靈巧手：人形機器人應(yīng)用落地的關(guān)鍵

靈巧手：人形機器人應(yīng)用落地的關(guān)鍵2024年9月25

日華安證券研究所證券研究報告

靈巧手結(jié)構(gòu)精密復(fù)雜，

真實人手的單手自由度是21個，

機器人的靈巧手會根據(jù)特定場景簡化功能，

平衡成本和自由度的關(guān)系，

目

前特斯拉機器人單手自由度僅11個

。

靈巧手的性能和成本受其三大核心組件—驅(qū)動

、

傳動和傳感裝置的共同影響。

靈巧手有多種驅(qū)動路線，

差異主要體現(xiàn)在驅(qū)動形式和傳動形式

。

驅(qū)動源是影響靈巧手體積和重量的重要因素，

靈巧手模組的驅(qū)動

方式包括電機驅(qū)動

、氣壓驅(qū)動

、

液壓驅(qū)動和形狀記憶合金驅(qū)動

。

靈巧手的操作穩(wěn)定性和靈活性指標(biāo)主要取決于傳動系統(tǒng)，

傳動模

式包括連桿傳動

、

腱繩傳動

、

齒輪傳動等

。

特斯拉目前驅(qū)動方案采用的空心杯+行星減速箱+

編碼器+

驅(qū)動器+傳感器的結(jié)構(gòu)，

傳

動方案采用的是金屬腱繩+蝸輪蝸桿傳動的結(jié)構(gòu)。

靈巧手電驅(qū)動采用的電機方案路線眾多，

不同電機方案的模組構(gòu)成不同

。最常用的是空心杯電機，

其特點是輕量高效，因扭矩相

對較低常需要搭配行星齒輪減速器使用，

主要供應(yīng)廠商有Maxon

、

Faulhaber

。

無框力矩電機，

無背隙可以直接驅(qū)動負(fù)載，

不需

要皮帶

、

齒輪等傳動裝置；無刷有齒槽電機，

相比空心杯電機模組轉(zhuǎn)速更低可以節(jié)省齒輪箱

。

除電機方案之外，

靈巧手模組其他

結(jié)構(gòu)件路線各異，

減速器包括諧波減速器

、

行星減速器等，

傳感器有力傳感器

、

觸覺傳感器等多種形式。

靈巧手領(lǐng)域主要的參與者有特斯拉

、

哈默納科

、

Maxon

、

兆威機電

、

鳴志電器等

。

Maxon是精密驅(qū)動頭部廠商，

其定制化模組

優(yōu)勢突出

。

哈默納科是精密減速器頭部廠商，已成功落地靈巧手微型諧波方案

。

鳴志電器以步進電機起家，

目前空心杯電機成本

優(yōu)勢凸顯

。

兆威機電是微型傳動領(lǐng)域標(biāo)桿，

機器人產(chǎn)品定制化經(jīng)驗豐富

。

推薦靈巧手國產(chǎn)替代核心標(biāo)的兆威機電

、

鳴志電器。靈巧手價值量高，是人形機器人應(yīng)用落地的關(guān)鍵華安研究?拓展投資價值華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明2證券研究報告目錄

1

靈巧手結(jié)構(gòu)及功能

2

靈巧手發(fā)展路徑：成本與功能的博弈3

靈巧手重要部件詳解4

相關(guān)標(biāo)的5

風(fēng)險提示華安研究?拓展投資價值華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明3證券研究報告?就真實人手而言，

遠(yuǎn)指關(guān)節(jié)和中指關(guān)節(jié)分別有

1

個自由度，

能夠完成屈曲/伸展運動；而掌骨關(guān)節(jié)具有

2

個自由度，

可以完成屈

曲/伸展和側(cè)向擺動動作

。

Pitch方向的自由度大拇指

、

食指

、中指

、

無名指和尾指各有3個，

共計15個；Roll方向的自由度大拇

指有2個，

其他手指各1個，

共計6個，

總體而言單手自由度為15+6=21個

。

對比而言，

特斯拉人形機器人單手自由度僅11個。?靈巧手決定了機器人的應(yīng)用場景

。

人形機器人的靈巧手是一種基于人手運動學(xué)設(shè)計的特殊末端執(zhí)行器，由于真實人手具備高自

由度

、

結(jié)構(gòu)緊湊等特征，

絕大多數(shù)機械手無法完美復(fù)刻人手的功能，

需要依據(jù)特定情景權(quán)衡簡化。1.1

靈巧手結(jié)構(gòu)精密復(fù)雜，依據(jù)特定場景簡化功能華安研究?拓展投資價值屈曲伸展

外展內(nèi)收資料來源：鄭悅《高仿生性能假肢設(shè)計研發(fā)及應(yīng)用研究》，華安證券研究所華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明圖表1：人手自由度分析4圖表2：人手骨骼結(jié)構(gòu)資料來源：小米科技，華安證券研究所證券研究報告?靈巧手的功能主要由手指決定，

靈活的手指可以有效地提高靈巧手的靈活性

。因此，

對靈巧手的手指研究，

尤其是對手指關(guān)節(jié)

結(jié)構(gòu)的研究至關(guān)重要

。

目前，靈巧手有很多分類方式，

按照靈巧手的手指關(guān)節(jié)及其傳動方式分類，

主要可以分為三種靈巧手：

剛性關(guān)節(jié)靈巧手

、

柔性關(guān)節(jié)靈巧手和軟體關(guān)節(jié)靈巧手。?機器人靈巧手的自身復(fù)雜性主要表現(xiàn)在仿生結(jié)構(gòu)

、

驅(qū)動

、

傳動

、

感知

、

復(fù)合材料

、

建模與控制等方面的關(guān)鍵技術(shù)。圖表3：靈巧手按手指關(guān)節(jié)分類一覽1.2

手指決定靈巧手的主要功能資料來源：鄭浩賢《基于C形關(guān)節(jié)的柔性靈巧手設(shè)計與控制系統(tǒng)研究》

，

華安證券研究所華安研究?拓展投資價值華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明5證券研究報告?從手指和手掌的外形上看，

目前已有的各種多指靈巧手多是模仿了人手的結(jié)構(gòu)和外觀，

具有鮮明的仿生設(shè)計特點

。

然而，

現(xiàn)有

的多指靈巧手的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，

特別是手指關(guān)節(jié)等運動結(jié)構(gòu)，

主要還是采用傳統(tǒng)的機械式鉸鏈轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)設(shè)計

。

機械式轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的優(yōu)

點是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠

、

運動可測可控，

然而同時給驅(qū)動傳動的設(shè)計以局限性，雖然外觀和形式上實現(xiàn)了仿生，

但是在運動功能實

現(xiàn)上遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到人手的靈活精巧程度和目標(biāo)適應(yīng)性。圖表4：靈巧手結(jié)構(gòu)設(shè)計方案一覽1.3

靈巧手的仿生結(jié)構(gòu)資料來源：蔡世波等《機器人多指靈巧手的研究現(xiàn)狀、趨勢與挑戰(zhàn)》，

華安證券研究所華安研究?拓展投資價值華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明6證券研究報告?感知是執(zhí)行的前提，

