廣東
01 產(chǎn)業(yè)鏈全景圖
02 靈巧手簡介
靈巧手到底是啥 —— 它就是照著人手的樣子和本事來設(shè)計(jì)的，相當(dāng)于機(jī)器人的 “手”，能靈活擺弄東西、抓穩(wěn)各種物件，不管是輕的重的、大的小的，都能應(yīng)對(duì)，滿足不同場(chǎng)景下的工作需求。再看特斯拉的靈巧手，現(xiàn)在都已經(jīng)更新到第三代了，實(shí)力也跟著升級(jí)。
人形機(jī)器人靈巧手就是照著人手來設(shè)計(jì)的，它由多個(gè)指節(jié)和關(guān)節(jié)構(gòu)成。咱們?nèi)耸值每恐腹歉P(guān)節(jié)配合，才能完成捏、握這些精細(xì)動(dòng)作；靈巧手就順著這個(gè)仿生結(jié)構(gòu)來，靠多關(guān)節(jié)、多自由度的設(shè)計(jì)，把人手的靈活性給模擬出來。
靈巧手是把驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)、感知這三套關(guān)鍵系統(tǒng)整合到一起的，所以靈活性特別強(qiáng)。它跟夾爪最核心的區(qū)別，就在于自由度更高 —— 簡單說就是能活動(dòng)的 “關(guān)節(jié)方向” 更多，因此能完成更復(fù)雜的抓取操作。但對(duì)應(yīng)的，它成本更高，可靠性和后續(xù)維護(hù)的便捷性也更低，而且對(duì)算法模型 “適應(yīng)不同場(chǎng)景” 的泛化能力，要求也比夾爪高得多。
人形機(jī)器人靈巧手功能可以總結(jié)為三種：
靈巧手能做到跟人手相近的操作，是人形機(jī)器人 “手”（也就是末端執(zhí)行器）的核心解決辦法。短期內(nèi)，它受成本高、算法還不夠成熟的影響，沒法快速批量生產(chǎn)投入使用，但它靈活度高、能適應(yīng)多種場(chǎng)景的特點(diǎn)，決定了在醫(yī)療、家庭、太空這類場(chǎng)景里根本沒法被替代，很大可能會(huì)成為人形機(jī)器人 “手” 的最終解決方案。
03 上游產(chǎn)業(yè)鏈
上游產(chǎn)業(yè)鏈主要是零部件，零部件主要可以分為如下幾大系統(tǒng)：
03-1、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)-空心杯電機(jī)：
電機(jī)驅(qū)動(dòng)是目前人形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)執(zhí)行端的主流技術(shù)。靠伺服電機(jī)精準(zhǔn)控制關(guān)節(jié)，還自帶響應(yīng)快、功率密度高的核心優(yōu)勢(shì)，能明顯提升機(jī)器人的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)和靈巧操作能力，現(xiàn)在行業(yè)主流靈巧手都用這種方案。
現(xiàn)在靈巧手的主流電機(jī)是空心杯電機(jī)和無刷直流電機(jī)，它們集成減速裝置、編碼器、溫度傳感器、熱管理模塊等零件，構(gòu)成靈巧手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。除這兩種外，無框力矩電機(jī)有一定應(yīng)用潛力，但目前用它的靈巧手案例少，尚未成為主流。
03-2、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)-無刷有齒槽電機(jī)
其技術(shù)成熟，已廣泛用在家電、汽車、工業(yè)自動(dòng)化和消費(fèi)電子領(lǐng)域。它的原理是：定子是帶齒槽的鐵芯，槽里嵌著繞組，轉(zhuǎn)子由永磁體組成；控制器靠霍爾傳感器或反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置，動(dòng)態(tài)切換繞組電流方向，就能實(shí)現(xiàn)無機(jī)械電刷的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
這種電機(jī)有高扭矩密度（適合大抓握力）、散熱好、成本低（200-500 元 / 個(gè)）、壽命長的優(yōu)勢(shì)，但低速轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生齒槽效應(yīng)影響精度，還存在體積大、噪音大的問題。所以用在靈巧手上，要靠斜槽設(shè)計(jì)或補(bǔ)償算法提高精度，用復(fù)合輕量化材料和模塊化集成設(shè)計(jì)減小體積，同時(shí)還要提升響應(yīng)速度。
