人形機(jī)器人系列深度（十）：心靈

“手”巧，賦能制造長(zhǎng)江證券研究所機(jī)械&汽車(chē)&化工研究小組2025-05-1103

電子皮膚在靈巧手的滲透加快04

手眼協(xié)同是靈巧手的重要能力和

未來(lái)發(fā)展方向05

投資建議01

靈巧手技術(shù)尚未收斂，更多參與

者進(jìn)入，方案百花齊放02

靈巧手核心部件：驅(qū)動(dòng)模組和傳

動(dòng)模組的多元方案目錄01靈巧手技術(shù)尚未收斂，參與者擴(kuò)容，方案百

花齊放01

機(jī)器人仿生靈巧手可以實(shí)現(xiàn)對(duì)人手的動(dòng)作精確模擬

靈巧手為人形機(jī)器人操作和動(dòng)作決策執(zhí)行輸出工具，通過(guò)模仿人類(lèi)的手指彎曲、擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)與人手類(lèi)似的功能（抓、握、拿、精密裝配等）。

人單手自由度可達(dá)21個(gè)，拆分來(lái)看：

1）每根手指閉合屈曲的方向上，食指-中指-無(wú)名指-小拇指-大拇指都有3個(gè)自由度，總計(jì)為15個(gè)自由度；2）每根手指還可以做左右擺動(dòng)，對(duì)應(yīng)1個(gè)自由度，共計(jì)5個(gè)自由度；3）大拇指除了可以做指節(jié)的屈曲及左右擺動(dòng)，還可以將拇指朝掌心擺動(dòng)，對(duì)應(yīng)額外的1個(gè)自由度。

靈巧手模擬人手行動(dòng)需要達(dá)到更多自由度，復(fù)雜程度明顯更大。目前，絕大多數(shù)機(jī)械手都無(wú)法完美“復(fù)制”人手的功能（高自由度、結(jié)構(gòu)緊湊等特征）。 根據(jù)自由度與驅(qū)動(dòng)源數(shù)量，可將靈巧手分為全驅(qū)動(dòng)和欠驅(qū)動(dòng)兩類(lèi)。全驅(qū)動(dòng)靈巧手驅(qū)動(dòng)源的數(shù)量與被控制靈巧手的自由度數(shù)量相等，可以執(zhí)行更靈巧的動(dòng)作，

但更多驅(qū)動(dòng)器的設(shè)置可能會(huì)讓手掌體積變大、安裝困難、操作復(fù)雜。欠驅(qū)動(dòng)靈巧手缺少的驅(qū)動(dòng)源部分可以進(jìn)行耦合隨動(dòng)，其整體系統(tǒng)簡(jiǎn)潔高效、體積小、質(zhì)量輕，但是對(duì)于精度要求比較高的手指精巧控制可能無(wú)法勝任。資料來(lái)源：小米科技，《機(jī)器人靈巧手研究綜述》（劉偉等）長(zhǎng)江證券研究所表：一個(gè)靈巧手的典型架構(gòu)（因時(shí)機(jī)器人）表：真實(shí)人手的自由度分析01

靈巧手的重要核心部件：驅(qū)動(dòng)組件、傳動(dòng)組件、傳感器

靈巧手最重要的核心部件包括：

1）驅(qū)動(dòng)模組（比如電機(jī)+減速箱）用于提供靈巧手手指運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力。2）傳動(dòng)模組則是將驅(qū)動(dòng)模組產(chǎn)生的動(dòng)力通過(guò)力傳導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)殪`巧手指關(guān)節(jié)的具體位置移動(dòng)，從而形成手指動(dòng)作、抓握力。3）傳感器對(duì)指關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度、是否接觸物品、接觸力大小和方向等進(jìn)行測(cè)量。

目前來(lái)看靈巧手的技術(shù)方案仍未收斂，在動(dòng)力結(jié)構(gòu)上可以選擇空心杯電機(jī)和無(wú)刷有齒槽電機(jī)；在傳動(dòng)方案上包括蝸輪蝸桿傳動(dòng)、腱繩傳動(dòng)、連桿傳動(dòng)、微型

絲杠傳動(dòng)等技術(shù)方向。每條技術(shù)路線基于成本、性能、動(dòng)作執(zhí)行效果來(lái)看，各有優(yōu)劣，行業(yè)方案百花齊放。資料來(lái)源：北京機(jī)器人大會(huì)，長(zhǎng)江證券研究所圖：靈巧手蝸輪蝸桿方案圖：靈巧手繩驅(qū)方案圖：微型絲杠方案主要研究單位研究年份手指?jìng)€(gè)數(shù)關(guān)節(jié)數(shù)目自由度傳動(dòng)方式哈爾濱工程大學(xué)2006399齒輪Schunk公司200741613齒輪連桿Cassino大學(xué)20103912連桿K.

N.Toos科技大學(xué)2011369全柔性天津大學(xué)201341216連桿巴雷特技術(shù)公司2013399連桿齒輪日本立命館大學(xué)201351620連桿美國(guó)201451521腱華盛頓大學(xué)201651521線繩ScuolaSuperiore

Sant'Anna201651021齒輪連桿意大利201731215連桿Shadow公司201952420腱-滑輪河北工業(yè)大學(xué)202051515單腱上海交通大學(xué)202051511軟體韓國(guó)202151520線繩韓國(guó)202152015連桿主要研究單位研究年份手指?jìng)€(gè)數(shù)關(guān)節(jié)數(shù)目自由度傳動(dòng)方式日本電工實(shí)驗(yàn)室197431111腱-滑輪斯坦福大學(xué)1983399腱-滑輪貝爾格菜德大學(xué)198851515連桿博洛尼亞大學(xué)199231311腱-滑輪臺(tái)灣大學(xué)199651717齒輪熱那亞大學(xué)199841616腱-滑輪NASA199952214腱-滑輪日本岐阜大學(xué)200152016齒輪連桿德國(guó)宇航中心200141713腱-滑輪?wèn)|京大學(xué)2003389齒輪慶應(yīng)義塾大學(xué)200352020腱-滑輪?wèn)|京大學(xué)200451511腱加泰羅尼亞理工大學(xué)200441616齒輪北京航空航天大學(xué)200552011齒輪連桿意大利熱那亞大學(xué)200541212腱日本奈良先端科學(xué)技術(shù)大學(xué)200541612齒輪連桿韓國(guó)成均館大學(xué)200641310齒輪01

靈巧手的實(shí)驗(yàn)室方案從上個(gè)世紀(jì)就在持續(xù)論證和優(yōu)化

對(duì)靈巧手的產(chǎn)品形態(tài)、硬件方案、傳動(dòng)方式的研究從1970年以來(lái)，研發(fā)持續(xù)推進(jìn)。

研究方向：

1）對(duì)于靈巧手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從3指靈巧手向5指靈巧手演進(jìn)；2）對(duì)于靈巧手自由度的研究從少自由度向多自由度延伸；3）齒輪、連桿、腱繩一直

是傳動(dòng)模組的重點(diǎn)研究方向。表：靈巧手研究的歷史階段資料來(lái)源：《機(jī)器人靈巧手研究綜述》（劉偉等），長(zhǎng)江證券研究所靈巧手廠商產(chǎn)品型號(hào)

硬件方案主動(dòng)自由度操作精度/重復(fù)定位精度單手質(zhì)量承載力/握力壽命其他配置靈心巧手O7L10L20連桿連桿連桿71016+3個(gè)主動(dòng)關(guān)節(jié)±0.20mm±0.20mm±0.20mm700g750g1000g負(fù)載5kg負(fù)載5kg負(fù)載5kg---傳感器壽命10萬(wàn)次，觸發(fā)力5N具備力覺(jué)、視覺(jué)、觸覺(jué)系統(tǒng)。指尖觸覺(jué)傳感器測(cè)量精度2%FS，測(cè)量分辨力0.25N具備力覺(jué)、視覺(jué)、觸覺(jué)系統(tǒng)。指尖觸覺(jué)傳感器測(cè)量精度2%FS，測(cè)量分辨力0.1N雷賽智能DH116普及型DH2015高端型DH2012通用型DH2420旗艦型無(wú)刷空心杯電機(jī)無(wú)刷空心杯電機(jī)無(wú)刷空心杯電機(jī)無(wú)刷空心杯電機(jī)+腱繩傳動(dòng)6151220----490g650g550g450g負(fù)載40kg（勾握）負(fù)載15kg（勾握）負(fù)載15kg（勾握）負(fù)載15kg（勾握）抓握100萬(wàn)次抓握100萬(wàn)次抓握100萬(wàn)次抓握100萬(wàn)次20種動(dòng)作手勢(shì)，F(xiàn)OC電流與觸覺(jué)融合力位混合控制算法，標(biāo)配6個(gè)觸覺(jué)傳感器，高性?xún)r(jià)比、高可靠性26種動(dòng)作手勢(shì)，F(xiàn)OC電流與觸覺(jué)融合力位混合控制算法，標(biāo)配6個(gè)觸覺(jué)傳感器，高度靈巧26種動(dòng)作手勢(shì)，F(xiàn)OC電流與觸覺(jué)融合力位混合控制算法，多模態(tài)傳感器可選，高度靈巧、高性?xún)r(jià)比33種動(dòng)作手勢(shì)，F(xiàn)OC電流與觸覺(jué)融合力位混合控制算法，多模態(tài)傳感器可選，極致靈巧、超強(qiáng)感知兆威機(jī)電-無(wú)刷空心杯電機(jī)、微型絲杠17傳動(dòng)模組低回程差≤1°電機(jī)控制精度高(<0.3°)-單指負(fù)載1000g設(shè)計(jì)壽命≥10年高密度PCB設(shè)計(jì)，集成度高，電驅(qū)可實(shí)現(xiàn)1拖6靈巧智能DexHand021

