发布时间：2023-12-16 来源：上海五星体育节目回放

  12月13日，特斯拉CEO马斯克发布人形机器人Optimus的最新视频，视频中披露，Optimus第二代机器人（Gen 2）将于2023年12月发布，步行速度提升30%，平衡感和身体控制能力有所改善。

  引人注目的是，由于十指均搭载了手指触觉传感器，第二代Optimus已可以两指捏起鸡蛋。

  针对机器人的“类人行走”以及“灵巧手”两大亟待攻克的难关，财联社《风口专家会议》分别策划了《机器人系列（一）：密集发布！人形机器人或迎加速落地》和《机器人系列（二）：马斯克机器人灵巧手方案能否引领新趋势？》两大系列会议。

  其中，11月30日，灵巧手专家在会中提前解读到，机械手比较注重手的驱动控制，对电子皮肤和相关柔性传感器的需求较高，是灵巧手领域催生的主要新硬件，并对目前有相应产品和有关技术储备的汉威科技、他山科技、弘信电子、苏试试验等公司进行了分析。

  受特斯拉人形机器人最新进展刺激，昨日电子皮肤题材发酵，其中，汉威科技盘中一度大涨19.98%触板，截至收盘涨幅仍达14.25%。据《机器人系列（二）：马斯克机器人灵巧手方案能否引领新趋势？》，更多人形机器人“灵巧手”相关逻辑及产业链情况如下：

  ①灵巧手驱动方式：分为电驱、气动和液压三种方式，目前电驱为主流且易形成标准化，厂商如特斯拉、因时机器人和思林机器人等，气动和液压的方式更适合柔软的机械手形态；

  ②电机：电驱方式中，电机成本占据灵巧手的10%左右，主要使用空心杯电机，国外几家企业如瑞士的Maxon等，市占率达到70%-80%，国内企业鸣志电器在空心杯电机的营收上排名第一，别的企业如祥明智能和江苏雷利也可形成量产；

  ③绕线设备：国内空心杯电机的一大困境在于高级绕线设备制作困难，国外企业正常情况下不会外售，国内空心杯电机厂商主要购买日本企业和田中精机的绕线设备产品；

  ④减速器：之前对灵巧手上谐波减速器的用量预期为12个，哈默纳科提升至30个，从齿轮和减速器两种传动方式的总实力来看，绿的谐波、南通振康、秦川机床、巨轮智能和大族精密的产品相对不错，单看减速器来说，中大力德和双环传动也有较好实力；

  ⑤电缸：减速器的大量使用难以控制人形机器人成本，使用电缸可能是一个更主流的降本方案，可以将单个灵巧手的价格控制在2万元以内，根据上一篇机器人系列风口专家会议纪要，电缸产品中成本最高的部件为丝杠，技术相对来说比较强的企业有南京工艺、博特精工和新剑传动等，上市企业中汇川技术旗下的莱恩和秦川机床旗下的汉江稍有竞争力；

  ⑥编码器：传统编码器的价格相对于人形机器人来说较高，需要用需要采用磁编码器，国内厂商如宜科电子、天创恒达、汇川技术等；

  ⑦电子皮肤：机械手比较注重手的驱动控制，对电子皮肤和相关柔性传感器的需求较高，是灵巧手领域催生的主要新硬件，目前汉威科技、他山科技、弘信电子、苏试试验等企业有传统的柔性压力传感器产品，未来随着特斯拉和国内机器人企业对电子皮肤进行布局，这一些企业有望进入电子皮肤领域并成为巨头；

  ⑧灵巧手研发企业：除特斯拉、因时机器人、德国宇航中心和Shadow等企业在灵巧手领域发力以外，国内机器人这家企业也在做灵巧手，主要做集成业务。

  问题一：目前灵巧手都有哪些种类的驱动方案？在应用上分别有何优劣势和技术难点？特斯拉使用的是哪一种？

  专家：灵巧手区别于二指机械夹爪等传统机器人手部，是一种似仿人的机械手，有多个自由度。目前灵巧手的大小一般为人手的1.5倍，拥有超过20个自由度。

  根据结构及形式来分，灵巧手可分为外置驱动式、内置驱动式和混合驱动式，不同之处在于驱动器（电机或其他动力源）在机械手内部还是在外部。

  特斯拉、德国宇航中心、因时机器人的机械手目前主要使用了内置式驱动，便于形成模块化，且手部刚度整体较强，缺点在于难以压缩手部大小；国外企业Shadow的一些手术机械手主要使用外置式驱动器，驱动器在臂部，可以使灵巧手更纤细，也能够使用更大的驱动力，缺点在于驱动器离手部较远，一定要使用线性传动的方式，会增加控制和维护难度。

  根据驱动方式来分，可分为电驱、气动和液压的灵巧手。目前电机驱动的方式比较普遍，且易形成标准化，具有稳定、可靠和精度高的特点，厂商如特斯拉、因时和思林机器人等，特斯拉的机械手方案采用了6个空气杯电机；气动和液压的方式更适合柔软的机械手形态，其中，气动方式通常用柔性硅胶、波纹管来作为手的骨架，通过在密闭空间中充气和放气，在压力作用下使手指发生弯曲动作。

  问题二：以驱动方式来分，每种技术方案在价值量方面，所使用零部件的占比情况分别是怎样的？

  专家：电驱方式来看，主要部件为电机、控制器、传动装置、编码器、减速器和别的机械结构件，电机和控制器的成本大概占25%，传动装置、减速器、编码器和别的机械结构件占30%左右，其中，电机成本约占灵巧手成本的10%。

