当地时间 11 月 28 日，特斯拉人形机器人 Optimus 传来新动态，其新手臂取得显著进展，手上自由度大幅增加至 22 个，腕部与前臂也具备 3 个自由度。
建站客服QQ：88888888{jz:field.toptypename/}在人形机器人的众多部件中，灵巧手向来是备受瞩目的焦点部分，而高自由度的灵巧手极有可能引领未来产业发展的大方向。
当下，全球人形机器人产业处于快速发展与技术变革期，技术进步情况多以特斯拉等海外行业巨头的发展动向作为主要观测依据，其产品路线的每一轮技术革新都极具参考价值与研究意义，值得业内高度重视与深入剖析。
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01 人形机器人灵巧手概览人形机器人的灵巧手堪称抓取物体的关键利器，特斯拉 Optimus 的灵巧手价值量占比达 14%，足见其重要性。其技术路线与配置方案直接左右机器人操作表现。当下，人形机器人商业化进程提速，各厂商对灵巧手方案的选定越发谨慎，特斯拉 Optimus 的技术方案极具示范意义，有望成为行业参照蓝本。回顾 Optimus 机械手的发展轨迹，初代具备“6 主动自由度+5 驱动自由度”，Gen2 进阶为 11 主动自由度并增添指腹触觉传感器。此次更新后手臂拥有 22 个自由度，依靠 5 根手指各 4 个自由度与腕部 2 个自由度的巧妙架构，高度复刻人类手指关节构造，使手部动作几近真人。特斯拉还计划在年底前拓展触觉感应范围、细化肌腱控制并减轻前臂重量。行行查数据表明，2023 年全球机器人灵巧手市场规模为 15 亿美元，预估到 2030 年将冲破 30 亿美元，年复合增长率约 10.3%，这一市场正展现出强劲的发展势头与广阔前景。02人形机器人灵巧手核心零部件结构上，灵巧手设计聚焦驱动、传动与传感三大核心要素。其中，空心杯电机、丝杠、减速器和触觉传感器等零部件价值量颇高，它们相互协同配合，对灵巧手的性能表现起着关键作用，深刻影响着人形机器人手部功能的实现与拓展。图片
资料来源：公开整理一、驱动环节驱动的关键作用在于赋予灵巧手运动能力并输出动力。当下，电机驱动在灵巧手驱动方式中占据主流地位，电机重量受功率、材料以及尺寸等因素影响而存在差异。伴随第三代灵巧手自由度的提升，其所需电机数量也相应增加。以特斯拉第三代灵巧手为例，因手部自由度较第二代有所增加，电机数量大概率会从 6 个增至 13 - 17 个，并且驱动器的搭载位置也由手掌移至手腕部位，这些改变旨在进一步优化灵巧手的性能表现，使其动作更加灵活精准。图片
空心杯电机空心杯电机在人形机器人零部件体系里占据着较高的比例份额。其构造独特，采用无铁芯转子，电枢绕组呈现空心杯线圈的杯状结构。在原材料选用上，高端钕铁硼（第三代稀土永磁）成为空心杯电机永磁材料的主流。随着人形机器人手指关节自由度逐步提升，出于对仿真性的考量，手指关节处急需配备体积小巧却能输出较大力量的电机，空心杯电机恰好与之高度适配。然而，空心杯电机在技术层面存在诸多挑战，线圈设计、绕线工艺以及绕线设备均构成其核心技术壁垒。从竞争格局审视，海外品牌牢牢把控着高端市场，不过国内产品凭借性价比优势正逐渐崭露头角。全球空心杯电机行业集中度较高，CR5 达 67%，Faulhaber、Portescap、Allied Motion Technologies、Maxon Motor 及 Nidec Copal Corporation 等五家企业名列前茅。近年来，国内企业积极作为，鸣志电器、鼎智科技、拓邦股份、兆威机电、伟创电气、禾川科技、万至达等纷纷加速在空心杯电机环节的产业布局，全力推动国产替代进程不断向前迈进，有望在未来打破海外品牌的优势垄断局面，重塑行业竞争格局，为人形机器人产业发展注入新的活力与动力。国内空心杯电机主要厂商概况：图片
资料来源：公开资料整理二、传动环节 传动结构负责传递运动与动力至指定处。特斯拉第一代传动方案为腱绳加蜗轮蜗杆。如今，因行业手部灵巧手丝杠技术渐趋成熟，且特斯拉有提升单手承载力需求，手部运用丝杠传动成为新趋向，有望提升人形机器人手部性能与负载能力。丝杠于人形机器人而言，丝杠的地位举足轻重。鉴于摩擦特性差异，其被划分为滑动、滚动、静压三类，它们从多方面支撑着机器人的运行，保障其精准、稳定地完成各类任务。图片
国内丝杠厂商积极布局谋篇，新剑传动建成首条行星滚柱丝杠产线，北特科技全力推进人形机器人丝杠规模化产线建设，五洲新春借核心技术向机器人执行器核心零部件领域转型，且已完成丝杠送样改进。贝斯特、恒立液压等也涉足丝杠端布局。国内行星滚柱丝杠产业已现曙光，南京工艺、博特精工、新剑智能等厂商有了小规模生产能力，这为后续拓展市场、提升技术、助力高端制造业与人形机器人产业发展奠定了初步基础，有望带动产业集群崛起。减速器减速器在机器人系统里起着关键衔接作用，它一头连着电机等动力源，一头连着关节等执行机构，保证机器人的运行速度恰到好处。在人形机器人的肘、腕等关节上，减速器大显身手，保障精准传动与控制。其中，谐波减速器因小巧轻便、传动效率高而常用于精细操作处，只是其成本较高。鉴于此，多数厂商在选型时，也会考虑行星齿轮箱，庄闲和游戏它有望凭借自身优势成为谐波减速器的替代选择，从而在成本与性能间达成更好平衡。图片
