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1、請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 證券研究報告|行業深度 2023 年 11 月 23 日 機械設備機械設備 機器人硬件拆解五：靈巧手機器人硬件拆解五：靈巧手傳動裝置解析傳動裝置解析 腱繩傳動是最具應用潛力的靈巧手傳動方案腱繩傳動是最具應用潛力的靈巧手傳動方案之一之一。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，實現對物體的靈活抓取，滿足多種工作需求。人手的自由度度超過 20 個，部分靈巧手（如 Shadow hand、Allegro hand 等）的自由度與人手接近，即具有 20 個或以上的自由度。靈巧手的常見傳動方式有腱繩傳動、連桿傳動、齒輪傳動、帶傳動等，其中腱

2、繩傳動是最具應用潛力的方案之一。腱繩在一定程度上模擬了人手的肌腱結構，使得大型的驅動器遠離了執行機構，減輕末端的負載和慣量，提升了抓取的速度，靈活性大大提升。同時腱繩適用于空間狹小且需要驅動自由度數目較多的傳動場合，較連桿等傳動方式更節省空間，英國 Shadow Robot 公司推出的 Shadow dexterous hand 是目前最成熟的商品化多指靈巧手之一，其傳動方案便采用了腱繩傳動。此外，DLR/HIT Hand II、Hasy以及達芬奇手術機器人等代表性產品均采用了腱繩傳動。繩驅對腱繩要求較高，鋼絲繩是較優選擇繩驅對腱繩要求較高，鋼絲繩是較優選擇。腱繩的機械特性、數量以及在手指中的

3、路徑設計對于靈巧手的性能具有較大影響，腱繩需配合驅動方案進行選型。一般而言，靈巧手腱繩需要高強度與耐久性、抗蠕變、較小的折彎半徑、抗腐蝕、良好的柔韌性等，鋼絲繩沒有內摩擦，且與滑動表面的摩擦系數較小，同時強度高，可提供較大承載力，是腱繩材料較優選擇。從材料和工藝看，鋼絲繩常見的材料有碳素鋼絲繩、不銹鋼絲繩、鍍鋅鋼絲繩、合金鋼絲繩等，鋼絲繩通常用多股絞合形成線纜，以達到更優的性能。手術機器人線繩與靈巧手工況類似，通常采用鎢鋼絲繩，具有優異的斷裂強度和超長的循環壽命。腱繩與傳動裝置一體化設計，價值量較高腱繩與傳動裝置一體化設計，價值量較高。受限于靈巧手空間結構，其內部傳動方案需要做到高度集成，采用

4、一體化設計可優化手指內部空間結構，減小體積。從特斯拉 AI DAY 公布的細節來看，Optimus 靈巧手使用較為經典的六電機驅動方式，拇指采用雙電機驅動彎曲和側擺，其它四指各用一個電機帶動，傳動方面采用蝸輪蝸桿+腱繩機構一體化設計。由于特斯拉Optimus 尚處于開發階段，其靈巧手傳動方案后續可能會進行改進，如采用減速器替代渦輪蝸桿等。但由于靈巧手需要仿生人類手掌大小，因此預測特斯拉腱繩、減速器將保持一體化設計。腱繩是機器人增量環節，高性能腱繩具備稀缺性，有望開啟十億級增量市腱繩是機器人增量環節，高性能腱繩具備稀缺性，有望開啟十億級增量市場。場。從特斯拉靈巧手結構看，單手共 6 個自由度，預

5、計其中 5 個手指的彎曲自由度均采用線驅動，大拇指的側擺自由度推測是電機加減速器直驅，因此預計雙手有 10 個自由度采用線驅動。由于線驅動通常主動繩、連動繩搭配使用，因此預計特斯拉靈巧手單指手指使用 2 根腱繩。我們假設靈巧手單根腱繩價格在 60 元左右，則單臺機器人腱繩價值量約為 1200 元，100萬臺人形機器人銷量假設下，靈巧手腱繩市場空間達 12 億元，靈巧手腱繩有望開啟十億級增量市場。風險提示風險提示：機器人量產進度不及預期風險；機器人供應鏈不確定性風險；持續研發投入導致虧損風險。增持增持（維持維持）行業行業走勢走勢 作者作者分析師分析師 張一鳴張一鳴 執業證書編號：S0680522

6、070009 郵箱： 研究助理研究助理 劉嘉林劉嘉林 執業證書編號：S0680122080032 郵箱： 相關研究相關研究 1、機械設備：上海機器人政策落地，2025 年將打造千億級機器人產業規模2023-10-28 2、機械設備：谷歌發布 RT-2 模型，機器人產業進展加快2023-08-07 3、機械設備：機器人硬件拆解四：智能關節的控制與驅動2023-07-19-16%0%16%2022-112023-032023-072023-11機械設備滬深300 2023 年 11 月 23 日 P.2 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 內容目錄內容目錄 一、靈巧手傳動：繩驅為較優

