近期，馬斯克在一場(chǎng)深度訪談中提及，對(duì)機(jī)器人手部靈敏度的要求是“能夠撿起一根針和一根線，并將線穿過(guò)針孔”，馬斯克認(rèn)為這個(gè)目標(biāo)能夠在1年左右的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)。

靈巧手是機(jī)器人研究的重要課題，據(jù)財(cái)通證券研報(bào)介紹，靈巧手是機(jī)器人新型末端執(zhí)行器，在機(jī)器人與環(huán)境的交互中起關(guān)鍵作用，如果未來(lái)人形機(jī)器人銷量到達(dá)百萬(wàn)臺(tái)，對(duì)應(yīng)靈巧手市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1000億美元。

技術(shù)進(jìn)展方面，在11月29日舉行的東京國(guó)際機(jī)器人展會(huì)上，哈默納科展示了自己為客戶提供的最新靈巧手方案，將在人形機(jī)器人的雙手中使用30個(gè)微型諧波減速器，在數(shù)量上大幅超出了此前的預(yù)期。

若要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人手部的“靈巧”特性，減速器的用量提升是否為必要條件？還有哪些影響精度、速度的核心零部件？以及行業(yè)潛在供應(yīng)商有哪些？

為全面探討影響靈巧手的核心零部件技術(shù)方向和用量預(yù)期，11月30日（周四）19：30，財(cái)聯(lián)社VIP攜手蜂網(wǎng)專家?guī)?lái)了“機(jī)器人”系列主題的【風(fēng)口專家會(huì)議】。

靈巧手核心邏輯

①靈巧手驅(qū)動(dòng)方式：分為電驅(qū)、氣動(dòng)和液壓三種方式，目前電驅(qū)為主流且易形成標(biāo)準(zhǔn)化，廠商如特斯拉、因時(shí)機(jī)器人和思林機(jī)器人等，氣動(dòng)和液壓的方式更適合柔軟的機(jī)械手形態(tài)；

②電機(jī)：電驅(qū)方式中，電機(jī)成本占據(jù)靈巧手的10%左右，主要使用空心杯電機(jī)，國(guó)外幾家企業(yè)如瑞士的Maxon等，市占率達(dá)到70%-80%，國(guó)內(nèi)企業(yè)鳴志電器在空心杯電機(jī)的營(yíng)收上排名第一，其他企業(yè)如祥明智能和江蘇雷利也可形成量產(chǎn)；

③繞線設(shè)備：國(guó)內(nèi)空心杯電機(jī)的一大困境在于高級(jí)繞線設(shè)備制作困難，國(guó)外企業(yè)一般不會(huì)外售，國(guó)內(nèi)空心杯電機(jī)廠商主要購(gòu)買日本企業(yè)和田中精機(jī)的繞線設(shè)備產(chǎn)品；

④減速器：之前對(duì)靈巧手上諧波減速器的用量預(yù)期為12個(gè)，哈默納科提升至30個(gè)，從齒輪和減速器兩種傳動(dòng)方式的綜合實(shí)力來(lái)看，綠的諧波、南通振康、秦川機(jī)床、巨輪智能和大族精密的產(chǎn)品相對(duì)不錯(cuò)，單看減速器來(lái)說(shuō)，中大力德和雙環(huán)傳動(dòng)也有較好實(shí)力；

⑤電缸：減速器的大量使用難以控制人形機(jī)器人成本，使用電缸可能是一個(gè)更主流的降本方案，可以將單個(gè)靈巧手的價(jià)格控制在2萬(wàn)元以內(nèi)， 根據(jù)上一篇機(jī)器人系列風(fēng)口專家會(huì)議紀(jì)要 ，電缸產(chǎn)品中成本最高的部件為絲杠，技術(shù)相對(duì)較強(qiáng)的企業(yè)有南京工藝、博特精工和新劍傳動(dòng)等，上市企業(yè)中匯川技術(shù)旗下的萊恩和秦川機(jī)床旗下的漢江稍有競(jìng)爭(zhēng)力；

⑥編碼器：傳統(tǒng)編碼器的價(jià)格相對(duì)于人形機(jī)器人來(lái)說(shuō)較高，需要使用需要采用磁編碼器，國(guó)內(nèi)廠商如宜科電子、天創(chuàng)恒達(dá)、匯川技術(shù)等；

