——人形機器人深度之七執業證書編號：S0600516080001聯系郵箱：zengdh@執業證書編號：S0600517120002聯系電話：021-6019979322摘要控制能力、感知能力、耐用能力、輕量化等，由驅動、傳動、控制、感知四大模塊構成。靈巧手是人形機器人操作性能的核心，決定機器人功能的上限，是具身智能的核心。25年密集主機廠和零部件廠發布靈巧手方u混合機械方案是趨勢，兼具高自由度和承載力。驅動方案：若電機內置，首選空心杯，部分用步進；腱繩方責直線運動和方向變化。連桿和腱繩是用于連接驅動與關節，用于增加自由度。短期，空心杯電機+行星減速器+滾珠絲桿+連桿方案最先放量，實用性滿足當前工業場景需求。中長期趨勢是高自由度+負載力，因此u手部多維感知是方向，促進手腦協同。靈巧手需通過觸覺傳感器、關節力控和編碼器等將數據反饋至大腦，從而構建物體物性庫和抓握數據庫等，并通過仿真平臺，擴大數據集，從而優化大腦的運規的泛化性。觸覺傳感器追求高靈敏度、高集成度、高延展性、成本低，目前多技術路線并行。壓阻式力維度低（一維法向力）、靈敏性不足（閾值10g在低端先放量；而電容式及電磁式性能更優，感知三維力，力分辨<1g，u頭部本體廠全棧自研，零部件提供整體解決方案。頭部本體廠商選擇全棧自研，方案各異，如特斯拉（腱繩）、FigureAI（連桿）、智元（混合）、星動紀元（純直驅）等，是靈巧手的主力。獨立第三方集成商，如因時機器人、強腦、傲意、靈心巧手、靈巧智能等進展較快；此外零部件廠商延伸至整手集成，如兆威、雷賽、帕西尼等，同時兼售模組零部件。目前靈巧手價格差異大，主流價格5-10萬/只，中期價格預計降至部件市場空間較大的為觸覺傳感器、空心杯電機、齒輪、絲桿。u投資建議：首推靈巧手兼具整體解決方案和零部件供應商雷賽智能、兆威機電，其次為綁定核心主機廠的零部件供應商，空心杯電機（鳴志電器、偉創電氣，關注峰岹科技、信捷電氣、捷昌驅動微型絲桿（浙江榮泰、北特科技減速器（科達利、斯凌股份，關注豐立智能觸覺傳感器（關注漢威科技、福萊新材),腱繩（關注南山智尚、大業股份） 3備注：全文的“預計”如果沒有特別說明，均為東吳證券研究所電新組預測Part1靈巧手打開人形機器人應用上限，快速迭代44靈巧手打開人形機器人應用上限u人形機器人優勢在于通用性，而靈巧手作為機器人的末端執行器，很大程復雜任務的能力，是人形機器人替代人類工作的關鍵部件。從遠期角度看，靈巧手預計占人形全成本比重圖表：特斯拉人形機器人構成驅動器編碼器大腦：大模型和運動規劃大腦：大模型和運動規劃結構件及配件 電池55數據來源：公司官網，東吳證券研究所66數據來源：VisualDictionary靈巧手打開人形機器人應用上限u手的十三種基本的功能：懸垂、托舉、觸摸、推壓、擊打、動態操作、球形掌握、球形指尖握、柱狀抓握、勾拉、二指尖捏、多指尖捏、側捏等。手的功能建立在手與上肢的皮膚、筋膜、關節、肌肉等“執行器官”完整垂直相交的轉動自由度，合計16個；大拇指5個，合計21個。若圖表：人類的手解剖自由度示意圖圖表：人類手指功能功能占比特點大拇指40%負責對握和精細操作食指20%高度靈活，用于指向和精細操作中值20%力量較強，用于支撐和穩定無名指輔助握持和協同操作小拇指功能最少，主要用于輔助和平衡77靈巧手打開人形機器人應用上限u從性能角度看，靈巧手需要滿足幾方面的性能：運動能力、負載能力、控制能力、感知能力、耐用能力、輕量圖表：靈巧手的性能要求400-600g靈巧手打開人形機器人應用上限u靈巧手核心為機械設計和結構設計，各家方案不一，可分為結構形式、驅動方式、傳動方式、感知方式和材料等多方面。廠商靈巧手設計采用多種融合方式。u驅動和傳動為最核心設計，按照自由度與驅動源數量關系可以分為直驅和欠驅，絕大部分采用電機驅動（空心杯、無刷有齒槽）。傳動方式種類多樣，包括腱繩傳動、蝸輪蝸桿、連桿、齒輪、微型絲桿等。此圖表：靈巧手機械運動、感知系統、材料構成99數據來源：公司官網，深圳銀創新興產業智庫，東吳證券研究所靈巧手打開人形機器人應用上限u隨著人形機器人下肢行走、跳躍等性能漸趨成熟，上肢靈巧手重要性開始體現。