■證券研究報告機器人新型末端執(zhí)行器，■證券研究報告機器人新型末端執(zhí)行器，國內外研究進展加速財通證養(yǎng)CAITONGSECURITIES機械設備/行業(yè)深度分析報告/2023.11.16靈巧手行業(yè)深度研究報告最近12月市場表現(xiàn)一滬深300一滬深300上證指數(shù)20%分析師余煒超shewc@分析師劉俊奇liujq@核心觀點核心觀點用。靈巧手以人手的結構和功能為模仿對象，在機器人與環(huán)境的交互中起著關鍵作用。“靈巧”指的是手的姿勢可變性，這種可變性越高，則認為手就越靈巧。機器人靈巧手從結構和功能上參考人手，能夠靈活操作對象，實現(xiàn)對物體的靈活抓取，滿足多種工作需求。多指靈巧手最普遍的手指數(shù)目為3-5個，各手指具有3個關節(jié)，手指關節(jié)的運動副都是采用轉動副。機器人靈巧手作為一種新型的末端執(zhí)行器，在機器人與環(huán)境的交互中起著關鍵作用。牽靈巧手是機器人研究的重要課題，近年來國內外研究進展加速。自20世紀70年代起，國內外對靈巧手展開了大量研究，從三指到五指，從工業(yè)到生活，從簡單的抓取到靈巧操作，以期解決復雜的實際作業(yè)問題。海手研究歷經(jīng)了50余年的發(fā)展，從開始簡單的機械手發(fā)展成現(xiàn)在的高科技人形仿生靈巧手，國內靈巧手的研究則是從2000年左右由研究機構和部分高等院校相繼開展，近年來，海外具有代表性的靈巧手廠商包括SCHUNK、Shadow(dorabot)、因時機器人、騰訊RoboticsX實驗室等也陸續(xù)公布靈巧手領域的相關產(chǎn)品和研究成果。隨著人形機器人產(chǎn)業(yè)化的加速，國內外對靈巧手領域的研究也呈現(xiàn)出加速趨勢。mengxin@聯(lián)系人孫瀚棟sunhd@是人形機器人必不可少的部件，根據(jù)因時機器人網(wǎng)上報價，單只靈巧手價格約為5萬元，如果未來人形機器人銷量到達百萬臺，對應靈巧手市場規(guī)模將達到1000億元。需要注意的是，未來人形機器人可能會應用到各種場景，對相關報告相關報告2023-11-132.《工信部印發(fā)人形機器人指導意見，產(chǎn)業(yè)化加速》2023-11-10投資建議：靈巧手具有較長的研發(fā)歷史，也有較多研發(fā)成果，掌握空心杯電機、精密齒輪箱、編碼器、驅動、傳感器、彈簧等核心部件的公司更有希望占據(jù)行業(yè)領導地位。同時如果靈巧手得到大量應用，我們預計對相關產(chǎn)業(yè)鏈公司的制造能力有一定考驗，具備穩(wěn)定的、優(yōu)秀的量產(chǎn)化能力的公司有望突圍。建議關注空心杯電機/編碼器/驅動器領域的鳴志電器、鼎智科技、禾川科技、偉創(chuàng)電氣、拓邦股份，傳感器領域的柯力傳感、漢威科技，彈簧領域的美力科技、華緯科技。請閱讀最后一頁的重要聲明!產(chǎn)進展不及預期；靈巧手降本速度低于預期；制造業(yè)景氣度恢復低于預期等。人人文庫RENRENDOC.COM請閱讀最后一頁的重要聲明!CAITONGSECURITIES行業(yè)深度分析報告/證券研究報告表1:重點公司投資評級：代碼公司總市值(億元)收盤價投資評級603728鳴志電器307.7075.15未覆蓋873593鼎智科技41.0042.2068.6426.20未覆蓋688320禾川科技68.3345.25未覆蓋688698偉創(chuàng)電氣85.4140.6226.5541.0629.45未覆蓋002139拓邦股份22.5421.27未覆蓋603662柯力傳感26.51未覆蓋300611美力科技24.34-0.200.26-39.4542.1523.83增持001380華緯科技46.2228.3620.17未覆蓋謹請參閱尾頁重要聲明及財通證券股票和行業(yè)評級標準2財通證養(yǎng)行業(yè)深度分析報告/證券研究報告內容目錄內容目錄1靈巧手是人形機器人重要的運控交互部件，近年來海內外研究進展加速 51.1靈巧手是機器人的新型末端執(zhí)行器，在運控交互中起關鍵作用 51.2靈巧手是機器人研究的重要課題，近年來國內外研究進展加速 71.3目前學術上的研發(fā)方向及難點 92機器人靈巧手的分類與商業(yè)化應用 2.1機器人靈巧手的分類 2.1.2驅動方式 2.1.3機械傳動形式 2.1.4感知技術 2.2機器人靈巧手的商業(yè)化應用 2.2.1國外案例 212.2.2國內案例 243投資建議 3.1人形機器人賦予靈巧手千億級市場規(guī)模 273.2關注掌握靈巧手核心技術以及批量化制造能力的公司 4風險提示 28圖表目錄圖表目錄 6 6圖3.代表性的多指靈巧手產(chǎn)品 6圖4.國外靈巧手的發(fā)展歷程 8圖5.國外靈巧手的發(fā)展歷程 9謹請參閱尾頁重要聲明及財通證券股票和行業(yè)評級標準3行業(yè)深度分析報告/證券研究報告圖6.通過觸覺感知重建模型 圖7.通過觸覺穩(wěn)定器控制物體 圖8.多層次的人手和機器人手結構對比 圖9.機器人靈巧手的分類 圖10.人手的自由度分布 謹請參閱尾頁重要聲明及財通證券股票和行業(yè)評級標準3財通證養(yǎng)行業(yè)深度分析報告/證券研究報告圖11.SCHUNKSVH五指伺服電動機械抓手 圖12.StefanSchulz等研制的液壓驅動仿人機器手 圖13.FestoBionicSoftHand氣動靈巧手 圖14.中國計量大學基于SMA驅動的三指靈巧手 圖15.靈巧手傳感器分類 圖16.SVH結構圖 21圖17.ShadowHand外觀尺寸圖 23 圖20.DexterityHand外觀圖 25圖21.RH56BFX系列/RH56DFX系列外觀圖 26圖23.TRX-Hand外觀圖 27表1.機器人末端執(zhí)行器的分類情況 5表2.抓手類末端執(zhí)行器的分類情況 5表3.多指靈巧手的發(fā)展脈絡 7表4.全驅動靈巧手與欠驅動靈巧手對比情況 表5.靈巧手兩種驅動方式的對比情況 表6.靈巧手各類驅動源的比較情況 表7.靈巧手的各類傳動方式對比情況 表8.靈巧手的各類感知方法對比 表9.國外靈巧手產(chǎn)品梳理 表10.國內靈巧手產(chǎn)品梳理 20表11.人形機器人靈巧手市場規(guī)模測算表 謹請參閱尾頁重要聲明及財通證券股票和行業(yè)評級標準4財通證養(yǎng)CAITONGSECURITIES1靈巧手是人形機器人重要的運控交互部件，近年來海內外研究進展加速1.1靈巧手是機器人的新型末端執(zhí)行器，在運控交互中起關鍵作用靈巧手是機器人的一種新型末端執(zhí)行器。