⑦電子皮膚：機(jī)械手比較注重手的驅(qū)動(dòng)控制，對(duì)電子皮膚和相關(guān)柔性傳感器的需求較高，是靈巧手領(lǐng)域催生的主要新硬件，目前漢威科技、他山科技、弘信電子、蘇試試驗(yàn)等企業(yè)有傳統(tǒng)的柔性壓力傳感器產(chǎn)品，未來(lái)隨著特斯拉和國(guó)內(nèi)機(jī)器人企業(yè)對(duì)電子皮膚進(jìn)行布局，這些企業(yè)有望進(jìn)入電子皮膚領(lǐng)域并成為巨頭；

⑧靈巧手研發(fā)企業(yè)：除特斯拉、因時(shí)機(jī)器人、德國(guó)宇航中心和Shadow等企業(yè)在靈巧手領(lǐng)域發(fā)力以外，國(guó)內(nèi)機(jī)器人這家企業(yè)也在做靈巧手，主要做集成業(yè)務(wù)。

電話會(huì)議紀(jì)要

問(wèn)題一：目前靈巧手都有哪些種類的驅(qū)動(dòng)方案？在應(yīng)用上分別有何優(yōu)劣勢(shì)和技術(shù)難點(diǎn)？特斯拉使用的是哪一種？

專家：靈巧手區(qū)別于二指機(jī)械夾爪等傳統(tǒng)機(jī)器人手部，是一種似仿人的機(jī)械手，有多個(gè)自由度。目前靈巧手的大小一般為人手的1.5倍，擁有超過(guò)20個(gè)自由度。

根據(jù)結(jié)構(gòu)形式來(lái)分，靈巧手可分為外置驅(qū)動(dòng)式、內(nèi)置驅(qū)動(dòng)式和混合驅(qū)動(dòng)式，區(qū)別在于驅(qū)動(dòng)器（電機(jī)或其他動(dòng)力源）在機(jī)械手內(nèi)部還是在外部。

特斯拉、德國(guó)宇航中心、因時(shí)機(jī)器人的機(jī)械手目前主要使用了內(nèi)置式驅(qū)動(dòng)，便于形成模塊化，且手部剛度整體較強(qiáng)，缺點(diǎn)在于難以壓縮手部大?。粐?guó)外企業(yè)Shadow的一些手術(shù)機(jī)械手主要使用外置式驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器在臂部，可以使靈巧手更纖細(xì)，也可以采用更大的驅(qū)動(dòng)力，缺點(diǎn)在于驅(qū)動(dòng)器離手部較遠(yuǎn)，必須使用線性傳動(dòng)的方式，會(huì)增加控制和維護(hù)難度。

根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式來(lái)分，可分為電驅(qū)、氣動(dòng)和液壓的靈巧手。目前電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式比較普遍，且易形成標(biāo)準(zhǔn)化，具有穩(wěn)定、可靠和精度高的特點(diǎn)，廠商如特斯拉、因時(shí)和思林機(jī)器人等，特斯拉的機(jī)械手方案采用了6個(gè)空氣杯電機(jī)；氣動(dòng)和液壓的方式更適合柔軟的機(jī)械手形態(tài)，其中，氣動(dòng)方式一般使用柔性硅膠、波紋管來(lái)作為手的骨架，通過(guò)在密閉空間中充氣和放氣，在壓力作用下使手指發(fā)生彎曲動(dòng)作。

問(wèn)題二：以驅(qū)動(dòng)方式來(lái)分，每種技術(shù)方案在價(jià)值量方面，所使用零部件的占比情況分別是怎樣的？

專家：電驅(qū)方式來(lái)看，主要部件為電機(jī)、控制器、傳動(dòng)裝置、編碼器、減速器和其他機(jī)械結(jié)構(gòu)件，電機(jī)和控制器的成本大概占25%，傳動(dòng)裝置、減速器、編碼器和其他機(jī)械結(jié)構(gòu)件占30%左右，其中，電機(jī)成本約占靈巧手成本的10%。

氣壓和液壓驅(qū)動(dòng)式機(jī)械手的成本構(gòu)成比較單一，柔性部件的成本大約為40%-50%，其他成本主要來(lái)自液壓源和氣壓源。

問(wèn)題三：靈巧手在關(guān)節(jié)處一般使用什么方案？目前國(guó)內(nèi)有哪些企業(yè)在攻克關(guān)節(jié)的模塊化或相關(guān)產(chǎn)品？