靈巧手是人形機器人操作u25年密集主機廠和零部件廠發布靈巧手方案，且在未來2年靈巧手方案將快速迭代，投入使用場景中，收圖表：主要廠商2025年靈巧手迭代本體廠商25年預計發布Gen-4，在腱繩方案上25年Figure03定型，預計靈巧手方案跟25Q2發將發布第四代靈巧手，采用連桿方案，6個主動自由度獨立集成商敖意科技計劃25H1發布臂手一體27自由度的DexHand021專業版量產機型兆威機電25Q2將發布第二代靈巧手，增加觸覺傳感器使用度20個，輕量化設計，重量550gPart2混合機械方案是趨勢，兼具高自由度和承載力1111驅動方式：以電機驅動為主u直驅方案最大優勢在于可高精度人手所有動作，但在當前的驅動和傳動度可達±0.1mm4）維護簡單：無潤滑/磨損部件1212驅動方式：以電機驅動為主u電機驅動綜合性能最優，是當前靈巧手的主流驅動方案。氣動電機驅動氣動驅動液壓驅動智能材料原理通過電動機（直流、交流、步進或伺服電機）將電能轉化為機械能，驅動關節運動。直驅電機省略減速器，直接輸出扭矩；伺服電機通過編碼器反饋實現閉環控制；步進電機以脈沖信號分步轉利用壓縮空氣驅動氣缸或氣動肌肉。氣動肌肉由橡膠/纖維復合材料制成，充氣時徑向膨脹、軸向收縮產通過高壓油液驅動液壓缸活塞運動，采用伺服閥精確調節流量和壓力，輸出超大推力。1）形狀記憶合金（SMA）：鎳鈦合金絲通電加熱觸發相變收縮，冷卻后恢復原狀，模擬肌肉伸縮。2）電活性聚合物（EAP）：介電彈性體在千伏級電場下厚度收縮、面積擴展，產生驅動應變。3）壓電陶瓷：逆壓電效應下微米級形變，經放大機構輸出位移。優點1）高精度2）高響應速度3）負載范圍廣4）技術成熟，可兼容主流人形機器人系統1）高功率密度2）環境適應性強3）本質柔順1）極限負載能力2）抗沖擊能力強3）低速穩定性1）極致輕量化2）靜音無電磁干擾3）仿生柔順性缺點1）成本高2）發熱嚴重3）抗干擾性差1）系統復雜性：需空壓機、儲氣罐、減壓閥等外圍設備2）控制延遲：氣壓調節響應時間約50-200ms3）位置精度低：開環控制下重復定位精度僅±1-5mm1）油液泄漏風險2）能耗效率低3）體積龐大1）響應速度慢2）驅動條件苛刻3）壽命短代表廠商特斯拉、因時等絕大部分廠商德國Festo的ExHand系列氣動夾爪美國SoftRobotics的GR1柔性抓取器美國SoftRobotics的GR1柔性抓取器美國ParkerHannifin的H系列液壓夾具日本Eamex的SMA驅動仿生手德國PI公司的壓電納米定位手1313驅動方式：以電機驅動為主u靈巧手電機要求體積小、扭矩密度高、精度高、壽命長、響應快：空心杯電機具備超輕量化設計，最新直徑可空心杯電機無刷有齒槽電機步進電機伺服電機原理轉子采用無鐵芯空心杯設計（銅線繞組成杯狀），通過電子換向驅動，慣量極低，專為高速響應和輕量化設計。定子鐵芯開槽嵌入繞組，轉子永磁體與定子齒槽周期性作用，產生齒槽效應通過脈沖信號分步轉動，開環控制為主，依賴磁阻轉矩定位。態響應電機，通過PID算法實時修正誤差。優點1）扭矩密度高：1.5-2.5Nm/kg1）扭矩密度高：1.5-2.5Nm/kg。2）成本低：量產工藝成熟，單價200-1000。3）散熱好：鐵芯導熱快，允許持目前普遍產品為8-10mm2）響應極快：轉速最高＞100,000rad/s2,適合快速抓取(<50ms）。3）無齒槽效應：運動平滑無抖動1）低成本：單關節模塊200-10002）無累積誤差：短行程重復精度±0.1mm。3）結構簡單：無需編碼器。1）超高精度：重復定位精度±0.01mm。2）寬速域調節：0.01-5000rpm3）過載能力強：瞬時扭矩達300%額定值。缺點1)扭矩?。号ぞ孛芏葹?.05~0.1Nm/kg2）散熱差：滿負載連續工作易發熱，需限制空間占比3）成本高：價格從800-3000元/個不等1）易失步：過載或高速時丟步（抓取失敗率＞10%）。1）易失步：過載或高速時丟步（抓取失敗率＞10%）。2）振動噪聲：低速共振明顯（需加減速曲線優化）。3）能效低：保持位置時持續耗電（溫升＞30℃)。動10%-30%，精度下降至±0.1-0.3mm。2）噪聲大：電磁諧波導致工作噪聲＞50dB（需隔音處理）。3）效率損失：鐵芯渦流損耗降低能效5%-10%。2）體積重量大：模塊直徑常＞30mm。3）維護復雜：長期使用后齒輪磨損需定期校準。代表廠商特斯拉、Figure、因時、兆威、雷賽等特斯拉RobotisDynamixel、兆威部分使用豐田T-HR3人形手驅動方式：以電機驅動為主u空心杯關節屬于直流永磁伺服微特電機，突破傳統直流電機的的結構形式，無刷空心杯有刷空心杯驅動方式機械電刷換向80%-90%（電子換向損耗40%-50%（電刷摩擦和電精度控制低至百元1515驅動方式：以電機驅動為主u產品壁壘一：空心杯線圈繞組成型工藝難，批量后良率難保障,龍頭廠商繞線設備自研，且繞組設計專利壁壘深厚（通?？