2025年人形机器人灵巧手行业深度报告：灵巧手赛道蓝海可期，各类新技术百花齐放

灵巧手VS夹爪：场景应用不同，核心区别在自由度和泛化能力

机器人上肢终端有夹持器和灵巧手两种方案

夹持器：性价比高,稳定性高。1）定义：夹持器是抓持物体进而操控物体的装置，模仿的是手指的夹持运动。2）结构：应用于机器人的末端夹持器一般采用电机或气缸作为驱动，机构原理以多连杆机构和气缸为主。3）工作原理：当气缸充气时，夹持器夹指将接近物体并牢牢抓住物体，以便执行其他操作，而当充气方向改变时，夹持器将松开该物体。4）特点：两指夹持器结构简单，运动形式单一稳定，工作可靠。在工业现场被大量应用于目标零部件的夹取、搬运、换位、装配等工位。当然，其不足之处也显而易见：缺乏手指的灵活性，不能对复杂形状的目标进行抓持，更无法对目标物体实施操作。

多指灵巧手：可实现复杂操作,泛化能力强。1)定义：多指灵巧手是拥有多指多关节（普遍手指数目为3～5个）的装置。2）结构：以北京因时机器人科技有限公司的RH56BF3仿人型多指灵巧手为例分析，具有6个驱动器和5个接触力传感器；3）工作原理：灵巧手以电机等为动力源，通过关节（转动副）完成手指的弯曲、伸展和抓取等动作。4）特点：相较于夹持器，多指灵巧手能够实现更复杂更多样化的工作，泛化能力更强，适用于家用领域，缺点在于价格昂贵，技术相对不成熟。

灵巧手vs夹爪：适用场景不同，自由度是核心差异

夹爪：在工业应用场景中，夹爪凭借其高稳定性和低成本优势成为更实用的选择。与灵巧手相比，夹爪虽然功能相对单一，但其简单的操作特性和成熟的控制算法能够充分满足工业生产对可靠性和良品率的严格要求，且更具成本效益。工业领域通常更注重设备的实用性和经济性，而非追求多功能性，这使得夹爪成为更符合实际需求的选择。

灵巧手：灵巧手具有更强的适应性和操作灵活性，能够执行更复杂的任务，如精细抓取和手指协同动作。从长远发展来看，随着人形机器人技术的进步，灵巧手有望成为最终解决方案，因其能更好地适应多样化的人类生活环境。

自由度是灵巧手与夹爪的核心差异。我们认为灵巧手更高的自由度带来了更强的操作能力，但也对控制算法提出了更高要求，这使其在现阶段难以实现产业化应用。当前技术条件下，灵巧手的产业化仍面临挑战。

灵巧手：类人手设计，具有驱动、减速、传动、感知四大模块

人手的结构较为复杂，是人类自由度最多的器官，能够完成多种灵巧的动作。正常的 人手有19块骨头，包括14块指骨和5块掌骨。人手共有五根手指，其中拇指由两块指 骨和一块掌骨组成，其余四根手指都由三块指骨和一块掌骨组成。除拇指外每根手指 都有DIP(远侧指间关节)，PIP(近侧指间关节)，MP(掌指关节)和CMC(腕掌关节)四 个关节。

单手的独立活动关节（自由度）共21个。从结构上，远侧指间关节和近侧指间关节形 成了转动副，掌指关节形成了球形副。转动副在平面上仅能转动，在空间有1个自由度； 球形副在空间中有2个自由度。因此人手单根手指在空间中有4个自由度，可以实现两 种运动方式，转动副可以实现弯曲/伸展运动，球形副不仅可以实现弯曲/伸展运动，还 能实现侧摆运动。因此单手21个自由度中，拇指5个自由度（掌指关节2个、指间关节 3个），其余四指各4个自由度（每个手指的掌指关节和指间关节）。

