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1、 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 1 1/3737 Table_Page 深度分析|通用設備 證券研究報告 人形機器人系列十九人形機器人系列十九 靈巧手靈巧手:百家爭鳴,百家爭鳴,進化不息進化不息 核心觀點:核心觀點:靈巧手靈巧手的的核心核心組成囊括組成囊括驅動、傳動、感知三大系統驅動、傳動、感知三大系統。(。(1)驅動方案:驅動方案:電驅已成為主流,空心杯電機/無刷有齒槽電機是首選。(2)傳動方案:)傳動方案:主要分為連桿、腱繩、蝸輪蝸桿/齒輪三種路線,其中腱繩傳動應用較為廣泛。(3)感知方案:)感知方案:內部核心是力傳感器、外部核心是觸覺傳感器,六維力傳感器能夠實現精準力控,
2、觸覺重視電子皮膚的應用。Optimus 三代靈巧手的迭代:三代靈巧手的迭代:傳動結構升級傳動結構升級+增加觸覺傳感,增加觸覺傳感,自由度自由度大幅提升大幅提升。首代產品以空心杯電機驅動、繩驅+蝸輪蝸桿為核心結構,配套基礎傳感器,用于實現基礎抓取與非反向驅動控制;第二代產品則在維持自由度不變的同時,系統引入觸覺傳感器、提升柔順性與力控精度,驗證“抓蛋”等精細動作場景。三代架構重構后,傳動方案演進為“絲杠+腱繩”協同,同時感知系統有望形成閉環控制能力。整體關節自由度由上一代的 11 個提升至 22 個,其中主動控制的自由度由 6 個提升至 17 個。靈巧手的核心環節:靈巧手的核心環節:(1)無刷直
3、流電機)無刷直流電機:驅動結構關鍵部件,無刷有齒槽電機或憑借其低成本逐步成為主流,主要公司包括鳴志電器、兆威機電、偉創電氣、鼎智科技等;(2)微型絲杠)微型絲杠:精密直線傳動核心部件,將電機的旋轉運動轉換為高精度線性運動,主要公司包括恒立液壓、浙江榮泰、震??萍?、雙林股份、五洲新春、北特科技等;(;(3)觸覺傳感)觸覺傳感器器:實現力覺與觸覺反饋的關鍵感知部件,國內主要公司包括帕西尼、漢威科技、福萊新材等;(;(4)腱繩)腱繩:用于完成手指關節柔性驅動的核心材料,一般由超高分子量聚乙烯或者鋼絲構成,國內 UPMWPE 供應商有恒輝安防、南山智尚,鋼絲繩供應商為大業股份。靈巧手賽道優質玩家靈巧手
4、賽道優質玩家陸續陸續涌現。涌現。未上市獨角獸以因時機器人、傲義科技,靈巧智能為代表,捷昌驅動、雷賽智能、兆威機電等企業也陸續布局靈巧手,具備從核心部件向靈巧手延伸的潛力,未來有望在靈巧手產業化加速中受益。投資建議。投資建議。靈巧手作為人形機器人的關鍵執行部件,受益于人形機器人放量預期,有望率先迎來產業化落地。建議關注在靈巧手具備技術積建議關注在靈巧手具備技術積累與客戶基礎的優質公司累與客戶基礎的優質公司,捷昌驅動,捷昌驅動、雷賽智能、兆威機電等雷賽智能、兆威機電等;無刷直;無刷直流電機環節推薦鳴志流電機環節推薦鳴志電器電器,關注偉創電氣、兆威機電、鼎智科技;微型,關注偉創電氣、兆威機電、鼎智科
5、技;微型絲杠環節推薦恒立液壓絲杠環節推薦恒立液壓,關注浙江榮泰、震??萍?;觸覺傳感器環節,關注浙江榮泰、震??萍?;觸覺傳感器環節關注漢威科技,福萊關注漢威科技,福萊新材;腱繩環節關注南山智尚、大業股份等新材;腱繩環節關注南山智尚、大業股份等。風險提示。風險提示。人形機器人產品落地不及預期;靈巧手方案迭代風險;供應鏈競爭格局變化風險。行業評級行業評級 買入買入 前次評級 買入 報告日期 2025-04-02 相對市場表現相對市場表現 分析師:分析師:代川 SAC 執證號:S0260517080007 SFC CE No.BOS186 021-38003678 分析師:分析師:孫柏陽 SAC 執證
6、號:S0260520080002 021-38003680 分析師:分析師:蒲明琪 SAC 執證號:S0260524080003 SFC CE No.BUP066 021-38003807 請注意,孫柏陽并非香港證券及期貨事務監察委員會的注冊持牌人,不可在香港從事受監管活動。相關研究:相關研究:人形機器人系列十八:機器狗:技術進步與市場需求的交匯點 2025-03-17 人形機器人系列十七:自動駕駛端到端技術對人形大模型的啟示 2025-02-09 春節期間人形機器人跟蹤:人形機器人首登春晚,特斯拉指引超預期 2025-02-04 -24%-12%-1%11%22%34%04/2406/240
7、8/2411/2401/2503/25通用設備滬深300 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2 2/3737 Table_PageText 深度分析|通用設備 重點公司估值和財務分析表重點公司估值和財務分析表 股票簡稱股票簡稱 股票代碼股票代碼 貨幣貨幣 最新最新 最近最近 評級評級 合理價值合理價值 EPS(元元)PE(x)EV/EBITDA(x)ROE(%)收盤價收盤價 報告日期報告日期(元(元/股)股)2024E 2025E 2024E 2025E 2024E 2025E 2024E 2025E 鳴志電器 603728.SH CNY 67.19 2024/12/31 買入 6
8、5.17 0.20 0.43 335.95 156.26 148.13 93.19 2.90 5.80 恒立液壓 601100.SH CNY 79.90 2024/10/30 買入 58.38 1.95 2.45 40.97 32.61 32.19 25.63 16.60 17.30 貝斯特 300580.SZ CNY 29.20 2024/10/24 買入 20.60 0.59 0.71 49.49 41.13 28.38 24.69 9.40 10.10 數據來源:Wind、廣發證券發展研究中心 備注:表中估值指標按照最新收盤價計算 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 3 3/3
9、737 Table_PageText 深度分析|通用設備 目錄索引目錄索引 一、靈巧手:性能與成本的博弈.6(一)靈巧手核心是驅動、傳動、感知三大系統,技術路徑仍有分歧.6(二)主流廠商靈巧手百花齊放,通用方案尚未出現.14 二、OPTIMUS 三代靈巧手的迭代.16 三、靈巧手關鍵零部件拆解分析.17(一)無刷直流電機:靈巧手核心驅動源,兼顧緊湊結構與高功率密度.17(二)微型絲杠:精密直線傳動核心部件,驅動性能與結構緊湊性兼具.20(三)觸覺傳感器:提升靈巧手感知能力的關鍵單元,兼具精度與柔性控制要求.23(四)腱繩:傳動核心結構,兼顧仿生結構與多關節協調控制.26 四、從研發驅動到應用導
10、向,靈巧手玩家演化出多元成長路徑.28(一)因時機器人:靈巧手領域的快速成長型玩家,產品落地節奏加速.28(二)傲意科技:聚焦仿生義肢與機器人末端應用,構建雙線產品體系.29(三)靈巧智能:打造多模態感知與 AI 融合的模塊化靈巧手.30(四)捷昌驅動:聚焦線性驅動,研發機器人核心零部件.31(五)雷賽智能:依托電機驅動優勢,自研推出靈巧手整手產品.32(六)兆威機電:發揮微型傳動技術優勢,切入靈巧手等高精度執行端市場.34 五、風險提示.34 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 4 4/3737 Table_PageText 深度分析|通用設備 圖表索引 圖 1:靈巧手是人形機器人
11、實現任務交互的核心部件.6 圖 2:靈巧手驅動、傳動和感知系統的方案與選擇取決于性能與成本的取舍.6 圖 3:空心杯電機和無刷有齒槽電機優缺點以及靈巧手適用性對比.7 圖 4:以傳動方案為劃分的靈巧手技術路線的使用場景、代表產品、機械原理及零部件選型.8 圖 5:電驅+連桿傳動方案技術原理示意圖.9 圖 6:基于腱繩傳動的靈巧手結構與手指驅動原理.9 圖 7:特斯拉最新 22 自由度靈巧手可能采用了微型絲杠+腱繩的方案.10 圖 8:靈巧手所需傳感器分類.11 圖 9:一維、三維、六維力傳感器示意圖.12 圖 10:Optimus 二代靈巧手拿起、傳遞、釋放雞蛋的精準力控過程.12 圖 11:
12、電子皮膚通過與人類皮膚相同的結構模擬生物觸覺信號.13 圖 12:柔性電子皮膚可能是靈巧手的最終形態.13 圖 13:靈巧手目前面臨的硬件和軟件挑戰及可能的解法.15 圖 14:靈巧手的應用場景決定了零部件的數量及選型.15 圖 15:Optimus 三代靈巧手迭代過程.16 圖 16:Tesla Optimus Gen3 靈巧手.17 圖 17:Tesla Optimus Gen3 靈巧手手指自由度拆解.17 圖 18:無刷直流電機結構圖.18 圖 19:有刷空心杯電機結構.19 圖 20:無刷空心杯電機結構.19 圖 21:空心杯電機競爭格局.20 圖 22:滾珠絲杠結構.21 圖 23:
13、2022 全球觸覺傳感器市場競爭份額.25 圖 24:腱繩間的作用關系.26 圖 25:鋼絲.27 圖 26:超高分子量聚乙烯纖維(UHMVPE).27 圖 27:DexHand021 結構尺寸.31 圖 28:DexHand021 手指自由度.31 圖 29:捷昌驅動部分電動推桿產品.32 圖 30:浙江靈捷機器人零部件有限公司股權結構.32 圖 31:雷賽智能產品情況.33 圖 32:DH 系列靈巧手核心部件.33 圖 33:兆威機電靈巧手發布.34 圖 34:兆威機電靈巧手產品結構.34 表 1:超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、PBO 纖維與其他纖維性能參數對比.10 表 2:目前主流
14、人形機器人廠商最新靈巧手搭配及技術路線.14 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 5 5/3737 Table_PageText 深度分析|通用設備 表 3:滾珠絲杠與行星滾柱絲杠對比.21 表 4:微型絲杠潛在玩家.23 表 5:觸覺傳感器分類.24 表 6:部分國際觸覺傳感器龍頭梳理.25 表 7:國內觸覺傳感器產品.25 表 8:腱繩部分材料商梳理.27 表 9:因時機器人靈巧手系列產品及基本屬性.29 表 10:傲意科技靈巧手系列產品及基本屬性.30 表 11:DexHand021 產品屬性.31 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 6 6/3737 Table_P
