人板块近期表现突出,一季度存在反复向上的趋势和机会[3] * **核心催化因素**: * **技术进步获认可**:资深硅谷投资人认为Optimus 3技术进步显著,产品伟大程度将超越特斯拉汽车[3] * **重要发布会预期**:市场预期2026年2-3月将举行G3发布会[1][3] * **供应链订单明确**:多家供应商高管飞往北美敲定订单和定点,供应商指引和“缩圈”进一步清晰[1][3] 2. 灵巧手的战略地位与挑战 * **核心地位**:灵巧手是人形机器人商业化的核心卡点之一,是衡量产业化进度的重要指标,其工程开发难度占整机系统很大比例,是企业差异化竞争的关键[1][4] * **主要挑战**: * **技术路径未收敛**:传动、驱动等技术路线仍在探索和演变中,存在新的投资机会[1][4][9] * **工程化落地难题**:包括散热问题、高功率密度带来的重量和热管理压力、生产一致性、规模性和成本可靠性问题[5] 3. 市场规模与发展现状 * **历史规模**:2023年全球灵巧手市场规模达到30亿美元(约200-300亿元人民币)[1][6] * **未来预测**:按100万台人形机器人市场预期测算,每台灵巧手价值量约4万元人民币,总体市场规模可达400亿元人民币[1][6] * **成本趋势**:国产企业介入使得灵巧手成本有所下降[1][6] 4. 特斯拉灵巧手技术演进 * **发展历程**:经过三代更迭,从第一代(6个执行器,11个自由度)到第三代Optimus G3(22个自由度,其中17个主动执行器)[7] * **技术方案**:采用齿轮加丝杠及腱绳复合传动方案[1][7] * **未来方向**:据供应链信息,2025年可能将执行器数量提升至25个,向高自由度、多传动方式复合、高系统集成化趋势发展[1][7][8] 5. 灵巧手关键技术路径分析 5.1 驱动系统(电机) * **技术路线确定**:电机驱动已基本确定胜过液压和气压驱动,因其快速响应与控制精度优势[9] * **电机选择分歧**: * **特斯拉**:经过迭代,逐渐采用**无刷有齿槽电机**替代空心杯电机,通过执行器外置缓解体积劣势,突出成本优势(直流无刷电机单价约400元)[10][12] * **国产厂商**:仍以**空心杯电机**为主流(技术水平相当于特斯拉第一、二代),其单价超过1,000元[10][12] * **未来展望**:中长期来看,两种电机将共存,最终渗透率取决于技术进步和成本下降速度[10][13] * **空心杯电机瓶颈与前景**:主要瓶颈在于绕线工艺自动化,国内企业正攻关该难题,预计到2028年价格可能降至800元以内[12] * **市场规模预测**:以2028年人形机器人销量50万台、每台需34个驱动电机测算,假设直流无刷占40%、空心杯占60%,总市场规模达百亿级(直流无刷约27亿元,空心杯约81亿元)[13] 5.2 传动方案 * **四条主流技术路线**:齿轮传动、连杆传动、腱绳传动、链条传动[14] * **齿轮传动**:可不使用减速器或使用精密行星减速器;谐波减速器因成本高应用较少[14] * **连杆传动**:易于量产、成本低、装配简单,但惯量大、加速度性能有限(代表:英石机器人)[14] * **腱绳传动**:特斯拉曾采用,优点为电机集成度高,缺点包括蠕变能力不足、易断裂(材料:钢丝、钨丝、高分子聚乙烯)[14] * **链条传动**:新技术路线(正和工业开发),具有高承载能力(35-50公斤)和高传动效率,适用于重负载工业应用[14] * **直线运动方案**:关注**微型滚珠丝杠**(特斯拉应用),其成本仅为行星滚柱丝杠的十分之一(每根约100-200元),传动效率可达90%以上[15][17] * **潜在方向**:陶瓷球替代钢球在滚珠丝杠中的应用,可降噪、延缓性能衰减,但价格贵10倍[15] 5.3 感知系统(传感器) * **国产参与度提升**:国产企业在特斯拉供应链的传感器领域参与度此前不高,但正逐渐接触并进入方案评估阶段,值得关注[16] * **主要传感器类型**: * **力控传感器**:手腕处普遍采用金属片应变式传感器;部分企业尝试用硅应变片替代以提高性能[18] * **六维力矩传感器**:国产人形机器人企业倾向于加装以简化算法、提高响应速度;预计未来在复杂生活化场景中的配置比例将达到30%-40%[19] * **柔性电子皮肤**:技术从单一指尖触觉扩展到整手电子皮肤,实现多模态(力量、温度)检测[20] * **主流技术**:80%以上企业选择**压阻式**(成本最低,动静态精度高);压电式(动态响应好,静态不灵敏);电容式(灵敏度高,成本及可弯曲性差)[22] * **供应链机会**:此变化为帕西尼、他山、能斯达等国产触觉传感公司提供了进入特斯拉供应链的机会[21] * **视触觉技术**:作为补充方案,通过视觉信息推算受力,精度高、抗干扰,但价格是压阻式的10倍以上,目前仅为储备技术[23] 6. 灵巧手机械发展趋势 * **三大趋势**:轻量化、高自由度、多重感觉融合[24] * **轻量化实现**:通过采用新型材料(镁铝合金、钛合金、PEEK、液态金属等)和优化结构设计(拓扑优化)实现[25] * **自由度发展**:单只灵巧手主动自由度普遍超过5个;完成日常生活70%操作需至少6个自由度,17个以上则接近类人能力;总体自由度呈上升趋势,但国内厂商对极限自由度追求较谨慎[27] * **感知能力升级**:配置掌上摄像头、指尖触觉传感器、“智能”手套(解决暗环境视觉、提高触觉耐久性)等;可佩戴传感器集成式可更换手套以应对复杂环境、降低成本[28] 7. 应用领域与行业参与者 * **应用领域差异**: * **工业领域**:轻量化有助于降低能耗、提高效率[26] * **医疗领域(义肢)**:轻量化直接影响患者使用体验和舒适度[26] * **行业参与者类型**: 1. 基于机械控制优势转型的总成公司(如雷赛智能、科达利)[29] 2. 人形机器人本体公司自主研发(如特斯拉、优必选)[29] 3. 专注结构设计的独立第三方(如强脑科技、英石机器人)[29] 4. 基于硬件部件生产但未做模组集成的公司(如鸣志电器、绿的谐波)[29]
灵巧手:结构向高承载发展,四缸数量或倍增
国金证券· 2025-12-27 22:04
报告行业投资评级 * 报告未明确给出行业投资评级 [1][3][4] 报告核心观点 * 灵巧手是人形机器人拟人化的核心标志和成本占比最高的零部件之一,约占整机成本的 **20%-30%**,其展现的柔性和协同能力将体现未来人形机器人的迭代价值 [4] * 灵巧手技术正向高自由度、高承载能力方向发展,特斯拉第三代灵巧手自由度从第二代的 **11个** 提升至 **22个**,电机需求相应上升,并可能采用行星滚柱丝杠以提升承载力,这将为相关产业链带来市场机会 [1][4][5] * 企业成功切入灵巧手领域需深度融合高自由度仿生结构设计、微型高功率密度驱动(如空心杯电机和无刷有齿槽电机)、精密传动(如行星滚柱丝杠)以及多模态感知(如触觉传感器),形成系统性解决方案 [4] * 当前灵巧手技术路线以**电机驱动+复合传动(腱绳/丝杠)+带力和触觉传感**为主导方向,电机驱动因其精度高、体积小、控制方便等优势成为主流方案 [13][14][22][23] * 在驱动、传动、传感器等核心环节,国产供应商凭借价格优势和快速的技术迭代,展现出明显的竞争力,有望实现国产替代 [32][33][40][41][90][91] 灵巧手关键技术与具体方案对比 * **自由度与驱动方案**:人手共有 **24个** 自由度,若要完全实现人手功能,需要采用驱动源数量等于自由度的**全驱动**方案,其精度高但结构复杂;**欠驱动**方案体积小但功能与精度不足 [14][17][18] * **驱动方式**:电机驱动在精度、响应速度、体积和稳定性方面综合性价比最高,是灵巧手批量生产的主流方向,主要采用**空心杯电机**和**无刷有齿槽电机** [22][23] * **传动方式**:早期多采用齿轮、连杆,因尺寸和质量问题逐渐被淘汰;模仿肌腱的**腱绳传动**目前应用广泛;随着对承载力要求的提升,**丝杠传动**(特别是行星滚柱丝杠)正成为重要发展趋势 [35][36][44][45] * **传感器系统**:特斯拉灵巧手传感器数量呈增加态势,第二代新增了**触觉传感器**,第三代进一步提升;传感器主要包括用于内部感知的力、位移传感器和用于外部感知的触觉、视觉传感器等 [47][50][52] * **特斯拉方案演进**:特斯拉第一代灵巧手单手有 **6个** 执行器和齿轮箱;第三代灵巧手自由度提升至 **22个**,预计电机数量相应增加,并将驱动器装载部位从手部移至手腕 [5][20][62][78] * **成本分析**:当前灵巧手市场价约为 **2万至80万元/只**,价格与精度、关节数正相关;采用国产核心零部件(如无刷有齿槽电机和行星滚柱丝杠)的单手预估价格可降至 **2.9万元**,降本空间显著 [27][28][82][83][84] * **竞争格局**:美国在灵巧手技术上领先,中国厂商正快速崛起,如因时机器人、傲意、腾讯RoboticsX等,在自由度、抓握力等指标上快速追赶海外产品 [85][86][87][88][89] 驱动装置分析 * **价格对比**:进口空心杯电机价格约为国产品牌的 **两倍**,例如Maxon一款6mm直径产品售价 **4675元**,而国产类似产品售价约 **1818元** [90][91] * **竞争格局**:中高端空心杯电机市场 **85%以上** 份额被外资厂商垄断,但鸣志电器、兆威机电、鼎智科技等国内企业正积极布局,有望凭借供应链优势实现国产替代 [91][92][94] 传动方式分析 * **减速器**:手部传动中,**谐波减速器**因传动效率高(**85%以上**)、精度高(可低于 **1弧分**)成为高价值量部件,但微型产品单价高达 **7000元**,批量生产后有望降至 **800-1500元**;哈默纳科、绿的谐波等已开发出手指用微型谐波减速器 [96][97][99][100][102] * **丝杠**:行星滚柱丝杠具备高承载力与精度,在精细化工作场景中必要性凸显;KGG等公司已研发出轴径仅 **4mm** 甚至 **1.8mm** 的微型丝杠产品;五洲新春、新剑传动、鼎智科技等国内公司也在积极研发 [37][38][104][105][109][110] 传感器分析 * **技术路线**:**电阻式**和**电容式**触觉传感器因成本优势有望成为主流;特斯拉第二代灵巧手预计采用了压力式触觉传感器,单机价值量约数百元 [40][111] * **需求特点**:灵巧手需要**大面积低精度电子皮肤**与**高敏感指腹触觉传感器**相结合;根据测算,单手所需电子皮肤面积约为 **0.015㎡** [41][82] * **竞争格局**:触觉传感器市场外资占据大部分份额,但国产产品已能满足一般应用场景的需求 [42] 灵巧手及其相关产业链 * **价值量与壁垒**:灵巧手是机器人核心部件,价值量和壁垒高,其成本构成包括驱动、传动、传感等多个高价值环节 [44][55]
灵巧手深度:心灵手“巧”,手眼协同
2025-05-12 09:48
纪要涉及的行业和公司 - **行业**:灵巧手机器人、驱动模组、传动方案、电子皮肤技术等相关行业 - **公司**:雷赛智能、新洁电器、伟创电气、灵巧手科技、志远公司、英伟达机器人、零星技巧手、汉威科技、华威科、帕西尼、他山科技、特斯拉、Shadow、Maxon、Faulhaber、Portescap、鸣志电器、佳维机电子、双灵股份、振宇、浙江荣泰、长江机械、贝斯特、鼎智科技、五洲新春 纪要提到的核心观点和论据 灵巧手结构与技术 - **解剖结构**:灵巧手按人手解剖结构拆分有 21 个自由度,食指、中指、无名指和小指各有四个自由度,大拇指有五个自由度,为精细操作奠定基础[1][3] - **核心部件**:包括驱动组件、传动组件和传感器,技术方案未收敛,有多种技术路线[1][6] - **国内厂商发展**:国内厂商多采用欠驱动方案,主动自由度不断提升,如雷赛智能、新洁电器、伟创电气等表现突出,且开启国产替代,与下游合作实现量产出货[4][5][13] - **特斯拉进展**:采用腱绳传动方案,总自由度迭代至 22 个,主动自由度约 17 个,用无刷永磁槽电机替代空心杯电机,使用多种传感器增强智能化[1][7] 国内代表性厂商情况 - **灵巧手科技**:发布 