机械设备行业周报：特斯拉机器人灵巧手重大进展：驱控接近定型，量产将近

机械设备 2024年12月01日 投资评级：看好（维持）行业走势图 特斯拉机器人灵巧手重大进展：驱控接近定型，量 产将近 ——行业周报 孟鹏飞（分析师）罗悦（分析师） 29% 机械设备沪深300 mengpengfei@kysec.cn 证书编号：S0790522060001 luoyue@kysec.cn 证书编号：S0790524090001 14% 0% -14% -29% 2023-122024-042024-08 数据来源：聚源 相关研究报告 《特斯拉、OpenAI、英伟达、华为人形机器人生态简析—行业点评报告》 -2024.11.26 《看好科技成长主线，重点关注低国产化率的半导体量检测设备板块—行业周报》-2024.11.17 《顺周期、科技成长与出海—2025 年机械行业投资策略》-2024.11.13 特斯拉机器人重大进展，Optimus适配全新灵巧手 特斯拉X平台官网账号发布Optimus人形机器人最新视频，展示了其左手使用全新一代灵巧手与人进行抛接球游戏。机器人能够快速识别并预测球的轨迹，准确接住抛来的网球。灵巧手是OptimusGen3的关键升级之一，灵活性和抓取能力大幅提升，抓握与松开动作更加流畅，感知与决策能力也有所增强，且体积更小，更接近人手形态，未来有望完成更多复杂任务。团队表示本段视频是在实验室遥控进行，并有信心很快在所有新机器人上安装新灵巧手。从此次主要升级点来看，我们认为灵巧手驱控方案接近定型，人形机器人整机发布时点渐近。 灵巧手技术趋势：高集成度电机、微型齿轮箱、微型丝杠及电子皮肤OptimusGen3灵巧手结构采用“齿轮箱+丝杠+腱绳”传动方案，灵巧手自由度提升至22个，执行器集成至前臂，未来灵巧手技术趋势包括：（1）空心杯电机、无刷电机均有望采用：由于手部模块大部分集成到前臂，体积限制问题得以解决， 空心杯电机的体积优势不再必要，因此空心杯电机和无刷电机均有望被采用，低成本的无刷电机优势突出。（2）微型齿轮箱价值量提升，加工难度要求极高：灵 巧手的电机必须搭配微型齿轮箱（减速箱）才能发挥作用，对于齿轮加工的技术沉淀和对齿形的理解要求极高，具备微传动（电机+齿轮箱）综合能力的供应商 有望受益。（3）微型丝杠用量大幅增加：丝杠方案使得手部承载力得以提升，本 次方案新增手部微型滚珠丝杠，单手最多可能提升至约17根，微型丝杠用量大幅增加。（4）传感器向“电子皮肤”进化：随着手部灵活度提高，传感器逐步向柔性感知的“电子皮肤”进化，更好地感受力度、温度及滑动等物体特性。 灵巧手商业模式：兼具优异的市场潜力及竞争格局 灵巧手是人形机器人非常重要且特殊的环节，值得被重视，先发优势公司有望获得更高的市场估值。（1）商业模式：灵巧手是人形机器人非常特殊的环节，有 能力的人形机器人整机厂负责设计，供应商向整机厂提供灵巧手部件，并且具备从部件延伸至模组的能力，灵巧手模组价值量占人形机器人成本约20%，ASP 大幅提升。（2）应用场景：人形机器人根据需要可适配不同类型的灵巧手，涵盖 B端和C端多种形态，一台机器人可能不止需要两只手，实际市场潜力更为广阔。 （3）技术壁垒：灵巧手作为人形机器人最大增量，直接决定了灵活和精细工作能力，也是人形机器人应用落地的关键。相对于身体的关节执行器电机、减速器、丝杠等已有产品，灵巧手的企业较少，具备先发优势的公司将在市场中占据优势。 受益标的 （1）灵巧手模组：兆威机电；（2）齿轮箱：丰立智能；（3）传感器：雷赛智能、柯力传感；（4）电机：鸣志电器；（5）微型丝杠：五洲新春、震裕科技 风险提示：宏观经济波动风险；机器人量产不及预期；供应链发展不及预期。 