方正证券研报指出,灵巧手是人形机器人的重要硬件模块,兼具高价值量及高壁垒。
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方正证券研报指出,灵巧手是人形机器人的重要硬件模块,兼具高价值量及高壁垒。遵循集成化、多自由度趋势发展,有望跟随人形机器人产业落地打开百亿市场。关注硬件模块链条上驱动系统、传动系统及感知系统三个方向的核心公司。
灵巧手是人形机器人的末端执行器、对外交互的重要窗口,类似人手的灵巧手架构更适应人类生活/工作环境,在数据易得性、环境适应性等方面更具优势。
特斯拉Gen3灵巧手自由度翻倍至22,预计或采用【电机+丝杠】或【电机+减速器+丝杠】方案。方正证券测算,在百万台销量下,灵巧手市场空间将达近430亿元。
一般而言,灵巧手硬件模块包括驱动系统、传动系统及感知系统。
驱动系统是力量之源,在驱动结构、放置方式、方案选型等方面均存在不同技术路线,结合性能和成本等方面的权衡,产业端基本采用欠驱动下的电机方案。
落实到电机选型上,可选方案包括直流无刷电机、空心杯电机及无框力矩电机。
空心杯具有响应迅速、转换效率高等优势,是灵巧手的优质选择。而从边际上,特斯拉通过将执行器放置于前臂,无刷电机的体积劣势得到缓解,凭借成本优势,其用量或显著提升。
传动系统传导来自驱动系统的运动和力,对灵巧手抓取稳定性、精度、灵活性有重要作用。
其存在较大路线分歧,方正证券认为腱绳方案凭借远距传动、灵活柔性等优势,在多自由度趋势下或被广泛采用,其寿命、负载等方面的劣势有望随材料端优化而缓解。微型丝杠、微型谐波减速器为新兴传动结构,在精度、承载力等方面各具优势,随产业成熟推动降本后或广泛应用,五洲新春、绿的谐波等国内企业正积极入局研发。
感知系统按照感知区域可分为内部/外部传感器,前者感知手部自身状态,包括力矩/位置/弯曲传感器,后者感知外界环境,包括接近觉/触觉传感器。
一维力传感器多用于手指关节处,技术相对成熟。六维力传感器用于手腕、脚踝处,可为机器人提供更精准的力感信息,提升其柔顺控制水平。
六维力传感器壁垒高,目前六维力/力矩传感器市场仍由 ATI、ROBOTOUS 等海外企业主导,国内具备批量产品供应的企业较少,国内企业主要包括坤维科技、鑫精诚、宇立仪器、蓝点触控、海伯森、昊志机电等。
其中宇立产品主要应用于机器人磨抛、汽车碰撞测试等领域,坤维科技在协作机器人、医疗手术机器人、航空航天等领域具备优势,鑫精诚以苹果供应链身份将其产品推广至 3C,在机器人、医疗行业也有布局。其他如柯力传感、东华测试等公司也在凭借技术积淀积极推进研发及送样。
柔性触觉传感器具备良好的延展性及柔韧性,或应用于手指及掌部。其中,电子皮肤从泛用性及仿生性角度可能是机器人触觉的终极方案。在特斯拉第二代 Optimus 机器人的宣传视频中,其灵巧手搭载触觉传感器,完成精准捏住鸡蛋的操作。未来 Optimus 机器人手指、面部等部位或搭载电子皮肤以获得更优秀的感知交互能力。国内外企业及院校均积极开展电子皮肤相关研究,其产业化进程或迈入快车道。
综上来看,产业链各环节关注:
电机:鸣志电器、兆威机电、雷赛智能、鼎智科技、拓邦股份、伟创电气、禾川科技、步科股份;
减速器:绿的谐波、双环传动、斯菱股份、中大力德、豪能股份、国茂股份;
丝杠:恒立液压、北特科技、贝斯特、五洲新春、震裕科技、双林股份;
腱绳:大业股份;
传感器:柯力传感、东华测试、华依科技、安培龙、敏芯股份、华培动力、汉威科技。
研报来源:方正证券,李鲁靖,S1220523090002,灵巧手:机器人对外交互的核心硬件模块,新变化孕育新机会。2025年2月18日
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