機器人靈巧手：六年銷量沖百倍，產業鏈全解

核心觀點：

• 靈巧手占人形機器人硬件價值比重達15%-20%。根據高工機器人產業研究所（GGII）數據，2024年機器人靈巧手銷量為0.57萬只，2024-2030年CAGR達90%，到2030年預計超34萬只，其中人形領域銷量32.5萬只。
  

• 靈巧手廠商主要包括三類，分別是靈巧手獨立集成商、人形機器人本體廠商和多領域布局廠商。獨立集成商更聚焦于靈巧手產品，因此也較其他類型廠商更早推出成熟產品；人形機器人本體廠商通過自研技術打通末端抓取能力，與自身產品具備更好的適配性。
  
• 欠驅動將逐漸成為更普及化的人形機器人靈巧手的主流方案。全驅動靈巧手雖然優勢顯著，但提升了設計難度及安裝復雜性，并推高整體研發制造成本，在一定程度上制約了其商業應用廣度；欠驅動靈巧手雖然難以應用于復雜場景，但其整機零部件更加精簡，成本更低且體積與重量更小，因此商業應用和推廣優勢更加明顯。
  
• 靈巧手輕量化核心在于結構件而非單點零件。末端質量直接放大慣量與碰撞能量，進而抬升力控難度與安全冗余。同時自由度提升會顯著增加驅動與傳動單元數量，若結構件不做輕量化，靈巧手整體往往會在“尺寸-重量-剛度”三角中失衡。國內企業近年來在輕量化方向通過碳纖維或輕合金骨架實現針對性突破，靈巧手自重大部分已控制在1kg以內，最輕可低至350g。
  
• 傳感器加配正成為靈巧手能力躍遷的決定性變量。隨著靈巧手自由度與操作復雜度同步提升，僅依賴頭部攝像頭或關節編碼器等遠端感知已難以支撐精細操作與穩定力控。因此，近年來靈巧手的演進方向正從單一傳感器疊加轉向圍繞末端構建視覺+觸覺的感知閉環，通常以掌部或指尖近場視覺縮短感知到執行的鏈路。
  

傳統兩指夾爪、真空吸盤等低端執行器僅能完成單一剛性作業，無法適配精密制造、醫療康復、深空探測等場景的柔性操作需求，成為制約機器人產業升級的核心瓶頸。

圖表1 機器人價值量占比示意圖

資料來源：融中研究

（1）靈巧手概況分析

1）基本情況

• 定義

靈巧手是一種末端執行器，相較于傳統的工業機器人，其將手腕連接處的工具替換為手掌。靈巧手通過多關節仿生設計（主流12-22個自由度）和全域感知系統，突破工業機械手的局限，可模擬人手完成強力抓取、精準拿捏（力控精度達0.01N）等復雜動作，趨勢是深度仿人，以適應類人工作環境。靈巧手集成了力覺、觸覺和視覺等多種傳感器，賦予了機器人操作、抓取、感知物體的能力，是人形機器人實現人機交互、完成復雜任務的關鍵所在，被稱作機器人進入日常生活的“最后一厘米”。

圖表2 靈巧手示意圖

資料來源：BrainCo強腦科技、融中研究

• 特征

人形機器人被視作機器人融入人類世界的最佳形態，其自帶通用身體，無需改造現有道路、樓梯、工具與產線，就能像人一樣無縫切換場景、執行多元任務，實用性凸顯出其未來具備廣闊的商業場景。而作為其“最后觸點”的靈巧手，則把這一通用性落到細節，多關節、多自由度的仿生結構復刻人手的抓握、操持與感知，可在同一臂展內完成捏硬幣、握電鉆、系鞋帶等精細動作，是決定人形機器人能否真正到崗即用的核心執行器。

圖表3 靈巧手特征

資料來源：融中研究

• 分類

靈巧手種類多樣，在精度、靈活性、成本等多方面各有優劣：1）按照自由度數量可分為全驅動和欠驅動；2）按照驅動結構可分為驅動器外置、內置或混合制；按照具體驅動方式可進一步細分為電機驅動、液壓驅動、氣壓驅動、形狀記憶合金驅動；3）按照機械傳動形式可分為腱傳動、連桿傳動、齒輪/渦輪蝸桿傳動、絲杠傳動；4）按照感知技術可分為內部感知和外部感知。

圖表4 靈巧手分類

資料來源：東吳證券研究所、融中研究

2）發展歷程

靈巧手從夾持器演化而來，夾持器主要應用于傳統工業場景，自由度低且難以實現精確掌控；靈巧手則可以良好應用于強力抓取、精準捏取等場景，實現與復雜環境的良好交互。

• 夾持器到靈巧手演進歷程

1954-1961年，里程碑量產定型。1954年喬治?德沃爾提交工業機器人專利，并造出全球首臺Unimate物理樣機，1961年正式交付通用汽車量產商用，標配兩指平行氣動剛性夾持器，無任何傳感器、無位置反饋，僅簡單開閉動作，奠定現代機器人夾持器基礎范式。

1961-1967年，技術路線普及。輕量化高速場景使用氣動夾持器，重型鑄件場景使用液壓夾持器；結構均為2自由度以內剛性硬爪，定位精度僅±5mm，只能抓取規則、硬質、無易損性標準零件。