招谋姍C有集中式、分布式疊繞組等多種繞組形式，龍頭企業會設置繞組設計專利門檻）。國內廠商通常采用人工繞線或卷繞式工藝（半自動化），u產品壁壘二：高速轉動的零部件精密制造要求高?？招谋姍C直徑通常在13應用），且通常以幾萬-10萬轉每分鐘的高速運動（常規電機通常幾千轉/min）、各機械件公差配合難度1616驅動方式：以電機驅動為主u空心杯電機目前主要應用領域為醫療、物流、Portescap、德國Faulhaber、美國AlliedMotion、日本Nidec產品性能客戶進展MaxonECX10Ultra系列引入石墨烯散熱涂層，持續負載溫降15%，壽命延長至35,000小時（2024年Q1上市）已供貨特斯拉、波士頓動力Faulhaber0615CR系列（無刷空心杯+碳纖維外殼），重量減輕30%，扭矩密度0.45Nm/kg，適配太空機械臂（歐洲火星采樣返回任務）鳴志電器2023年推出新一代MCL-8Pro無刷空心杯電機，直徑8mm，扭矩密度提升至0.35Nm/kg（上一代0.25Nm/kg壽命達25,000小時（通過優化磁路設計和軸承材料）。與大疆合作、送樣北美大客戶雷賽智能電機采用馬鞍型全自動繞線技術，對標全球最優技術水平。無刷空心杯EC系列標準型性價比較高，直徑12mm-40mm；ECH系列主打超高轉速，直徑8mm-22mm，額定轉速20000rpm-62000rpm，空載轉速28000rpm-65000rpm；ECT系列轉矩大幅提升至43.8mNm-92.7mNm，直徑6mm-30mm已發布多個類型靈巧手兆威機電MC無刷空心杯系列直徑有6、8、10、12mm；扭矩0.4mNm-2.38mNm，隨著電機尺寸增大相應增加；6mm產品轉速可達46800±10%rpm；滾珠軸承和端子型號可定制；正在開發4mm產品空心杯+齒輪模組已供貨Figure，此外和華為云等有合作偉創電氣空心杯直徑10mm，額定轉速28170rpm，轉矩2.4-10.88mNm;正在開發8mm產品已與開普勒合作江蘇雷利LDC-4N無刷微型電機（直徑4mm，全球最小國產型號重量僅1.8g，扭矩0.02Nm，目標替代Namiki產品。與小米、埃夫特等合作1717驅動方式：以電機驅動為主u無刷有齒槽電機已成熟廣泛應用于家電、汽車、工業自動和消費電子領域。其原理是定子由帶有齒槽的鐵芯和嵌入槽內的繞組構成，轉子由永磁體組成，控制器通過霍爾傳感器或反電動勢檢測轉子位置，動態切u無刷有齒槽電機具備高扭矩密度（適合較大抓握力）、散熱好、成本低（200-500元/但其低速轉動時產生齒槽效應，影響精度，同時體積大、噪音大。因此用于靈巧手，需要通過斜槽設計或u北美某公司第二代靈巧手采用無刷有齒槽電機，將電機集成于手臂（空間大），國內鳴志、兆威等均有送圖表：無刷有齒槽電機特點定子由帶有齒槽的鐵芯和嵌入槽內的繞組構成，通控制器通過霍爾傳感器或反電動勢檢測轉子位置，動態切換繞組電流方向2）散熱性能：鐵芯導熱快，適合長時間運行（工業級溫升＜44）長壽命：無機械磨損，壽命達1w-5w小時，維護簡單，無需更換電刷5）高效率：無電刷摩擦損耗，效率可達85%-951）齒槽效應：低速時轉矩波動（5%-15%額定扭矩影響精度(±0.1-0.3mm）。），技術進步1）齒槽效應抑制：斜槽/斜極設計；磁場優化算法，基于FOC（磁場定向2）輕量化與集成：使用高導磁復合材料，如碳纖維定子骨架（實驗階段，減重30%）；模塊化設計，如集成減3）智能控制：AI實時補償，如動態轉矩補償算法4）動態相應：相應時間<5ms，傳統為10-50ms1）家電：空調風機、洗衣機電機；2）汽車：驅動電機；3）工業：機械臂、泵、壓縮機1818傳動：行星減速器+滾珠絲桿是主流u傳動系統是將電機的運動轉化為手指關節運動的機構，要求微型化、高扭矩密度、長壽命、抗沖擊力強。常見的傳動方式包括絲桿、齒輪、連桿、腱繩、蝸輪蝸桿等。其中齒輪用于旋轉運動；絲桿、蝸輪蝸桿用于直線運動；連桿和腱繩為用于聯動。各類傳動方式各有優缺點，綜合性能是齒輪+絲桿商業化進度更快，圖表：各類靈巧手傳動方式特點類型齒輪絲桿連桿腱繩蝸輪蝸桿原理通過電機驅動絲桿旋轉，螺通過齒輪組傳遞動力，放大母沿絲桿軸向移動，將旋轉通過剛性連桿和鉸鏈將電機模仿生物肌腱，通過電機收通過蝸桿驅動蝸輪，實現大或減速扭矩運動轉換為直線運動，再通運動傳遞至關節緊或放松繩索驅動關節彎曲。