一般而言，機器人與環(huán)境交互的方式主要包括：移動行走、視覺等信息的獲取、決策的執(zhí)行輸出。末端執(zhí)行器(End-Effector)是機器人執(zhí)行部件的統(tǒng)稱，一般安裝于機器人腕部的末端，是直接執(zhí)行任務的裝置。末端執(zhí)行器作為機器人與環(huán)境相互作用的最后環(huán)節(jié)與執(zhí)行部件，對提高機器人的柔性和易用性有著極為重要的作用，其性能的優(yōu)劣在很大程度上決定了整個機器人的工作性能。表1.機器人末端執(zhí)行器的分類情況分類具體內容應用示例工具類根據(jù)具體工作需求專門設計并預留標準化接口的機器人專用工具，可以直接實現(xiàn)具體的加工工種、生產(chǎn)工藝或日常動作噴槍、涂膠槍、點焊機、弧焊焊槍、毛刺打磨機、鉚釘槍、體溫槍、手術刀具、吸盤等。抓手類恰如人的雙手，擔負著執(zhí)行各種動作、抓持和操作的任務兩指夾持器、多指抓持手、多指靈巧手數(shù)據(jù)來源：蔡世波等《機器人多指靈巧手的研究現(xiàn)狀、趨勢與挑戰(zhàn)》,財通證券研究所靈巧手以人手的結構和功能為模仿對象，在機器人與環(huán)境的交互中起著關鍵作用?！办`巧”指的是手的姿勢可變性，這種可變性越高，則認為手就越靈巧。機器人靈巧手從結構和功能上參考人手，能夠靈活操作對象，實現(xiàn)對物體的靈活抓取，滿足多種工作需求。多指靈巧手最普遍的手指數(shù)目為3-5個，各手指具有3個關節(jié)，手指關節(jié)的運動副都是采用轉動副。表2.抓手類末端執(zhí)行器的分類情況分類驅動方式優(yōu)點缺點一般采用電機或氣缸作為驅一般采用電機或氣缸作為驅結構簡單，運動形式單一穩(wěn)缺乏手指的靈活性，不能對復雜形狀的動，機構原理以多連桿機構和氣缸為主定，工作可靠，可在工業(yè)現(xiàn)場被大量應用目標進行抓持，更無法對目標物體實施操作其基本原理與前述兩指夾持器一樣，由多連桿驅動或氣缸驅動多指抓持手在目標適應性、抓持穩(wěn)定性等方面已經(jīng)有了大幅度的提升，并且得到了企業(yè)界和用戶的認可這類多指手的功能依然停留在實現(xiàn)目標物體的抓持范疇，還不具有對目標物體的操作能力謹請參閱尾頁重要聲明及財通證券股票和行業(yè)評級標準5CAITONGSECURITIES行業(yè)深度分析報告/證券研究報告不能實現(xiàn)人手的自由靈活程度和操作能不能實現(xiàn)人手的自由靈活程度和操作能力，并且價格昂貴，推廣應用難度較大高度系統(tǒng)集成的靈巧手具有主要的驅動方式包括4種：液壓驅動、電機驅動、氣壓多指靈巧手數(shù)據(jù)來源：蔡世波等《機器人多指靈巧手的研究現(xiàn)狀、趨勢與挑戰(zhàn)》,財通證券研究所兩指夾持器：是抓持物體進而操控物體的裝置，模仿的是手指的夾持運動。它能夠在執(zhí)行某些動作的同時夾住和松開目標物體。應用于機器人的末端夾持器一般采用電機或氣缸作為驅動，機構原理以多連桿機構和氣缸為主。例如德SCHUNK公司的氣動平行爪夾持器、FESTO公司的氣動夾持器、亞德客手指氣謹請參閱尾頁重要聲明及財通證券股票和行業(yè)評級標準5上予上予行業(yè)深度分析報告/證券研究報告數(shù)據(jù)來源：蔡世波等《多指靈巧手的研究現(xiàn)狀、趨勢與挑戰(zhàn)》,財通證券研究所圖2.典型的多指抓持手圖2.典型的多指抓持手數(shù)據(jù)來源：蔡世波等《機器人多指靈巧手的研究現(xiàn)狀、趨勢與挑戰(zhàn)》,財通證券研究所多指抓持手：一般為三指或者四指抓持手，主要包括聯(lián)動型抓持手、多關節(jié)手指抓持手、軟體多指抓持手等，其基本原理與前述兩指夾持器一樣，由多連桿驅動或氣缸驅動實現(xiàn)多指的同步運動。例如RighthandRobotics公司的ReFlexTakkTile三指手、蘇州鈞舵機器人有限公司的均巧三指手、德國SCHUNK公司的3-fingergripperhandSDH等。多指靈巧手：機構形式是多指多關節(jié)，并且最普遍的是手指數(shù)目為3～5個，各手指具有3個關節(jié)包括4種：液壓驅技術實驗室”的OI美國麻省理工學院圖3.代表性的多指靈巧手產(chǎn)品圖3.代表性的多指靈巧手產(chǎn)品2子5手、CAITONGSECURITIES行業(yè)深度分析報告/證券研究報告數(shù)據(jù)來源：蔡世波等《人多指靈巧手的研究現(xiàn)狀、趨勢與挑戰(zhàn)》,財通證券研究所謹請參閱尾頁重要聲明及財通證券股票和行業(yè)評級標準6CAITONGSECURITIES行業(yè)深度分析報告/證券研究報告自20世紀70年代起，國內外對靈巧手展開了大量研究，從三指到五指，從工業(yè)到生活，從簡單的抓取到靈巧操作，以期解決復雜的實際作業(yè)問題。表3.多指靈巧手的發(fā)展脈絡OkadaHand日本電工實驗室197431111Belgrade/USCHand貝爾格菜德大學198851515RobonautHandNASsA199952214GIFUHand日本岐阜大學200152016NAIST-HAND日本奈良先端科學技術大學200541612SAHSchunk公司200741613LARMHandCassino大學20103912KNTHK.N.Toos科技大學2011369謹請參閱尾頁重要聲明及財通證券股票和行業(yè)評級標準7CAITONGSECURITIES行業(yè)深度分析報告/證券研究報告MetamorphicHand20134BarretHand2013399RitsumeikanHand日本立命館大學20135Pisa/IITSoftHand20145ISR-SoftHand20145WashingtonHand20165SSSA-MyHandScuolaSuperioreSant'Anna20165HERIHand20173ShadowHandShadow公司201952020520205AnthropomorphicRobotHand20215ILDAHand20215數(shù)據(jù)來源：劉偉、肖釗、瞿寅朋、許守亮《機器人靈巧手研究綜述》,財通證券研究所海外靈巧手研究歷經(jīng)了50余年的發(fā)展，從開始簡單的機械手發(fā)展成現(xiàn)在的高科技人形仿生靈巧手。