15、ageText 深度分析|通用設備 一、一、靈巧手靈巧手:性能與成本的博弈性能與成本的博弈 (一)(一)靈巧手核心是驅動、傳動、感知三大系統,技術路徑仍有分歧靈巧手核心是驅動、傳動、感知三大系統,技術路徑仍有分歧 靈巧手靈巧手是是一種仿生物學的末端執行器,在機器人與環境的交互中起著關鍵作用。一種仿生物學的末端執行器,在機器人與環境的交互中起著關鍵作用。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。特別在人形機器人領域,對于人類仿真的需求更高,要求機器人必須具備與真實人類相當的手部結構和運動能力,因此能夠實現靈巧操作的靈巧手是人形機器人的必備組成部
16、分。有無靈巧手以及靈巧手的能力如何也是判斷一款有無靈巧手以及靈巧手的能力如何也是判斷一款人形機器人產品競爭力強弱的標準之一。人形機器人產品競爭力強弱的標準之一。圖圖 1:靈巧手是人形機器人實現任務交互的核心部件:靈巧手是人形機器人實現任務交互的核心部件 數據來源:特斯拉 Optimus 官方推特,廣發證券發展研究中心 靈巧手的靈巧手的核心核心組成部分包含組成部分包含驅動、傳動和感知驅動、傳動和感知三大系統。三大系統。其中驅動系統負責為靈巧手提供動力和扭矩;傳動系統負責將驅動系統的動力傳遞到末端執行器(如手指關節);感知系統負責實時監測靈巧手的狀態(位置、力、觸覺等),并與環境交互,實現閉環控制
17、。三大系統各自均有三大系統各自均有種類繁多種類繁多的硬件方案可供選擇的硬件方案可供選擇,本質上是,本質上是條件約條件約束下束下性能與成本的性能與成本的取舍取舍。圖圖 2:靈巧手驅動、傳動和感知系統的方案與選擇取決于性能與成本的取舍:靈巧手驅動、傳動和感知系統的方案與選擇取決于性能與成本的取舍 數據來源:廣發證券發展研究中心 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 7 7/3737 Table_PageText 深度分析|通用設備 1.驅動方案驅動方案:電驅已成為主流,空心杯電機:電驅已成為主流,空心杯電機/無刷有齒槽電機是首選無刷有齒槽電機是首選 電驅是驅動系統的主流發展趨勢。電驅是驅動
18、系統的主流發展趨勢。從技術角度來看,靈巧手主要的驅動方式包括4種:液壓驅動、電機驅動、氣壓驅動、形狀記憶合金驅動,四種方案各有優缺點,適用于不同的應用場景。而從商業化落地的角度來看,電驅方案憑借體積小、響應快,調控方便、成本較低、精度高、輸出力矩穩定等優點,已經成為了人形機器人靈巧手的主流方案??招谋姍C空心杯電機/無刷有齒槽電機是電驅方案下的核心部件無刷有齒槽電機是電驅方案下的核心部件,兩者在性能表現和成本上各,兩者在性能表現和成本上各有優勢:有優勢:(1)空心杯電機:)空心杯電機:由于靈巧手需要“緊湊而精密”的驅動裝置,因此相比傳統的直流電機,采用無鐵芯轉子的空心杯電機具備體積小、響應速度
19、快、控制精度高、運行平穩等特點,是滿足靈巧手驅動裝置需求的首選之一(應用于特斯拉Optimus、因時機器人等靈巧手產品中)。但空心杯電機的劣勢在于輸出扭矩相對較小且成本較高,耐用性較差。(2)無刷有齒槽電機:)無刷有齒槽電機:相比空心杯電機最重要的優點在于成本較低,可以有效促進靈巧手降本,而缺點在于體積和重量較大、響應速度慢。根據特斯拉2024年AI Day展示的最新型22自由度靈巧手,特斯拉已經將驅動裝置集成到了手腕位置,隨著體積限制問題得以解決,成本更低的無刷有齒槽電機在靈巧手中的應用有望逐漸增加。圖圖 3:空心杯電機和無刷有齒槽電機優缺點以及靈巧手適用性對比:空心杯電機和無刷有齒槽電機優
20、缺點以及靈巧手適用性對比 數據來源:萬高電機官網,廣發證券發展研究中心 2.傳動方案傳動方案:路線路線分歧較大分歧較大,各方案各方案選擇選擇與與組合種類組合種類繁多繁多 機械傳動機械傳動結構結構的選擇對于靈巧手的性能至關重要。的選擇對于靈巧手的性能至關重要。一方面,它決定了機械設計的難易復雜程度以及成本,另一方面則直接影響靈巧手傳動的效率和可靠性。靈巧手的傳動靈巧手的傳動方案方案包括連桿包括連桿傳動傳動、腱繩傳動腱繩傳動、齒輪、齒輪/蝸輪蝸桿傳動蝸輪蝸桿傳動等,等,目前目前商業化方商業化方案以連桿、案以連桿、腱繩腱繩為主。為主。靈巧手的驅動方案和傳感器選擇具有一致性,功能上的差異主要由傳動方式
21、的不同體現。(1)腱繩傳動)腱繩傳動結構簡單且靈活度較高,已有特斯拉 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 8 8/3737 Table_PageText 深度分析|通用設備 Optimus、Shadow Hand等商業化落地產品;(2)連桿傳動連桿傳動剛度大,易實現強力抓取,在假肢等領域應用較為成熟,同樣也被應用于靈巧手領域(因時機器人方案);(3)齒輪齒輪/蝸輪蝸桿傳動蝸輪蝸桿傳動扭矩輸出強且結構緊湊,但在背隙、磨損、噪音、體積和重量方面有所缺陷,這使其較難在機器人靈巧手形成規?;瘧?。圖圖 4:以傳動方案為劃分的靈巧手技術路線的使用場景、代表產品、機械原理及零部件選型:以傳動方案
22、為劃分的靈巧手技術路線的使用場景、代表產品、機械原理及零部件選型 數據來源:Integrated linkage-driven dexterous anthropomorphic robotic hand,Development of Cable-driven Anthropomorphic Robot Hand,Multisensory Five-Finger Dexterous Hand:The DLR/HIT Hand II,GaiTech,robots guide,Shado,仿人靈巧手動力學研究(靳果、邱兵濤、韓楓),機器人靈巧手研究綜述(劉偉、肖釗、瞿寅朋、許守亮),因時機器人產品
23、手冊,愛采網,Shadow Hand 產品手冊,DLR 官網,小米技術,廣發證券發展研究中心 連桿傳動具有優良的負載能力和傳動剛度優勢。連桿傳動具有優良的負載能力和傳動剛度優勢。連桿傳動采用多個連桿結構串并聯混合使用,通過電機結合減速裝置進行減速,再使用連桿結構將動力傳遞至手指。其優點在于剛性驅動模式下剛度大,能夠抓取大型的物體且結構設計緊湊。但是其也存在一定缺點,例如傳動結構極為復雜,擬人化程度較低。目前連桿傳動方案是商業化假肢最佳方案,在部分機器人產品中也有使用(ILAD、因時機器人靈巧手、仿生手BeBionic等),但其自適應差、靈活度不足的缺點使其在目前人形機器人靈但其自適應差、靈活度
24、不足的缺點使其在目前人形機器人靈巧手中的應用逐步減少。巧手中的應用逐步減少。識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 9 9/3737 Table_PageText 深度分析|通用設備 圖圖 5:電驅電驅+連桿傳動方案技術原理示意圖連桿傳動方案技術原理示意圖 數據來源:An open-source anthropomorphic robot hand system:HRI hand(Hyeonjun Park 等),廣發證券發展研究中心 腱繩腱繩傳動傳動是目前靈巧手研究是目前靈巧手研究中應用最為廣泛的一種傳動方式。中應用最為廣泛的一種傳動方式。腱繩在一定程度上模擬了人手的肌腱結構,線繩傳動
25、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。同時腱繩傳動系統可以實現模擬人手的柔性控制,適合空間狹小且需要驅動自由度數目較多的傳動場合。但腱繩傳動也有自身的局限性,例如帶負載能力較弱,不適合特定工業場景下的高負載抓握,以及腱繩本身存在預緊力,需要較好的控制算法抵消輸出誤差等。圖圖 6:基于腱繩傳動的靈巧手結構與手指驅動原理:基于腱繩傳動的靈巧手結構與手指驅動原理 數據來源:基于腱繩驅動的仿人靈巧手(劉陽等),廣發證券發展研究中心 腱繩材料一般選用高性能纖維材料,主流的選擇包括腱繩材料一般選用高性能纖維材料,主流的選擇包括UHMWPE和和PBO纖維。纖維。兩者相對比,
26、PBO纖維擁有更高的拉伸強度、拉伸模量和優異的阻燃耐高溫性能等優勢,目前已經成為航空航天、國防軍工、警用消防裝備、軌道交通、電子通訊以及民用防護等領域的關鍵材料,材料性能表現更加優異,但成本極高,每噸價格可達約180萬 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 1010/3737 Table_PageText 深度分析|通用設備 元。相比之下,UHMWPE纖維(超高分子量聚乙烯)作為繼芳綸和碳纖維之后的第三代高性能纖維,具有超高強度、重量輕、耐沖擊性能好、電絕緣性好、導熱性能佳、耐化學腐蝕、抗紫外線性能佳等優勢,且對比PBO纖維成本較低(約10萬元/噸),短期內更適合作為靈巧手的腱繩材料,
27、但在一些特殊的工作場景下(例如150以上的工作環境),UHMWPE纖維會出現熱分解,不適合作業。對比來看,腱繩材料的對比來看,腱繩材料的選擇也需綜合應用場景、性能要求和成本考量。選擇也需綜合應用場景、性能要求和成本考量。表表 1:超高分子量聚乙烯(:超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、)、PBO纖維與其他纖維性能參數對比纖維與其他纖維性能參數對比 參數參數 UHMWPE PBO 對位芳綸對位芳綸 鋼絲鋼絲 拉伸強度(GPa)3.5 5.8 2.8 2.8 拉伸模量(GPa)110 280 109 200 斷裂伸長率(%)3.5 2.5 2.4 1.4 密度(g/cm3)0.97 1.56 1.4
28、5 7.8 熱分解溫度()150 650 550-極限氧指數(%)16.5 68 29-價格 10 萬元/噸 180 萬元/噸 10-20 萬元/噸 1 萬元/噸 數據來源:中國復合材料工業協會官網,百度愛采購網,廣發證券發展研究中心 注:PBO 纖維參數選取日本東洋紡公司初生絲參數 微型絲杠微型絲杠+腱繩的腱繩的復合復合傳動方案傳動方案有望帶來靈巧手最新解。有望帶來靈巧手最新解。根據2024年特斯拉AI Day所展示的最新靈巧手,其傳動方案可能由“蝸桿+腱繩”轉換為了“微型絲杠+腱繩”。根據多指靈巧手動力學與操作控制技術研究,“微型絲杠+腱繩”方案是指將電機和滾珠絲杠外置于手臂中,電機通過減
29、速箱帶動滾珠絲杠,從而拉動腱繩控制手指關節運動的一種方法。圖圖 7:特斯拉最新:特斯拉最新22自由度靈巧手可能采用了自由度靈巧手可能采用了微型微型絲杠絲杠+腱繩的方案腱繩的方案 數據來源:特斯拉 Optimus 官方推特,多指靈巧手動力學與操作控制技術研究(徐彤彤),廣發證券發展研究中心 綜合來看,傳動方案的選擇是目前人形機器人靈巧手的主要爭議所在。綜合來看,傳動方案的選擇是目前人形機器人靈巧手的主要爭議所在。不同方案之間存在各自的優缺點(例如連桿適合高負載,腱繩適合柔性操作),同時各傳動方案也存在彼此融合搭配的可能(例如特斯拉微型絲杠+腱繩的方案),而不同的方案下 識別風險,發現價值 請務必