感知層的傳感器是軟件控制和硬件零部件的橋梁，

是實現(xiàn)具身智能的關(guān)鍵，

多感知能力融合是未來靈巧手的

發(fā)展方向

。

靈巧操作要求靈巧手能夠準(zhǔn)確地反饋自身狀態(tài)并感知周圍環(huán)境，

據(jù)此要求傳感器可分為內(nèi)傳感器和外傳感器兩大類：?內(nèi)部傳感器用于反饋靈巧手自身的位置或力等狀態(tài)信息

。

三種典型的內(nèi)部傳感器包括位置傳感器

、

彎曲傳感器和張力傳感器。?外部傳感器是機器人獲取周圍環(huán)境信息的必要部件

。

為了實現(xiàn)靈巧操作，

靈巧手需要在操作前階段靠近目標(biāo)物體，在操作階段用

手形對目標(biāo)物體進行操作

。因此，在操作前階段，

使用近端傳感器來檢測物體與靈巧手之間的距離

。當(dāng)靈巧手接觸到物體時，

觸

覺傳感器用于提供物體的物理信息和接觸力。1.4

靈巧手傳感器資料來源：

張元飛《機器人靈巧手指尖柔性觸覺傳感器研制及操作研究》

，

華安證券研究所圖表6：HIT/DLR

Hand

II

靈巧手手指機械結(jié)構(gòu)簡圖圖表5：用于靈巧手的感知，感知方法及其操作華安研究?拓展投資價值資料來源：

CAAI認(rèn)知系統(tǒng)與信息處理專委會，華安證券研究所華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明7證券研究報告?驅(qū)動源是影響靈巧手體積和重量的重要因素，

主要驅(qū)動方式包括電機驅(qū)動

、

氣壓驅(qū)動

、

液壓驅(qū)動和形狀記憶合金驅(qū)動

。電機驅(qū)動

最為常用，

其優(yōu)點包括使用方便

、

能量轉(zhuǎn)化率高

、

機構(gòu)速度變化范圍大，

噪聲較小，

控制靈活

、

精度高

。

特斯拉電機驅(qū)動方案

，

單手6個無刷空心杯電機模組，

11個自由度，空心杯電機模組由空心杯電機+行星減速箱+

編碼器+驅(qū)動器+傳感器構(gòu)成。?靈巧手的操作穩(wěn)定性和靈活性指標(biāo)主要取決于傳動系統(tǒng)，

主要傳動方案包括連桿傳動

、

腱繩傳動和齒輪傳動

。

腱繩傳動控制靈活

,傳遞力的距離長，

能實現(xiàn)自適應(yīng)抓取；連桿傳動精度高

、

效率最高

、

承載能力大；齒輪傳動應(yīng)用最廣，

使用周期長

、

效率高

。

特斯拉采用了金屬腱繩+蝸輪蝸桿傳動結(jié)合的方案

。

金屬腱繩實現(xiàn)自適應(yīng)抓取能力；

蝸輪蝸桿實現(xiàn)自鎖特性，

能有效阻止電機發(fā)

熱，

且蝸輪蝸桿的不可反驅(qū)動特性使得靈巧手可以在抓握完成后實現(xiàn)無功耗保持。圖表7：不同傳動方案對比1.5

靈巧手驅(qū)動形式和傳動形式資料來源：李可歌《一種新型靈巧操作手的設(shè)計與分析》，李久振等《北航BH-985靈巧手結(jié)構(gòu)設(shè)計》

，

華安證券研究所華安研究?拓展投資價值華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明8證券研究報告?特斯拉人形機器人靈巧手單手6個無刷空心杯電機模組，

11個自由度，

其中空心杯電機模組構(gòu)成：空心杯電機+蝸輪蝸桿（

自鎖

、

高負(fù)載）

+精密行星減速箱（高精度

、

動態(tài)響應(yīng)）

+編碼器+驅(qū)動器+傳感器?空心杯本身低速高扭的特性配合行星減速機，

能夠達(dá)到一個比較可觀的功率密度；

搭配蝸輪蝸桿的目的是進行90度的動力方向的轉(zhuǎn)換的同時，

提升手指的力矩，以及通過自鎖提升包絡(luò)抓取的性能。圖表8：特斯拉靈巧手結(jié)構(gòu)拆分1.6

特斯拉人形機器人靈巧手電機模組拆分五個手指各一個彎曲

自由度，腱繩線驅(qū)大拇指多一個側(cè)擺自

由度，直驅(qū)華安研究?拓展投資價值11個自由度=6個主動關(guān)節(jié)+5個被動關(guān)節(jié)華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明蝸輪蝸桿

精

密行

星

減速箱9資料來源：特斯拉AI

DAY，華安證券研究所六個電機模組證券研究報告空心杯電機金屬腱繩目錄1

靈巧手結(jié)構(gòu)及功能

2

靈巧手發(fā)展路徑：成本與功能的博弈

3

靈巧手重要部件詳解4

相關(guān)標(biāo)的5

風(fēng)險提示華安研究?拓展投資價值華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明10證券研究報告?靈巧手的性能和成本受其三大核心組件—驅(qū)動

、

傳動和傳感裝置的共同影響

。

首先，

驅(qū)動系統(tǒng)為手部提供必要的動力和旋轉(zhuǎn)力

，

確保其具備足夠的操作能力；其次，

傳動系統(tǒng)負(fù)責(zé)將動力傳遞到手指，

精確控制其運動軌跡；最后，

傳感系統(tǒng)則負(fù)責(zé)監(jiān)測和響應(yīng)

手部與環(huán)境的互動，

提供反饋信息以優(yōu)化抓取動作

。

靈巧手研制難點可分為

“

靈巧

”和“作業(yè)

”

兩部分，

靈巧性難題是由于靈巧

手關(guān)節(jié)自由度分布、

關(guān)節(jié)數(shù)量要求較高，作業(yè)能力難題則由于靈巧手需要具備更強的操作負(fù)載能力

、

力位精度與可靠性。?靈巧手需從實際應(yīng)用場景出發(fā)進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，在追求性能最優(yōu)化的同時要考慮到成本效益，

實現(xiàn)兩者之間的合理折中

。

對于人形

機器人的靈巧手，

其設(shè)計必須考慮到人體工程學(xué)的尺寸要求，同時還要兼顧空間限制和重量等實際應(yīng)用中的實用性因素。2.1

靈巧手成本與功能的博弈華安研究?拓展投資價值資料來源：薛智慧和劉金國《空間機械臂操控技術(shù)研究綜述》

，

華安證券研究所圖表9：靈巧手重要評價標(biāo)準(zhǔn)一覽圖表10：典型靈巧手的比較華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明11資料來源：蘿卜易機器人，華安證券研究所證券研究報告?技術(shù)路線1：

