在人形機器人的產業鏈結構中,靈巧手作為人形機器人實現高精度操作與復雜交互的核心部件,其執行能力將直接影響整機的使用效率、應用場景以及對復雜任務的處理能力,因此靈巧手也被稱為機器人與外界交互的“最后一厘米”。
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本文將從行業分析、市場趨勢、代表性企業三大維度全面分析人形機器人靈巧手行業的發展現狀及趨勢。
| 人形機器人靈巧手行業分析
在過去,普通的機器人末端執行器如夾爪,通常應用在批量化、規模化的場景中,這類末端執行器會根據物體的大小、形狀、材質進行定制化設計,但隨著市場化的發展,需要一種能應對多任務的特殊末端執行器,也就是靈巧手。
靈巧手的基本特征為至少具有3個手指,每個手指至少具有3個軸線不完全平行的自由度,通常會集成多種傳感器。
靈巧手的研究由來已久,早在20世紀70年代,日本“電子技術實驗室”就曾發布一款名為Okada的靈巧手,后來隨著嵌入式硬件的發展,靈巧手的研究向著高系統集成度和豐富的感知能力提升的方向邁進了一大步,并延續到現在。
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根據自由度數量、驅動方式、傳動方式以及傳感方式的不同,靈巧手可以分為若干類型。人形機器人靈巧手可以根據驅動形式(如電機驅動、液壓驅動、形狀記憶合金驅動)、傳動機構(如腱繩傳動、齒輪傳動、連桿傳動)、自由度與驅動源數量(如全驅動、欠驅動)以及手指關節特性(如剛性關節、柔性關節、軟體關節)等多種標準進行分類,每種分類方式反映了靈巧手在靈活性、精度、成本、復雜度、適應性等方面的不同特點,適用于不同的應用場景和任務需求。
從當下的市場來看,電機驅動+連桿傳動&腱繩傳動以成為市場的主流。
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| 人形機器人靈巧手市場趨勢
靈巧手市場需求穩步增長,2030年市場規模有望突破30億美元。據中商產業研究院相關數據,2023全球機器人靈巧手市場容量為66.69萬只,市場規模為15.07億美元,而隨著技術的進一步發展,預計到到2030年,市場容量有望達到141.21萬只,市場規模實現30.35億美元,CAGR為14.5%。
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靈巧手早期國外得到迅猛發展,成果接連不斷,國內方面雖起步較晚,但近年來發展卻極為迅速,形成了百花齊放的市場格局,而造成此類格局的原因,離不開以下三點。
市場需求的持續推進:伴隨著全球人口增長放緩、老齡化比例日益增加的時代背景,人形機器人逐步成為市場熱議話題,靈巧手作為機器人與世界交互的“最后一厘米”也因此受益,獲得了廣泛關注。
政策的支持:工信部曾多次印發相應文件,支持具身智能體系的建設發展,各地也陸續出臺相應舉措支持具身智能產業發展,靈巧手作為其不可或缺的一部分,也因此得到政策的傾斜
產業基礎的加持:根據IFR《2024年全球機器人報告》,我國是世界上最大的工業機器人市場,天然擁有機器人產業鏈體系建設的基礎。
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| 人形機器人靈巧手代表性企業
市面上主流機器人廠商靈巧手路線各不相同,從各大廠商目前公開披露的信息來看,大部分成熟的機器人廠商都針對靈巧手的應用場景,延伸出不同的技術路線。
中科靈犀:專注于靈巧手落地應用的代表
中科靈犀創立于2024年,成立時間雖不長,但背后卻有著中國科學技術大學與機器人產業鏈頭部上市企業江蘇雷利集團的雙重賦能,現階段已完成了對”機械+硬件+算法“全鏈路技術的深度整合,自研了無刷空心杯電機電控、力控、行星絲杠、仿生關節及模擬平臺等關鍵技術。
手握雙驅復合欠驅動技術、高精度多維感知技術、靈犀智能算法三大核心技術的中科靈犀與國內的靈巧手廠商不同,他們更多的是關注于靈巧手的落地應用,其研發的連桿式靈巧手LG-601搭載6個空心杯無刷電機,擁有18個自由度,單手最大負載20KG,重復定位精度0.02MM,配合機械臂,不僅能做到對復雜、非規則形狀物品的抓取,也能承擔高負載任務。
因時:基于微型同服絲杠的11自由度方案
因時機器人創立于2016年,是一家專注于微型精密運動部件研發制造的專精特新企業,主營產品包括微型伺服電缸和仿人五指靈巧手。
因時仿人五指靈巧手單手具有11個自由度,其中6個主動自由度。采用直線推桿的方式進行驅動器的設計,電機位于手掌位置,內置連桿和彈簧進行傳動。因時的微型伺服電缸的內部集成了空心杯電機、精密減速器、絲杠傳動機構力傳感器、位置傳感器,是最核心的零部件。
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(3)兆威機電:連桿+直驅組合方案
兆威機電原本專注于微型傳動系統的研發、生產與銷售,產品廣泛用于智能汽車、消費電子、醫療、工業制造等領域。進入靈巧手領域后,推出手指集成驅動的高可靠靈巧手。
該靈巧手配備了17個主動執行單元,指節電機獨立驅動,指尖集成傳感器,能夠準確模擬人手部的抓握等精細動作,賦予機械手更好的靈活性與精確度
每個指節采用電帆搭配微型減速器和絲桿驅動,結合高密度、高集成與布局優化的PCB 設計,實現精確的動力輸出和快速響應。
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(4)強腦&傲意:專注于醫療康復場景的先行者
上海傲意科技與強腦科技與中科靈犀類似,更多的是專注于靈巧手的具體應用,只不過前兩者專注于醫療領域,而后者更專注于工業應用而已。
這兩家雖都深耕于醫療康復領域,但核心技術卻有不同,上海傲意科技專注于通過神經信號解析、AI 算法和仿生機械設計,其技術路線聚焦于“高密度觸覺傳感器集成與跨場景適配”。旗下的ROH-AP001靈巧手,便搭載的高密度點陣觸覺傳感器,能夠實時感知0.1 N 至 25 N 的細微壓力變化,輕可感知一片薯片,重可握持重型工具。
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強腦科技則更專注于非侵入式腦電信號處理,力求從源頭模擬自然的手部控制,注重打造完整的用戶體驗,簡單來說既是動作的流暢性、舒適性。旗下的Revo 2靈巧手就很好的體現了這一點,仿生關節優化、精密傳動機構與整機輕量化方案,實現了仿生指關節與驅動系統進一步優化,提升了動作流暢性與抓握精度。
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在靈巧手這一賽道,企業們正以差異化路徑探索著機器人的未來。靈巧手的具體應用在哪?各大廠商從不同角度給出了自己的答案,最終在此交匯,形成了多元競放、協同并進的產業生態。靈巧手,由此成為連接機器人與物理世界的堅實“橋梁”,也是開啟人形機器人龐大應用場景的關鍵“鑰匙”。這條匯聚了行業智慧的“進階之路”,正共同引領著技術走向成熟。
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