科技先锋
2025-02-07
【投资要点】
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中起到关键作用,拟人化仿生设计大势所趋。
灵巧手结构设计三要素:驱动、传动、感知。典型灵巧手由驱动系统、传动系统、感知系统和控制系统构成,其中结构设计涉及驱动、传动和感知系统。
驱动系统:电机驱动是灵巧手主流驱动方案,由电机和减速器构成。
1)电机:空心杯电机与人形机器人手指关节匹配度较高,无刷有齿槽电机或成降本可行方案。空心杯电机具备效率高、精度高、结构紧凑、稳定性高等优点,与灵巧手手指关节匹配度较高。无刷有齿槽电机具备更高输出转矩,成本更低,参考maxon线上商城,空心杯电机售价在2000-3000元,而无刷有齿槽电机售价在百元级别,若配合结构设计优化(如驱动系统外置),无刷有齿槽电机有望部分替代空心杯电机实现降本。2)减速器:降转速提扭矩,行星&谐波减速器均有应用。
传动系统:腱绳传动是目前主流方案, 微型丝杠新型传动方案优点突出,腱绳+丝杠复合传动优势互补。1)腱绳:腱绳传动具备排布灵活、柔性传动等优点,但负载能力较弱,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。2)丝杠:新型微型丝杠传动方案具备高承载、高效率、高精度和高可靠性优点,丝杠+腱绳复合传动可实现优势互补。
感知系统:1)力/力矩传感器:主要应用于灵巧手手指及手腕处,助力灵巧手实现精准力控;2)触觉传感器:赋予灵巧手触觉感知能力,未来向具备阵列化、柔性化和集成化特点的电子皮肤方向演进。
Optimus灵巧手迭代复盘与展望:自由度提升+驱动系统外置+丝杠腱绳复合传动。Optimus一代灵巧手采用空心杯电机+齿轮箱(齿轮+蜗杆)+金属腱绳方案,二代灵巧手外观采用全新工业设计,并在指腹处引入触觉传感器单元,整体变化较少。三代灵巧手方案相比前两代有大幅改变,核心变化包括驱动系统外置与手臂中,自由度由11个提升至22个,并且采用丝杠替代蜗杆与腱绳组成复合传动系统。
以上内容节选自【东方财富证券】已经发布的研究报告《人形机器人系列专题之灵巧手:仿生设计大势所趋,OptimusGen3带动电机、腱绳、微型丝杠需求扩张》及公开信息,具体分析内容(包括风险提示等)请详见完整版报告。若因对报告的摘编产生歧义,应以完整版报告内容为准。
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