30、閱讀末頁的免責聲明 11 11/3737 Table_PageText 深度分析|通用設備 硬件搭配又各不相同,因此現階段我們對于靈巧手的迭代需要重點關注其傳動方案的確定情況,以及是否出現了通用性方案吸引行業廠商跟隨。3.感知方案感知方案:多維感知需求將推動傳感器種類、數量增加多維感知需求將推動傳感器種類、數量增加 靈巧手的傳感器大致分為內部和外部兩大類。靈巧手的傳感器大致分為內部和外部兩大類。內部傳感器主要包括位置、彎曲和扭矩傳感器用于捕捉關節的位置信息、轉動角度、關節扭矩等數據,以實現靈巧手對抓取力度的精確掌控。外部傳感器劃分為接近覺和觸覺傳感器,提供探測物體表面和物體與靈巧手之間的相對位
31、置的能力以及感知物體信息和抓取力度等多方面信息。圖圖 8:靈巧手所需傳感器分類靈巧手所需傳感器分類 數據來源:廣發證券發展研究中心(1)內部傳感器:內部傳感器:力力/力矩傳感器是力矩傳感器是靈巧手靈巧手實現精確力控的關鍵實現精確力控的關鍵 力力/力矩傳感器可將力或力矩的量值轉換為相關電信號。力矩傳感器可將力或力矩的量值轉換為相關電信號。根據測力的維數,力傳感器通常分為一維、三維和六維力傳感器。簡單來說,任何力在空間坐標系中都可被拆分為三個坐標軸方向的力(力的大?。┖土兀▏@坐標軸的轉矩),即六個維度。多維力傳感器相比于低維力矩傳感器技術壁壘更高,因為多維力傳感器不僅要解決對所測力分量敏感的單
32、調性和統一性難題,還要解決因結構加工和工藝偏差引起的維間擾亂難題、動靜態標定難題以及矢量運算中的解耦算法和電路實現等。其中,六維力矩傳感器是性能最優、力覺信息最全面的力矩傳感器。其中,六維力矩傳感器是性能最優、力覺信息最全面的力矩傳感器。在指定的直角坐標系內,六維力矩傳感器能夠同時測量沿三個坐標軸方向的力(F、FY、FZ)和繞三個坐標軸方向的力矩(MX、MY、MZ),是目前最完整的多維力傳感器形式。識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 1212/3737 Table_PageText 深度分析|通用設備 圖圖 9:一維、三維、六維力傳感器示意圖一維、三維、六維力傳感器示意圖 數據來源:
33、海伯森技術官網,廣發證券發展研究中心 作為人形機器人中的關鍵零部件,六維力傳感器的關鍵性能參數直接影響作為人形機器人中的關鍵零部件,六維力傳感器的關鍵性能參數直接影響靈巧手靈巧手的的運作效果。運作效果。其全面的感知能力能夠幫助靈巧手實現精確力控和柔順控制,根據海伯森技術官網,目前人形機器人業內對提升人形機器人柔順控制的共識是將六維力傳將六維力傳感器安裝在人形機器人的手腕、腳踝和靈巧手等部位感器安裝在人形機器人的手腕、腳踝和靈巧手等部位,讓其持續檢測人形機器人與環境之間的多維交互力和力矩,并最終在運控規劃、姿態調整、力度感知等功能中起到重要作用。例如特斯拉展示的第二代人形機器人Optimus已經
34、采用六維力傳感器用于手腕和腳踝的力控,通過六維力傳感器,Optimus能夠精確感知和調整與環境的交互力,從而實現復雜任務的自主操作,如搬運物品、裝配零件等。(2)外部傳感器:靈巧手有望帶動觸覺傳感器的增量需求外部傳感器:靈巧手有望帶動觸覺傳感器的增量需求 陣列觸覺傳感器提供多信息觸覺反饋,助力手腦協同。陣列觸覺傳感器提供多信息觸覺反饋,助力手腦協同。陣列觸覺傳感器通過建立多個單模態傳感器獲得的觸覺信息的聯系,綜合感知抓取物體的多物理量信息,反饋并優化手指抓取動作的力度與位置。根據特斯拉發布的Optimus二代機器人展示視頻,其靈巧手指尖部位采用能陣列觸覺傳感器實現精準力控,已經可以完成抓取雞蛋
35、的動作,具備抓取易碎物品的能力。圖圖 10:Optimus二代靈巧手拿起、傳遞、釋放雞蛋的精準力控過程二代靈巧手拿起、傳遞、釋放雞蛋的精準力控過程 數據來源:特斯拉 Optimus 官方推特,廣發證券發展研究中心 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 1313/3737 Table_PageText 深度分析|通用設備 電子皮膚可感知更高維度信息且具備更高仿生特性,未來或將應用于靈巧手。電子皮膚可感知更高維度信息且具備更高仿生特性,未來或將應用于靈巧手。隨著感知信息的要求和仿生學要求的不斷提升,兼備柔性+觸覺反饋+仿生的特性的電子皮膚或成為靈巧手傳感方案的高端選擇。觸覺傳感器也將不再局
36、限于采集力信息,而是向著模擬生物皮膚復雜屬性與功能的仿生化需求前進。圖圖 11:電子皮膚通過與人類皮膚相同的結構模擬生物觸覺信號:電子皮膚通過與人類皮膚相同的結構模擬生物觸覺信號 數據來源:觸覺傳感器與電子皮膚研究進展(朱盛鼎等),廣發證券發展研究中心 目前目前電子皮膚主流的觸覺傳感器技術路線各有優劣。電子皮膚主流的觸覺傳感器技術路線各有優劣。根據原理不同,觸覺傳感器分為壓阻式、電容式、壓電式和光學式等,最常見的是壓阻式、電容式和壓電式觸覺傳感器。電阻式靈敏度高、設計簡單卻在寬量程壓力下信號一致性欠佳;電容式分辨率和靈敏度高,但面臨電路復雜與需電磁屏蔽的問題;壓電式信號線性度良好,卻低頻響應弱
37、且僅能測量動態信號;光學式分辨率極高,不過成本高昂且易出現信號漂移;霍爾效應式支持三維力感知,然而存在結構復雜和易受磁場干擾的不足。圖圖 12:柔性電子皮膚可能是靈巧手的最終形態:柔性電子皮膚可能是靈巧手的最終形態 數據來源:柔性觸覺傳感器智能感知技術與應用研究進展(尹寶凡等),廣發證券發展研究中心 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 1414/3737 Table_PageText 深度分析|通用設備 (二)主流廠商靈巧手百花齊放(二)主流廠商靈巧手百花齊放,通用方案尚未出現,通用方案尚未出現 市面上主流機器人廠商市面上主流機器人廠商靈巧手靈巧手路線路線各不相同。各不相同。從目前公
38、開的技術和專利信息來看,大部分成熟的機器人廠商在靈巧手的選型上都沿用了不同的路線。傳動系統上,以特斯拉為例,Optimus最早采用“蝸桿+腱繩”的方案,而2024年底公布的第三代靈巧手則采用了“絲杠+腱繩”的方案;與特斯拉的混合傳動方案相似的是智元于2024年8月發布的最新視觸覺五指靈巧手,在不同的部位采用了絲杠+連桿+渦輪桿+腱繩等多有混合傳動方案。感知方案上,目前主流靈巧手產品均搭載了觸覺傳感器。表表 2:目前主流人形機器人廠商目前主流人形機器人廠商最新最新靈巧手搭配及技術路線靈巧手搭配及技術路線 機器人型號機器人型號 靈巧手搭配靈巧手搭配 自由度自由度 驅動方案驅動方案 傳動方案傳動方案
39、 感知方案感知方案 宇樹科技 G1 可搭載因時機器人 RX56DFX 靈巧手 6 微型伺服電機 直驅 力傳感器*6 H1 自研 Dex3-1 三指靈巧手 7 微型無刷直驅電機 齒輪傳動 33 個觸覺傳感器 智元 遠征 A1 視觸覺五指靈巧手 19(12 主動)-絲杠+連桿+渦輪桿+腱繩混合傳動 視觸覺傳感器 小鵬 PX5 PX5 機械手 11-連桿傳動-Iron 新一代靈巧手 15-星動紀元 Star1 XHand1 12 準直驅 齒輪傳動 觸覺陣列傳感器 Tesla Optimus 第三代靈巧手 22 空心杯電機 絲杠+腱繩混合傳動 指尖觸覺傳感器 Figure AI Figure 02 第
40、四代靈巧手 16-1X NEO Gamma 靈巧手 暫未公開 數據來源:宇樹科技官網,因時機器人官網,智元機器人官網,小鵬官網,星動紀元官網,Tesla 官方推特,Figure AI 官方推特,廣發證券發展研究中心整理 注:所有自由度數量、傳感器數量均為單手參數 靈巧手的難點靈巧手的難點何在何在?我們認為是硬件和軟件的雙重挑戰。我們認為是硬件和軟件的雙重挑戰。硬件上:硬件上:目前電機、絲杠等零部件的性能已經可以滿足靈巧手的需求,主要的難點在于成本和性能的權衡。人手具有極高的自由度(約20-27個自由度),而靈巧手要實現類似的靈活性,需要在有限的空間內集成大量驅動部件,同時還必須考慮靈巧手的整體
41、重量和體積,這就對靈巧手整體結構的設計提出了高要求;此外,高自由度、高精度的靈巧手通常成本較高,限制了其大規模商業應用,因此在具體選型上也必須綜合考慮零部件和材料的成本問題。軟件上:軟件上:靈巧手的自由度越高,動作規劃的復雜度越高,對運動控制算法的要求也就越高,目前基于規則的傳統控制算法已經無法滿足靈巧手,主流的解決方案是采用基于神經網絡的深度學習進行訓練;其次,靈巧手的算法訓練需要大量的高質量數據,但目前靈巧手領域缺乏類似大語言模型的大型開源數據集,數據獲取成本高且難度大(目前采用人工示范、仿真模擬等),限制了算法的優化和提升。識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 1515/3737
42、 Table_PageText 深度分析|通用設備 圖圖 13:靈巧手目前面臨的:靈巧手目前面臨的硬件硬件和軟件挑戰及可能的解法和軟件挑戰及可能的解法 數據來源:廣發證券發展研究中心 從場景出發,極致的性能和成本不可兼得。從場景出發,極致的性能和成本不可兼得。以特斯拉Optimus為例,根據其演示視頻目前第三代靈巧手采用的“空心杯電機+微型絲杠+腱繩+觸覺傳感器”的方案可以實現非常好的操作表現,甚至能夠抓住飛來的網球等此類難度較高的任務,在性能上已經能夠滿足人形機器人的要求。但該方案采用的零部件(空心杯電機、微型絲杠等)均成本較高,難以在短期滿足降本需求。結合現有案例分析而言,我們認為短期內在
43、尚未出現成熟的通用靈巧手方案時,人結合現有案例分析而言,我們認為短期內在尚未出現成熟的通用靈巧手方案時,人形機器人需要在滿足功能需要的同時盡可能降低成本,以場景驅動靈巧手方案的選形機器人需要在滿足功能需要的同時盡可能降低成本,以場景驅動靈巧手方案的選擇可行性更高擇可行性更高,未來靈巧手可能存在選配方案,高端產品與中低端并存。,未來靈巧手可能存在選配方案,高端產品與中低端并存。圖圖 14:靈巧手的應用場景決定了零部件的數量及選型:靈巧手的應用場景決定了零部件的數量及選型 數據來源:廣發證券發展研究中心 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 1616/3737 Table_PageText
44、 深度分析|通用設備 二二、Optimus 三代靈巧手的迭代三代靈巧手的迭代 特斯拉靈巧手第三代重構驅動與傳動架構,迭代路徑由驗證邁向性能躍升。特斯拉靈巧手第三代重構驅動與傳動架構,迭代路徑由驗證邁向性能躍升。2024年發布的第三代靈巧手產品在整體架構上實現關鍵突破,自由度由11個倍增至22個,改用腱繩驅動+絲杠傳動,驅動器從手掌內移至前臂,釋放空間用于復雜傳動布置,標志著特斯拉靈巧手向高性能執行系統演進的關鍵躍遷?;仡櫻葸M路徑,首代產品以空心杯電機驅動、繩驅首代產品以空心杯電機驅動、繩驅+蝸輪蝸桿為核心結構,配套基礎蝸輪蝸桿為核心結構,配套基礎傳感器傳感器,用于實現基礎抓取與非反向驅動控制;
