企业竞争图谱：2024年灵巧手 头豹词条报告系列

企业竞争图谱：2024年灵巧手 头豹词条报告系列 杨青·头豹分析师 版权有问题？点此投诉 2024-11-01未经平台授权，禁止转载 工业制品/工业制造 综合及概念/其他 行业： 灵巧手行业相关政策5篇 AI访谈 摘要灵巧手技术自20世纪70年代发展至今，经历了从模仿人类手部结构到多指形态、多样化操作的演进，应用场景不断扩展。近年来，在国家政策推动和技术创新双重驱动下，灵巧手行业迎来高速发展期，市场规模快速增长。未来，随着人形机器人行业的爆发和政策、资金支持的双重保障，灵巧手行业将迎来更广阔的发展空间，预计市场规模将持续增长，展现出强劲的增长势头和广阔的发展前景。 行业定义[1] 灵巧手作为具身智能领域的关键技术之一，其发展历经了从20世纪70年代至今的长期演进。最初，灵巧手的设计灵感源于对人类手部结构的模仿，旨在实现更为精细和复杂的抓取动作。随着技术的进步，灵巧手的设计已经从最初的三指发展到更为先进的多指形态，功能上也从单一的抓取进化到能够执行多样化的灵巧操作。在应用层面，灵巧手的运用场景已经从工业自动化扩展到医疗健康、航空航天、科学研究等多个领域，展现出广阔的市场前景和应用潜力。 行业分类[2] 按照灵巧手的手指关节的传动方式来分类，灵巧手行业可以分为如下类别： 行业特征[3] 灵巧手行业的特征包括：正处于高速发展期、未来需求将猛增、降本是趋势。 11.灵巧手行业正处于高速发展期。 自2020年以来，灵巧手行业在国家政策的积极推动下，迎来了前所未有的高速发展期。国家层面的规划，如《机器人产业发展规划（2016－2020）》，以及后续的政策延续，为该行业的发展提供了明确的指导和支持。此外，2024年世界人工智能大会和2023年国家机器人发展论坛等行业盛会的成功举办，不仅提升了行业的影响力，也为灵巧手技术的交流与合作提供了重要平台。在技术层面，人工智能领域的持续进步，尤其是在传感器技术和材料科学领域的创新突破，为灵巧手行业的发展注入了强劲动力。这些技术的进步不仅提高了灵巧手的性能和可靠性，也降低了生产成本，使得产品更加符合市场需求。综合政策支持和技术创新的双重驱动，灵巧手行业正展现出积极的发展趋势，预计未来将继续保持稳健增长。 22.由于下游人形机器人行业的“爆发”，作为其核心零部件灵巧手的需求将猛增。 在国家政策的积极鼓励和政府及市场双重资金支持的背景下，人形机器人行业正迎来多样化应用场景的快速发展期。灵巧手作为人形机器人不可或缺的关键组件，其市场需求随着人形机器人行业的蓬勃发展而显著增长。据预测，到2030年，中国人形机器人市场规模有望达到500.06亿元人民币，而作为其核心组成部分的灵巧手市场规模预计将达到12,534.85亿元人民币。这一预测不仅反映了人形机器人行业的巨大市场潜力，也预示着未来五到十年内，随着技术进步和应用领域的不断拓展，灵巧手行业将展现出强劲的增长势头和广阔的发展前景。投资者和行业参与者应密切关注相关技术发展动态和市场需求变化，以把握行业发展的黄金机遇。 33.“降低成本”是整个灵巧手行业的趋势之一，而有效对策是掌握核心技术。 在当前市场环境下，随着消费者对自动化和智能化产品需求的不断攀升，控制成本已成为行业发展的关键趋势之一。行业参与者正通过技术创新和流程优化，努力降低生产成本，以提高产品的市场竞争力。以因时机器人为例，该公司通过自主研发的先进技术，成功将高精度灵巧手的成本控制在10万元人民币/只，这一价格点的突破，不仅标志着其成为国内首家实现成本效益量产的企业，也为行业树立了新的标杆。这一成就不仅降低了潜在客户的入门门槛，更有效地促进了潜在需求向实际购买行为的转化，从而为公司带来了显著的市场优势和增长潜力。随着成本控制技术的不断进步，预计未来将有更多的企业加入到这一趋势中，推动整个行业的健康发展和市场扩张。 