人形机器人行业系列报告（二）：动力、传动、传感，灵巧手分析框架与零部件选型.docxVIP

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2024年1月15日

行业研究

动力、传动、传感：灵巧手分析框架与零部件选型

——人形机器人行业系列报告（二）

要点

要点

机器人多指灵巧手是一种高度灵活、复杂的末端执行器，因其能够模仿人手的各种灵巧抓持和复杂操作能力，得到持续的研发投入和广泛关注。从应用领域来看，目前灵巧手实现成熟应用的领域主要有：航空航天、医疗假肢、工业及科研领域。

灵活度设计：灵活度设计是一个取舍与平衡的过程，原因在于更多的灵活度意味着更强的功能性，但背后需要更多的驱动器与更复杂的结构，必然带来鲁棒性的下降。对于功能性的衡量，通常采用Cutkosky抓取分类法。多数高灵活度灵巧手需要面临的一个任务是单关节双自由度的实现，目前具有代表性的传动形式有三种：（1）双轴正交结构；（2）球/孔结构；（3）差动齿轮组。

动力源：包括选择动力源的种类、位置及数量，以及适配的减速器。目前电机驱动已成为主流驱动方式。电机类型包括直流无刷电机、无框力矩电机、空心杯有刷电机、空心杯无刷电机，减速器类型包括谐波减速器和行星减速器。

传动结构：传动系统的设计不仅决定了灵巧手的机械结构，而且直接影响到灵巧手的抓取稳定性和灵活性。腱传动对于空间狭小、传动精密的灵巧手空间设计较为友好，关键在于腱绳材料的选择；连杆、齿轮等传动方式更为直接，但对空间、设计的要求较高。

传感系统：根据传感器在机器人手中的布局和功能，可将传感器分为两类：内在传感器和外在传感器。内在传感器反馈机器人本体的运动或动态信息，如手关节角度、关节扭矩和肌腱应变，而外在传感器感知外部环境，如压力、力、温度和平滑度。

行业判断：1）作为人形机器人与外界交互的重要媒介，灵巧手是机器人功能性的直接体现。这一方面决定了其在人形机器人体系中的重要地位，另一方面预示着五指灵巧手与人形机器人功能对应，在硬件层面可选的方案数量将大于其他部位；2）五指灵巧手可以不依附于人形机器人而单独存在，如机械臂、远程操作手套、假肢等，这决定了五指灵巧手的远期市场容量的进一步扩大；3）五指灵巧手作为一个功能单元，相较人形机器人其他部位，其自身零部件数量更多，硬件结构更为复杂，需要集合整手的运动控制、末端传感、人机交互等，最终可能造成五指灵巧手环节的竞争更加多层次，也容易演化成为单独环节。

投资建议：

1）动力源。建议关注：空心杯电机领域的鸣志电器、鼎智科技、伟创电气、拓邦股份；直流无刷电机领域的德昌股份；无框力矩电机领域的步科股份；减速器环节：行星减速器建议关注中大力德、双环传动；谐波减速器建议关注绿的谐波；丝杠建议关注贝斯特；

2）传动结构。主要集中在腱绳材料，建议关注钢丝方案的大业股份，潜在超高分子量聚乙烯纤维材料受益标的同益中、恒辉安防；

3）传感系统。建议关注：（一）六维力传感器：柯力传感、东华测试、八方股份；（二）触觉传感器：汉威科技、奥迪威；（三）身体平衡（IMU）：华依科技、芯动联科。

风险分析：（1）产业化进程不及预期；（2）竞争加剧风险；（3）核心技术进

步不及预期。

电力设备新能源买入（维持）

作者

作者

分析师：殷中枢

执业证书编号：S0930518040004010yinzs@

分析师：黄帅斌

执业证书编号：S09305200800050755huangshuaibin@

分析师：和霖

执业证书编号：S0930523070006021helin@

行业与沪深300指数对比图

行业与沪深300指数对比图

16% 9% 3% -4%-10%

12/2202/2304/2306/2308/23

——电力设备新能源沪深300

资料来源：Wind

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