減速比和自鎖過連桿或鉸鏈驅動關節彎曲。類型行星齒輪、諧波齒輪滾珠絲桿、滾柱絲桿、滑動絲桿鋼絲繩、高分子材料繩優勢1）高效率：傳動效率90%-98%。2）高扭矩密度：諧波齒輪扭矩放大比可達100:1。3）緊湊結構1）高精度：微米級定位(±0.01mm）。2）高負載：推力可達數百3）自鎖性：斷電后保持位置（無需持續耗電）。2）運動軌跡可控：通過幾何設計實現復雜動作。3）高剛性：適合高速、高1）高靈活性，多自由度協2）輕量化，無剛性傳動部件，重量減輕30%-50%。3）柔順性，天然緩沖，適2）高減速比3）低噪音缺點1）齒輪間隙導致回差2）噪聲大2）體積大3）摩擦損耗大1）自由度受限2）體積較大，難以微型化3）動作響應慢1）繩索磨損快，壽命較短2）控制復雜（需張力傳感3）負載能力弱（通常<1）效率低（30-50%）2）發熱嚴重3）體積大精度高極高中中低負載極高高中低中響應速度中快低長（2wh）極長短成本行星減速器價格<100元/個諧波減速器價格500-2000元/個滾珠絲桿價格<200元/個滾柱絲桿價格>2000元/個價格<100元/個技術方向輕量化、免維護微型化、低摩擦、高集成化拓撲優化、柔性連桿抗磨損材料、智能控制集成散熱1919傳動：行星減速器+滾珠絲桿是主流圖表：各類齒輪傳動特點類型行星減速器諧波減速器直齒輪斜傳動精度扭矩密度長（10,000-20,000h）長（15,000-30,000h）長（15,000-25,000h）小，微型直徑4-12mm小但難度大，最小可6mm小中高（60-70dB）中高低抗沖擊性高負載靈巧手高精度靈巧手低成本項目家電、輕型機械臂2020數據來源：Festo仿生手白皮書，深圳銀創新興傳動：行星減速器+滾珠絲桿是主流u絲桿傳動優勢在于精度高、自鎖性和較高負載，主要分為滾珠絲桿、滾柱絲桿和滑動絲桿。滾珠絲桿精度高、結構緊湊、速度快，直徑4-6mm，大規圖表：各類絲桿傳動特點低（動態負載10-1001N）低中高低端<50元，高端<200元2121數據來源：索特傳動官網，知乎，東吳證券研究所傳動：行星減速器+滾珠絲桿是主流4蝸輪蝸桿：旋轉運動方向轉換，性能上限低，適u蝸輪蝸桿包括圓柱蝸桿傳動和平面二次包絡蝸桿，后者是面蝸傳動比、效率和剛性都大幅提升。u蝸輪蝸桿在靈巧手中作用類似于絲桿，絲桿將旋轉運動轉為直線，蝸輪蝸桿將實現旋轉運動方向變換（通常為90度蝸輪蝸桿也可滿足齒輪的部分功能，但靈巧手中一般搭配減速器使用。蝸輪蝸桿具備低成本（較諧波價格低50%）、高傳動比（單級可到50:1-100:1，好于行星減速器）、且自鎖功能，但效率低（60%）、響應速度慢（>10ms）、易磨損需圖表：蝸輪蝸桿示意圖圖表：蝸輪蝸桿優劣勢滑動摩擦為主（典型效率單級可高達50:1~100:1（行星60-75%），諧波/行星齒輪齒輪需多級串聯）可達85-95%，電機功耗增加30%，導致手部發熱可反向自鎖，當摩擦角＞導程可反向自鎖，當摩擦角＞導程抓握時物體重量不會使手指回青銅蝸輪每10萬次循環磨損輪面接觸嚙合比齒輪線接觸承載蝸桿軸向力≈2×圓周力（需），機關節厚度增加 2222數據來源：江蘇省機械工程學會官網，陶氏智能科技官網，東吳證券研究所傳動：行星減速器+滾珠絲桿是主流u連桿傳動是由剛性連桿和驅動源（電機）構成閉環運動鏈，分為單自由度連桿傳動和多級連桿聯動。單一連桿驅動單關節運動主要用于工業夾爪，靈活度受限；多級連桿聯動，通過串聯或并聯多組連桿實現多關圖表：連桿傳動系統的分類和特點圖表：連桿傳動示意圖傳動：行星減速器+滾珠絲桿是主流u通過電機收緊或放松繩索驅動關節彎曲，模仿生物肌腱，最大的優勢在于靈活性，可大幅提高自由度。但最大問題在于腱繩長期使用易蠕變，需頻繁校準預緊力，維護成本u腱繩材料，包括金屬類材料（304不銹鋼絲繩、鈦合金絲繩等）和高分子材料（超高分子量聚乙烯、芳綸實時預緊力校準、替換繩索等。圖表：腱繩傳動優劣勢易蠕變導致精度度理度圖表：各類腱繩材料對比抗拉強度伸長率疲勞壽命%鈦合金絲繩超高分子量2700-芳綸纖維2800-40-805800-200-2424機械方案總結：混合方案或為趨勢間大，可選無刷有齒槽電機。傳動方案看，齒輪滿足運動減速和扭矩放大，絲桿/蝸輪蝸桿負責運動方向變化，先放量。