1、请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 证券研究报告|行业深度 2023 年 11 月 23 日 机械设备机械设备 机器人硬件拆解五：灵巧手机器人硬件拆解五：灵巧手传动装置解析传动装置解析 腱绳传动是最具应用潜力的灵巧手传动方案腱绳传动是最具应用潜力的灵巧手传动方案之一之一。机器人灵巧手从结构和功能上参考人手，能够灵活操作对象，实现对物体的灵活抓取，满足多种工作需求。人手的自由度度超过 20 个，部分灵巧手（如 Shadow hand、Allegro hand 等）的自由度与人手接近，即具有 20 个或以上的自由度。灵巧手的常见传动方式有腱绳传动、连杆传动、齿轮传动、带传动等，其中腱

2、绳传动是最具应用潜力的方案之一。腱绳在一定程度上模拟了人手的肌腱结构，使得大型的驱动器远离了执行机构，减轻末端的负载和惯量，提升了抓取的速度，灵活性大大提升。同时腱绳适用于空间狭小且需要驱动自由度数目较多的传动场合，较连杆等传动方式更节省空间，英国 Shadow Robot 公司推出的 Shadow dexterous hand 是目前最成熟的商品化多指灵巧手之一，其传动方案便采用了腱绳传动。此外，DLR/HIT Hand II、Hasy以及达芬奇手术机器人等代表性产品均采用了腱绳传动。绳驱对腱绳要求较高，钢丝绳是较优选择绳驱对腱绳要求较高，钢丝绳是较优选择。腱绳的机械特性、数量以及在手指中的

3、路径设计对于灵巧手的性能具有较大影响，腱绳需配合驱动方案进行选型。一般而言，灵巧手腱绳需要高强度与耐久性、抗蠕变、较小的折弯半径、抗腐蚀、良好的柔韧性等，钢丝绳没有内摩擦，且与滑动表面的摩擦系数较小，同时强度高，可提供较大承载力，是腱绳材料较优选择。从材料和工艺看，钢丝绳常见的材料有碳素钢丝绳、不锈钢丝绳、镀锌钢丝绳、合金钢丝绳等，钢丝绳通常用多股绞合形成线缆，以达到更优的性能。手术机器人线绳与灵巧手工况类似，通常采用钨钢丝绳，具有优异的断裂强度和超长的循环寿命。腱绳与传动装置一体化设计，价值量较高腱绳与传动装置一体化设计，价值量较高。受限于灵巧手空间结构，其内部传动方案需要做到高度集成，采用

4、一体化设计可优化手指内部空间结构，减小体积。从特斯拉 AI DAY 公布的细节来看，Optimus 灵巧手使用较为经典的六电机驱动方式，拇指采用双电机驱动弯曲和侧摆，其它四指各用一个电机带动，传动方面采用蜗轮蜗杆+腱绳机构一体化设计。由于特斯拉Optimus 尚处于开发阶段，其灵巧手传动方案后续可能会进行改进，如采用减速器替代涡轮蜗杆等。但由于灵巧手需要仿生人类手掌大小，因此预测特斯拉腱绳、减速器将保持一体化设计。腱绳是机器人增量环节，高性能腱绳具备稀缺性，有望开启十亿级增量市腱绳是机器人增量环节，高性能腱绳具备稀缺性，有望开启十亿级增量市场。场。从特斯拉灵巧手结构看，单手共 6 个自由度，预

5、计其中 5 个手指的弯曲自由度均采用线驱动，大拇指的侧摆自由度推测是电机加减速器直驱，因此预计双手有 10 个自由度采用线驱动。由于线驱动通常主动绳、连动绳搭配使用，因此预计特斯拉灵巧手单指手指使用 2 根腱绳。我们假设灵巧手单根腱绳价格在 60 元左右，则单台机器人腱绳价值量约为 1200 元，100万台人形机器人销量假设下，灵巧手腱绳市场空间达 12 亿元，灵巧手腱绳有望开启十亿级增量市场。风险提示风险提示：机器人量产进度不及预期风险；机器人供应链不确定性风险；持续研发投入导致亏损风险。增持增持（维持维持）行业行业走势走势 作者作者分析师分析师 张一鸣张一鸣 执业证书编号：S0680522

6、070009 邮箱： 研究助理研究助理 刘嘉林刘嘉林 执业证书编号：S0680122080032 邮箱： 相关研究相关研究 1、机械设备：上海机器人政策落地，2025 年将打造千亿级机器人产业规模2023-10-28 2、机械设备：谷歌发布 RT-2 模型，机器人产业进展加快2023-08-07 3、机械设备：机器人硬件拆解四：智能关节的控制与驱动2023-07-19-16%0%16%2022-112023-032023-072023-11机械设备沪深300 2023 年 11 月 23 日 P.2 请仔细阅读本报告末页声明请仔细阅读本报告末页声明 内容目录内容目录 一、灵巧手传动：绳驱为较优