人形機(jī)器人行業(yè)市場(chǎng)前景及投資研究報(bào)告：靈巧手硬件迭代核心模塊

證券研究報(bào)告靈巧手：人形機(jī)器人硬件迭代核心模塊——人形機(jī)器人系列深度PPT（五）行業(yè)評(píng)級(jí)：看好2024年03月04日靈巧手：人形機(jī)器人硬件迭代核心模塊，關(guān)注重點(diǎn)部件及設(shè)備1、靈巧手：人形機(jī)器人末端執(zhí)行與感知的工具，是人形機(jī)器人未來(lái)硬件迭代空間最大的功能模塊之一。靈巧手模仿人手的結(jié)構(gòu)和功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的靈活抓取，滿足多種工作需求。根據(jù)我們測(cè)算，目前單只人形機(jī)器人靈巧手成本約2.8萬(wàn)元，我們預(yù)計(jì)產(chǎn)業(yè)化成熟后，單只價(jià)值量有望降低到1.5萬(wàn)元，在人形機(jī)器人整機(jī)成本中占比約14%。我們預(yù)計(jì)2030年人形機(jī)器人靈巧手全球市場(chǎng)空間約568億元，2023-2030年市場(chǎng)空間復(fù)合增速約35%。2、傳動(dòng)、驅(qū)動(dòng)、傳感系統(tǒng)多元集成解決方案，賦能靈巧手精準(zhǔn)化、智能化發(fā)展方向（1）傳動(dòng)系統(tǒng)：包括連桿傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、線繩驅(qū)動(dòng)等，多種傳動(dòng)方式可結(jié)合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)優(yōu)劣互補(bǔ)；（2）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：電機(jī)驅(qū)動(dòng)為主流路線，驅(qū)動(dòng)力大、控制精度高、響應(yīng)快，適配于靈巧手的通用性、移動(dòng)性，易于實(shí)現(xiàn)商業(yè)化；（3）傳感系統(tǒng)：內(nèi)在傳感器反饋機(jī)器人動(dòng)態(tài)信息，外部傳感器感知外部環(huán)境，相互搭配實(shí)現(xiàn)靈巧機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)和控制。3、空心杯電機(jī)：靈巧手電機(jī)最佳選擇之一，海外廠商占據(jù)市場(chǎng)龍頭，國(guó)內(nèi)企業(yè)起步較晚，有望借助人形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)彎道超車（1）使用繞線杯式電機(jī)繞組，減小了電機(jī)運(yùn)行時(shí)的磁阻力矩和齒槽引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，降低了電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的能量損失，具有節(jié)能、效率高、靈敏度高、運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)，適配靈巧手對(duì)體積、性能、成本的優(yōu)化需求。（2）人形機(jī)器人幫助打開(kāi)空心杯電機(jī)未來(lái)市場(chǎng)，根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，2022年全球空心杯電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模約為51億人民幣，預(yù)計(jì)2028年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到83億人民幣，期間復(fù)合年均增長(zhǎng)率約8.5%。我們預(yù)測(cè)，人形機(jī)器人2030年需求實(shí)現(xiàn)177.2萬(wàn)臺(tái)，帶動(dòng)空心杯市場(chǎng)空間達(dá)到132億元。（3）中國(guó)與歐洲為空心杯電機(jī)的主要市場(chǎng)，根據(jù)QYResearch數(shù)據(jù)，2021年中國(guó)和歐洲的空心杯市場(chǎng)分別占全球34.8%、25.9%。全球競(jìng)爭(zhēng)格局高度集中，中高端市場(chǎng)仍由歐洲企業(yè)主導(dǎo)，CR4占據(jù)市場(chǎng)份額的65%以上。國(guó)內(nèi)鳴志電器等暫居第二梯隊(duì)，國(guó)內(nèi)廠商在生產(chǎn)效率、產(chǎn)品壽命、精度方面，較海外廠商仍存在一定的技術(shù)差距，隨人形機(jī)器人需求空間打開(kāi)，進(jìn)程提速。4、繞線機(jī)：空心杯制造核心環(huán)節(jié)，以斜繞形和馬鞍形為主，海外廠商自動(dòng)化程度相對(duì)較高，國(guó)產(chǎn)廠商自動(dòng)化率快速提升空心杯電機(jī)常用的線圈繞法有直繞形、馬鞍形、斜繞形三種形式，斜繞形和馬鞍形在繞制工藝上相對(duì)簡(jiǎn)單，國(guó)內(nèi)外繞線機(jī)多采用這兩種方式。Metetor、田中精機(jī)等廠商自動(dòng)化發(fā)展居于領(lǐng)先地位，國(guó)內(nèi)廠商研發(fā)技術(shù)存在優(yōu)化空間。5、投資建議：關(guān)注人形機(jī)器人靈巧手的重點(diǎn)部件及設(shè)備國(guó)產(chǎn)供應(yīng)龍頭。重點(diǎn)推薦鳴志電器、匯川技術(shù)、禾川科技、柯力傳感，重點(diǎn)關(guān)注拓邦股份、偉創(chuàng)電氣、江蘇雷利、鼎智科技、雷賽智能、豐立智能、東華測(cè)試、漢威科技、田中精機(jī)等。6、風(fēng)險(xiǎn)提示：中美貿(mào)易沖突超預(yù)期、技術(shù)迭代不及預(yù)期、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展不及預(yù)期20102030405靈巧手：模仿人手的結(jié)構(gòu)和功能，機(jī)器人末端執(zhí)行的工具傳動(dòng)體系：多種傳動(dòng)方式并存，可結(jié)合應(yīng)用實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)目錄驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：空心杯電機(jī)應(yīng)用廣泛，進(jìn)行時(shí)C

O

N

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S傳感系統(tǒng)：靈巧手的感知系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控投資建議及風(fēng)險(xiǎn)提示3靈巧手：01模仿人手的結(jié)構(gòu)和功能，是機(jī)器人末端執(zhí)行的工具4靈巧手：模仿人手的結(jié)構(gòu)和功能，是機(jī)器人末端執(zhí)行的工具1.1

靈巧手是機(jī)器人操作和動(dòng)作執(zhí)行的末端工具，在機(jī)器人學(xué)領(lǐng)域?qū)儆谀┒藞?zhí)行器的范疇。

末端執(zhí)行器是機(jī)器人執(zhí)行部件的統(tǒng)稱，一般安裝于機(jī)器人腕部的末端，是直接執(zhí)行任務(wù)的裝置。末端執(zhí)行器作為機(jī)器人與環(huán)境相互作用的最后環(huán)節(jié)與執(zhí)行部件，對(duì)提高機(jī)器人的柔性和易用性有著極為重要的作用，其性能的優(yōu)劣在很大程度上決定了整個(gè)機(jī)器人的工作性能