全球谐波减速器市场呈现日系哈默纳科一家独大局面，其份额超 80%。国内该市场集中度亦较高，前五大厂商出货量占比超六成，绿的谐波率先推动国产替代，来福谐波等企业也在积极布局。全球精密行星减速器市场被少数企业把控，德国企业如纽卡特等领先，日本新宝等也具较强竞争力，国内有科峰智能等厂商布局。RV 减速器可提升人形机器人操作精度，其市场格局集中，纳博特斯克与双环传动 2023 年合计份额超 60%。国产 RV 减速器已取得初步替代成果，除双环传动外，珠海飞马等企业在该领域也颇具实力，正逐步打破国外垄断，在全球市场竞争中崭露头角，推动我国减速器产业在国际舞台上不断发展进步，为人形机器人产业提供更坚实的零部件支撑。三、传感环节传感承担着对执行机构内外部环境给予反馈的重任。在灵巧手的应用场景中，传感器主要有内部与外部之分。内部传感器聚焦于灵巧手姿态信息的反馈，运动传感器和力/力矩传感器是其主要类型，它们能精准提供关节角度、位置以及动态等信息，是灵巧手实现灵活且稳定抓取的关键要素。而外部传感器则由接近觉传感器和触觉传感器构成，其核心作用在于感知目标物体的位置与受力状况，这些信息能有效提升灵巧手操作的成功率。可以说，灵巧的机器人手要达成自主操作与远程操作中的位置控制、阻抗控制等方案，至少得配备一组力和位置传感器，以此保障操作的精准性与有效性。六维力矩传感器人形机器人的力觉体现在指、肢及关节运动时对受力的感知。其中，六维力传感器维度最高，可输出最全面精准的力觉数据。因其技术门槛高，能规模量产的企业寥寥无几。当前，六维力矩传感器市场以欧美、日韩品牌主导，ATI 堪称行业翘楚。在国内，众多厂商也积极布局，像宇立仪器、坤维科技等企业已在该领域崭露头角，它们不断加大研发投入与创新实践，有望逐步打破国外技术垄断，提升我国在人形机器人力觉传感器领域的竞争力与话语权。触觉传感器在传感器装置领域，触觉传感器占据着较大价值量份额。当下，触觉传感器正处于发展初期，海外企业如 Canatu、Sensel、Flexpoint 等占据主导地位。不过，国内众多企业也已积极投身该领域布局，像苏州能斯达电子（汉威科技）等，它们正努力追赶国际先进水平，通过持续的技术研发与创新实践，不断提升产品性能与品质，逐步构建起国内触觉传感器产业的雏形，有望在未来打破海外企业的垄断局面，为我国传感器产业发展注入强大动力，促进相关产业的升级与跨越。 03人形机器人灵巧手市场格局近年来，国内厂商在灵巧手领域的布局进程显著提速，呈现出一片蓬勃发展的景象。因时机器人堪称行业先锋，不仅最早在国内达成灵巧手商业化量产，还成功将价格降至万元区间，其 RH56BFX、RH56DFX 以及 FTP 系列仿人五指灵巧手表现卓越。特别是 FTP 系列，作为工业级触觉感知的佼佼者，能够实时捕捉各部位触觉信息，极大地优化了抓握动作，使操作精细度得以大幅提升。星动纪元的 Xhand 灵巧手凭借 12 个主动自由度与全驱动方案脱颖而出，指尖配备的触觉传感器更是为其精准操作增添助力。灵七智能的 DexHand021 意义非凡，作为国产首款量产高自由度五指灵巧手，19 个自由度与 23 个高精度传感器赋予它高可靠性与广泛兼容性，近乎能完美复刻人手 33 项功能动作中的 32 项。傲意科技的 ROHand 作为模拟人体手部运动的高灵敏度末端执行装置，结构精巧，手掌、手腕、手指等部件协同运作，五个手指可依据外部指令独立运动，灵活多变。帕西尼感知科技的 DexH13 GEN2 则独树一帜，是全球首款融合多维触觉与 AI 视觉双模态能力的四指仿生灵巧手，其双手搭载的 1956 颗专业级 ITPU 多维触觉传感器及 7824 路触觉信号解析能力令人惊叹。兆威机电的灵巧手同样实力不凡，通过独创的关节全集成动力模组与仿生学原理精心打造，17 个主动执行单元，单指节 3 个及以上主动执行单元的配置，精准模拟人手抓握等精细动作，灵活性与精确度俱佳。并且，兆威机电与中国科学院深圳先进技术研究院深度合作成立“灵巧手智能系统联合实验室”，专注于研发具备自主学习能力的灵巧手智能系统，为行业发展注入强大动力。从整体态势来看，灵巧手朝着更高自由度、高感知能力以及低成本方向迈进是不可阻挡的潮流，其在医疗、制造业、家庭服务等领域的应用前景充满无限可能，必将为人们的生活和生产带来深刻变革与诸多便利。
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