空心杯電機?特點：具有輕量高效

、高轉(zhuǎn)速和長壽命的特點，

適合需要高精度和快速響應(yīng)的場合，但單獨空心杯電機扭矩相對較低，

需要搭配

行星齒輪減速器以降低輸出軸的速度并增加扭矩。?應(yīng)用：因時機器人靈巧手內(nèi)部裝有6個小型伺服驅(qū)動器，

集成無刷電機

、

行星減速機

、

直線導(dǎo)軌

、

絕對位置檢測傳感器和力傳感

器

。

特斯拉Optimus單手6個無刷空心杯電機模組，由空心杯電機+行星減速箱+

編碼器+驅(qū)動器+傳感器構(gòu)成。?供應(yīng)廠商：

Maxon和Faulhaber在技術(shù)上處于領(lǐng)先

，

有刷空心杯電機最小尺寸可做到

6mm

，

無刷空心杯電機直徑Maxon和

Faulhaber分別可做到4mm和3mm

。

鳴志電器的無齒槽空心杯電機模組

、

精密絲杠傳動模組等在機器人各主要運動控制功能模塊

中廣泛適用，

空心杯電機成本優(yōu)勢凸顯，但高端產(chǎn)品在功率

、

效率等方面與海外三大家仍存在差距。2.2

靈巧手技術(shù)路線選擇——驅(qū)動方式圖表12：

空心杯電機主要供應(yīng)商產(chǎn)品尺寸范圍華安研究?拓展投資價值圖表11：

因時機器人仿人五指靈巧手華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明12資料來源：立鼎產(chǎn)業(yè)研究，華安證券研究所資料來源：因時機器人，華安證券研究所證券研究報告?技術(shù)路線2：

無框力矩電機?特點：具有低轉(zhuǎn)速大扭矩的特點，

能直接耦合（無背隙）

，

可以直接驅(qū)動負(fù)載，

不需要皮帶

、

齒輪等傳動裝置，

其應(yīng)用于靈巧手

相比空心杯電機模組可節(jié)省傳動部件，

具備一定成本優(yōu)勢。?應(yīng)用：

Dexhand和Spacehand靈巧手都采用Robodrive

ILM25無框力矩電機，

該電機與傳動比為100:1的諧波減速器HFUC8結(jié)

合，

組成圓柱體（長約17.5mm，

重約46g）

，

提供2.4Nm的連續(xù)扭矩，

峰值可達(dá)9Nm。?供應(yīng)廠商：步科股份FMC系列無框力矩電機采用了多槽分瓣式結(jié)構(gòu)，

齒槽定位力矩小，

可對標(biāo)國際領(lǐng)先產(chǎn)品

。

禾川科技于24年5

月發(fā)布hu-mdb系列無框力矩電機，

并宣布正式進軍人形機器人賽道。2.2

靈巧手技術(shù)路線選擇——驅(qū)動方式華安研究?拓展投資價值圖表14：

步科股份FMC系列無框力矩電機圖表13：Dexhand手指驅(qū)動原理示意圖資料來源：

IEEE機器人與自動化國際會議，

華安證券研究所華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明13資料來源：步科股份官網(wǎng)，華安證券研究所證券研究報告?技術(shù)路線3：

無刷有齒槽電機?特點：無刷電機減少了機械接觸和磨損，

壽命更長且維護成本較低；有齒槽磁能更集中，

相比空心杯電機模組轉(zhuǎn)速更低可以節(jié)省

齒輪箱，

性價比優(yōu)勢較突出。?應(yīng)用：

DLR/HIT

Hand

II手指基關(guān)節(jié)模組使用了Maxon的無刷有齒槽電機和諧波減速器

。出于人形機器人降本需求，

搭載無刷有

齒槽電機的靈巧手商業(yè)化進度可能更快。?供應(yīng)廠商：

Maxon有EC-i、

EC

flat等系列無刷有齒槽電機，

其中EC-i

30以其高動態(tài)性能

、

低齒槽轉(zhuǎn)矩和高轉(zhuǎn)矩特性而著稱。2.2

靈巧手技術(shù)路線選擇——驅(qū)動方式資料來源：樊紹巍《類人型五指靈巧手的設(shè)計及抓取規(guī)劃的研究》，華安證

券研究所圖表16：DLR/HIT

Hand

II的驅(qū)動和傳動系統(tǒng)華安研究?拓展投資價值圖表15：Maxon無刷有齒槽電機產(chǎn)品華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明14資料來源：

Maxon官網(wǎng)，華安證券研究所證券研究報告?技術(shù)路線1：諧波減速器：哈默納科在2023年東京國際機器人展覽會上展示了搭載微型諧波減速器的靈巧手方案，

該產(chǎn)品可實現(xiàn)

無限模仿人手精密動作處理。?特點：

諧波減速器相比行星優(yōu)勢在于精度和背隙，

目前微型諧波的問題主要是成本

、

傳動效率和速比上限。?供應(yīng)廠商：精密傳動設(shè)備頭部廠商日本哈默納科用于人形機器人手部的迷你執(zhí)行器RSF-3C及RSF-5B，集成諧波減速器

、

無刷

伺服電機及編碼器于一體

。

綠的諧波KAH系列中空軸旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器采用一體化設(shè)計，

集成了高精度諧波減速器

、

無框力矩電機

、中

空軸高分辨率絕對值編碼器

、

制動器和智能傳感器等組件，

廣泛應(yīng)用于工業(yè)機器人。2.3

靈巧手技術(shù)路線選擇——減速器圖表17：

東京大學(xué)靈巧手使用微型諧波減速器模組圖表18：帶

ILM

25

和諧波傳動裝置的驅(qū)動單元華安研究?拓展投資價值資料來源：

IEEE機器人與自動化國際會議，

華安證券研究所華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明資料來源：人形機器人研究院，華安證券研究所15證券研究報告?技術(shù)路線2：精密行星減速器：特斯拉Optimus單手6個無刷空心杯電機模組，由空心杯電機+行星減速箱+

編碼器+

驅(qū)動器+傳感

器構(gòu)成。?特點：具有更高的扭矩傳遞能力和更強的剛性，

且成本較低。?供應(yīng)廠商：日本新寶有VRS

、

VRSF

、

VRB等系列精密行星減速器

，

具有極低的回轉(zhuǎn)間隙和背隙，其中VRSF系列小于間隙

0.05

°

的高精度型

、

使回轉(zhuǎn)間隙0.08

°系列化

。

科峰智能S系列行星減速機-SPH齒輪材料選用高級低碳合金鍛鋼

,

經(jīng)過滲碳淬火

之深度硬化處理,硬度可達(dá)到HRC60，

保證齒輪強度和壽命。2.3

靈巧手技術(shù)路線選擇——減速器資料來源：洪健等《一種高性能移動機器人一體化關(guān)節(jié)模組設(shè)計》，華

安證券研究所華安研究?拓展投資價值圖表20：

日本新寶VRSF系列精密行星減速器圖表19：行星減速器結(jié)構(gòu)示意圖華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明16資料來源：日本新寶，華安證券研究所證券研究報告?技術(shù)路線1：

腱繩傳動?特點：通過腱繩傳動的電驅(qū)動方式是最常見的設(shè)計方式，

能夠有效彌補驅(qū)動單元置于指關(guān)節(jié)中帶來的減益效果，易于指骨小型化

,并能為傳感器和電氣線路提供足夠布局空間，

且具有控制靈活

、

結(jié)構(gòu)簡單

、

柔性高的特點，

特別適合自適應(yīng)的抓取動作。?應(yīng)用：

Shadow靈巧手采用腱繩傳動，

所有驅(qū)動器放置在靈巧手外部，

有效減小了靈巧手的體積和重量

。

特斯拉Optimus傳動采

用蝸輪蝸桿+腱繩機構(gòu)一體化設(shè)計，

金屬腱繩實現(xiàn)自適應(yīng)抓取能力。圖表21：通過腱繩傳動的外置電驅(qū)動方式示意圖

圖表22：腱繩驅(qū)動結(jié)構(gòu)示意圖2.4

靈巧手技術(shù)路線選擇——傳動方式資料來源：顏文彧《多指腱驅(qū)動靈巧手機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及抓取規(guī)劃研究》，華安