中長期趨勢是高自由度+負載力，因此機械設計可用融合方案，如近掌關節采用剛性更高的減速器+絲桿、手指末端關節采用腱繩等。圖表：靈巧手機械驅動和傳動方案總結精密圖表：靈巧手機械驅動和傳動方案總結++精密體積小、高精度體積小、高精度+精密滾珠絲桿高精度、快速滾柱絲桿高自由度靈活、繩子易變形靈活、繩子易變形負載無刷有齒槽電機成本低、扭矩密度大負載行星減速器高扭矩密度、長壽命負載負載蝸輪蝸桿高負載、低速負載連桿（欠驅）剛度高、體積大空心杯電機+行星減速器（+關注滾珠絲桿）空心杯電機+行星減速器+滾珠絲桿/蝸輪蝸桿+連桿（欠驅）Part3手部多為感知是方向，促進手腦協同25252626數據來源：浙江工商大學食品與生物工程學院，東吳證券研究所觸覺傳感器：多維感知、高集成度、高延展是趨勢u人類手部觸覺可感知力覺、溫覺、痛覺等多維度感知，且手部靈敏度極高，女性指尖法向壓力閾值為0.019g，1.邁斯納小體1.邁斯納小體?占手部感覺神經40%?對傳遞低頻振動信息特別敏感2.帕西尼亞小體2.帕西尼亞小體?允許在高頻下的瞬時干擾來激活神經末梢?較低的響應閾值，可辨別精細表面紋理物體4.魯菲尼小體4.魯菲尼小體?對手指或肢體運動引起的皮膚拉伸特別敏感?負責動覺/本體感覺3.默克爾椎間盤3.默克爾椎間盤?在形狀、邊緣和粗糙紋理的靜態辨別中起著主要作用力覺/本體感覺力覺/本體感覺?低閥值機械感受器?拉伸程度痛覺痛覺手掌法向壓力閾值指尖法向壓力閾值u高靈敏度手掌法向壓力閾值指尖法向壓力閾值男性女性0.158g0.032g0.055g0.019gu高拉伸率?手腕處拉伸率20.4%?三維全向柔性u觸覺是電子皮膚的功能之一：電子皮膚是集合“觸覺+仿生性+延展性”的類人類皮膚，仍需長期技術進步。u觸覺傳感器多技術路線布局，追求極致性能，實現真正靈巧手：兩類型，一是基于Mems技術集成的觸覺傳感器，包括壓阻式、電容式、光電式、電磁式，其中壓阻式算法及數據模擬，未來潛力巨大。觸覺傳感器追求，高靈敏度（多維力感知）、高集成度（單位面積列陣單元觸覺傳感器：1.感應壓力、溫度、物質變化；2.柔性與延展性觸覺傳感器：1.感應壓力、溫度、物質變化；2.柔性與延展性u高集成度u高靈敏度u多維力感知u高延展性u高集成度u高靈敏度u多維力感知u高延展性u成本低電子皮膚柔性差，靈敏度商靈敏度高（閾值0.5-力體積大，抗干擾差低對算法、數據訓u高空間分辨率觸覺u高空間分辨率觸覺)u大面積觸覺傳感器生物兼容性生物兼容性痛覺等，與人體組織相容，可用于醫療監測和治療 27uMEMS壓阻式觸覺傳感器技術最成熟，目前應用最廣，預計短期是機器人觸覺傳感器最先放量技術。其原理測量壓力值。其采用MEMS技術排列密集，集成度高，體積小，技術成熟，成本低。制造精度不同，價格從uMEMS壓阻式觸覺傳感器仍需提升靈敏度、增加軟性。目前壓阻式的觸覺傳感器主流是一維傳感器，只能測2929數據來源：愛采購，東吳證券研究所觸覺傳感器：多維感知、高集成度、高延展是趨勢u柔性壓阻式傳感器原理簡單，聚合物材料柔性好：有三層構成，頂層保護層和底構成（如PET頂層要求耐用、受力均勻；中間層彈性體聚合物（如聚氨酯等）和導電材料（如碳納米管）構成的復合材料，彈性層可提供良好形變。原理為當頂層受到壓力，薄膜層形變導致電阻變化，四通電路橋漸u薄膜式壓力傳力傳感器已經成熟應用，但技術指標難以滿足人形機器人靈巧手需求：薄膜壓阻式傳感器已在智能可穿戴上成熟應用，售價低，但由于力感知不豐富，一般為一維高導電材料和壓高導電材料和壓感材料層貼合?聚合物材料??聚合物材料?保護層、耐用?提供均勻壓力分布??金屬或導電聚合物?受力時發生微小形變3?硅膠或聚合物材料 售價500元/雙售價11元/500g8000元/平售價500元/雙3030數據來源：傳感器技術，知乎，東吳證券研究所u電容式傳感器備良好的柔性，已在消費領域廣泛使用。由電介質層和電極層組成，是基于有機場效應晶體管(OFETs)的微傳感器，OFETs的優勢在于除去電極之外，理論上所有部件u電容式觸覺傳感器具備柔性、靈敏度高優勢，已有機器人使用，但抗干擾能力差。可非接觸測量且力靈敏度高（一般有效閾值0.01N動態響應好；具備柔性適合大面積使用；結構簡單、溫度穩定性好。但感器抗干擾差，寄生電容影響較大，需添加有源屏蔽裝置，但不適合于人型機器人靈巧手；另一方面，電容式傳感器對于切向力測量需大量數據解耦，多維力測量不夠直觀；第三，輸出阻抗高，負載能力差。