靈巧手模仿人手的結(jié)構(gòu)和功能，在機(jī)器人與環(huán)境的交互中起著關(guān)鍵作用。機(jī)器人靈巧手從結(jié)構(gòu)和功能上參考人手，能夠靈活操作對(duì)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的靈活抓取，滿足多種工作需求。如特斯拉機(jī)器人“靈巧手”使用較為經(jīng)典的六電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，和人手一樣同樣使用5個(gè)手指，擁有11個(gè)自由度，拇指采用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)彎曲和側(cè)擺，其它四指各用一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)，可完成搬運(yùn)、澆花、實(shí)現(xiàn)裝配任務(wù)、抓取電動(dòng)工具等動(dòng)作。圖：

特斯拉

Optimus

靈巧手實(shí)現(xiàn)澆花動(dòng)作圖：

特斯拉機(jī)器人完成自助分類物品5資料：2022特斯拉AI

Day，《特斯拉人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化提速，聚焦AI下一個(gè)浪潮“具身智能”》，浙商證券研究所靈巧手發(fā)展歷程：1.2圖：靈巧手發(fā)展歷程Utah/MIT

靈巧手第一階段靈巧手Stanford/JPL制造方：美國(guó)斯坦福大學(xué)自由度：3*3傳動(dòng)方式：腱繩傳動(dòng)傳動(dòng)方式：電機(jī)驅(qū)動(dòng)Okada靈巧手制造方：日本“電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室”自由度：3+4*2傳動(dòng)方式：腱繩傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式：電機(jī)驅(qū)動(dòng)制造方：美國(guó)麻省理工學(xué)院和猶他大學(xué)20世紀(jì)

70年代——20世紀(jì)

90年代自由度：4*4傳動(dòng)方式：腱繩傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式：氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)iCub靈巧手Robonaut

hand

靈巧手制造方：美國(guó)國(guó)家航空宇航局自由度：14傳動(dòng)方式：腱繩傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式：電機(jī)驅(qū)動(dòng)DLR-Ⅰ和

DLR-Ⅱ

靈巧手制造方：德國(guó)宇航中心第二階段制造方：意大利IIT自由度：眼睛：3，頭：3，胸：3，胳膊：7*2，手：9，腿：6*2傳動(dòng)方式：肌腱傳動(dòng)20世紀(jì)

90年代——I

3*4

II

4+3*3自由度：

：，

：傳動(dòng)方式：腱繩傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式：

電機(jī)驅(qū)動(dòng)2010

年驅(qū)動(dòng)方式：電機(jī)驅(qū)動(dòng)Ritsumeikan

Hand

靈巧手制造方：立命館大學(xué)自由度：4個(gè)（拇指1個(gè)+食指1個(gè)+其余手指1個(gè)傳動(dòng)方式：腱繩傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式：欠驅(qū)動(dòng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)SPRINGhand

靈巧手制造方：立命館大學(xué)自由度：8傳動(dòng)方式：帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式：欠驅(qū)動(dòng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)第三階段HERI

Hand

靈巧手制造方：立命館大學(xué)自由度：24傳動(dòng)方式：腱繩傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式：欠驅(qū)動(dòng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)2010

年——2020

年Optimus靈巧手Highly

DexterousRobot

Hand制造方：哥倫比亞大學(xué)自由度：15傳動(dòng)方式：蝸輪蝸桿、絲杠傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式：電機(jī)驅(qū)動(dòng)，欠驅(qū)動(dòng)RBOHand3

靈巧手制造方：柏林工業(yè)大學(xué)自由度：16第四階段制造方：特斯拉2020

年——自由度：?jiǎn)问?1個(gè)自由度傳動(dòng)方式：蝸輪蝸桿等驅(qū)動(dòng)方式：電機(jī)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)方式：-至今驅(qū)動(dòng)方式：氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)6：小米技術(shù)公眾號(hào)，IIT官網(wǎng)，澎湃新聞，哥倫比亞大學(xué)官網(wǎng)，劉伊威等《五指仿人機(jī)器人靈巧手DLR/HIT

Hand

II

》，劉宏,G.Hirzinger《智能機(jī)器人靈巧手的研究》，Z.

Ren等《HERI

Hand:

A

Quasi

Dexterous

and資料Powerful

Hand

with

Asymmetrical

Finger

Dimensions

and

Under

Actuation》，Carrozza等《The

SPRING

hand:

development

of

a

self-adaptive

prosthesis

for

restoring

natural

grasping》，劉偉等《機(jī)器人靈巧手研究綜述》，浙商證券研究所結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案：大多為仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.2

目前大多的多指靈巧手外觀多為仿生設(shè)計(jì)，手指關(guān)節(jié)等內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有機(jī)械式傳動(dòng)（如齒輪傳動(dòng)等）、腱繩傳動(dòng)方式、軟指手、剛?cè)峤Y(jié)合結(jié)構(gòu)、特殊構(gòu)型、仿生生物關(guān)節(jié)等。仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類別優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)案例傳動(dòng)效率高，響應(yīng)快，關(guān)節(jié)剛度高，

結(jié)構(gòu)冗雜，笨重，柔性不足，抗沖擊性能較弱，機(jī)械式鉸鏈設(shè)計(jì)輸出力穩(wěn)定且可控。對(duì)手內(nèi)空間配置要求較高。輕量化，柔順適用性，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。關(guān)節(jié)剛度受腱繩形變影響，腱繩與手指結(jié)構(gòu)摩擦干擾大，傳動(dòng)效率低，壽命較低，維修成本高。腱繩拮抗驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)柔性高，交互安全，成本低廉，

輸出力小，結(jié)構(gòu)剛度低，建模困難，控制精度低?？垢蓴_。軟指手柔順，可靠。剛?cè)岵牧虾徒Y(jié)構(gòu)的融合設(shè)計(jì)困難，剛性與柔性的跨量級(jí)建模困難。剛?cè)峄旌辖Y(jié)構(gòu)多功能，成本低。通用性差，結(jié)構(gòu)與普通靈巧手差異大，使用學(xué)習(xí)成本高。特殊構(gòu)型高度仿人化，柔順，抗沖擊，可控。

成本高，系統(tǒng)復(fù)雜，對(duì)驅(qū)動(dòng)器要求高。仿生生物關(guān)節(jié)7資料：《機(jī)器人多指靈巧手的研究現(xiàn)狀、趨勢(shì)與挑戰(zhàn)》蔡世波、浙商證券研究所人形機(jī)器人靈巧手：當(dāng)前單價(jià)約5萬(wàn)元/只，存在降本空間1.3特斯拉Optimus靈巧手、因時(shí)機(jī)器人的仿人五指靈巧手RH56BFX、RH56DFX系列，是人形機(jī)器人靈巧手的典型代表。根據(jù)因時(shí)機(jī)器人官網(wǎng)，仿人五指靈巧手單價(jià)約5萬(wàn)元/只。特斯拉Optimus靈巧手因時(shí)機(jī)器人RH56DFX系列靈巧手?關(guān)節(jié)數(shù)：11?關(guān)節(jié)數(shù)：12?主動(dòng)自由度：6?主動(dòng)自由度：6?傳感器：可能含力傳感器、觸覺(jué)傳感器?傳感器：集成力傳感器?價(jià)格：未知?價(jià)格：約5萬(wàn)元/只8資料：因時(shí)機(jī)器人官網(wǎng)，浙商證券研究所人形機(jī)器人靈巧手：產(chǎn)業(yè)化成熟階段，BOM成本占比約14%1.3產(chǎn)業(yè)化初期產(chǎn)業(yè)化成熟階段部件細(xì)分零部件空心杯電機(jī)單機(jī)用量（個(gè)）