證券研究所華安研究?拓展投資價值資料來源：徐彤彤《多指靈巧手動力學(xué)與操作控制技術(shù)研究》

，

華安證券研究所華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明17證券研究報告?技術(shù)路線2：

連桿傳動?特點：連桿傳動具有高動作剛性和負(fù)載能力，但柔性較差，多個連桿串并聯(lián)混合的使用形式較為常見。?應(yīng)用：國內(nèi)玩家以桿式結(jié)構(gòu)為主流方案，

目前主要以假肢領(lǐng)域應(yīng)用為主

。因時機器人仿人五指靈巧手采用連桿傳動方案，

具有6

個自由度和12個運動關(guān)節(jié)，

結(jié)合力位混合控制算法，

可以模擬人手實現(xiàn)精準(zhǔn)的抓取操作。2.4

靈巧手技術(shù)路線選擇——傳動方式華安研究?拓展投資價值圖表24：

連桿傳動靈巧手機械結(jié)構(gòu)圖圖表23：

連桿傳動靈巧手機械結(jié)構(gòu)圖資料來源：李久振等《北航BH-985靈巧手結(jié)構(gòu)設(shè)計》

，

華安證券研究所華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明資料來源：

HAPTAC哈普泰克，華安證券研究所18證券研究報告?技術(shù)路線3：

齒輪傳動?特點：力控精確，

傳動精度高，

傳動扭矩大，

可靠性較強；但難以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳動，

通常需要配合耦合方案實現(xiàn)傳動。?應(yīng)用：

i-limb

ultra

Hand在電機和蝸桿傳動裝置之間使用一組錐齒輪以傳遞角度，同時在遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)結(jié)合應(yīng)用了腱繩傳動。2.4

靈巧手技術(shù)路線選擇——傳動方式華安研究?拓展投資價值資料來源：李久振等《北航BH-985靈巧手結(jié)構(gòu)設(shè)計》

，

華安證券研究所圖表26：

齒輪傳動靈巧手機械結(jié)構(gòu)圖圖表25：i-limb

ultra

Hand示意圖華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明19資料來源：

ossur，華安證券研究所證券研究報告?力/力矩傳感器測量物體轉(zhuǎn)動力矩并轉(zhuǎn)化為電信號輸出，

用于精準(zhǔn)力控

。

按測量方向可分為一到六維力傳感器

。

六維力矩傳感器

是性能最優(yōu)

、

技術(shù)壁壘最高的力矩傳感器，

能夠同時測量三個軸向力

Fx

、

Fy

、

Fz和三個軸向力矩Mx

、

My

、

Mz，

能夠滿足任何

方向上力的檢測

。

目前六維力傳感器主要用于手腕和腳踝，

靈巧手手指模組搭載的傳感器一般為一維力傳感器。?供應(yīng)廠商：

國內(nèi)真正具備批量供應(yīng)能力的廠商依然較少，

宇立儀器

、

坤維科技

、

鑫精誠

、

藍(lán)點觸控等廠商相對領(lǐng)先，

受制于技術(shù)

壁壘，

暫時未形成大規(guī)模的生產(chǎn)優(yōu)勢

。

宇立儀器在工業(yè)機器人磨拋行業(yè)和汽車碰撞測試行業(yè)應(yīng)用較多；

坤維科技在協(xié)作機器人

、

醫(yī)療手術(shù)機器人

、醫(yī)療檢測機器人和康復(fù)機器人領(lǐng)域優(yōu)勢顯著；

鑫精誠主要應(yīng)用在3C行業(yè)

、

機器人行業(yè)以及醫(yī)療行業(yè)為主，

憑

借蘋果供應(yīng)商的身份已在3C行業(yè)起量；藍(lán)點觸控在協(xié)作機器人及力控打磨領(lǐng)域有較深的積累。2.5

靈巧手傳感器——力傳感器圖表27：

六維力傳感器在人形機器人的布局示意圖華安研究?拓展投資價值圖表28：

六維力傳感器示意圖華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明20資料來源：宇立儀器官網(wǎng)，華安證券研究所資料來源：優(yōu)必選官網(wǎng)，華安證券研究所證券研究報告?柔性傳感器（電子皮膚）

：

利用柔性材料的物理特性，

將外部的力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量從而實現(xiàn)觸覺感知，

具有高靈敏度

、高柔韌

性

、

響應(yīng)速度快

、

延展性高

、

自由彎曲折疊等特點；材料選擇包括敏感材料和柔性基底材料

。

整體價值較高，

根據(jù)文獻若一只靈

巧手的五只手指全部配備以硅橡膠為基底的多陣列柔性觸覺傳感器，

需要花費約800美元。?特斯拉的傳感器主要部署在手指尖和關(guān)節(jié)處，

采用傳統(tǒng)的硅基材料，

較堅硬且屬于較為成熟技術(shù)領(lǐng)域

。

相比之下，電子皮膚側(cè)重

于柔韌性和多功能感知能力，旨在模仿人類皮膚的功能

。

隨著量產(chǎn)的實現(xiàn)，電子皮膚的成本理論上可以降至1000元以內(nèi)。?應(yīng)用：漢威科技旗下能斯達(dá)已成功研發(fā)出薄膜電容觸覺傳感器，

可廣泛應(yīng)用于機器人身體部位，已與小米科技

、

九號科技

、

深圳

科易機器人等多家企業(yè)建立合作關(guān)系

。

蘇試試驗研發(fā)的柔性應(yīng)力振動傳感器將作為電子皮膚在機器人

、

可穿戴設(shè)備

、

假肢等領(lǐng)域

應(yīng)用

。

墨現(xiàn)科技已實現(xiàn)功能性與可靠性完全解耦的柔性壓力傳感器量產(chǎn)方案，

可滿足低觸發(fā)力度

、大量程

、

低成本的需求。2.5

靈巧手傳感器——觸覺傳感器華安研究?拓展投資價值資料來源：吳帥帥等《高靈敏度柔性電子皮膚的研究與應(yīng)用進展》，華安證券研究所圖表29：

柔性薄膜壓電傳感器示意圖圖表30：

全柔性觸覺壓力傳感器華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明21資料來源：能斯達(dá)電子官網(wǎng)，華安證券研究所證券研究報告目錄1

靈巧手結(jié)構(gòu)及功能2

靈巧手發(fā)展路徑：成本與功能的博弈

3

靈巧手重要部件詳解

4

相關(guān)標(biāo)的5

風(fēng)險提示華安研究?拓展投資價值華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明22證券研究報告?靈巧手使用的一般指的是空心杯電機+多級行星減速箱組成的模組，

一雙特斯拉靈巧手需要12個無刷空心杯電機模組。?空心杯電機是一種特殊的直流電機，在結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)直流電機的結(jié)構(gòu)形式，采用的是無鐵芯轉(zhuǎn)子，其電樞繞組為空心杯線

