近期，马斯克在一场深度访谈中提及，对机器人手部灵敏度的要求是“能够捡起一根针和一根线，并将线穿过针孔”，马斯克认为这个目标能够在1年左右的时间内实现。

灵巧手是机器人研究的重要课题，据财通证券研报介绍，灵巧手是机器人新型末端执行器，在机器人与环境的交互中起关键作用，如果未来人形机器人销量到达百万台，对应灵巧手市场规模将达到1000亿美元。

技术进展方面，在11月29日举行的东京国际机器人展会上，哈默纳科展示了自己为客户提供的最新灵巧手方案，将在人形机器人的双手中使用30个微型谐波减速器，在数量上大幅超出了此前的预期。

若要实现机器人手部的“灵巧”特性，减速器的用量提升是否为必要条件？还有哪些影响精度、速度的核心零部件？以及行业潜在供应商有哪些？

为全面探讨影响灵巧手的核心零部件技术方向和用量预期，11月30日（周四）19：30，财联社VIP携手蜂网专家带来了“机器人”系列主题的【风口专家会议】。

灵巧手核心逻辑

①灵巧手驱动方式：分为电驱、气动和液压三种方式，目前电驱为主流且易形成标准化，厂商如特斯拉、因时机器人和思林机器人等，气动和液压的方式更适合柔软的机械手形态；

②电机：电驱方式中，电机成本占据灵巧手的10%左右，主要使用空心杯电机，国外几家企业如瑞士的Maxon等，市占率达到70%-80%，国内企业鸣志电器在空心杯电机的营收上排名第一，其他企业如祥明智能和江苏雷利也可形成量产；

③绕线设备：国内空心杯电机的一大困境在于高级绕线设备制作困难，国外企业一般不会外售，国内空心杯电机厂商主要购买日本企业和田中精机的绕线设备产品；

④减速器：之前对灵巧手上谐波减速器的用量预期为12个，哈默纳科提升至30个，从齿轮和减速器两种传动方式的综合实力来看，绿的谐波、南通振康、秦川机床、巨轮智能和大族精密的产品相对不错，单看减速器来说，中大力德和双环传动也有较好实力；

⑤电缸：减速器的大量使用难以控制人形机器人成本，使用电缸可能是一个更主流的降本方案，可以将单个灵巧手的价格控制在2万元以内， 根据上一篇机器人系列风口专家会议纪要 ，电缸产品中成本最高的部件为丝杠，技术相对较强的企业有南京工艺、博特精工和新剑传动等，上市企业中汇川技术旗下的莱恩和秦川机床旗下的汉江稍有竞争力；

⑥编码器：传统编码器的价格相对于人形机器人来说较高，需要使用需要采用磁编码器，国内厂商如宜科电子、天创恒达、汇川技术等；

⑦电子皮肤：机械手比较注重手的驱动控制，对电子皮肤和相关柔性传感器的需求较高，是灵巧手领域催生的主要新硬件，目前汉威科技、他山科技、弘信电子、苏试试验等企业有传统的柔性压力传感器产品，未来随着特斯拉和国内机器人企业对电子皮肤进行布局，这些企业有望进入电子皮肤领域并成为巨头；

⑧灵巧手研发企业：除特斯拉、因时机器人、德国宇航中心和Shadow等企业在灵巧手领域发力以外，国内机器人这家企业也在做灵巧手，主要做集成业务。

电话会议纪要

问题一：目前灵巧手都有哪些种类的驱动方案？在应用上分别有何优劣势和技术难点？特斯拉使用的是哪一种？

专家：灵巧手区别于二指机械夹爪等传统机器人手部，是一种似仿人的机械手，有多个自由度。目前灵巧手的大小一般为人手的1.5倍，拥有超过20个自由度。

根据结构形式来分，灵巧手可分为外置驱动式、内置驱动式和混合驱动式，区别在于驱动器（电机或其他动力源）在机械手内部还是在外部。

特斯拉、德国宇航中心、因时机器人的机械手目前主要使用了内置式驱动，便于形成模块化，且手部刚度整体较强，缺点在于难以压缩手部大小；国外企业Shadow的一些手术机械手主要使用外置式驱动器，驱动器在臂部，可以使灵巧手更纤细，也可以采用更大的驱动力，缺点在于驱动器离手部较远，必须使用线性传动的方式，会增加控制和维护难度。

根据驱动方式来分，可分为电驱、气动和液压的灵巧手。目前电机驱动的方式比较普遍，且易形成标准化，具有稳定、可靠和精度高的特点，厂商如特斯拉、因时和思林机器人等，特斯拉的机械手方案采用了6个空气杯电机；气动和液压的方式更适合柔软的机械手形态，其中，气动方式一般使用柔性硅胶、波纹管来作为手的骨架，通过在密闭空间中充气和放气，在压力作用下使手指发生弯曲动作。

问题二：以驱动方式来分，每种技术方案在价值量方面，所使用零部件的占比情况分别是怎样的？

专家：电驱方式来看，主要部件为电机、控制器、传动装置、编码器、减速器和其他机械结构件，电机和控制器的成本大概占25%，传动装置、减速器、编码器和其他机械结构件占30%左右，其中，电机成本约占灵巧手成本的10%。

气压和液压驱动式机械手的成本构成比较单一，柔性部件的成本大约为40%-50%，其他成本主要来自液压源和气压源。

问题三：灵巧手在关节处一般使用什么方案？目前国内有哪些企业在攻克关节的模块化或相关产品？

专家：因时的机械手产品主要为连杆式，集成了6个直线推杆，内部的构成为微型电机和减速器，另外还会搭配微型丝杠和力传感器。手指的传动采用多种该类连杆结构，以实现物体的抓取，大概能达到是牛顿的握力。