單價(jià)（元）

單機(jī)價(jià)值量（元）

價(jià)值占比

單機(jī)用量（個(gè)）

單價(jià)（元）

單機(jī)價(jià)值量（元）

價(jià)值占比

降本空間1221200300144006006.0%0.3%12260015072003006.9%0.3%-50%-50%齒輪組觸覺(jué)傳感器（假設(shè)為MEMS壓力反饋單元）靈巧手1260072003.0%1230036003.5%-50%柔性材料編碼器-122000300200036000.8%1.5%-121500200150024001.4%2.3%-25%-33%圖：產(chǎn)業(yè)化初期及產(chǎn)業(yè)化成熟階段，靈巧手在人形機(jī)器人BOM成本中占比分別為12%、14%產(chǎn)業(yè)化初期產(chǎn)業(yè)化成熟階段旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器靈巧手直線執(zhí)行器動(dòng)力系統(tǒng)軟件能力傳感器旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器靈巧手直線執(zhí)行器動(dòng)力系統(tǒng)軟件能力傳感器內(nèi)外骨骼其他材料內(nèi)外骨骼其他材料其他硬件其他硬件1%0%6%1%7%2%10%14%18%1%7%1%12%14%30%40%19%17%9資料：特斯拉AI

Day，X平臺(tái)，浙商證券研究所測(cè)算人形機(jī)器人靈巧手：預(yù)計(jì)2030年全球市場(chǎng)空間約568億元1.32023年802024年812025年822026年832027年832028年842029年852030年85世界總?cè)丝冢▋|人）YOY1.0%25%10%65%1.3%0.2%2.81.0%25%10%65%1.7%0.2%5.30.9%25%10%65%2.3%0.3%9.50.9%25%11%64%3.1%0.9%25%11%64%4.1%0.9%25%11%64%5.0%0.9%24%11%64%5.9%0.8%43.90.8%24%12%64%6.8%0.9%54.80-14歲人口占比65歲以上人口占比TO

C端15-64歲人口占比目標(biāo)收入群體：前百分比目標(biāo)市場(chǎng)滲透率0.4%

添0加.5%標(biāo)題

0.6%TO

C端人形機(jī)器人需求量（萬(wàn)臺(tái)）全球工業(yè)就業(yè)人數(shù)（億人）全球服務(wù)業(yè)就業(yè)人數(shù)（億人）人形機(jī)器人替代比例TO

B端人形機(jī)器人需求量（萬(wàn)臺(tái)）15.77.925.87.934.18.07.77.77.88.18.217.00.004%4.317.30.01%6.717.70.01%14.323.718.00.02%22.538.218.30.04%40.366.018.70.06%60.294.419.019.4TO

B端0.09%89.30.13%122.4177.2合計(jì)

人形機(jī)器人需求量（萬(wàn)臺(tái)）7.112.0133.1靈巧手單機(jī)用量22222222均價(jià)（元）市場(chǎng)空間（億元）YOY50000714250010236125172307062352610034522185419188575021602956870%44%68%37%47%21%20%13%10資料：特斯拉AI

Day，X平臺(tái)，浙商證券研究所測(cè)算02傳動(dòng)體系：多種傳動(dòng)方式并存，可結(jié)合應(yīng)用實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)11靈巧手傳動(dòng)形式：連桿傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、線繩驅(qū)動(dòng)四類2.1特征類型傳動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)多使用多連桿串并聯(lián)混

可抓取大型物體且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，可

遠(yuǎn)距離控制難度高，易彈射，可抓取連桿傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)合的形式進(jìn)行包絡(luò)抓取空間有限與傳統(tǒng)的機(jī)械式鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)適配度高齒輪重量大，加大整體質(zhì)量和慣性，提升操作難度穩(wěn)定，高效率，可靠性強(qiáng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且傳動(dòng)平穩(wěn)、可進(jìn)行緩沖；可在大的軸間距和多軸間傳遞動(dòng)力；價(jià)格低、便于維護(hù)傳動(dòng)形式帶傳動(dòng)撓性傳動(dòng)軸壓力大，壽命較短模擬人手的肌腱結(jié)構(gòu)，

末端的負(fù)載和慣量低，抓取速度快；

負(fù)載能力弱，預(yù)緊力變化大，效率隨使大型驅(qū)動(dòng)器可遠(yuǎn)離執(zhí)

排布靈活，適合空間狹小且需要驅(qū)動(dòng)

負(fù)載增加而降低；容易磨損、斷裂，線繩驅(qū)動(dòng)行機(jī)構(gòu)自由度數(shù)目較多的傳動(dòng)場(chǎng)合需要經(jīng)常檢修和更換12資料：《機(jī)器人靈巧手研究綜述》、《機(jī)器人傳動(dòng)新方案——靈巧手行業(yè)梳理》、賢集網(wǎng)、愛(ài)采購(gòu)、浙商證券研究所以北航BH-985為例，靈巧手融合三種傳動(dòng)方式2.2

北航BH-985靈巧手布局完全仿人，5個(gè)手指安裝在手掌上，每個(gè)手指有三個(gè)指節(jié)，整手共有11個(gè)自由度。每個(gè)手指的指節(jié)都設(shè)計(jì)成空心，便于指端力傳感器和角位移傳感器在手指內(nèi)部走線。

拇指、食指和中指：每個(gè)手指有3個(gè)自由度，此三個(gè)手指能夠滿足對(duì)物體實(shí)現(xiàn)靈活操作的功能；

環(huán)指、小指：設(shè)計(jì)成起到輔助抓持作用的手指，只有一個(gè)自由度，共用一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，三個(gè)指節(jié)的運(yùn)動(dòng)采用連桿傳動(dòng)，耦合在一起。這兩個(gè)手指不僅起到提高抓握穩(wěn)定性的作用，而且使整個(gè)手在外觀上完全仿人，增加了手的美觀性。圖：北航BH-985靈巧手圖示齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)鋼絲繩傳動(dòng)連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)13資料：李久振等《北航BH-985靈巧手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》，浙商證券研究所齒輪傳動(dòng)：實(shí)現(xiàn)靈巧手精準(zhǔn)位置控制2.3

由于齒輪傳動(dòng)具有效率高、傳動(dòng)比恒定、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此各個(gè)手指的近關(guān)節(jié)和拇指、食指、中指的中關(guān)節(jié)等11個(gè)位置都采用齒輪傳動(dòng)。