7、方案.3 1.1 靈巧手：具備高度靈活和精細控制能力的末端執行器.3 1.2 靈巧手傳動方式：繩驅 VS 連桿.6 二、繩驅對腱繩要求較高，鋼絲繩是較優選擇.10 三、腱繩與傳動裝置一體化設計，價值量較高.12 風險提示.14 圖表目錄圖表目錄 圖表 1：人手共有 21 個自由度.3 圖表 2：因時 RH56BFX 靈巧手具備 6 個自由度.3 圖表 3：采用適應性欠驅動結構設計的靈巧手（HERI Hand）.4 圖表 4：采用適應性欠驅動結構設計的靈巧手（耶魯大學的欠驅動手）.4 圖表 5：多指靈巧手第一、第二階段典型代表.4 圖表 6：具有代表性的多指靈巧手產品.5 圖表 7：靈巧手的四種

8、傳動方式.6 圖表 8：腱繩傳動靈巧手.6 圖表 9：連桿/齒輪/帶傳動靈巧手.6 圖表 10：Shadow 靈巧手采用線繩驅動.7 圖表 11：Shadow 靈巧手手指結構及運動范圍.7 圖表 12：DLR/HIT Hand II 采用線繩驅動.8 圖表 13：DLR/HIT Hand II 手指內部結構.8 圖表 14：Hasy（Hand Arm System）手-臂聯合系統.8 圖表 15：Hasy 大量采用滑輪與腱繩機構.8 圖表 16：達芬奇手術機械臂采用線繩驅動.9 圖表 17：達芬奇手術機械臂驅動原理.9 圖表 18：達芬奇手術機器人采用的高強度鋼絲繩.10 圖表 19：Sava

9、 鋼絲繩部分型號.11 圖表 20：DLR/HIT II 多指靈巧手及其基關節、指關節傳動結構.12 圖表 21：Optimus 靈巧手結構.13 圖表 22：基于人形機器人銷量假設的靈巧手腱繩市場空間測算.13 AWcVoWrXdUpZpYjWoYMBbRbP9PsQnNmOnOjMqRnMlOmOtQaQpOoQwMmRpNvPnMsR 2023 年 11 月 23 日 P.3 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 一、靈巧手一、靈巧手傳動傳動：繩驅為較優方案：繩驅為較優方案 1.1 靈巧手：靈巧手：具備高度靈活和精細控制能力的末端執行器具備高度靈活和精細控制能力的末端執行器

10、從運動學觀點看，從運動學觀點看，靈巧手靈巧手通常需要滿足通常需要滿足 6 個或以上的自由度個或以上的自由度。靈巧手的自由度是指機械系統能夠獨立運動的關節數量。根據自由度與驅動源數量，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量與被控制靈巧手的自由度數量相等，每個手指關節都有驅動器，使其能夠實現主動控制。欠驅動靈巧手被控制的自由度多于驅動源的數目，缺少驅動源的部分進行耦合隨動。從運動學的觀點看，靈巧手需滿足兩個條件：1）指關節運動時能使物體產生任意運動；2）指關節固定時能完全限制物體的運動。按照運動學理論，滿足上述條件至少要 3 個手指，并需要 6 個或以上的自由度。靈巧手具有人

11、手的部分外形特征和功能，其通過模擬人類運動、感知、控制等方面的仿生，實現對人手運動的模擬。作為人體最靈巧的部分之一，人手的自由度超過 20 個。而靈巧手的自由度則可以根據應用需求和具體設計進行調整。部分靈巧手（如 Shadow hand、Allegro hand 等）的自由度與人手接近，即具有 20 個或以上的自由度。但即使自由度與人手相似，在高自由度導致的算法困難、操作中產生的大量接觸點等因素影響下，這些靈巧手也很難真正像人手一樣智能地處理各種任務?？傮w而言，雖然靈巧手在某些特定任務上可以模仿人手的靈巧程度，但目前的靈巧手還無法完全復制人手的復雜屬性和處理多任務的能力。圖表 1：人手共有 2