灵巧手类人手设计，具有驱动、减速、传动、感知四大模块，其技术突破影响机器人 商业化落地进程。在人机协作场景中，灵巧手的操作灵活性、负载效率比及交互安全 性已成为衡量人形机器人实用价值的核心指标，从结构上来看，其具有驱动、减速、 传动、感知四大模块，其技术突破影响机器人商业化落地进程。

灵巧手四大模块：驱动、减速、传动、传感

驱动模块:直接驱动VS间接驱动，全驱动VS欠驱动

根据是否有外部传动部件辅助，可将灵巧手分为直接驱动vs间接驱动。

直接驱动：每个关节的自由度控制，均由电机搭配减速系统直接完成，无需借助额外的传动部件来传递动力，以此实现关节的弯曲动作。这种驱动方式结构相对简洁，动力传输路径直接。

间接驱动：灵巧手各自由度对应的电机并非分散设置在关节附近，而是统一集成于手掌或手腕内部。电机与减速系统协同工作输出转矩，该转矩首先通过丝杠或蜗轮蜗杆等机构，将原本的旋转运动转换为直线运动。随后，这一直线运动再借助腱绳或连杆等传动部件，进一步驱动关节活动，完成灵巧手的动作。

根据自由度与驱动源数量，可将灵巧手分为全驱动和欠驱动两大类。

全驱动：全驱动灵巧手驱动源的数量与被控制灵巧手的自由度数量相等。每个手指关节都有驱动器，使其能够实现主动控制，在某种程度上能够像人手一样完成全部的动作指令甚至要求更高的灵巧动作。但全驱动也意味着需要更多的驱动器，会使手掌体积变大、安装困难、操作复杂。

欠驱动：欠驱动灵巧手被控制的自由度多于驱动源的数目，缺少驱动源的部分则进行耦合随动。欠驱动手硬件集成度高，整体系统简洁高效、体积小、质量轻，便于进行动力学分析。但是，欠驱动机械手的高集成性一定程度上也是牺牲高自由度性能的结果，存在功能性不足，尤其是对于精度要求比较高的手指精巧控制无法胜任。

减速模块：人形机器人通过多类减速器增大转矩

驱动电机常需与减速器协同运行，以实现动力特性适 配。减速器作为机械传动枢纽，通过齿轮组、蜗轮蜗 杆等精密啮合元件构成的封闭传动单元，可将电机输 出的高速低扭力特性转化为低速高扭力输出，其核心 价值在于通过多级齿数比转换（如小齿轮驱动大齿 轮），使电机端的高转速与负载端的低速高负载需求 形成动态平衡，有效化解高速电机直接驱动大惯量负 载时出现的力矩不足、响应滞后等技术矛盾。

人形机器人减速器包括谐波减速器，行星减速器和 RV减速器。按照控制精度划分，减速器可分为一般 传动减速器和精密减速器。一般传动减速器控制精度 低，可满足机械设备基本的动力传动需求。精密减速 器回程间隙小、精度较高、使用寿命长，更加可靠稳 定，应用于机器人、数控机床等高端领域。精密减速 器种类较多，主流包括谐波减速器、RV减速器、精 密行星减速器等。

感知模块-六维力矩传感器：六维力矩传感器是力矩传感器中的核心

六维力矩传感器是众多力传感器中的关键部件。根据测力分量的不同，可将力传感器分为单维测力传感器、二维测力传感器和多维力传感器。六维力矩传感器是一种多维力传感器，它可以感知力系统中的三维力分量和三维力矩分量。在笛卡尔坐标系中，物体具有六个方向上的自由度，在没有外部限制的情况下，可以自由地在任意的空间内移动。因此，六维力矩传感器相较其他力矩传感器能感知更多的样本点和信息，功能更全面，应用更广泛，但研发难度和壁垒也相对较高。