O7、L10 和 L20 等产品,适应多样场景,集成多种传感器优化动作[9] - **志远公司**:2024 年开始丰富产品,有五指灵巧手机等,积极增加主动自由度,采用视觉传感技术,提供低廉轻质数据采集方案[10][11] - **雷赛智能**:2025 年 4 月推出 6 主动自由度灵巧手,计划推出更多型号,硬件方案多样化,基于电机优势提高硬件水平、控制成本并推广市场[1][12] 核心部件相关 - **驱动模组**:通常采用电机加行星齿轮减速器形式,空心杯电机和无刷有齿槽电机各有优劣,值得研究优化性能;国内空心杯电机走向成熟,但在散热等细微层次与海外有差别;驱动模组市场受人形机器人渗透率和主动自由度影响,批量化生产将使成本下降、需求增加,鸣志电器和佳维机电子确定性较强[1][14][18][19] - **传动组件**:有腱绳、连杆、微型丝杠等多种架构,各有优缺点,行业方案未收敛;腱绳传动适用于多自由度产品,但指关节控制难度大;微型丝杠方案有细分类型,加工难度和降本有优化空间;特斯拉腱绳传动方案引发关注,材料选择有多种形式[6][20][21][22][24] - **传感器**:电子皮肤技术在灵巧手中渗透迅速,触觉传感器成标配,各企业在多种传感器技术路线取得进展并进入批量化降本阶段,国内厂商在成本和性能上有优势[30] 其他技术与应用 - **微型谐波减速器**:在灵巧手中应用前景广阔,但成本高,主要用于高端领域[28] - **灵巧手运动控制**:是核心价值,包括小控制和大控制层面,国内厂商通过强化学习等方法取得突破[33] - **手眼协同**:是实现灵巧手机能重要环节,国内企业具备较高柔性运动控制能力,未来应发展延髓脑协同[34] 其他重要但是可能被忽略的内容 - **空心杯电机制造挑战**:面临绕过海外企业专利和国产化技术壁垒,国内生产效率、精密度和线圈结构刚性与海外有差距,但正在突破[16][17] - **腱绳材料成本与市场空间**:健身器材材料选择在讨论中,金属腱绳和高分子化合物腱绳成本高,批量化生产后成本预计大幅下降,腱绳方案若广泛应用市场空间大[26] - **灵巧手成本占比**:预计占整个人形机器人价值的 10%左右,符合行业对机器人传感器使用成本预期[31] - **推荐企业**:推荐雷赛智能等从事工控领域且专注灵巧手机能发展的企业,关注其发展动态和市场表现[36]
人形机器人:灵巧之“手”,解锁人形机器人黄金赛道(附59页PPT)
材料汇· 2025-04-28 23:16
灵巧手技术发展现状 - 灵巧手是人形机器人操作性能的核心部件,决定机器人功能上限,远期占人形机器人全成本比重20%-30% [6][11] - 灵巧手需具备运动能力、负载能力、控制能力、感知能力、耐用能力和轻量化等性能,由驱动、传动、控制、感知四大模块构成 [6][15] - 2025年将是灵巧手突破大年,多家主机厂和零部件厂将发布新方案,预计未来2年快速迭代并投入应用场景 [20] 混合机械方案趋势 - 驱动方案以电机为主,空心杯电机因体积小、转速高成为首选,无刷有齿槽电机因扭矩密度大、成本低也有应用 [24][27] - 传动方案呈现多样化,齿轮负责旋转运动调速,丝杆/蜗轮蜗杆负责直线运动和方向变化,连杆和腱绳用于增加自由度 [24][44] - 短期空心杯电机+行星减速器+滚珠丝杆+连杆方案将最先放量,中长期趋势是高自由度+负载力的融合方案 [24][61] 手部感知技术方向 - 触觉传感器追求高灵敏度、高集成度、高延展性和低成本,目前压阻式、电容式、电磁式及视触觉多技术路线并行 [67][69] - 压阻式技术成熟但灵敏度不足,电容式及电磁式性能更优可感知三维力,视触觉传感器理论上限高但对数据和算法要求高 [67][104] - 人类手部触觉可感知力觉、温觉等多维度信息,灵敏度极高(女性指尖法向压力阈值0.019g),是机器人触觉发展的目标 [64][66] 产业链布局情况 - 头部本体厂商如特斯拉、FigureAl、智元等选择全栈自研灵巧手,方案各异 [6][20] - 独立第三方集成商如因时机器人、傲意科技等进展较快,零部件厂商如兆威、雷赛等延伸至整手集成 [6] - 目前灵巧手价格5-10万/只,预计中期降至0.5-3万/只,占本体成本20%左右,2030年人形机器人市场空间约900亿 [6]