目前在iit機3131數據來源：信倍通，東吳證券研究所觸覺傳感器：多維感知、高集成度、高延展是趨勢u電磁式觸覺傳感器需永磁體+霍爾式傳感器+柔性皮膚：通過MEMS技術集成永磁體于柔性皮膚內壁，同時集成霍爾式傳感器（霍爾元件(半導體材質)+4根引線當柔性皮膚受到外界擠壓時，永磁體與霍爾式傳感器之上：和電容式類似，力感知靈敏度較高(一般有效閾值能達0.01N)，可測量切向力（但是較難直接精準測量且技術成熟，成本低；但其抗干擾差，集成度相對較低。日本XELARobotics公司開發了uSkin已經成熟集成至韓國AllegroHand。2021年Facebook與卡內基梅隆大學合作開發的reskin（嵌入了磁性顆粒的可變形彈性uu每個手指包括64個三軸觸覺傳感器u每個模塊僅需要7根導線進行連接，柔軟的皮膚3232觸覺傳感器：多維感知、高集成度、高延展是趨勢u視觸覺傳感器本質是視覺+深度學習的數據大模型，建立視覺到觸覺信息的映射，該技術理論性能上限高、且材料成本低：該技術方案，第一步是使用高精度相機拍攝可變柔性材料的形變（Gelsight是用凝膠材料當映射出物體的深度信息和運動趨勢。上限也更高，精確度高；同時該方案原材料成本可控，包括凝膠頭、微型雙目相機（Facebook預測生產1000張的digit每件成本為15美元）。3333數據來源：信倍通，東吳證券研究所觸覺傳感器：多維感知、高集成度、高延展是趨勢機器人觸覺規模全球第五；Facebook2020年產業化MIT的技術Gelsight，推出Digit視觸覺產品，該產品技術開源，性能上結構緊湊、耐用、原材料成本低（電路板$1.5+電子明確將在手部上使用基于視覺的觸覺方案。u視觸覺方案依賴大模型，數據積累難，訓練成本高：如Facebo+PyTouch模型和功能庫。Tacto是基于視覺的高分辨率觸覺傳感器模擬器，可用于機器人技術的原型設計、調試和基準測試，而無需真實實驗。其次PyTouch的觸覺感應ML模型和功能庫可以將原始傳感器讀數轉換為高級3434數據來源：信倍通，東吳證券研究所u觸覺傳感器是軟硬件結合體，對于精準感知多維度力需要算法支撐。由于機器人手部觸覺傳感器為集成式列陣品牌UskinMBMContactileGelSight產品名稱XELA矩陣式三軸4*4觸覺傳感器MBM指尖六維力觸覺傳感器三軸觸覺力傳感器GelSightMini超高分辨率視觸覺技術路線電磁式壓阻式光學式視觸覺表面材質軟膠帶金屬軟體小柱凝膠頭可測量的軸獨立測量3個軸6個軸3個軸6個軸測量頻率最高250Hz1000Hz單個傳感器尺寸4.7*4.7mm，5.5mm厚直徑9.6mm*高9mm直徑6mm4.5*4.5*20mm最大切向力4.22N200N，最大法向力17.66N1.8N*m切向分辨率0.0098N0.1N,0.0010.02N法向分辨率0.098N0.02Nu產業化技術路線演變，壓阻式->電容式及電磁式->視觸覺->仿生電子皮膚。壓阻式傳感器短期放量，只能測量法向力，更多應用于中低端領域；而電容式及電磁式性能更優，靈敏度高，且可測三維力，抗干擾能力提升后，放量潛力大；視觸覺傳感器理論上限高，隨數據積累及大模型成熟，同時集成度提升后，未來潛力大。u觸覺傳感器融合方案。如智元機器人靈巧手采用技術類型力的閾值力維度代表廠商單晶硅材料電阻值改變-電壓改變通常為一維的法向福萊新材板間距離改變-電容值改變-電壓改變可為三維，切向力柔性好，靈敏度高他山科技光源和光強傳感器的距離改變-光靈敏度高（閾值），抗干擾能力體積大澳大利亞Contactile永磁鐵和磁傳感器的距離改變-磁場強度發生改變通常為三維力靈敏度價格（閾值），體積大，抗干利用微型雙目相機的視覺成像技術+深度學習的去增加觸覺信息性能上限高，物料成本低對算法、數據訓練要求高智元機器人3636u目前機器人觸覺傳感器市場主要由美國企業占據。根據QY若未來保持年復合10.2%復合增速，則2029年規模4.3億美元。22年全球前五大廠商占據76%份額，分別為美國Tekscan、PressureProfileSystu中國企業開始加速布局機器人觸覺傳感器，規模尚小，但未來可期。