北美某公司第二代靈巧手就用了這種電機(jī)，把電機(jī)集成在手臂里（空間更大）；國內(nèi)的鳴志、兆威等企業(yè)，也都有送樣對(duì)接相關(guān)需求。無刷有齒槽電機(jī)特點(diǎn)如下：
03-3、傳動(dòng)系統(tǒng)-減速模塊-行星減速器
行星減速器是靈巧手用得最多的減速器類型，也叫行星齒輪箱，還具備高負(fù)載、能多級(jí)擴(kuò)展的特點(diǎn)。它由太陽輪、行星輪、內(nèi)齒圈、行星架等組成，工作時(shí)靠太陽輪帶動(dòng)行星輪旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)減速，減速比則由太陽輪、行星輪和內(nèi)齒圈的齒數(shù)決定。
跟諧波減速器比，行星減速器的結(jié)構(gòu)更簡單，還具備高負(fù)載、能多級(jí)擴(kuò)展的特點(diǎn)。現(xiàn)在靈巧手里的行星減速器，一般會(huì)和電機(jī)集成在一起，組成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
03-4、傳動(dòng)系統(tǒng)-線性傳動(dòng)-絲杠方案
絲杠是機(jī)械設(shè)備中轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)與直線運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)部件，分行星滾柱、滾珠、梯形絲杠，其中微型滾珠絲杠在靈巧手應(yīng)用較多，未來行星滾柱絲杠應(yīng)用或增多。
行星滾柱絲杠融合行星減速器與絲杠原理，主絲杠周圍設(shè) 6-12 個(gè)螺紋滾柱，將傳統(tǒng)滾珠絲杠的點(diǎn)接觸變?yōu)榫群统休d力更高的線 / 面接觸。
滾珠絲杠由螺母、絲杠、滾珠構(gòu)成，電機(jī)帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，通過滾珠帶動(dòng)螺母直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)高效直線傳動(dòng)。
絲杠承載力強(qiáng)、精度保持好、剛性優(yōu)，能滿足人形機(jī)器人復(fù)雜任務(wù)需求。早期因成本高、量產(chǎn)供應(yīng)商少、算法不成熟受限，當(dāng)前國內(nèi)上市公司正開發(fā)靈巧手絲杠，且行星滾柱絲杠比滾珠絲杠加工、縮小體積難度更高。
此外，蝸輪 / 蝸桿 + 齒條也能轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)，是絲杠外的線性傳動(dòng)方案，因搭配絲杠過笨重，故需配齒條。
蝸輪/蝸桿+齒條也可以實(shí)現(xiàn)線性傳動(dòng)
03-5、傳動(dòng)系統(tǒng)-末端傳動(dòng)-腱繩
腱繩像人體肌腱，靠柔性繩索傳動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)手指關(guān)節(jié)精細(xì)運(yùn)動(dòng)。常用類型為鋼絲繩和高分子繩：鋼絲繩強(qiáng)度剛性高、蠕變?nèi)?，但難折彎，柔韌耐磨性不如高分子繩；主流用 UHMWPE 等高分子材料，強(qiáng)度高密度低、耐磨抗蠕變，壽命比金屬繩長。
靈巧手電機(jī)外置常配腱繩。電機(jī)內(nèi)置集成度、控制精度高，但手指體積大、驅(qū)動(dòng)力受電機(jī)限制；腱繩驅(qū)動(dòng)將電機(jī)和傳動(dòng)裝置后置手臂，減小手指體積重量，騰出空間裝傳感器。腱繩有蠕變磨損問題，需定期保養(yǎng)更換。
03-6、感知系統(tǒng)-視觸覺傳感器
視觸覺傳感器本質(zhì)是視覺 + 深度學(xué)習(xí)大模型，能建立視覺到觸覺的映射，理論性能上限高、材料成本低。其流程是：拍可變?nèi)嵝圆牧希ㄈ?Gelsight 凝膠）形變，受力時(shí)網(wǎng)格變形，MEMS 微型雙目相機(jī)記錄，再靠訓(xùn)練好的模型輸出物體深度信息與運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。
