為什么靈巧手是人形機(jī)器人的核心部件？

傳統(tǒng)機(jī)器人末端執(zhí)行器多以?shī)A爪為主，在靈活性與精準(zhǔn)度上存在明顯局限。作為機(jī)器人直接執(zhí)行作業(yè)任務(wù)的核心部件，末端執(zhí)行器的形態(tài)豐富多樣，涵蓋夾持器、抓持手、靈巧手等品類(lèi)，各類(lèi)形態(tài)的產(chǎn)品均有其專(zhuān)屬的適配場(chǎng)景，通常被安裝在機(jī)器人腕部的末端位置。

應(yīng)用：人形概念的具象載體

人形機(jī)器人搭載的靈巧手以人類(lèi)手掌為仿生設(shè)計(jì)藍(lán)本，需要應(yīng)對(duì)多樣化的非標(biāo)作業(yè)任務(wù)，因此對(duì)靈活性、精準(zhǔn)度等性能指標(biāo)提出了更高要求。也正因其結(jié)構(gòu)與人手高度相似，靈巧手成為了人形機(jī)器人概念從理論走向現(xiàn)實(shí)的核心具象載體。

傳統(tǒng)夾爪或抓持手通常配備6個(gè)左右主動(dòng)自由度，動(dòng)作單一但穩(wěn)定性強(qiáng)，定位為工業(yè)場(chǎng)景首選方案，適配汽車(chē)裝配、物流搬運(yùn)等追求高性?xún)r(jià)比與高穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，其驅(qū)動(dòng)模塊多采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的無(wú)刷直流電機(jī)，通過(guò)直驅(qū)或齒輪傳動(dòng)控制成本，單機(jī)價(jià)格處于千元級(jí)別，搭配成熟控制算法即可實(shí)現(xiàn)高可靠性、低故障率的重復(fù)性操作。

機(jī)器人末端夾爪 來(lái)源：Zimmer Group

靈巧手具有高自由度、高精度等特點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)模塊主流采用高功率密度、低噪音的空心杯電機(jī)，結(jié)合行星減速器+腱繩傳動(dòng)方案，部分產(chǎn)品額外搭配微型絲杠或蝸輪蝸桿，以實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)響應(yīng)。可以與人形機(jī)器人搭配執(zhí)行多種復(fù)雜任務(wù)，如抓握小型物體、搬運(yùn)物品等，在工業(yè)場(chǎng)景、商業(yè)場(chǎng)景、家用場(chǎng)景中均有較大的應(yīng)用潛力。

靈巧手產(chǎn)品 來(lái)源：因時(shí)機(jī)器人，腦強(qiáng)科技

成本：占整機(jī)成本比例高

靈巧手的成本約占整機(jī)成本的17%，是整機(jī)成本占比最高的核心部件之一。以特斯拉Optimus人形機(jī)器人為例，其靈巧手成本占整機(jī)總成本的比例約為17.2%，在所有部件中占比最大。細(xì)分靈巧手的成本構(gòu)成，六維力傳感器占整機(jī)成本8.0%，空心杯電機(jī)占比為4.8%，二者是靈巧手的核心成本來(lái)源；此外，行星減速器與蝸輪蝸桿各占1.8%，編碼器占比0.9%。

特斯拉Optimus成本拆分 來(lái)源：Morgan Stanley，華金證券研究所

迭代：自由度、感知能力逐步提升

當(dāng)前人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)尚未實(shí)現(xiàn)規(guī)模化落地，靈巧手技術(shù)路線(xiàn)仍處于探索階段，尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但整體發(fā)展趨勢(shì)已明確指向更高靈巧性與更強(qiáng)感知能力兩大核心方向。

特斯拉Optimus靈巧手單手自由度從初代的11個(gè)提升至第三代的22個(gè)，感知方案從早期僅搭載力與位置傳感器，未配備觸覺(jué)感知模塊，而第三代產(chǎn)品不僅實(shí)現(xiàn)全手觸覺(jué)傳感器覆蓋，更融合AI視覺(jué)技術(shù)，可支持動(dòng)態(tài)抓取等復(fù)雜操作。Optimus的應(yīng)用邊界也從抓取水壺、搬運(yùn)貨箱等基礎(chǔ)任務(wù)，逐步延伸至接住飛行的網(wǎng)球、彈奏樂(lè)器等高精度動(dòng)態(tài)任務(wù)場(chǎng)景。

Optimus靈巧手單手自由度有22個(gè) 來(lái)源：華金證券研究所

未來(lái)，隨著核心零部件國(guó)產(chǎn)化替代進(jìn)程的推進(jìn)、AI感知算法的持續(xù)優(yōu)化以及規(guī)模化生產(chǎn)效應(yīng)的釋放，靈巧手有望在成本控制與性能提升上實(shí)現(xiàn)雙重突破，進(jìn)一步拓展人形機(jī)器人在精密制造、醫(yī)療護(hù)理、家庭服務(wù)等多元場(chǎng)景的應(yīng)用深度與廣度，成為推動(dòng)人形機(jī)器人從“概念”走向“實(shí)用”的關(guān)鍵支撐。

參考來(lái)源:

各企業(yè)官網(wǎng)

華金證券《人形機(jī)器人系列報(bào)告（二）：人形機(jī)器人末端執(zhí)行器，靈巧手產(chǎn)業(yè)化加速落地》