灵巧手技术路线、单机价值量与研发投入分析

灵巧手技术路线短期内不会收敛，多种技术路线呈现共同发展状态。

1.灵巧手多种技术路线共同发展，短期内技术路线不会收敛

特斯拉灵巧手方案已迭代至第三代，是全球范围内主流参考方案。特斯拉三代灵巧手自由 度从 11 个提升至 22 个，其中 17 个主动自由度，5 个被动自由度。我们推测特斯拉 Gen3 灵巧手 采用丝杠+腱绳方案，将电机后置于手臂中，因此显著增加了自由度，灵活度和操控性提升，能 够更加适应不同的应用场景。

当前特斯拉方案并非人形机器人灵巧手最终方案，技术路线尚未呈现收敛状态。 从下游应用来看，不同下游应用场景对灵巧手性能要求不同，例如工业搬运场景对灵巧手的 负载能力要求较高，家庭应用场景则需要灵巧手具有较高的灵活性，医疗手术应用则需要灵巧手 具有较高的精度和稳定性等。 从技术角度来看，不同类型电机和传动零部件性能不同，能够将不同模块（电机模块、减速 模块、传动模块）进行组合搭配设计，从而在握力、负载、重量、体积、灵活性、精度等多个维 度实现多样化的性能表现。 我们认为不同驱动和传动部件并非相互替代关系，可以根据实际应用场景需求组合应用。 以传动部件的组合应用为例，2021 年《机电工程》发布的论文设计了一款欠驱动原理的多指灵 巧手，其传动机构采用齿轮+蜗轮蜗杆+腱绳传动方案；2018 年中国航天科技集团公司第一研究 院博士论文中设计的多自由度灵巧手中采用腱绳+连杆传动方案。

我们认为灵巧手的驱动系统和传动系统由四个主要模块组成，不同模块零部 件相互组合的自由度高： 驱动模块：核心零部件是电机，常见方案为空心杯电机和无刷直流电机两种类型； 减速模块：常见减速方案为行星减速器、谐波减速器、齿轮/蜗轮蜗杆齿轮箱； 线性传动模块：主流方案为丝杠方案，但丝杠通常不搭配蜗轮蜗杆齿轮箱使用，蜗轮蜗杆齿 轮箱通常搭配齿条实现线性传动； 末端传动模块：主要为腱绳和连杆两种方案，并且这两种方案可以搭配应用。 四大模块内的零部件可以根据灵巧手的应用需求进行搭配组合。例如对于高负载的应用需 求，可以采用“空心杯电机+多级行星减速器+丝杠+连杆”方案；对于高灵活性的应用需求，则 可以采用无刷直流电机搭配腱绳的方案，将无刷直流电机集成于灵巧手的手臂内增加主动自由度； 对于轻量化的应用需求则可以采用空心杯电机搭配腱绳的方案。 除以上较为常见的灵巧手方案以外，目前还存在无框力矩电机和盘式电机+带式传动等方案， 但是应用相对较少。

从现实实践来看，不同公司的灵巧手方案呈现较大差异。综合国外特斯拉、Figure 和国内 星动纪元、兆威机电等公司的灵巧手方案来看，腱绳方案的自由度相对较高，负载相对较低特征 明显。

我们认为灵巧手不同零部件组合灵活度高，采用多种零部件组合应对多样化的需求；同时 不同人形机器人本体厂商基于自身产品战略选择不同的下游市场，因此不同本体厂商对灵巧手 性能需求也呈现多样化，致使灵巧手技术路线呈现差异化发展趋势。

2. 自由度提高、触觉传感器用量增加促使灵巧手单机价值量占比提高

灵巧手自由度数量呈提升趋势。当前多数人形机器人灵巧手自由度仍低于人手，自由度的 差距直接限制了灵巧手的自由度和灵活性。灵巧手作为人形机器人与现实交互的接口，从技术可 行性、应用场景需求等角度来说，我们认为灵巧手自由度未来会继续提升。 出于大模型训练需求，高自由度灵巧手亦是人形机器人发展早期刚需。高自由度灵巧手的 仿生结构可模拟更多类型的精细操作动作，为强化学习提供真实环境下的触觉、力觉动态反馈， 支撑长尾场景训练。当前特斯拉、灵心巧手等均优先投入高自由度方案，加速具身智能数据训练 闭环形成，我们认为在产业落地早期，高自由度灵巧手是产业发展趋势。

未来人形机器人触觉传感器用量将会提升，单机价值量有望不降反升。触觉传感器通过实 时捕捉压力、形变等物理信号，赋予机器人对物体的识别能力与操作反馈能力，当前受限于工艺 及成本，主要应用于灵巧手的指尖部位，未来随着柔性电子皮肤制备技术突破和模块化设计普及， 单位面积成本有望下降，推动人形机器人触觉传感器覆盖面积从现有手掌核心区域向全手掌、关 键身体区域拓展。随着单机用量提升，有效对冲单位成本下降趋势，人形机器人触觉传感器单 机价值量占比有望相对提高。

灵巧手价值量占比有望持续提升。我们认为在自由度提升、触觉传感器用量增加、单台人 形机器人本体可能搭配多种灵巧手以应对不同下游应用需求的发展趋势下，灵巧手单机价值量在 人形机器人中占比有望提升。

3. 灵巧手研发投入大、周期长，本体厂商需和外部供应商合作

灵巧手研发投入高、周期长。以特斯拉为例，其灵巧手开发历史已有 3-4 年：2021 年特斯 拉提出人形机器人计划，2022 年 10 月推出第一代灵巧手；2023 年 12 月推出第二代灵巧手，相 较于第一代添加了触觉传感器；2024 年 10 月特斯拉展出了其第三代灵巧手，将自由度提升至 22 个。除特斯拉外，国内外主要灵巧手企业研发时长均达到 3-5 年，并且当前灵巧手技术路线仍未 收敛，我们认为特斯拉及其他企业当前版本灵巧手仍未是灵巧手商业化落地形态，未来仍需持 续迭代升级。

量产阶段本体厂商需和成熟外部供应商合作开发灵巧手。灵巧手设计和开发难度大，工程 量占整机开发工程的一半，当前仅有少数本体厂商能够实现自主研发。我们认为人形机器人大规 模量产后，本体厂商出于降本和提高效率的目的，会选择和外部供应商合作进行研发生产工作。