国内传感器厂商不断追赶：从全球六维力和力矩传感器的市场格局来看，海外力传感器行业发展较早，在设计和制造方面具有深厚的技术积累，目前海外供应商主要为ATI、Bota、Kistler等公司。国内厂商起步较晚，处于大力攻克技术难点的阶段，但目前已经涌现坤维科技、宇立仪器等一批优秀的供应商，未来有望逐步迭代产品，实现技术革新和成本优化。

产业趋势：机器人灵巧手复杂度提升带动各类零部件需求提升

产业趋势1：灵巧手自由度呈提升趋势

灵巧手自由度呈上升趋势。1974年起，机器人灵巧手的相关研发快速推进，且单 手自由度呈增加趋势，目前已知自由度最多的是Shadow Hand，自由度达到 24 个。

特斯拉optimus自由度从1 1到22的可观飞跃。1）2023年12月12日晚，特斯拉公 司首席执行官埃隆・马斯克发布了第二代人形机器人OptimusGen2（第二代）的 最新演示视频。当Optimus搭载上1 1自由度灵巧手后，前臂灵活性大幅提升，手部 不仅具备触觉感应能力，还坚固耐用，能频繁与物体交互，且无需频繁维护。此时的 Optimus已能轻松完成叠衬衫、工厂分拣物品这类基础任务，此外还能小心翼翼地 抓取鸡蛋等易碎物品。2）2024年5月，马斯克首次表示Optimus双手将迈向22自 由度，同年6月股东大会上再次强调这一重大改进。2024年10月“werobot”发 布会现场，22自由度灵巧手惊艳亮相。它由5根手指构成，每根手指拥有4个自由度， 再加上腕部的2个自由度，共计22个自由度。如此设计高度模拟人类手指结构，让 Optimus在原有屈曲、伸展动作基础上，还能做出外展、内收等精细动作。

由于单个主动自由度对应一个电机及多个传动零部件，为了实现更多的自由度，通 常需要更多的电机来驱动各个关节，相应配套的传动、传感、结构件等零部件用量 也会随之增加。

产业趋势2：微型丝杠+腱绳应用扩大

以微型滚珠丝杠取代蜗杆。微型丝杠和蜗杆均能改变电机运动方向，而微型滚珠丝杠有助于提高承载力、精密度和效率。

以腱绳取代扭力弹簧。以往特斯拉机器人手指伸展依赖扭力弹簧，而根据特斯拉机器人最新视频，现在单独腱绳就能实现，较大提升了灵活性。这种刚性与柔性传动结合的混合方案，优化了负载与灵活性的平衡，让 Optimus 在抓取不规则物体、执行复杂装配任务时表现更出色。腱绳驱动的优势在于其适用于远距离传动，便于实现驱动器外置的驱动方案。同时，腱绳驱动可以有效减轻空间环境下摩擦问题以及剧烈温差环境下零件热胀冷缩导致配合变化的问题。

目前特斯拉最新展示的灵巧手视频使用微型丝杠+腱绳的传动方式，我们认为未来其他国产机器人也陆续使用类似的传动方案，两类零部件应用有望扩大。

产业趋势3：未来电子皮肤或将成为传感器新亮点

柔性传感器（电子皮肤）是由柔性材料制成的传感器，可用于多种特定场景。柔性材料与刚性材料相对应，具有柔软、低模量、易变形等属性，对应制成的柔性传感器则具有良好的柔韧性、延展性，可自由弯曲或者折叠，结构形式灵活多样，且在弯曲和伸展的形态下仍能表现出良好的导电性和响应性。得益于其优秀的性能，柔性传感器已成为现代柔性电子产品的重要组成部分，广泛运用于电子皮肤、医疗保健、电子电工、运动器材、纺织品、航天航空、环境监测等下游领域。