发展历程[4] 中国的灵巧手行业共计经历了三个阶段，分别是2001年到2010年的启动期、2011年到2019年的技术突破期以及2020年至今的高速发展期。 进入21世纪，由于该行业在国际的灵巧手行业已经从萌芽期到高速发展期，这为中国灵巧手行业的起步奠定了一定的基础。结合实际，可综合判断出，中国灵巧手行业已然跳过萌芽期，进入启动期。在启动期阶段，以哈尔滨工业大学为首的中国高校，与国际顶尖机构合作研发或者是模仿借鉴相对成熟的研究成果，前后研发出HIT/DLR、BH-3、ZJUT hand等灵巧手。 进入2011年，由于人工智能的发展与进步以及诸如《机器人产业发展规划（2016－2020）》等一系列指导性政策的鼓励与支持，灵巧手行业迎来技术突破期。中国机器人灵巧手研发团队在国际赛事中取得冠军的傲人成绩表明，其逐渐已经追赶上国际研发水平。 2020年以来，由于人工智能和深度学习技术的进一步的发展，灵巧手行业迎来了快速发展的时期。在该时期，灵巧手的应用范围逐渐扩大，从单一的工业到医疗、教育等多领域；其研究主体不断扩充，从起初仅有高校研究所参与研究，到后来市场主体数量增多。 启动期2001~2010 2001年，哈尔滨工业大学（HIT）联手德国宇航中心（DLR）共同研发了一种利用齿轮以及连杆转动的HIT/DLR灵巧手。北京航空航天大学机器人研究所仿照Stanford/JPL手研制出的BH-3为3指9自由度灵巧手。浙江工业大学研发了ZJUT hand灵巧手。 进入2000年，随着人工智能、传感器技术和材料科学等领域的快速发展，灵巧手逐渐进入中国。由于缺乏相关技术与人才，在该阶段，中国相关高校研究所与国际具备顶尖技术的机构合作或者模仿借鉴其成果。 技术突破期2011~2019 清华大学人工智能研究院智能机器人中心研发的新一代灵巧手在国际机器人与系统大会比赛中取得了显著成绩。孙富春带领的团队在2016年和2019年的“机器人灵巧抓取与操作”比赛中，两度获得冠军。 中国机器人灵巧手研发团队在国际比赛中的表现可见，中国灵巧手研发水平逐渐跟上国际层次。 高速发展期2020~ 2020年，上海交通大学研制了一款气动、多材料3D打印、模块化高度集成软指驱动器组装的灵巧手。2022年,北京Inspire机器人科技公司研发的灵巧手，有5个手指、6个自由度和灵活的抓取能力，大小接近人类的手。6个带有肌腱的微型线性致动器用于驱动手指。该时期的灵巧手效率高，可以用于假肢、服务机器人和教学等领域。 自2020年起，随着人工智能和深度学习技术进一步的发展，灵巧手行业迎来了快速发展的时期。功能方面，灵巧手在感知能力、运动控制精度和自适应能力等方面实现重大突破。应用领域方面，也在不断扩展，除了传统的制造业外，还广泛应用于医疗康复、航空航天、军事等领域。 产业链分析 灵巧手行业产业链上游为零部件的生产制造环节，主要作用为提供原材料、零部件和技术支持；产业链中游为灵巧手的生产制造环节，主要作用为产品加工与制造、核心设备制造等；产业链下游为应用环节，主要作用为技术应用和创新等，比如人形机器人、医疗康复等。[7] 灵巧手行业产业链主要有以下核心研究观点：[7] 上游：灵巧手核心零部件之一的空心杯电机，国际产品与中国产品之间性能略有差异，但中国产品价格更低，更便于中游控制成本。 中国生产的空心杯电机整体价格低于国际产品，且性能上差距接近，因此有望成为中游企业空心杯电机产品的首选。 中游：中游厂商的技术支持对于推动产品性能提升具有重要意义，其主要技术路线为电机驱动。在灵巧手产业链中，中游制造商担当着至关重要的角色，这些企业通过精密集成上游供应商提供的伺服电机、传感器、丝杠等关键零部件，为灵巧手产品性能的提升和技术进步提供核心动力。电机驱动凭借其体积小、响应快、稳定性和精度高的优势，已成为行业主流。 下游：灵巧手按手指关节及其传动方式分为三类，各类灵巧手都存在潜在需求，整体行业态势向上。灵巧手作为机器人领域的先进末端执行器，根据其设计和功能可划分为刚性灵巧手、柔性灵巧手和软体灵巧手三大类别。