12、1 個自由度 圖表 2：因時 RH56BFX 靈巧手具備 6 個自由度 資料來源：小米技術，國盛證券研究所 資料來源：因時機器人官網，國盛證券研究所 多指靈巧手：多指多關節多指靈巧手：多指多關節結構結構，最普遍的結構為，最普遍的結構為 3-5 個手指，且各手指均具有個手指，且各手指均具有 3 個關節，個關節，手指關節的運動副都采用轉動副。手指關節的運動副都采用轉動副。多指靈巧手以人手的結構和功能作為模仿對象，其研究的最終目標是能夠像人手一樣對生產、生活乃至自然界中的各種物體進行穩定并且靈活的抓持和操作。機器人多指靈巧手的研究始于 20 世紀 70 年代，一共經歷了 20 世紀70 年代20 世

13、紀 90 年代、20 世紀 90 年代2010 年和 2010 年至今三個階段。1）20 世紀 70 年代20 世紀 90 年代是機器人多指靈巧手領域研究的初始階段，在這一階段中的三個典型代表分別是日本的 Okada 靈巧手、美國的 Stanford/JPL 靈巧手和 Utah/MIT 靈巧手。這三種靈巧手的研究為后續仿人型多指靈巧手研究建立了理論基礎。2023 年 11 月 23 日 P.4 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 2）20 世紀 90 年代2010 年，隨著嵌入式硬件的發展，多指靈巧手的研究進入了快速發展階段。這一階段的多指靈巧手具備更高的系統集成度和更豐富的感知

14、能力。例如美國國家航空宇航局研制的用于國際空間站艙外作業的宇航員靈巧手 Robonaut hand，腱繩張力傳感器的加入使其運動控制更加準確；德國宇航中心先后研制成功的 DLR-I 和DLR-靈巧手共集成 25 個傳感器，包括類似人工皮膚的觸覺傳感器、關節扭矩傳感器、位置傳感器和溫度傳感器等，使得靈巧手在靈活性和感知能力方面都有顯著提升；日本岐阜大學研制出 Gifu hand，其突出特點在于分布式的觸覺傳感器，這提升了靈巧手對外界物體整體的觸覺感知，進而大幅提高了手抓持和操作的成功率。3）2010 年至今，朝著簡化系統、提高魯棒性的方向發展。由于高度系統集成的靈巧手在具有靈活性和功能性優勢的同

15、時因復雜的系統而產生高額制造成本，系統的可靠性和易維護性也有所降低，因此多指靈巧手設計將簡化系統、提高魯棒性作為進一步發展的一個重要方向。欠驅動手能夠通過合理的結構設計，以少于手指關節自由度的驅動器控制手的運動，以此降低整只手的系統復雜度，提高可靠性。自適應靈巧手就是一種有效的欠驅動實現方式，它通過對操作對象的自主適用性包絡實現抓取。典型例子是立命館大學設計的Ritsumeikan Hand，它通過耦合走線實現了2 個驅動器對15個關節的驅動。此外，HERI Hand、SPRING hand、Columbia hand、耶魯大學的欠驅動手等也都采用了適應性欠驅動的結構設計，實現了穩定的抓取。圖

16、表 3：采用適應性欠驅動結構設計的靈巧手（HERI Hand）圖表 4：采用適應性欠驅動結構設計的靈巧手（耶魯大學的欠驅動手）資料來源：SEMANTIC SCHOLAR，國盛證券研究所 資料來源：3D Science Valley，國盛證券研究所 圖表 5：多指靈巧手第一、第二階段典型代表 年代 靈巧手 手指數 自由度 驅動 傳動 傳感 結構 20 世紀 70 年代-20世紀90年代 Okada 靈巧手（日本）3 11 電機 腱繩 電機/關節位置、電機電流 外置 Stanford/JPL 靈 巧 手（美國）3 9 電機 腱繩 電機位置、張力、指尖力、指尖觸覺 外置 Utah/MIT 靈巧手（美

17、國）4 16 氣缸 腱繩 電機/關節位置、張力、觸覺 外置 20 世紀 90 年代-2010 年 NASA 多指靈巧手（美國）5 14 電機 腱繩 電機/關節位置、張力、觸覺 外置 DLR-I 靈巧手（德國）4 12 直線電機 腱繩 電機/關節位置、指尖力 外置 DLR-II 靈巧手（德國）4 13 電機 齒形皮帶 電機/關節位置、6 維指尖力 內置 GifuII 手（日本）5 16 電機 齒輪 電機位置、6 維指尖力、觸覺 外置 資料來源：機器人靈巧手的研究與發展，國盛證券研究所 2023 年 11 月 23 日 P.5 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 目前市場上已出現來自