電機(jī)+腱繩傳動(dòng)12-1000g單指負(fù)載1000g負(fù)載5kg>

15萬(wàn)次可感知4個(gè)模態(tài)，位置、力覺(jué)、滑覺(jué)、接近覺(jué)。支持超過(guò)15種類(lèi)人手功能操作，如柱狀抓握、球形抓握、多指捏夾等因時(shí)機(jī)器人RH56BFX/RH

56DFX系列電機(jī)+微型伺服電缸6±0.20mm540g--6個(gè)力傳感器鈞舵機(jī)器人CDH-MO-5-16-E0-6-840g負(fù)載15kg--強(qiáng)腦科技-

-6最大精度0.01N

,

可感知＜1g微小力530g負(fù)載30kg握力6kg-配置多模態(tài)觸覺(jué)感知01

靈巧手已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)初步的商業(yè)化落地

伴隨著人形機(jī)器人/協(xié)作機(jī)器人行業(yè)快速發(fā)展，對(duì)靈巧手的需求配置快速提升。

目前靈巧手產(chǎn)品參與主體較多，包括因時(shí)機(jī)器人、鈞舵機(jī)器人、靈心巧手、靈巧智能等非上市企業(yè)，也包括雷賽智能、兆威機(jī)電等從靈巧手核心零部件制造向靈巧手整手延伸的上市企業(yè)，此外還有科研機(jī)構(gòu)的多種實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品。主要廠商已經(jīng)推出多種靈巧手基本產(chǎn)品，積極推動(dòng)商業(yè)化落地應(yīng)用。

目前各家廠商靈巧手產(chǎn)品基于應(yīng)用場(chǎng)景需求不同，在主動(dòng)自由度設(shè)置、質(zhì)量控制、負(fù)載能力、使用壽命等方面存在差異。表：靈巧手典型廠商的產(chǎn)品信息梳理資料來(lái)源：各公司公眾號(hào)，各公司官網(wǎng)，長(zhǎng)江證券研究所圖：特斯拉靈巧手結(jié)構(gòu)變動(dòng)Gen2（新版本）

特斯拉目前靈巧手已經(jīng)迭代至第三代，相較于前兩代結(jié)構(gòu)上發(fā)生較大變化：

自由度大幅提升，由原11（主動(dòng)6+被動(dòng)5）增加至22，內(nèi)部電機(jī)、腱繩等零件數(shù)量大幅提升；

傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中，二級(jí)傳動(dòng)渦輪渦杠變?yōu)榻z杠，克服了重量與靈活性的問(wèn)題，且伸展動(dòng)作中主要采用腱繩，對(duì)指關(guān)節(jié)進(jìn)行力輸出；

由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)數(shù)量大幅增加，由手部?jī)?nèi)置轉(zhuǎn)變?yōu)榍氨弁庵?，無(wú)刷電機(jī)和空心杯的重量差異明顯縮小，而普通電機(jī)基于更便宜的價(jià)格，當(dāng)前性?xún)r(jià)比更為突出。新一代靈巧手有可能選擇普通電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)

源，更多往無(wú)刷有齒槽電機(jī)切換。

可能配合多種傳感器的技術(shù)支撐，包括壓力感知、觸力感知和柔性微壓力感知等。01

特斯拉：靈巧手已經(jīng)過(guò)多版方案的變革資料來(lái)源：特斯拉官方平臺(tái)，人形機(jī)器人研究院，特斯拉靈巧手專(zhuān)利，立德共創(chuàng)，長(zhǎng)江證券研究所（注：右下圖最右靈巧手不是特斯拉樣品，僅是腱繩方案的對(duì)比說(shuō)明）圖：特斯拉一代靈巧手示意圖和最新靈巧手外觀圖Gen

1Gen

1靈心巧手目前發(fā)布Linker

HandO7、

L10、

L20等系列產(chǎn)品且發(fā)布LinkerHand

L10與L20通用開(kāi)發(fā)工具包和定點(diǎn)抓取軟件Demo。以Linker

Hand

L10為例，其采用連桿傳動(dòng)方式，搭載自研電機(jī)，具備10個(gè)主動(dòng)自由度和10個(gè)被動(dòng)自由度，可通過(guò)ROS插件進(jìn)行系統(tǒng)集成和二次開(kāi)發(fā)。由于具備10個(gè)主動(dòng)自由度，可以實(shí)現(xiàn)單根手指的側(cè)擺和多個(gè)指關(guān)節(jié)的彎曲。標(biāo)配觸覺(jué)傳感器（指尖觸覺(jué)傳感器+指內(nèi)微型三維力傳感器）、選配視覺(jué)傳感

器（高靈敏度指尖攝像頭+掌心攝像頭+手腕）、選配視觸覺(jué)。01

靈心巧手：發(fā)布多主動(dòng)自由度靈巧手方案資料來(lái)源：靈心巧手官網(wǎng)，靈心巧手產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)，長(zhǎng)江證券研究所圖：

L10主動(dòng)自由度細(xì)節(jié)展示圖：多自由度實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的圖：

L10可應(yīng)用場(chǎng)景

01

智元機(jī)器人：五指、夾爪+傳感器實(shí)現(xiàn)精細(xì)操作

智元機(jī)器人在2024年8月發(fā)布靈巧手系列產(chǎn)品，包含12自由度的五指靈巧手、6自由度五指靈巧手、二指夾爪、OmniPicker。

12個(gè)主動(dòng)自由度靈巧手：集成基于MEMES原理觸覺(jué)感知和視觸覺(jué)感知技術(shù)，觸覺(jué)感知系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)反饋手指與物體接觸的壓力、形狀、紋理等信息，提升機(jī)器

人在抓取、操作等任務(wù)中的精度和效率。同時(shí)靈巧手負(fù)載能力單手抓握能力達(dá)到5kg，自鎖提拉30kg，能夠應(yīng)用于工業(yè)級(jí)的大負(fù)載，如搬運(yùn)重物、使用工具等。

6個(gè)主動(dòng)自由度靈巧手：模擬真實(shí)人后形態(tài)尺寸和關(guān)節(jié)位置，能流暢表現(xiàn)20余種常用擬人交互手勢(shì)，單手負(fù)載1kg，可用于交互場(chǎng)景中常見(jiàn)用品的抓取、放置。 二指夾爪：適配智元柔性制造通用機(jī)器人，手指可更換，可以比較靈活應(yīng)對(duì)不同操作需求；擁有120N峰值夾持力，高達(dá)20000小時(shí)超長(zhǎng)壽命，與手臂視覺(jué)傳感

器配合實(shí)現(xiàn)精確協(xié)作。

OmniPicker：

1個(gè)主動(dòng)自由度實(shí)現(xiàn)不同形狀物體的抓取，產(chǎn)品重量?jī)H0.4kg，適用于機(jī)器人和各種機(jī)械臂抓取及數(shù)據(jù)采集。表：智元機(jī)器人12個(gè)主動(dòng)自由度靈巧手實(shí)現(xiàn)協(xié)同作業(yè)圖：

12個(gè)主動(dòng)自由度靈巧手集合視觸覺(jué)感知技術(shù)資料來(lái)源：智元機(jī)器人官網(wǎng)，長(zhǎng)江證券研究所01

雷賽智能：硬件方案布局較全，多種模式拓展靈巧手業(yè)務(wù)

2025年3月，雷賽智能發(fā)布DH系列靈巧手解決方案，該系列解決方案包括11、20、24自由度等多款型號(hào)，覆蓋工業(yè)、商業(yè)與家庭等各類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)景。

高速通訊：標(biāo)配100MHz的EtherCAT通訊，實(shí)現(xiàn)100倍提速的實(shí)時(shí)觸覺(jué)反饋與小腦控制；同時(shí)兼容傳統(tǒng)的RS485以及CAN通訊接口。

高可靠性：采用無(wú)刷空心杯伺服電機(jī)、

FOC電流環(huán)與力位混合控制算法，標(biāo)配6個(gè)觸覺(jué)傳感器，具備碰前感知和軟著陸功能，實(shí)現(xiàn)抓握壽命超100萬(wàn)次。

高質(zhì)價(jià)比：基于雷賽智能標(biāo)準(zhǔn)化、大規(guī)模、高質(zhì)量、低成本的生產(chǎn)供應(yīng)體系，可以提供最具質(zhì)價(jià)比的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

強(qiáng)大負(fù)載能力：整手最大負(fù)載可達(dá)40kg，單指最大負(fù)載10kg，搬運(yùn)場(chǎng)景輕松駕馭。

強(qiáng)大感知能力：標(biāo)配觸覺(jué)傳感器，可選多模態(tài)傳感器，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)感知物體溫濕度、滑動(dòng)、振動(dòng)等多重信息。

公司首款型號(hào)將于Q2起進(jìn)行試產(chǎn)試銷(xiāo)。同時(shí)，公司多種模式拓展靈巧手業(yè)務(wù)：

1）提供高質(zhì)價(jià)比的靈巧手零部件；2）提供靈巧手解決方案與成套組件；3）為

大客戶(hù)提供靈巧手方面的聯(lián)合開(kāi)發(fā)以及代工組裝。資料來(lái)源：雷賽智能公眾號(hào)，長(zhǎng)江證券研究所12圖：雷賽智能靈巧手產(chǎn)品體系02靈巧手核心部件：驅(qū)動(dòng)模組和傳動(dòng)模組的多元方案01

空心杯電機(jī)：靈巧手驅(qū)動(dòng)模組關(guān)鍵部件

空心杯電機(jī)一般由機(jī)殼、軟磁材料內(nèi)定子、永磁材料外定子、空心杯轉(zhuǎn)子電樞組成。對(duì)比一般直流無(wú)刷電機(jī)，外圈為永磁體定子、引導(dǎo)磁通量的殼體，繞組

與鐵芯作為轉(zhuǎn)子安裝在轉(zhuǎn)軸上，軸本身由套筒軸承或滾珠軸承支撐在定子中。而空心杯電機(jī)則主要由中心的永磁體和外殼（作為磁回路）及特殊的空心杯線

圈組成?？招谋€圈不依附于剛性的轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)或鐵芯，而是自成一定的結(jié)構(gòu)剛性。