1967-1973年，實驗室靈巧手萌芽。1968年斯坦福大學研制出3自由度簡易機械夾爪原型，首次跳出純開閉邏輯；1973年麻省理工學院提出仿生手理論構想，指出原有夾持器無法精細操作的核心短板，開啟后續靈巧手仿生迭代時代。

圖表5 靈巧手演進過程

資料來源：中泰證券研究所、融中研究

• 靈巧手發展歷程

1974-1980年，首款靈巧手問世。1974年，日本電工實驗室研發的Okada靈巧手是嚴格意義上的第一款靈巧手，該手為三指靈巧手，共有11個自由度，可以進行連續平滑的抓取運動。

1980-2000年，集成化升級。得益于計算基本技術的快速發展，靈巧手的設計也更加集成化，并配備了更復雜的驅動系統和更多自由度，

2000-2020年，國產化突破。靈巧手的集成化、靈活度、智能化程度持續提升，同時國產靈巧手研究也開始發力。

2020年至今，智能化升級。靈巧手研究速度大幅加快，特斯拉于2022年推出Optimus系列靈巧手，設計更加集成，后持續迭代并逐漸成為人形機器人行業標桿；國內如宇樹科技、靈巧智能等也相繼推出自己的靈巧手產品。

圖表6 重點靈巧手產品發展歷史梳理

資料來源：國聯民生證券研究所、融中研究

1）政策梳理

政策早期側重宏觀定調，將靈巧手納入未來產業、智能機器人核心攻關范疇，明確技術短板突破與國產化替代方向；同時聚焦產業穩增長與應用推廣，推動研發迭代、產業化落地與場景適配；目前政策方向則更注重細化標準體系，針對結構設計、感知精度等核心參數劃定規范，同步錨定產業鏈供應鏈構建目標。

圖表7 機器人靈巧手相關政策梳理

資料來源：公開信息整理

2）技術路線

靈巧手技術路線主要分仿人路線和特化路線。仿人路線以模仿人手結構、運動方式和感知能力為目標；特化路線則以強化特定性能為導向，設計特化形態。目前大多數靈巧手走仿人路線，部分科研團隊積極探索特化路線，拓寬靈巧手發展邊界。

• 仿人路線

為具備人手運動效果，在自由度、傳動方式上結構仿生。自由度方面，部分靈巧手自由度接近人手，盡可能復現人手精細動作提供結構基礎支撐，例如帕西尼DexH13有16個自由度，兆威機電靈巧手有17-20自由度。在傳動方式方面，部分靈巧手采用腱繩傳動模擬人手的腱與肌肉，減少機械式轉動關節帶來的限制，提高整理靈活性，如Shadow Dexterous靈巧手。

為具備人手級感知能力，在傳感技術上功能仿生。觸覺傳感器模擬人手觸覺，部分靈巧手單手配備近千個多維觸覺傳感單元，通過幾千個觸覺信號精確感知物體的紋理、硬度、溫度等物理特性，如帕西尼DexH13。在皮膚觸感方面，柔性電子皮膚模擬人手皮膚，進行曲面貼合，布置大量感應點，實現全覆蓋感知，例如華威科的柔性電子皮膚，每個感應點面積僅1平方毫米，一只機器人靈巧手可布置超1000個感應點，靈敏度達1克級別。

圖表8 帕西尼DexH13靈巧手（左）與華威科柔性電子皮膚（右）圖示

資料來源：帕西尼感知科技、湖北日報、融中研究

• 特化路線

核心聚焦高適應性，面向特定需求場景。特化路線以“拓展靈巧手應用邊界”為目標，可應對多樣化操作場景，以創新結構為設計核心，突破傳統靈巧手局限，例如觸手形方案和卷尺型方案。

觸手形方案模仿章魚，實現高適應性、高負載和抓取穩定性。中科大團隊研發的觸手型執行器SpiRobs在結構上受生物對數螺旋結構啟發，運動方式上模仿章魚觸手，使用電機驅動電纜，通過控制觸手的卷曲/舒展運動來實現到達、包裹、抓取和運輸不同物體；它可以對多尺度物體、不規則物體進行抓取，負載最高可達260倍自重，實現了高適應性和抓取穩定性。

卷尺形方案具備輕量化、柔性、可擴展性特點，主要場景為極端環境。加州大學團隊研發的卷尺形執行器GRIP-tape使用類似卷尺的雙向帶簧附肢，實現一定柔性和擴展性，預計未來GRIP-tape可憑借其輕量化、柔性、高可擴展性、多模式操作能力在農業與太空、深海等極端環境落地。

圖表9 中科大觸手形執行器（左）與加州大學卷尺形執行器（右）圖示

資料來源：中國科學技術大學、加州大學、融中研究

3）靈巧手自由度解析

• 人類手掌自由度分析

自由度是指一個部位可以獨立運動的方向數，人手（五指+手腕）共計具有24個自由度。據《機器人靈巧手——建模、規劃與仿真》，其中拇指端具有5個自由度，包括指間關節（1個）、掌骨關節（2個）、掌骨和小腕骨指間關節（2個）主要完成屈曲和對握功能；其他手指均具有4個自由度，包括遠指關節（1個）、中指關節（1個）、掌骨關節（2個）主要完成屈曲和伸展功能；腕部3個自由度，含腕的外展、腕的曲度、掌的弧度，可以實現伸展和側擺動作。