45、第二代產品則在維持自由度不變的第二代產品則在維持自由度不變的同時,系統引入觸覺傳感器同時,系統引入觸覺傳感器、提升柔順性與力控精度,驗證“抓蛋”等精細動作場景。三代架構重構后,傳動方案演進為“絲杠三代架構重構后,傳動方案演進為“絲杠+腱繩”協同,腱繩”協同,驅動響應與輸出功率雙向優化,同時感知系統有望形成閉環控制能力,支撐更高自由度下的穩定協調操作,進一步強化靈巧手在多任務操控與交互應用中的可行性與魯棒性。整體來看,特斯拉靈巧手已步入“精密控制+系統協同”階段。圖圖 15:Optimus三代靈巧手迭代過程三代靈巧手迭代過程 數據來源:Tesla 官網,Dirty Tesla,廣發證券發展研究中
46、心 特斯拉第三代靈巧手結構全面升級,主動關節數量顯著提升,仿生性與操控精度同特斯拉第三代靈巧手結構全面升級,主動關節數量顯著提升,仿生性與操控精度同步進化步進化。在前兩代產品的基礎上,特斯拉第三代靈巧手實現大幅升級,整體關節自整體關節自由度由上一代的由度由上一代的11個提升至個提升至22個,其中主動控制的自由度由個,其中主動控制的自由度由6個提升至個提升至17個。個。結構上,第三代產品新增多個手指關節節點第三代產品新增多個手指關節節點,使各手指具備更完整的仿生構型,顯著增強了手指的獨立運動能力與整體協調性。同時,拇指與小指在環繞手掌方向的協同同時,拇指與小指在環繞手掌方向的協同能力進一步優化,
47、能力進一步優化,抓取適應性與操控精度同步提升,賦予靈巧手更強的多任務操作能力。在手掌近端,五根手指的掌指關節均具備兩個主動自由度,在手掌近端,五根手指的掌指關節均具備兩個主動自由度,分別對應屈伸與橫向擺 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 1717/3737 Table_PageText 深度分析|通用設備 動,總計實現10個主動關節控制。該設計允許每根手指在抓取過程中自主調整姿態,從而更好適應不同形狀與尺寸的目標物體,提高整體抓握的穩定性和順應性。中指節區域采用“主中指節區域采用“主-從控制”策略,所有中間關節配備從控制”策略,所有中間關節配備1個主動自由度個主動自由度,而遠而遠指
48、關指關節節通過被動回彈機構實現跟隨式驅動,具備一個被動自由度。通過被動回彈機構實現跟隨式驅動,具備一個被動自由度。此結構方案依托腱繩傳動及回彈復位系統,通過掌指關節的主動控制間接帶動遠端關節彎曲,形成自然的手指彎曲路徑,在降低控制系統復雜度與能耗的同時,實現更高的結構柔順性與仿生表現。拇指與小指作為實現“對掌能力”的關鍵部位,拇指與小指作為實現“對掌能力”的關鍵部位,比其他手指多一個自由度,比其他手指多一個自由度,二者分二者分別配置別配置5個自由度個自由度。其中掌指、中指、遠指關節結構與其他手指相同,并額外加入1個獨立的對掌旋轉關節,使拇指可繞手掌旋轉完成高精度捏取,小指則在大物體包覆過程中提
49、升側向支撐與穩定性??傮w來看,特斯拉第三代靈巧手在結構布局與驅動機制上形成系統性躍升??傮w來看,特斯拉第三代靈巧手在結構布局與驅動機制上形成系統性躍升。17個主個主動自由度與動自由度與5個被動自由度協同設計,全面提升了靈巧手在仿生性、操控精度與多場個被動自由度協同設計,全面提升了靈巧手在仿生性、操控精度與多場景適應性方面的綜合能力,為后續在人形機器人、智能制造、醫療康復等高要求場景適應性方面的綜合能力,為后續在人形機器人、智能制造、醫療康復等高要求場景中的工程化落地提供了堅實支撐。景中的工程化落地提供了堅實支撐。圖圖 16:Tesla Optimus Gen3靈巧手靈巧手 圖圖 17:Tesl
50、a Optimus Gen3靈巧手手指自由度拆解靈巧手手指自由度拆解 主動自由度主動自由度 被動自由度被動自由度 單指自由度合計單指自由度合計 大拇指大拇指 4 1 5 食指、中指、食指、中指、無名指無名指 3 1 4 小拇指小拇指 4 1 5 合計合計 17 5 數據來源:Optimus Gen 3 Hand SECRETS REVEALED W/Scott Walter,DirtyTesla,廣發證券發展研究中心 數據來源:Dirty Tesla,廣發證券發展研究中心 三三、靈巧手關鍵零部件拆解分析、靈巧手關鍵零部件拆解分析 靈巧手作為人形機器人末端執行的重要模塊,其性能上限高度依賴于核心
51、部件的協靈巧手作為人形機器人末端執行的重要模塊,其性能上限高度依賴于核心部件的協同配置與集成能力。同配置與集成能力。從動力傳動到感知反饋,從微型結構件到材料選型,靈巧手逐步走向小型化、高功率密度、閉環控制與仿生結構深度融合的發展趨勢。(一)無刷直流電機:靈巧手核心驅動源,兼顧緊湊結構與高功率密度(一)無刷直流電機:靈巧手核心驅動源,兼顧緊湊結構與高功率密度 無刷直流電機(無刷直流電機(BLDC)是現代電機技術的重要分支,因其高效率、長壽命和低維護)是現代電機技術的重要分支,因其高效率、長壽命和低維護成本,在機器人、工業自動化和精密設備領域得到了廣泛應用。成本,在機器人、工業自動化和精密設備領域
52、得到了廣泛應用。無刷直流電機與傳 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 1818/3737 Table_PageText 深度分析|通用設備 統直流電機的主要區別在于其采用電子換向而非機械換向采用電子換向而非機械換向,消除了電刷和換向器所帶來的摩擦損耗和電磁干擾,從而提高了可靠性和運行效率。BLDC電機的基本結構包括定子、轉子和電子控制器,其中定子包含繞組線圈,轉子則配備永磁體。電子控制器根據傳感器反饋信號,精確控制繞組的通電順序,以確保電機穩定運行。根據定子繞組和轉子結構的不同,無刷直流電機可以進一步細分為外轉子電機、內轉子電機和盤式電機等不同類型。圖圖 18:無刷直流電機結構圖:無
53、刷直流電機結構圖 數據來源:ELECTRICAL TECHNOLOGY,廣發證券發展研究中心 空心杯電機是一類特殊結構的直流電機,其定子繞組采用無鐵芯設計,使得轉子慣空心杯電機是一類特殊結構的直流電機,其定子繞組采用無鐵芯設計,使得轉子慣量極低,極大地提高了電機的響應速度和控制精度。量極低,極大地提高了電機的響應速度和控制精度??招谋姍C根據換向方式的不同,可以分為有刷空心杯電機和無刷空心杯電機有刷空心杯電機和無刷空心杯電機。有刷空心杯電機通過碳刷和換向器實現電流換向,具有結構簡單、成本較低的優勢,但碳刷磨損會影響電機壽命和運行穩定性。而無刷空心杯電機采用電子換向,消除了碳刷的摩擦損耗,具備更
54、高的效率和更長的使用壽命,適用于高速、高精度的運動控制場景。相較于傳統有鐵芯電機,空心杯電機在高速運行時能夠有效減少渦流損耗,顯著提升效率。此外,空心杯電機具備優異的啟停性能和低噪音特性,廣泛應用于醫療器械、精密儀器和機器人關節等高精度運動控制場景。識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 1919/3737 Table_PageText 深度分析|通用設備 圖圖 19:有刷空心杯電機結構:有刷空心杯電機結構 圖圖 20:無刷空心杯電機結構:無刷空心杯電機結構 數據來源:Assun,Motor,廣發證券發展研究中心 數據來源:Assun,Motor,廣發證券發展研究中心 無刷空心杯電機因其
55、輕量化、高響應速度和低能耗的特性,在靈巧手領域具有廣泛無刷空心杯電機因其輕量化、高響應速度和低能耗的特性,在靈巧手領域具有廣泛應用。應用。其核心優勢在于能夠提供精準的扭矩控制,并結合高精度傳感器,實現靈巧手的精細化操控。目前,市場上的高端靈巧手,如Tesla Optimus Gen3、Shadow Dexterous Hand等,均采用無刷空心杯電機,以提升抓取精度和運動穩定性。此外,結合腱驅動技術和微型絲杠推進器,無刷空心杯電機能夠有效降低系統慣量,提高靈巧手的控制精度和運動平穩性。隨著機器人技術的發展,未來無刷空心杯電機在靈巧手領域的應用有望進一步拓展,推動仿生機械手在工業制造、醫療康復等
56、高端應用場景中的廣泛落地??招谋姍C競爭格局:海外寡頭主導,國內龍頭加速追趕??招谋姍C競爭格局:海外寡頭主導,國內龍頭加速追趕。當前全球空心杯電機市場格局高度集中,Maxon、Faulhaber和和Portescap三家國際巨頭憑借早期技術積累和穩定下游綁定關系,構筑堅實技術與品牌壁壘,根據電機通統計,三家合計市占率合計市占率高達高達70%80%,穩居第一梯隊。以Maxon為例,根據其公司官網顯示,產品年產超500萬件,廣泛用于NASA火星探測、醫療等高端領域。國內廠商積極突破中高端市場瓶頸,技術與產能同步推進。國內廠商積極突破中高端市場瓶頸,技術與產能同步推進。其中,鳴志電器實現空心杯電機
57、批量化生產,在慢速移動機器人、高端醫療等領域取得突破,訂單超產能,產線持續擴張;鼎智科技為國內首家實現空心杯電機自動化批產企業,自研制造設備保障產品一致性和壽命,已向軍工及醫療領域滲透;兆威機電和偉創電氣則分別聚焦齒輪箱一體化驅動方案與機器人測試樣機,具備逐步切入中高端市場的潛力。識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2020/3737 Table_PageText 深度分析|通用設備 圖圖 21:空心杯電機競爭格局:空心杯電機競爭格局 數據來源:電機通公眾號,廣發證券發展研究中心 從競爭壁壘看,國外廠商在電機材料、本體結構和電磁方案設計等方面具備領先優勢,兼具成熟的工藝與批產能力。國
58、內廠商雖與之存在差距,但近年來在驅動控制、國內廠商雖與之存在差距,但近年來在驅動控制、繞線設備及本土化適配方面不斷突破,隨著人形機器人、醫療器械等下游放量應用繞線設備及本土化適配方面不斷突破,隨著人形機器人、醫療器械等下游放量應用的催化,國產空心杯電機有望加速進入高端替代窗口期。的催化,國產空心杯電機有望加速進入高端替代窗口期。(二)微型絲杠:精密直線傳動核心部件,驅動性能與結構緊湊性兼具(二)微型絲杠:精密直線傳動核心部件,驅動性能與結構緊湊性兼具 微型滾珠絲杠是靈巧手內部微型滾珠絲杠是靈巧手內部關鍵的線性傳動裝置,其核心作用在于將電機的旋轉運關鍵的線性傳動裝置,其核心作用在于將電機的旋轉運
59、動轉換為高精度線性運動,實現手指的精準屈伸。動轉換為高精度線性運動,實現手指的精準屈伸。相較于傳統的螺紋傳動方案,滾珠絲杠通過滾珠在絲杠槽內滾動來降低摩擦,具備更高的傳動效率和定位精度,使靈巧手在有限的空間內提供更穩定的推力輸出。目前,微型滾珠絲杠已廣泛應用于人形機器人、醫療康復設備、精密執行機構等領域,為靈巧手的高自由度操控提供了核心支撐。相較于其他傳動方式,微型滾珠絲杠在高精度、低摩擦、小型化設計方面具備顯著相較于其他傳動方式,微型滾珠絲杠在高精度、低摩擦、小型化設計方面具備顯著優勢,適用于靈巧手對精細控制和緊湊結構的需求。優勢,適用于靈巧手對精細控制和緊湊結構的需求。首先,滾珠絲杠的滾珠
