?恒立佳创:灵巧手技术路线逐步收敛,关注边际增量环节
一、人形机器人末端执行器,产业链边际变化空间大
灵巧手是人形机器人的末端执行器,由驱动、传动和感知三大系统构成。当前时点关注灵巧手主要在于三点,一是技术路线尚未完全收敛,仍处于持续迭代阶段,方案边际变化或带来关键零部件的边际增量;二是灵巧手是人形机器人功能实现的关键;三是市场空间大,灵巧手价值量占本体比重达 30%,2030 年市场规模有望达 450 亿元。
二、主流方案总结:轻量化、高自由度、多模态感知和复合传动
我们收集了 20 家国内外厂商 28 款灵巧手相关信息,对当前主流的灵巧手方案进行了总结,从迭代方向来看,主要的趋势可总结为三点:更灵活,高自由度 + 轻量化。主流方案自由度逐步由 6 个提升至 12-20 个,电机向小臂转移以降低自重并留出空间;更智能,多模态感知能力进化。灵心巧手的 L2、智元机器人的 SkillHand 等灵巧手通过多模态感知能够更好地处理柔软、不规则物体的识别与操作;更柔性,复合传动方案上手。国内灵巧手已逐步从连杆等纯刚性传动方案转向腱绳传动以及腱绳 + 丝杠的复合传动方案。
三、性能 & 成本双边约束下关注产业链增量机会
从当前主流方案迭代方向出发,建议重点关注以下灵巧手关键环节:
3.1 驱动电机:高价值量环节,自由度提升带动单手数量增加
随着自由度提升,灵巧手单手所需驱动电机数量增加。空心杯电机体积小、功率密度高、响应速度快,是灵巧手的理想驱动电机,但当前成本较高,有望在国产设备突破和下游需求拉动下实现降本以及国产替代;直流无刷电机技术指标逊于空心杯电机,但成本较低,Optimus Gen3 将驱动电机位置从手掌转移至小臂,空间要求降低,直流无刷电机应用率有望提升。
3.2 传动系统:丝杠 + 腱绳复合传动方案有望成为主流
在 Optimus Gen3 带领下,腱绳 + 丝杠的复合方案有望成为灵巧手传动系统迭代方向。其中腱绳传动能够为灵巧手提供更高的自由度和灵活性并减少空间占用和重量,UHMWPE 是腱绳的理想材料,2030 年灵巧手用 UHMWPE 市场规模有望达 52.8 亿元,国产厂商南山智尚等已有可用于灵巧手的产品;行星滚柱丝杠是理想的灵巧手传动元件,但仍受制于成本过高,国产厂商仍处于小批量试制阶段,滚珠丝杠作为低成本替代方案,国产厂商已形成批量供货能力。
3.3 触觉传感器:高技术壁垒的灵巧手必备环节
触觉传感器逐步成为灵巧手的必备部件,且逐步从指尖搭载向全手阵列式搭载的电子皮肤迭代。国产厂商有望在灵巧手下游需求拉动下逐步实现国产替代,国内优先的厂商包括非上市公司的帕西尼科技以及汉威科技和申昊科技等。
四、人形机器人进入大规模量产前夕,灵巧手技术路线逐步收敛,驱动电机、丝杠、腱绳和传感器等多个产业链关键环节迎来边际增量。(1) 有望打入主机厂供应链的灵巧手总成方案商;(2) 自由度提升背景下用量增加,设计和设备国产化降本潜力巨大的驱动电机;(3) 国内方案渗透率逐步提升,国产厂商机器人领域应用逐步落地;(4) 替代空间巨大的丝杠环节;(5) 应用量逐步增加的灵巧手标配触觉传感器。
(恒立佳创是恒立集团在上海成立的一站式客户解决方案中心,旨在为客户提供恒立全球12个生产制造基地生产的液压元件、气动元件、导轨丝杆、密封件、电驱电控、精密铸件、无缝钢管、传动控制与系统集成等全系列产品的技术支持与销售服务。)