該設(shè)計(jì)滿足結(jié)構(gòu)緊湊的要求，并且有助于實(shí)現(xiàn)精確的位置控制，且為了考慮齒輪通用性、減少加工困難，將這11處圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)成完全相同的形式——齒輪1通過(guò)銷聯(lián)接的方式與十字軸的長(zhǎng)軸固聯(lián)，電機(jī)通過(guò)齒輪2帶動(dòng)齒輪1轉(zhuǎn)動(dòng)，使拇指實(shí)現(xiàn)側(cè)擺運(yùn)動(dòng)。雙聯(lián)齒輪活套在十字軸的長(zhǎng)軸上，齒輪3通過(guò)雙聯(lián)齒輪及齒輪4，帶動(dòng)拇指實(shí)現(xiàn)屈曲運(yùn)動(dòng)，其中齒輪4活套在十字軸的短軸上并通過(guò)銷聯(lián)接與拇指近指節(jié)相固聯(lián)。食指和中指的近關(guān)節(jié)十字軸傳動(dòng)與拇指類似。圖：拇指十字軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)原理圖添14資料：李久振等《北航BH-985靈巧手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》，浙商證券研究所鋼絲繩傳動(dòng)：柔順伸縮助于靈巧操作2.4

北航BH-985靈巧手在拇指、食指和中指的中、遠(yuǎn)指節(jié)采用了柔性好、伸縮性小的進(jìn)口鋼絲傳動(dòng)。

鋼絲繩傳動(dòng)利用鋼絲繩的拉力實(shí)現(xiàn)力和運(yùn)動(dòng)的傳遞，具有柔順性好的優(yōu)點(diǎn)，適合用于靈巧操作。但由于零件的尺寸小，鋼絲繩與繩輪的固定式需要解決的問(wèn)題；另外，鋼絲繩式彈性元件，剛度較低，長(zhǎng)時(shí)間使用后容易出現(xiàn)塑性變形，產(chǎn)生松弛現(xiàn)象，因此使用后需要進(jìn)行張緊。圖：鋼絲繩固定與張緊機(jī)構(gòu)題15資料：李久振等《北航BH-985靈巧手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》，浙商證券研究所連桿傳動(dòng)：提供較大抓持力，精準(zhǔn)控制存在難度2.5

北航BH-985靈巧手的環(huán)指和小指分別只有一個(gè)自由度，該手指的電機(jī)安放在手掌上，電機(jī)驅(qū)動(dòng)近指節(jié)運(yùn)動(dòng)，中指節(jié)和遠(yuǎn)指節(jié)由近指節(jié)通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)，實(shí)現(xiàn)耦合運(yùn)動(dòng)。

連桿機(jī)構(gòu)剛度好，有利于在力度抓持時(shí)提供較大的抓持力，連桿傳動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)中心距較大的傳動(dòng)；但由于中指節(jié)和遠(yuǎn)指節(jié)的運(yùn)動(dòng)與近指節(jié)存在耦合關(guān)系，因此其轉(zhuǎn)角由近指節(jié)轉(zhuǎn)角所決定，難以實(shí)現(xiàn)精確的位置控制。圖：環(huán)指連桿傳動(dòng)原理圖16資料：李久振等《北航BH-985靈巧手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》，

浙商證券研究所驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：空心杯電機(jī)應(yīng)用廣泛，進(jìn)行時(shí)0317靈巧手具有多種驅(qū)動(dòng)方式，電機(jī)驅(qū)動(dòng)為主流方式3.1

動(dòng)力源/驅(qū)動(dòng)方式：根據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可分為液壓驅(qū)動(dòng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)、形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)四類。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)是目前多指靈巧手的主要驅(qū)動(dòng)方式。電機(jī)驅(qū)動(dòng)具有驅(qū)動(dòng)力大，控制精度高、響應(yīng)快、模塊化設(shè)計(jì)、易于更換維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。特斯拉optimus、優(yōu)必選人形機(jī)器人靈巧手等都選擇了電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式。特斯拉靈巧手采用空心杯電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)路線特征類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)工業(yè)機(jī)械手常用，可進(jìn)行大型抓取工作液壓驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)龐大，便攜性差標(biāo)準(zhǔn)化、響應(yīng)快，調(diào)控方便、精度高、輸出力矩穩(wěn)定成本較高，工藝要求度高動(dòng)力源/驅(qū)動(dòng)方式操作簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、動(dòng)作迅速、

軌跡精度不高、可操作加標(biāo)題點(diǎn)擊此處添加標(biāo)題點(diǎn)擊此處添加氣壓驅(qū)動(dòng)價(jià)格適中、維護(hù)方便性弱優(yōu)必選靈巧手采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)路線題添加適宜小型、高精度機(jī)器人裝配作業(yè)；負(fù)載驅(qū)動(dòng)反應(yīng)迅速，且位移幅度大，變位快速形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)標(biāo)可工作時(shí)間短，易疲勞18資料：《機(jī)器人靈巧手研究綜述》、《機(jī)器人多指靈巧手的研究現(xiàn)狀、趨勢(shì)與挑戰(zhàn)》、眾星智能公眾號(hào)、特斯拉AIDay、優(yōu)必選官網(wǎng)、浙商證券研究所空心杯電機(jī)：實(shí)現(xiàn)高效率與穩(wěn)定運(yùn)行，是靈巧手的最佳選擇之一3.2

空心杯電機(jī)的主要組成部分包括空心杯繞組、轉(zhuǎn)子組件、傳感器組件、法蘭、軸承、磁軛等，永磁體作為轉(zhuǎn)子，繞組作為定子，三相定子繞組采用繞線杯結(jié)構(gòu)，電樞繞組以自支撐的形式分布在氣隙中，繞線杯式繞組式實(shí)現(xiàn)消除齒槽轉(zhuǎn)矩的關(guān)鍵部件，定子組件是由三相對(duì)稱分布的繞組、磁軛、引出線焊接板等組成，轉(zhuǎn)子組件主要是由軸承、永磁體和轉(zhuǎn)子護(hù)套組成。圖：空心杯無(wú)刷電機(jī)結(jié)構(gòu)圖19資料：《高速空心杯電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)研究》李建寧，浙商證券研究所空心杯電機(jī)：實(shí)現(xiàn)高效率與穩(wěn)定運(yùn)行，是靈巧手的最佳選擇之一3.2

