在人形机器人的产业链结构中,灵巧手作为人形机器人实现高精度操作与复杂交互的核心部件,其执行能力将直接影响整机的使用效率、应用场景以及对复杂任务的处理能力,因此灵巧手也被称为机器人与外界交互的“最后一厘米”。
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本文将从行业分析、市场趋势、代表性企业三大维度全面分析人形机器人灵巧手行业的发展现状及趋势。
| 人形机器人灵巧手行业分析
在过去,普通的机器人末端执行器如夹爪,通常应用在批量化、规模化的场景中,这类末端执行器会根据物体的大小、形状、材质进行定制化设计,但随着市场化的发展,需要一种能应对多任务的特殊末端执行器,也就是灵巧手。
灵巧手的基本特征为至少具有3个手指,每个手指至少具有3个轴线不完全平行的自由度,通常会集成多种传感器。
灵巧手的研究由来已久,早在20世纪70年代,日本“电子技术实验室”就曾发布一款名为Okada的灵巧手,后来随着嵌入式硬件的发展,灵巧手的研究向着高系统集成度和丰富的感知能力提升的方向迈进了一大步,并延续到现在。
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根据自由度数量、驱动方式、传动方式以及传感方式的不同,灵巧手可以分为若干类型。人形机器人灵巧手可以根据驱动形式(如电机驱动、液压驱动、形状记忆合金驱动)、传动机构(如腱绳传动、齿轮传动、连杆传动)、自由度与驱动源数量(如全驱动、欠驱动)以及手指关节特性(如刚性关节、柔性关节、软体关节)等多种标准进行分类,每种分类方式反映了灵巧手在灵活性、精度、成本、复杂度、适应性等方面的不同特点,适用于不同的应用场景和任务需求。
从当下的市场来看,电机驱动+连杆传动&腱绳传动以成为市场的主流。
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| 人形机器人灵巧手市场趋势
灵巧手市场需求稳步增长,2030年市场规模有望突破30亿美元。据中商产业研究院相关数据,2023全球机器人灵巧手市场容量为66.69万只,市场规模为15.07亿美元,而随着技术的进一步发展,预计到到2030年,市场容量有望达到141.21万只,市场规模实现30.35亿美元,CAGR为14.5%。
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灵巧手早期国外得到迅猛发展,成果接连不断,国内方面虽起步较晚,但近年来发展却极为迅速,形成了百花齐放的市场格局,而造成此类格局的原因,离不开以下三点。
市场需求的持续推进:伴随着全球人口增长放缓、老龄化比例日益增加的时代背景,人形机器人逐步成为市场热议话题,灵巧手作为机器人与世界交互的“最后一厘米”也因此受益,获得了广泛关注。
政策的支持:工信部曾多次印发相应文件,支持具身智能体系的建设发展,各地也陆续出台相应举措支持具身智能产业发展,灵巧手作为其不可或缺的一部分,也因此得到政策的倾斜
产业基础的加持:根据IFR《2024年全球机器人报告》,我国是世界上最大的工业机器人市场,天然拥有机器人产业链体系建设的基础。
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| 人形机器人灵巧手代表性企业
市面上主流机器人厂商灵巧手路线各不相同,从各大厂商目前公开披露的信息来看,大部分成熟的机器人厂商都针对灵巧手的应用场景,延伸出不同的技术路线。
中科灵犀:专注于灵巧手落地应用的代表
中科灵犀创立于2024年,成立时间虽不长,但背后却有着中国科学技术大学与机器人产业链头部上市企业江苏雷利集团的双重赋能,现阶段已完成了对”机械+硬件+算法“全链路技术的深度整合,自研了无刷空心杯电机电控、力控、行星丝杠、仿生关节及模拟平台等关键技术。
手握双驱复合欠驱动技术、高精度多维感知技术、灵犀智能算法三大核心技术的中科灵犀与国内的灵巧手厂商不同,他们更多的是关注于灵巧手的落地应用,其研发的连杆式灵巧手LG-601搭载6个空心杯无刷电机,拥有18个自由度,单手最大负载20KG,重复定位精度0.02MM,配合机械臂,不仅能做到对复杂、非规则形状物品的抓取,也能承担高负载任务。
因时:基于微型同服丝杠的11自由度方案
因时机器人创立于2016年,是一家专注于微型精密运动部件研发制造的专精特新企业,主营产品包括微型伺服电缸和仿人五指灵巧手。
因时仿人五指灵巧手单手具有11个自由度,其中6个主动自由度。采用直线推杆的方式进行驱动器的设计,电机位于手掌位置,内置连杆和弹簧进行传动。因时的微型伺服电缸的内部集成了空心杯电机、精密减速器、丝杠传动机构力传感器、位置传感器,是最核心的零部件。
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(3)兆威机电:连杆+直驱组合方案
兆威机电原本专注于微型传动系统的研发、生产与销售,产品广泛用于智能汽车、消费电子、医疗、工业制造等领域。进入灵巧手领域后,推出手指集成驱动的高可靠灵巧手。
该灵巧手配备了17个主动执行单元,指节电机独立驱动,指尖集成传感器,能够准确模拟人手部的抓握等精细动作,赋予机械手更好的灵活性与精确度
每个指节采用电帆搭配微型减速器和丝杆驱动,结合高密度、高集成与布局优化的PCB 设计,实现精确的动力输出和快速响应。
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(4)强脑&傲意:专注于医疗康复场景的先行者
上海傲意科技与强脑科技与中科灵犀类似,更多的是专注于灵巧手的具体应用,只不过前两者专注于医疗领域,而后者更专注于工业应用而已。
这两家虽都深耕于医疗康复领域,但核心技术却有不同,上海傲意科技专注于通过神经信号解析、AI 算法和仿生机械设计,其技术路线聚焦于“高密度触觉传感器集成与跨场景适配”。旗下的ROH-AP001灵巧手,便搭载的高密度点阵触觉传感器,能够实时感知0.1 N 至 25 N 的细微压力变化,轻可感知一片薯片,重可握持重型工具。
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强脑科技则更专注于非侵入式脑电信号处理,力求从源头模拟自然的手部控制,注重打造完整的用户体验,简单来说既是动作的流畅性、舒适性。旗下的Revo 2灵巧手就很好的体现了这一点,仿生关节优化、精密传动机构与整机轻量化方案,实现了仿生指关节与驱动系统进一步优化,提升了动作流畅性与抓握精度。
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在灵巧手这一赛道,企业们正以差异化路径探索着机器人的未来。灵巧手的具体应用在哪?各大厂商从不同角度给出了自己的答案,最终在此交汇,形成了多元竞放、协同并进的产业生态。灵巧手,由此成为连接机器人与物理世界的坚实“桥梁”,也是开启人形机器人庞大应用场景的关键“钥匙”。这条汇聚了行业智慧的“进阶之路”,正共同引领着技术走向成熟。
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