專家：因時(shí)的機(jī)械手產(chǎn)品主要為連桿式，集成了6個(gè)直線推桿，內(nèi)部的構(gòu)成為微型電機(jī)和減速器，另外還會(huì)搭配微型絲杠和力傳感器。手指的傳動(dòng)采用多種該類連桿結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)物體的抓取，大概能達(dá)到是牛頓的握力。

還有一種方案為齒輪傳動(dòng)，代表廠商如特斯拉，方案為使用微型電機(jī)模組驅(qū)動(dòng)渦桿，帶動(dòng)線控裝置使手指開(kāi)合，易于根據(jù)抓物的形狀，動(dòng)態(tài)調(diào)整手的貼合程度。但碰到阻力之后抓握精度會(huì)下降，未來(lái)特斯拉可能使用電子皮膚，或在壓力傳感器上發(fā)力來(lái)進(jìn)行優(yōu)化。

國(guó)內(nèi)思林機(jī)器人的靈巧手產(chǎn)品大約在10萬(wàn)元以內(nèi)，采用模塊化方案，使用了55個(gè)模塊化的模組，包括44個(gè)手指模組和1個(gè)拇指模組，組成了整個(gè)五指的接手。每一個(gè)手指都集成了力傳感器和位置傳感器，進(jìn)行多傳感器的抓取算法，有獨(dú)立的自由度和兩個(gè)耦合自由度。思林將驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)裝置集成到靈巧手中，疊加直流伺服電機(jī)等零部件來(lái)形成運(yùn)動(dòng)，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)手指自鎖，每個(gè)指尖都能達(dá)到十牛頓的力量。

問(wèn)題四：減速器在靈巧手上的應(yīng)用現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展方向如何？目前我國(guó)有技術(shù)供應(yīng)靈巧手所使用的減速器的廠商有哪些？

專家：之前對(duì)諧波減速器預(yù)期為集成大概12個(gè)左右，現(xiàn)在達(dá)到了30個(gè)，哈默納科的加工能力是非常強(qiáng)的。

傳統(tǒng)機(jī)械手多數(shù)使用行星減速器，成本比較高，與馬斯克人形機(jī)器人普及的方向上背道而馳。未來(lái)人形機(jī)器人降本是一個(gè)大趨勢(shì)，按照一個(gè)機(jī)器人2萬(wàn)美元的售價(jià)來(lái)算，單只靈巧手的售價(jià)預(yù)計(jì)不超過(guò)2萬(wàn)元人民幣。目前因時(shí)的機(jī)械手售價(jià)在5萬(wàn)元人民幣左右，哈默納科30個(gè)諧波減速器的方案很難把成本控制下來(lái)。

可能電缸傳動(dòng)是一個(gè)更主流的降本方向，單個(gè)微型電缸的價(jià)格能做到1000元左右，如果靈巧手的出貨量能達(dá)到萬(wàn)套以上，單個(gè)靈巧手突破到2萬(wàn)元以內(nèi)是可能的。

國(guó)內(nèi)做行星減速器的廠家比較多，如卡貝斯、力克、沃德傳動(dòng)和科峰傳動(dòng)等，從齒輪和減速器兩種傳動(dòng)方式的綜合實(shí)力來(lái)看，綠的諧波、南通振康、秦川機(jī)床、巨輪智能和大族精密的產(chǎn)品相對(duì)不錯(cuò)，單看減速器的話中大力德以及雙環(huán)傳動(dòng)也有較好實(shí)力。

問(wèn)題五：在靈巧手的電機(jī)和編碼器產(chǎn)品方面，主要會(huì)使用哪一種類型的產(chǎn)品以及相關(guān)的企業(yè)有哪些？

專家：由于靈巧手本身體積非常小，對(duì)集成度的要求非常高，主要采用空心杯電機(jī)。比較強(qiáng)勢(shì)的企業(yè)以瑞士的Maxon等國(guó)外企業(yè)為主，前幾家企業(yè)的全球市占率在70%-80%。國(guó)內(nèi)企業(yè)如鳴志電器，在空心杯電機(jī)方面的營(yíng)收能占第一位，其他企業(yè)如祥明智能、江蘇雷利，也可以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

空心杯電機(jī)的技術(shù)難點(diǎn)主要在空心杯的部分，很大一部分原因是由于難以買到繞線設(shè)備，國(guó)外技術(shù)能力較強(qiáng)的企業(yè)一般不對(duì)外出售，國(guó)內(nèi)空心杯電機(jī)廠商一般采購(gòu)日本企業(yè)或田中精機(jī)等企業(yè)的產(chǎn)品，基本滿足空心杯電機(jī)的生產(chǎn)。