人手這種高密度的自由度布局，結合肌肉肌腱的精準驅動與觸覺、本體感覺的實時反饋，使人手既能實現微妙的抓取動作，如握持雞蛋、錘子等異形物體；也能完成精細的工作操作，如如穿針引線、精密加工等；同時，人手也可在極短時間內切換力的輸出與運動模式。以上各種場景的靈活應用，使人手成為當前機器人靈巧手技術模仿的主要目標。

圖表10 人手關節與自由度示意圖

資料來源：《機器人靈巧手——建模、規劃與仿真》、融中研究

• 靈巧手自由度分析

全驅動既是機器人的靈巧手驅動源數量等于自由度；欠驅動既是驅動源數量小于自由度。全驅動方案每個指關節都有驅動器，功能接近人手，可實現更高的精度；而欠驅動雖然集成度更高，但功能性不足，對于精度要求比較高的手指精巧控制無法勝任。

自由度越多，設計難度越大，難題之一是如何安置眾多驅動器，讓靈巧手的尺寸接近人手。目前已知自由度最多的是Shadow Hand，自由度達到24個。全驅動靈巧手雖然優勢顯著，但顯著提升了設計難度及安裝復雜性，并推高整體研發制造成本，在一定程度上制約了其商業應用廣度；欠驅動靈巧手雖然難以應用于復雜場景，但其整機零部件更加精簡，成本更低且體積與重量更小，因此商業應用和推廣優勢更加明顯。因此，欠驅動將逐漸成為更普及化的人形機器人靈巧手的主流方案。

圖表11 全驅動與欠驅動對比

資料來源：《機器人靈巧手——建模、規劃與仿真》、融中研究

（4）靈巧手市場規模及競爭格局

1）市場規模

• 靈巧手市場容量

當前行業仍處于技術驗證與小批量落地階段，工業場景是核心落地載體，醫療與人形機器人場景尚處驗證與試產階段。行業核心矛盾之一是性能與成本的平衡，全驅動高性能靈巧手價格高昂難以普及，欠驅動低成本產品在力控精度與感知能力上存在短板。未來市場表現將取決于核心技術（如觸覺傳感、輕量化材料）的低成本突破及新場景商業化進度，整體呈現長期有潛力、短期增速承壓的中性格局。

靈巧手市場未來將穩步擴張。2024年市場容量為76.01萬只，預計2030年將增至141.21萬只，7年復合增速約11.3%；但同比增速從2024年的13.98%逐年回落至2030E的7.65%，這一趨勢既源于下游工業自動化、醫療康復、人形機器人等場景的需求擴容，也符合行業從早期高速滲透向成熟階段過渡的規律，當基數擴大、核心技術瓶頸及場景商業化驗證周期偏長，將共同導致增長動能邊際放緩。

圖表12 全球靈巧手市場容量預期

資料來源：融中研究

根據高工機器人產業研究所（GGII）數據，2024年機器人靈巧手銷量為0.57萬只，2024-2030年CAGR達90%，到2030年預計超34萬只，其中人形領域銷量32.5萬只。這一增長背后，是傳動技術、感知能力與輕量化設計的協同突破。

圖表13 中國靈巧手市場銷量預期

資料來源：高工機器人產業研究所（GGII）、融中咨詢

• 靈巧手市場規模

靈巧手增長動力主要源于產品結構升級與下游需求擴容，帶力控、觸覺感知的多自由度高端靈巧手占比提升，單價顯著高于基礎抓取產品，成為金額增長核心支撐。

從數據來看，長期隨技術成熟與新場景落地仍具較大增長空間。2024年靈巧手市場規模為17.06億美元，預計2030年將增至30.36億美元，7年復合增長率約10.4%；同比增速從2024年的13.21%逐年回落至2030年的6.86%。

圖表14 全球靈巧手市場規模

資料來源：融中研究

• 靈巧手競爭格局

靈巧手競爭格局共有三類玩家，分別是靈巧手獨立集成商、人形機器人本體廠商和多領域布局廠商。獨立集成商更聚焦于靈巧手產品，因此也較其他類型廠商更早推出成熟產品；人形機器人本體廠商通過自研技術打通末端抓取能力，與自身產品具備更好的適配性；多領域布局廠商打破傳統方式，探索多種技術路徑，更加適配復雜場景和特異性場景應用。

獨立集成商方面，國外廠商雖發展較早，但產品售價較高，以Shadow Robot為代表，其系列產品廣受NASA等全球頂尖機構認可，但較為昂貴。反觀國內，產品單價普遍介于5-10萬元之間，不同廠商在自由度、核心部件設計、感知等層面各有特點。

圖表15 獨立集成商靈巧手產品概況

資料來源：國元證券研究所、融中研究

人形機器人本體廠商方面，近年推出自身本體產品后將研發重心拓展至靈巧手方向，且持續進行多自由度控制、結構設計、任務適用性等維度的迭代。

圖表16 人形機器人本體廠商靈巧手概況

資料來源：國元證券研究所、融中研究

隨著腦機接口與靈巧操作技術的融合發展，國內企業如BrainCo、傲意科技等，探索多種技術路徑向康復、工業和具身交互等場景應用布局，兆威機電、雷賽智能憑借強大工業儲備切入靈巧手賽道。