(1)20世紀70年代，日本“電子技術實驗室”研制出了Okada靈巧手，該靈巧手具有3個手指和一個手掌，拇指有3個自由度，另外兩謹請參閱尾頁重要聲明及財通證券股票和行業(yè)評級標準7財通證養(yǎng)CAITONGSECURITIES行業(yè)深度分析報告/證券研究報告?zhèn)€手指各有4個自由度，采用電機驅動和肌腱傳動方式。(2)20世紀80年代，美國斯坦福大學研制成功Stanford/JPL靈巧手，該手有3個手指，每指各有3自由度，采用12個直流伺服電機作為關節(jié)驅動器，采用腱驅動系統(tǒng)傳遞運動和動力；美國麻省理工學院和猶他大學聯(lián)合研制Utah/MIT靈巧手，該手具有完全相同的4個手指，每個手指有4個自由度，為后續(xù)仿人型多指靈巧手研究建立了理論基礎。(3)20世紀末，隨著嵌入式硬件的發(fā)展，多指靈巧手的研究向著高系統(tǒng)集成度和豐富的感知能力提升的方向發(fā)展，進入了快速發(fā)展階段。(4)近年來，高度系統(tǒng)集成的靈巧手具有靈活性和功能性的優(yōu)勢，但是復雜的系統(tǒng)導致了高額的制造成本并且降低了系統(tǒng)的可靠性和易維護性。因此近10年，多指靈巧手設計的一個重要方向是簡化系統(tǒng)、提高魯棒性。圖4.國外靈巧手的發(fā)展歷程2022年6月2023年5月甚入手，是網(wǎng)類中第一本本三Washingpa)HighlyBeos 班本電工案驗室研直的OtadsA用手是嚴格(上的幕.一數(shù)是巧手2021年11月熱國的科時團從于群(了一種是點進科超國我王學院天大學命作材制了一數(shù)靈碼手Metamorphic化他大學聯(lián)合硬制了汽施征動體生是巧志大利情海尼要大學研制出了第一代夏所+UBHaadl推車立命館文學證TRitimHmf研制出了BfR黑期世征考制了電個因的意大利T聽制成地了C20年2084年8834巧數(shù)據(jù)來源：小米技術公眾號，劉偉等《機器人靈巧手研究綜述》,KazukiMitsui等《Anunder-actuatedrobotichandformultiplegrasps》,Gagan國內靈巧手的研究則是隨著國外研究的不斷推進。在2000年左右國內一些機器人研究機構和部分高等院校相繼開展了機器人多指靈巧手的研究工作。(1)2001年，哈工大(HIT)聯(lián)手德國宇航中心(DLR)共同研發(fā)了一種利用齒輪以及連桿傳動的HIT/DLR靈巧手。DLR有4根手指，每根手指有3個自由度。指尖部分采用多連桿耦合機構，基礎關節(jié)的2個自由度通過差動機構耦合來完成。謹請參閱尾頁重要聲明及財通證券股票和行業(yè)評級標準8財通證養(yǎng)CAITONGSECURITIES行業(yè)深度分析報告/證券研究報告(2)2005年，北京航空航天大學機器人研究所仿照Stanford/JPL手研制出了BH-3為3指9自由度靈巧手。BH靈巧手主要用于多指手的操作理論研究；通過數(shù)據(jù)手套可實現(xiàn)遠距離控制。最新一代靈巧手BH-985,其具有5個手指，外形尺寸約為人手的1.5倍，質量小于1.5kg,采用內置的Maxon直流伺服謹請參閱尾頁重要聲明及財通證券股票和行業(yè)評級標準8哈工太聯(lián)手確屬于取中的老私器人縣出%g線血載的103-哈工太聯(lián)手確屬于取中的老私器人縣出%g線血載的103-551工金是對手臨分溪工程大學來用提地免的事法研直i7k低Mt/dmsm一種利用需能以屬老用礎機排11業(yè)又可手行業(yè)深度分析報告/證券研究報告(3)2022年5月23日，DoraHand是由中國深圳的Dorabot公司設計的模塊化靈巧手。鑒于其5mm的厚度，指尖可以在一些狹小的空間中使用。為了提供類似人類的能力，這款手配備了一個高度敏感的0.3mm薄膜力傳感器，作為觸覺傳感器，可同時感知力和位置。(4)2022年，北京Inspire機器人科技公司研發(fā)的靈巧手。它有5個手指、6個自由度和靈活的抓取能力，大小接近人類的手。拇指手指有2個自由度，而其他手指只有1個自由度。6個帶有肌腱的微型線性致動器用于驅動手指。這款靈巧手的效率很高，可以用于假肢、服務機器人和教學等領域。(5)2023年4月25日，騰訊RoboticsX實驗室公布最新機器人研究進展，首次展示在靈巧操作領域的成果，推出自研機器人靈巧手TRX-Hand和機械臂TRX-Arm。其中，靈巧手TRX-Hand擁有像人手一樣靈活的操作能力，可適應不同場景，靈活規(guī)劃動作，自主完成操作。而機械臂TRX-Arm針對人居環(huán)境自主研發(fā)，擁有七自由度和擬人的特性，具有運動靈巧、爆發(fā)力強、觸控一體以及柔順安全等特點。圖5.國外靈巧手的發(fā)展歷程上海變通大學研制了一數(shù)氣礎。多材料3D與鐘讀化再度衛(wèi)表代數(shù)的器面求的無月手(laspireRubs)科推會有研車出靜人真指是碼辛通訊UAdsX實安家公本最斷就器研定來展。首次果你在更巧接作程成的成里。拉出自糖機器人關巧手中需料學院白地化研交師上期研究測研究程研發(fā)；M6年2020年2月22年M6年3*年3012年209年2820年8月822年5月2023年5月實兩自頻護L在由底是州學相頭樹究，#發(fā)出了基子形放之紅合金的工相是碼手今出了一種金翻的證開方拿HBITDeusHad中國深圳的Deshet分成計了規(guī)地化是碼手Dimdland系單支學設計的更網(wǎng)手擁有屬于走跳物關，它數(shù)情實現(xiàn)類征于入美相式真版的觸覺感數(shù)據(jù)來源：小米技術公眾號，騰訊RoboticsX實驗室公眾號，高工機器人公眾號，中國科學院自動化研究所官網(wǎng)，劉偉等《機器人靈巧手研究綜述》,李達宏等《新型形狀記憶合金驅動器與三指靈巧手設計》,QingxinMeng等《DexterousUnderwaterRobotHand:HEUHandⅡ》,HaiyanQiao等《Non-equilibrium-GrowingAestheticlonicSkinforFingertip-LikeStrain-UndisturbedTactileSensationandTextureRecognition》,財通證券研究所1.3目前學術上的研發(fā)方向及難點9CAITONGSECURITIES行業(yè)深度分析報告/證券研究報告雖然靈巧手的應用需求凸顯并日趨旺盛，這些需求也引領著機器人多指靈巧手的研發(fā)方向和發(fā)展趨勢，但目前的技術和產(chǎn)品依然存在諸多問題和挑戰(zhàn)，亟待解決。