环保电新行业人形机器人专题（一）：经典五指灵巧手拆机，航空航天篇-20231116-光大证券-33页_2mb

经典五指灵巧手拆机：航空航天篇——人形机器人专题（一）总结

核心内容概述

五指灵巧手是机器人末端执行器的一种，主要用于执行复杂操作任务。在航空航天领域，五指灵巧手因其高可靠性、高操作性以及适应极端环境的能力，成为执行太空任务的重要工具。本文主要介绍了五指灵巧手的发展历程、典型产品、技术特点以及投资建议和风险分析。

主要观点

• 五指灵巧手是人形机器人与外界交互的关键部件，具有高度的灵活性和操作能力。
• 在航空航天环境中，灵巧手需要具备在超低温、强辐射、高真空等极端条件下稳定工作。
• 五指灵巧手通常具备多自由度设计、模块化结构、丰富的传感器系统，以实现高精度操作。
• 目前，五指灵巧手主要应用于空间机器人、服务机器人和远程控制系统，以辅助宇航员执行危险或重复性任务。

关键信息

五指灵巧手发展历程

• 1974年：日本电子技术实验室Okada
• 1982年：美国斯坦福大学Stanford/JPL
• 1983年：美国麻省理工学院和犹他大学Uath/MIT
• 1984年：日本日立公司Hitachi
• 1994年：德国宇航中心DLR-I
• 1998年：意大利热内亚大学DIST
• 1999年：美国宇航局Robonaut
• 2000年：德国宇航中心DLR-II
• 2004年：日本岐阜大学Gifu-III、英国Shadow公司Shadow
• 2010年：NASA和通用汽车公司GM Robonaut 2
• 2011年：德国宇航中心研发DEXHAND

典型五指灵巧手介绍

项目名称	国家	是否实际应用	驱动设计	传动方式	企业	重量	指尖力(N)	DOF(自由度)
Robonaut Hand	美国	✓	全驱动	腱/连杆	NASA	-	2.25kg	14
DLR Hand II	德国	-	全驱动	齿轮/带	德国宇航中心	1.8kg	30	13
Dexhand	德国	-	全驱动	腱	德国宇航中心	4kg	25	12
DLR/HIT Hand II	中国	✓	全/欠结合	齿轮/带	德国宇航中心、哈尔滨工业大学	1.5kg	10	15

技术特点

• 自由度设计：如Robonaut2手具有14个自由度，DLR Hand II具有13个自由度。
• 驱动方式：多采用腱驱动或齿轮/带传动，以适应不同任务需求。
• 传感器系统：包括关节力矩、关节位置、力/力矩、温度等传感器，提高操作精度和安全性。
• 材料与防护：使用高防护性材料，如铝质外壳、导电塑料电位计等，以应对太空环境的极端条件。

应用场景

• 舱外操作：如移除绝缘层盖、操作螺丝刀等。
• 舱内操作：如在空间站内部进行移动和操作。
• 科学实验：如在轨维修实验、遥操作等。

投资建议

• 关键部件投资机会：
  • 空心杯电机：建议关注鸣志电器、鼎智科技、伟创电气、拓邦股份；
  • 行星减速器、丝杠：建议关注中大力德、双环传动、贝斯特；
  • 传感器：建议关注柯力传感。

风险分析

1. 产业化进程不及预期：人形机器人产业链成本较高，尚未形成明确应用场景，可能影响供应链企业。
2. 竞争加剧风险：随着产业关注度提升，丝杠、空心杯电机、减速器等领域的竞争可能加剧。
3. 核心技术进步不及预期：人形机器人的发展依赖AI、自动驾驶及核心零部件技术进步，若技术发展滞后可能影响产业链落地。

参考资料

• 蔡世波《机器人多指灵巧手的研究现状、趋势与挑战》
• 吕博瀚《空间机器人多自由度灵巧手关键技术研究》
• 韩如雪《腱驱动空间多指灵巧手感知与控制关键技术研究》
• 孙成远《腱驱动灵巧手指结构设计及其运动分析与试验》
• 樊绍巍《类人型五指灵巧手的设计及抓取规划的研究》
• NASA、德国宇航中心官网
• 光大证券研究所汇总

致谢

感谢光大环保电新研究团队，特别是殷中枢、黄帅斌、和霖、郝骞、陈无忌等分析师的辛勤工作和贡献。