人形机器人行业“好用”的关键：特斯拉Optimus22自由度灵巧手方案解析.pptx

投资要点;投资要点;重点关注公司及盈利预测;风险提示;目录

CONTENTS;01;;;全驱动灵巧手每个关节都能独立控制;灵巧手传动机构;腱驱动和电机内置驱动的的优缺点对比;驱动器外置灵巧手整机机构;3自由度4腱绳的N+1型驱动方案;02;;大拇指：具有两个空心杯电机模组执行器302a和302f，分别控制弯曲/伸展和外展/内收运动。;资料来源：人形机器人研究院，华鑫证券研究;OptimusGen3灵巧手自由度拆分;蜗杆替换为丝杠;Optimus用22自由度灵巧手接网球;03;空心杯电机和普通电机的区别;鸣志电器的有刷空心杯电机结构图;3.1、空心杯电机杯型绕组成型工艺是空心杯电机制造中的关键，直接影响电机的性能

空心杯电机杯型绕组成型工艺复杂，要求严格，生产合格率低，制造成本高，是空心杯电机面临的难题，也使得空心杯电机的应用受到一定限制。空心杯电机杯型绕组的类型众多，包括直绕组、斜绕组、同心式绕组、叠绕组等。;资料来源：中商产业研究院，电子发烧友，各公司官网，华鑫证券研究;3.1、无刷有齿槽电机和空心杯电机对比

驱动器后置减小电机体积压力，无刷有齿槽电机适用于和空心杯电机不同的场景。无刷有齿槽电机的定子结构通常由多个铁芯齿槽组成，每个齿槽中嵌有绕组线圈。这些铁芯齿槽用于引导和增强电机内的磁场，以提高效率和提供较高的转矩密度。绕组排列在齿槽中，并与永磁转子相配合形成旋转磁场。这种结构设计较为紧凑，适合需要高功率密度和稳健性能的应用。齿槽的存在有助于集中磁场，提高转矩密度，但会产生齿槽效应，有轻微的转矩波动，对平稳性产生影响。;3.2、行星减速器介绍

行星减速器的结构主要包括中心太阳轮、行星齿轮、内齿圈。工作时中心太阳轮驱动内部受力旋转，带动行星齿轮在内齿圈轨道内进行旋转，依赖齿轮之间的啮合来实现转速的减小，行星架作为输出轴，将减速后的运动传递给负载。实现输入进来的高转速通过齿轮件传动后将速度降低再输出的效果，主要作用就是将电机的高速低扭转换为低速高扭。

行星减速器可以实现更高的减速比和扭矩输出。通过多个行星齿轮级的串联，每一级都能降低转速并增加扭???。减速比的大小由几级减速比的乘积决定。;;;3.2、各家行星减速器产品性能比较

各家行星减速器的可选尺寸范围较大，从性能角度来看，国内厂商与海外厂商产品并无显著差距。;;3.3、丝杠可以有效提升灵巧手的载荷和抗冲击性

蜗轮蜗杆和丝杠均能够改变运动方向，但适用于不同场景。蜗轮蜗杆适合需要高减速比和自锁性的场景，特别是在灵巧手中用于关节固定或稳定负载的位置控制。滚珠丝杠本质是线性传动装置，通常不具备高减速比功能，其机械减速能力取决于螺距（导程）。滚珠丝杠更适合需要高精度和高效率的传动任务，比如快速且精确地调整关节位置或实现复杂抓取动作。

蜗轮蜗杆与滚珠丝杠性能对比;3.3、滚柱丝杠和滚珠丝杠比较优势在于精度、载荷、寿命等多方面

滚珠丝杠螺母组件包含多个滚珠轴承，能够处理中等负载的滚珠轴承有最小尺寸要求。与相似尺寸和导程的滚柱丝杠相比，滚珠轴承的半径需要更粗糙的螺距，导致接触点更少。加上较小的接触半径和允许轴承互相接触的设计，限制了滚珠丝杠的DLR（DynamicLoadRating），导致较低的力和较短的使用寿命。相比于传统的滚珠丝杠传动，行星滚柱丝杠传动呈现多副(螺纹副和齿轮副)、多体(多个零件参与啮合传递

运动和动力)、多点(螺纹副多点接触)的啮合特征，故在相同丝杠直径下，行星滚柱丝杠比滚珠丝杠的承载能力提高6倍，相同负载下节省1/3空间，寿命提高14倍，工作环境温度范围提高2倍。

在实际应用中，滚柱相对于螺母无轴向运动，丝杠转速可达6000r/min，螺母直线速度可达2m/s。采用行星滚柱丝杠作为传动机构的EMA与采用滚珠丝杠的EMA相比相同推力下重量减少30%，相同重量下推力提升50%。而且，行星滚柱丝杠可采用微小导程(螺距可达0.3mm)，不仅更便于控制传动精度和提升动态频响，而且由于更多接触点同时参与传力，能够实现重载条件下的超高精密传动。

行星滚柱丝杠与滚柱丝杠性能对比;资料资源：贝泽精密产品官网，AccessRopes产品官网，腱传动灵巧手指的传动分析与结构设计_李柏毅，华鑫证券研究;资料资源：《中国化工新材料产业发展报告·2016》，ShadowRobot，贝泽精密产品官网，TESLA，华鑫证券研究;风险提示