18、多家公司的機器人多指靈巧手目前市場上已出現來自多家公司的機器人多指靈巧手產產品，品，其中其中 Shadow dexterous hand 已實現商品化已實現商品化。例如英國 Shadow Robot 公司推出的先進仿人型機器人手 Shadow dexterous hand，其擁有 24 個自由度和 20 個可單獨控制的自由度，可配備指端觸覺傳感器，是目前最成熟的商品化多指靈巧手之一。此外，德國 SCHUNK 的 SF5H hand、德國 FESTO 的柔性多指靈巧手 Bionic Soft Hand 和北京因時機器人科技有限公司的RH56BF3 仿人型多指靈巧手也都是較具有代表性的多指靈巧手產

19、品。值得注意的是，這些多指靈巧手產品也并非完美，目前它們仍然不能實現與人手相當的自由靈活程度和操作能力，且價格較昂貴，推廣應用難度大，因此靈巧手可能會成為未來機器人領域需要重點突破的方向之一。圖表 6：具有代表性的多指靈巧手產品 公司 產品 圖例 Shadow Robot Shadow dexterous hand Schunk SCHUNK SVH FESTO Bionic Soft Hand 因時機器人 RH56BF3 五指手 資料來源：各公司官網，國盛證券研究所 2023 年 11 月 23 日 P.6 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 1.2 靈巧手靈巧手傳動方式：繩驅

20、傳動方式：繩驅 VS 連桿連桿 常見的靈巧手傳動方式有腱繩傳動、連桿傳動、齒輪傳動、帶傳動，其中腱繩傳動是目前應用最廣泛的方案。（1）連桿傳動：連桿傳動：早期的多指靈巧手的手指內多采用連桿等傳動機構，多個連桿串并聯混合的使用形式較為常見。手指的運動和動力由剛性連桿傳遞，能夠抓取大型的物體且結構設計緊湊，可以完成包絡抓取。然后，連桿傳動在遠距離的控制上就比較困難，容易發生彈射，抓取的空間較小，同時尺寸和質量大，運動不靈活等問題難以解決，因此更靈活、更省空間的腱繩傳動方案應運而生。（2）腱繩傳動：腱繩傳動：腱繩傳動是目前靈巧手研究中應用最為廣泛的一種傳動方式，如目前量產的 Shadows Hand

21、 即采用了這一傳動方式。腱繩在一定程度上模擬了人手的肌腱結構，腱繩傳動使得大型的驅動器遠離了執行機構，減輕末端的負載和慣量，提升了抓取的速度，靈活性大大提升。同時腱繩適用于空間狹小且需要驅動自由度數目較多的傳動場合，較連桿等傳動方式更節省空間。然而腱繩傳動也有其應用難點，包括負載能力較弱，預緊力變化大，負載越大效率越低等。圖表 7：靈巧手的四種傳動方式 資料來源：機器人靈巧手研究綜述，國盛證券研究所 圖表 8：腱繩傳動靈巧手 圖表 9：連桿/齒輪/帶傳動靈巧手 資料來源：機器人靈巧手研究綜述，國盛證券研究所 資料來源：機器人靈巧手研究綜述，國盛證券研究所 2023 年 11 月 23 日 P.

22、7 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 采用腱繩傳動的代表性產品：采用腱繩傳動的代表性產品：（1）Shadow 靈巧手：靈巧手：全手全手 24 個關節，個關節，由由 20 個個腱腱繩驅動及繩驅動及 4 個欠驅動個欠驅動控制控制。Shadow 靈巧手是英國 Shadow Robot 公司推出的先進仿人機器手，也是目前已實現量產的成熟靈巧手產品之一。Shadow 靈巧手無論是從力的輸出還是靈敏度上，都可以與人手相媲美。標準版本的五指靈巧手，擁有 24 個關節（包括腕部），并擁有 20 個可單獨控制的自由度，完全基于人手的運動方式進行設計開發，可以使其做出與人手類似的動作。Shadow

23、 靈巧手還具備 129 個內置傳感器，可以對環境進行觸覺感應。當操作者帶上觸覺手套，操控靈巧手進行動作時，手套能夠將靈巧手受到的力反饋回來，讓操作者能夠輕易地掌握力的大小、方向和距離。為了驅動眾多關節，Shadow Hand 采用了線繩驅動形式，其中 20 個關節由直流電機驅動、腱繩傳動，4 個關節為欠驅動，驅動器放置在下方的基座上。圖表 10：Shadow 靈巧手采用線繩驅動 圖表 11：Shadow 靈巧手手指結構及運動范圍 資料來源：GaiTech，國盛證券研究所 資料來源：GaiTech，國盛證券研究所（2）DLR/HIT Hand II：共共 15 個自由度，個自由度，5 個手指完全