空心杯電機(jī)與其他電機(jī)的主要區(qū)別是使用了繞線杯式電機(jī)繞組，這種新型結(jié)構(gòu)由于沒(méi)有沖齒槽結(jié)構(gòu)，減小了電機(jī)運(yùn)行時(shí)的磁阻力矩和齒槽引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，降低了電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的能量損失，使電機(jī)性能得到了極大的提高，具有節(jié)能、效率高、靈敏度高、運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)。因此，空心杯適用于高續(xù)航（如智能手表、健康監(jiān)測(cè)器）以及結(jié)構(gòu)緊湊的機(jī)器設(shè)備（如機(jī)器人、無(wú)人機(jī)）等領(lǐng)域，滿足其對(duì)高效、節(jié)能、小型化的電機(jī)的需求?？招谋姍C(jī)優(yōu)點(diǎn)空心杯電機(jī)不需要將繞組纏繞在鐵芯上，電樞繞組有足夠的空間分布在定子內(nèi)腔表面，可以提高電樞繞組的匝數(shù)，因此電機(jī)可以承受更高的電壓等級(jí)。此外，電樞繞組的結(jié)構(gòu)也提高了銅線截面積，可以提高電機(jī)的電流等級(jí)，實(shí)現(xiàn)了比傳統(tǒng)開(kāi)槽電機(jī)更大的功率體積比。更大的功率體積比空心杯電機(jī)的定子不開(kāi)槽，電樞繞組被粘貼在定子的內(nèi)腔表面，使氣隙和磁阻比傳統(tǒng)電機(jī)大，從而保證了永磁體在電流過(guò)載倍數(shù)很大的情況下，也不容易退磁，因此過(guò)載性能和穩(wěn)定性強(qiáng)?？招谋姍C(jī)可以有效排出電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的熱量，具有更好的散熱性能，保證電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行不會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱。更好的散熱性能和更高的過(guò)載能力噪聲更低、運(yùn)行更平穩(wěn)空心杯無(wú)刷電機(jī)定子無(wú)齒槽，沒(méi)有齒槽轉(zhuǎn)矩，消除了齒槽產(chǎn)生的電磁噪音?？招谋姍C(jī)電感很低，電氣時(shí)間常數(shù)小，響應(yīng)速度極快，空心杯電機(jī)的機(jī)械時(shí)間常數(shù)值可達(dá)10ms以內(nèi)，另外無(wú)齒槽設(shè)計(jì)使得空心杯電機(jī)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速波動(dòng)小，運(yùn)動(dòng)平滑，伺服特性優(yōu)良?？刂菩阅軆?yōu)良20資料：《高速空心杯電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)研究》李建寧，電機(jī)新世界，浙商證券研究所空心杯電機(jī)：應(yīng)用于航天航空，醫(yī)療，機(jī)器人等多個(gè)領(lǐng)域3.3應(yīng)用領(lǐng)域航空領(lǐng)域具體應(yīng)用產(chǎn)品飛機(jī)控制系統(tǒng):用于小型舵面、各種類型的空氣和液體閥門、電傳飛行航空領(lǐng)域控制系統(tǒng)、閥門、空調(diào)系統(tǒng)等的執(zhí)行器;機(jī)上通訊和機(jī)艙設(shè)施:各種用于天線裝置、窗戶遮光板控制、電動(dòng)座椅調(diào)節(jié)、衛(wèi)生間、行李架關(guān)閉輔助裝置的執(zhí)行器。用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)閥門、光伏陣列驅(qū)動(dòng)裝器以及伸展機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置。用于對(duì)接分離系統(tǒng)執(zhí)行器；應(yīng)用于科研航天器和機(jī)器人探測(cè)任務(wù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，尤其是在月球和火星的探測(cè)任務(wù)重航天領(lǐng)域航天航空基礎(chǔ)設(shè)施:用于對(duì)接、維護(hù)、發(fā)射和降落系統(tǒng)的執(zhí)行器,用于執(zhí)行維護(hù)作業(yè)的機(jī)器人系統(tǒng):有效載荷機(jī)構(gòu):舵面執(zhí)行器、電子光學(xué)元器件、云臺(tái)和負(fù)載驅(qū)動(dòng)裝置、絞盤和負(fù)載鎖定裝置;由電機(jī)、控制器和螺旋槳組成的優(yōu)化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可用于多軸飛行器、固定翼飛行器和無(wú)人垂直起降飛行器。無(wú)人機(jī)領(lǐng)域傳感器或有源元件可以幫助有源植入物監(jiān)控或支持人體功能，例如在心臟支持系統(tǒng)、主動(dòng)閥、定位系統(tǒng)、泵系統(tǒng)等。有源植入物外殼系統(tǒng)手術(shù)機(jī)器人，用于支持外科醫(yī)生;外科手持工具，用于去除組織和軟骨、鉆孔和固定螺栓。醫(yī)療設(shè)備胰島素泵，在必要時(shí)自動(dòng)注射必要的胰島素量，以使糖尿病患者的血糖水平保持在正確的水平;全新泵機(jī)和藥劑配量系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，并專門處理客戶的需求。泵機(jī)和藥劑配量系統(tǒng)各種的假體，例如仿生手、仿生腳、外骨骼等。復(fù)健和假肢液體處理(移液機(jī)器人)、即時(shí)檢測(cè)診斷(POC)、DNA測(cè)序、PCR分析。實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化工業(yè)自動(dòng)化工業(yè)自動(dòng)化和機(jī)器人傳送帶、電動(dòng)夾具、泵、半導(dǎo)體、紡織品、焊接設(shè)備。21資料：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，浙商證券研究所3.4

預(yù)計(jì)2028年全球空心杯規(guī)模達(dá)到83億元，CAGR達(dá)8.5%

空心杯電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式，采用的是無(wú)鐵芯轉(zhuǎn)子，也叫空心杯型轉(zhuǎn)子。這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)徹底消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗，同時(shí)其重量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大幅降低，從而減少了轉(zhuǎn)子自身的機(jī)械能損耗。空心杯電機(jī)能量轉(zhuǎn)換效率很高，其最大效率一般在70%以上，部分產(chǎn)品可達(dá)到90%以上（普通鐵芯電動(dòng)機(jī)一般在15-50%）?？招谋姍C(jī)作為高效率的能量轉(zhuǎn)換裝置，在很多領(lǐng)域代表了電動(dòng)機(jī)的發(fā)展方向。

根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，2022年全球空心杯電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模約為51.0億人民幣，預(yù)計(jì)2028年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到83.0億人民幣，期間復(fù)合年均增長(zhǎng)率約8.5%。全球空心杯電機(jī)市場(chǎng)空間有望從2022年的51億元增長(zhǎng)到2028年的83億元，CAGR=8.5%2022年和2028年全球空心杯電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模（億元）90807060504030201008351CAGR=8.5%2022年2028年E22資料：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院、CSDN、朗億空心杯官網(wǎng)、浙商證券研究所人形機(jī)器人：打開(kāi)空心杯市場(chǎng)需求，2030年市場(chǎng)有望達(dá)到132億元3.52022年802023年802024年812025年822026年832027年832028年842029年852030年85世界總?cè)丝冢▋|人）YOY1.0%25%10%65%1.1%0.1%1.71.0%25%10%65%1.3%0.2%2.81.0%25%10%65%1.7%0.2%5.30.9%25%10%65%2.3%0.3%9.50.9%25%11%64%3.1%0.4%15.77.90.9%25%11%64%4.1%0.5%25.87.90.9%25%11%64%5.0%0.6%34.18.00.9%24%11%64%5.9%0.8%43.98.10.8%24%12%64%6.8%0.9%54.80-14歲人口占比65歲以上人口占比TO

