人形机器人专题（三）：灵巧手：结构向高承载发展，丝杠数量或将倍增

　　基于功能性和长期目标，灵巧手往人手方向发展是大势所趋。若以函数表示，机器人灵巧手替代人手的条件为F(X,Y,Z)=(自由度、抓握能力、感知能力、承重能力，稳定性，经济性)≥F(人手)。

　　自由度是当前特斯拉灵巧手发生最大变动的地方。根据特斯拉GEN2官方视频，GEN2单手自由度为11个，而特斯拉24Q2业绩会上，马斯克说明后续手部自由度将为22个，往人手方向靠近。这意味着与之配套的单自由度零部件，即驱动装置、传动装置、传感装置等数量都将随之提升。

　　驱动装置上，预计空心杯电机和无刷有齿槽电机将成主流，假设单手用量约13~17个，当前双手价值量3.4~15.3万元。驱动方式包含电机驱动、液压驱动、气压驱动和形状记忆合金驱动。由于电机驱动具备体积小、响应快等优势，凭借较强的性价比成为主流方案。以特斯拉为例，其手部采用了空心杯电机，据Maxon官网，其单价达4675元，而兆威机电旗舰店的空心杯电机约2000元/个，无刷有齿槽电机售价仅160元/个，基于成本考虑，后续无刷有齿槽电机有望凭借较高的经济性部分替代空心杯电机的布局。中高端领域中，空心杯电机市场基本被外资厂商垄断，外资企业市场份额达到85%以上。但国内布局工业用空心杯电机的企业较多，有望快速切入机器人领域，实现国产化降本。

　　传动装置上，当前处于腱绳向丝杠切换的关键时间点，假设单手用量13~17套，当前双手价值量为5.5~10.6万元。传动方式主要包含腱绳、丝杠、齿轮、连杆等。早期灵巧手采用齿轮、连杆等传动机构，然而因为尺寸和质量大、运动不灵活等问题逐渐被淘汰。模仿动物肌腱传动方式的腱绳传动目前广泛被灵巧手采用。但此方案的问题在于承载力较低，因此有可能被承载力更高的丝杠方案替代。在2024年北京机器人展览上，KGG展出4mm直径的行星滚柱丝杠，以及直径1.5mm的行星滚珠丝杠；此外KGG还展出了集成了行星滚柱丝杠方案的灵巧手。当前已布局手部微型丝杠的公司较少，目前包含新剑传动、五洲新春和KGG等。

　　传感器装置上，触觉传感器是价值量最大环节，单手用量约5套，双手价值量约1351元。根据特斯拉GEN2发布会，特斯拉机器人上确定搭载了触觉传感器，其他灵巧手传感器包含关节力矩传感器、关节绝对位置传感器、电机霍尔传感器和温度传感器。全球触觉传感器前三大厂商为Tekscan、PressureProfileSystems、SensorProductsInc，市占率共65%，国产传感器预计后续凭较好的成本优势提升国产替代率。

　　灵巧手正往更高自由度、高感知能力和低成本提升方向发展。据测算当前单只高性能灵巧手成本约4.5~13万元，量产后单手价格有望做到1万元以下，高性能灵巧手DLR售价达80万元/只，具备较大降本和降价空间。空心杯电机和滚柱丝杠合计成本占比90%以上，是降本的核心。当前美国灵巧手技术高于国内，多家外资已经将自由度做到20个以上，国产灵巧手自由度最多的是青龙（19个）。国产投入积极且具有价格优势，国产灵巧手有望占据更多市场份额。

　　投资建议

　　灵巧手是机器人的核心部件，根据特斯拉公开资料，特斯拉第三代灵巧手相比于第二代的变化为：（1）手部增加了自由度，从11个提升到22个，从而对应的电机数量将可能从原本的6个提升到13~17个；（2）驱动器装载部位由手部改为手腕。驱动上，电机驱动是当前主流的灵巧手驱动方式，由于第三代灵巧手自由度增加，所需电机数量增加，利好空心杯电机和无刷有齿槽电机供应商。传动上，腱绳+蜗轮蜗杆是特斯拉第一代方案，随着行业灵巧手丝杠的日渐成熟，叠加特斯拉提升单手承载力的需求，手部采用丝杠进行传动可能是一种发展方向，若单手丝杠为13根，则单个人形机器人需要26根丝杠，利好丝杠产业链供应商。感应上，第一代采用了霍尔传感器，第二代新增触觉传感器，由于触觉传感器价值量较大，利好相关传感公司。

　　风险提示

　　机器人落地进展不及预期风险，现有主业下游发展不及预期风险，竞争加剧的风险，价格超预期下降风险。