24、相同，個手指完全相同，中間關節和中間關節和末端關節末端關節通過鋼絲機構耦合運動通過鋼絲機構耦合運動。德國宇航中心（DLR）與哈爾濱工業大學（HIT）于 2007 年研制成功了 5 指機器人靈巧手 DLR/HIT II，它是具有多種感知功能的、集成的 5 指靈巧手。為實現手指的模塊化設計，DLR/HIT II 的 5 個手指完全相同，每個手指有 3 個自由度、4 個關節，末端的兩個關節通過鋼絲機構耦合運動。所有的驅動器、電路板、通信控制等均集成在手指內部。DLR/HIT II 的手指由集成于第一個指節內的盤式電動機驅動，通過2.1:1減速比的齒形同步與100:1減速比的諧波減速器相連，諧波減速器

25、的柔輪固定，剛輪帶動中間關節轉動。中間關節和末端關節采用鋼絲機構實現精確的 1:1 耦合運動，并具有鋼絲預緊機構。其電機的連線有 8 根，包括 3 根鋼絲驅動線、3 根霍爾信號線和2 根霍爾的電源線。2023 年 11 月 23 日 P.8 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 圖表 12：DLR/HIT Hand II 采用線繩驅動 圖表 13：DLR/HIT Hand II 手指內部結構 資料來源：五指仿人機器人靈巧手 DLR_HIT_Hand_，國盛證券研究所 資料來源：五指仿人機器人靈巧手 DLR_HIT_Hand_，國盛證券研究所（3）Hasy（Hand Arm Syst

26、em）手）手-臂聯合系統：大量采用滑輪與腱繩機構臂聯合系統：大量采用滑輪與腱繩機構。2010年 DLR 研制 Hasy（HandArmSystem）手-臂聯合系統。它由 5 個手指構成，除無名指具有 3 個自由度以外，其他手指均具有 4 個自由度，加上腕部的 2 個自由度，總共具有 21個自由度，多達 103 個滑輪和腱繩機構。Hasy 手是第一個采用仿生學關節進行手指設計的多指靈巧手，手指關節的運動模仿人手進行面接觸滑動而不是單純的轉動。Hasy 靈巧手的驅動器及其控制系統均置于前臂。圖表 14：Hasy（Hand Arm System）手-臂聯合系統 圖表 15：Hasy 大量采用滑輪與腱

27、繩機構 資料來源：ZC_Robot 機器人技術，國盛證券研究所 資料來源：ZC_Robot 機器人技術，國盛證券研究所（4）手術機器人：達芬奇手術機械臂采用線繩驅動。）手術機器人：達芬奇手術機械臂采用線繩驅動。直覺外科的達芬奇是全球領先的手術機器人系列，其配套器械多采用線繩驅動，可以實現多自由度與高精度的活動。達芬奇手術機器人采用了線繩+滑輪的結構，其線繩為特殊鋼纜材料，具有優異的斷裂強度和超長的循環壽命。2023 年 11 月 23 日 P.9 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 圖表 16：達芬奇手術機械臂采用線繩驅動 圖表 17：達芬奇手術機械臂驅動原理 資料來源：CSDN

28、，國盛證券研究所 資料來源：CSDN，國盛證券研究所 2023 年 11 月 23 日 P.10 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 二、二、繩驅對腱繩要求繩驅對腱繩要求較高，鋼絲繩是較優選擇較高，鋼絲繩是較優選擇 腱繩的機械特性、數量以及在手指中的路徑設計對于靈巧手的性能具有較大影響腱繩的機械特性、數量以及在手指中的路徑設計對于靈巧手的性能具有較大影響，同時與電機的連接采用減速器或絲杠也會直接影響腱繩的工作方式（拉伸或彎曲），因此腱繩需配合驅動方案進行選型。從數量看，根據 N+1 理論，一個 N 自由度的腱繩驅動的靈巧手，可以最少完全由 N+1 根腱繩控制。因此對于三個自由度的

29、食指而言，可以由四根腱繩控制而實現全驅動，同理拇指則需要五根腱繩。但對于欠驅動系統而言，腱繩的使用數量將低于全驅動系統。同時，腱繩一般需要額外的張緊裝置，一般使用復位彈簧等。靈巧手腱繩要求較高，通常需滿足以下條件：（1）高強度）高強度與耐久性與耐久性。靈巧手作為機器人末端執行器，需要具備較強的承載能力，而腱繩的強度會直接影響靈巧手的承載能力。同時靈巧手在日常使用中頻繁伸曲，腱繩應具備優異的耐久性。（2）抗蠕變。）抗蠕變。蠕變是指固體材料在保持應力不變的條件下，應變隨時間延長而增加的現象。許多材料（如金屬、塑料、巖石和冰）在一定條件下都表現出蠕變的性質，靈巧手腱繩發生較大蠕變則會影響其預緊與精度