还有一种方案为齿轮传动，代表厂商如特斯拉，方案为使用微型电机模组驱动涡杆，带动线控装置使手指开合，易于根据抓物的形状，动态调整手的贴合程度。但碰到阻力之后抓握精度会下降，未来特斯拉可能使用电子皮肤，或在压力传感器上发力来进行优化。

国内思林机器人的灵巧手产品大约在10万元以内，采用模块化方案，使用了55个模块化的模组，包括44个手指模组和1个拇指模组，组成了整个五指的接手。每一个手指都集成了力传感器和位置传感器，进行多传感器的抓取算法，有独立的自由度和两个耦合自由度。思林将驱动、传动装置集成到灵巧手中，叠加直流伺服电机等零部件来形成运动，同时能够实现手指自锁，每个指尖都能达到十牛顿的力量。

问题四：减速器在灵巧手上的应用现状和技术发展方向如何？目前我国有技术供应灵巧手所使用的减速器的厂商有哪些？

专家：之前对谐波减速器预期为集成大概12个左右，现在达到了30个，哈默纳科的加工能力是非常强的。

传统机械手多数使用行星减速器，成本比较高，与马斯克人形机器人普及的方向上背道而驰。未来人形机器人降本是一个大趋势，按照一个机器人2万美元的售价来算，单只灵巧手的售价预计不超过2万元人民币。目前因时的机械手售价在5万元人民币左右，哈默纳科30个谐波减速器的方案很难把成本控制下来。

可能电缸传动是一个更主流的降本方向，单个微型电缸的价格能做到1000元左右，如果灵巧手的出货量能达到万套以上，单个灵巧手突破到2万元以内是可能的。

国内做行星减速器的厂家比较多，如卡贝斯、力克、沃德传动和科峰传动等，从齿轮和减速器两种传动方式的综合实力来看，绿的谐波、南通振康、秦川机床、巨轮智能和大族精密的产品相对不错，单看减速器的话中大力德以及双环传动也有较好实力。

问题五：在灵巧手的电机和编码器产品方面，主要会使用哪一种类型的产品以及相关的企业有哪些？

专家：由于灵巧手本身体积非常小，对集成度的要求非常高，主要采用空心杯电机。比较强势的企业以瑞士的Maxon等国外企业为主，前几家企业的全球市占率在70%-80%。国内企业如鸣志电器，在空心杯电机方面的营收能占第一位，其他企业如祥明智能、江苏雷利，也可以实现量产。

空心杯电机的技术难点主要在空心杯的部分，很大一部分原因是由于难以买到绕线设备，国外技术能力较强的企业一般不对外出售，国内空心杯电机厂商一般采购日本企业或田中精机等企业的产品，基本满足空心杯电机的生产。

价格方面，特斯拉主要采用13毫米的无刷空心杯电机，Maxon品牌的产品在1000-2000元，国内实现小批量量产的话，实际可以做到大概1000元左右，如果能做到10万台的出货，整体价格是能做到500元左右。

传统编码器厂商如欧姆龙、亨士乐和海德汉等，但传统编码器的价格相对于人形机器人来说有点高，因此，需要采用磁编码器，国内厂商如宜科电子、天创恒达、汇川技术等。

问题六：在实现灵巧和敏锐触觉的方面，哪些传感器能够发挥较大作用？技术方向以及企业的竞争格局情况如何？

专家：机械手比较注重手的驱动控制，以及电流反馈等，急需力传感器，在这方面对电子皮肤的需求较高，电子皮肤可以感知抓取过程的握力。国内有些企业已经开始布局这一细分领域，如他山科技，公司在2017年左右创立，起初做触觉传感器，后与清华大学人工智能实验室合作，开发了包括三维力矩传感器等多项传感器产品，比较适合用于机械手。

另外，汉威科技的柔性传感器电子皮肤也可以用于一些应用场景；弘信电子的柔性压力传感器产品如按键、薄膜等，以前主要用于工控领域，现在正在往仿真机械手方向研发。

问题七：灵巧手对丝杠产品的需求如何？国内哪些企业有能力生产或在研发？

专家：主要用在连杆式接手，丝杠是一个核心部件，在传统的工控领域比较成熟，企业如中国台湾的和日本的较多，日资企业的市占率能占到60%左右。

国内还有一些企业如秦川机床、南京工艺、博特精工和华特机械等，在工控自动化领域都有批量出货，但是市占率不高。

问题八：目前国内研究灵巧手较为前沿的企业有哪些？

专家：机器人这家公司在做灵巧手，但是主要以集成为主，也并没有把灵巧手这个细分领域作为主要产品方向。目前上市公司中还没有形成很强的灵巧手企业。

问题九：如果机器人的手部要实现高灵敏度和高精度，主要会引起哪些原有硬件需求的提升，一级哪些新硬件的产生？

专家：主要会催生两个领域的需求。

第一类为传动装置的需求，包括减速器、丝杠和驱动控制，需要对产品进行升级并形成增量。

第二类为电子皮肤，传统的消费电子类产品中，触摸按键和触摸屏也有应用，但用于灵巧手的电子皮肤技术还有差异，目前汉威科技、他山科技、弘信电子、苏试试验等企业有传统的柔性压力传感器产品，未来随着特斯拉和国内人形机器人企业对电子皮肤进行布局，这些企业有望进入这个领域并形成巨头，目前还没有出现技术很强的玩家。