行业研究 行业周报 开源证券 证券研究报 告 目录 1、特斯拉机器人重大进展，Optimus适配全新灵巧手3 2、灵巧手技术趋势：高集成度电机、齿轮箱、微型丝杠及电子皮肤4 3、灵巧手商业模式：兼具优异的市场潜力及竞争格局6 4、投资建议9 5、风险提示9 图表目录 图1：特斯拉机器人Optimus适配全新灵巧手3 图2：新一代Optimus手部拥有22个自由度，动作流畅接近人类4 图3：特斯拉Gen1灵巧手采用“腱绳+蜗轮蜗杆”的传动方案5 图4：特斯拉Gen3灵巧手应采用“腱绳+丝杠”的传动方案5 图5：特斯拉机器人灵巧手结构5 图6：特斯拉机器人手指传动结构5 图7：行星齿轮箱用于提高传动精度、增强扭矩输出能力6 图8：微型丝杠用于提供精确的线性驱动6 图9：兆威机电五指灵巧手发布7 图10：腾讯RoboticX灵巧手精确地将搅拌棒放回直径仅为8毫米的圆孔基座7 表1：灵巧手环节技术壁垒高，布局企业相对较少8 1、特斯拉机器人重大进展，Optimus适配全新灵巧手 特斯拉机器人重大进展：Optimus适配全新灵巧手，顺畅接抛球。2024年11月28日，TeslaOptimus官方账号在X平台发布最新视频，展示了最新的灵巧手。视频中，Optimus能够迅速识别、预判并准确接住工作人员抛来的网球，展现出极高的精确度和流畅的动作。新手部设计使得Optimus的左手更加紧凑，灵活性得到大幅提升，手指能够灵活弯曲，精确地抓住并松开网球。Optimus用左手接住球后，稳定持球几秒钟并松开，展示了手臂和身体协调动作的流畅性。值得注意的是，虽然左手动作非常协调，右手几乎没有参与此次操作。此次发布的视频配文“GotanewhandforBlackFriday”，意味着Optimus的新灵巧手是一个重要更新。灵巧手的进化展示了特斯拉在机器人技术，特别是灵巧操作和人机互动方面的突破，使Optimus机器人在实际任务中更接近人类水平。 图1：特斯拉机器人Optimus适配全新灵巧手 资料来源：TeslaOptimus、开源证券研究所 灵巧手驱控方案接近定型，人形机器人整机发布时点渐近。2024年10月11日MilanKovac曾表示，特斯拉很快将开始制造配备新灵巧手的OptimusGen3，但仍需解决触觉感知和重量分布的平衡问题。11月28日，此次主要升级点灵巧手成功完成适配，新一代灵巧手拥有22个自由度，相对上一代版本仅有11个自由度，动作更加流畅，能够快速感知和识别外部刺激，如抛来的物体，并通过精确的运动控制作出响应。手部、手臂和身体之间的协调性得到显著增强，抓取、握持和松开动作自然连贯。此外，新的设计更接近人手形态，并引入了微型行星减速箱、滚珠丝杠等技术，提升了系统的效率和精确度。团队表示本段视频是在实验室遥控进行，并有信心很快在所有新机器人上安装新灵巧手。从此次主要升级点来看，我们认为灵巧手驱控方案接近定型，人形机器人整机发布时点渐近。 图2：新一代Optimus手部拥有22个自由度，动作流畅接近人类 资料来源：特斯拉、开源证券研究所 2、灵巧手技术趋势：高集成度电机、齿轮箱、微型丝杠及电 子皮肤 OptimusGen3灵巧手结构采用“齿轮箱+丝杠+腱绳”传动方案，灵巧手自由度提升至22个，执行器集成至前臂。特斯拉最初一代灵巧手采用“齿轮箱+蜗轮蜗杆+腱绳”的传动方案，齿轮箱用于扩大电机输出的扭矩，由于执行器集成于手掌，空间限制使一代方案负载能力有限。全新Gen3灵巧手采用“齿轮箱+丝杠+腱绳”的传动方案，其中一级传动使用行星齿轮箱，二级传动通过丝杠提供高精度线性驱动， 三级传动则通过腱绳实现手臂模组与手指之间的连接。随着执行器集成由手掌移动至前臂，单手自由度（DOF）由11个提升至22个，主动自由度（DOA）由6个提 升17个，带来的变化包括负载能力提升，位置调整自由度打开、执行器用量的限制减小。 