圖表17 多領域廠商靈巧手產品概況

資料來源：國元證券研究所、融中咨詢

（5）靈巧手產業鏈

上游為技術密集型根基，由驅動傳動、感知傳感、材料結構件及核心算法四大模塊構成。驅動端以空心杯電機、微型諧波減速器及仿生腱繩為核心，國內在微型極限制造上仍有差距，感知端觸覺傳感器是最大瓶頸。

中游是價值整合中樞，參與主體多元分化：零部件龍頭（藍思科技、兆威機電等）核心部件實現批量交付；技術創企（靈心巧手等）以全球高自由度市場80%份額和月產千臺確立行業領先地位；整機廠（特斯拉、智元等）自研定義技術天花板；海外品牌（Shadow Robot）因價格昂貴、放量遲緩被中企反超。

下游應用梯度演進：科研教育、工業自動化（精密裝配、柔性分揀）、特種作業（太空、核能、深海）等B端場景先行驗證；醫療領域（智能假肢、手術機器人）創造極高社會價值；消費與服務（人形機器人、互動娛樂）是未來最大增量。下游正從“能懂”向“能用、好用”轉變，需“手-感知-腦”一體化方案驅動，由工業剛需逐步向商業、醫療及家庭領域拓展。

圖表18 靈巧手產業鏈全景圖

資料來源：華創證券、融中研究

（1）靈巧手驅動模塊分析

1）內外置驅動方案分析

根據驅動器所在位置可以把靈巧手分為外置驅動、內置驅動和混合置驅動。1）外置指將驅動器放在手部外部或手臂上，使手指更為纖細并且可以采用更大功率的驅動器以滿足手指抓取的需求，但同時具有精度較低、無法反映手指關節位置和驅動力的缺點；2）內置指將驅動器集成在手指內部，具有更高的精度，但集成式驅動器會導致靈巧手的體積變大，會影響其靈活度；3）混合置指將主要的驅動器內置，便于精確控制，將輔助的驅動器外置便于提高抓取力。雖然混合置結合了內置和外置的一部分優點，但其由于部分驅動器外置，仍需要采用腱傳動，結構復雜、重量較大。

當前內置雖為當前市場的主流方案，但從短期來看，采用外置和混合置方案的靈巧手負載能力更強，ToB簡單場景落地更快。隨著后續技術的不斷優化，精細化場景需求提升，驅動器內置式靈巧手需求量也將上升。

圖表19 內置驅動（左）與外置驅動（右）示意圖

資料來源：東吳證券研究所、融中研究

2）靈巧手驅動方式分析

根據驅動方式分類，靈巧手主要的驅動源包括4種，分別是：液壓驅動、電機驅動、氣壓驅動、形狀記憶合金驅動。電機驅動在靈巧手控制中應用更加廣泛，電動機驅動具備體積小、響應快，調控方便、穩定性好、精度高、輸出力矩穩定等優點，更加適合靈巧手的使用；氣壓驅動的優勢在于操作方便、質量輕巧、動作迅速、價格適中、維護簡便。缺點在于可操作性不強，軌跡精度不夠；液壓驅動式機械手的驅動系統一般由液動機、伺服閥、油泵和油箱等組成，驅動機械手完成任務。常被用于工業機械手中，適合大型抓取作業；形狀記憶合金驅動適合小型、高精度機器人裝配作業，它可以進行負載驅動，且反應快速，且位移大，變位迅速，但其無法長時間工作，并且疲勞強度較低。

圖表20 不同驅動種類的靈巧手特性

資料來源：東吳證券研究所、融中研究

3）電驅動靈巧手電機分析

電驅動靈巧手所采用的電機可分為空心杯電機、無刷直流電機、無框力矩電機三大類：空心杯電機采用無鐵芯結構，具有高效能和低噪音優點，適用于高精度控制；直流無刷電機通過電子換向器控制磁場，具有高轉速和高效能特點；無框力矩電機采用無外殼設計，基于電磁感應精準控制磁場間相互作用，運行穩定且受干擾小。

圖表21 靈巧手應用的不同電機對比

資料來源：麥高證券研究發展部、融中研究

空心杯電機方案能效高，適合電池供電且長時間運行的靈巧手。空心杯電動機采用無鐵芯轉子，消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗，因此效率更高，轉動慣量小，易于控制。根據《空心杯微型電機及線圈的研究進展》，空心杯電機主要具備以下特點：1）節能特性：能量轉換效率很高，其最大效率一般在65%以上，部分產品可達到90%以上（鐵芯電動機一般不超過75%）；2）控制特性：起動、制動迅速，響應極快，根據《空心杯微型電機及線圈的研究進展》，機械時間常數小于28毫秒，部分產品可以達到10毫秒以內（鐵芯電動機一般在100毫秒以上）；3）波動特性：運行穩定性十分可靠，轉速的波動很小。作為微型電動機，空心杯電機的轉速波動能夠容易地控制在2%以內。因此空心杯電機特別適合電池供電同時又要求長時間運行的應用場合，例如仿生手、人形機器人和手持電動工具等。

