东北证券:灵巧手是模拟人类手部功能的高自由度末端执行器,广泛应用于教育、研究、医疗、服务等重要行业。灵巧手可以根据自由度数量、驱动方式、传动方式以及传感方式等进行分类。
全驱动灵巧手控制精度高但成本高,欠驱动灵巧手则成本低但灵活性受限;电机驱动是目前主流驱动方式,液压驱动则适用于重型机械操作;传动方式包括齿轮传动、连杆传动和腱绳传动等,各有优缺点。
全球灵巧手市场规模稳步增长,2023 年市场 规模为 15.07 亿美元,预计到 2030 年将达到 30.35 亿美元,CAGR 为 14.5%。国外企业如 Qb robotics、SCHUNK 等在灵巧手领域占据先发优势,国内企业如因时机器人、兆威电机等也迅速崛起。
灵巧手方案拆分:灵巧手的驱动环节主要包括空心杯电机与直流无刷电机两种方案。空心杯电机具有高功率密度、快速响应等优点,但输出扭矩较小、成本较高;直流无刷电机则更适合高负荷应用。传动环节中,连杆传动刚度大但体积大,腱绳传动灵活性高但精度较低,齿轮传动精度高但结构复杂。
传感环节方面,灵巧手的传感系统分为内在传感器和外在传感器,包括关节角度传感器、力传感器、触觉传感器等。其中,压阻式、压电式和电容式触觉传感器是关键部件,分别适用于不同场景。 柔性传感器市场稳步增长,2023 年全球市场规模为 21.25 亿美元,预计 2029 年将增至 53.5 亿美元,CAGR 为 25.3%。 特斯拉灵巧手已经完成二代更迭,即将推出第三代产品。
第一代灵巧手自由度为 11 个,采用空心杯电机模组驱动,金属腱绳+蜗轮蜗杆传动, 并配备力传感器、位置传感器等。第二代灵巧手在外观、材料和传感器 等方面进行了优化。第三代灵巧手自由度提升至 22 个,有望采用无刷有齿槽电机,将驱动装置移至前臂,释放了手掌空间。传动系统有望采用三级方案,包括行星齿轮箱、高精度丝杠和腱绳传动,进一步提升了灵巧手的精度和载荷能力。
传感系统方面,触觉传感器的集成成为亮点,为复杂场景中的应用奠定了基础。 相关标的:鸣志电器、兆威机电、伟创电气、雷赛智能、捷昌驱动、南山智尚、云中马、汉威科技、福莱新材、浙江荣泰、五洲新春、双林股份等。