空心杯電機(jī)在運(yùn)動(dòng)靈敏度、穩(wěn)定性、高功率體積比等方面具備優(yōu)勢(shì)。

由于空心杯電機(jī)沒(méi)有沖片齒槽和鐵芯，減少電機(jī)運(yùn)行時(shí)磁阻力矩，從而降低輸出轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，噪聲少?？招谋屠@組亦減輕轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，啟動(dòng)速度快。 空心杯電機(jī)從根本上消除了鐵芯渦流效應(yīng)引起的損耗，進(jìn)而減少電機(jī)運(yùn)行時(shí)的能量損耗，使電機(jī)性能得到較大改善，電機(jī)效率可達(dá)90%。

具備較大的功率體積比，一般達(dá)30mW/cm3，電樞電感小，換向性能好，壽命比較高。圖：空心杯電機(jī)結(jié)構(gòu)

圖：傳統(tǒng)直流電機(jī)結(jié)構(gòu)

圖：空心杯電機(jī)與傳統(tǒng)直流無(wú)刷電機(jī)對(duì)比

噪音無(wú)鐵芯振動(dòng)，噪音低無(wú)鐵芯振動(dòng)，噪音極低

無(wú)人機(jī)

成本高、散熱挑戰(zhàn)、輸壽命短（電刷磨損）、出功率有限

電磁干擾大特征空心杯電機(jī)傳統(tǒng)直流電機(jī)資料來(lái)源：MAXONmotor

，IVD試驗(yàn)儀器公眾號(hào)，《新型空心杯電機(jī)線圈精準(zhǔn)機(jī)設(shè)計(jì)》（孫朝陽(yáng)等），長(zhǎng)江證券研究所適用場(chǎng)景家電、電動(dòng)工具、玩具輕量化設(shè)計(jì)，體積減少1/3機(jī)械時(shí)間常數(shù)＜10ms，

啟動(dòng)快效率較低（通常60%-70%）能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)

90%，節(jié)能顯著響應(yīng)較慢（＞100ms）精密儀器、機(jī)器人關(guān)節(jié)、較為笨重，空間占用大體積重量響應(yīng)速度效率缺點(diǎn)01

空心杯電機(jī)：靈巧手驅(qū)動(dòng)模組關(guān)鍵部件

空心杯電機(jī)制造關(guān)鍵在于空心杯線圈的繞制，將自粘漆包線緊密排列，最終繞成一個(gè)規(guī)則的杯狀結(jié)構(gòu)。目前空心杯電機(jī)線圈繞制主要有三種方法：

人工繞線通過(guò)一系列復(fù)雜的工藝，包括插針、手動(dòng)卷線、手動(dòng)排線等步驟進(jìn)行生產(chǎn)。半自動(dòng)生產(chǎn)主要是卷繞式生產(chǎn)技術(shù)，首先將漆包線順序繞到橫截面為菱

形的主軸上，達(dá)到需要長(zhǎng)度后將其去下，然后壓扁成線板，最后將線板卷繞成杯狀的線圈，但此方式只能生產(chǎn)線徑為0.2以下的線圈。一次成型自動(dòng)化技術(shù)主要是通過(guò)自動(dòng)化設(shè)備將一根漆包線按規(guī)律繞到一主軸承上，繞成杯狀后取下即可。目前瑞士Maxon和德國(guó)Faulhaber均采用自動(dòng)化程度高的一次成型技術(shù)。

空心杯電機(jī)線圈的繞線方式分為直繞組、馬鞍形、斜繞組等形式。目前海外廠商主要采用斜繞組、馬鞍形繞制工藝，繞制工藝簡(jiǎn)單，具有電樞重量輕、轉(zhuǎn)動(dòng)

慣量小、時(shí)間常數(shù)小、拖動(dòng)特性好、輸出力矩大等優(yōu)勢(shì)。圖：具備一定結(jié)構(gòu)剛性的空心杯線圈及其不同的繞組形式資料來(lái)源：《空心杯線圈繞線機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制》（王鵬飛），

MAXON

motor，長(zhǎng)江證券研究所圖：空心杯繞線模組卷繞式生產(chǎn)技術(shù)

人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)廠商后來(lái)居上，空心杯電機(jī)參與者持續(xù)增加，包括鳴志電器、兆威機(jī)電、傳導(dǎo)傳熱通過(guò)定子體

齒，效率更通過(guò)定子體表面，效率最高

偉創(chuàng)電氣、鼎智科技、雷賽智能等企業(yè)。國(guó)內(nèi)廠商具備豐富的驅(qū)動(dòng)模組產(chǎn)品型號(hào)布局，部分廠商已經(jīng)

電噪聲

可忽略

可忽略

切入到Optimus、

Figure

AI等海外供應(yīng)鏈，國(guó)內(nèi)人形機(jī)器人本體廠商采用國(guó)產(chǎn)驅(qū)動(dòng)模組更加積極。

可聞噪聲

較低，僅來(lái)自轉(zhuǎn)子軸承

較低，僅來(lái)自轉(zhuǎn)子軸承

目前行業(yè)嘗試采用無(wú)刷有槽電機(jī)作為空心杯替代方案。無(wú)刷有槽電機(jī)主要優(yōu)勢(shì)在于價(jià)格更低，成本優(yōu)

轉(zhuǎn)子平衡

)

)

勢(shì)明顯，且輸出扭矩相對(duì)更高。但由于具備有槽鐵芯，加大轉(zhuǎn)子慣量，導(dǎo)致靈活性相對(duì)弱于空心杯，

最大轉(zhuǎn)速

轉(zhuǎn)速仍

出電壓

轉(zhuǎn)速仍

電壓成同時(shí)無(wú)刷有槽電機(jī)進(jìn)一步將直徑做小仍具有一定難度，需要進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率和良率。

轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)

成正比；需要固態(tài)驅(qū)動(dòng)器正比；需要固態(tài)驅(qū)動(dòng)器

轉(zhuǎn)矩仍然與驅(qū)動(dòng)器輸出電流

轉(zhuǎn)矩仍然與驅(qū)動(dòng)器輸出電流成表：不同廠商的參數(shù)對(duì)比

線圈繞組的機(jī)械限制

成

器

正比依；

動(dòng)器

靠涂漆定子需要固態(tài)驅(qū)子上的齒限制需要固態(tài)驅(qū)動(dòng)與驅(qū)動(dòng)器輸出10,000

rpm然與驅(qū)動(dòng)器輸>10,000

rpm子(更均勻的帶實(shí)心磁子(更均勻

帶實(shí)心磁鐵轉(zhuǎn)子塊的轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子鐵塊的轉(zhuǎn)高內(nèi)的廠商名稱(chēng)直徑（mm)最大電機(jī)速度（rpm）最大轉(zhuǎn)矩（mNm)最大連續(xù)機(jī)械功率（W）重量（g）Portescap8-408mm：

6000012mm：

6000016mm：

12000-

730008mm：

1.0712mm：

8.1

16mm：4-16.18mm：4.4W12mm：

23W16mm：4.6W-66W8mm：

9g12mm：

30g16mm：

24g-62g鳴志電器10mm~30mm10mm：

31.2-5180013mm：

26-6676516mm：

28-4590010mm：

1.39-14713mm：

2.59-8.7816mm：

3.2-16.210mm：

2.88W、

10.5W13mm：

5W、

10W、72W16mm：

14W、75W等10mm：

14.6g-28.4g

13mm：

19g-46g16mm：

30-165g01

空心杯電機(jī)：國(guó)內(nèi)廠商產(chǎn)品走向成熟

國(guó)內(nèi)參與者持續(xù)增加且能夠在人形機(jī)器人領(lǐng)域同海外Maxon、

Faulhaber、

Portescap等品牌競(jìng)爭(zhēng)。

表：無(wú)刷有槽電機(jī)和無(wú)刷無(wú)槽電機(jī)對(duì)比

齒槽轉(zhuǎn)矩緩解偏斜定子轉(zhuǎn)子磁化偏斜功率密度最高效率~80%>90%成本最高常見(jiàn)應(yīng)用連續(xù)工作高加速率和減速率連續(xù)工作高加速率和減速率最高轉(zhuǎn)速最低轉(zhuǎn)速電機(jī)體積小

目前用于人形機(jī)器人的空心杯電機(jī)主要直徑在8-16mm，輕量化、小型化的趨勢(shì)持續(xù)推進(jìn)，目前主流換向(旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方法)使用固態(tài)驅(qū)動(dòng)器電子換向使用固態(tài)驅(qū)動(dòng)器電子換向

預(yù)期壽命(100%占空比)

>10,000小時(shí)>10,000小時(shí)

典型故障模式

軸承故障

軸承故障霍爾傳感器確定驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)子位置，以確定首先通電的相位

項(xiàng)目無(wú)刷有槽無(wú)刷無(wú)槽廠商靈巧手空心杯解決方案直徑在8-10mm?；魻杺鞲衅鞔_定驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)子

位置，以確定首先通電的相位10mm：0.1W-5.5W

13mm：

58W10mm：

5.6g-12.6g

轉(zhuǎn)子位置10mm：

2600013mm：

8500010mm：

8-150

13mm：

7資料來(lái)源：各公司官網(wǎng)，海頓科克公眾號(hào)，長(zhǎng)江證券研究所10mm、13mm等偉創(chuàng)電氣轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)01

驅(qū)動(dòng)模組：人形機(jī)器人領(lǐng)域有望增量需求

目前空心杯電機(jī)已經(jīng)從航空、航天、軍事等尖端行業(yè)，快速發(fā)展到辦公自動(dòng)化、工業(yè)生產(chǎn)等民用產(chǎn)品，人形機(jī)器人賽道將帶來(lái)較大的需求增量空間。