圖表22 空心杯電機結構示意圖

資料來源：萬泰電機、融中研究

直流無刷電機體積大、成本低，有望成為降本替代路線。直流無刷電機由電動機主體（定子、轉子、位置傳感器）和驅動器（功率電子器件、控制單元）組成，借助霍爾元件實現電機的連續運轉，主要應用于新能源汽車、智能家居等場景。直流無刷電機相對于空心杯電機、無框力矩電機成本較低，能夠滿足人形機器人降本需求，但是體積相對較大，需要集成在機器人手臂中，常與腱繩傳動方案搭配使用。

圖表23 直流無刷電機結構示意圖

資料來源：江蘇鼎智、融中研究

無框力矩電機滿足機器人高集成化需求，目前應用較少。無框力矩電機是一種無外殼、直驅型永磁伺服電機，由定子繞組、永磁體轉子及編碼器構成。無框力矩電機具有低轉速高扭矩的特點，能夠直接驅動靈巧手運作，能夠省略齒輪等傳動裝置。無框力矩電機組成的傳動系統中沒有齒輪、皮帶或者皮帶輪等傳動部件，能夠實現更高的效率和更輕的重量，滿足人形機器人靈巧手輕量化和集成化的需求。

當前靈巧手采用無框力矩電機直驅方案的應用相對較少，當前僅有Dexhand和Spacehand等少數靈巧手采用無框力矩電機。

圖表24 無框力矩電機結構示意圖

資料來源：科爾摩根、融中研究

從目前應用角度來看，空心杯與直流無刷電機在未來仍會是人形機器人靈巧手的主流電機方案，無框力矩電機得益于其優秀的功率密度和直驅設計，有望實現部分應用。

4）企業展示

鳴志電器深耕控制電機及驅動系統，無齒槽空心杯業務高增。鳴志電器自1994年成立，2017年于上交所上市，在高精度控制電機及其驅動系統領域處于行業領先地位。2024年，公司無刷空心杯產品線銷售規模同比增加超過30%，在機器人領域的無齒槽空心杯業務同比增長近200%。公司新推出適用于靈巧手的10mm外徑無刷無齒槽電機，包括最大長度分別為32mm和25mm的ECH10032與ECH10025兩種型號，具備輕質小巧、運行平穩、靈活集成減速箱與編碼器的優點。

拓邦股份空心杯電機產品齊全，同時具備較強的靈巧手執行器能力。拓邦股份成立于1996年，于2007年成為國內第一家智能控制領域上市公司。近年來，公司大力布局機器人行業，在2024年該領域實現營業收入4.68億元，同比+6.09%，毛利率28.68%，同比+0.58pct。在空心杯電機領域，公司已實現覆蓋7mm至40mm外徑、有刷及無刷的產品型號。另外，公司還研制出了集成空心杯電機、減速箱、絲桿和編碼器的靈巧手驅動模組，納米鍍層技術的使用則保證了產品的輕量化。目前，公司的人形機器人靈巧手電機及執行器已經向超過10家龍頭企業送樣。

兆威機電聚焦微型驅動與傳動領域，搶占人形機器人發展先機。兆威機電于2001年創立，2020年在深交所上市，專注于精密驅動行業，業務覆蓋汽車、消費、醫療、自動化和機器人等多個應用領域。除了自研的靈巧手外，公司在機器人領域的產品還包括能夠實現轉動軸六自由度運動的靈巧手核心驅動模組，已經完成10mm高性能無刷空心杯電機+編碼器的研發，目前有6/8/10/12mm無刷空心杯電機產品。

（2）靈巧手傳動模塊分析

靈巧手的傳動方式有齒輪或蝸輪蝸桿傳動、絲杠傳動、連桿傳動、腱繩傳動等。具體而言，可分為三級結構。一是電機與減速器等結合形成齒輪減速機及皮帶，負責降速和提高輸出扭矩；二是絲杠，實現直線運動；三是采用連桿或腱繩等將驅動器和關節末端連接起來，從而使關節運動。

1）靈巧手減速器分析

減速器的功能在于降低轉速和提高輸出扭矩。減速機是一種集成了驅動電機和減速器等的機械傳動裝置，工作原理是通過小齒輪帶動大齒輪的方式把驅動電機的高轉速轉化為低轉速，并提高輸出扭矩，傳動比可以理解為大小齒輪的齒數比。DLR-HIT Hand是典型的采用齒輪傳動的靈巧手，所有的電氣和驅動系統均內置在手指中，采用了同步帶齒形帶與諧波減速器組合的方式，能夠減小手指寬度，保證平穩性和精確性，有效降噪。

圖表25 齒輪減速機結構示意圖

資料來源：兆威機電、融中研究

精密減速器包括行星減速器、諧波減速器、RV減速器、蝸輪蝸桿減速器等，其中諧波減速器和行星減速器目前在靈巧手方面的應用較廣。

• 行星減速器

行星減速器主要由太陽齒輪、行星齒輪、內齒輪環和行星架等組成，依靠太陽齒輪與電機相連，行星齒輪圍繞太陽齒輪轉動，再利用行星架輸出扭矩，優點在于體積小、效率高、承載強，但單級結構減速比小、精度低，故往往應用于低精度的旋轉關節。

