电气设备行业专题研究.docx

正文目录

灵巧手：机器人环境交互及功能执行终端 5

灵巧手结构设计三要素：驱动、传动、感知 8

驱动系统 8

电机：空心杯电机适配手指关节，直流无刷电机推动降本 8

减速器：降转速提扭矩，行星谐波减速器均有应用 15

传动系统 19

腱绳传动：目前主流传动形式，具有排布灵活、柔性传动等优点.20

丝杠传动：新型传动方案，与腱绳优势互补 21

感知系统 22

力/力矩传感器：帮助灵巧手实现精准力控，应变式性能更优 23

触觉传感器：赋予灵巧手触觉感知能力，逐步向仿生电子皮肤演进 25

Optimus灵巧手迭代复盘与展望 27

投资建议 31

风险提示 32

图表目录

图表1：特斯拉Optimus分拣电池 5

图表2：特斯拉Optimus叠衣服 5

图表3：人手自由度分析 5

图表4：各研究机构灵巧手自由度情况 6

图表5：全驱动灵巧手 7

图表6：欠驱动灵巧手 7

图表7：灵巧手结构设计 8

图表8：不同驱动类型对比 9

图表9：直流有刷电机结构图 10

图表10：按工作电源/用途的电机分类 10

图表11：人形机器人主要应用电机类型对比 11

图表12：有刷空心杯电机结构图 12

图表13：无刷空心杯电机结构图 12

图表14：卷绕线圈制造流程 12

图表15：一次成型后的线圈 12

图表16：空心杯电机线圈绕制形式 13

图表17：国内外空心杯电机主要供应商 13

图表18：有齿槽电机及无齿槽电机结构图 14

图表19：有齿槽电机和无齿槽电机特点对比 14

图表20：maxon直流无刷电机与空心杯电机对比 15

图表21：减速器工作原理 15

图表22：主要精密减速器类型及特点 16

图表23：主要精密减速器性能指标 16

图表24：行星减速器基本内部结构 17

图表25：行星减速器多级驱动结构 17

图表26：谐波减速器传动装置构成 17

图表27：谐波减速器工作原理 17

图表28：RV减速器内部结构 18

图表29：特斯拉OptimusGen1灵巧手 18

图表30：哈默纳科搭载谐波减速器灵巧手方案 19

图表31：不同传动方式对比 19

图表32：腱绳传动灵巧手整体机构 20

图表33：三种腱绳传动方案对比 21

图表34：滑动丝杠、滚动丝杠及静压丝杠 21

图表35：腱绳+丝杠复合传动 22

图表36：人形机器人传感器应用位置示意图 22

图表37：一维/三维/六维传感器的测力对比 23

图表38：人形机器人领域力传感器应用位置示意图 24

图表39：不同类型力/力矩传感器对比 24

图表40：特斯拉OptimusGen2灵巧手搭载触觉传感器轻松拿取鸡蛋 25

图表41：主要触觉传感器类型优缺点对比 26

图表42：触觉传感器阵列电子皮肤 26

图表43：特斯拉Optimus一代灵巧手正视图 27

图表44：特斯拉Optimus一代灵巧手透视图 27

图表45：齿轮箱内部结构 27

图表46：特斯拉Optimus一代灵巧手手指正视图、背视图及侧视图 28

图表47：腱绳拉动近指节/远指节旋转示意图 28

图表48：特斯拉Optimus一代灵巧手手指零部件爆炸图 28

图表49：OptimusGen2灵巧手维持11个自由度并引入触觉传感器 29

图表50：Optimusgen3灵巧手自由度提升至22个 29

图表51：OptimusGen3灵巧手驱动系统外置于手臂中 30

图表52：Optimusgen3灵巧手保留末端腱绳的传动形式 30

图表53：OptimusGen3灵巧手电机端蜗轮蜗杆替换为微型丝杠 31

图表54：行业重点关注公司估值表（截至2025-02-05收盘价） 31

灵巧手：机器人环境交互及功能执行终端

灵巧手作为人形机器人末端执行器，在机器人与环境的交互中起到关键作用。灵巧手作为机器人末端执行器，一般安装于机器人腕部的末端，是直接执行任务的装置。末端执行器作为机器人与环境相互作用的最后环节与执行部件，对提高机器人的柔性和易用性有着极为重要的作用，其性能的优劣在很大程度上决定了整个机器人的工作性能。随着机器人向工业深度应用和服务、健康、军事、航空航天等领域的不断拓展，机器人与目标对象和环境的交互需求和能力越来越高，如特斯拉Optimus已可以完成浇花、分拣电池、叠衣服等复杂动作。

图表1：特斯拉Optimus分拣电池 图表2：特斯拉Optimus叠衣服

资料来源：特来讯，X平台TeslaOptimus账号，东方研究所 资料来源：汽车之家，X平台