價(jià)格方面，特斯拉主要采用13毫米的無(wú)刷空心杯電機(jī)，Maxon品牌的產(chǎn)品在1000-2000元，國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)小批量量產(chǎn)的話，實(shí)際可以做到大概1000元左右，如果能做到10萬(wàn)臺(tái)的出貨，整體價(jià)格是能做到500元左右。

傳統(tǒng)編碼器廠商如歐姆龍、亨士樂(lè)和海德漢等，但傳統(tǒng)編碼器的價(jià)格相對(duì)于人形機(jī)器人來(lái)說(shuō)有點(diǎn)高，因此，需要采用磁編碼器，國(guó)內(nèi)廠商如宜科電子、天創(chuàng)恒達(dá)、匯川技術(shù)等。

問(wèn)題六：在實(shí)現(xiàn)靈巧和敏銳觸覺(jué)的方面，哪些傳感器能夠發(fā)揮較大作用？技術(shù)方向以及企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)格局情況如何？

專家：機(jī)械手比較注重手的驅(qū)動(dòng)控制，以及電流反饋等，急需力傳感器，在這方面對(duì)電子皮膚的需求較高，電子皮膚可以感知抓取過(guò)程的握力。國(guó)內(nèi)有些企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始布局這一細(xì)分領(lǐng)域，如他山科技，公司在2017年左右創(chuàng)立，起初做觸覺(jué)傳感器，后與清華大學(xué)人工智能實(shí)驗(yàn)室合作，開(kāi)發(fā)了包括三維力矩傳感器等多項(xiàng)傳感器產(chǎn)品，比較適合用于機(jī)械手。

另外，漢威科技的柔性傳感器電子皮膚也可以用于一些應(yīng)用場(chǎng)景；弘信電子的柔性壓力傳感器產(chǎn)品如按鍵、薄膜等，以前主要用于工控領(lǐng)域，現(xiàn)在正在往仿真機(jī)械手方向研發(fā)。

問(wèn)題七：靈巧手對(duì)絲杠產(chǎn)品的需求如何？國(guó)內(nèi)哪些企業(yè)有能力生產(chǎn)或在研發(fā)？

專家：主要用在連桿式接手，絲杠是一個(gè)核心部件，在傳統(tǒng)的工控領(lǐng)域比較成熟，企業(yè)如中國(guó)臺(tái)灣的和日本的較多，日資企業(yè)的市占率能占到60%左右。

國(guó)內(nèi)還有一些企業(yè)如秦川機(jī)床、南京工藝、博特精工和華特機(jī)械等，在工控自動(dòng)化領(lǐng)域都有批量出貨，但是市占率不高。

問(wèn)題八：目前國(guó)內(nèi)研究靈巧手較為前沿的企業(yè)有哪些？

專家：機(jī)器人這家公司在做靈巧手，但是主要以集成為主，也并沒(méi)有把靈巧手這個(gè)細(xì)分領(lǐng)域作為主要產(chǎn)品方向。目前上市公司中還沒(méi)有形成很強(qiáng)的靈巧手企業(yè)。

問(wèn)題九：如果機(jī)器人的手部要實(shí)現(xiàn)高靈敏度和高精度，主要會(huì)引起哪些原有硬件需求的提升，一級(jí)哪些新硬件的產(chǎn)生？

專家：主要會(huì)催生兩個(gè)領(lǐng)域的需求。

第一類為傳動(dòng)裝置的需求，包括減速器、絲杠和驅(qū)動(dòng)控制，需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行升級(jí)并形成增量。

第二類為電子皮膚，傳統(tǒng)的消費(fèi)電子類產(chǎn)品中，觸摸按鍵和觸摸屏也有應(yīng)用，但用于靈巧手的電子皮膚技術(shù)還有差異，目前漢威科技、他山科技、弘信電子、蘇試試驗(yàn)等企業(yè)有傳統(tǒng)的柔性壓力傳感器產(chǎn)品，未來(lái)隨著特斯拉和國(guó)內(nèi)人形機(jī)器人企業(yè)對(duì)電子皮膚進(jìn)行布局，這些企業(yè)有望進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域并形成巨頭，目前還沒(méi)有出現(xiàn)技術(shù)很強(qiáng)的玩家。