圖表26 行星減速器結構示意圖

資料來源：合富源減速機、融中研究

• 諧波減速器

諧波減速器主要由波形發生器、柔輪和剛輪組成，通過波形發生器的彈性變形波使柔輪和剛輪相互作用，實現減速，具有結構緊湊、高減速比、零齒隙、高扭矩密度的優點，但承載力弱、壽命短、成本高，適用于機器人手部等對靈活度要求高的部位。

圖表27 諧波減速器結構示意圖

資料來源：來福諧波、融中研究

• RV減速器

RV減速器一般由行星齒輪減速器和擺線針輪減速器的兩級減速裝置構成，依靠正齒輪變速和差動齒輪變速的復合傳動原理，具有傳動比多樣、精度高、穩定性強、壽命長的優點，但體積大、工藝復雜、成本較高。一般用于工業機器人，而非人形機器人。

圖表28 RV減速器結構示意圖

資料來源：川銘精工、融中研究

• 蝸輪蝸桿減速器

蝸輪蝸桿減速器利用主動件蝸桿的螺旋齒帶動從動件蝸輪旋轉，傳統蝸輪蝸桿傳動采用齒頂嚙合方式，接觸范圍小，精度低，而環面包絡的設計能夠實現多齒同時嚙合，具有傳動比大、運行平穩、壽命長、噪音低的優點，適合應用于機器人小型關節，但效率較低，可能有能量損耗。

圖表29 蝸輪蝸桿減速器原理示意圖

資料來源：陶氏減速機、融中研究

2）靈巧手絲杠模組分析

絲杠模組將旋轉運動轉換為直線運動，滾動絲杠精度更高。絲杠模組是一種直線運動執行元件，通常由螺母和螺桿/絲杠組成，螺桿旋轉帶動螺母將旋轉運動轉換成直線運動。常見的絲杠有基于滑動摩擦原理的梯形絲杠（滑動絲杠）和基于滾動摩擦原理的滾動絲杠兩類，而滾動絲杠又包括滾珠絲杠和行星滾柱絲杠。人形機器人的關節對精度要求較高，精度越高，定位和重復定位能力越精確。相比于梯形絲杠，滾動絲杠精度更高，也更適用。其中，行星滾柱絲杠是一種較為新型的高端傳動元件，既能大負載、高加速度運行，又可以降低精度損失，延長設備的使用壽命。

圖表30 三種常用絲杠對比

資料來源：國泰海通證券研究、融中研究

3）靈巧手傳動方案分析

靈巧手傳動方案主要有連桿方案、腱繩方案和渦輪方案。連桿方案屬剛性傳動方案，加工簡單成本低，但是體積大重量高，且抗沖擊能力弱。腱繩方案類似人體肌腱，具有高柔性、易蠕變、易磨損特點；渦輪傳動方案相對在控制方面精準穩定、結構緊湊高效。

連桿傳動方式剛度高、負載強，但柔性不足。連桿傳動通過剛性連桿傳遞動力，常見使用方式為多個連桿串并聯混合，一個典型的例子為韓國的ILDA靈巧手。一個手指共有3個自由度，掌指關節（MCP）為并聯結構設計，具備2自由度，而近端指節關節（PIP）為串聯設計，具備1個自由度，并且帶動遠端指節關節（DIP）聯動。三個電機通過滾珠絲杠產生線性位移，經連桿機構轉化為手指的3自由度運動，實現高精度抓取與操作。總體來看，連桿傳動具有結構緊湊、剛度好、負載能力強、容易實現精度的優點，但柔性不足、抗沖擊性差、遠距離控制困難。

圖表31 ILDA靈巧手連桿結構示意圖

資料來源：Nature Communications、融中研究

腱繩的功能類似于人體的肌腱，通過柔性的繩索傳遞動力，驅動手指關節實現精細運動。當前主要應用的腱繩類型包括鋼絲繩和高分子繩，鋼絲繩強度和剛性相對較高，蠕變特性弱，但是剛度太強不易折彎，柔韌性和耐磨性不如高分子材料。目前主流的腱繩方案應用高分子材料如UHMWPE，其強度高密度低，具有耐磨抗蠕變等功能，壽命較金屬腱繩更長。

靈巧手電機外置方案常需搭配腱繩。電機內置驅動方案的集成度高、控制精度高，但手指體積較大，且電機的體積限制不能獲得較大的驅動力；腱繩驅動方案將電機和傳動裝置后置于手臂內，減小了手指的體積和重量，留出足夠的空間用于安裝指尖六維力/力矩傳感器和關節角位置傳感器。腱繩的劣勢在于蠕變和磨損問題，需要定期保養和更換。

圖表32 腱繩驅動靈巧手結構示意圖

資料來源：《腱驅動空間多指靈巧手感知與控制關鍵技術研究》、融中咨詢

蝸輪傳動具備效率高、控制精準等特點。其原理是驅動器經齒輪或蝸輪蝸桿將旋轉運動轉為直線位移，牽引指間彈簧驅動金屬連接的手指獨立動作，實現多類抓取構形。這種傳動方式憑借穩定的傳動比實現精準轉速和力矩控制，結構緊湊高效，可以傳遞空間任意軸配置的運動。采用該傳動方式的代表產品有HEUHand Ⅱ、HIT/DLR靈巧手等，但這種方式也存在布局靈活性受限，體積和質量大，過載時缺乏保護機制等明顯局限。未來通過納米復合材料、智能工藝、自鎖強化與主動控制的結合，齒輪/蝸輪傳動方式有望拓展市場空間。