60、傳動方式大幅減少了機械摩擦損耗,使手指關節在執行高精度抓取動作時更加穩定。其次,其高推力緊湊型設計能夠在有限空間內提供較大的輸出力矩,滿足靈巧手對小型化和高功率密度的要求。此外,滾珠絲杠的耐用性較高,使靈巧手在高強度使用場景下具備更長的使用壽命。識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2121/3737 Table_PageText 深度分析|通用設備 圖圖 22:滾珠絲杠結構:滾珠絲杠結構 數據來源:金屬加工公眾號,廣發證券發展研究中心 滾珠絲杠和行星滾柱絲杠是兩種常見的高精度線性傳動裝置,但由于結構和性能特滾珠絲杠和行星滾柱絲杠是兩種常見的高精度線性傳動裝置,但由于結構和性能特性的不
61、同,在機器人不同部件中的應用場景有所區別。滾珠絲杠性的不同,在機器人不同部件中的應用場景有所區別。滾珠絲杠由于結構緊湊、摩擦小、響應快,適用于低載荷、高精度、小型化應用,如靈巧手及微型執行機構,適用于低載荷、高精度、小型化應用,如靈巧手及微型執行機構,在需要高靈活性和精細運動控制的場景表現優異。相比之下,行星滾柱絲杠行星滾柱絲杠則更適用于高負載、高剛性應用,如機械臂和大扭矩執行機構如機械臂和大扭矩執行機構。其承載能力和剛性遠超滾珠絲杠,適用于工業機器人及人形機器人大關節驅動,以提升整體系統的穩定性和耐久性。表表 3:滾珠絲杠與行星滾柱絲杠對比:滾珠絲杠與行星滾柱絲杠對比 特性 滾珠絲杠 行星滾
62、柱絲杠 結構組成 由絲杠、螺母、鋼球、導珠管等組成。絲杠和螺母螺紋為單頭或多頭,絲杠、螺母螺紋滾道為單圓弧滾道或雙圓弧滾道,結構簡單。由絲杠、螺母、滾柱、內齒圈、壓蓋、擋圈等構成。絲杠、螺母為齒形角 90三角形多頭螺紋,滾柱為雙凸圓弧齒形單頭螺紋,結構復雜。循環方式特點 絲杠、螺母滾道通過導珠管組成滾珠循環回路,每一個導珠管組成 1.5 圈或多圈滾珠鏈,絲杠副可以由多個導珠管組成多個滾珠鏈。滾柱絲杠結構類似于行星齒輪結構,絲杠有多個滾柱,且滾柱與絲杠、螺母呈多點接觸。滾動體 滾珠 滾柱 外形尺寸 由于滾珠螺母及滾珠絲杠滾道槽較深,滾珠嵌在絲杠、螺母內部,因此,滾珠螺母外形尺寸小。由于絲杠螺母牙
63、型深度較小,滾柱直徑又大,滾柱螺母外形尺寸大。運動平穩性 由于滾珠在絲杠循環滾珠鏈中運動要通過返向機構,容易產生沖擊,影響絲杠副平穩性。滾柱在絲杠中滾動沒有返向機構,不產生沖擊、震動,因而絲杠副運行平穩。傳動效率 由于滾珠外表面粗糙度高且精度高,滾動摩擦系數小,傳動效率高,可以大于 90%。雖滾柱與絲杠、螺母接觸為點接觸及滾動摩擦,由于螺母、絲杠及滾柱加工誤差及表面粗糙度等原因,傳動效率一般低于 90%。承載 小規格、小導程,承載小,大規格、大導程承載大。滾柱接觸點多,接觸承載大。小規格、小導程行星滾柱絲杠副承載大于滾珠絲杠副承載。識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2222/373
64、7 Table_PageText 深度分析|通用設備 加工及裝配工藝性 簡單 復雜 可靠性 結構簡單,零件加工及裝配精度易于保證,因此,可靠性高。絲杠、螺母為多頭細牙螺紋,由于螺紋分度誤差及牙型強度等原因,實際承載遠小于理論承載,且可靠性差。數據來源:行星滾柱絲杠副的研究(肖正義,2019),廣發證券發展研究中心 未來,微型滾珠絲杠的發展趨勢將圍繞更高精度、更輕量化、更智能化方向展開,未來,微型滾珠絲杠的發展趨勢將圍繞更高精度、更輕量化、更智能化方向展開,以適應靈巧手對高性能傳動組件的需求。以適應靈巧手對高性能傳動組件的需求。首先,隨著人形機器人對手部執行機構小型化的要求提升,微型滾珠絲杠的結
65、構設計將進一步優化,以減小直徑并提升推力密度。其次,高性能材料的應用將提升微型絲杠的耐磨性,降低摩擦損耗,并實現更輕的質量優化。最后,智能傳感融合方案的發展將進一步提升微型滾珠絲杠的閉環控制能力,如結合力傳感器、位置編碼器,提升靈巧手在不同抓取任務中的精準適應能力,使機器人具備更強的感知交互能力。國內微型絲杠產業鏈加速構建,企業布局呈現“擴產投入國內微型絲杠產業鏈加速構建,企業布局呈現“擴產投入+產品突破產品突破+并購整合”三并購整合”三類模式。類模式。微型絲杠作為靈巧手等小型執行機構中的關鍵直線傳動部件,對精度、體積、裝配和材料性能要求極高,屬于滾珠絲杠體系中的高難度細分方向。當前,多家企業
66、已在絲杠領域形成一定制造能力,部分廠商具備向微型規格延伸的技術與工藝基礎,正加快向微型絲杠賽道探索與切入。擴產投入型企業如擴產投入型企業如震??萍颊鹪?萍?、浙江榮泰浙江榮泰、北特科技、北特科技、恒立液壓和、恒立液壓和五洲新春五洲新春,正通過,正通過新建產線和產能擴張完善滾珠絲杠產品體系,為后續小型化延伸提供支撐。新建產線和產能擴張完善滾珠絲杠產品體系,為后續小型化延伸提供支撐。震??萍家秧樌ǔ梢粭l行星滾柱絲杠半自動產線并投入批量生產,五洲新春擬投資15億元建設微型與行星滾柱絲杠產線,恒立液壓與浙江榮泰在海外布局線性驅動工廠,提升結構件一體化制造能力。北特科技在蘇州、泰國兩地同步擴建滾珠絲杠副
67、產線,提升系統配套能力。產品突破型企業如貝斯特、雙林股份、新坐標等,依托原有精密結構件或電驅動核產品突破型企業如貝斯特、雙林股份、新坐標等,依托原有精密結構件或電驅動核心零部件基礎,逐步啟動滾珠絲杠副開發,部分樣品進入車規級與機器人領域的客心零部件基礎,逐步啟動滾珠絲杠副開發,部分樣品進入車規級與機器人領域的客戶驗證階段。戶驗證階段。盡管是否具備微型規格能力仍待進一步驗證,但其制造能力和平臺具備一定的延伸潛力,部分廠商已同步推進工藝平臺建設與小批量交付測試。并購路徑成為部分廠商切入并購路徑成為部分廠商切入微型絲杠微型絲杠市場的重要方式。市場的重要方式。南京化纖通過重大資產重組控股南京工藝裝備,
68、掌握精密絲杠副制造技術;雷迪克在首次收購狄茲精密未果后,轉而收購謄展精密股權,持續尋找切入路徑;浙江榮泰最終完成對狄茲精密的并購,推動其在小型化絲杠方向布局落地;捷昌驅動則聯合浙江靈巧智能科技設立合資公司,布局微型絲杠在智能執行器方向的產業化方案。整體來看整體來看,絲杠具備較高制造門檻與市場壁壘,微型絲杠作為其中技術與工藝要求絲杠具備較高制造門檻與市場壁壘,微型絲杠作為其中技術與工藝要求更高的細分方向,正逐步成為國內高端零部件廠商的重要延伸目標。隨著企業平臺更高的細分方向,正逐步成為國內高端零部件廠商的重要延伸目標。隨著企業平臺建設、客戶驗證與產能釋放同步推進,國產微型絲杠有望在靈巧手、手術機
69、器人等建設、客戶驗證與產能釋放同步推進,國產微型絲杠有望在靈巧手、手術機器人等高精密場景率先實現替代突破。高精密場景率先實現替代突破。識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2323/3737 Table_PageText 深度分析|通用設備 表表 4:微型微型絲杠絲杠潛在玩家潛在玩家 類型類型 企業企業 相關進展相關進展 戰略擴產戰略擴產 震??萍?公司機器人零部件滾柱絲杠產線建設進展順利,已建成一條行星滾柱絲杠半自動產線并投入批量生產,日產能拓展至 50 套,自建絲杠綜合測試實驗室已投入使用。公司計劃在 2025 年 Q1 開始建設第二條半自動產線,并在 2025 年年內建設一條集加
70、工、在線檢測、裝配于一體的全自動絲杠生產線,以提高產品一致性和穩定性。此外,公司精密零部件開拓下游客戶進展順利,行星滾柱絲杠產品已實現小批試制并通過客戶性能測試。浙江榮泰 2024 年上半年,公司通過全資子公司新加坡榮泰在墨西哥和泰國成立子公司的方式投資建設生產項目 北特科技 25 年 3 月投資泰國孫公司,經營項目包括零部件加工制造;24 年 10 月簽訂投資協議,擬在蘇州昆山投資 18.5 億元設立行星滾阻絲杠研發基地 恒立液壓 布局海外墨西哥工廠,用于建設線性驅動器和超大重型油缸,投資金額 2.5 億元,預計 2026 年底完成建設 五洲新春 2025 年公司計劃投資 15 億元用于建設
71、行星滾珠絲杠以及微型滾珠絲杠及智能汽車建設,同時和杭州新劍簽訂合作框架協議,共同推進行星滾珠絲杠以及微型滾珠絲杠等研發 產品突破產品突破 貝斯特 貝斯特在工業母機、新能源汽車和人形機器人領域取得進展。工業母機方面,高精度絲杠副和導軌副獲批量訂單,C0 級絲杠副實現突破;新能源汽車領域,滾珠絲杠副完成首次客戶交樣;人形機器人領域,行星滾柱絲杠工藝優化,批量生產工藝布局完善,國產化設備開發推進。雙林股份 23 年 7 月開始對滾珠絲杠立項研發,已經完成滾珠絲杠樣件知道,預計 24 年 12 月份實現 EHB制動用滾珠絲杠軸承 PPAP;完成人形機器人滾珠絲杠研發,正在推進樣件和設備投資 新坐標 拓
72、展冷成形技術在駐車滾珠絲杠等多領域運用。并購整合型并購整合型 捷昌驅動 與浙江靈巧智能科技有限公司共同出資成立浙江靈捷機器人零部件有限公司 雷迪克 2024 年 10 月,公司與上海狄茲精密簽訂股權收購意向性協議,2024 年 11 月股權購意向性協議終,2025 年 3 月 7 號宣布擬收購謄展精密 51%股權 南京化纖 24 年 11 月公司擬收購南京工藝裝備 100%股份,南京工藝裝備擁有高精度滾珠絲杠副、大型滾珠絲杠副,滾動導軌副生產線 浙江榮泰 2025 年 2 月 15 日宣布計劃收購狄茲精密 51%的股權 數據來源:震??萍迹?00953 震??萍纪顿Y者關系管理信息 202502
73、19,浙江榮泰:投資者關系活動記錄表 2025-01,五洲新春關于擬簽訂對外投資協議的公告,五洲新春:五洲新春關于簽訂戰略合作框架協議的公告,貝斯特:300580 貝斯特投資者關系管理信息南京工藝裝備官網,恒立液壓:中國國際金融股份有限公司關于江蘇恒立液壓股份有限公司部分募投項目結項及延期的核查意見,北特科技 2024 年半年報,雙林股份 2024 年半年報,杭州雷迪克節能科技有限公司關于簽訂股權收購意向協議的公告 2025-008,南京化纖:關于重大資產重組進展的公告(2025-007),愛企查,廣發證券發展研究中心(三)觸覺傳感器:提升靈巧手感知能力的關鍵單元,兼具精度與柔性控(三)觸覺傳
74、感器:提升靈巧手感知能力的關鍵單元,兼具精度與柔性控制要求制要求 觸覺傳感器是靈巧手中關鍵的感知元件,主要作用在于模擬人手的觸覺能力,觸覺傳感器是靈巧手中關鍵的感知元件,主要作用在于模擬人手的觸覺能力,感知接觸壓力、摩擦力、剪切力等外界物理信息,并將其轉換為可處理的電信號,供系統進行實時反饋控制。其廣泛部署于指腹、掌面等位置,幫助靈巧手實現對物體的力控調節、自主適應與穩健抓取,是實現高精度抓取、避免夾碎或滑落的核心硬件支撐。尤其在人形機器人、康復輔助、精密制造等場景中,觸覺反饋已成為評估靈巧手智能化水平的重要指標。識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2424/3737 Table_P