謹請參閱尾頁重要聲明及財通證券股票和行業(yè)評級標準9行業(yè)深度分析報告/證券研究報告1.深度仿生：多指靈巧手最初是從結構，特別是外形上進行仿生設計。隨著更多更復雜的應用功能需求提出，研究人員逐漸開始從人手內在結構、驅動和傳動原理等方面思考其仿生結構的設計，并逐步延伸到復合材料、智能材料的研制和設計，智能材料的研究又反過來影響多指靈巧手的仿生設計；同時，對于人手操作過程的研究，也應屬于機器人多指靈巧手仿生研究的重要范疇，會在很大程度上決定多指靈巧手的仿生程度并成為一個重要的衡量指標。2.柔性感知技術：由于人手結構精巧復雜、功能多樣、感覺豐富，實現(xiàn)仿生的機器人靈巧手必然需要像人類皮膚一樣能夠感知豐富信息的柔性感知技術和傳感器。靈巧手觸覺傳感器用于實時傳輸與物體的接觸信息，目前還面臨著幾個巨大的挑戰(zhàn)需要克服。(1)理解高級語義信息。機器人需要從低級感官數(shù)據(jù)中提取任務需求和人類偏好等高級語義信息，首先要知道被操作的對象是什么,需要進行什么(2)跨模態(tài)算法，不同的感覺模式間的知識傳遞。人類不是通過單一的感官形態(tài)來探測物體，而是通過多種感官整合信息，例如觸覺/味覺/視覺/聲音信息等都可以幫助人類理解物體。例如，視覺數(shù)據(jù)提供的幾何屬性，與觸覺數(shù)據(jù)提供的物理屬性(如重量或硬度)是互補又共存的，整合多種感知模式的傳感器可以解決單一傳感器的局限性，并獲得更加豐富的環(huán)境信息，但對不同模態(tài)信息建立統(tǒng)一的特征表示和關聯(lián)關系的方法仍需進一步探索。圖6.通過觸覺感知重建模型財通證養(yǎng)CAITONGSECURITIES行業(yè)深度分析報告/證券研究報告數(shù)據(jù)來源：劉偉、肖釗、瞿寅朋、許守亮《機器人靈巧手研究綜述》,財通證券研究所謹請參閱尾頁重要聲明及財通證券股票和行業(yè)評級標準10行業(yè)深度分析報告/證券研究報告(3)探索中的安全性問題。在機器人手與物體的物理交互和觸覺探索過程中，需要保證機器人手及其周圍環(huán)境的安全。一方面，要及時采集觸覺信號并傳遞給控制器的同時，也需要有避免不必要傷害的能力。另一方面，由于對象模型是未知的，機器人可能會違反一些關鍵的約束。如果在勘探過程中發(fā)生意外損傷，具有一定的自愈能力和拉伸能力可以保證系統(tǒng)的安全性。(4)提升觸覺傳感器的靈活性。因為手的表面通常是不規(guī)則的，與剛性傳感器相比，柔性傳感器更容易與手的表面集成柔性傳感器可以放置在整個手掌表面，而不是指尖，接觸信息更加豐富。觸覺傳感器的其他性能也需要進一步提高，如自愈能力和自功率。具有自修復能力的觸覺傳感器可以提高其對非結構環(huán)境的適應能力。圖7.通過觸覺穩(wěn)定器控制物體數(shù)據(jù)來源：ZiweiXia等《Areviewonsensoryperceptionfordexterousroboticmanipulation》,財通證券研究所3.成本控制：現(xiàn)有的機器人多指靈巧手的銷售價格普遍較高。例如：哈爾濱工業(yè)大學-德國宇航中心合作開發(fā)的HIT/DLR靈巧手售價在90萬元人民幣以上，ShadowDexterousHand報價約30萬美元，德國SCHUNK公司的SVH五指CAITONGSECURITIES行業(yè)深度分析報告/證券研究報告手報價70萬元人民幣以上。高昂的價格是推廣應用一大障礙，許多多指手產(chǎn)品也僅僅在科研實驗室里用于科學研究和應用基礎開發(fā)。近年來，各類科研機構開始投入研發(fā)低成本的機器人多指手，從材料、加工方式、驅動器件、感知器件等方面進行低成本化設計和制造，開發(fā)了一些樣機，但其靈活性、感知豐富性和可靠性等指標普遍較低。所以，如何在性能和成本之間取得合理的平衡也是值得研究的課題。謹請參閱尾頁重要聲明及財通證券股票和行業(yè)評級標準11財通證養(yǎng)行業(yè)深度分析報告/證券研究報告4.新材料的應用：大部分靈巧式機械手的研究都是通過骨架結構以及橡膠等其他軟體材料來模擬人手的外形。對于抓/握/捏/擰等日常手部動作來說，雖然可以有效進行，但是在實際應用過程中依然存在著包絡性、靈活性和穩(wěn)定性差等問題。如果要保持靈巧性和抓取的穩(wěn)定性，根據(jù)仿生學對生物機體環(huán)境適應性強、高效能、身體結構合理等特點進行模擬及研究，開發(fā)出一種新型材料并用于靈巧式機械手的研發(fā)，可最大化生物優(yōu)勢。目前，中外通過研發(fā)還原肌肉纖維、結構組織等已在拾取裝置實際使用中獲得較好的效果。圖8.多層次的人手和機器人手結構對比JointcapsukArticularJointcapsukArticularcartilageBonesBonesligamentsThebaselayer謹請參閱尾頁重要聲明及財通證券股票和行業(yè)評級標準12財通證券行業(yè)深度分析報告/證券研究報告2機器人靈巧手的分類與商業(yè)化應用2.1機器人靈巧手的分類機器人靈巧手作為一種新型的末端執(zhí)行器，在機器人與環(huán)境的交互中起著關鍵作用。根據(jù)自由度數(shù)量、驅動方式、機械傳動形式以及感知技術的不同，靈巧手可以分為若干類型。圖9.機器人靈巧手的分類靈巧手靈巧手自由度數(shù)量驅動方式全驅動驅動器內置電機驅動欠驅動驅動器外置液壓驅動合金驅動感如技術齒輪/蝸輪蝸桿傳動機械傳動形式外部感知連桿傳動腱傳動2.1.1自由度數(shù)量機器人靈巧手從結構和功能上參考人手，能夠靈活操作對象，實現(xiàn)對物體的靈活抓取，滿足多種工作需求。手指擁有兩種運動形式，通過各指節(jié)旋轉副的屈曲/前伸運動以及通過手指末端球形副的側擺運動。我們暫且定義每根手指屈曲的方向為Pitch,側擺的方向為Roll,那么對于Pitch方向的自由度，每根手指都有3個，共15個，對于Roll方向的自由度，大拇指有2個自由度，其余手指各1個，共6個。整手通過這21個自由度，實現(xiàn)了復雜多變的人手運動形式。由于真實人手的高自由度、結構緊湊、復雜等特征，絕大多數(shù)機械手都無法完美復制人手的功能，其設計和功能都是在某些特定場合和功能要求下的簡化和權衡。根據(jù)嚴璽《仿人靈巧手的結構設計及其控制研究》,在通常情況下，靈巧手只需要3根3自由度的手指即可完成大多數(shù)任務。謹請參閱尾頁重要聲明及財通證券股票和行業(yè)評級標準13財通證養(yǎng)行業(yè)深度分析報告/證券研究報告圖10.