1、证券研究报告证券研究报告 2024年1月4日 作者：作者：光大环保光大环保电新电新 殷殷中枢中枢、黄帅斌、黄帅斌 经典五指灵巧手拆机：腱绳材料的选择经典五指灵巧手拆机：腱绳材料的选择 人形机器人专题（四）人形机器人专题（四）请务必参阅正文之后的重要声明 目目 录录 腱绳驱动的优势及适用场景腱绳驱动的优势及适用场景 腱绳材料的选择与案例分析腱绳材料的选择与案例分析 1 投资建议投资建议 风险分析风险分析 主流腱绳材料分析主流腱绳材料分析 fXMByWgWnU8WvY6MbP7NtRnNtRqMfQnNqRfQoOuN6MmNoOwMtOmRvPtPtQ请务必参阅正文之后的重要声明 2 腱绳驱动的

2、优势及适用场景 传动方式传动方式 特点特点 缺点缺点 腱传动 由腱（钢丝绳、迪力马绳等）加上滑轮或者软管实现传动。腱一般具有很高的抗拉强度和很轻的重量，容易实现多自由度和远距离动力传输，节省空间和成本，是一种柔顺传动方式。腱本身的刚度有限，影响位置精度；控制时需要一定的预紧力，容易产生摩擦；腱的布局容易产生力矩和运动的耦合。这些因素都增加了手爪抓取控制的难度和复杂性。连杆传动 采用平面连杆机构传动，刚度好、出力大、负载能力强、加工制造容易、易获得较高的精度，构件之间的接触可以依靠几何封闭来实现，能够较好实现多种运动规律和运动的轨迹的要求。结构冗杂，笨重，柔性不足，抗冲击性能较弱，对手内空间配置

3、要求较高。齿轮/蜗轮蜗杆传动 驱动器通过齿轮或蜗轮蜗杆将旋转变成直线运动，拉动驱动器和手指之间的弹簧来驱动手指产生动作，手指部分采用金属连接，各个手指动作相互独立，具有多种的抓取构形，和别的多指灵巧手相比，驱动更加灵活，但是手指的闭合时间较长。结构冗杂，笨重，柔性不足，抗冲击性能较弱，对手内空间配置要求较高，手指的结构比较复杂，容易出现故障。人工肌肉（液压/气动）液压驱动和气动的驱动方式是近年来兴起的一种重要的驱动方式，是模拟人肌肉的一种驱动方式。由于材料和技术的限制，这些“人工肌肉”技术还远远不能满足机器人手爪实现可靠、快速和精确地抓取功能。表表1 1：不同传动方式对比：不同传动方式对比 按

4、灵巧手手指的传动方式可分为腱绳传动、连杆传动、齿轮传动、人工肌肉（液压/气动）。传动系统的设计不仅决定了灵巧手的机械结构，而且直接影响到灵巧手的抓取稳定性和灵活性。腱传动对于空间狭小、传动精密的灵巧手空间设计较为友好，关键在于腱绳材料的选择；连杆、齿轮等传动方式更为直接，但对空间、设计的要求较高。资料来源：小米技术微信公众号 请务必参阅正文之后的重要声明 3 腱绳驱动的优势及适用场景 腱绳传动使用腱绳传递动力。一般电机通过齿轮箱驱动滚珠丝杠，通过滚珠丝杠上的螺母把旋转运动转换为直线运动，腱绳形成一个腱环套在螺母上，螺母拉动连接在灵巧手手指指骨上的腱绳，实现手指绕关节轴的转动运动。其中为了引导腱

5、绳的走线，避免腱绳之间的干扰，采用腱绳外包裹导管的形式。图图1 1：RobonautRobonaut 2 Hand 2 Hand 腱绳示意图腱绳示意图 图图2 2：shadowshadow handhand使用腱绳驱动使用腱绳驱动 资料来源：Shadow Robot官网 资料来源：韩如雪腱驱动空间多指灵巧手感知与控制关键技术研究 请务必参阅正文之后的重要声明 4 腱绳驱动的优势及适用场景 传动方案传动方案 原理简图原理简图 驱动器数目驱动器数目 腱绳数目腱绳数目 特点特点 N 型 N 2N 驱动器数目少；需要预紧机构 N+1 型 N+1 N+1 腱绳数目少；单根腱绳负载大 2N 型 2N 2N

6、 承载能力强、动态性能较好；驱动器数目多 资料来源：孙成远腱驱动灵巧手指结构设计及其运动分析与试验 表表2 2：不同传动方式对比：不同传动方式对比 腱绳的传动方案对于腱驱动手指动力与运动的传递至关重要。目前，主流的腱绳传动方案有三种：N型、N+1型、2N型。其中，N、N+1、2N分别代表驱动N个独立自由度所需的驱动单元数目。请务必参阅正文之后的重要声明 5 腱绳驱动的优势及适用场景 名称名称 机构简图机构简图 特点特点 串联弹性体 测量精度高、传动系统动态性能差、结构体积大、电路易疲劳 包覆弹性体 结构尺寸小、摩擦严重 偏置引导轮 结构尺寸较小、摩擦较小、传动系统动态性能好 资料来源：孙成远腱