75、ageText 深度分析|通用設備 觸覺傳感器根據感應原理的不同,主要可分為電容式、電阻式和壓電式三類,觸覺傳感器根據感應原理的不同,主要可分為電容式、電阻式和壓電式三類,各類型方案在性能表現上具有明顯差異。電容式傳感器在靈敏度、重復性、溫度穩定性及設計靈活性方面表現優異,適用于對精度與可靠性要求較高的仿生手或人形機器人場景,缺點則在于最大量程與最小元件尺寸方面表現一般。電阻式傳感器的優勢在于可實現較小元件尺寸,靈活嵌入柔性結構中,同時具備較大量程,但其靈敏度、重復性及溫度穩定性相對較差,限制了在高精度任務中的應用空間。壓電式傳感器靈敏度一般,在微小壓力識別方面性能有限,除量程較差外,在重復性
76、、溫度穩定性及設計靈活性方面表現同樣不佳??傮w來看,電容式傳感器在整體性能維度上具備最優平衡,未來在高端靈巧手中的應用占比有望持續提升。表表 5:觸覺傳感器分類:觸覺傳感器分類 感測技術感測技術 電容式電容式 電阻式電阻式 壓電式壓電式 最大量程 良好 優秀 一般 靈敏度 優秀 較差 一般 最小元件尺寸 一般 優秀 較差 重復性 優秀 一般 較差 溫度穩定性 優秀 一般 較差 設計靈活性 優秀 一般 一般 數據來源:Pressure Profile Systems 官網,廣發證券發展研究中心 觸覺傳感器的技術壁壘主要體現在信號靈敏性、動態響應速度、柔性貼合能力與系觸覺傳感器的技術壁壘主要體現在
77、信號靈敏性、動態響應速度、柔性貼合能力與系統集成度。統集成度。一方面,傳感器需要具備高靈敏度和高分辨率,能準確感知微小接觸力變化;另一方面,器件必須具備柔性材料和薄型結構,能夠貼合復雜曲面并不影響手部運動自由度。此外,傳感器的集成能力和抗干擾性能也是量產應用的關鍵:既要與電機、控制器無縫協同,又需避免復雜電磁環境下信號漂移。產業端方面,當前市場已初步形成以歐美日企業為主導、國內廠商加速突破的格局。產業端方面,當前市場已初步形成以歐美日企業為主導、國內廠商加速突破的格局。國際方面,SynTouch、Novasentis、Tekscan Inc.、JDI等廠商在高精度觸覺傳感器方面具有領先布局,已
78、廣泛用于工業抓取與仿生手產品中。國內方面,觸覺傳感器尚處于早期產業化階段,代表企業逐步突破核心感知結構設計與封裝集成等關鍵環節。帕西尼推出的PX-6AX GEN2系列具備多維指尖與腹部觸覺測量能力,支持三軸力(MPa)與力矩(N/Nm)輸出;漢威科技依托蘇州能斯達專注于柔性微納傳感器產業化,推出多款柔性壓力感知模塊;福萊新材發布的FOS系列電子皮膚集成壓力、溫度、剪切等多模態感知,可滿足機器人高精度仿生反饋需求。隨著人形機器人滲透率提升,觸覺傳感器有望在中長期成為自主可控受益環節。識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2525/3737 Table_PageText 深度分析|通用設備
79、 圖圖 23:2022全球觸覺傳感器市場競爭份額全球觸覺傳感器市場競爭份額 數據來源:研觀天下,廣發證券發展研究中心 表表 6:部分部分國際國際觸覺觸覺傳感器龍頭傳感器龍頭梳理梳理 公司名稱公司名稱 國家國家 公司簡介公司簡介 Novasentis 美國 專注于開發超薄、高性能的柔性觸覺傳感器技術,產品廣泛應用于可穿戴設備、醫療器械和消費電子等領域。Tekscan,Inc.美國 提供高精度的壓力和觸覺傳感解決方案,產品涵蓋醫療、工業、牙科和消費電子等多個行業。JDI 日本 主要以顯示技術聞名,近年來涉足柔性觸覺傳感器領域,致力于將觸覺反饋集成到其顯示產品中。數據來源:各公司官網,廣發證券發展研
80、究中心 表表 7:國內國內觸覺傳感器觸覺傳感器產品產品 公司 產品型號 特點 部分產品圖片部分產品圖片 帕西尼帕西尼 PX-6AX GEN2系列 產品包括多維觸覺指尖傳感器和多維觸覺指腹傳感器;測量輸出(可選):表面應力分布(三軸陣列,單位 MPa),三維力及三維力矩(N/Nm);采樣頻率 漢威科技漢威科技 柔性觸覺傳感器 其子公司蘇州能斯達專注于柔性微納傳感技術的研發和產業化。福來新材福來新材 機器人觸覺與電子皮膚 FOS 系列 集成壓力、溫度、接近覺和剪切力多模態感知,支持機器人觸覺反饋和信號采集;即貼即用設計,適配復雜曲面結構,實現精準實時反饋,滿足智能機器人高靈敏觸覺需求。數據來源:各
81、公司官網,蘇州能斯達官網,廣發證券發展研究中心 CR5,57.10%其他,42.90%識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2626/3737 Table_PageText 深度分析|通用設備 (四)腱繩:傳動核心結構,兼顧仿生結構與多關節協調控制(四)腱繩:傳動核心結構,兼顧仿生結構與多關節協調控制 腱繩為靈巧手關鍵腱繩為靈巧手關鍵柔性驅動結構,具備仿生性與高集成優勢。柔性驅動結構,具備仿生性與高集成優勢。腱繩是實現靈巧手柔性驅動與仿生結構的核心環節之一,其通過模擬人體肌腱構型,在空間受限條件下實現遠程牽引控制,具備輕量化、高柔順性與結構緊湊等優勢,廣泛應用于高自由度靈巧手設計中。在
82、結構上,腱繩一般由高強度柔性材料制成,配合驅動源、導向結構和回彈裝置形成完整閉環,適用于需要高精度控制與低摩擦傳動的復雜手部運動系統。特斯拉第三代Optimus靈巧手即采用腱繩作為主要傳動介質,17個驅動器通過腱繩布置于掌背及手指部位,構建出手指各關節上的自由度配置。腱繩驅動結構的技術壁壘主要體現在布線路徑、張力控制與腱繩材料選型三個層面。腱繩驅動結構的技術壁壘主要體現在布線路徑、張力控制與腱繩材料選型三個層面。首先,在腱繩布線方面,為保證每個關節獲得合適的張力與運動幅度,需進行精準需進行精準的路徑規劃與張力分配設計的路徑規劃與張力分配設計,同時要避免過多的摩擦損耗和控制耦合。其次,腱繩系統對
83、控制精度要求極高,尤其在回彈控制、張力保持與冗余協調方面,對傳感器和算法的響應速度與魯棒性提出更高要求。圖圖 24:腱繩間的作用關系:腱繩間的作用關系 數據來源:腱傳動靈巧手指的傳動分析與結構設計(李柏毅,2019),廣發證券發展研究中心 腱繩結構腱繩結構配置日益復雜,材料性能決定控制邊界與壽命極限。配置日益復雜,材料性能決定控制邊界與壽命極限。腱繩在使用中不僅承擔傳動任務,還需長期承受高頻疲勞、彎曲與摩擦,材料性能直接影響系統穩定性與控制上限。以Tesla第三代靈巧手為例,其通過17個腱繩驅動器實現22個自由度控制,全部依賴高性能腱繩完成不同關節動作的力傳導,要求腱繩材料兼具高張力、高柔性與
84、抗疲勞性能。此外,腱繩端部連接、張力傳感器集成與滑動導管設計也對材料耐磨與尺寸穩定性提出更高要求。根據腱傳動靈巧手指的傳動分析與結構設計(李柏毅,2019)介紹,目前腱繩主要目前腱繩主要分為兩類:金屬絲繩與高分子材料腱繩。分為兩類:金屬絲繩與高分子材料腱繩。金屬絲繩(如鎢鋼絲繩)具備一定強度和耐磨性,但存在彎曲半徑大、剛性高、傳動效率低等明顯缺陷,更適合工業機械。相較之下,高分子纖維編織而成的腱繩具備 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2727/3737 Table_PageText 深度分析|通用設備 柔性高、質量輕、強度高與耐磨性好的特點,如UHMVPE,根據國家新材料產業資源
85、共享微信公眾號說明,其強度為優質鋼材的14倍,碳釬維的2倍,芳綸纖維的1.7倍。圖圖 25:鋼絲:鋼絲 圖圖 26:超高分子量聚乙烯纖維(:超高分子量聚乙烯纖維(UHMVPE)數據來源:大業股份公司官網,廣發證券發展研究中心 數據來源:國家新材料產業資源共享微信公眾號,廣發證券發展研究中心 海外海外UHMWPE廠商在技術成熟度和品牌影響力方面處于領先。廠商在技術成熟度和品牌影響力方面處于領先。荷蘭皇家帝斯曼集團是世界上率先形成UHMWPE纖維產業化的公司,也一直是UHMWPE纖維行業的引領者,其他生產商還包括美國霍尼韋爾國際公司以及日本的東洋紡織株式會社、三井化學株式會社等。國內廠商正加速構建
86、自主可控的腱繩材料供應體系。國內廠商正加速構建自主可控的腱繩材料供應體系。受制于核心原料與技術門檻,國內材料長期依賴進口,但近年來產業鏈國產替代趨勢明顯加速。高強度鋼絲方向,大業股份作為國內鋼繩行業龍頭,根據愛企查顯示,已于2024年底設立專注腱繩開發的子公司大業機器人科技,現階段已向特斯拉等客戶送樣。UHMWPE方向,恒安安、南山智尚亦在積極拓展下游應用,逐步填補本土產業空白。表表 8:腱繩:腱繩部分部分材料商梳理材料商梳理 供應商 產品類別 地區 特點 Dyneema UHMWPE 纖維(Dyneema)荷蘭 全球領先的高強度纖維,廣泛應用于機器人傳動系統。Honeywell UHMWPE
87、 纖維(Spectra)美國 高性能纖維材料,應用于多種高要求領域,包括機器人腱繩。東洋紡東洋紡 UHMWPE 纖維(Tsunooga)日本 在亞洲市場具有重要影響力的高強度纖維產品。恒輝安防恒輝安防 UHMWPE 纖維 中國 國內主要的 UHMWPE 纖維生產商之一,產品應用于安全防護和工業領域。南山智尚南山智尚 UHMWPE 纖維 中國 國內 UHMWPE 纖維生產商,產品規格多樣。識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2828/3737 Table_PageText 深度分析|通用設備 大業股份大業股份 鋼絲繩 中國 主要生產胎圈鋼絲、鋼簾線等,根據公司在投資者互動平臺回復,其正
88、在研發特種鋼絲以應用于機器人領域。數據來源:國家新材料產業資源共享微信公眾號,QY Research,各公司官網,廣發證券發展研究中心 四四、從研發驅動到應用導向,靈巧手玩家演化出多元成、從研發驅動到應用導向,靈巧手玩家演化出多元成長路徑長路徑(一)因時機器人:靈巧手領域的快速成長型玩家,產品落地節奏加速(一)因時機器人:靈巧手領域的快速成長型玩家,產品落地節奏加速 以靈巧手為核心產品,兼顧微型伺服電機等關鍵零部件的研發制造,形成了以技術以靈巧手為核心產品,兼顧微型伺服電機等關鍵零部件的研發制造,形成了以技術突破驅動商業化落地的清晰路徑。因時機器人突破驅動商業化落地的清晰路徑。因時機器人從20
89、16年在北京成立至今,2019年,蘇州子公司成立,仿人五指靈巧手通過海外上市技術產品認證,客戶數量突破百家,并完成Pre-A+輪融資,為后續大規模市場化奠定基礎。2020年起,公司在仿生五指靈巧手與微型伺服電機雙線發力,產品入選國家重點研發計劃,30mm與50mm行程的微型伺服電缸量產,率先切入醫療設備上游市場,開啟商業化探索。2021年完成A輪融資,電缸累計銷量突破萬臺,訂單金額突破百萬元,進一步驗證產品力與市場接受度。2022年,公司加快組織架構擴張,成立上海子公司,推動靈巧手在教育科研、工業、醫療等多場景落地。2023年完成B+輪融資,靈巧手銷售量迎來爆發式增長,在新能源汽車行業實現規模