1）需要快速自動(dòng)控制產(chǎn)品，高靈敏高倍率光驅(qū)的快速自動(dòng)控制、工業(yè)、服務(wù)機(jī)器人、機(jī)械假肢等；2）運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，要求節(jié)能的產(chǎn)品。如各種隨身攜帶，野外長(zhǎng)時(shí)間工作的儀器裝備及電動(dòng)車(chē)等。因空心杯電機(jī)節(jié)能高效特點(diǎn)，相同電源工作時(shí)間可以增加1~1.5倍；3）各種航空、航天飛行器空心杯電機(jī)功率體積比大，在飛行器上使用空心杯電機(jī)，可以減少體積，減輕質(zhì)量，降低工作消耗能量等。

目前人形機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)模組方案仍未標(biāo)準(zhǔn)化，部分廠商仍沿用6個(gè)主動(dòng)自由度的驅(qū)動(dòng)方案，部分廠商已經(jīng)在采用11、

12、

17個(gè)，甚至更多的主動(dòng)自由度方案，

對(duì)驅(qū)動(dòng)模組的需求有望持續(xù)提升。測(cè)算人形機(jī)器人在量產(chǎn)1萬(wàn)臺(tái)、

10萬(wàn)臺(tái)、

100萬(wàn)臺(tái)、

1000萬(wàn)臺(tái)時(shí)，對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)模組的需求空間有望達(dá)到1.44億、

17億、

140億、

800億。人形機(jī)器人需求1萬(wàn)臺(tái)10萬(wàn)臺(tái)100萬(wàn)臺(tái)1000萬(wàn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)模組單臺(tái)用量（個(gè)/臺(tái)）12172020驅(qū)動(dòng)模組的總需求量（萬(wàn)臺(tái)）12170200020000驅(qū)動(dòng)模組單價(jià)（元/個(gè)）12001000700400驅(qū)動(dòng)模組的需求規(guī)模（億元）1.44171408007060504030201002020

2021

20222023E

2024E

2025E

空心杯電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模（億元）資料來(lái)源：觀研天下，長(zhǎng)江證券研究所（注：模組價(jià)格變動(dòng)充分考慮量產(chǎn)降本及無(wú)刷有槽電機(jī)的滲透）圖：人形機(jī)器人靈巧手驅(qū)動(dòng)模組市場(chǎng)規(guī)模測(cè)算圖：空心杯電機(jī)市場(chǎng)需求規(guī)模（億元）傳動(dòng)方式特點(diǎn)局限性典型案例1典型案例2腱傳動(dòng)/線

繩驅(qū)動(dòng)由腱（鋼絲繩、迪力馬繩等）加上滑輪或者軟管實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。腱一般具有很高的抗拉強(qiáng)度和很輕的重量，容易實(shí)現(xiàn)多自由度和遠(yuǎn)距離動(dòng)力傳輸，節(jié)省空間和成本腱本身的剛度有限，影響位置精度；控制時(shí)需要一定的預(yù)緊力，容易產(chǎn)生摩擦；腱的布局容易產(chǎn)生力矩和運(yùn)動(dòng)的耦合，增加靈巧手抓取控制的難度和復(fù)雜性Shadow

HandPISA/IITSoftHand連桿傳動(dòng)采用平面連桿結(jié)構(gòu)傳動(dòng)，剛度好、出力大、負(fù)載能力強(qiáng)、加工制造容易、易獲得較高的精度，

構(gòu)件之間的接觸可以依靠幾何封閉來(lái)實(shí)現(xiàn)，能

夠較好實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)的軌跡的要求結(jié)構(gòu)冗雜，笨重，柔性不足，抗沖擊性能較弱，對(duì)手內(nèi)空間配置要求較高BeBionic

Hand因時(shí)機(jī)器人-RH56DFX02

傳動(dòng)方案各有優(yōu)勢(shì)，目前技術(shù)還沒(méi)收斂

連桿傳動(dòng)：多用于工業(yè)和商業(yè)用途，多個(gè)連桿串并聯(lián)混合使用形式比較常見(jiàn)。手指的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力由剛性連桿傳遞，能夠抓取大型的物體且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，可以完成包絡(luò)抓取。但在遠(yuǎn)距離控制上比較困難，容易發(fā)生彈射，抓取空間較小。

齒輪傳動(dòng)：在工業(yè)機(jī)器人中應(yīng)用比較廣泛，可獲得穩(wěn)定的傳動(dòng)比，傳遞效率高，可靠性更強(qiáng)。但齒輪傳動(dòng)本身質(zhì)量加大整體的質(zhì)量和慣性而顯得比較笨重

線繩驅(qū)動(dòng)：

目前靈巧手研究中應(yīng)用最為廣泛的傳動(dòng)方式。線繩傳動(dòng)在一定程度模擬人手肌腱結(jié)構(gòu)，線繩傳動(dòng)使得大型驅(qū)動(dòng)器可遠(yuǎn)離執(zhí)行機(jī)構(gòu)，減輕末端負(fù)載和慣量，提升抓取速度，適合空間較小且需要驅(qū)動(dòng)自由度數(shù)目較多的傳動(dòng)場(chǎng)合。但本身有負(fù)載能力弱、預(yù)緊力變化大、負(fù)載越大效率越低的局限性。圖：不同機(jī)械傳動(dòng)方式特點(diǎn)及局限性驅(qū)動(dòng)器通過(guò)齒輪或蝸輪蝸桿將旋轉(zhuǎn)變成直線運(yùn)動(dòng)，拉動(dòng)驅(qū)動(dòng)器和手指之間彈簧來(lái)驅(qū)動(dòng)手指產(chǎn)生動(dòng)作結(jié)構(gòu)冗雜，笨重，柔性不足，抗沖擊性能較弱，對(duì)手內(nèi)空間配置要求較高，手指的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，容易出現(xiàn)故障資料來(lái)源：CAAI認(rèn)知系統(tǒng)與信息處理專(zhuān)委會(huì)，長(zhǎng)江證券研究所齒輪/蝸輪

蝸桿i-limb

ultra

HandVincent

Hand02

微型絲杠：人形機(jī)器人靈巧手傳動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)方案之一

電機(jī)+微型絲杠為目前人形機(jī)器人靈巧手驅(qū)動(dòng)+傳動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)方案之一。由微型絲杠將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生較大的推拉力，從而帶動(dòng)手指關(guān)

節(jié)運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，絲杠方案具有位置精度控制高、功率密度大、輕量化等優(yōu)點(diǎn)。目前主要由因時(shí)機(jī)器人、兆威機(jī)電為代表的靈巧手廠商采用了微型絲杠方案。

以因時(shí)機(jī)器人靈巧手微型伺服電缸為例，其內(nèi)部集成了空心杯電機(jī)、精密減速器、絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳感器及閉環(huán)控制系統(tǒng)。整體來(lái)看，手指關(guān)節(jié)集成度高，

簡(jiǎn)化機(jī)器人結(jié)構(gòu)，提升人形機(jī)器人靈活性和作業(yè)能力。行程重量工作電壓重復(fù)定位精度工作溫度靜態(tài)電流峰值電流10mm21gDC8V±10%±0.02mm-10℃~+60℃0.02A2A速度等級(jí)最大推拉力堵轉(zhuǎn)推拉力最大自鎖力空載速度滿載速度空載電流0270N100N100N18mm/s8mm/s0.20A0356N80N100N36mm/s16mm/s0.24A0742N60N50N50mm/s21mm/s0.50A0921N30N38N70mm/s36mm/s0.50A圖：因時(shí)機(jī)器人微型伺服電缸LA10系列參數(shù)，可提供高推力和高定位精度圖：因時(shí)機(jī)器人微型伺服電缸的結(jié)構(gòu)圖資料來(lái)源：因時(shí)機(jī)器人官網(wǎng)，長(zhǎng)江證券研究所公司名稱(chēng)微型絲杠進(jìn)展雙林股份公司已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)出了人形機(jī)器人靈巧手應(yīng)用0301規(guī)格的滾珠絲杠產(chǎn)品，并成功向YS、ZWJD等客戶(hù)送樣。同步正在開(kāi)發(fā)TB及國(guó)內(nèi)兩家頭部新勢(shì)力車(chē)企等客戶(hù)的靈巧手中應(yīng)用的微型滾珠絲杠產(chǎn)品。目前，公司已經(jīng)建立了完整的微型滾珠絲杠加工能力和生產(chǎn)線。震?？萍荚陟`巧手精密零部件方面，聯(lián)合客戶(hù)開(kāi)發(fā)成功微型絲杠產(chǎn)品并已送樣，蝸輪蝸桿已取得國(guó)內(nèi)外客戶(hù)小批量訂單。浙江榮泰收購(gòu)上海狄茲精密機(jī)械有限公司51%股權(quán)，上海狄茲精密機(jī)械有限公司具備微型精密滾珠絲杠制造能力。貝斯特具備直線運(yùn)動(dòng)部件布局，包括：高精度滾珠絲杠/滾柱絲杠副、微型絲杠、高精度滾動(dòng)導(dǎo)軌副，用于中高端機(jī)床領(lǐng)域、半導(dǎo)體裝備產(chǎn)業(yè)、自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)、人形機(jī)器人領(lǐng)域、汽車(chē)行業(yè)等市場(chǎng)。鼎智科技控股子公司一和起（常州）精工有限公司主營(yíng)業(yè)務(wù)為從事精密微型絲桿的研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售。