人手的自由度分布Flexion&Extension根據(jù)自由度與驅動源數(shù)量，可將靈巧手分為全驅動和欠驅動兩大類。全驅動靈巧手驅動源的數(shù)量與被控制靈巧手的自由度數(shù)量相等，欠驅動靈巧手被控制的自由度多于驅動源的數(shù)目，缺少驅動源的部分則進行耦合隨動。表4.全驅動靈巧手與欠驅動靈巧手對比情況全驅動靈巧手欠驅動靈巧手每個手指關節(jié)都有驅動器，使其能夠實現(xiàn)主每個手指關節(jié)都有驅動器，使其能夠實現(xiàn)主動控制，在某種程度上能夠像人手一樣完成全部的動作指令甚至要求更高的靈巧動作欠驅動手硬件集成度高，整體系統(tǒng)簡潔高效、體積小、質量輕，便于進行動力學分析優(yōu)點缺點全驅動也意味著需要更多的驅動器，會使手掌體積變大、安裝困難、操作復雜欠驅動機械手的高集成性一定程度上也是犧牲高自由度性能的結果，存在功能性不足，尤其是對于精度要求比較高的手指精巧控制無法勝任財通證養(yǎng)CAITONGSECURITIES行業(yè)深度分析報告/證券研究報告欠驅動手欠驅動手典型案例ZARAHa謹請參閱尾頁重要聲明及財通證券股票和行業(yè)評級標準14財通證養(yǎng)行業(yè)深度分析報告/證券研究報告驅動系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的動力源，是系統(tǒng)輸出力的保證。靈巧手的驅動方式根據(jù)驅動器是否布置在手指內分為兩種：驅動器內置與驅動器外置。早期的多指靈巧手一般將驅動器外置，主要是受驅動器結構尺寸影響，難以嵌入手指內。隨著材料、工藝技術的發(fā)展，驅動器的尺寸逐漸減小，機器人多指靈巧手逐漸走向驅動器內置式。驅動器內置很難做到驅動整根手指，于是混合式多指靈巧手的概念就出現(xiàn)了，即驅動器外置和內置相結合的方式，進一步提高手指的輸出力矩，保證較高自由度的同時，控制體積大小。表5.靈巧手兩種驅動方式的對比情況驅動器內置驅動器外置優(yōu)點這種方式給了驅動器選型極大自由，不用考慮體積空間，可以用更大的驅動電機來增加手指的輸出力，手指部位也可以做到比較纖細手指各關節(jié)具有較好的剛性，更利于傳感器的直接測量，且模塊化設計利于更換維護存在傳感器不能反應關節(jié)信息，控制器難度大、標定難、非模塊化設計、可維護性差等問題通信和控制難度加大，手指尺寸及靈巧手整手尺寸較大，關節(jié)靈活度下降典型案例Stanford/JPLHIT/DLR-I驅動源是驅動系統(tǒng)的動力源，驅動源性能決定了驅動系統(tǒng)的驅動性能。目前，主流的驅動源有：電機驅動、液壓驅動、氣壓驅動、形狀記憶合金(SMA)驅(1)電機驅動：目前多指靈巧手的主要驅動方式，具有驅動力大、控制精度高、響應快、模塊化設計、易于更換維護等優(yōu)點。但是電機本身固有的體積較大等缺陷，導致無論是外置還是內置，都會占用較大的物理空間，并且市場上很難匹配到通用電機。(2)液壓驅動：液壓驅動式機械手的驅動系統(tǒng)一般由液動機、伺服閥、油泵和油箱等組成，驅動機械手完成任務，常被用于工業(yè)機械手中，適合大型抓取作業(yè)。液壓驅動能獲得較大的工作力，能帶動較大的負荷，但體積大，成本高，容易被污染。財通證養(yǎng)CAITONGSECURITIES行業(yè)深度分析報告/證券研究報告圖11.圖11.SCHUNKSVH五指伺服電動機械抓手數(shù)據(jù)來源：SCHUNK官網(wǎng)，財通證券研究所圖12.StefanSchulz等研制的液壓驅動仿人機器手數(shù)據(jù)來源：StefanSchulz等《Progressinthedevelopmentofanthropomorphicfluidichandsforahumanoidrobot》,財通證券研究所人體肌肉驅動的一種方式。氣壓驅動的優(yōu)勢在于操作方便、質量輕巧、動作迅速、價格適中、維護簡便，缺點在于可操作性不強，軌跡精度不夠。形狀記憶合金(SMA):形狀記憶合金是美國海軍在研究時無意發(fā)現(xiàn)的一種金屬材料，之后更多種類的SMA被大量研發(fā)。其中，Ni-Ti形狀記憶合金的性能較為優(yōu)良，廣泛應用于多個領域。形狀記憶合金驅動適合小型、高精度機器人裝配作業(yè)，它可以進行負載驅動快速反應，且位移大，變位迅速，但其無法長時間工作，并且疲勞強度較低。謹請參閱尾頁重要聲明及財通證券股票和行業(yè)評級標準財通證養(yǎng)行業(yè)深度分析報告/證券研究報告圖14.中國計量大學基于圖14.中國計量大學基于SMA驅動的三指靈巧手以上四種驅動方式在輸出力、運動精度、響應速度和體積方面的比較情況如下表所示：謹請參閱尾頁重要聲明及財通證券股票和行業(yè)評級標準16高高高高低低快慢快快小大大小財通證養(yǎng)行業(yè)深度分析報告/證券研究報告表6.靈巧手各類驅動源的比較情況驅動源電機驅動液壓驅動氣壓驅動形狀記憶合金驅動輸出力較大大小大運動精度響應速度體積2.1.3機械傳動形式機器人靈巧手傳動系統(tǒng)把驅動器產(chǎn)生的運動合力以一定的方式傳遞到手指關節(jié)，從而使關節(jié)做相應的運動，傳動系統(tǒng)的設計與驅動器密切相關。雖然驅動源是影響靈巧手體積重量的重要因素，但是抓取穩(wěn)定性和靈活性等重要指標取決于傳動靈巧手的主要傳動方式有腱傳遞、連桿傳動和齒輪/蝸輪蝸桿傳動。線繩驅動是目前靈巧手研究中應用最為廣泛的一種傳動方式；齒輪/蝸輪蝸桿傳動在工業(yè)機器人中應用比較廣泛；連桿傳動多用于工業(yè)和商業(yè)用途，多個連桿串并聯(lián)混合的使用形式較為常見。表7.靈巧手的各類傳動方式對比情況腱傳動連桿傳動齒輪/蝸輪蝸桿傳動驅動器通過齒輪或蝸輪蝸桿將驅動器通過齒輪或蝸輪蝸桿將旋轉變成直線運動，拉動驅動器和手指之間的彈簧來驅動手指產(chǎn)生動作由腱(鋼絲繩、迪力馬繩等)加上滑輪或者軟管實現(xiàn)傳動采用平面連桿機構傳動定義優(yōu)點腱一般具有很高的抗拉強度和很輕的重量，容易實現(xiàn)多自由度和遠距離動力傳輸，節(jié)省空間和成本，是一種柔順傳動方剛度好、出力大、負載能力強、加工制造容易、易獲得較高的精度，構件之間的接現(xiàn)，能夠較好實現(xiàn)多種運動規(guī)律和運動的軌跡的要求。手指部分采用金屬連接，各個手指動作相互獨立，具有多種的抓取構形，和別的多指靈巧手相比，驅動更加靈活，但是手指的閉合時間較長。結構冗雜,笨重結構冗雜,笨重，柔性不足，抗沖擊性能較弱，對手內空間配置要求較高。