30、，甚至腱繩在蠕變過程中可能發生不同形式的斷裂。因此，靈巧手腱繩應在長期工作中具有較低的蠕變。（3）較小的折彎半徑。）較小的折彎半徑。折彎半徑是指線繩在彎曲過程中，彎曲部分的半徑大小。以鋼絲繩為例，鋼絲繩折彎半徑的大小取決彎曲時施加的力和鋼絲繩的直徑。常見的鋼絲繩折彎半徑為鋼絲繩直徑的 6-10 倍。如果彎曲半徑太小，會使鋼絲繩過度彎曲，導致強度降低甚至折斷。靈巧手關節空間受限，供腱繩走線的滑輪半徑小，這需要腱繩具備較小的折彎半徑。（4）抗腐蝕。）抗腐蝕。靈巧手會可能面臨各種惡劣的工作環境，如潮濕、酸性、堿性環境等。靈巧手腱繩需要具備較強的抗腐蝕性能，才能應對復雜的工作環境。（5）良好的）良好的

31、柔韌性柔韌性。柔靈巧手內部腱繩若采用滑輪或減速器與電機連接，則是拉伸+彎曲的工作方式，腱繩就具備良好的柔韌性，以便于精確控制手指的運動。圖表 18：達芬奇手術機器人采用的高強度鋼絲繩 資料來源：CSDN，國盛證券研究所 2023 年 11 月 23 日 P.11 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 腱繩材料的選擇對于腱傳動性能至關重要腱繩材料的選擇對于腱傳動性能至關重要，鋼絲繩是較優選擇，鋼絲繩是較優選擇。要求一種線繩材料具備前述全部性能是很困難的，所以選擇線繩時應按其使用條件，盡可能滿足必要性能。目前靈巧手或手術機器人線繩多采用鋼絲繩材料，鋼絲繩沒有內摩擦，且與滑動表面的摩擦系

32、數較小，同時強度高，可提供較大承載力，是腱繩材料較優選擇，DLR Hasy hand的腱繩材料就選擇了鋼絲繩。鋼絲繩有多種鋼絲繩有多種材質可供選擇，較為常見的材質有碳素鋼絲繩、不銹鋼絲繩、鍍鋅鋼絲繩、材質可供選擇，較為常見的材質有碳素鋼絲繩、不銹鋼絲繩、鍍鋅鋼絲繩、合金鋼絲繩等合金鋼絲繩等。1）碳素鋼絲繩：）碳素鋼絲繩：由于其良好的彈性和高強度，碳素鋼絲繩廣泛用于起重、牽引、掛載等重載領域，是一種經濟實惠、使用壽命長的選擇；2）不銹鋼絲繩：）不銹鋼絲繩：采用不銹鋼制造而成，具有優異的耐腐蝕性和高溫耐磨性，在食品加工、海洋開發等領域具有廣泛應用；3）鍍鋅鋼絲繩：）鍍鋅鋼絲繩：在制造過程中鍍鋅處理

33、，具有良好的防腐蝕能力和耐磨性，在航空、冶金等領域應用廣泛；4）合金鋼絲繩：）合金鋼絲繩：采用合金鋼制造而成，提供極高的抗拉強度和優異的耐磨性能，在建筑、橋梁、礦山開采等領域得到廣泛應用。從結構上看，鋼絲繩通常從結構上看，鋼絲繩通常用多股絞合形成線纜，以達到更優的性能。用多股絞合形成線纜，以達到更優的性能。以全球領域的 Sava（Carl Stahl Sava Industries）為例，其不銹鋼線纜已有 50 多年的歷史，Sava 為美國宇航局生產不銹鋼電纜，用于太陽能電池陣列和航天飛機。此外，Sava 將這種可靠的鋼絲繩材料用于治療心房顫動的復雜醫療器械，以及內窺鏡設備等一系列醫療設備。S

34、ava 提供了全系列的高性能鋼絲繩結構，用戶可根據其不用應用場景進行選型。圖表 19：Sava 鋼絲繩部分型號 截面結構 線數 性能與應用領域 17 7 根線束，堅硬，常用于內窺鏡設備和手術器械中 119 19 根線束，堅硬，常用于內窺鏡設備和手術器械中 77 49 根線束，柔韌性強，常用于工業應用及對柔韌性要求較高的場合 719 133 根線束，柔韌性強，常用于滑輪應用，可直接更換，循環利用 197 133 根防旋轉線束，柔韌性強，常用于半導體等行業 資料來源：Save 官網，國盛證券研究所 2023 年 11 月 23 日 P.12 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 三、腱