2024年公司研發(fā)的高精度絲杠類(lèi)產(chǎn)品處于小批量試生產(chǎn)及市場(chǎng)推廣階段。五洲新春公告行星滾柱絲杠、微型滾珠絲杠及智能汽車(chē)絲杠建設(shè)項(xiàng)目，項(xiàng)目計(jì)劃總投資15億。同時(shí)，五洲新春與杭州新劍傳動(dòng)于近期簽訂《戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》，本協(xié)議簽署后，雙方進(jìn)一步推動(dòng)行星滾柱絲杠、微型滾珠絲杠等零部件產(chǎn)品和智能汽車(chē)用絲杠產(chǎn)品的生產(chǎn)配套，雙方根據(jù)相互需要完成相應(yīng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、送樣等工作。因時(shí)機(jī)器人產(chǎn)品型號(hào)特點(diǎn)LA系列電機(jī)和絲杠結(jié)構(gòu)的中心走線在一條直線上。整體呈細(xì)長(zhǎng)形，重量輕，截面尺寸較小。LAS系列電機(jī)和絲杠結(jié)構(gòu)的中心軸平行布置。伸縮方向尺寸短，重量輕。LAF系列在LA系列基礎(chǔ)上，增加力傳感器。能夠?qū)ν茥U受力情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并實(shí)現(xiàn)推拉力控制。LASF系列在LAS系列基礎(chǔ)上，增加力傳感器。能夠?qū)ν茥U受力情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并實(shí)現(xiàn)推拉力控制。BLA系列內(nèi)部采用空心杯無(wú)刷電機(jī)和行星滾柱絲杠，驅(qū)控控制系統(tǒng)包括FOC控制算法，具有電流、速度、位置和推拉力四個(gè)閉環(huán)控制。產(chǎn)品精度更高，推拉力更大，壽命更長(zhǎng)。主要應(yīng)用于3C

自動(dòng)化、半導(dǎo)體和新能源領(lǐng)域，適用工裝治具、晶圓搬運(yùn)、線路板焊接測(cè)試、微流控閥等場(chǎng)景。

微型絲杠可以為微型滾珠絲杠、微型梯形絲杠和微型行星滾柱絲杠方案，但由于

絲杠本身集成在指關(guān)節(jié)處，其直徑要求更?。ㄒ驎r(shí)機(jī)器人絲杠外徑5mm）

，且

制造精度要求不低，或同樣在C3-C5級(jí)，制造難度更大。

目前絲杠方案主要采用滾珠滾珠絲杠，但為了獲得更大的推拉力，

目前已有微型行星滾柱絲杠的方案落地。比如因時(shí)機(jī)器人BLA系列微型伺服電缸產(chǎn)品。

目前布局直線執(zhí)行器關(guān)節(jié)模組核心部件行星滾柱絲杠的企業(yè)均在向微型絲杠延伸

產(chǎn)品能力。02

微型絲杠：制造工藝存在壁壘，多家廠商已有布局圖：因時(shí)機(jī)器人微型絲杠外徑僅有5mm圖：目前國(guó)內(nèi)不同廠商的微型絲杠布局進(jìn)展圖：因時(shí)機(jī)器人伺服電缸型號(hào)特點(diǎn)資料來(lái)源：因時(shí)機(jī)器人官網(wǎng)，各公司公告，長(zhǎng)江證券研究所02

腱繩方案：

Optimus等多家靈巧手的核心方案

腱繩方案將驅(qū)動(dòng)模組置于手腕處，通過(guò)規(guī)則合理的腱繩排布，將電機(jī)的動(dòng)力傳導(dǎo)至靈巧手關(guān)節(jié)以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)。目前特斯拉Optimus的第三代靈巧手采用腱繩方案。

從一些專(zhuān)利來(lái)看，腱繩方案一般對(duì)應(yīng)較多的主動(dòng)自由度，以食指、中指方案為例，對(duì)應(yīng)三根腱繩實(shí)現(xiàn)對(duì)指關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)控制，

腱繩1：對(duì)應(yīng)到近指關(guān)節(jié)彎曲，主要由腱繩依次繞過(guò)近指節(jié)滑輪、近關(guān)節(jié)軸、指根滑輪并通過(guò)位于掌心的滑輪連接到驅(qū)動(dòng)模組。近指節(jié)可以通過(guò)近關(guān)節(jié)軸與掌心主體繞動(dòng)連接。從滑輪與腱繩的受力分析看，當(dāng)驅(qū)動(dòng)模組對(duì)腱繩施加力的時(shí)候，近指節(jié)滑輪將產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩并克服復(fù)位彈簧推動(dòng)近指節(jié)向掌心方向彎曲。

腱繩2：對(duì)應(yīng)到指中關(guān)節(jié)彎曲。主要由腱繩依次繞過(guò)指中節(jié)滑輪、指中關(guān)節(jié)軸、近指節(jié)滑輪和近關(guān)節(jié)軸并通過(guò)位于掌心的滑輪連接到驅(qū)動(dòng)模組。指中關(guān)節(jié)可以通過(guò)指中關(guān)節(jié)軸與近指節(jié)旋轉(zhuǎn)連接。同樣從滑輪與腱繩的受力分析看，

當(dāng)驅(qū)動(dòng)模組對(duì)腱繩施加力的時(shí)候，指中節(jié)滑輪處將產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩并克服指中節(jié)復(fù)位彈簧推動(dòng)指

中節(jié)向近指節(jié)彎曲。

腱繩3：類(lèi)似于隨動(dòng)關(guān)節(jié)。腱繩纏繞方式特殊，分別與遠(yuǎn)關(guān)節(jié)軸和指中關(guān)節(jié)軸以倒8字的形式連接。當(dāng)腱繩2受力帶動(dòng)指中節(jié)彎曲時(shí)，與腱繩3相連接的指中關(guān)節(jié)軸同樣隨動(dòng)受力克服遠(yuǎn)指節(jié)復(fù)位彈簧推動(dòng)遠(yuǎn)指節(jié)向指中節(jié)彎曲。資料來(lái)源：《基于腱繩驅(qū)動(dòng)的仿人靈巧手》（劉陽(yáng)等），TeslaX平臺(tái)，《一種腱繩欠驅(qū)動(dòng)仿人多指靈巧手裝置》（劉兵等），國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局，長(zhǎng)江證券研究所圖：從左往右依次是近指節(jié)、指中節(jié)和遠(yuǎn)指節(jié)腱繩+滑輪工作原理圖：腱繩方案將驅(qū)動(dòng)模組放在手腕處（Optimus對(duì)比圖）02

腱繩方案：腱繩材料選擇比較關(guān)鍵

在腱傳動(dòng)靈巧手中，腱繩材料的選擇至關(guān)重要，

因?yàn)殡炖K涉及動(dòng)力傳遞，且作為末端傳遞單元，直接影響手指執(zhí)行效果的精度，所以腱繩需要滿足高強(qiáng)度、低耐磨、較好的蠕變性、摩擦系數(shù)低等特點(diǎn)。目前腱繩材料整體分為不銹鋼、高分子纖維等，廠商的技術(shù)方案亦傾向于多元化，且仍然有新的材料方案在推進(jìn)驗(yàn)證。

從市場(chǎng)規(guī)模來(lái)看，以特斯拉Opimus發(fā)布會(huì)展示的22自由度靈巧手為例，一個(gè)自由度可能需要至少兩個(gè)腱繩，一個(gè)用于拉動(dòng)（主動(dòng)驅(qū)動(dòng)），另一個(gè)可能用于反向運(yùn)

動(dòng)或者作為被動(dòng)約束，

因此一只靈巧手或需要44根腱繩

，一臺(tái)機(jī)器人預(yù)計(jì)需要88根腱繩，若100萬(wàn)臺(tái)機(jī)器人時(shí)期單根腱繩價(jià)值量為40元，測(cè)算100萬(wàn)臺(tái)機(jī)器人對(duì)應(yīng)腱繩的市場(chǎng)空間則為35.2億元。靈巧手名稱(chēng)圖示主要研究單位推出年份腱繩材料用途Okada

Hand日本電工實(shí)驗(yàn)室1974鋼絲研究ShadowDexterous

Hand英國(guó)ShadowRobot2004聚乙烯纖維商用DLR

HandArm

System德國(guó)宇航中心2010聚乙烯（DEXHAND）

纖維宇航Robonaut2hand美國(guó)宇航中心2011芳綸纖維（Vectran）

+特

氟隆(Telon)宇航Spacehand德國(guó)宇航中心2015PBO（zylon）纖

維宇航項(xiàng)目測(cè)算數(shù)字雙手腱繩數(shù)44*2機(jī)器人銷(xiāo)量（萬(wàn)臺(tái)）101001000單根腱繩加工后價(jià)值量（元）1004020單臺(tái)機(jī)器人腱繩價(jià)值量（元）880035201760對(duì)應(yīng)腱繩空間（億元）8.835.2176資料來(lái)源：《機(jī)器人靈巧手研究綜述》劉偉，TeslaX平臺(tái)，《腱繩材料：腱繩傳動(dòng)前景可期，高性能纖維打開(kāi)空間》（長(zhǎng)江化工團(tuán)隊(duì)）

，長(zhǎng)江證券研究所圖：腱繩價(jià)值量測(cè)算（參考特斯拉Optimus案例）圖：目前部分靈巧手所使用的腱繩材料02

微型諧波：具備傳動(dòng)比大、精度高等優(yōu)勢(shì)

微型諧波傳動(dòng)相比其他方式特點(diǎn)是體積小、傳動(dòng)比大、運(yùn)動(dòng)精度高、傳動(dòng)緊湊、傳動(dòng)效率高、回差小、能夠?qū)崿F(xiàn)零回差傳動(dòng)，適用于光學(xué)、醫(yī)療設(shè)備、光通

信、醫(yī)療設(shè)備光通信、半導(dǎo)體、機(jī)器人、激光技術(shù)、生物技術(shù)、測(cè)量機(jī)、飛機(jī)、航天器等領(lǐng)域。

典型的運(yùn)用案例：德國(guó)宇航中心研制的DLR-Ⅰ和

DLR-Ⅱ靈巧手，其中DLR-Ⅱ采用優(yōu)化的電機(jī)+微型諧波模組方案替代原電機(jī)+行星齒輪箱方案，直徑相對(duì)更大，但驅(qū)動(dòng)模組的長(zhǎng)度、質(zhì)量均大幅減小，輕量化、小體積特征明顯。表：

DLR-Ⅰ和

DLR-Ⅱ靈巧手硬件方案變革體現(xiàn)在體積縮小、質(zhì)量更輕圖例靈巧手方案類(lèi)型直徑（mm)高度（mm）重量（g）DLR

Hand

I無(wú)刷直流電機(jī)163531行星齒輪1625.328DLR

Hand

II無(wú)刷直流電機(jī)21.210.415微型諧波2013.615資料來(lái)源：《MultisensoryFive-Finger

Dexterous

Hand:The

DLR/HIT

Hand

II》（H.

