灵巧手专题系列报告1：从灵巧手专利拆解出发，看驱动及传动路径如何？_27页_2mb

灵巧手专题系列报告1总结

核心内容

灵巧手是人形机器人的重要组成部分，作为手部末端执行器，其分类主要依据外形、驱动方式和传动方式。目前主流方案为【仿真】+【电机】+【连杆/腱绳/齿轮】。驱动方式以电机为主，包括外置手腕电机、手指根部电机和手指关节内置电机；传动方式则分为连杆、腱绳和齿轮三种。

主要观点

• 驱动方式：电机驱动是仿生灵巧手的主流选择，其中手指根部和关节内置电机多采用微型空心杯电机。电机数量和自由度呈正相关，但成本也随之增加。
• 传动方式：连杆传动具备刚度高、负载强、成本低的优势，但自重较大；腱绳传动轻便、易于实现高自由度，但存在磨损和精度低的问题；齿轮传动可实现解耦和反驱，提高抗冲击能力，但自重较大。
• 技术趋势：当前灵巧手研发重点在于提升抓握能力、增加自由度、实现指节与指尖的独立控制，以及优化传动方式以提高灵活性和精确度。
• 专利分析：多家企业（如特斯拉、优必选、因时机器人、星动纪元、兆威机电、腾讯）已公布相关专利，展示了各自在灵巧手设计上的创新，如腱绳布线、并联驱动、垂直叠放关节模组等。
• 行业前景：人形机器人行业处于技术突破和商业化初期，灵巧手作为核心部件，发展前景广阔。

关键信息

驱动方式详解

• 外置手腕电机：适用于整体控制，但限制手指的自由度。
• 手指根部电机：通常为微型空心杯电机，可实现多自由度控制。
• 手指关节内置电机：提高灵活性，但增加系统复杂度和成本。

传动方式比较

空心杯电机特点

• 无铁芯结构，效率高、灵敏度高、稳定性好。
• 分为有刷和无刷两种，无刷电机峰值效率可达95%～97%，可靠性更优。
• 外径可达10mm，适合灵巧手应用。

国内空心杯电机厂商

腱绳材料与性能

• 常用材料包括高分子聚乙烯（HMPE）、液晶聚合物（LCP）、芳纶（Aramid）等。
• 腱绳需具备低蠕变性，以确保传动精度。
• 2022年我国超高分子量聚乙烯市场规模约17.97亿元，同比增长5.58%。

专利拆解案例

• 特斯拉：采用腱绳传动，结合手掌内置电机，实现高自由度，但需较多电机。
• 优必选：采用直线驱动件+连杆结构，通过弹性件实现指节和指尖的依次位移。
• 银河通用：基于嵌套结构的驱动+连杆方案，提升抓握能力。
• 星动纪元：垂直叠放关节模组，增加偏摆自由度。
• 兆威机电：内置指关节微型步进电机，实现多个主动自由度。
• 因时机器人：采用并联结构，分别控制指节和指尖，降低设计复杂度。
• 腾讯：采用蜗轮蜗杆+绳索传动，实现近指节自锁和远指节长距离控制。

相关投资标的

风险提示

• 行业进展不及预期：技术发展可能低于预期，存在技术路径争议。
• 中美贸易冲突：可能对供应链和技术交流造成影响。
• 核心技术迭代不足：不同企业采用不同技术路径，最终路线尚未明确。
• 重点公司业绩不达预期：技术不确定性导致产品放量时间不明确，存在前期投入风险。
• 资料滞后性：行业技术更新快，公开资料可能存在延迟或不完整。