  气压和液压驱动式机械手的成本构成比较单一，柔性部件的成本大约为40%-50%，另外的成本大多数来源于液压源和气压源。

  问题三：灵巧手在关节处通常用什么方案？目前国内有哪些企业在攻克关节的模块化或相关产品？

  专家：因时的机械手产品主要为连杆式，集成了6个直线推杆，内部的构成为微型电机和减速器，另外还会搭配微型丝杠和力传感器。手指的传动采用多种该类连杆结构，以实现物体的抓取，大概能达到是牛顿的握力。

  还有一种方案为齿轮传动，代表厂商如特斯拉，方案为使用微型电机模组驱动涡杆，带动线控装置使手指开合，易于根据抓物的形状，动态调整手的贴合程度。但碰到阻力之后抓握精度会下降，未来特斯拉可能使用电子皮肤，或在压力传感器上发力来进行优化。

  国内思林机器人的灵巧手产品大约在10万元以内，采用模块化方案，使用了55个模块化的模组，包括44个手指模组和1个拇指模组，组成了整个五指的接手。每一个手指都集成了力传感器和位置传感器，进行多传感器的抓取算法，有独立的自由度和两个耦合自由度。思林将驱动、传动装置集成到灵巧手中，叠加直流伺服电机等零部件来形成运动，同时能实现手指自锁，每个指尖都能达到十牛顿的力量。

  问题四：减速器在灵巧手上的应用现状和技术发展趋势如何？目前我国有技术供应灵巧手所使用的减速器的厂商有哪些？

  专家：之前对谐波减速器预期为集成大概12个左右，现在达到了30个，哈默纳科的加工能力是非常强的。

  传统机械手多数使用行星减速器，成本比较高，与马斯克人形机器人普及的方向上背道而驰。未来人形机器人降本是一个大趋势，按照一个机器人2万美元的售价来算，单只灵巧手的售价预计不超过2万元人民币。目前因时的机械手售价在5万元人民币左右，哈默纳科30个谐波减速器的方案很难把成本控制下来。

  可能电缸传动是一个更主流的降本方向，单个微型电缸的价格能做到1000元左右，如果灵巧手的出货量能达到万套以上，单个灵巧手突破到2万元以内是可能的。

  国内做行星减速器的厂家比较多，如卡贝斯、力克、沃德传动和科峰传动等，从齿轮和减速器两种传动方式的总实力来看，绿的谐波、南通振康、秦川机床、巨轮智能和大族精密的产品相对不错，单看减速器的话中大力德以及双环传动也有较好实力。

  问题五：在灵巧手的电机和编码器产品方面，主要会使用哪一种类型的产品和相关的企业有哪些？

  专家：由于灵巧手本身体积很小，对集成度的要求非常高，主要是采用空心杯电机。比较强势的企业以瑞士的Maxon等国外企业为主，前几家企业的全球市占率在70%-80%。国内企业如鸣志电器，在空心杯电机方面的营收能占第一位，别的企业如祥明智能、江苏雷利，也能轻松实现量产。

  空心杯电机的技术难点主要在空心杯的部分，很大一部分原因是由于难以买到绕线设备，国外技术能力较强的企业一般不对外出售，国内空心杯电机厂商一般采购日本企业或田中精机等企业的产品，基本满足空心杯电机的生产。

  价格方面，特斯拉主要是采用13毫米的无刷空心杯电机，Maxon品牌的产品在1000-2000元，国内实现小批量量产的线万台的出货，整体价格是能做到500元左右。

  传统编码器厂商如欧姆龙、亨士乐和海德汉等，但传统编码器的价格相对于人形机器人来说有点高，因此，需要采用磁编码器，国内厂商如宜科电子、天创恒达、汇川技术等。

  问题六：在实现灵巧和敏锐触觉的方面，哪些传感器能够发挥较大作用？技术方向以及企业的竞争格局情况如何？

  专家：机械手比较注重手的驱动控制，以及电流反馈等，急需力传感器，在这方面对电子皮肤的需求较高，电子皮肤可以感知抓取过程的握力。国内有些企业慢慢的开始布局这一细分领域，如他山科技，公司在2017年左右创立，起初做触觉传感器，后与清华大学人工智能实验室合作，开发了包括三维力矩传感器等多项传感器产品，更适合用于机械手。

  另外，汉威科技的柔性传感器电子皮肤也能够适用于一些应用场景；弘信电子的柔性压力传感器产品如按键、薄膜等，以前大多数都用在工控领域，现在正在往仿真机械手方向研发。

  专家：主要用在连杆式接手，丝杠是一个核心部件，在传统的工控领域很成熟，企业如中国台湾的和日本的较多，日资企业的市占率能占到60%左右。

  国内还有一些企业如秦川机床、南京工艺、博特精工和华特机械等，在工控自动化领域都有批量出货，但是市占率不高。

  专家：机器人此公司在做灵巧手，但是主要以集成为主，也并没有把灵巧手这个细致划分领域作为基本的产品方向。目前上市公司中还没形成很强的灵巧手企业。

  问题九：若机器人的手部要实现高灵敏度和高精度，主要会引起哪些原有硬件需求的提升，一级哪些新硬件的产生？

  第一类为传动装置的需求，包括减速器、丝杠和驱动控制，需要对产品做升级并形成增量。

  第二类为电子皮肤，传统的消费电子类产品中，触摸按键和触摸屏也有应用，但用于灵巧手的电子皮肤技术还有差异，目前汉威科技、他山科技、弘信电子、苏试试验等企业有传统的柔性压力传感器产品，未来随着特斯拉和国内人形机器人企业对电子皮肤进行布局，这一些企业有望进入这样的领域并形成巨头，目前还没再次出现技术很强的玩家。