目前人形機器人觸覺傳感器規模尚小，上市公司中漢威科技子公司能斯達主要生產薄膜電容觸覺傳感器，可應用于機器人身體，產品成熟；初創型公司技術路線介紹Tekscan壓阻式成立于1981年，美國公司，技術來自MIT致力于觸覺傳感器和力傳感器研發，其官網推出手部觸覺傳感器，采用Mems壓阻式傳感器，傳感器厚度0.15毫米，雙手供390個感應單元，6.2個感應單元/平方厘PressureProfileSystems電容式美國傳感器公司，在機器人觸覺領域規模第二，擁有25年的傳感器經驗SensorProductsinc壓阻式壓電式美國觸覺和力傳感器公司，技術方案包括薄膜傳感器和壓電式方案。Interlink壓阻式美國公司，具有30多年歷史，專利技術力感電阻器（FSR?)已實現商業化SynTouch視觸覺美國公司，成立于2007年，技術來自南加州大學生物醫學工程系，視觸覺路線，2013年研發的觸覺傳感器可以模擬人體多種觸感，并收集各種觸感信息提供給機器人判斷，并收集信息歸類，創建一個觸覺信息系統。公司技術路線介紹能斯達電子壓阻式由中科院知名海歸團隊2013年成立，公司致力于傳柔性電子技術與柔性傳感器的研發和產業化公司機器人觸覺產品主要為薄膜電容觸覺傳感器墨現科技壓阻式核心成員來自大疆創新，產品為高適應性柔性壓力觸覺傳感器，產品多應用在智能家居、醫療健康、物聯網IOT等消費級電子領域核心團隊來自日本早稻田大學機器人實驗室，產品包括包含多維度觸覺傳感器PX-6AX、消費級觸覺傳感器PX-3A、觸覺靈巧手DexH5以及人形機器人Tora他山科技電容式他山科技成立于2017年，致力于人工智能觸覺感知芯片研發及相關類腦芯片產業化福萊新材壓阻式從涂布多功能復合材料技術領域拓展至柔性觸覺傳感器項目，25Q1完成中試線力感科技壓阻式成立于2016年，由中國科學院孵化的企業，產品包括薄膜壓力傳感器等。3737手腦協同：相互促進，加速具身智能u從硬件層看，靈巧手的觸覺傳感器、關節力控和編碼器可將數據反饋至大腦；大腦通過小腦運控模塊控制靈巧圖表：手腦協同構成框架大腦對靈巧手的硬件控制大腦對靈巧手的硬件控制仿生神經信號編碼小腦平衡控制模塊靈巧手驅動大腦模型迭代觸覺預訓練構建物體物性庫抓握-大腦強化學習運動鏈自監督手指運動軌跡生成對抗網絡-優化運控數據生產流水線觸覺流能耗曲線運動失敗日志靈巧手的操作邊界探索擴展大腦的可行運動基元庫觸覺反饋的稀疏獎勵信號重構大腦的價值函數（強化學習）手部形態自適應倒逼大腦發展具身智能理論大腦控制靈巧手的算法棧物體定位任務分解運動軌跡規劃實時阻抗調節靈巧手對大腦硬件反哺觸覺傳感器關節力控和編碼器數據增強策略觸覺-視覺跨模態生成數字孿生壓力測試短期迭代長期突破中期迭代Part4本體廠全棧自研，零部件提供整體解決方案3939數據來源：公司官網，東吳證券研究所靈巧手集成商產品對比：技術多樣化滿足當前機器人操作需要。而操作精密場景，則自由度需提負載、使用壽命、控制精度、成本等尚需改進。圖表：主要靈巧手公司技術方案對比類型公司產品自由度驅動方式傳動方式傳感器重量握力/負載定位精度售價本體廠商特斯拉Gen-3無刷有齒槽腱繩10指（壓阻+視FigureAI第四代空心杯電機連桿負載25kg星動紀元XHAND1空心杯電機直驅三維電磁式傳感器1.1kg負載25kg/握力8kg±1mm3萬+宇樹科技Dex5-120（15主動）電機連桿12個壓力傳感器握力3.5kg智元機器人12自由度五指19（12主動）空心杯電機腱繩+連桿視觸覺和電磁式負載30kg/握力5kg獨立集成商Shadow標準版24（20主動）電機腱繩標配食指+拇指4.3kg負載4kg100萬+北京因時RH56DFTP系列12（6主動）空心杯電機連桿17個觸覺傳感器800g單指捏力30N±0.2mm靈心巧手25（18主動）電機腱繩有1.3kg負載8kg±0.2mm8-10萬強腦科技智能仿生靈巧手空心杯連桿電容式530g負載30kg/握力6kg/單指捏力±0.1mm敖意科技ROH-A001空心杯連桿550g負載30kg±1mm靈巧智能Dexhand02119（12主動）電機腱繩電容式負載5kg6.8萬零部件零部件廠兆威機電雷賽智能空心杯+步進直驅-900g±0.3mmDH116普及型11（6主動）空心杯連桿6個觸覺490g負載40kg長期1萬以內4040數據來源：公司官網，東吳證券研究所本體商：手腦協同，全棧自研u2022年10月特斯拉展示第一代靈巧手，2023年11月第二代靈巧手，延續空心杯+蝸輪蝸桿的技術路線，自由度11個，增加觸覺傳感器，可拿雞蛋等。2024年11月特斯拉發布第三代靈巧手，采用無刷有齒槽電?空心杯電機+蝸輪蝸桿?空心杯電機+蝸輪蝸桿?指尖增加觸覺傳感器?無刷有齒槽電機+腱繩?