C端15-64歲人口占比目標(biāo)收入群體：前百分比目標(biāo)市場(chǎng)滲透率TO

C端人形機(jī)器人需求量（萬(wàn)臺(tái)）全球工業(yè)就業(yè)人數(shù)（億人）全球服務(wù)業(yè)就業(yè)人數(shù)（億人）人形機(jī)器人替代比例TO

B端人形機(jī)器人需求量（萬(wàn)臺(tái)）7.67.77.77.88.216.717.017.30.01%6.717.70.01%14.323.718.00.02%22.538.218.318.719.00.09%19.4點(diǎn)擊此處添加標(biāo)題添加標(biāo)題點(diǎn)擊此處添TO

B端0.002%

0.004%0.04%0.06%0.13%122.4177.2加標(biāo)題點(diǎn)擊此處添加標(biāo)題點(diǎn)擊此處添加2.54.24.37.140.366.060.289.3合計(jì)

人形機(jī)器人需求量（萬(wàn)臺(tái)）空心杯電機(jī)12.094.4133.1題添加標(biāo)題點(diǎn)擊此處添加標(biāo)題點(diǎn)擊此處單機(jī)用量1214407121296111211661712105030129454312850671276587126891101262013220%均價(jià)（元）市場(chǎng)空間（億元）YOY53%52%78%45%56%29%27%23資料：浙商證券研究所測(cè)算競(jìng)爭(zhēng)格局：海外廠商占據(jù)市場(chǎng)龍頭，進(jìn)行時(shí)3.6

中國(guó)與歐洲為空心杯電機(jī)的主要市場(chǎng)，但高端市場(chǎng)仍被歐洲企業(yè)主導(dǎo)。根據(jù)QYResearch數(shù)據(jù)，2021年中國(guó)和歐洲的空心杯市場(chǎng)份額分別占全球總市場(chǎng)的34.8%、25.9%。

空心杯全球競(jìng)爭(zhēng)格局高度集中，目前海外廠商為主。全球空心杯電機(jī)市場(chǎng)的主要制造商包括瑞士MAXON、德國(guó)FAULHABER、瑞士PORTESCAP、美國(guó)Allied

MotionTechnologies公司，這四家頂級(jí)制造商占據(jù)了市場(chǎng)份額的65%以上。由于瑞士、德國(guó)等歐洲以及北美廠商對(duì)空心杯電機(jī)研發(fā)較早，具有性能優(yōu)異的生產(chǎn)設(shè)備和穩(wěn)定成熟的工藝，行業(yè)地位較高，因此產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)明顯，形成一定程度壟斷。而國(guó)內(nèi)大多數(shù)廠商主要受制于核心技術(shù)的突破。2021年空心杯市場(chǎng)份額空心杯電機(jī)品牌梯隊(duì)添加題第一梯隊(duì)34.8%39.3%MAXON、FAULHABER等第二梯隊(duì)鳴志電器以及美、日企業(yè)25.9%第三梯隊(duì)鼎智科技、兆威機(jī)電、偉創(chuàng)電氣等中國(guó)歐洲其他24資料：電機(jī)通公眾號(hào)，立鼎產(chǎn)業(yè)研究院，QYResearch，浙商證券研究所3.6

競(jìng)爭(zhēng)格局：海外廠商占據(jù)市場(chǎng)龍頭，進(jìn)行時(shí)

國(guó)內(nèi)外空心杯電機(jī)制造商在軟實(shí)力和硬實(shí)力均有一定差距。硬實(shí)力的差距主要集中在電機(jī)材料選用、本體設(shè)計(jì)和機(jī)電控制方案配置，國(guó)外企業(yè)具有先進(jìn)的加工鍍膜工藝與更扎實(shí)的電機(jī)材料理論研究、小尺寸電機(jī)設(shè)計(jì)能力強(qiáng)和上千種方案進(jìn)行驅(qū)動(dòng)配置;軟實(shí)力的差距主要集中于市場(chǎng)影響力、客戶資源、品牌聲譽(yù)與市場(chǎng)認(rèn)可度等。主要生產(chǎn)廠商

成立年份主營(yíng)業(yè)務(wù)產(chǎn)品圖例公司是全球領(lǐng)先的高精度驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)供應(yīng)商，分布于全球40個(gè)國(guó)家。主要產(chǎn)品有無(wú)刷和有刷DC電機(jī)、行星齒輪箱、正齒輪箱、特殊齒輪箱、傳感器、編碼器、伺服放大器、位置控制器等。瑞士MAXON19611947公司是精細(xì)機(jī)械和機(jī)電技術(shù)方面領(lǐng)域的杰出代表，在全球30多個(gè)國(guó)家與地區(qū)設(shè)有銷售代表和分公司。主要產(chǎn)品有直流電機(jī)、內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器電機(jī)、直線電機(jī)、

減速箱、線性致動(dòng)器、編碼器、電子控制、配件等。德國(guó)FAULHABER公司專注于運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域核心技術(shù)及系統(tǒng)級(jí)解決方案的研發(fā)和經(jīng)營(yíng)，核心業(yè)務(wù)圍繞自動(dòng)化和智能化領(lǐng)域有序外延擴(kuò)張。分公司遍及北美、歐洲、日本和東南亞全球員工總數(shù)已達(dá)3,000多人。主要產(chǎn)品包括旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)、無(wú)刷無(wú)槽電機(jī)、直線步進(jìn)電機(jī)、直流無(wú)刷電、機(jī)伺服電機(jī)、智能驅(qū)動(dòng)、智能照明系統(tǒng)等。鳴志電器鼎智科技19942008公司專注于直線絲桿步進(jìn)電機(jī)，深耕精密直線運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)領(lǐng)域，在中國(guó)和美國(guó)設(shè)

有生產(chǎn)基地，在中國(guó)深圳、美國(guó)加州和韓國(guó)設(shè)有銷售分部。主要產(chǎn)品線性執(zhí)行器、混合式旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)、直流有刷電機(jī)、直流無(wú)刷電機(jī)、空心杯電機(jī)、簡(jiǎn)易模組、微型夾爪、音圈電機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制器等。25資料：中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng)、各公司官網(wǎng)、各公司公告、浙商證券研究所競(jìng)爭(zhēng)格局：海外廠商占據(jù)市場(chǎng)龍頭，進(jìn)行時(shí)3.6主要生產(chǎn)廠商

成立年份主營(yíng)業(yè)務(wù)產(chǎn)品圖例公司自設(shè)立以來(lái)一直專注于電氣傳動(dòng)和工業(yè)控制領(lǐng)域，主營(yíng)業(yè)務(wù)為變頻器、伺服及控制系統(tǒng)

等產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、紡織機(jī)械、礦用設(shè)備、起重、高效能源、

軌道交通、智能裝備、電液伺服、印刷包裝、石油化工等行業(yè)。偉創(chuàng)電氣雷賽智能20131997公司是國(guó)家級(jí)專精特新“小巨人”企業(yè)，專業(yè)從事智能裝備運(yùn)動(dòng)控制核心部件的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售與服務(wù)，主要產(chǎn)品為伺服系統(tǒng)、步進(jìn)系統(tǒng)、控制技術(shù)類產(chǎn)品等，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于新能源、半導(dǎo)