圖表33 蝸輪傳動原理圖

資料來源：《基于蝸桿蝸輪與曲柄連桿傳動的機械手內抓取裝置》、融中研究

4）企業展示

綠的諧波深耕諧波傳動二十余年，率先實現機器人諧波減速器國產替代。綠的諧波自2003年開始研究工業機器人領域諧波傳動技術，產品不斷迭代，是全球唯一能夠自主供應精密諧波減速器全零部件的企業。目前在人形機器人賽道已經研發出靈巧手使用的微型諧波減速器。同時，公司已經研發出適用于直線模組的行星滾柱絲杠，并開發了10款以上的直線伺服關節，具備高精度、大承載、長壽命優點。

雙林股份已研發出靈巧手適用滾珠絲杠。雙林股份隸屬于雙林集團，于2010年在深交所上市，專門從事汽車零部件生產制造。公司積極布局人形機器人賽道新產品研發，目前已經開發出反向式行星滾柱絲杠產品，試制產線年產1.2萬套；研制出靈巧手使用0301規格滾珠絲杠，計劃兩年內建成年產100萬套生產車間；自主研發由反向式行星滾柱絲杠、無框力矩電機、驅動器為核心構件的線性關節模組；同時于2025年1月收購數控螺紋磨床技術世界領先的無錫科之鑫，延伸到滾柱絲杠產業鏈上游。

五洲新春以軸承為主業，拓展機器人領域高端軸承產品。五洲新春專攻精密制造，于2016年在上交所上市，產品包括各類軸承，以及精密機械、汽車安全系統和熱管理系統零部件等。圍繞軸承主業，公司已經研發出機器人減速器用全系列產品，包括柔性薄壁軸承、交叉滾子軸承等。同時，公司打造高端絲杠第二增長曲線，已經研發成功反向式行星滾柱絲杠、靈巧手滾珠絲杠等產品，并且在該領域成立了專門的線控傳動事業部。

（3）靈巧手感知模塊分析

靈巧手的傳感器主要分為力/力矩傳感器、柔性傳感器、MEMS壓力傳感器。1）力/力矩傳感器主要用于精準抓取和搬運物體；2）柔性傳感器又稱為“電子皮膚”可以用來感受物體形狀；3)MEMS壓力傳感器可用于指尖部位，與柔性傳感器的應用場景具有一定的重合度。

1）力/力矩傳感器

力/力矩傳感器應用于靈巧手內部，為靈巧手提供動態力反饋。力/力矩傳感器原理是利用應變片的形變產生的電阻變化，將力/扭力的物理變化轉化為電信號。力矩傳感器實時測量每個關節的扭矩，為靈巧手提供動態力反饋，通過算法為腱繩/齒輪/連桿等傳動系統提供誤差修正，彌補其傳控缺陷。從感知維度角度區分，力傳感器可分為一維到六維傳感器，六維傳感器是維度最高的力覺傳感器，能夠同時測量三維空間中的三個正交方向力（Fx、Fy、Fz）和繞這三個軸的旋轉力矩（Mx、My、Mz），從而完整描述物體在空間中的受力狀態，給出最全面的力覺信息。

圖表34 力/力矩傳感器分類

資料來源：坤維科技、融中研究

2）柔性傳感器

柔性傳感器是電子皮膚的組成單元，其應用是人形機器人觸覺傳感器的重要發展方向。柔性材料是與剛性材料相對應的概念，具有柔軟、低模量、易變形等屬性，柔性傳感器是指采用柔性材料制成的傳感器，具有良好的柔韌性、延展性，甚至可以自由彎曲和折疊。

電子皮膚能夠采集力信息以外的信息，同時模擬生物皮膚的復雜屬性與功能。根據敏感元件感應原理，電子皮膚的轉換機制可分為：電容型、電阻型、壓電型、摩擦電型，這些傳感器通常由兩層柔性電極和中間的功能軟材料構成。

柔性傳感器的核心是提高靈敏度、穩定性和集成化。其中，1）穩定性是最大的挑戰，需要有效的封裝材料和策略以解決與溫度相關的不穩定性和機械變形帶來的損壞和疲勞；2）陣列集成則要求柔性傳感器具有緊湊又簡單的設計、高密度集成化、可尋址性等特點。

圖表35 不同工作原理的各類柔性觸覺傳感器

資料來源：《機器人觸覺傳感器發展概述》、融中研究

3）MEMS壓力傳感器

MEMS壓力傳感器基于微機電技術制造，利用集成化的機械系統測量和感知各種物理量一般由一個薄膜和一個固定電極組成。當壓力作用于薄膜時，電路組件之間的電容會改變，并通過傳感器轉別為電信號，廣泛應用于汽車、航空航天等領域。

近年來隨著人形機器人對觸覺傳感器提出新要求，MEMS壓力傳感器開始向機器人領域拓展。相較于柔性傳感器，MEMS壓力傳感器一般采用硅基材料和金屬等硬質材料制造，生產成本較高，且缺乏柔性，無法單獨大規模應用在整個靈巧手上。