90、化交付,并獲北京市“專精特新”企業認證。2024年,年,根據公司官網信息,公司實現靈巧手年度交付近公司實現靈巧手年度交付近2000臺,臺,完成超億元B2輪融資,參與工信部揭榜掛帥項目,蘇州基地正式投產,具備規?;a能力。整體來看,因時機器人在靈巧手賽道中具備核心產品矩陣、自主核心零部件及多輪資本支持的優勢,已形成已形成“技術驗證技術驗證小批量交付小批量交付行業滲透行業滲透產能擴張產能擴張”的發展閉環,未來有望在多的發展閉環,未來有望在多場景復制商業模式,持續擴大領先優勢。場景復制商業模式,持續擴大領先優勢。因時機器人面向人形機器人應用場景,推出兩款靈巧手產品RH56BFX-2與RH56DFX
91、-2,分別滿足快速操作與大力抓取的多元化需求。RH56BFX-2主打輕量化與高速度特性,采用R5485控制接口,配備五指六自由度與12個關節數,整體自重540g,在保持較低負載的前提下,具備6N的拇指最大抓握力與4N的四指抓握力,拇指和四指彎曲速度分別達到750/s與570/s,適用于手勢交互、輕物抓取等對響應速度要求高的場景。RH56DFX-2則聚焦大力抓取與剛性執行,結構參數與RH56BFX-2一致,但顯著提升抓力性能,拇指和四指最大抓握力分別為15N和10N,同時保持良好的控制穩定性,適用于機器人裝配、仿真抓取等對抓取力與操作精度要求較高的復雜任務。產品定價為5萬元/只,現已進入多個示范
92、場景驗證階段 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 2929/3737 Table_PageText 深度分析|通用設備 表表 9:因時機器人靈巧手系列產品及基本屬性:因時機器人靈巧手系列產品及基本屬性 型號 RH56BFX-2 RH56DFX-2 控制接口 R5485 R5485 手指數量 5 5 自由度 6 6 關節數 12 12 工作電壓 DC24V 10%DC24V 10%自重 540g 540g 拇指最大抓握力 6N 15N 四指最大抓握力 4N 10N 拇指側擺速度 235。/s 107。/s 拇指彎曲速度 150。/s 70。/s 四指彎曲速度 570。/s 260。/s
93、 特點 速度快、抓握力小、集成力傳感器 速度適中、抓握力大、集成力傳感器 應用場景 適用于彈鋼琴及手勢交互等場景 適用于機器人或假肢的抓取操作 售價/5 萬元/只 產品圖片 數據來源:因時機器人產品手冊,愛采網,廣發證券發展研究中心(二)傲意科技:聚焦仿生義肢與機器人末端應用,構建雙線產品體系(二)傲意科技:聚焦仿生義肢與機器人末端應用,構建雙線產品體系 建以核心器件自研為基礎、覆蓋康復醫療與人機交互應用的技術與產品體系。建以核心器件自研為基礎、覆蓋康復醫療與人機交互應用的技術與產品體系。傲意科技成立于2015年,專注于神經信號傳感器、人機神經接口及AI識別算法的自主研發,形成以智能仿生義肢、
94、神經康復系統、腦電監測設備及可穿戴外骨骼為核心的產品矩陣。公司技術體系完整,累計獲得60余項核心專利與9項軟件著作權,具備較強的底層技術自主可控能力。憑借在神經科學與人工智能交叉領域的持續積累,傲意科技正加速核心技術國產化替代進程,并在智能仿生與腦機接口賽道持續鞏固技術壁壘與產品落地能力。傲意科技圍繞智能仿生手與機器人末端執行器兩大核心方向,推出傲翼傲意科技圍繞智能仿生手與機器人末端執行器兩大核心方向,推出傲翼(OHand)與)與ROHand兩款代表性產品兩款代表性產品,分別面向義肢適配與機器人集成場景,構建了覆蓋醫療與智能制造的多元化產品體系。傲翼(OHand)智能仿生手定位于高性能義肢市場
95、義肢市場,根據公司官網介紹,其采用五指獨立直線電機驅動方案,具備高自由度與高響應性,最大拇指推力達1.1千克力,支持27種預設手勢動作,用戶可通過OHand App進行個性化設置并實現云端管理。產品外形擬人,提供標準手與小手型號,滿足不同人群適配需求,應用于康復義肢與教育科研等領域。識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 3030/3737 Table_PageText 深度分析|通用設備 ROHand則針對人形機器人和工業機器人需求優化則針對人形機器人和工業機器人需求優化。根據公司官網信息,該型號具備6個主動自由度與11個運動關節,結構緊湊、重量輕,采用鋁合金與鋅合金材料,并內嵌PID
96、控制算法,抓取精度可達 1mm。該產品可實現捏取、抓握等多種擬人動作,適用于人形機器人、仿真平臺、智能巡檢等高集成度場景,具備良好的系統兼容性與擴展性。表表 10:傲意科技靈巧手系列產品及基本屬性:傲意科技靈巧手系列產品及基本屬性 產品名稱產品名稱 傲翼傲翼(OHand)智能仿生手)智能仿生手 ROHand 機器人靈巧手機器人靈巧手 適用場景適用場景 義肢適配、康復醫療、科研教學 人形機器人、機器人末端執行器、智能巡檢等 主要驅動方式主要驅動方式 五指獨立直線電機驅動 電機驅動,PID 控制 自由度自由度/關節數關節數 預置 27 種常用手勢動作,支持自定義 6 自由度,11 關節 最大拇指推
97、力最大拇指推力 1.1 千克力 最大食指推力最大食指推力 0.45 千克力 控制精度控制精度 1mm 材質材質 鋁合金、鋅合金 控制方式控制方式 支持 Android/IOS 平臺 App 控制,支持云端同步 內置 PID 電機控制系統 產品特性產品特性 擬人外形,雙尺寸可選,支持個性化手勢設置 結構緊湊、輕量化,動作靈活 產品圖片產品圖片 數據來源:傲意科技公司官網,廣發證券發展研究中心(三)靈巧智能:打造多模態感知與(三)靈巧智能:打造多模態感知與 AI 融合的模塊化靈巧手融合的模塊化靈巧手 聚焦多模態感知與模塊化設計的量產型高性能五指末端執行器。聚焦多模態感知與模塊化設計的量產型高性能五
98、指末端執行器。靈巧智能科技2024年10月推出首款量產型五指靈巧手DexHand021,面向復雜操作與多任務適應場景,具備較強的通用性與系統集成潛力。產品采用電機驅動與腱繩傳動結構,具備采用電機驅動與腱繩傳動結構,具備19個個自由度(其中自由度(其中12個為主動自由度)個為主動自由度),整體自重1.0kg,支持位置、法向力、切向力及接近覺四類多模態傳感。在結構層面強化模塊化設計,五指均可獨立更換,使用壽命超過10萬次,滿足工業科研用戶對高可靠性與易維護性的并重需求。識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 3131/3737 Table_PageText 深度分析|通用設備 圖圖 27:D
99、exHand021結構尺寸結構尺寸 圖圖 28:DexHand021手指自由度手指自由度 數據來源:DexHand 使用說明書,廣發證券發展研究中心 數據來源:DexHand 使用說明書,廣發證券發展研究中心 DexHand021靈巧手在控制性能與智能化接口方面具備全面擴展能力。靈巧手在控制性能與智能化接口方面具備全面擴展能力。在功能實現方面,根據使用說明書,DexHand021通過CANFD通信協議支持電機位置控制與關節位置控制雙模式,最小開合時間達1.0秒,最大負載能力為5kg,可實現轉魔方、球形抓握、多指捏夾等15種以上類人復雜操作。配套軟件生態完備,支持Python、C+、ROS等開發
100、接口,集成動作映射、遙操作、強化學習等AI算法工具包,并可結合動作捕捉與VR交互系統,構建集感知、控制與訓練于一體的開放式平臺,賦能智能機器人與科研應用場景的快速落地與拓展。表表 11:DexHand021產品屬性產品屬性 產品型號產品型號 DexHand021 驅動方式驅動方式 電機驅動 傳動方式傳動方式 腱繩傳動 自由度自由度/關節數關節數 共 19 個自由度(12 主動+7 被動)/15 個關節 自重自重 1.0 kg 控制模式控制模式 電機位置控制、關節位置控制 最小開合時間最小開合時間 約 1.0 秒 負載能力負載能力 最大 5kg 使用壽命使用壽命 10 萬次 產品圖片產品圖片 數
101、據來源:DexHand 使用說明書,廣發證券發展研究中心(四)捷昌驅動:聚焦線性驅動,研發機器人核心(四)捷昌驅動:聚焦線性驅動,研發機器人核心零部件零部件 深耕線性驅動系統,服務多元化應用領域。深耕線性驅動系統,服務多元化應用領域。捷昌驅動成立于2000年,專注于線性驅 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 3232/3737 Table_PageText 深度分析|通用設備 動產品的研發、生產和銷售。公司產品廣泛應用于智慧辦公、醫療康護、智能家居和工業自動化等領域。作為行業龍頭企業,作為行業龍頭企業,根據公司官網說明,捷昌驅動牽頭起草了捷昌驅動牽頭起草了中國直流電動推桿和電動升降桌
102、行業標準,推動了行業的標準化和產業化中國直流電動推桿和電動升降桌行業標準,推動了行業的標準化和產業化進程。進程。布局機器人核心零部件,深化靈巧手領域合作。布局機器人核心零部件,深化靈巧手領域合作。捷昌驅動(603583.SH)專注于線性驅動技術,布局機器人線性關節和靈巧手等核心零部件的研發與應用。根據愛企查信息顯示,公司與浙江靈巧智能科技有限公司共同出資成立浙江靈捷機器人零部公司與浙江靈巧智能科技有限公司共同出資成立浙江靈捷機器人零部件有限公司件有限公司,專門從事機器人靈巧手、關節模組、空心杯電機、微傳動部件及電機驅動器等關鍵零部件的研發、生產和銷售。同時,公司主持承擔浙江省2024年度“領雁
103、”研發攻關計劃項目高推力密度電動線性致動器關鍵技術研究,重點面向人形重點面向人形機器人線性執行器關節開展研發及產業化。機器人線性執行器關節開展研發及產業化。目前已完成大、中、小三款線性執行器關節樣機設計與初步制作,正處于樣品測試與工藝優化階段。核心部件中,絲杠與電機主要實現自研自產,進一步增強公司在機器人核心零部件環節的技術壁壘與國產化替代能力。圖圖 29:捷昌驅動部分電動推桿產品:捷昌驅動部分電動推桿產品 圖圖 30:浙江靈捷機器人零部件有限公司股權結構:浙江靈捷機器人零部件有限公司股權結構 數據來源:捷昌驅動公司官網,廣發證券發展研究中心 數據來源:愛企查,廣發證券發展研究中心(五)雷賽智
104、能:依托電機驅動優勢,(五)雷賽智能:依托電機驅動優勢,自研推出自研推出靈巧手靈巧手整手產品整手產品 電機驅動技術見長,深度布局機器人核心部件市場。電機驅動技術見長,深度布局機器人核心部件市場。雷賽智能作為國內領先的運動控制整體解決方案提供商,主業聚焦于步進、伺服電機及其驅動系統的研發與產業化,在工業自動化、數控設備、醫療儀器等領域具備穩定的客戶基礎與出貨規模。近年來,公司積極向機器人核心零部件領域延伸,依托自主控制算法與電機驅動積淀,加快在空心杯電機、減速器、絲杠等關鍵零部件的產品化落地,構建多層次的機器人驅控系統平臺。浙江靈巧智能科技有限公司,57%浙江捷昌線性驅動科技股份有限公司,43%
