人形機器人靈巧手專題報告：結構向高承載發展，絲杠數量或將倍增.pdf

人形機器人靈巧手專題報告：結構向高承載發展，絲杠數量或將倍增。基于功能性和長期目標，靈巧手往人手方向發展是大勢所趨。若以函數表示，機器人靈巧手替代人手的條件為 F(X,Y,Z)=(自由度、抓握能力、感知能力、承重能力，穩定性，經濟性)≥F(人手)。

自由度是當前特斯拉靈巧手發生最大變動的地方。根據特斯拉GEN2官方視頻，GEN2單手自由度為11個，而特斯拉 24Q2 業績會上，馬斯克說明后續手部自由度將為22個，往人手方向靠近。這意味著與之配套的單自由度零部件，即 驅動裝置、傳動裝置、傳感裝置等數量都將隨之提升。

驅動裝置上，預計空心杯電機和無刷有齒槽電機將成主流，假設單手用量約13~17個，當前雙手價值量3.4~15.3萬 元。驅動方式包含電機驅動、液壓驅動、氣壓驅動和形狀記憶合金驅動。由于電機驅動具備體積小、響應快等優勢， 憑借較強的性價比成為主流方案。以特斯拉為例，其手部采用了空心杯電機，據Maxon官網，其單價達4675元，而 兆威機電旗艦店的空心杯電機約2000元/個，無刷有齒槽電機售價僅160元/個，基于成本考慮，后續無刷有齒槽電 機有望憑借較高的經濟性部分替代空心杯電機的布局。中高端領域中，空心杯電機市場基本被外資廠商壟斷，外資企 業市場份額達到85%以上。但國內布局工業用空心杯電機的企業較多，有望快速切入機器人領域，實現國產化降本。

傳動裝置上，當前處于腱繩向絲杠切換的關鍵時間點，假設單手用量13~17套，當前雙手價值量為5.5~10.6萬元。 傳動方式主要包含腱繩、絲杠、齒輪、連桿等。早期靈巧手采用齒輪、連桿等傳動機構，然而因為尺寸和質量大、運 動不靈活等問題逐漸被淘汰。模仿動物肌腱傳動方式的腱繩傳動目前廣泛被靈巧手采用。但此方案的問題在于承載力 較低，因此有可能被承載力更高的絲杠方案替代。在2024年北京機器人展覽上，KGG展出4mm直徑的行星滾柱絲杠， 以及直徑1.5mm的行星滾珠絲杠；此外KGG還展出了集成了行星滾柱絲杠方案的靈巧手。當前已布局手部微型絲杠的 公司較少，目前包含新劍傳動、五洲新春和KGG等。

傳感器裝置上，觸覺傳感器是價值量最大環節，單手用量約5套，雙手價值量約1351元。根據特斯拉GEN2發布會， 特斯拉機器人上確定搭載了觸覺傳感器，其他靈巧手傳感器包含關節力矩傳感器、關節絕對位置傳感器、電機霍爾傳 感器和溫度傳感器。全球觸覺傳感器前三大廠商為Tekscan、Pressure Profile Systems、Sensor Products Inc，市 占率共65%，國產傳感器預計后續憑較好的成本優勢提升國產替代率。

靈巧手正往更高自由度、高感知能力和低成本提升方向發展。據測算當前單只高性能靈巧手成本約4.5~13萬元，量 產后單手價格有望做到1萬元以下，高性能靈巧手DLR售價達80萬元/只，具備較大降本和降價空間。空心杯電機和 滾柱絲杠合計成本占比90%以上，是降本的核心。當前美國靈巧手技術高于國內，多家外資已經將自由度做到20個以 上，國產靈巧手自由度最多的是青龍（19個）。國產投入積極且具有價格優勢，國產靈巧手有望占據更多市場份額。