灵巧手行业深度研究报告：机器人新型末端执行器，国内外研究进展加速-20231116-财通证券-29页_1mb

报告摘要

机器人灵巧手研究报告总结

核心内容

机器人灵巧手是一种新型末端执行器，模仿人手结构与功能，实现对物体的灵活抓取与操作，是人形机器人不可或缺的重要部件。随着人形机器人产业化的加速，灵巧手市场前景广阔，预计未来若人形机器人销量达百万台，灵巧手市场规模将突破千亿。目前，灵巧手研究在国内外均加速推进，技术不断成熟，但成本、灵活性、感知能力等仍是主要挑战。

主要观点

灵巧手的重要性：灵巧手在机器人与环境交互中起关键作用，其“灵巧”体现在手的姿势可变性，越高的可变性意味着越高的操作能力。
技术演进：灵巧手从早期的简单机械结构发展为具备高度系统集成、多自由度、多传感器融合的高科技产品。
商业化应用：国外厂商如SCHUNK、Shadow Robot、qb Robotics、Clone Robotics等已推出多种灵巧手产品，部分实现商业化生产，而国内企业如因时机器人、蓝胖子机器智能、腾讯RoboticsX实验室、思灵机器人等也在积极推动灵巧手的研发与应用。
投资建议：关注掌握空心杯电机、精密齿轮箱、编码器、驱动器、传感器、弹簧等核心部件的企业，如鸣志电器、鼎智科技、禾川科技、伟创电气、拓邦股份、柯力传感、美力科技、华纬科技等。

关键信息

灵巧手的分类与特点

自由度数量：
- 一般为3-5个手指，每根手指有3个关节，总共约15-21个自由度。
- 全驱动灵巧手：每个关节都有驱动器，控制精度高，但体积大、成本高。
- 欠驱动灵巧手：驱动器数量少于自由度，结构紧凑、成本低，但控制精度不足。
驱动方式：
- 电机驱动：主流方式，具有驱动力大、控制精度高、响应快，但体积较大。
- 液压驱动：适用于大型抓取任务，但体积大、成本高、易污染。
- 气压驱动：操作简便、质量轻、价格适中，但轨迹精度低。
- 形状记忆合金（SMA）驱动：适合小型、高精度操作，但耐久性差、无法长时间工作。
机械传动形式：
- 腱传动：适用于多自由度、远距离动力传输，但控制复杂、易耦合。
- 连杆传动：结构稳定、负载能力强，但不够灵活。
- 齿轮/蜗轮蜗杆传动：广泛应用于工业机器人，但结构复杂、体积大。
感知技术：
- 内部感知：包括位置传感器、力/力矩传感器等，用于测量关节角度和操作力。
- 外部感知：如触觉传感器、接近觉传感器等，用于感知物体的形状、重量、硬度等。
- 多模态传感器融合技术：提高环境感知能力，为灵巧手的智能操作提供支持。

国内外灵巧手研究进展

国外研究：
- 自20世纪70年代起，海外灵巧手研究不断推进，从早期的机械手发展到现在的高科技人形仿生灵巧手。
- 典型产品包括SCHUNK的SVH、Shadow Robot的Shadow Hand、qb Robotics的qb SoftHand、Clone Robotics的Clone Hand等，其中SVH已实现批量生产，Shadow Hand具有24个自由度和129个传感器，qb SoftHand2 Research具有更高的智能性和灵活性。
国内研究：
- 国内研究起步较晚，自2000年左右开始，由高校和研究机构主导。
- 典型产品包括北京航空航天大学的BH-985、因时机器人的RH56BFX/RH56DFX、蓝胖子机器智能的DoraHand、清华大学的Freedom触感五指手、腾讯RoboticsX实验室的TRX-Hand、思灵机器人的Dexterity Hand等。
- 国内灵巧手产品在性能、成本和实用性方面仍有待提升。

商业化应用

国外案例：
- SCHUNK SVH：已实现批量生产，具有高灵敏度、低能耗、紧凑设计等优势。
- Shadow Hand：24个自由度，129个传感器，支持神经控制、人工智能测试等。
- qb SoftHand：采用单电机驱动，具备高度适应性，适用于工业和研究场景。
- Clone Hand：由液压肌肉和阀门驱动，具有高灵活性和适应性，计划于2024年推出。
国内案例：
- 因时机器人：推出RH56BFX和RH56DFX系列，具备模块化设计和高灵活性。
- 蓝胖子机器智能：DoraHand具备模块化设计，适合狭小空间操作。
- 腾讯RoboticsX实验室：TRX-Hand具备高灵敏度柔性触觉传感器、微型激光雷达、接近觉传感器等，支持复杂任务和人机交互。
- 思灵机器人：Dexterity Hand具备高集成度、模块化设计，适用于服务、康复、危险作业等场景。