刚性灵巧手，以其稳定的结构特性，与中国工业发展的步调紧密相连，需求呈正比增长。而柔性灵巧手，得益于中国人口老龄化的加速、经济的快速恢复以及成本的降低，其市场需求正急剧膨胀。至于软体灵巧手，则凭借其适应性广泛用于医疗手术辅助、康复支持及直接作为假肢，满足高精准度的要求。整体来看，灵巧手行业在多样化应用的推动下，正展现出强劲的发展潜力。[7] 产业链上游上 生产制造端 零部件 上游厂商 北京康斯特仪表科技股份有限公司 产业链上游说明 普通和高精度两种方案，各有利弊，且各有其适用的应用场景。 灵巧手有普通和高精度两个方案：在普通方案下，灵巧手使用蜗轮蜗杆加空心杯电机的结构；在高精度方案下，灵巧手使用谐波减速器替代蜗轮蜗杆，即谐波减速器加空心杯电机。从应用情形的角度来讲，前者的结构具备易于制造和维护以及成本低廉的优点，常应用于仿生义肢的医疗康复领域；后者的结构具备高精度和高灵活性以及负载能力强的优点，常应用于手术机器人和飞行器控制系统等领域中。 空心杯电机作为灵巧手的驱动装置，性能上虽略有差距，中国厂家有性价比优势。 空心杯电机的核心壁垒主要在于线圈设计、绕线工艺以及绕线设备。先进的空心杯绕线工艺和设计一直被海外厂商掌控，且海外设备价格昂贵。目前的市场现状为，空心杯电机市场仍以老牌海外厂商为主，市场份额仍然集中在头部厂商，全球龙头主要是瑞士maxon、德国faulhaber两家，内资龙头为鸣志电器，第二梯队主要有鼎智科技、深圳拓邦等，产品主要面向中国中低端市场。海外厂家空心杯电机品类齐全，内资在同类型产品上具备性价比优势。空心杯电机的发展趋势始终是更小的体积、更快的转速、更高的功率密度和更高的良率。Faulhaber、maxon空心杯直径可小到3-5mm，内资少有12mm以下的空心杯电机。中国和国际空心杯电机制造商在软实力和硬实力均有一定差距，硬实力的差距主要集中在电机材料选用、本体设计和机电控制方案配置，软实力的差距主要集中于市场影响力、销售渠道和客户资源。本土产品优势在于价格优势。国产空心杯电机的价格明显低于海外品牌。例如，海外品牌的均价约为2,000元/个，而国产均价为1,000元/个，且鸣志电器表示量产时价格可降至600+元/个。价格优势使得国产空心杯电机在中游成本控制方面具有显著优势。 产业链中游 品牌端 生产制造 中游厂商 产业链中游说明 电机驱动方案成为灵巧手主流的技术路线。 在灵巧手领域，驱动技术是关键。目前，灵巧手主要的驱动方式有电机驱动、气压或液压驱动、形状记忆合金驱动。电机驱动凭借其体积小、响应快、稳定性和精度高的优势，已成为行业主流。特别是空心杯电机，以其超小体积和高传动效率，成为电机驱动的首选。此外，电机驱动的成本可控性，得益于减速机、电机和控制器的成熟技术，已在工业和协作机器人中广泛应用，实现成本效益最大化。相比之下，液压驱动虽具有高能量密度和强大爆发力，但因成本高昂，如波士顿动力Atlas机器人高达200万元的成本，限制了其在民用市场的普及。气压驱动则因精度低、体积大，市场应用有限。形状记忆合金驱动作为一种新兴技术，以其在小型、高精度机器人装配作业中的潜力而受到关注。然而，由于其工作时长和疲劳强度的限制，目前尚未大规模商业化。随着技术进步，未来灵巧手的驱动方式有望进一步优化，以满足更广泛的市场需求。 中游厂商的技术支持对于推动产品性能提升具有重要意义。 在灵巧手产业链中，中游制造商担当着至关重要的角色，这些企业通过精密集成上游供应商提供的伺服电机、传感器、丝杠等关键零部件，为灵巧手产品性能的提升和技术进步提供核心动力。比如，中游厂商通过优化驱动器设计和选用高性能材料，显著增强了灵巧手的负载能力。以因时机器人为例，其微型伺服电缸包括电机、丝杠、减速器和驱动控制系统，还加入位置、力传感器等新型部件。虽然其自重仅23克，却能输出高达105N的推拉力，展现了中游厂商在提升产品性能方面的关键作用。 产业链下游