結構冗雜，笨重，柔性不足，抗沖擊性能較弱，對手內空間配置要求較高，手指的結構比較復雜，容易出現(xiàn)故障。財通證養(yǎng)行業(yè)深度分析報告/證券研究報告缺點缺點典型案例腱本身的剛度有限，影響位置精度；控制時需要一定的預緊力，容易產(chǎn)生摩擦；腱的布局容易產(chǎn)生力矩和運動的耦合。這些因素都增加了手爪抓取控制的難度和復雜性。VincentHandBeBionicVincentHandi-limbultrai-limbultraHand財通證養(yǎng)行業(yè)深度分析報告/證券研究報告機器人靈巧手的感知技術可以分為內部感知和外部感知。靈巧手的運動參數(shù)如位置、速度、加速度等均屬于內部感知檢測的范圍，外部感知則針對于周圍環(huán)境的信息檢測，外部環(huán)境信息的復雜多樣性增加了檢測的難度。內外部傳感器提供了對手部位置、姿態(tài)、物體位置和力度的準確測量，為靈巧手的操控提供了必要的反饋信息。然而，要實現(xiàn)像人類皮膚一樣的復雜和柔性結構并保持優(yōu)良的感知功能依然很困難，因此，電子皮膚的研究將會是靈巧手感知技術的一個熱點問題。圖15.靈巧手傳感器分類靈巧手的傳感器內部傳感器運動傳感器力/力短傳感器觸黨傳感器視覺傳感器溫濕度傳感器數(shù)據(jù)來源：劉偉《機器人靈巧手研究綜述》,ZiweiXia等《Areviewonsensoryperceptionfordexterousroboticmanipulation》,財通證券研究所(1)內部傳感器運動傳感器：在靈巧操作過程中，運動傳感器用于測量機器人手的關節(jié)角度、電機位移等。對于機器人的運動學分析而言，這兩類信息都是必不可少的。更精確的關節(jié)角度信息可以減少指尖的運動誤差。兩種常見的運動傳感器為位置傳感器(PositionSensor)和彎曲傳感器(BendSensor)。力/力矩傳感器：力/扭矩傳感器提供機械手的動態(tài)信息，動態(tài)信息是機械手進行穩(wěn)定的靈巧抓取和操作的必要條件。因此，力/扭矩傳感器對于與未知物體進行交互至關重要，無論在操作安全性還是自主性方面都是如此。對于機械手和機器人手而言，關節(jié)處通常都配備有關節(jié)扭矩傳感器。(2)外部傳感器●接近覺傳感器：在抓取或操縱物體之前，接近覺傳感器總是用來為機器人提供檢測物體表面和物體與機器手之間相對位置的能力。對于人類來說，這種財通證養(yǎng)CAITONGSECURITIES行業(yè)深度分析報告/證券研究報告能力通常由視覺反饋提供，但對于機器人來說，這種能力可以由接近覺傳感器提供。有了接近覺傳感器，機械手就能在操作前估算出物體的位置、形狀謹請參閱尾頁重要聲明及財通證券股票和行業(yè)評級標準18財通證養(yǎng)行業(yè)深度分析報告/證券研究報告和其他物理信息。對于靈巧操作而言，提前了解這些信息有助于提高操作的成功率。觸覺傳感器：對于人類的雙手來說，觸覺系統(tǒng)可以提供豐富的信息，如抓取物體的力度、質地、溫度和硬度等，人類雙手的熟練程度取決于其復雜的結構和強大的感覺系統(tǒng)。在早期階段，觸覺傳感器研究的主要方向是壓力和力的測量，幾乎所有的機械手都將配備這類傳感器，通常安裝在指尖，用于測量多維力。目前大多數(shù)機器手配備的傳感器都是多陣列觸覺傳感器(Multi-但仍然只能感知單模態(tài)信息。對于機械手來說，同時獲取多模態(tài)觸覺信息也很重要，多模態(tài)傳感器(MultimodalSensor)提供了解決方案，可同時獲取多種觸覺信息。從感知中獲得的信息可以幫助機器人有效地做出決策。在操縱物體時，可以應用規(guī)劃、控制和學習等不同方法來計算靈巧機械手的運動和控制方案。表8.靈巧手的各類感知方法對比感知方法簡介規(guī)劃級控制級學習級通過感知信息學習自動操作2.2機器人靈巧手的商業(yè)化應用表9.國外靈巧手產(chǎn)品梳理產(chǎn)品名稱廠育名稱國家發(fā)布時間手指數(shù)量自由度驅動方式大學Hand大學Hand電機驅動5電機驅動(可選氣動)24(20個驅動電機驅動(可選氣動)24(20個驅動自由度：手指HandShadowRobot傳動方式感知柱術自身查量承載金量圖拇指8.8N,其拇指8.8N,其桿傳動力傳感器以及表面有624個檢測點的分布式觸覺傳感器六軸陀螺儀和加速成本E50000-六軸陀螺儀和加速90000(取決于配置)腱傳動90000(取決于配置)腱傳動43kg最大5kg感器、扭矩傳感器、觸覺傳感器、電流和溫度傳感器財通證養(yǎng)CAITONGSECURITIES行業(yè)深度分析報告/證券研究報告KISTHand韓國科學韓國2011持術研容每個手指的指尖分布有4個觸覺傳感電機驅動連桿傳動器，手掌上有8個0.74kg>40N韓國先進韓國201113(拇指4,手指3)工程研究指3)電機驅動連桿傳動觸覺傳感器或力傳感器<2.5kg所SVHSCHUNK德國20145電機驅動(9個驅動電機)齒輪/連桿傳動手指上使用觸覺傳感器最大可達0.85ke以參考價格TheCEA西班牙國防中心大Hand西班201424(完全復制了電機驅動腱傳動位置傳感器、力傳4.2kg學與法國交互式機器人實驗室法國ShadowHand)感器Pisa/IITSoftHandM.GCatalano意大利2014年521(欠驅動)電機驅動腱傳動力矩傳感器28N謹請參閱尾頁重要聲明及財通證券股票和行業(yè)評級標準19財通證養(yǎng)行業(yè)深度分析報告/證券研究報告Multi-GnpPatterns泰國朱拉隆功大學秦國2018年電機驅動齒輪傳動負荷傳感器980g34.5NProstheticHandSoftHandResearch20180.77kg62N單電機驅動SoftHandIndustryRobotic意大利201919(欠驅動)腱傳動2022兩電機驅動0.94kg3kgSoftHand2ResearchCloneHandCloneHandRobotics數(shù)據(jù)來源：Shadow液壓驅動(由公0.75kg波蘭每個關節(jié)都有一個位置傳感器電池續(xù)航2h20230.75kg波蘭每個關節(jié)都有一個位置傳感器電池續(xù)航2h20235內和閥門驅動)Hand官網(wǎng)，robotsguide,SCHUNK官網(wǎng)，qbSoftHand官網(wǎng)，上海硅步公眾號，數(shù)字化企業(yè)公眾號，小米技術公眾號，全球風口公眾號，Sang-MunLee等《KinematicsoftheRobomecRobotHandwithPlanarandSphericalFourBarLinkagesforPowertactilesensor:GifuhandII》,孫成遠《腱驅動靈巧手指結構設計及其運動分析與試驗》,JavierMartin和MathieuGrossard《Designofafullymodularand表10.