指尖增加觸覺傳感器4141本體商：手腦協同，全棧自研uFigureAI于2022年末創立，總部位于加利福尼亞，2023年3月發布人形機器人Figure01，2024年8月發布庭場景收納、工業場景分揀任務等。4242數據來源：公司官網，東吳證券研究所本體商：手腦協同，全棧自研u北京星動紀元科技有限公司成立于2023年8月，由清華大學交叉的人形機器人企業。已發布人形機器人START1，搭配自研靈巧手XHAND1。XHAND1采用空心杯電機+行星圖表：星動紀元靈巧手圖表：星動紀元靈巧手參數星動XHAND1自由度（DOF）12（全直驅）重復定位精度±1mm重量1.1kg握力15N（指尖）/80N（整手）負載5kg（指尖）/25kg（整手）傳感器每個指尖上分布3維電磁式觸覺傳感器，最小分辨率為0.05N4343數據來源：公司官網，東吳證券研究所本體商：手腦協同，全棧自研指靈巧手、6自由度五指靈巧手、二指夾爪、OmniPicke圖表：智元機器人12自由度五指靈巧手圖表：智元機器人6自由度五指靈巧手4444數據來源：公司官網，東吳證券研究所本體商：手腦協同，全棧自研觸感器）。u此外宇樹科技還有三指Dex3-1方案，共7個自由度，采用6個直驅+1個齒輪傳動，整手重量710g，握力圖表：宇樹科技Dex5-1靈巧手圖表：宇樹科技靈巧手技術參數驅傳動關節4個微型力控關節齒輪傳動傳動方式77重復定位精度4545靈巧手集成商：方案各異，國內廠商崛起uShadow在靈巧手領域有20多年的研究歷史，其標準版靈巧手采用20個直流無刷伺服Maxon電機（電機集成和拇指分別使用一個17*3點陣的三維觸覺電磁式傳感器。Shadow提供整體解決方案，包括開源的機器人操作標準版精簡版超精簡版超超精簡版4444544420002211543211114646靈巧手集成商：方案各異，國內廠商崛起上集成6個微型伺服電缸。微型電缸是小型一體化直線伺服系統，內部集成了空心杯電機+行星減速器+傳感器+精密螺桿機構+閉環控制系統。圖表：因時機器人靈巧手示意圖圖表：因時機器人靈巧手產品性能6664747數據來源：公司官網，東吳證券研究所靈巧手集成商：方案各異，國內廠商崛起64848數據來源：公司官網，東吳證券研究所靈巧手集成商：方案各異，國內廠商崛起u成立于2015年，專注于機器人和腦機接口兩大領域。2024年推出靈巧手ROH-A001，采用空心杯電機+連桿驅動方式，具備11個關節6個主動自由度，整手重545±5g。抓握力上，單指指尖力4.4N，最大拇指指尖力u公司計劃2025年小批量生產第二代靈巧手，將具備觸覺傳感器。并且在研第三代靈巧手，自由度將達到15個每個手指均有3個。圖表：傲意科技靈巧手示意圖64949數據來源：公司官網，東吳證券研究所靈巧手集成商：方案各異，國內廠商崛起桿方案，驅動器為自研的電機+減速器，主動自由度分別為10/16/7。L30為腱繩方案，具備18個主動自由度（總共25個驅動器集成于手臂。)75050數據來源：公司官網，東吳證券研究所靈巧手集成商：方案各異，國內廠商崛起量產版本采購12個電機+腱繩+（或有蝸輪蝸桿）方案，擁有15個關節、19個自由度（12個主動+7個被動其中拇指和食指各3個電機，其余手指2個。整手重量1kg，單指最大負載1kg，整手負載5kg，使用壽命15萬u并計劃25H1發布臂手一體27自由度的De器人零部件有限公司”布局空心杯等零部件生產。并且公司已經建成月產2000只靈巧手重視產線。5151數據來源：公司官網，東吳證券研究所零部件廠商：兼顧模組與靈巧手整機u成立于2001年，是一家集設計、研發、制u其靈巧手產品采用齒輪箱傳動方案，通過電機搭配微型減速器+絲桿驅動+指節電機獨立驅動技術，使得整手通過仿生學原理設計有15個關節，共17個自由度（7個有刷空心杯+10個步進電機可靈活擴展至20，40.7mm≥3個感知傳感器，內含指尖集成傳5252數據來源：公司官網，東吳證券研究所零部件廠商：兼顧模組與靈巧手整機手系列產品預計共有四個型號，覆蓋工業、商業與家庭等各類應用場景。系列均采用無刷空心杯伺服電機，搭配FOC電流與觸覺融合的力位混合控制算法，傳動方式采用行星減速機+滾珠絲桿方案，預計26年推出的旗艦型將采用腱繩方案。靈巧手產業鏈長，一體化為趨勢u獨立第三方公司多為創業公司，如因時機器人，具備自研零部件技術；強腦科技積累；其外靈心巧手、靈巧智能專注靈巧手。特斯拉零部件特斯拉零部件電機電機齒輪