灵巧手作为人形机器人末端执行器,其性能对机器人整体工作表现至关重要。灵巧手设计的关键要素包括驱动、传动和感知,设计朝着更多自由度、更接近人手和更轻量化方向发展。
特斯拉Optimus灵巧手经历了多次迭代升级,其一代灵巧手拥有6个主动自由度,采用空心杯电机驱动,齿轮箱+金属腱绳传动方案,每个手指搭配霍尔效应传感器,但无法精密抓取,仅适合工厂环境。新一代Optimus灵巧手在自由度、电机、传动方案和感知能力方面进行全面升级,单手自由度提升至22个,电机数量增加至13/17个,采用无刷有齿槽电机替换部分空心杯电机,采用行星齿轮箱+行星滚柱丝杠+腱绳三级传动方案,触觉传感器覆盖更广,集成六维力传感器。
基于以上变化,未来灵巧手可用场景或从工厂升级至C端,特斯拉方案引起其他本体厂模仿,降本是设计方案的重要考量因素。
电机是灵巧手理想驱动方案,需求量随自由度增加而增加。空心杯电机因其平稳、低噪音、结构紧凑等优势被用于灵巧手,海外大厂在专业绕线设备和绕组设计上具有优势。无刷有齿槽电机尺寸相对较大,但可将灵巧手电机外置于手臂,从而降低空间的限制,未来有机会替代部分空心杯电机,帮助灵巧手降本和供应链国产化。建议关注兆威机电、鸣志电器、拓邦股份、鼎智科技、伟创电气、禾川科技。
减速器持续创新,腱绳传动广泛使用,丝杠为重要增量。行星和谐波减速器可用于灵巧手中,行星减速器价格优势明显,国产化空间显著。腱绳传动灵活柔性,是应用最多的传动形式,主流腱绳材料包括钢丝绳和超高分子量聚乙烯纤维。丝杠为灵巧手新增部件,与腱绳复合传动可实现优势互补,行星滚柱丝杠具备高精度和传动效率,目前成本较高,随着降本有望逐步取代滚珠丝杠成为主流方案,目前国产化率还较低。建议关注中大力德、绿的谐波、同益中、南山智尚、石化油服、恒辉安防、大业股份、五洲新春、恒立液压、北特科技、长盛轴承、双林股份。
感知能力是灵巧手应用的基础。六维力传感器常安装于手腕脚腕关节,高价值品类。柔性触觉传感器覆盖面积增加,感知维度精度增加,未来传感器有望从灵巧手拓展至全身更多部位。建议关注东华测试、柯力传感、安培龙、汉威科技、福莱新材、申昊科技。
投资建议:关注价值量高环节+技术演进方向,技术壁垒与降本速度或为公司主要竞争力。建议关注兆威机电、中大力德、北特科技、柯力传感。