35、繩與傳動裝置一體化設計，價值量較高三、腱繩與傳動裝置一體化設計，價值量較高 靈巧手需要傳動部件高度集成化，腱繩與其他傳動裝置組成一體化設計。靈巧手需要傳動部件高度集成化，腱繩與其他傳動裝置組成一體化設計。受限于靈巧手空間結構，其內部傳動方案需要做到高度集成，采用一體化設計可優化手指內部空間結構，減小體積。以 DLR/HIT II 靈巧手為例，其手指為模塊化設計，由兩個相對獨立的部分組成：2 自由度的基關節和 1 自由度、2 個關節的手指單元。1）基關節基關節：兩套傳動系統相同，共同驅動差動機構的兩個主動齒輪。當基關節俯仰運動時，兩套驅動系統同向運動；當基關節側擺運動時，兩套驅動系統反向運動。這

36、意味著關節及指尖的運動和輸出力是由兩套驅動系統、兩個電動機共同合成、承擔的，在相同的指尖輸出力條件下，更有利于采用小電動機。2）手指單元：）手指單元：它由集成于第一個指節內的盤式電動機驅動，通過 2.1:1 減速比的齒形同步帶與諧波減速器相連，諧波減速器的柔輪固定，剛輪帶動中間關節轉動。中間關節和末端關節不是獨立控制的，而是采用鋼絲機構實現精確的 1:1耦合運動，并具有鋼絲預緊機構。圖表 20：DLR/HIT II 多指靈巧手及其基關節、指關節傳動結構 資料來源：五指仿人機器人靈巧手 DLR_HIT_Hand_，國盛證券研究所 特斯拉預計也采用腱繩傳動一體化設計。特斯拉預計也采用腱繩傳動一體化

37、設計。從特斯拉 AI DAY 公布的細節來看，Optimus靈巧手使用較為經典的六電機驅動方式，拇指采用雙電機驅動彎曲和側擺，其它四指各用一個電機帶動。從 AI DAY 公布的版本來看，其傳動采用蝸輪蝸桿+腱繩機構一體化設計，蝸輪蝸桿機構可實現自鎖降低能耗，手指采用線繩的傳動可實現形態美觀及自適應性。由于特斯拉 Optimus 尚處于開發階段，其靈巧手傳動方案后續可能會進行改進，如采用減速器替代蝸輪蝸桿等。但由于靈巧手需要仿生人類手掌大小，因此預測特斯拉靈巧手腱繩、減速器/蝸輪蝸桿將保持一體化設計，將腱繩末端直接固定在減速器或蝸輪蝸桿上，以實現更好的空間性能。2023 年 11 月 23 日

38、P.13 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 圖表 21：Optimus 靈巧手結構 資料來源：特斯拉 AI DAY，國盛證券研究所 腱繩是機器人增量環節，高性能腱繩具備稀缺性，腱繩是機器人增量環節，高性能腱繩具備稀缺性，有望開啟十億有望開啟十億級級增量市場增量市場。機器人靈巧手腱繩與手術機器人在使用工況上類似，手術機器人線驅動線繩是一種特殊的鎢鋼絲材料，據產業調研，手術機器人鎢鋼絲每根價格在幾百元。靈巧手腱繩長度稍短，因此我們假設靈巧手單根腱繩價格在 60 元左右。同時從特斯拉靈巧手結構看，單手共 6 個自由度，預計其中 5 個手指的彎曲自由度均采用線驅動，大拇指的側擺自由度推

39、測是電機加減速器直驅，因此預計雙手有 10 個自由度采用線驅動。由于線驅動通常主動繩、連動繩搭配使用，因此預計特斯拉靈巧手單指手指使用 2 根腱繩。根據以上假設，我們測算單臺機器人腱繩價值量約為 1200 元，100 萬臺人形機器人銷量假設下，靈巧手腱繩市場空間達 12 億元。圖表 22：基于人形機器人銷量假設的靈巧手腱繩市場空間測算 人形機器人銷量人形機器人銷量（萬臺）（萬臺）10 50 100 200 腱繩單價（元/根）60 60 60 60 使用腱繩的手指數量（個）10 10 10 10 單根手指使用腱繩數量（根）2 2 2 2 單臺機器人腱繩價值量（元）1200 1200 1200 1

40、200 靈巧手腱繩市場空間（億元）1.2 6 12 24 資料來源：特斯拉 AI DAY，國盛證券研究所 注：測算過程包含主觀假設，結論與實際可能存在誤差。2023 年 11 月 23 日 P.14 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 風風險提示險提示 機器人機器人量產進度量產進度不及預期風險：不及預期風險：機器人行業有望帶來大量零部件需求，推動行業擴容，但機器人涉及到多個領域和學科，是復雜度極高的細分賽道。若行業量產進度不及預期，則會影響靈巧手等相關產業鏈需求。機器人供應鏈不確定性風險：機器人供應鏈不確定性風險：機器人涉及零部件眾多，覆蓋靈巧手、機器人本體、伺服系統、減速器、視