國內靈巧手產(chǎn)品梳理產(chǎn)品名稱廠商名稱發(fā)布時間手指數(shù)量自由度驅動方式傳動方式總知技術自身重量承截重量國片各注北京航空BH-4航天大學巧手機器人研究所12(每只手指3自由度)電機驅動食指等三指的前的指動，其余關節(jié)為角位移傳感器六維力傳感器齒輪傳動哈爾濱工中德中心電機驅動Freedom觸感五手清華大學中國電機驅動連桿傳動多點陣列壓力傳感器550g單指1kg,四指抱拳清華大學機械系電機驅動15(每個手指3(每個手連桿/蝸輪蝸桿個自由度)傳動壓力傳感器巧手指3個電謹請參閱尾頁重要聲明及財通證券股票和行業(yè)評級標準20財通證養(yǎng)CAITONGSECURITIES行業(yè)深度分析報告/證券研究報告機)RH56BFX美巧手拇指RH56DFX靈巧手因時機器人5其余四指各1電機驅動連桿傳動6個壓力傳感器530g參考價格￥100000DexterityHandAgileRobots中德2020515(主動自由度為6)電機驅動每個手指均集x490g有力傳感器和位指尖輸出力最大可置傳感器達15N藍胖子機械智能DoraHand38(8個主動自由度)模塊化設計，降低成本，易于維護中國2020高精度角度感知、力觸傳感單元、視覺傳感器6kg17(14個主動自由度)2.3kg騰訊TRX-RoboticsXHand實驗室8個可獨立控制的關節(jié)高靈敏度柔性觸覺傳感器陣列、攝型激光雷達、接近覺傳感器、角度傳感器、視覺傳感器、力覺傳專器信息融合技術CasiaHand中國科學院自動化研究所25關節(jié)自由度，21驅動自腱傳動角度傳感器、“位力觸溫”多由度模態(tài)傳感器公眾號，小米技術公眾號，搜狐，劉伊威等《五指仿人機器人靈巧手DLR/HITHandⅡ》,劉博等《BH-4型靈巧手設計及抓持仿真》,財通證券研究所謹請參閱尾頁重要聲明及財通證券股票和行業(yè)評級標準20財通證養(yǎng)行業(yè)深度分析報告/證券研究報告2.2.1國外案例SCHUNK成立于1945年，是刀具和工件夾持、抓取技術和自動化技術領域的國際技術領導者，產(chǎn)品線十分豐富。2014年，SCHUNK對外發(fā)布五指伺服電動機械抓手SVH,分為左手和右手兩個版本，現(xiàn)已實現(xiàn)批量生產(chǎn)。仿真SVH五指手幾乎可以像人手一樣完美地抓取物品。由于運動部件總共有9個驅動器，能夠以高靈敏度執(zhí)行各種抓取操作。防滑彈力抓取表面提供了較高的摩擦力，可實現(xiàn)更為牢固的夾持效果。用于位置控制等的配套電子元件完全集成在腕關節(jié)上。除了在抓取和操作任務方面實現(xiàn)新的突破外，SCHUNK還通過五指手勢實現(xiàn)了人機交流的可能性。SVH有三個顯著的優(yōu)點：第一，低能耗，適用于移動應用領域；第二，設計極為緊湊，在手腕上集成了完整的控制、調節(jié)器和電力電子裝置；第三，已定義接口，可與市場標準的工業(yè)機器人和輕型機器人輕松連接。(2)ShadowRobot:ShadowHandShadowRobot成立于1987年，最初只是一個業(yè)余愛好者團體，現(xiàn)已成為英國運營時間最長的機器人公司。ShadowHand是世界上最先進的五指機械手，其設計目的是提供與人手相當?shù)牧敵龊瓦\動精度。ShadowHand系統(tǒng)已被用于抓握、操縱、神經(jīng)控制、大腦計算機接口、工業(yè)質量控制和危險材料處理等方面的研究。ShadowHand一共擁有24個自由度，其中20個由電機驅動，4個欠驅動。這24個自由度每一個都有與人類相近的運動范圍，允許其做出與人手類似的動作。它財通證養(yǎng)行業(yè)深度分析報告/證券研究報告還具備了129個內置傳感器，包括關節(jié)位置傳感器，溫度傳感器，力反饋傳感器，肌腱張力、指尖觸覺傳感器等，可以對環(huán)境進行觸覺感應。ShadowHand具有以下特點：第一，基于人手運動學，標準版本的五指手擁有和人手同等數(shù)量的24個關節(jié)(包括腕部);第二，與人手尺寸相同，整體大小與人手一致，方便模仿人類的手部動作，通過與ShadowGlove和遠程操作系統(tǒng)配合使用，可輕易通過遙操作實現(xiàn)遠程控制；第三，實時反饋與控制，整機采用EtherCAT進行內部數(shù)據(jù)傳輸以及和遠程控制端的通訊，通過高頻率的反饋與控制周期，可以實時反饋120個以上的數(shù)據(jù)，并進行相應的反饋控制；第四，完全集成ROS,整體軟件架構完全基于ROS開發(fā)，對ROS平臺100%兼容，可用作研發(fā)工具以及人工智能和機器學習的測試硬件。圖17.ShadowHand外觀尺寸圖數(shù)據(jù)來源：ShadowRobot官網(wǎng)，財通證券研究所qbRobotics成立于2011年，致力于將軟體機器人技術用于研發(fā)和生產(chǎn)各種創(chuàng)新的產(chǎn)品，如靈巧手，夾爪，手柄等。qbSoftHand是備受矚目的柔性機械手，具備極強的交互性，能與周圍環(huán)境、物體和人類親密互動。通過單電機驅動，qbSoftHand變得即插即用、簡單易控。此外，qbSoftHand與市場上主要的合作機器人品牌集成，并與UR+生態(tài)系統(tǒng)完全兼容，為應用提供更多便利性。qbSoftHandIndustry是一款基于MechaLogical技術的新型先進擬人機器人手，也是首款專為工業(yè)應用設計的擬人機器人手。它采用腱傳動和單電機驅動，同時復制了人類手部運動的"第一次協(xié)同",實現(xiàn)了靈活、適應性強的抓取。集成了qb財通證養(yǎng)行業(yè)深度分析報告/證券研究報告SoftHandIndustry的系統(tǒng)可完成的任務包括測試、質量檢測、取放、復雜處理、裝配、機器操作、研發(fā)等。qbSoftHandResearch采用欠驅動結構，能夠復制人手約75%的抓握動作，并且由于其固有的機械智能，它能夠自然地適應它正在拾取的物體，無需使用需要復雜電子編程的精密傳感器。qbSoftHandResearch具有很強的適應性，可以在控制動作沒有任何變化的情況下抓住不同的對象。