圈，形似水杯，因此被稱為“空心杯電機

”。?空心杯電機具有高速低扭矩的特性，為了在較小空間內(nèi)獲得較大的手指抓握力，需要搭配行星減速箱使用，

一般會集成2-3級的

行星減速箱?？招谋P(guān)節(jié)是直流永磁伺服微特電機的一類，從原理上來說屬于旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的范疇，具有新穎的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、獨特的

線圈制造工藝和較小的尺寸?？招谋姍C分為有刷和無刷兩種，有刷電機轉(zhuǎn)子無鐵芯，無刷電機定子無鐵芯。3.1靈巧手的驅(qū)動電機：空心杯電機華安研究?拓展投資價值圖表32：有刷空心杯電機結(jié)構(gòu)圖圖表31：無刷空心杯電機結(jié)構(gòu)圖華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明23資料來源：鳴志電器官網(wǎng)，華安證券研究所資料來源：鳴志電器官網(wǎng)，華安證券研究所證券研究報告?繞線方式及設(shè)備線圈制造是空心杯電機的核心流程。?空心杯電機生產(chǎn)近30道工序：前段線圈繞制，中段軸承、芯軸、支撐環(huán)等核心零部件安裝，后段后蓋安裝和線路板焊線等。線圈

的生產(chǎn)包括：漆包線——繞線——加熱整形——出線脫漆、接公共線——線圈安裝等環(huán)節(jié)。無鐵芯的自支撐繞組由漆包線制成，

這是一根絕緣銅線，制造過程中通過施加壓力和溫度將相鄰電線的漆熔化在一起，適當(dāng)?shù)恼澈希z帶或玻璃纖維）可進一步提高

纏繞的強度和形狀穩(wěn)定性，這一點在高電流負(fù)載尤為重要。?線圈專利多，每家廠商繞組設(shè)計不同，繞線工藝決定空心杯電機質(zhì)量，

其中馬鞍形和斜繞形工藝簡單；繞線設(shè)備決定自動化生產(chǎn)

水平，國內(nèi)廠商以半自動化為主，國外領(lǐng)先企業(yè)Maxon、

Faulhaber實現(xiàn)一體成型自動生產(chǎn)。3.1.1

空心杯電機技術(shù)壁壘：繞線方式和設(shè)備線圈制造華安研究?拓展投資價值資料來源：張忠強《永磁無刷空心杯電機及控制器研究》，華安證券研究所資料來源：張忠強《永磁無刷空心杯電機及控制器研究》，華安證券研究所圖表34：

空心杯電機繞組方式特點圖表33：

空心杯電機繞組方式華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明24證券研究報告?根據(jù)Motor&MagneticExpo數(shù)據(jù)，

空心杯電機份額仍然集中在海外廠商，國內(nèi)外空心杯電機制造商在軟實力和硬實力均有一定差

距。硬實力的差距主要集中在電機材料選用、本體設(shè)計和機電控制方案配置等方面，

國外企業(yè)具有先進的加工鍍膜工藝與更扎實

的電機材料理論研究，小尺寸電機設(shè)計能力強，具有上千種方案進行驅(qū)動配置；軟實力的差距主要集中于市場影響力、客戶資源

、品牌聲譽與市場認(rèn)可度等方面。?海外廠商起步較早，擁有性能優(yōu)異的設(shè)備和穩(wěn)定成熟的工藝。海外三大家成立最早，

技術(shù)和工藝深厚，價格偏高，目前空心杯電

機領(lǐng)先企業(yè)為瑞士MAXON、德國FAULHABER和瑞士PORTESCAP，全球市占率70-80%，主要用于醫(yī)療領(lǐng)域和電動工具。?與海外領(lǐng)先企業(yè)產(chǎn)品性能相比，我國空心杯電機部分品類的產(chǎn)品性能接近或達(dá)到海外領(lǐng)先企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，高端產(chǎn)品在功率、效率等方

面存在差距。

1）比較直徑為8mm、額定電壓6V的有刷空心杯電機產(chǎn)品參數(shù)，

鳴志電器的產(chǎn)品在功率密度和效率上與Maxon、Faulhaber、

Portescap的產(chǎn)品存在差距。鼎智科技、拓邦股份、偉創(chuàng)電氣8mm的產(chǎn)品處于驗證或者開發(fā)階段。3.1.2

空心杯電機市場格局：高端產(chǎn)品海外廠商優(yōu)勢明顯華安研究?拓展投資價值圖表36：

國內(nèi)主要空心杯電機廠商一覽圖表35：

國際主要空心杯電機廠商一覽華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明25資料來源：各公司官網(wǎng)，華安證券研究所資料來源：各公司官網(wǎng)，華安證券研究所證券研究報告?機器人關(guān)節(jié)所采用的控制電機主要可分為伺服電機和

步進電機。步進電機具備易用和成本優(yōu)勢，而伺服電

機在精度、過載能力、頻距等性能方面的優(yōu)勢更加明

顯，力矩電機與空心杯電機都屬于伺服電機，

更適合

應(yīng)用在機器人關(guān)節(jié)與靈巧手。步進電機通過控制脈沖

個數(shù)來控制轉(zhuǎn)動角度，從而準(zhǔn)確定位；伺服電機通過

控制脈沖時間的長短控制轉(zhuǎn)動角度。?伺服電機下子類較多，最常見按電流類型來分為直流

伺服電機和交流伺服電機。?人形機器人關(guān)節(jié)要求快速響應(yīng)、高功率密度、高效率

、高靈活度，因此直流無刷電機特點最為符合。?力矩電機全稱為永磁無刷直流力矩電機，無框力矩電

機省去了電機的外殼，僅保留了傳統(tǒng)電機中轉(zhuǎn)子和定

子兩個部分，更直接集成到人形機器人關(guān)節(jié)中，與其

他部分（如軸承和外殼）緊密結(jié)合。3.2

靈巧手的驅(qū)動電機：無框力矩電機華安研究?拓展投資價值圖表37：科爾摩根無框力矩電機產(chǎn)品圖華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明26資料來源：工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈研究，華安證券研究所證券研究報告?無框力矩電機的技術(shù)壁壘主要在于磁路和工藝設(shè)計。

機器人關(guān)節(jié)驅(qū)動電機主要關(guān)注電機的輸出轉(zhuǎn)矩能力和效率，而無框力矩電機

要在低壓供電的環(huán)境下輸出較大的功率，因此在磁路和工藝設(shè)計方面存在一定的技術(shù)能力要求。海外廠商起步較早，工藝技術(shù)存

在先發(fā)優(yōu)勢，如美國科爾摩根采用分布式的分?jǐn)?shù)槽及碳纖維綁扎技術(shù)，

德國TQRobodrive采用模塊化定子和環(huán)氧塑封灌膠技術(shù)，

韓國TMTECH轉(zhuǎn)子采用整體充磁磁環(huán)技術(shù)。國內(nèi)企業(yè)起步晚，轉(zhuǎn)矩密度和國外高端無框力矩電機相比存在一定差距。?國外企業(yè)在力矩電機方面占據(jù)較大優(yōu)勢，