該技術(shù)理論可測(cè)各方向力，適用性廣、精度高，切向摩擦力等測(cè)量上限也高；且原材料成本可控，比如 Facebook 預(yù)測(cè)生產(chǎn) 1000 件 digit，每件成本 15 美元。
03-7、感知系統(tǒng)-觸覺傳感器
多維高精度觸覺傳感器大批量生產(chǎn)難度大，核心在材料選擇和生產(chǎn)工藝把控。1）柔性材料需兼顧耐用性與高分辨率，才能讓機(jī)器人精準(zhǔn)感知物體形變，常用 PDMS、PET 等聚合物，還需結(jié)構(gòu)優(yōu)化；2）量產(chǎn)要高集成度與精度，單位面積列陣單元越多越好，但單元拼接和電路走線會(huì)干擾精度，需長期工藝積累。
觸覺傳感器是軟硬件結(jié)合體，精準(zhǔn)感知多維力需算法：它是集成式列陣，單元可測(cè)多維力但互擾，得靠復(fù)雜標(biāo)定數(shù)據(jù)模型保證精度。
04 中游產(chǎn)業(yè)鏈
04-1、市場(chǎng)規(guī)模
據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)，2024 至 2030 年全球機(jī)器人多指靈巧手市場(chǎng)年復(fù)合增長率（CAGR）為 64.6%，到 2030 年市場(chǎng)規(guī)模將超 50 億美元，市場(chǎng)規(guī)模即將進(jìn)入加速擴(kuò)張期。
中國市場(chǎng)方面2024 年機(jī)器人靈巧手銷量為 0.57 萬只，2024 至 2030 年該領(lǐng)域年復(fù)合增長率達(dá) 90%；預(yù)計(jì)到 2030 年，中國機(jī)器人靈巧手銷量將超 34 萬只，其中人形領(lǐng)域達(dá)到 32.5 萬只。
04-2、競爭格局
數(shù)據(jù)顯示，2024 年全球靈巧手市場(chǎng)區(qū)域占比：北美 32.56%、歐洲 25.25%、亞太 37.92%。當(dāng)前美國優(yōu)勢(shì)明顯，中國正加速追趕，依托技術(shù)積累、龐大市場(chǎng)及政府支持推進(jìn)市場(chǎng)化，因時(shí)機(jī)器人、傲意科技等企業(yè)競爭力較強(qiáng)。
企業(yè)端，國外典型企業(yè)有 Shadow Robot、Festo、SCHUNK；國內(nèi) GGII 從多維度選出 2025 年最具競爭力前十企業(yè)，因時(shí)機(jī)器人、傲意科技、帕西尼感知在列。
靈巧手研發(fā)投入高、周期長。以特斯拉為例，其靈巧手研發(fā)已 3-4 年：2021 年提人形機(jī)器人計(jì)劃，2022 年 10 月推出第一代；2023 年 12 月推第二代，較一代新增觸覺傳感器；2024 年 10 月展出第三代，自由度提至 22 個(gè)。
除特斯拉外，國內(nèi)外主要靈巧手企業(yè)研發(fā)時(shí)長均達(dá) 3-5 年，且當(dāng)前靈巧手技術(shù)路線未收斂，特斯拉及其他企業(yè)當(dāng)前版本仍非商業(yè)化落地形態(tài)，未來需持續(xù)迭代升級(jí)。
04-3、廠商-特斯拉
馬斯克表示靈巧手占整機(jī)開發(fā)的 60%，特斯拉每次展示都看重靈巧手的操作功能。
2022 年 10 月特斯拉展示第一代靈巧手，2023 年 11 月推第二代，延續(xù)空心杯 + 蝸輪蝸桿路線，11 個(gè)自由度，新增觸覺傳感器，能拿雞蛋；2024 年 11 月發(fā)布第三代，采用無刷有齒槽電機(jī) + 腱繩方案，電機(jī)集成在手臂，自由度提至 22 個(gè)。
因腱繩方案有蠕變、維護(hù)成本高、壽命短的問題，預(yù)計(jì)特斯拉靈巧手還會(huì)繼續(xù)迭代。
04-4、廠商-宇樹科技
2025 年 4 月 1 日宇樹科技發(fā)布靈巧手 Dex5-1，有 20 個(gè)自由度（16 個(gè)主動(dòng)），傳動(dòng)用 12 個(gè)復(fù)合傳動(dòng)關(guān)節(jié) + 4 個(gè)齒輪傳動(dòng)，整手重 1kg，掌心向上握力 3.5kg，還搭載 12 個(gè)部件（含 94 個(gè)壓力傳感器）。
另外宇樹還有三指 Dex3-1 方案，7 個(gè)自由度，采用 6 個(gè)直驅(qū) + 1 個(gè)齒輪傳動(dòng)，整手重 710g，握力 0.5kg，適合低端場(chǎng)景。
05 下游產(chǎn)業(yè)鏈-應(yīng)用場(chǎng)景
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