適用于研究機構、大學、學校、測試實驗室以及私營和上市公司的研發(fā)部門。qbSoftHand2Research是qbSoftHandResearch更強大、更智能、更多功能的進化版。它在復雜性與靈巧性之間達到了一種平衡，既能進行精確抓握，也能進行動力抓握，還能在保持穩(wěn)定抓握的同時操縱物體。第二協(xié)同作用的引入，使qbSoftHand2Research可以在不改變手腕方向的情況下，操縱與人手互動的物體。此外，與前兩個靈巧手不同的是，它使用了兩個電機。這種手部操控能力大大增加了在研發(fā)、測試和人機交互領域的應用。圖18.qbSoftHand產(chǎn)品系列qbSoftHandqbSoftHandqbSoftHandNOUETNVA數(shù)據(jù)來源：人機協(xié)作機器人公眾號，財通證券研究所CloneRobotics從2014年開始研發(fā)，最初的使命是制造低成本的機器人來執(zhí)行日常生活中所有的常見勞動。Clone擁有一支由12名科學家和工程師組成的創(chuàng)意團隊，涉及物理學、生物力學、材料科學、電子學和機器學習等領域。他們計劃于2024年推出第一條產(chǎn)品線，包括CloneHand和CloneTorso。財通證養(yǎng)行業(yè)深度分析報告/證券研究報告CloneHand是世界上最接近人類的肌肉骨骼手，由CloneRobotics專有的液壓肌肉和閥門驅動。其尺寸和生物特征與人手相同，包括一半臂骨、完整的前臂和手掌，具有所有可能的自由度。CloneHand由聚合物制成，比金屬更軟、更輕、更便宜且性能更好。其中，骨骼由碳纖維制成，手的其余部分由柔軟材料制成，包括由液壓系統(tǒng)控制的37塊肌肉。這些肌肉目前可以承受65萬次擴張和收縮循環(huán)，并且手指足夠強壯，可以抓住并支撐7kg的重量。圖19.CloneHand外觀圖2.2.2國內案例思靈機器人(AgileRobots)是一家全球領先的智能機器人明星企業(yè)，公司創(chuàng)立于2018年，立足全球化發(fā)展，在德國慕尼黑、中國北京設立雙總部，以德國宇航中心為技術依托，致力于推動機器人技術探索與創(chuàng)新，并拓展機器人在更多領域的推廣應用。思靈機器人的仿人型五指靈巧手DexterityHand于2020年完成第一代開發(fā)，主要面向服務、康復理療、危險環(huán)境作業(yè)、空間探索等應用場景。DexterityHand是世界領先的高度集成化和模塊化的多指力控機器人靈巧手，由4個模塊化的多關節(jié)手指和1個具有主動對掌功能的拇指組成，每個手指有一個獨立自由度和兩個耦合自由度，所有的驅動、傳動、傳感及電氣模塊均集成在手上。財通證養(yǎng)行業(yè)深度分析報告/證券研究報告DexterityHand采用“直流伺服電機+二級減速器”的方式驅動手指和拇指各個指節(jié)完成運動，不僅具備出力大、響應速度快的優(yōu)點，而且能夠實現(xiàn)機械自鎖，指尖輸出力最大可達10N。同時，每個手指均集成有力傳感器和位置傳感器，可實現(xiàn)多傳感器融合的抓取算法，保證靈巧手與環(huán)境的柔順接觸。財通證養(yǎng)行業(yè)深度分析報告/證券研究報告圖20.DexterityHand外觀圖世界領先的力控&力感知技術屬復要成的機電一維化家展真要普集化的機海人爆內展填因時機器人成立于2016年，專業(yè)從事伺服電動推桿和末端執(zhí)行器研發(fā)、生產(chǎn)及銷售，產(chǎn)品主要應用于機器人、生物醫(yī)療、工業(yè)自動化和教育科研等領域。在靈巧手市場上，因時機器人具有核心零部件自主研發(fā)；傳動機構、傳感器和控制算法；成本控制等三方面的優(yōu)勢，以應對國際、國內廠商的雙重競爭。因時機器人仿人五指靈巧手采用創(chuàng)新型直線驅動設計，具有6個自由度和12個運動關節(jié)，結合力位混合控制算法，可以模擬人手實現(xiàn)精準的抓取操作。其中，因時機器人RH56DF3系列靈巧手抓握力大，速度適中，適用于機器人或假肢的抓取操作。RH56BFX系列靈巧手又稱鋼琴手，速度快、抓握力稍小，集成力傳感器，適用于彈鋼琴及手勢交互等場景。二者均支持ROS,可提供ROS插件。圖21.RH56BFX系列/RH56DFX系列外觀圖財通證養(yǎng)CAITONGSECURITIES行業(yè)深度分析報告/證券研究報告6自由度12關節(jié)外形大小高度仿真亞毫米級定位精度謹請參閱尾頁重要聲明及財通證券股票和行業(yè)評級標準25財通證養(yǎng)行業(yè)深度分析報告/證券研究報告(3)藍胖子機器智能(dorabot):DoraHand深圳藍胖子機器智能有限公司成立于2014年，運用計算機視覺、運動規(guī)劃、自主導航、多機協(xié)作、機器學習等人工智能技術，為物流、快遞、電商、海港、空港、先進制造等場景，提供包含上件、分揀、運輸、裝載等環(huán)節(jié)的一站式解決方DoraHand采用模塊化設計，有效解決多指靈巧手成本高、不易維護的痛點，可應用于機器人靈巧操作及多種類物品的復雜抓取場景。同時，DoraHand采用特殊的傳感器設計，結合多自由度配置，既能適應絕大部分物體的抓取要求，又能降低靈巧手成本，從而推廣其在科研、工業(yè)、服務等領域的應用。DoraHand具有模塊化、靈敏性、靈巧化的特點。模塊化：手指模塊化快換設計，支持熱插拔，便于拆裝、維護，可根據(jù)需求進行模塊組合及替換；靈敏性：高精度角度感知，精確控制關節(jié)運動，力觸傳感單元均勻分布在指腹及手掌，能夠靈敏感知力的大小以及施力點位移變化；靈巧化：依托于視覺感知、力觸感知、抓取規(guī)劃及手指指尖設計，便于各類手勢切換，并適應狹小空間的物體抓圖22.DoraHand外觀圖騰訊RoboticsX實驗室成立于2018年，目前實驗室的研究方向包括作為機器人基礎技術的視覺、觸覺等感知能力，以及靈敏運動、靈巧操控、智能體三大支柱技術。2023年4月25日，騰訊RoboticsX實驗室推出自研機器人靈巧手TRX-Hand和機械臂TRX-Arm。TRX-Hand擁有像人手一樣靈活的操作能力，可適應不同場景，靈活規(guī)劃動作，自主完成操作。財通證養(yǎng)行業(yè)深度分析報告/證券研究報告在運動能力上，得益于創(chuàng)新的剛柔混合驅動專利技術和自研高功率密度驅動器，TRX-Hand兼具高靈巧和高負載速度的特性，擁有8個可獨立控制關節(jié)，最大持謹請參閱尾頁重要聲明及財通證券股票和行業(yè)評級標準