柔性传感器主要由柔性基底、薄膜材料及电极组成。1）柔性基底：常用柔性传感器多采用 PI（聚酰亚胺）、PET（聚酯）或PEN（聚萘二甲酯乙二醇酯）等作为器件的柔性基底。PI 是综合性能最佳的有机高分子材料之一，具有很好的机械性能。2）薄膜材料：通常是柔性传感器的敏感材料，根据被测量信息的不同需求可采用金属、导电氧化物、纳米复合材料等。金属薄膜能够保留基底的柔性特性，也可明显改变其表面特性。3）电极材料：除少部分柔性传感器薄膜材料与电极为一体外，电极材料也为柔性传感器的主要构件，其根据使用要求不同采用不同的材料及制作工艺，包括碳材料（石墨烯、碳纳米管、碳纤维等）、金属纳米线（银纳米线、铜纳米线等）及导电聚合物（聚苯胺等）等。

柔性传感器相较普通传感器性能更加优越，未来或将扩大应用。普通传感器硬脆的性质使其难以进行弯曲和延展，测量范围也因此受限；柔性传感器借助于碳纳米管、石墨烯、高分子膜、高分子电解质和有机聚合物等性能优越的材料，能够较大提高延展性及其他性能，适应复杂的不平整表面。

市场空间：灵巧手2026/2030年市场空间预计25/376亿元，国内厂商大有可为

人行机器人架构拆解：主要有大脑、躯干、四肢、手部等

以特斯拉人形机器人为例分析，人形机器人主要包括大脑、躯干、四肢和手部等结构。 大脑：1×TeslaSOCWi-Fi，LTEAudio。 电池包：2.3kWh/52V集成电子模块和冷却系统。 执行器：特斯拉人形机器人全身28个执行器（14个线性执行器+14个旋转执行器），旋转执行器=无框力矩电机+谐波减速器+扭矩传感器+编码器，直线执行器=无边框力矩电机+行星滚柱丝杠+力传感器+编码器。 灵巧手：单只手掌6个小型关节（空心杯电机），灵巧手=空心杯电机+小型行星减速箱+涡轮蜗杆+六维力矩传感器+编码器。

灵巧手市场空间：2026/2030预计市场规模25/376亿元

人形机器人灵巧手市场空间：2025-2030年 全球人形机器人灵巧手市场规模C AGR有望达 到1 10%。根据特斯拉公开披露，2025年特斯 拉人形机器人将实现量产，我们认为未来在特斯 拉optimus引领下，其他企业逐步布局人形机 器人领域，全球人形机器人产业化步伐有望加速。 根据我们测算，2025年和2030年全球人形机 器人灵巧手市场规模分别有望达到9亿元和376 亿元，5年复合增速高达110%。 分核心环节看：2030年驱动模块/减速模块/传 动模块/感知模块/其他零部件的市场规模有望分 别达到131/25/25/163/33亿元。

竞争格局：灵巧手方兴未艾，各类玩家百花齐放

各类玩家陆续入局机器人灵巧手

各类玩家纷纷入局机器人灵巧手：我们认为目前主要分为机器人本体自研派（自研灵巧手的机器人本体厂）、灵巧手新势力（以机器人灵巧手为主业的初创企业）、零部件延伸派（从汽车零部件、新能源等其他技术同源领域横向布局机器人灵巧手的零部件公司）三类玩家。

本体自研派以星动纪元、宇树、魔法原子等玩家为代表，这类玩家优势在于在机器人本体研发和制造领域积累了大量的技术经验，能够和灵巧手研发发挥较强协同效应。

灵巧手新势力以灵巧智能、因时、帕西尼等玩家为代表，这类玩家优势在于大部分属于初创企业，由于处于发展初期，业务集中于机器人灵巧手，未来可以更好地将资金和人员投入到于灵巧手的研发和量产中。

零部件延伸派以雷赛智能、兆维机电等玩家为代表，这类玩家优势在于原本主业从事电机、齿轮等灵巧手相关零部件的生产，已具备相应核心零部件的量产能力以及部分同源技术，未来有望横向布局灵巧手领域。

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编辑：火腿肠