常見的MEMS壓力傳感器技術路線有電容式、壓阻式等，后者應用更為廣泛，技術更為成熟，多用于靈巧手指尖部位，或為短期落地最快的MEMS壓力觸覺傳感器之一。

圖表36 電容式MEMS傳感器結構（左）與壓阻式MEMS傳感器結構（右）

資料來源：坤維科技、融中研究

4）企業展示

柯力傳感大力開拓機器人傳感器“新四樣”。柯力傳感創立于1995年，圍繞傳感器布局工業測控與計量、智慧物流檢測、能源環境設備測量、機器人傳感四大領域，打造“一核兩翼”的傳感器體系。在人形機器人領域，公司于2025年一季度完成了對以人形機器人和靈巧手為核心產品的開普勒機器人的戰略投資；推進“新四樣”傳感器（即六維力傳感器、關節力/力矩傳感器、觸覺傳感器、多物理量傳感器）的研發，其中六維力傳感器已經給超50家國內機器客戶送樣，且部分獲得批量訂單，觸覺傳感器已開啟產學研合作。

漢威科技在柔性電子領域具備領先地位，建立人形機器人傳感器矩陣。漢威科技創始于1998年，于2009年成為首批創業板上市公司，打造了包括傳感器在內的物聯網全產業鏈。控股子公司蘇州能斯達在柔性微納傳感器方面具備十余年的技術經驗，目前在技術和產業化水平上國內領先。在人形機器人領域，公司已經建立“觸覺—平衡—力控—嗅覺”的產品矩陣。比如，公司的FPT壓力觸覺檢測模組能夠判斷物體的形狀和硬度，適用于靈巧手；柔性電子皮膚產品已經向部分本體廠商小批量供貨，同時于2024年參與制定國內第一個柔性電子行業標準。

長盈精密切入靈巧手傳感賽道，核心產品為Optimus Gen3指尖傳感器柔性板。長盈精密系精密制造龍頭，子公司歐仁新材料研發的電阻式柔性觸覺傳感器實現0.01mm超高觸覺分辨率，通過10萬次彎折測試，專利覆蓋率超70%。作為特斯拉Optimus Gen3指尖傳感器供應商，單機配套價值8000元，2026年將承接6萬臺靈巧手組件訂單。東莞基地月產能2萬套，小批量訂單已確認；同時供應關節齒輪、軸承及靈巧手結構件，核心傳動部件市場份額達70%，形成傳+結構一體化供應優勢。

（1）輕量化演進

靈巧手輕量化核心在于結構件而非單點零件。末端質量直接放大慣量與碰撞能量，進而抬升力控難度與安全冗余。同時自由度提升會顯著增加驅動與傳動單元數量，若結構件不做輕量化，靈巧手整體往往會在“尺寸—重量—剛度”三角中失衡。國際上早期代表產品Shadow Dexterous Hand（2024）雖奠定了高自由度靈巧手技術框架，但其含前臂自重高達4.3kg，更適配重型機械臂平臺。相比之下，國內企業近年來在輕量化方向通過碳纖維或輕合金骨架實現針對性突破，靈巧手自重大部分已控制在1kg以內，最輕可低至350g。

（2）高自由度發展

靈巧手自由度結構正呈現出主動自由度快速上行、被動自由度相對收斂的趨勢。頭部企業靈巧手的主動自由度已普遍提升至15–21區間，而被動自由度多集中控制在4–6，主要用于接觸順應與力覺緩沖，非操作能力本身。表明各大廠商正有意識地將結構復雜度向可獨立控制、直接提升操作能力的自由度集中。17個以上主動自由度已被視為接近類人操作能力的關鍵閾值，可覆蓋絕大多數日常抓取與操作任務。以特斯拉Optimus系列為代表，其早期版本Gen1的手部自由度為11，主要覆蓋張合與基礎抓握；在最新迭代中，Gen3自由度已提升至22，但新增自由度并未均勻分布，而是重點配置于拇指對指、指根側擺及指尖微調等對操作成功率貢獻更高的部位。

（3）感知能力升級

傳感器加配正成為靈巧手能力躍遷的決定性變量。隨著靈巧手自由度與操作復雜度同步提升，僅依賴頭部攝像頭或關節編碼器等遠端感知已難以支撐精細操作與穩定力控。因此，近年來靈巧手的演進方向正從單一傳感器疊加轉向圍繞末端構建視覺+觸覺的感知閉環，通常以掌部或指尖近場視覺縮短感知到執行的鏈路。例如國內廠商帕西尼DexH13靈巧手通過多維觸覺陣列與AI手眼視覺實現視觸雙模態融合，而戴盟機器人的DM-Hand1則以毫米級厚度的視觸覺傳感器將視覺與觸覺能力前移至接觸界面。

（1）人形機器人商業化進展不及預期

靈巧手是人形機器人核心零部件，人形機器人商業化進展直接影響靈巧手的出貨進展，因此存在人形機器人商業化進展不及預期的風險。

（2）靈巧手技術迭代升級風險

靈巧手技術尚未收斂，存在未來出現新的技術路線替代現有路線的風險。

（3）下游客戶拓展進度不及預期風險

靈巧手整手和模組廠商存在導入人形機器人本體客戶不及預期的風險。