基本信息
文件名称:电新行业灵巧手:人形机器人核心执行末端.pptx
文件大小:629.7 KB
总页数:38 页
更新时间:2025-06-02
总字数:约2.11千字
文档摘要

1;01;灵巧手是人形机器人核心执行末端;特斯拉Optimus灵巧手持续迭代;5;2;灵巧手产业链图谱;灵巧手的关键组成部分包括驱动系统、传动系统、感知系统、控制系统,具体如下:

驱动系统:负责提供动力,用于实现各手指的运动;按照驱动

源不同可分为电机、液压、气压以及形状记忆合金等,目前以电机驱动为主。

传动系统:将动力转化为手指关节运动。灵巧手的传动方式较多,包括连杆传动、齿轮/蜗轮蜗杆传动、腱绳传动等。

感知系统:需要配置传感器实现感知能力,包括触觉传感器、

力觉传感器等。

控制系统:处理传感器传来的各种信息,并根据预设的算法和指令,控制电机和传动装置,实现对灵巧手动作的精准控制。;灵巧手驱动系统:以电驱为主;2.2.1;;;电机:空心杯电机为目前主流方案,无刷有齿槽电机具备明显成本优势

无刷有齿槽电机

① 定义结构:直流无刷电机系统是由转子、定子以及电机控制部分组成。其中,转子主要由永磁体等构成,定子则由线圈绕组和铁心组成,

电机控制部分由换相和检相元件以及无刷电机控制器组成。

② 分类:直流无刷电机分为有槽和无槽。最初的直流无刷电机是有槽设计,目前市场上大多数直流无刷电机仍是这种设计。相比于无槽,有槽设计的主要缺点在于存在齿槽扭矩效应的影响,导致电机转速不平稳,使平滑运动较难实现,尤其在低速运动时;其优点在于磁流量密

度更高,扭矩生产更有效、更高效。

考虑性价比,无刷有齿槽电机应用有可能提升。?8mm、?10mm空心杯电机单价大部分在1000-2000元不等,而直流无刷电机的单价范围大部分在500元以下,直流无刷电机具备明显的成本优势。我们认为,后续若机器人降本需求迫切,无刷有齿槽电机的应用有可能提升,但仍需

要综合考虑价格因素、平滑运行和齿轮消除因素对应用的影响等。

图:直流无刷电机结构图;灵巧手传动系统:关注微型丝杠腱绳复合传动;关注微型丝杠腱绳复合传动。腱驱动原理为电机和滚珠丝杠外置于手臂中,电机通过减速箱带动滚珠丝杠,电机轴的转动被转化为丝杠螺母的平移运动,丝杠螺母拉动腱绳,腱绳另一端连接到手指指???上,拉动手指绕关节轴旋转。整体来看,传动过程主要从电机?减速箱?丝杠?腱绳?手指指骨。

腱绳的传动方案对于腱驱动手指动力与运动的传递至关重要。目前,主流的腱绳传动方案有三种:N型、N+1型、2N型。其中,N、

N+1、2N分别代表驱动N个独立自由度所需的驱动单元数目。;灵巧手传动系统:关键部件-微型丝杠;微型行星减速器:由于微型行星减速器具备价格优势技术成熟度相对较高,是灵巧手中应用的主要减速器类型。

微型谐波减速器:与行星减速器相比,谐波减速器结构更紧凑,能在有限的空间内实现更高的传动比,适用于对空间要求苛刻的灵巧手部位,未来随着技术成熟度提升,应用需求有望增加。;腱绳材料:腱绳材料通常选择高强度和低摩擦材料,可分为钢丝绳和高分子纤维绳(超高分子量聚乙烯纤维为代表)两大类:

①钢丝绳:

钢丝绳没有内摩擦,且与滑动表面的摩擦系数较小,同时强度高,可提供较大承载力,是腱绳材料较优选择。从材料和工艺看,钢丝绳常见的材料有碳素钢丝绳、不锈钢丝绳、镀锌钢丝绳、合金钢丝绳等,钢丝绳通常用多股绞合形成线缆,以达到更优的性能。

手术机器人线绳与灵巧手工况类似,通常采用钨钢丝绳,具有优异的断裂强度和超长的循环寿命,以daVinciSP系统为代表的钢丝驱动型设计有较多系统采纳,十余股钢丝绳穿过手术工具内部的小孔牵拉实现关节的弯转运动。

2024年9月2日,据上证e互动,大业股份表示机器人产业领域用特种钢丝处于研发和市场拓展。

②超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE):

具备高强度、低蠕变性、耐磨损以及折叠不受损等特性,能够满足灵巧手动力传动的要求。

从全球供应来看,荷兰DSM公司是全球领先的高性能材料供应商之一,其核心产品Dyneema广泛用于腱绳传动系统中。美国Honeywell公司生产的Spectra纤维,也广泛应用于腱绳传动系统中。

据2025年2月南山智尚在互动易(深交所)的回答,公司表示“目前拥有超高分子量聚乙烯纤维产能合计3600吨,远期规划10000吨,现有3600吨超高纤维均已全面投产并实现满产满销。其产品性能对标国际领先企业,在纤维强度(断裂强力达≥40cN/dtex)、耐磨性、轻量化等关键指标上达到国际水准”;“目前国际某新能源公司及海外部分灵巧手公司采用的主流腱绳材料是UHMWPE。公司生产的纤维强度可以满足相关领域的应用,公司正关注机器人领域发展动态,同时精进超高分子量聚乙烯纤维生产技术工艺及新产品的研发,正积极推进机器人领域相关下游的应用”。;19;20;3;雷赛智能;伟创电气;兆威机电;浙江荣泰;南山智尚;27;4;投资建议;5;产品名称;案例分析:帕西尼