41、覺系統、語音系統等多條產業鏈，供應商相對豐富，因此供應鏈公司存在不確定性風險。持續研發投入導致虧損風險：持續研發投入導致虧損風險：智能機器人或人形機器人的應用場景、技術方案均尚未完全落地，對應對即將到來的新市場，相關公司可能持續保持高研發投入，對未來一段時間的利潤造成不利影響。2023 年 11 月 23 日 P.15 請仔細閱讀本報告末頁聲明請仔細閱讀本報告末頁聲明 免責聲明免責聲明 國盛證券有限責任公司（以下簡稱“本公司”）具有中國證監會許可的證券投資咨詢業務資格。本報告僅供本公司的客戶使用。本公司不會因接收人收到本報告而視其為客戶。在任何情況下，本公司不對任何人因使用本報告中的任何內容所

42、引致的任何損失負任何責任。本報告的信息均來源于本公司認為可信的公開資料，但本公司及其研究人員對該等信息的準確性及完整性不作任何保證。本報告中的資料、意見及預測僅反映本公司于發布本報告當日的判斷，可能會隨時調整。在不同時期，本公司可發出與本報告所載資料、意見及推測不一致的報告。本公司不保證本報告所含信息及資料保持在最新狀態，對本報告所含信息可在不發出通知的情形下做出修改，投資者應當自行關注相應的更新或修改。本公司力求報告內容客觀、公正，但本報告所載的資料、工具、意見、信息及推測只提供給客戶作參考之用，不構成任何投資、法律、會計或稅務的最終操作建議,本公司不就報告中的內容對最終操作建議做出任何擔保

43、。本報告中所指的投資及服務可能不適合個別客戶，不構成客戶私人咨詢建議。投資者應當充分考慮自身特定狀況，并完整理解和使用本報告內容，不應視本報告為做出投資決策的唯一因素。投資者應注意，在法律許可的情況下，本公司及其本公司的關聯機構可能會持有本報告中涉及的公司所發行的證券并進行交易，也可能為這些公司正在提供或爭取提供投資銀行、財務顧問和金融產品等各種金融服務。本報告版權歸“國盛證券有限責任公司”所有。未經事先本公司書面授權，任何機構或個人不得對本報告進行任何形式的發布、復制。任何機構或個人如引用、刊發本報告，需注明出處為“國盛證券研究所”，且不得對本報告進行有悖原意的刪節或修改。分析師聲明分析師聲

44、明 本報告署名分析師在此聲明：我們具有中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格或相當的專業勝任能力，本報告所表述的任何觀點均精準地反映了我們對標的證券和發行人的個人看法，結論不受任何第三方的授意或影響。我們所得報酬的任何部分無論是在過去、現在及將來均不會與本報告中的具體投資建議或觀點有直接或間接聯系。投資評級說明投資評級說明 投資建議的評級標準投資建議的評級標準 評級評級 說明說明 評級標準為報告發布日后的 6 個月內公司股價（或行業指數）相對同期基準指數的相對市場表現。其中 A 股市場以滬深 300 指數為基準；新三板市場以三板成指（針對協議轉讓標的）或三板做市指數（針對做市轉讓標的）為基準

45、；香港市場以摩根士丹利中國指數為基準，美股市場以標普 500 指數或納斯達克綜合指數為基準。股票評級 買入 相對同期基準指數漲幅在 15%以上 增持 相對同期基準指數漲幅在 5%15%之間 持有 相對同期基準指數漲幅在-5%+5%之間 減持 相對同期基準指數跌幅在 5%以上 行業評級 增持 相對同期基準指數漲幅在 10%以上 中性 相對同期基準指數漲幅在-10%+10%之間 減持 相對同期基準指數跌幅在 10%以上 國盛證券研究所國盛證券研究所 北京北京 上海上海 地址：北京市東城區永定門西濱河路 8 號院 7 樓中海地產廣場東塔 7 層 郵編：100077 郵箱： 地址：上海市浦明路 868 號保利 One56 1 號樓 10 層 郵編：200120 電話：021-38124100 郵箱： 南昌南昌 深圳深圳 地址：南昌市紅谷灘新區鳳凰中大道 1115 號北京銀行大廈 郵編：330038 傳真：0791-86281485 郵箱： 地址：深圳市福田區福華三路 100 號鼎和大廈 24 樓 郵編：518033 郵箱：