我國力矩電機廠商處于第二梯隊。

力矩電機全球第一梯隊廠商主要有美國Kollmorgen,德

國TQ,瑞士Maxon

Motor,美國Aerctech,

美國Allied

Motion等。我國的力矩電機廠商處于第二梯隊，目前進展較快的公司包括步科

股份、禾川科技、昊志機電、雷賽智能等。3.2.1

無框力矩電機技術(shù)壁壘：

磁路和工藝設(shè)計華安研究?拓展投資價值資料來源：李榮等《機器人關(guān)節(jié)用雙定子永磁同步電機設(shè)計》，華安證券研究所圖表39：力矩電機主要參與者一覽圖表38：雙定子永磁同步電機華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明27資料來源：各公司官網(wǎng)，華安證券研究所證券研究報告?精密減速器是機器人轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的核心零部件。

精密減速器具備體積小、重量輕、精度高、穩(wěn)定性強等特點，能夠?qū)C械傳動實現(xiàn)

精準(zhǔn)控制，

主要可以分為諧波減速器、

RV減速器、精密行星減速器。?諧波減速器具有體積小、質(zhì)量小、傳動精度高、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)等優(yōu)點，因此主要應(yīng)用于機器人小臂、腕部、手部等部件；

RV減速器的

優(yōu)點包括傳動比范圍大、傳動效率高、剛性和耐過載沖擊性能好等，主要應(yīng)用于機器人的機座、大臂、肩部等大關(guān)節(jié)；

精密行星

減速器具有大扭矩高剛性、高單級傳動效率、壽命長等優(yōu)點，主要與伺服電機、控制器共同組成機器人的驅(qū)動裝置。圖表40：三種精密減速器特點對比3.3

靈巧手的重要部件：精密減速器華安研究?拓展投資價值華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明資料來源：科峰智能招股說明書，華安證券研究所28證券研究報告?諧波減速器是機械傳動的核心零部件，

具備大傳動比、高傳動精度、小體積的特點。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同，一般分為杯形和禮帽形

諧波減速器。柔輪和軸承是諧波減速器的核心傳動零部件，其復(fù)雜的變形和應(yīng)力分布影響了諧波減速器的傳動性能和疲勞壽命。?中國廠商在國內(nèi)諧波減速器市場中具備一定競爭力。

全球減速器市場中諧波減速器行業(yè)頭部廠商為哈默納科，國內(nèi)參與者主要有

綠的諧波、來福諧波、同川科技等，

目前國內(nèi)廠商在減速比、額定扭矩、傳動效率、精度方面已接近或達(dá)到國際先進水平，但使

用壽命方面與國際頭部廠商產(chǎn)品仍有一定的差距。圖表41：諧波減速器結(jié)構(gòu)示意圖

圖表42：2022年中國諧波減速器行業(yè)企業(yè)競爭格局3.3.1

諧波減速器資料來源：馮戴一楠等《柔性軸承動性能試驗技術(shù)的研究及展望》，華安

證券研究所華安研究?拓展投資價值

哈默納科

綠的諧波

日本新寶

來福諧波

同川科技

大族傳動

其他華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明29資料來源：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，華安證券研究所證券研究報告來福諧波

8%綠的諧波

26%大族傳動

4%哈默納科

38%日本新寶

7%其他11%同川科技6%?精密行星減速器具有高傳動效率、高承載能力、高扭矩、壽命長及維護簡單等特點。其主要傳動結(jié)構(gòu)為：行星輪，太陽輪，外

齒圈，在工作過程中，通常由伺服電機等原動機驅(qū)動太陽輪旋轉(zhuǎn)。太陽輪與行星輪的嚙合帶動行星輪自轉(zhuǎn)，同時行星輪的另

一

側(cè)與減速器殼體內(nèi)壁上的環(huán)形內(nèi)齒圈嚙合，使行星輪在自轉(zhuǎn)的同時沿著與太陽輪旋轉(zhuǎn)相同方向在環(huán)形內(nèi)齒圈上滾動，形成圍繞

太陽輪旋轉(zhuǎn)的“

公轉(zhuǎn)

”運動。行星輪通過公轉(zhuǎn)驅(qū)動行星架旋轉(zhuǎn)，行星架與輸出軸連接，從而帶動輸出軸輸出扭矩。?全球精密行星減速器市場以日德廠商為主，

主要廠商包括日本新寶、紐氏達(dá)特等；中國精密行星減速器競爭格局較為分散，高

端精密行星減速器的國產(chǎn)化率較低，科峰智能市場占有率相對較高。3.3.2

行星減速器華安研究?拓展投資價值圖表43：精密行星減速器結(jié)構(gòu)示意圖圖表44：精密行星減速器特點一覽華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明資料來源：科峰智能招股說明書，華安證券研究所30資料來源：焉知人形機器人，華安證券研究所證券研究報告?編碼器用于測量機械部件的旋轉(zhuǎn)或位移，將位移位置或速度等信息轉(zhuǎn)換為電信號輸出。

根據(jù)檢測原理不同，編碼器可分為光學(xué)式

、磁式、感應(yīng)式和電容式等類型。光編碼器由發(fā)光元件、光敏元件及碼盤組成，將旋轉(zhuǎn)位置信息轉(zhuǎn)化為光脈沖信號進行檢測。?人形機器人對運動精度和穩(wěn)定性要求極高，光編碼器連接伺服電機，提高運行精度，在人形機器人中發(fā)揮著重要作用。

一雙特斯

拉靈巧手需要12個光編碼器，

一臺特斯拉人形機器人需要54個光編碼器。?技術(shù)壁壘：

光編碼器屬于高精度測量儀器，外售驗證復(fù)雜，匯川和禾川的光編碼器以自用為主。設(shè)計端：研發(fā)投入高，

集光、機

械、電技術(shù)一體，人形機器人應(yīng)用帶來的高分辨率及小型化的增量需求，研發(fā)需要配合體積和精度，難度較大；加工端：需要確

保良品率，同時芯片、碼盤等原材料仍需要進口。3.4

靈巧手的重要部件：光編碼器資料來源：隋印和孫艷彬《基于反正切法細(xì)分的光柵編碼器設(shè)計》，華安

證券研究所華安研究?拓展投資價值圖表46：

光編碼器結(jié)構(gòu)示意圖華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明圖表45：

光柵編碼器組成31資料來源：AMK，華安證券研究所證券研究報告?市場空間：

據(jù)DI

Research數(shù)據(jù)，全球光學(xué)編碼器市場規(guī)模呈穩(wěn)步擴張態(tài)勢，2023年全球光學(xué)編碼器市場銷售額約126.4億美元

,預(yù)計2030年將達(dá)到187.1億美元，2023-2030年復(fù)合增長率（CAGR）為5.76%。?競爭格局：國際光學(xué)編碼器主要制造商包括Broadcom、

BEI

Sensors

、

Renishaw、

Dynapar、

Baumer

Group、多摩川、

CTS、Allied

Motion

、

EPC、

US

Digital、

CUI、歐姆龍、海德漢等，國內(nèi)生產(chǎn)光編碼器的企業(yè)包括奧普光電（持有禹衡光學(xué)65%股

份）、匯川技術(shù)、禾川科技、雷賽智能等。187.1126.43.4.1

光編碼器市場空間廣闊，

國內(nèi)奧普光電領(lǐng)先華安研究?拓展投資價值圖表47：

光編碼器市場空間（億美元）圖表48：

國內(nèi)光編碼器競爭格局華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明32200180160140120100806040200資料來源：DI