Liu等），長(zhǎng)江證券研究所項(xiàng)目MHD-8

IH齒廓MHD-10

IH齒廓減速比1605001605001000額定轉(zhuǎn)矩（mNm）7851320瞬時(shí)峰值扭矩（mNm)20402364100摩擦力矩（電機(jī)，μN(yùn)m）3035504540摩擦力矩（輸入軸，μN(yùn)m）7075908580最大徑向載荷（靜態(tài)，N）15、515、520、5.520、5.520、5.5最大徑向載荷（動(dòng)態(tài)，N）335.55.55.5最大軸向載荷（N）10、1010、1010、1010、1010、10項(xiàng)目MHD-8

P齒廓MHD-10

P齒廓減速比1605001201605001000額定轉(zhuǎn)矩（mNm）71015121824瞬時(shí)峰值扭矩（mNm)3246735582110摩擦力矩（電機(jī)，μN(yùn)m）303560504540摩擦力矩（輸入軸，μN(yùn)m）7075100908580最大徑向載荷（靜態(tài)，N）15、515、520、5.520、5.520、5.520、5.5最大徑向載荷（動(dòng)態(tài)，N）335555最大軸向載荷（N）10、1010、1010、1010、1010、1010、10種類(lèi)研究單位性能參數(shù)尺寸特點(diǎn)微3K-2型行星齒輪減速器中國(guó)上海交通大學(xué)減速比44.2輸出扭矩13μN(yùn)m減速器外徑4mm結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、體積

小、減速比大塑料3K-II型微行

星齒輪減速器中國(guó)大連理工大學(xué)-減速器外形尺寸10mm可實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)微擺線針輪減速器美國(guó)Sumitomo公司減速比i=6,11,15,20,21,25等-減速比小圓柱三正弦活齒減

速器中國(guó)哈爾濱工業(yè)大

學(xué)減速比i=7活齒半徑3mm，滾道深度1.8mm，主動(dòng)軸外圓柱面半徑22.8mm，殼體內(nèi)圓柱面半徑25.2mm，活齒圓周方向旋轉(zhuǎn)半徑24mm體積小、傳動(dòng)比范圍大、傳動(dòng)效率高、承載能力強(qiáng)、回差精度高、潤(rùn)滑性能好

受致動(dòng)原理限制，目前微型電機(jī)轉(zhuǎn)速很難進(jìn)一步降低，因此在驅(qū)動(dòng)模組輸出扭矩時(shí)減速器傳動(dòng)比更大意味著靈巧手更大的輸出握力。而微型諧波減速器同樣具備一般諧波減速器的柔輪

+鋼輪的嚙合結(jié)構(gòu)，在傳動(dòng)比上較行星方案具備優(yōu)勢(shì)。?單級(jí)行星減速器減速比目前一般為3-10

，可以采用多級(jí)結(jié)構(gòu)以獲得更高的傳動(dòng)比，但模組體積將會(huì)相應(yīng)增加，進(jìn)一步收縮結(jié)構(gòu)體積或?qū)⒋嬖谄款i。?兩個(gè)案例對(duì)比：

1）德國(guó)Micromotion公司開(kāi)發(fā)出了MHD8和MHD10兩個(gè)系列產(chǎn)品，外徑最小為8mm，傳動(dòng)比可達(dá)120、

160、

500。2）國(guó)內(nèi)上海交大開(kāi)發(fā)的微3K-2型行星齒輪減速器減速比達(dá)44.2，減速器外徑4mm。表：微型減速器種類(lèi)、尺寸、性能參數(shù)及特點(diǎn)02

微型諧波：具備傳動(dòng)比大、精度高等優(yōu)勢(shì)表：德國(guó)Micromotion微型諧波減速器減速比可達(dá)120、

160、

500資料來(lái)源：《微機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)概述》（喬緒維等），《微型諧波齒輪傳動(dòng)概述》（莫瀚寧等），長(zhǎng)江證券研究所 哈默納科在Q3財(cái)報(bào)會(huì)議公布，已經(jīng)研發(fā)靈巧手用微型諧波解決方案（電機(jī)+減

速器），其已經(jīng)向市場(chǎng)客戶(hù)供樣以制作試制品，接觸的客戶(hù)已有3家。

對(duì)哈默納科微型減速器的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)梳理來(lái)看，微型諧波減速器產(chǎn)品體系比較

豐富，對(duì)應(yīng)到不同型號(hào)，電機(jī)+微型諧波的直徑、長(zhǎng)度等參數(shù)均有差異。

比較典型的產(chǎn)品：

1）

RSF超迷你系列（專(zhuān)用伺服電機(jī)+微型諧波驅(qū)動(dòng)模組）減速比分別有30、

50、

100，微型諧波減速器直徑可達(dá)7.2mm（注：可旋轉(zhuǎn)部分直徑，不含殼體厚度

，下同），模組全長(zhǎng)可達(dá)60mm左右。2）CSF迷你緊湊型

微型諧波具有直徑13、20、26.5mm等多個(gè)型號(hào)。圖：哈默納科靈巧手微型諧波減速器解決方案02

哈默納科打造微型諧波在靈巧手的運(yùn)用圖：哈默納科微型諧波減速器直徑可達(dá)7.2mm（注：可旋轉(zhuǎn)部分直徑）圖：哈默納科專(zhuān)用伺服電機(jī)+微型諧波減速器驅(qū)動(dòng)模組資料來(lái)源：哈默納科官網(wǎng)，哈默納科產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)，長(zhǎng)江證券研究所03電子皮膚在靈巧手的滲透加快03

觸覺(jué)傳感器在碰撞檢測(cè)、形態(tài)感知發(fā)揮重要作用

觸覺(jué)傳感器協(xié)助機(jī)器人獲取如接觸力大小和方向、溫度、濕度、形狀紋理等信息，對(duì)非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中的穩(wěn)定抓取、路徑規(guī)劃和避障等至關(guān)重要。

碰撞檢測(cè)：人形機(jī)器人To

B及ToC端均可運(yùn)用，其與人的協(xié)作和互動(dòng)必須要有較高的安全性。在協(xié)作機(jī)器人領(lǐng)域，即有碰撞前控制安全技術(shù)和碰撞后控制安

全技術(shù)。碰撞后安全技術(shù)主要靠?jī)?yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、碰撞力抑制算法等方法降低碰撞后傷害。而碰撞前安全技術(shù)主要通過(guò)視覺(jué)、激光、接近覺(jué)等手段來(lái)提前預(yù)測(cè)和防止碰撞的發(fā)生。一般而言，碰撞前安全技術(shù)基于視覺(jué)避障對(duì)光照環(huán)境、障礙遮擋等十分敏感，觸覺(jué)傳感器針對(duì)感知接近或已經(jīng)接觸物體有相對(duì)優(yōu)勢(shì)。

形態(tài)感知：一般可結(jié)合視覺(jué)，判斷接觸力的大小和方向、是否有滑動(dòng)等，更加豐富靈巧手等部件對(duì)非結(jié)構(gòu)化場(chǎng)景的環(huán)境感知。比如當(dāng)靈巧手完成拿取生雞蛋、

提桶、握住水杯等動(dòng)作時(shí)，需要視覺(jué)生成動(dòng)作策略，再有靈巧手觸覺(jué)傳感器感知執(zhí)行情況（是否按照策略抓取、力控情況等），提高抓取動(dòng)作的成功率。資料來(lái)源：《基于電子皮膚的協(xié)作機(jī)器人碰前安全方案研究》（姜宇等），《面相機(jī)器人操作任務(wù)的視觸覺(jué)傳感技術(shù)綜述》（崔少偉等），長(zhǎng)江證券研究所圖：靈巧手在視觸覺(jué)傳感下感知物體的形狀和力分布情況圖：協(xié)作機(jī)器人安全技術(shù)03

多年發(fā)展，傳感器技術(shù)逐步成熟

觸覺(jué)傳感器根據(jù)敏感材料和機(jī)理的不同可分為壓阻式、壓電式、電容式、磁場(chǎng)式、光電式、超聲波式等，性能對(duì)比各有優(yōu)劣。

壓電式傳感器：利用壓電效應(yīng)，當(dāng)沿著一定方向施力并使壓電材料變形時(shí)，壓電材料將在內(nèi)部產(chǎn)生極化，在材料兩個(gè)表面產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷。電荷會(huì)通過(guò)電荷放大器、測(cè)量電路的放大以及變化阻抗以后，形成與受力大小成正相關(guān)關(guān)系的電壓/電荷信號(hào)輸出。壓電式傳感器需要交變力作用，只適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。

壓阻式傳感器：利用壓阻效應(yīng)，壓阻材料在受到應(yīng)力時(shí)電阻將發(fā)生變化。壓阻傳感器接入惠斯登電橋，受力時(shí)由于阻值的變化而使惠斯登電橋偏移平衡狀態(tài)

輸出與壓力對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)。當(dāng)前大多數(shù)金屬材料與半導(dǎo)體材料均有壓阻效應(yīng)。傳感器類(lèi)型優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)電阻型靈敏度高，檢測(cè)范圍廣，兼具動(dòng)靜態(tài)響應(yīng)電阻受溫度影響，壓敏材料不易集成壓電型動(dòng)態(tài)響應(yīng)較好，靈敏度高不利于靜態(tài)檢測(cè)，需要電荷放大器，電路繁雜電容型靈敏度高，響應(yīng)速度快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單受外界電磁干擾嚴(yán)重，信號(hào)

檢測(cè)系統(tǒng)復(fù)雜磁場(chǎng)式精度高、響應(yīng)速度快、無(wú)接觸測(cè)量、具有線性特性、抗干擾能力強(qiáng)靈敏度不高、溫度漂移明顯、對(duì)磁場(chǎng)幅值和方向非常敏感、成本較高視觸覺(jué)高過(guò)載范圍、高精度、抗電磁干擾、非接觸性、無(wú)損測(cè)量受光照影響，光源不足，處

