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灵巧手行业深度报告
东风已至,星辰大海灵巧手或为人形机器人多代际更迭最受益环节。
东风已至,星辰大海
灵巧手或为人形机器人多代际更迭最受益环节。机器类人化发展契合现实世界需求,2025年进入人形机器人量产元年,且行业需求有望高增。参照中商产业研究院数据,2024年全球机器人灵巧手市场规模约76万只/17亿美元,至2030年全球机器人灵巧手市场规模将突破141万只/30亿美元。作为核心部件的灵巧手自由度不断提升,精密操作等能力不断优化,其设计需要满足高度仿生、灵活操作和复杂环境适应性等要求,具备负载能力、运动能力、控制能力、感知能力等。
驱动系统:集成智能,灵活动作。从自由度与驱动源的匹配数量来看,灵巧手驱动方式可分为全驱动和欠驱动,其中欠驱动可借助耦合等提高自由度,具备更高实用性。与液压驱动、气压驱动、SMA等方案对比来看,电机驱动具备较高控制精度和集成性。电机驱动器方面,空心杯电机在控制精度、体积方面更占优势,是灵巧手现有驱动电机的主流选择,有槽无刷电机等更具转矩、成本优势。
传动系统:精密高效,路线各异。灵巧手传动系统正朝着高精度、轻量化、仿生化和智能化方向发展,以满足各种场景的多样化需求。传统刚性传动(齿轮、丝杠等)与柔性传动(腱绳等)优势各异,各厂商对于传动系统技术路线选择不一,以特斯拉Optimus为代表的人形机器人厂商已逐步采用多种传动方案结合的形式。
传感系统:高敏多能,进程加速。灵巧手传感器系统对抓取、操控和感知能力有较大影响,机器人众多环节均大规模采用多种传感器,以使得机器人“拟人化”。力/力矩传感器、触觉传感器、位置/角度传感器(如编码器)等可分别察觉力/力矩、触觉、位置等外部单一变量,传感器正朝着多区域、柔性化、多模态趋势发展,电子皮肤已可集成多种传感功能,综合优势突出,行业成熟后将使得人形机器人朝人类”五感“方向加速发展。
特斯拉Optimus代际更迭中灵巧手自由度不断提升。复盘特斯拉Optimus多代际产品的更新进程,灵巧手的灵活度、精密操作性不断提升。2024年10月,特斯拉已官宣相较于上一代Gen2,第三代Optimus灵巧手已具备22个自由度,较上一代翻倍,我们预计各环节尤其是驱动系统部件个数有望提升。
投资建议:人形机器人赛道发展进入快车道,随特斯拉、宇树、Figure等重磅产品不断更新换代,人形机器人产业链将逐步趋于成熟。参照特斯拉Optimus从Gen1更迭至Gen3,灵巧手自由度不断提升,且精密操作、复杂环境操作能力不断加强,拉动对驱动系统、传动系统、传感系统等核心部件需求。建议关注:驱动系统相关标的【鸣志电器】【伟创电气】【汇川技术】【兆威机电】【信捷电气】【雷赛智能】等。传动
系统相关标的【绿的谐波】【双环传动】【北特科技】【贝斯特】等。传感系统相关标的【柯力传感】【东华测试】【汉威科技】等。
风险提示:人形机器人技术迭代不及预期风险、人形机器人降本不及预期风险、政策支持不及预期风险等。
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行业深度研究/电力设备及新能源
目录
1灵巧手:人形机器人交互核心部件 3
1.1灵巧手较普通执行器有更高自由度要求 3
1.2灵巧手需具备多种功能执行能力 4
2驱动系统:集成智能,灵活动作 6
2.1驱动形式:欠驱动具备更高实用性,电机驱动为主流 6
2.2驱动电机:精密度、成本、轻量化等为核心考量因素 10
3传动系统:精密高效,路线各异 13
3.1丝杠传动:滚珠丝杠综合优势突出 13
3.2齿轮减速装置:因地制宜,多方案优势各异 16
3.3腱绳传动:轻量化首选方案,腱绳为关键部件 19
3.4连杆传动:高刚度、较低自由度 20
4传感装置:高敏多能,进程加速 22
5产业链现状:Optimus升级路径为例 26
6投资建议 28
6.1驱动系统核心公司 28
6.2传动系统核心公司 32
6.3传感系统核心公司 34
7风险提示 36
插图目录 37
表格目录 38
行业深度研究/电力设备及新能源
1灵巧手:人形机器人交互核心部件
1.1灵巧手较普通执行器有更高自由度要求
人形机器人是机器人适应人类环境的最优解。相比专门为单一任务设计的机器人,人形机器人可以在不同场景之间快速切换,具有高度的通用性和灵活性,能够执行多种不同类型的任务,具有更广阔的商业应用前景。此外