Research，華安證券研究所資料來源：各公司官網(wǎng)，華安證券研究所2023

2030E證券研究報告?傳感器相當(dāng)于機器人的觸覺，力矩傳感器是一種用于測量物體所受到的力矩或扭矩的傳感器。

力矩是繞軸旋轉(zhuǎn)時的力的效果，可

以是靜態(tài)力矩或動態(tài)力矩，

力矩傳感器的作用是將物體的力矩轉(zhuǎn)化為電信號。?按照測量方向分類，可分為一到六維力傳感器。六維力矩傳感器是性能最優(yōu)、技術(shù)壁壘最高的力矩傳感器。在笛卡爾坐標(biāo)系中，單軸力傳感器只能檢測一個方向的力值，無法測量其他方向的分量；三維力傳感器能夠檢測X

、Y、Z三軸方向的垂直力，但需要

保證Z軸方向與重力方向一致，否則力值測量容易引起誤差。而六維力矩能夠同時測量三個軸向力Fx、

Fy、

Fz和三個軸向力矩Mx、

My、

Mz，能夠滿足任何方向上力的檢測，

是功能最全面的力矩傳感器。?六維力傳感器的核心技術(shù)是彈性體的結(jié)構(gòu)設(shè)計，這影響著傳感器的靈敏度、動態(tài)性能、維間耦合等關(guān)鍵性能參數(shù)。六維力/力矩傳

感器的結(jié)構(gòu)主要有一體化結(jié)構(gòu)和Stewart并聯(lián)結(jié)構(gòu)兩種。

一體化結(jié)構(gòu)的六維力傳感器包括豎梁式、橫梁式、復(fù)合梁式、圓筒式等。?目前六維力傳感器主要用于手腕，靈巧手手指模組搭載的傳感器一般為一維力傳感器。3.5

靈巧手的重要部件：力傳感器圖表50：

不同彈性體結(jié)構(gòu)的力/力矩傳感器的特性比較華安研究?拓展投資價值資料來源：付立悅《多維力傳感器的靜動態(tài)性能研究》，

華安證券研究所圖表49：

不同維度力測量示意圖華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明33資料來源：坤維科技公眾號，華安證券研究所證券研究報告目錄1

靈巧手結(jié)構(gòu)及功能2

靈巧手發(fā)展路徑：成本與功能的博弈3

靈巧手重要部件詳解

4

相關(guān)標(biāo)的

5

風(fēng)險提示華安研究?拓展投資價值華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明34證券研究報告

Maxon

Motor成立于1961年

，

一直專注于精密微型驅(qū)動器的開發(fā)和制造。

Maxon技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢明顯

，

1968年研發(fā)出空心杯微

電機,采用菱形繞組

，獲得生產(chǎn)專利。

Maxon產(chǎn)品矩陣豐富

，模組解決方案實力雄厚。公司擁有超過5000種產(chǎn)品和100萬種組合方式

，客戶可以根據(jù)需求選擇搭配電

機、

齒輪箱、

傳感器、控制器和其他配件。

Maxon高品質(zhì)直流電機配備有強大的永磁體

，

電機的

“核心

”是獲得世界專利的無

鐵轉(zhuǎn)子；由于慣性矩小

，直流電機的加速度非常高；模塊化和可配置的DCX和DC-max程序可根據(jù)客戶要求靈活調(diào)整。圖表51：Maxon產(chǎn)品矩陣一覽4.1

Maxon：精密驅(qū)動頭部廠商，定制化模組優(yōu)勢突出華安研究?拓展投資價值華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明35資料來源：Maxon官網(wǎng)，華安證券研究所證券研究報告

哈默納科成立于1970年

，

由長谷川齒輪株式會社與美國USM公司合資建立。

公司以諧波減速機產(chǎn)品起家

，

后續(xù)逐步開拓減速

機相關(guān)領(lǐng)域的產(chǎn)品

，

公司于1977年投入機電一體化產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)

，

其機電一體化產(chǎn)品結(jié)合了減速機、

電機、

傳感器、

驅(qū)動器

、控制器和其他系統(tǒng)元件。

哈默納科諧波減速器23年占公司營收約63%

，全球市占率達(dá)80%。

哈默納科用于人形機器人手部的迷你執(zhí)行器RSF-3C及RSF-5B

，集成了諧波減速器、無刷伺服電機以及編碼器等部件。

目前公

司應(yīng)用的小型諧波減速器沒有競爭對手。公司24財年在人形機器人收入目標(biāo)34億日元（約1.6億人民幣）

，

占比10%。圖表52：哈默納科搭載諧波減速器的人形機器人靈巧手示意圖4.2

哈默納科：精密減速器頭部廠商，

落地靈巧手微型諧波方案華安研究?拓展投資價值華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明資料來源：哈默納科24財年總結(jié)，華安證券研究所36證券研究報告

鳴志電器控制電機及其驅(qū)動系統(tǒng)業(yè)務(wù)產(chǎn)品包括控制電機（包含步進電機/伺服電機/直流無刷電機/空心杯電機）

、驅(qū)動控制系統(tǒng)

、

運動控制模組（高精密減速機、

高精密絲杠、

高精度編碼器）

。

電源與照明系統(tǒng)業(yè)務(wù)主要包括LED智能照明控制與驅(qū)動系統(tǒng)

和電源控制系統(tǒng)。控制電機及其驅(qū)動業(yè)務(wù)是公司收入和利潤的主要來源

，

2023年該業(yè)務(wù)收入占比達(dá)82%。

鳴志電器積極推進全球化布局。在北美、

歐洲、東亞、東南亞等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)擁有

30

余家子公司

，

為全球各行業(yè)的領(lǐng)先客

戶提供最優(yōu)秀的運動控制產(chǎn)品和定制化的解決方案。公司通過增強對海外子公司的一體化建設(shè)和賦能

，發(fā)揮海外研發(fā)運營機構(gòu)

美國

AMP、瑞士TMotion的技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢

，

強化驅(qū)動控制類產(chǎn)品的創(chuàng)新性研發(fā)和迭代

，不斷完善平臺化產(chǎn)品線。圖表53：鳴志電器主營業(yè)務(wù)收入構(gòu)成（億元）

圖表54：鳴志電器全球化布局4.3

鳴志電器：深耕步進電機領(lǐng)域，全球化布局完善資料來源：iFind，華安證券研究所

資料來源：鳴志電器官網(wǎng)，華安證券研究所華安研究?拓展投資價值

控制電機及其驅(qū)動系統(tǒng)貿(mào)易代理業(yè)務(wù)電源與照明系統(tǒng)控制類

設(shè)備狀態(tài)管理系統(tǒng)華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明372018

2019

2020

2021

2022

2023403020100證券研究報告其他

聚焦機器人領(lǐng)域

，整合平臺化產(chǎn)品資源。

鳴志電器與機器人下游客戶廣泛開展技術(shù)開發(fā)合作

，

通過對現(xiàn)有的運動控制平臺化

產(chǎn)品資源有效整合

，

持續(xù)開拓機器人應(yīng)用新市場。公司的無刷電機模組、

無齒槽空心杯電機模組、

無框和交流伺服電機及驅(qū)