體、工業(yè)機(jī)器人等行業(yè)，為全球智能裝備行業(yè)客戶提供穩(wěn)定可靠、高附加值的運(yùn)動(dòng)控制核心部件及系統(tǒng)級(jí)解決方案。公司是一家技術(shù)驅(qū)動(dòng)的工業(yè)自動(dòng)化控制核心部件及整體解決方案提供商，主要從事工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及應(yīng)用集成。為客戶提供由核心部件、機(jī)器自動(dòng)化到數(shù)字化工廠的整體解決方案，產(chǎn)品矩陣已經(jīng)

實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域“控制+驅(qū)動(dòng)+執(zhí)行傳感+機(jī)電一體化”的覆蓋，并在近年沿產(chǎn)業(yè)鏈上下游不斷延伸，涉足上游的工控芯片、傳感器和下游的高端精密數(shù)控機(jī)床等領(lǐng)域。禾川科技拓邦股份20111996公司主營(yíng)業(yè)務(wù)為智能控制系統(tǒng)解決方案的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，即以電控、電機(jī)、電池、電源、物聯(lián)

網(wǎng)平臺(tái)的“四電一網(wǎng)”技術(shù)為核心，面向家電、工具、新能源、工業(yè)和智能解決方案等行業(yè)提供各種定制化解決方案。26資料：各公司官網(wǎng)、各公司公告、浙商證券研究所競(jìng)爭(zhēng)格局：海外廠商占據(jù)市場(chǎng)龍頭，進(jìn)行時(shí)3.6

國(guó)內(nèi)廠商在生產(chǎn)效率、產(chǎn)品壽命、精度方面，較海外廠商仍存在一定的技術(shù)差距。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)層面上，國(guó)內(nèi)廠商與國(guó)外先進(jìn)廠商相比尺寸精密度有差距，國(guó)外企業(yè)小尺寸電機(jī)設(shè)計(jì)能力強(qiáng)，直徑最小尺寸可至6mm，MAXON和FAULHABER的無(wú)刷空心杯電機(jī)尺寸可達(dá)4mm和3mm，而國(guó)內(nèi)企業(yè)少有12mm以下尺寸的空心杯電機(jī)產(chǎn)品。在相同的8mm直徑、6V額定電壓的有刷空心杯參數(shù)對(duì)比下，國(guó)內(nèi)電器在功率、最大效率的表現(xiàn)較國(guó)外廠商有一定差距。表：空心杯電機(jī)主要廠商產(chǎn)品尺寸范圍廠商有刷空心杯直徑（mm）無(wú)刷空心杯直徑（mm）瑞士MAXON6-906-384-903-44德國(guó)FAULHABER瑞士PORTESCAP鳴志電器8-358-358-2413-30表：空心杯電機(jī)產(chǎn)品對(duì)比廠商代表產(chǎn)品直徑（mm）功率（W）機(jī)械時(shí)間常數(shù)（ms）電壓（V）空載轉(zhuǎn)速（rpm）額定轉(zhuǎn)矩（mNm）最大效率（%）MAXON：DCX

8M?8

mm80.54.186110000.63771FAULHABER：0816K006SR8881.20.50.36.55.36.66661350011000135000.690.640.85697255PORTESCAP：08GS61鳴志電器：DCU08017P0627資料：立鼎產(chǎn)業(yè)研究，《永磁直流有刷空心杯電機(jī)設(shè)計(jì)》，各公司官網(wǎng)，浙商證券研究所繞線工藝：空心杯制造重要環(huán)節(jié)，以斜繞形和馬鞍形為主3.7

空心杯電機(jī)的生產(chǎn)工藝主要分為四個(gè)步驟：鐵芯制造、線圈繞制、轉(zhuǎn)子制造和電子調(diào)速器的組裝。其中，鐵芯制造是生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要精確的加工和組裝工藝。線圈繞制則是將鐵芯和線圈進(jìn)行組合，制造定子。轉(zhuǎn)子制造是將磁鋼和軸承進(jìn)行組裝，制造轉(zhuǎn)子。最后再將電子調(diào)速器和傳感器進(jìn)行組裝。

空心杯電機(jī)常用的線圈繞法有直繞形、馬鞍形、斜繞形三種形式。其中，直繞形繞制方法工藝較為復(fù)雜，多用于較長(zhǎng)繞組結(jié)構(gòu)，常為多次繞制而成。斜繞形和馬鞍形在繞制工藝上相對(duì)簡(jiǎn)單,國(guó)內(nèi)外繞線機(jī)多采用這兩種方式。空心杯電機(jī)生產(chǎn)流程空心杯電機(jī)線圈繞制形式添加標(biāo)題28資料：

萬(wàn)高電機(jī)，《馬鞍形空心杯電機(jī)線圈繞制設(shè)備研究》，鼎智科技招股書(shū)，浙商證券研究所3.8

直繞式：集中繞組的優(yōu)化與挑戰(zhàn)，提升槽滿率與端部尺寸

直繞式是指元件有效導(dǎo)體部分與電樞軸線平行的繞組，屬于集中繞組。繞制時(shí)先按匝數(shù)要求在繞線模上繞制成普通環(huán)形的漆包線元件，在排線芯軸上按繞線組展開(kāi)圖連成繞組，兩端部涂以適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑并固化成型。

優(yōu)點(diǎn)：槽滿率較高，繞線杯中部壁薄。

缺點(diǎn)：由于繞制線圈時(shí)漆包線排布不整齊有堆疊，故整個(gè)電樞杯線圈排布較亂，且排線時(shí)端部須留有走線余量，從而導(dǎo)致端部尺寸較高。直繞式繞線杯平面連接圖29資料：《空心繞線杯無(wú)刷電機(jī)繞組設(shè)計(jì)技術(shù)》，浙商證券研究所斜繞式：融合簡(jiǎn)易操作與高效生產(chǎn)，槽滿率存在挑戰(zhàn)3.9

斜繞式也稱蜂房式繞組，采用蜂房式繞發(fā)制成，中間留抽頭，為了能連續(xù)繞制，必須使元件有效邊和電樞軸線成一定傾斜角度。

優(yōu)點(diǎn)：端部尺寸較小。斜繞組以其繞線工藝簡(jiǎn)單易操作被廣泛應(yīng)用，國(guó)外兩大知名空心杯電機(jī)生產(chǎn)公司德國(guó)某公司和瑞士某公司均采用斜繞組電樞杯，采用先進(jìn)的繞線工藝技術(shù)，采用自動(dòng)化設(shè)備一次性繞制成型，合格率