105、識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 3333/3737 Table_PageText 深度分析|通用設備 圖圖 31:雷賽智能產品情況:雷賽智能產品情況 數據來源:雷賽智能公司官網,廣發證券發展研究中心 推出推出DH系列靈巧手,切入人形機器人關鍵末端賽道。系列靈巧手,切入人形機器人關鍵末端賽道。2024年,公司發布DH系列靈巧手解決方案,正式進入人形機器人末端執行器賽道。首款型號DH116具備具備11個自個自由度(含由度(含6個主動自由度)個主動自由度),自重僅490g,單指最大負載10kg、整手最大負載達40kg,適用于輕量化、多功能的工業與服務型機器人場景。產品采用無刷空心杯伺服
106、電機、產品采用無刷空心杯伺服電機、行星減速器與滾珠絲杠的聯合驅動方案行星減速器與滾珠絲杠的聯合驅動方案,搭載FOC電流環與力位混合控制算法,性能指標突出。標配6個觸覺傳感器,并支持選配多模態感知模塊,實現對溫濕度、滑動與振動等信息的高精度識別。圖圖 32:DH 系列靈巧手核心部件系列靈巧手核心部件 數據來源:中國傳動網、廣發證券發展研究中心 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 3434/3737 Table_PageText 深度分析|通用設備 (六)兆威機電:發揮微型傳動技術優勢,切入靈巧手等高精度執行端市(六)兆威機電:發揮微型傳動技術優勢,切入靈巧手等高精度執行端市場場 深耕微
107、型傳動領域,拓展靈巧手等機器人核心部件。深耕微型傳動領域,拓展靈巧手等機器人核心部件。兆威機電成立于2001年,專注于微型傳動系統和微型驅動系統的研發、生產和銷售。公司產品以高精度、小體積、低噪音等特點,廣泛應用于汽車電子、醫療器械、工業自動化、智能消費品和通信設備等領域。作為微型傳動領域的領先企業,兆威機電在電機控制、傳動系統和微電機等方面積累了豐富的經驗,形成了從設計到制造的完整產業鏈。推出高可靠性靈巧手,進軍人形機器人關鍵部件市場。推出高可靠性靈巧手,進軍人形機器人關鍵部件市場。2024年11月,兆威機電發布了其最新靈巧手,正式進軍人形機器人核心部件市場。該靈巧手采用仿生學設計,根據公司
108、官網信息,其擁有17個自由度個自由度(可擴展至20個),每根手指至少具備3個自由度,能夠模擬人手的復雜動作。核心部件包括電機驅動控制器、微電機和傳動模核心部件包括電機驅動控制器、微電機和傳動模組等組等,均為自主研發,確保了產品的高可靠性和高精度。其中,傳動模組設計壽命高達10年,回程差小于1,電機控制誤差不超過0.3,并配備3個以上的傳感器,實現精確的動力輸出和快速響應。圖圖 33:兆威機電靈巧手發布:兆威機電靈巧手發布 圖圖 34:兆威機電靈巧手產品結構:兆威機電靈巧手產品結構 數據來源:兆威機電公司官網,廣發證券發展研究中心 數據來源:兆威機電公司官網,廣發證券發展研究中心 五五、風險提示
109、、風險提示(一)(一)人形機器人人形機器人產品落地不及預期產品落地不及預期 人形機器人雖已取得較大進展,但仍尚處于量產初期,考慮到人形機器人技術具備復雜性,短期內量產難度較大,相關廠商的人形機器人的研發和量產的落地依然具有不確定性。(二二)靈巧手方案靈巧手方案迭代風險迭代風險 機器人靈巧手目前尚處在選型和驗證階段,新技術或是新方案的出現會對靈巧手整 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 3535/3737 Table_PageText 深度分析|通用設備 體結構、驅動傳動等部分零部件的選型產生影響,進而影響供應鏈。(三)供應鏈競爭格局的變化風險(三)供應鏈競爭格局的變化風險 目前人形機
110、器人處于量產早期,靈巧手也處于定型階段,核心零部件供應商與下游整機廠仍是初步合作,后續隨著產能的提高,部分零部件降本趨勢明顯,可能會對部分環節的競爭格局造成影響,進而影響供應鏈的盈利能力。識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 3636/3737 Table_PageText 深度分析|通用設備 廣發機械行業研究小組廣發機械行業研究小組 代 川:首席分析師,中山大學數量經濟學碩士,2015 年加入廣發證券發展研究中心。孫 柏 陽:聯席首席分析師,南京大學金融工程碩士,2018 年加入廣發證券發展研究中心。朱 宇 航:資深分析師,上海交通大學機械電子工程碩士,2020 年加入廣發證券發展研
111、究中心。汪 家 豪:資深分析師,美國約翰霍普金斯大學金融學碩士,2022 年加入廣發證券發展研究中心。范 方 舟:資深分析師,中國人民大學國際商務碩士,2021 年加入廣發證券發展研究中心。王 寧:資深分析師,北京大學金融碩士,2021 年加入廣發證券發展研究中心。蒲 明 琪:高級分析師,紐約大學計量金融碩士,2022 年加入廣發證券發展研究中心。黃 曉 萍:高級研究員,復旦大學金融碩士,2023 年加入廣發證券發展研究中心。張 智 林:研究員,同濟大學建筑學碩士,2024 年加入廣發證券發展研究中心。廣發證券廣發證券行業投資評級說明行業投資評級說明 買入:預期未來12 個月內,股價表現強于大
112、盤10%以上。持有:預期未來12 個月內,股價相對大盤的變動幅度介于-10%+10%。賣出:預期未來12 個月內,股價表現弱于大盤10%以上。廣發證券廣發證券公司投資評級說明公司投資評級說明 買入:預期未來12 個月內,股價表現強于大盤15%以上。增持:預期未來12 個月內,股價表現強于大盤5%-15%。持有:預期未來12 個月內,股價相對大盤的變動幅度介于-5%+5%。賣出:預期未來12 個月內,股價表現弱于大盤5%以上。聯系我們聯系我們 廣州市 深圳市 北京市 上海市 香港 地址 廣州市天河區馬場路26 號廣發證券大廈47 樓 深圳市福田區益田路6001 號太平金融大廈 31 層 北京市西
113、城區月壇北街 2 號月壇大廈 18層 上海市浦東新區南泉北路 429 號泰康保險大廈 37 樓 香港灣仔駱克道 81號廣發大廈 27 樓 郵政編碼 510627 518026 100045 200120-客服郵箱 法律主體聲明法律主體聲明 本報告由廣發證券股份有限公司或其關聯機構制作,廣發證券股份有限公司及其關聯機構以下統稱為“廣發證券”。本報告的分銷依據不同國家、地區的法律、法規和監管要求由廣發證券于該國家或地區的具有相關合法合規經營資質的子公司/經營機構完成。廣發證券股份有限公司具備中國證監會批復的證券投資咨詢業務資格,接受中國證監會監管,負責本報告于中國(港澳臺地區除外)的分銷。廣發證券
114、(香港)經紀有限公司具備香港證監會批復的就證券提供意見(4 號牌照)的牌照,接受香港證監會監管,負責本報告于中國香港地區的分銷。本報告署名研究人員所持中國證券業協會注冊分析師資質信息和香港證監會批復的牌照信息已于署名研究人員姓名處披露。重要聲明重要聲明 投資對不依據內 識別風險,發現價值 請務必閱讀末頁的免責聲明 3737/3737 Table_PageText 深度分析|通用設備 廣發證券股份有限公司及其關聯機構可能與本報告中提及的公司尋求或正在建立業務關系,因此,投資者應當考慮廣發證券股份有限公司及其關聯機構因可能存在的潛在利益沖突而對本報告的獨立性產生影響。投資者不應僅依據本報告內容作出
115、任何投資決策。投資者應自主作出投資決策并自行承擔投資風險,任何形式的分享證券投資收益或者分擔證券投資損失的書面或者口頭承諾均為無效。本報告署名研究人員、聯系人(以下均簡稱“研究人員”)針對本報告中相關公司或證券的研究分析內容,在此聲明:(1)本報告的全部分析結論、研究觀點均精確反映研究人員于本報告發出當日的關于相關公司或證券的所有個人觀點,并不代表廣發證券的立場;(2)研究人員的部分或全部的報酬無論在過去、現在還是將來均不會與本報告所述特定分析結論、研究觀點具有直接或間接的聯系。研究人員制作本報告的報酬標準依據研究質量、客戶評價、工作量等多種因素確定,其影響因素亦包括廣發證券的整體經營收入,該
116、等經營收入部分來源于廣發證券的投資銀行類業務。本報告僅面向經廣發證券授權使用的客戶/特定合作機構發送,不對外公開發布,只有接收人才可以使用,且對于接收人而言具有保密義務。廣發證券并不因相關人員通過其他途徑收到或閱讀本報告而視其為廣發證券的客戶。在特定國家或地區傳播或者發布本報告可能違反當地法律,廣發證券并未采取任何行動以允許于該等國家或地區傳播或者分銷本報告。本報告所提及證券可能不被允許在某些國家或地區內出售。請注意,投資涉及風險,證券價格可能會波動,因此投資回報可能會有所變化,過去的業績并不保證未來的表現。本報告的內容、觀點或建議并未考慮任何個別客戶的具體投資目標、財務狀況和特殊需求,不應被
117、視為對特定客戶關于特定證券或金融工具的投資建議。本報告發送給某客戶是基于該客戶被認為有能力獨立評估投資風險、獨立行使投資決策并獨立承擔相應風險。本報告所載資料的來源及觀點的出處皆被廣發證券認為可靠,但廣發證券不對其準確性、完整性做出任何保證。報告內容僅供參考,報告中的信息或所表達觀點不構成所涉證券買賣的出價或詢價。廣發證券不對因使用本報告的內容而引致的損失承擔任何責任,除非法律法規有明確規定??蛻舨粦员緢蟾嫒〈洫毩⑴袛嗷騼H根據本報告做出決策,如有需要,應先咨詢專業意見。廣發證券可發出其它與本報告所載信息不一致及有不同結論的報告。本報告反映研究人員的不同觀點、見解及分析方法,并不代表廣發證券
118、的立場。廣發證券的銷售人員、交易員或其他專業人士可能以書面或口頭形式,向其客戶或自營交易部門提供與本報告觀點相反的市場評論或交易策略,廣發證券的自營交易部門亦可能會有與本報告觀點不一致,甚至相反的投資策略。報告所載資料、意見及推測僅反映研究人員于發出本報告當日的判斷,可隨時更改且無需另行通告。廣發證券或其證券研究報告業務的相關董事、高級職員、分析師和員工可能擁有本報告所提及證券的權益。在閱讀本報告時,收件人應了解相關的權益披露(若有)。本研究報告可能包括和/或描述/呈列期貨合約價格的事實歷史信息(“信息”)。請注意此信息僅供用作組成我們的研究方法/分析中的部分論點/依據/證據,以支持我們對所述相關行業/公司的觀點的結論。在任何情況下,它并不(明示或暗示)與香港證監會第5 類受規管活動(就期貨合約提供意見)有關聯或構成此活動。權益披露權益披露(1)廣發證券(香港)跟本研究報告所述公司在過去12 個月內并沒有任何投資銀行業務的關系。版權聲明版權聲明 未經廣發證券事先書面許可,任何機構或個人不得以任何形式翻版、復制、刊登、轉載和引用,否則由此造成的一切不良后果及法律責任由私自翻版、復制、刊登、轉載和引用者承擔。系因此者應當考慮存潛利益沖突而獨性產生影響僅容