人形机器人深度之七:灵巧之“手”,解锁人形机器人黄金赛道
东吴证券· 2025-04-26 13:31
报告行业投资评级 未提及 报告的核心观点 - 灵巧手是人形机器人操作性能核心,2025年开启快速迭代,多方参与推动其发展,未来2年方案将加速迭代并投入使用场景,促进手脑协同 [4][25] - 混合机械方案是趋势,兼具高自由度和承载力,短期空心杯电机+行星减速器+滚珠丝杆+连杆方案先放量,中长期融合方案更具优势 [4][70] - 手部多维感知是方向,触觉传感器多技术路线布局,未来将从压阻式向电容式、电磁式、视触觉及仿生电子皮肤演变,且融合方案潜力大 [4][124] - 头部本体厂全栈自研,零部件提供整体解决方案,未来主机厂自研和集成、零部件厂商提供整体方案是趋势,灵巧手成本未来降本空间大 [4][206] - 预计2030年人形机器人销量达300万台+,市场空间约900亿,对应零部件市场空间较大的为触觉传感器、空心杯电机、齿轮、丝杆等 [4][209] 根据相关目录分别进行总结 Part1 灵巧手打开人形机器人应用上限,快速迭代 - 灵巧手决定人形机器人操作功能,是最重要硬件,占全成本比重20%-30%,不同场景对其方案要求不同 [9] - 类比人类的手,具备灵活、精确、小巧、敏感特点,有十三种基本功能,自由度共21个(不考虑手腕关节) [15] - 灵巧手需具备高自由度、精确性、耐用性、感知能力等性能,由驱动、传动、控制、感知四大模块构成 [17][19] - 2025年是灵巧手突破大年,多方布局,主机厂和零部件厂密集发布方案,未来2年将快速迭代 [24][25] Part2 混合机械方案是趋势,兼具高自由度和承载力 - 直驱方案精度高、刚性高,但存在体积重量大、成本高和发热等问题,欠驱方案集成度高、自适应强、功耗低,近2年快速发展 [28][29] - 电机驱动综合性能最优,是主流驱动方案,气动、液压、智能材料适合特定领域 [30] - 空心杯电机超轻量化、响应快、无齿槽效应,是主流驱动电机,无刷有齿槽电机扭矩密度高、成本低、散热好,步进电机少量使用,伺服电机使用少 [32] - 传动方式多样,包括丝杆、齿轮、连杆、腱绳、蜗轮蜗杆等,齿轮+丝杆商业化进度更快,产业方向是混合传动、AI驱动设计 [50] - 驱动方案基本定型,传动多样性,混合为趋势,短期空心杯电机+行星减速器+滚珠丝杆+连杆方案先放量,中长期融合方案更优 [70] Part3 手部多维感知是方向,促进手脑协同 - 人类手部触觉多维度感知、高灵敏度、高拉伸率,由四种机械感受器实现 [73][74] - 机器人触觉传感器多技术路线布局,包括压阻式、电容式、光电式、电磁式、视触觉等,追求高灵敏度、高集成度、高延展、成本低 [77] - 多维高精度触觉传感器大批量生产壁垒高,需工艺和算法并重,技术持续迭代升级,空间广阔 [121][124] - 手脑协同是硬件、软件、数据、模型迭代的融合,可加速具身智能 [130][131] Part4 本体厂全栈自研,零部件提供整体解决方案 - 灵巧手集成商技术多样化,当前6个主动自由度的电机+丝杆+连杆方案成本可控、承载力高,精密场景需提升自由度,混合传动方案待改进 [133] - 本体厂全栈自研,如特斯拉、FigureAI、星动纪元、智元机器人、宇树科技等方案各异,各有优势 [140][160] - 灵巧手集成商方案各异,国内厂商崛起,如英国Shadow、因时机器人、强脑科技、傲意科技、灵心巧手、灵巧智能等 [165][191] - 零部件厂商兼顾模组与灵巧手整机,如兆威机电、雷赛智能等提供整手解决方案 [197][202] - 主机厂自研和集成、零部件厂商提供整体方案为趋势,灵巧手成本与自由度相关,未来降本空间大,价值量较高的为触觉传感器、空心杯电机、丝杆、齿轮等 [206][209] Part5 投资建议 - 首推灵巧手兼具整体解决方案和零部件供应商雷赛智能、兆威机电,其次为绑定核心主机厂的零部件供应商,包括空心杯电机、微型丝杆、减速器、触觉传感器、腱绳等相关企业 [4][212]