理速度不夠快資料來(lái)源：《面相機(jī)器人觸覺(jué)反饋的新型柔性電子皮膚研究》（王銘炯），《足式機(jī)器人觸地檢測(cè)方法的研究綜述》（姜曉勇等），《電子皮膚觸覺(jué)傳感器研究進(jìn)展與發(fā)展趨勢(shì)》（曹建國(guó)等），長(zhǎng)江證券研究所當(dāng)壓阻橡膠受力壓縮時(shí)內(nèi)部隧道效應(yīng)增強(qiáng)，電阻值發(fā)生改變圖：壓阻橡膠受力，內(nèi)部髓穿效應(yīng)增強(qiáng)圖：典型的傳感器類(lèi)型03

多年發(fā)展，傳感器技術(shù)逐步成熟 電容式觸覺(jué)傳感器：電容與電介質(zhì)的介電常數(shù)、極板距離和正對(duì)面積相關(guān)，當(dāng)電容式觸覺(jué)傳感器受到法向力或者切向力時(shí)，將分別影響極板間距及極板正對(duì)面積從而引發(fā)電容量變化，通過(guò)測(cè)量電路即可輸出與受力大小和方向呈一定關(guān)系的電信號(hào)。

磁場(chǎng)式觸覺(jué)傳感器：包含霍爾效應(yīng)和電磁感應(yīng)效應(yīng)等原理。

1）霍爾效應(yīng)是當(dāng)導(dǎo)體放置在磁場(chǎng)內(nèi)且有電流通過(guò)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)的正負(fù)電荷將受到洛倫茲力偏向?qū)w

兩邊從而產(chǎn)生霍爾電壓（內(nèi)建電壓）。若磁場(chǎng)發(fā)生變化霍爾電壓亦將發(fā)生變化。當(dāng)霍爾傳感器受力時(shí)，彈性材料的微形變將改變永磁體的位置，霍爾傳感器可以通過(guò)測(cè)量磁場(chǎng)的矢量變化從而獲得受力的大小和方向。?2）電磁感性是當(dāng)線圈中的磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，感應(yīng)電壓值會(huì)隨著磁通量的變化率而變化，電磁感性式傳感器可以設(shè)置為勵(lì)磁線圈和感應(yīng)線圈（檢測(cè)線圈）結(jié)構(gòu)。勵(lì)磁線圈本身具備周期性的電流相位變化，從而在感性線圈產(chǎn)生相對(duì)穩(wěn)定的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。但當(dāng)傳感器受力時(shí)，檢測(cè)線圈相對(duì)勵(lì)磁線圈位置發(fā)生變化，勵(lì)磁線圈的磁通量變化率將有所改變，產(chǎn)生新的電動(dòng)勢(shì)。通過(guò)對(duì)勵(lì)磁線圈-感性線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的波動(dòng)分析可以判斷受力的大小和方向。

實(shí)際上，人體皮膚本身具有較高的空間分辨率（比如指尖最高1mm、腹部最低30mm）和刺激頻率分辨度（最高可達(dá)700Hz）。人類(lèi)本身觸覺(jué)系統(tǒng)特性指引觸覺(jué)傳感器的基本設(shè)計(jì)需求。要達(dá)到仿生性，對(duì)于觸覺(jué)傳感器將提出更多要求，比如觸覺(jué)傳感器應(yīng)在1ms內(nèi)測(cè)量0.01N至10N之間的三維力，對(duì)于指尖傳感器，其空間分辨率應(yīng)當(dāng)達(dá)到1mm等?？紤]到響應(yīng)速度、空間分辨率、測(cè)量精度、消除耦合、集成應(yīng)用等因素，部分觸覺(jué)傳感器在人形機(jī)器人的運(yùn)用仍有瓶頸。圖：電容式傳感器、霍爾傳感器工作原理圖：電磁感性傳感器工作原理電容式觸覺(jué)傳感器霍爾觸覺(jué)傳感器資料來(lái)源：《Recent

ProgressinTechnologiesforTactileSensors》（ChengChi等），長(zhǎng)江證券研究所03

往后看，觸覺(jué)傳感器往柔性化、多維力方向繼續(xù)優(yōu)化

往后看，觸覺(jué)傳感器往彈性化和柔性化方面繼續(xù)優(yōu)化。觸覺(jué)傳感器可進(jìn)一步做成大面積的柔性器件，用于機(jī)器人全身包括肩部、肘關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)等部位，由于表面形狀和尺寸在機(jī)器人工作過(guò)程中易發(fā)生變形，觸覺(jué)傳感器陣列及微觀元件需具有高柔性。

觸覺(jué)傳感器常用敏感材料包括無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料和金屬材料及其化合物但抗應(yīng)變能力差，柔性能力較弱。無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料如Si，在拉伸和彎曲等變形條件下容

易發(fā)生脆斷，斷裂極限應(yīng)變約為1%。金屬材料及其化合物如銀、銅、

ITO等，亦將在應(yīng)變1%時(shí)發(fā)生斷裂失效。

解決方向1：薄膜化（納米級(jí)）

+附著柔性基板。任何材料在足夠薄的情況下都是柔性的，如納米級(jí)厚度帶、導(dǎo)線或薄膜均具有柔性。同時(shí)附著在柔性基板上的金屬薄膜斷裂極限更高（如附在聚酰亞胺薄膜上的銅箔可承受2%的應(yīng)變且附著越良好可承受的應(yīng)變程度將更高）。以柔性PDMS或聚酰亞胺薄膜作為柔性基底+薄膜化的應(yīng)變片組合有望成為電子皮膚發(fā)展的重要方向。

解決方向2：基板預(yù)拉升形成周期性波狀幾何結(jié)構(gòu)。比如將條帶狀硅薄膜轉(zhuǎn)印到預(yù)拉伸PDMS彈性基底，釋放基底所受預(yù)拉伸變形，產(chǎn)生屈曲結(jié)構(gòu)硅薄膜，

器件延展性提高5%-10%。圖：基底預(yù)拉升

，可使敏感元件形成屈曲結(jié)構(gòu)

，提升器件延展性圖：觸覺(jué)傳感器可進(jìn)一步做成大面積的柔性器件資料來(lái)源：《機(jī)器人柔彈性仿生電子皮膚研究進(jìn)展》（邱瀾等），能斯達(dá)官網(wǎng)，《機(jī)器人仿生電子皮膚陣列觸覺(jué)傳感器研究》（曹建國(guó)等），長(zhǎng)江證券研究所03

需求有望持續(xù)提升，國(guó)內(nèi)外企業(yè)深入開(kāi)發(fā)，

廣泛布局 電子皮膚可以為機(jī)器人提供先進(jìn)的觸覺(jué)和能力，使其能夠與外界環(huán)境進(jìn)行物理交互。例如在醫(yī)院幫助老年患者或在工廠處理易碎物品，這依靠機(jī)器人能夠執(zhí)

行需要人類(lèi)水平的靈巧、細(xì)心和態(tài)勢(shì)感知的任務(wù)。隨著機(jī)器人被部署在涉及與人類(lèi)和周?chē)h(huán)境互動(dòng)的更復(fù)雜的應(yīng)用中，擁有合成皮膚將使它們具有更接近生物皮膚的能力。它可以幫助機(jī)器人檢測(cè)壓力、溫度、振動(dòng)和質(zhì)地。通過(guò)電子皮膚捕獲的這些觸覺(jué)數(shù)據(jù)可以進(jìn)行處理，以指導(dǎo)安全的物理交互、對(duì)意外接觸的即時(shí)反應(yīng)以及在處理物品時(shí)檢測(cè)障礙物或滑倒。

價(jià)值量占比：基于柔性傳感器件在機(jī)器人執(zhí)行精細(xì)操作和與人類(lèi)交互時(shí)的應(yīng)用中的重要作用及其技術(shù)復(fù)雜度，不同部位的不同需求對(duì)應(yīng)單位價(jià)格會(huì)有所不同，

預(yù)估整體價(jià)值量占比10%左右。

市場(chǎng)規(guī)模：根據(jù)COHERENT統(tǒng)計(jì)，2023年全球電子皮膚市場(chǎng)空間為71.4億美元，預(yù)計(jì)到2031年將達(dá)到209.4億美元，從2024年到2031年的復(fù)合年增長(zhǎng)率為14.4%。其中，北美已成為全球電子皮膚市場(chǎng)的主導(dǎo)地區(qū)，占40.8%。圖：Optimus已采用觸覺(jué)傳感器方案圖：觸覺(jué)傳感器可覆蓋于人形機(jī)器人表面圖：全球電子皮膚市場(chǎng)結(jié)構(gòu)（2023年）資料來(lái)源：TeslaOptimusX，《電子皮膚觸覺(jué)傳感器研究進(jìn)展與發(fā)展趨勢(shì)》（曹建國(guó)等），《人形機(jī)器人電子皮膚：大千世界，觸手可達(dá)》（長(zhǎng)江化工團(tuán)隊(duì)），COHERENT，長(zhǎng)江證券研究所

拉丁美洲

亞太

非洲

北美

歐洲

中東企業(yè)公司總部市值主要業(yè)務(wù)

電子皮膚產(chǎn)品人形機(jī)器人電子皮膚業(yè)務(wù)進(jìn)展InterlinkElectronics美國(guó)南加州0.67億美金傳感器和印刷電子解決方案產(chǎn)品組合包括電阻/壓電/電容/混合Tekscan

美國(guó)馬薩諸塞州諾伍德傳感器、數(shù)據(jù)采集電子設(shè)備和軟件200多種壓力傳感器，

某些擁有高溫壓力動(dòng)態(tài)測(cè)繪功能漢威科技

河南省鄭州市

148.8億元“傳感器+監(jiān)測(cè)終端+數(shù)據(jù)采集+空間

信息技術(shù)+云應(yīng)用+AI

”