動與控制系統(tǒng)、精密絲杠傳動模組等在機器人各主要運動控制功能模塊中廣泛適用。公司及子公司安浦鳴志、美國

AMP、美

國LIN、瑞士T

Motion、

鳴志派博思、

常州運控等均積極布局機器人應(yīng)用領(lǐng)域。公司目前已經(jīng)與T公司進行產(chǎn)品送樣溝通。

空心杯產(chǎn)品矩陣豐富

，規(guī)模效應(yīng)漸顯。

2023年鳴志電器按計劃推進

“無刷電機新增產(chǎn)能項目”

，通過優(yōu)化工裝及自動化設(shè)備

改造提升生產(chǎn)效率

，

改善產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。

空心杯電機家族新增了ECH6、

ECH8、

ECH10、

ECH13、

ECH19、

ECT22、

ECT30

等多款新規(guī)格系列及配套的減速機和編碼器產(chǎn)品

，年銷售規(guī)模增速超過80%。

此外

，公司的直流無刷電機、交流伺服

電機、空心杯電機產(chǎn)品技術(shù)均處于全球前列。經(jīng)過多年發(fā)展

，公司在控制電機及其驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)品領(lǐng)域已實現(xiàn)規(guī)模效應(yīng)。圖表55：鳴志電器空心杯電機一覽

圖表56：

空心杯電機下游應(yīng)用4.3

鳴志電器：積極布局機器人領(lǐng)域，

空心杯電機成本優(yōu)勢凸顯資料來源：鳴志電器官網(wǎng)，華安證券研究所

資料來源：鳴志電器官網(wǎng)，華安證券研究所華安研究?拓展投資價值華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明38證券研究報告

汽車電子和XR業(yè)務(wù)共同發(fā)力

，

24Q1營收及凈利潤同比高增。

兆威機電2023年實現(xiàn)營業(yè)收入12.

1億元

，

同比+4.6%；實現(xiàn)歸

母凈利潤1.8億元

，

同比

+19.6%；

2024年Q1公司實現(xiàn)營業(yè)收入3.

1億元

，

同比

+40.7%；

實現(xiàn)歸母凈利潤0.6億元

，

同比

+96.0%；盈利拐點初顯。

聚焦微型驅(qū)動系統(tǒng)

，

多點布局下游應(yīng)用場景。

兆威機電專注于微型傳動領(lǐng)域

，沿產(chǎn)業(yè)鏈自上而下形成

“精密模具-精密注塑件-微型傳動系統(tǒng)”的垂直一體化產(chǎn)品矩陣

，

下游應(yīng)用領(lǐng)域多元

，

主要覆蓋汽車電子、智能消費、通信、

醫(yī)療及個人護理和工業(yè)

自動化等方向。其中

，汽車電子業(yè)務(wù)是公司收入的主要來源。

2023年公司汽車電子、智能消費、通信、

醫(yī)療及個人護理和其

他業(yè)務(wù)的營業(yè)收入占比分別為52.5%、

23.3%、

10.2%、

4.0%和10.0%。4

3.5

3

2.5

2

1.5

1

0.5

0

歸母凈利潤（億元）

-左軸——

同比(%)-右軸2019

2020

2021

2022

20232024Q1200%150%100%50%0%-50%-100%4.4

兆威機電：微型傳動標(biāo)桿，打造垂直一體化產(chǎn)品矩陣，盈利拐點初顯2.826.331.141.22資料來源：iFind，華安證券研究所

資料來源：iFind，華安證券研究所圖表58：兆威機電歸母凈利潤和占比（億元/%）圖表57：兆威機電主營業(yè)務(wù)收入構(gòu)成（億元）華安研究?拓展投資價值華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明39n

汽車電子智能消費

n

通信

n醫(yī)療和個人護理其他2018

2019

2020

2021

2022

2023證券研究報告201816141210864202.774.743.992.852.932.381.32

1.92

兆威機電從微型驅(qū)動領(lǐng)域出發(fā)

，

致力于幫助機器人實現(xiàn)應(yīng)用落地。公司精密減速箱、

高性能電機、

電控系統(tǒng)的產(chǎn)品組合適用

于機器人頭部、

手指等運動執(zhí)行等應(yīng)用

，具有精度高、尺寸小、

重量輕等特點。公司生產(chǎn)的機器關(guān)節(jié)無刷舵機應(yīng)用于機器人

的角度傳感器和齒輪驅(qū)動裝置

，提高了機器人的關(guān)節(jié)控制

，讓機器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動更具靈活性。公司的高轉(zhuǎn)矩直流電機和無刷空

心杯電機均已形成系列產(chǎn)品

，成功用于人形機器人領(lǐng)域。

兆威機電長期為蘋果供應(yīng)消費電子控制執(zhí)行模組

，產(chǎn)品良率高

，成本把控能力較強產(chǎn)品定位高端

，定制化研發(fā)設(shè)計經(jīng)驗豐富

,

目前已經(jīng)與T公司進行送樣溝通

，未來或?qū)⑦M一步整合拓展靈巧手業(yè)務(wù)

，有望增厚機器人板塊業(yè)績表現(xiàn)。圖表59：

兆威機電機器關(guān)節(jié)無刷舵機示意圖

圖表60：

兆威機電人形機器人部件示意圖4.4

兆威機電：機器人產(chǎn)品定制化經(jīng)驗豐富，未來或?qū)⑼卣共季朱`巧手資料來源：兆威機電官網(wǎng)，華安證券研究所

資料來源：兆威機電官網(wǎng)，華安證券研究所華安研究?拓展投資價值華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明40證券研究報告

目前磁場電機利用的磁場以基波磁場為主

，

需要抑制諧波磁場對電機運行的NVH影響

，恒帥股份研發(fā)的諧波磁場電機技術(shù)屬于

電機底層技術(shù)的顛覆性變革

，

由傳統(tǒng)電機利用基波磁場驅(qū)動轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂弥C波磁場驅(qū)動。截至2023年末

，恒帥股份就諧波磁場電

機技術(shù)領(lǐng)域已向國家專利局、

PCT國際專利組織申報4項電機發(fā)明專利和4項電機實用新型專利。

恒帥股份的諧波磁場電機具備功率密度高、體積小、成本低等特點

，

目前公司將重點著力諧波磁場電機技術(shù)的場景適配

，

以新

的電機方案思路匹配諧波磁場電機技術(shù)與人形機器人所需電機品種（如無框力矩電機、

空心杯電機等）

定制化需求的結(jié)合點。圖表61：恒帥股份主要產(chǎn)品示意圖

圖表62：恒帥股份諧波磁場電機技術(shù)專利4.5

恒帥股份：研發(fā)諧波磁場電機技術(shù)，拓展人形機器人應(yīng)用資料來源：恒帥股份公告，華安證券研究所

資料來源：恒帥股份公告，華安證券研究所華安研究?拓展投資價值華安證券研究所敬請參閱末頁重要聲明及評級說明41證券研究報告

奧普光電實控