100%，繞組杯平整度、一致性很好。

缺點(diǎn)：由于斜繞式連續(xù)繞制需要一定的排線角，使得漆包線交疊，槽滿率較低。瑞士某公司斜繞組電樞杯繞制過(guò)程德國(guó)某公司斜繞組電樞杯繞制過(guò)程德國(guó)某公司斜繞組電樞杯成品標(biāo)30資料：《空心繞線杯無(wú)刷電機(jī)繞組設(shè)計(jì)技術(shù)》，《空心杯電機(jī)斜繞組與同心式繞組性能分析》，浙商證券研究所馬鞍形：提升磁體效率與降低材料消耗，繞制質(zhì)量與效率較低3.10

線圈排列形狀上，馬鞍形線圈的每匝線圈呈現(xiàn)馬鞍的形狀一層層緊密排列。

優(yōu)點(diǎn)：線圈排列紋路清晰，銅線之間不發(fā)生干涉，線圈兩端重疊率較低；線圈材料耗費(fèi)小，導(dǎo)線總長(zhǎng)減小，線圈內(nèi)阻??；相同的磁體，利用效率更高。

缺點(diǎn)：國(guó)內(nèi)馬鞍形線圈多是卷繞法的成型方式，多采用手工或半自動(dòng)化設(shè)備，自動(dòng)化程度低，繞制線圈質(zhì)量和效率較低。馬鞍形空心杯線圈形狀馬鞍形空心杯線圈成型過(guò)程添加標(biāo)題31資料：《馬鞍形空心杯電機(jī)線圈繞制設(shè)備研究》，浙商證券研究所空心杯繞線：海外自動(dòng)化程度相對(duì)較高，國(guó)內(nèi)待彎道超車3.11主營(yíng)業(yè)務(wù)繞線機(jī)代表產(chǎn)品公司是世界上有著較高占有率的繞線機(jī)供應(yīng)商，在行業(yè)內(nèi)具有較為先進(jìn)的技術(shù)和強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力，研制出諸多類型的線圈繞制設(shè)備，攻克了較多技術(shù)上的難題，在多個(gè)方面有著獨(dú)特的解決方案。瑞士Meteor-公司是世界繞線機(jī)生產(chǎn)的鼻祖，

第一個(gè)將計(jì)算機(jī)控制用于全自動(dòng)繞線機(jī)上，

發(fā)明了磁鐵無(wú)摩擦張力器，

研發(fā)出

CNC可翻轉(zhuǎn)的多軸繞線設(shè)備的公司。日本田中精機(jī)株氏協(xié)會(huì)公司是我國(guó)從事電機(jī)設(shè)備研究與制造較早的企業(yè)，為電機(jī)制造企業(yè)提供了個(gè)性化系統(tǒng)解決方案。

特別是在無(wú)刷電機(jī)生產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域，該公司生產(chǎn)的多款自動(dòng)以及半自動(dòng)繞線設(shè)備是國(guó)內(nèi)該行業(yè)專用設(shè)備中的佼佼者，成為國(guó)內(nèi)較受歡迎的繞線設(shè)備生產(chǎn)廠商。中國(guó)中特科技工業(yè)東莞市臺(tái)立電子機(jī)械有限公司公司生產(chǎn)的繞線設(shè)備能夠應(yīng)用汽摩磁電機(jī)、

汽車雨刷電機(jī)等汽車上的電機(jī)線圈繞制，另外可繞制航模電機(jī)等定子或轉(zhuǎn)子線圈。32資料：《馬鞍形空心杯電機(jī)線圈繞制設(shè)備研究》，浙商證券研究所傳感系統(tǒng)：靈巧手的感知系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控04334.1

傳感器：內(nèi)外融合與協(xié)作，感知?jiǎng)討B(tài)信息與外界環(huán)境

根據(jù)傳感器在靈巧手中的布局和功能，分為內(nèi)在傳感器和外在傳感器兩類。內(nèi)在傳感器反饋機(jī)器人身體的動(dòng)態(tài)信息，例如手關(guān)節(jié)角度、關(guān)節(jié)扭矩和肌腱拉力，而外部傳感器則感知外部環(huán)境，例如壓力、力、溫度和光滑度。應(yīng)用不同的算力規(guī)劃、控制和學(xué)習(xí)來(lái)實(shí)現(xiàn)靈巧機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)和控制。傳感器用于靈巧手的感知方法及其操作靈巧手傳感器分類34資料：

《Areview

on

sensory

perception

for

dexterous

robotic

manipulation》Ziwei

Xia等，浙商證券力傳感器：靈巧手關(guān)節(jié)處感知并度量力的核心4.2

力傳感器是感知并度量力的關(guān)鍵部件。力矩傳感器又稱為扭矩傳感器，可對(duì)各種旋轉(zhuǎn)或非旋轉(zhuǎn)機(jī)械部件上的扭轉(zhuǎn)力矩進(jìn)行感知檢測(cè)，能夠?qū)⑴ちΦ奈锢碜兓D(zhuǎn)換成電信號(hào)，具有精度高、頻響快、可靠性好、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。力/扭矩傳感器提供機(jī)械手的動(dòng)態(tài)信息，是機(jī)械手進(jìn)行穩(wěn)定、靈巧的抓取和操縱的必要條件。如Robonaut

2就使用了一種高集成度的力傳感器來(lái)準(zhǔn)確測(cè)量張力信息。靈巧手手指的基于光電斷路器的力傳感器Robonaut

2使用高集成度的力傳感器35資料：鑫精誠(chéng)傳感器、《Areview

on

sensory

perception

for

dexterous

robotic

manipulation》Ziwei

Xia等、《The

Robonaut

2hand—designed

todoworkwithtools》Bridgwater

LB等、浙商證券研究所4.3

觸覺(jué)傳感器：目前主要有MEMS、電子皮膚兩種技術(shù)實(shí)現(xiàn)路徑

MEMS壓力陣列觸覺(jué)傳感器：通過(guò)測(cè)量介質(zhì)的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)物理量的檢測(cè)。其基本原理是利用微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)制造出微小結(jié)構(gòu)，通過(guò)這些結(jié)構(gòu)對(duì)介質(zhì)產(chǎn)生的壓力進(jìn)行敏感檢測(cè)，并將檢測(cè)到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為可讀取的電信號(hào)。特斯拉Optimus-Gen2靈巧手指尖部位就使用了列陣式觸覺(jué)傳感器，可以實(shí)現(xiàn)捏住雞蛋的抓取易碎物品的能力。圖：五類不同原理的觸覺(jué)傳感器的對(duì)比分析圖：Optimus-Gen2

靈巧手使用觸覺(jué)傳感器原理優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)壓敏電阻漏電流穩(wěn)定性差;體積大，不易實(shí)壓阻式

較高的靈敏度;過(guò)載承受能力強(qiáng)

現(xiàn)微型化;功耗高;易受噪聲影響;接觸表面易碎較高的空間分辨率;電磁干擾影

多力共同作用時(shí)，線性度較低;數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性光電式電容式響較小差;標(biāo)定困難測(cè)量量程大;線性度好；制造成

物理尺寸大，不易集成化;易受噪聲影響，本低;實(shí)時(shí)性高穩(wěn)