的系統(tǒng)解決

方案具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的多品種

、

多量開(kāi)始給多家機(jī)器人整機(jī)廠商提供電子皮膚及指腹

程的柔性微納傳感器

（壓力

、

壓電、類(lèi)傳感器

，

供其研發(fā)使用，目前也正在持續(xù)推進(jìn)應(yīng)變、

織物）

后續(xù)合作福萊新材

浙江省嘉興市

103.3億元廣告噴墨打印材料、標(biāo)簽標(biāo)識(shí)印刷材

料、

電子級(jí)功能材料、新型薄膜材料、

膠粘材料等工業(yè)消費(fèi)品及高端智能裝

備電阻式推進(jìn)研發(fā)柔性觸覺(jué)傳感器

，

致力于成為多模態(tài)感

知系統(tǒng)集成供應(yīng)商

，

打造多產(chǎn)品矩陣的具象化應(yīng)

用

，

比如人形機(jī)器人的觸覺(jué)、

工業(yè)檢測(cè)、

智能穿

戴、

智慧醫(yī)療等方面華威科湖北省武漢市

智能感知技術(shù)、

產(chǎn)品與解決方案電阻式等多條技術(shù)路線致力于人形機(jī)器人全身電子皮膚技術(shù)發(fā)展

，

推出

行業(yè)首個(gè)全手覆蓋的陣列化電子皮膚

，

涵蓋頭部、

靈巧手、軀干與足底多個(gè)關(guān)鍵部位，

已與多家人

形機(jī)器人行業(yè)龍頭企業(yè)合作，成功運(yùn)用在超過(guò)200

臺(tái)人形機(jī)器人身上

，

實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，

市場(chǎng)占有率在行

業(yè)細(xì)分領(lǐng)域位于前列帕西尼

深圳市從

“傳感器核心零部件”到“人形機(jī)

器人整機(jī)制造”的全鏈路環(huán)節(jié)電磁式已實(shí)現(xiàn)批量商業(yè)級(jí)交付

，

客戶(hù)群體涵蓋智能制造、

康養(yǎng)醫(yī)療、工業(yè)生產(chǎn)、消費(fèi)電子等重點(diǎn)領(lǐng)域他山科技

北京市人工智能觸覺(jué)傳感芯片及應(yīng)用解決方

案電容式已與多家機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴

，

包括人形機(jī)器

人、靈巧手和機(jī)械臂等，建立了緊密合作鈦深科技

深圳市

壓力分布測(cè)量系統(tǒng)

離電式墨現(xiàn)科技

廣東省東莞市

柔性壓力傳感器03

需求持續(xù)提升，國(guó)內(nèi)外企業(yè)深入開(kāi)發(fā)，廣泛布局

基于電子皮膚廣闊的市場(chǎng)前景，國(guó)內(nèi)外諸多企業(yè)紛紛投入研發(fā)，陸續(xù)推出基于不同工藝的電子皮膚產(chǎn)品，使之適配于不同的應(yīng)用領(lǐng)域。目前國(guó)內(nèi)外各家產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用穩(wěn)步推進(jìn)。國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用進(jìn)展相對(duì)靠前的企業(yè)包括漢威科技、他山科技、帕西尼、華威科、墨現(xiàn)科技等。表：電子皮膚國(guó)內(nèi)外主要公司介紹資料來(lái)源：各公司官網(wǎng)，長(zhǎng)江證券研究所04手眼協(xié)同是靈巧手的重要能力和未來(lái)發(fā)

展方向04

手眼協(xié)同：從靈巧手本體制造進(jìn)一步落地到具體應(yīng)用

在目前靈巧手的本體廠商中，其實(shí)已經(jīng)可以提供一定指令集或者工具箱來(lái)實(shí)現(xiàn)靈巧手的基本操作和典型手勢(shì)，比如指尖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)控制、大拇指和中指對(duì)指等。

比如以靈心巧手的Linker

Hand20的使用手冊(cè)為例，針對(duì)機(jī)械手握拳、張開(kāi)、大拇指擺動(dòng)、大拇指無(wú)名指對(duì)指均有代碼示例，并可基于動(dòng)作的設(shè)計(jì)對(duì)靈巧手關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)模組的轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)行特定的參數(shù)調(diào)整，可以方便進(jìn)一步做二次開(kāi)發(fā)。圖：

Linker

Hand20使用手冊(cè)對(duì)機(jī)械手張開(kāi)的代碼設(shè)定指關(guān)節(jié)模組彎曲的角度設(shè)定，排

序是對(duì)指定關(guān)節(jié)的設(shè)定圖：指尖關(guān)節(jié)可控制的角度參數(shù)示例資料來(lái)源：靈心巧手官網(wǎng)，長(zhǎng)江證券研究所

靈巧手操作對(duì)象多樣化，需要去適配物品的特性去調(diào)節(jié)靈巧手的動(dòng)作，除了前述基于規(guī)

則控制的模式，更優(yōu)的方向是靈巧手根據(jù)操作對(duì)象的特征可以實(shí)現(xiàn)比較泛化的動(dòng)作策略。

目前進(jìn)展：

1）雷賽智能通過(guò)遙操作的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)特定物品的抓取。類(lèi)比于機(jī)器人運(yùn)控的IL模仿學(xué)習(xí)中的遙操作方式，靈巧手可以對(duì)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)軌跡、靈巧手驅(qū)動(dòng)模組轉(zhuǎn)角、力矩等數(shù)據(jù)采集和跟蹤復(fù)現(xiàn)更多精確動(dòng)作。2）以帕西尼等為代表，直接實(shí)現(xiàn)對(duì)特定手勢(shì)動(dòng)作的模仿，類(lèi)比于機(jī)器人運(yùn)控IL模仿學(xué)習(xí)中對(duì)視頻的學(xué)習(xí)，可以通過(guò)對(duì)手勢(shì)動(dòng)作的視

頻/圖像學(xué)習(xí)直接產(chǎn)生更多樣化的靈巧手動(dòng)作策略。04

手眼協(xié)同：從靈巧手本體制造進(jìn)一步落地到具體應(yīng)用圖：帕西尼通過(guò)對(duì)手部動(dòng)作的視覺(jué)感知直接復(fù)刻到靈巧手的運(yùn)動(dòng)圖：靈巧手實(shí)現(xiàn)特定物品抓取有多樣化的動(dòng)作策略圖：雷賽智能靈巧手通過(guò)遙操作訓(xùn)練對(duì)物品的抓取資料來(lái)源：靈心巧手官網(wǎng)，深圳工業(yè)展，長(zhǎng)江證券研究所04

手眼協(xié)同可以進(jìn)一步優(yōu)化定向抓取策略

靈巧手僅憑視覺(jué)和僅憑手的觸覺(jué)是難以實(shí)現(xiàn)定向抓取的高成功率。

僅憑視覺(jué)而缺乏靈巧手的觸覺(jué)信息，往往因?yàn)橐曈X(jué)的錯(cuò)位等問(wèn)題，比如實(shí)際僅僅有觸碰，但并沒(méi)有力的觸碰和相互作用而導(dǎo)致抓取動(dòng)作失敗。

同樣僅憑觸覺(jué)信息，盡管靈巧手能感知到與接觸物體的受力關(guān)系，但是由于不清楚物體的特征，動(dòng)作策略不對(duì)導(dǎo)致抓取失敗。

一個(gè)典型的手眼協(xié)同能通過(guò)視覺(jué)做好對(duì)靈巧手位置的判斷、動(dòng)作的規(guī)劃及與物體交互策略判定，并能夠根據(jù)手的傳感器信息，判斷力的大小方向是否合適，從而大幅提升定向抓取操作的成功率。

總體來(lái)看，人形機(jī)器人的上肢操作功能核心為靈巧手的手眼協(xié)同，手眼協(xié)同的能力決定了人形機(jī)器人上肢能力上限。因此對(duì)于靈巧手廠商而言，除了靈巧手整手的硬件制造，更需要進(jìn)一步落地靈巧手的手眼協(xié)同能力，形成落地在場(chǎng)景應(yīng)用的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。圖：手眼協(xié)同下（視覺(jué)+觸覺(jué)傳感）實(shí)現(xiàn)高效的抓取策略資料來(lái)源：華威科，長(zhǎng)江證券研究所3605投資建議05

投資建議

當(dāng)前靈巧手硬件方案百花齊放，每種設(shè)計(jì)/選型各有優(yōu)劣，未來(lái)或基于下游的應(yīng)用場(chǎng)景需求去選擇合適靈巧手硬件方案。

靈巧手參與者不斷增多，除了老牌的靈巧手整手研發(fā)制造廠商比如因時(shí)機(jī)器人等，當(dāng)前更多工控類(lèi)/電機(jī)企業(yè)拓展至靈巧手整手布局，比如雷賽智能、兆威機(jī)

電，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局趨向多元化。從空心杯電機(jī)/無(wú)刷有槽電機(jī)、微型絲杠向靈巧手整手布局，是當(dāng)前行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。

觸覺(jué)傳感器、電子皮膚產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)非常明確，多年發(fā)展已經(jīng)跑出相對(duì)成熟的技術(shù)路線，且滲透率提升、批量化降本趨勢(shì)明確。需求持續(xù)提升，國(guó)內(nèi)外企業(yè)深

入開(kāi)發(fā)，廣泛布局，建議關(guān)注已經(jīng)取得客戶(hù)進(jìn)展的企業(yè)。

手眼協(xié)同是靈巧手的重要能力和未來(lái)發(fā)展方向。人形機(jī)器人的上肢操作功能核心為靈巧手的手眼協(xié)同，手眼協(xié)同的能力決定了人形機(jī)器人上肢能力上限。因此對(duì)于靈巧手廠商而言，除了靈巧手整手的硬件制造，更需要進(jìn)一步落地靈巧手的手眼協(xié)同能力，形成落地在場(chǎng)景應(yīng)用的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。展望未來(lái)，具備完善硬件布局+提供性?xún)r(jià)比高