报告行业投资评级 - 维持人形机器人行业"推荐"评级 [6][62] 核心观点 - 灵巧手是机器人手部末端执行器 主流类型为仿真外形+电机驱动+连杆/腱绳/齿轮传动 [6] - 驱动方案以外置手腕电机、手指根部电机和关节内置电机为主 电机数量与自由度正相关但成本更高 [6] - 传动方案中连杆刚度好成本低但自重重 腱绳轻便易实现多自由度但易磨损成本高 齿轮传动可反驱抗冲击但自重较大 [6] - 灵巧手研发重点聚焦抓握能力提升、自由度增加(特别是平摆自由度)及分控近指节与指尖能力 [6] - 行业处于技术突破与商业化落地初期 建议关注微型电机、腱绳材料、传感器、柔性皮肤及运控领域标的 [6][62] 灵巧手分类与技术方案 - 按外形分为抓夹式(2-3指简单开合)与仿生式(类人手复杂任务) [9] - 驱动方式包括电机驱动(主流)、液压/气压驱动和人工肌肉驱动 [9] - 传动方式分为齿轮传动、连杆传动和腱传动三种 [9] - 典型方案组合如Shadow Hand采用仿生+人工肌肉+腱传动 SCHUNK气动夹持器采用抓夹+气压驱动+连杆 [9] 驱动方案细节 - 电机放置分为外置手腕、手指根部和关节内置 后两者多用微型空心杯电机 [12] - 案例一:Shadow Hand采用20个电机+腱传动 实现高自由度但成本高 [12] - 案例二:HRI hand采用6个电机+连杆传动 欠驱动结构减少电机数量 [15] - 空心杯电机优选无刷无齿槽方案 外径可达10mm 功率密度达95%-97% 鸣志电器、兆威机电等为主要供应商 [17][18][19] 传动方案比较 - 连杆传动:刚度好负载强成本低 但自重重抗冲击弱 [23] - 腱绳传动:轻便易多自由度 但易磨损成本高精度低 [23] - 齿轮传动:可直驱解耦反驱抗冲击 但自重较大(如星动纪元XHAND1重1.1kg) [23] - 腱驱动分N、N+1、2N方案 如3自由度指需4根腱绳实现完全控制 [23] 腱绳材料特性 - 材料包括高分子聚乙烯(HMPE)、液晶聚合物(LCP)、芳纶等 超高分子量聚乙烯2022年中国市场规模达17.97亿元 [26] - 性能指标关注蠕变性(低蠕变材料更优)及最大受力(如Liros DC000-0701型号受力700daN) [25][26] 专利技术拆解 - 特斯拉灵巧手采用手掌内置电机+减速器驱动单指 腱绳布线创新提升抓握力并降低损坏风险 [31][33][37][39] - 优必选采用直线驱动件+弹性件+连杆传动 提高抓握贴合度 [40][43] - 银河通用通过嵌套式驱动器+连杆结构增强手掌弯曲能力 [44][47] - 星动纪元通过垂直叠放关节模组增加偏摆自由度 [48][51] - 兆威机电整合根部电机与关节内置步进电机实现多主动自由度 [52][54] - 因时机器人采用双电机并联分控指节与指尖 降低设计复杂度 [55][57] - 腾讯通过蜗轮蜗杆自锁近指节+长距离传动控制指尖 [58][60] 相关标的梳理 - 微型电机供应商:兆威机电(总市值387.14亿元)、鸣志电器(总市值342.06亿元) [63] - 腱绳材料供应商:南山智尚(总市值74.08亿元)、大业股份(总市值44.16亿元) [63] - 传感器供应商:柯力传感(总市值216.82亿元) [63] - 柔性皮肤供应商:汉威科技(总市值159.86亿元)、福莱新材(总市值109.37亿元) [63] - 运控供应商:固高科技(总市值177.48亿元)、雷赛智能(总市值155.90亿元) [63]
灵巧手专题系列报告1:从灵巧手专利拆解出发:看驱动及传动路径如何?