图3：特斯拉Gen1灵巧手采用“腱绳+蜗轮蜗杆”的传动方案 图4：特斯拉Gen3灵巧手应采用“腱绳+丝杠”的传动方案 资料来源：特斯拉、开源证券研究所资料来源：特斯拉、开源证券研究所 图5：特斯拉机器人灵巧手结构图6：特斯拉机器人手指传动结构 资料来源：特斯拉灵巧手专利《UNDERACTUATEDHANDWITHCABLE-DRIVENFINGERS》、开源证券研究所 资料来源：特斯拉灵巧手专利《UNDERACTUATEDHANDWITHCABLE-DRIVENFINGERS》、开源证券研究所 结合OptimusGen3全新灵巧手方案，未来灵巧手技术趋势包括：电机集成度更高，微型行星减速箱（齿轮箱）价值量提升且难度更高，微型丝杠用量大幅增加，不仅提升了灵巧手的响应速度，还能更好地配合多种传感器，提升触觉、压力和柔性感知能力（向电子皮肤演变）。 1、空心杯电机、无刷电机均有望采用：由于手部模块大部分集成到前臂，体积限制问题得以解决，空心杯电机的体积优势不再必要，因此空心杯电机和无刷电机均有望被采用，低成本的无刷电机优势突出。 2、微型齿轮箱价值量提升，加工难度要求极高：灵巧手的电机必须搭配微型齿轮箱（减速箱）才能发挥作用，对于齿轮加工的技术沉淀和对齿形的理解要求极高，具备微传动（电机+齿轮箱）综合能力的供应商有望受益。 3、微型丝杠用量大幅增加：丝杠方案使得手部承载力得以提升，本次方案新增手部行星滚珠丝杠，单手由0根提升至约17根，微型丝杠用量大幅增加。 4、传感器向“电子皮肤”进化：随着手部灵活度提高，传感器逐步向柔性感知的“电子皮肤”进化，更好地感受力度、温度及滑动等物体特性。传感器性能与算法直接相关，随着算法发展对硬件要求下降，传感器环节有望保持较高利润率。 图7：行星齿轮箱用于提高传动精度、增强扭矩输出能力图8：微型丝杠用于提供精确的线性驱动 资料来源：WITTENSTEIN、开源证券研究所资料来源：KGG、开源证券研究所 3、灵巧手商业模式：兼具优异的市场潜力及竞争格局 灵巧手是人形机器人非常特殊的环节，具有独特的商业模式和应用前景，不仅作为外部代工，还可集成模组或单独作为整机销售。灵巧手有望成为人形机器人竞争格局最好的环节，值得被重视，先发优势公司有望获得更高的市场估值。 1、从商业模式看灵巧手是人形机器人非常特殊的环节，有能力的人形机器人整机厂负责设计，供应商向整机厂提供灵巧手部件，并且具备从部件延伸至模组的能力，灵巧手模组价值量占人形机器人成本约20%，ASP大幅提升。整机厂（如TESLA、FigureAI、1X等）多自行设计并外采零部件，灵巧手作为模组，供应商可直接对接整机厂供应核心零部件。由于灵巧手的软硬件可分离，未来算法发展将降低对硬件 的依赖，供应商有望从模组扩展至整机制造。灵巧手软硬件可分离，未来算法发展将降低对硬件的依赖，供应商具备从零部件延伸至模组的能力。2024年11月14日，兆威机电举行灵巧手发布会，发布最新的灵巧手产品，其中内部的电机、减速箱和控制器等核心零部件均为内部自制，配备17个主动执行单元，其中单指节拥有3个及以上主动执行单元，精准模拟人手部的抓握等精细动作。 图9：兆威机电五指灵巧手发布 资料来源：兆威机电、开源证券研究所 2、从应用场景看，人形机器人根据需要可适配不同类型的灵巧手，涵盖B端和C端多种形态，一台机器人可能不止需要两只手，实际市场潜力更为广阔。人形机器人BOM表中，灵巧手价值量约占总成本20%，价值量占比高。实际上，灵巧手的应用场景更为多样人形机器人根据需要可适配不同类型的灵巧手，涵盖B端和C端多种形态，一台机器人可能不止需要两只手，实际市场潜力更为广阔。在深圳智 能机器人灵巧手产业发展大会上，腾讯RoboticX灵巧手展示了如何用一只手拿起杯子，另一只手拿起搅拌棒，熟练地进行搅拌，并精确地将搅拌棒放回直径仅为8毫米的圆孔基座。随着前沿技术的集成和功能的不断完善，灵巧手将在工业制造、医疗健康、家用服务等领域发挥潜力。 图10：腾讯RoboticX灵巧手精确地将搅拌棒放回直径仅为8毫米的圆孔基座 资料来源：腾讯RoboticX实验室、开源证券研究所 3、从技术壁垒看，灵巧手作为人形机器人最大增量，直接决定了灵活和精细工作能力，也是人形机器人应用落地的关键。相对于