汽车行业深度:特斯拉引领灵巧手技术升级 驱动、传动和感知方案迭代催生新投资机遇

类别:行业 机构:中泰证券股份有限公司 研究员:何俊艺/刘欣畅/白臻哲/汪越/毛?玄 日期:2025-04-03

  灵巧手: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以及任务执行中起到关键作用。人手拥有21个自由度,灵巧手进行仿人手设计是为了方便机器人复用人类生产所用工具,因此机器人灵巧手的复杂程度远超其他机器人部件。灵巧手设计的关键要素包括驱动、传动和感知,设计朝着更多自由度、更接近人手和更轻量化方向发展。

      特斯拉Optimus灵巧手复盘,自由度+驱动+传动+感知全面升级。Optimus一代灵巧手拥有6个主动自由度,驱动采用空心杯电机,传动采用齿轮箱(齿轮+蜗杆)+金属腱绳方案,每个手指搭配霍尔效应传感器,缺点在于无法精密抓取,仅适合用于工厂环境。1)Optimus新一代灵巧手核心变化:①单手自由度提升至22个;②电机增加至13/17个;③无刷有齿槽电机替换部分空心杯电机;④采用行星齿轮箱+行星滚柱丝杠+腱绳三级传动方案;⑤触觉传感器覆盖更广,集成六维力传感器。2)基于以上变化,我们展望未来:①特斯拉方案引起其他本体厂模仿;②灵巧手可用场景或从工厂升级至C端;③降本是设计方案的重要考量因素。

      驱动:电机是灵巧手理想驱动方案,数量一般与自由度对应。空心杯电机因其平稳、低噪音、结构紧凑等优势被用于灵巧手,海外大厂在专业绕线设备和绕组设计上具有优势,2022年五大空心杯电机企业占据67%市场份额。无刷有槽电机尺寸相对较大,但可将灵巧手电机外置于手臂,从而降低空间的限制,无刷有槽电机未来有机会替代部分空心杯电机,帮助灵巧手降本和供应链国产化。建议关注:兆威机电、鸣志电器、拓邦股份、鼎智科技、伟创电气、禾川科技。

      传动:减速器持续创新,腱绳传动广泛使用,丝杠为重要增量。1)减速器:行星和谐波减速器可用于灵巧手中,行星减速器价格优势明显,国产化空间显著,建议关注:中大力德、绿的谐波。2)腱绳:腱绳传动灵活柔性,是应用最多的传动形式,主流腱绳材料包括钢丝绳和超高分子量聚乙烯纤维,建议关注:同益中、南山智尚、石化油服、恒辉安防、大业股份。3)丝杠:价值量高且为灵巧手新增部件,与腱绳复合传动可实现优势互补,行星滚柱丝杠具备高精度和传动效率,目前成本较高,随着降本有望逐步取代滚珠丝杠成为主流传动方案,目前国产化率还较低,建议关注:五洲新春、恒立液压、北特科技、长盛轴承、双林股份。

      感知:感知能力是灵巧手应用的基础。1)六维力传感器:常安装于手腕脚腕关节,高价值品类,建议关注:东华测试、柯力传感、安培龙。2)柔性触觉传感器:覆盖面积增加,感知维度精度增加,未来传感器有望从灵巧手拓展至全身更多部位,建议关注:汉威科技、福莱新材、申昊科技。

      风险提示:人形机器人商业化进度不及预期;人形机器人降本进度不及预期;市场竞争加剧;灵巧手及相关配件国产化不及预期;政策支持不及预期;市场空间测算偏差的风险;研究报告中使用的公开资料可能存在信息滞后或更新不及时的风险。