机械设备行业周报：特斯拉机器人灵巧手重大进展：驱控接近定型，量产将近

机械设备 2024年12月01日 投资评级：看好（维持） ——行业周报 孟鹏飞（分析师）mengpengfei@kysec.cn证书编号：S0790522060001 罗悦（分析师）luoyue@kysec.cn证书编号：S0790524090001 特斯拉机器人重大进展，Optimus适配全新灵巧手 特斯拉X平台官网账号发布Optimus人形机器人最新视频，展示了其左手使用全新一代灵巧手与人进行抛接球游戏。机器人能够快速识别并预测球的轨迹，准确接住抛来的网球。灵巧手是Optimus Gen3的关键升级之一，灵活性和抓取能力大幅提升，抓握与松开动作更加流畅，感知与决策能力也有所增强，且体积更小，更接近人手形态，未来有望完成更多复杂任务。团队表示本段视频是在实验室遥控进行，并有信心很快在所有新机器人上安装新灵巧手。从此次主要升级点来看，我们认为灵巧手驱控方案接近定型，人形机器人整机发布时点渐近。 相关研究报告 灵巧手技术趋势：高集成度电机、微型齿轮箱、微型丝杠及电子皮肤 《特斯拉、Open AI、英伟达、华为人形机器人生态简析—行业点评报告》-2024.11.26 Optimus Gen3灵巧手结构采用“齿轮箱+丝杠+腱绳”传动方案，灵巧手自由度提升至22个，执行器集成至前臂，未来灵巧手技术趋势包括：（1）空心杯电机、无刷电机均有望采用：由于手部模块大部分集成到前臂，体积限制问题得以解决，空心杯电机的体积优势不再必要，因此空心杯电机和无刷电机均有望被采用，低成本的无刷电机优势突出。（2）微型齿轮箱价值量提升，加工难度要求极高：灵巧手的电机必须搭配微型齿轮箱（减速箱）才能发挥作用，对于齿轮加工的技术沉淀和对齿形的理解要求极高，具备微传动（电机+齿轮箱）综合能力的供应商有望受益。（3）微型丝杠用量大幅增加：丝杠方案使得手部承载力得以提升，本次方案新增手部微型滚珠丝杠，单手最多可能提升至约17根，微型丝杠用量大幅增加。（4）传感器向“电子皮肤”进化：随着手部灵活度提高，传感器逐步向柔性感知的“电子皮肤”进化，更好地感受力度、温度及滑动等物体特性。 《看好科技成长主线，重点关注低国产化率的半导体量检测设备板块—行业周报》-2024.11.17 《顺周期、科技成长与出海—2025年机械行业投资策略》-2024.11.13 灵巧手商业模式：兼具优异的市场潜力及竞争格局 灵巧手是人形机器人非常重要且特殊的环节，值得被重视，先发优势公司有望获得更高的市场估值。（1）商业模式：灵巧手是人形机器人非常特殊的环节，有能力的人形机器人整机厂负责设计，供应商向整机厂提供灵巧手部件，并且具备从部件延伸至模组的能力，灵巧手模组价值量占人形机器人成本约20%，ASP大幅提升。（2）应用场景：人形机器人根据需要可适配不同类型的灵巧手，涵盖B端和C端多种形态，一台机器人可能不止需要两只手，实际市场潜力更为广阔。（3）技术壁垒：灵巧手作为人形机器人最大增量，直接决定了灵活和精细工作能力，也是人形机器人应用落地的关键。相对于身体的关节执行器电机、减速器、丝杠等已有产品，灵巧手的企业较少，具备先发优势的公司将在市场中占据优势。 受益标的 （1）灵巧手模组：兆威机电；（2）齿轮箱：丰立智能；（3）传感器：雷赛智能、柯力传感；（4）电机：鸣志电器；（5）微型丝杠：五洲新春、震裕科技 风险提示：宏观经济波动风险；机器人量产不及预期；供应链发展不及预期。 目录 1、特斯拉机器人重大进展，Optimus适配全新灵巧手..............................................................................................................32、灵巧手技术趋势：高集成度电机、齿轮箱、微型丝杠及电子皮肤.....................................................................................43、灵巧手商业模式：兼具优异的市场潜力及竞争格局.............................................................................................................64、投资建议....................................................................................................................................................................................95、风险提示....................................................................................................................................................................................9 图表目录 图1：特斯拉机器人Optimus适配全新灵巧手............................................................................................................................3图2：新一代Optimus手部拥有22个自由度，动作流畅接近人类..........................................................................................4图3：特斯拉Gen1灵巧手采用“腱绳+蜗轮蜗杆”的传动方案...............................................................................................5图4：特斯拉Gen3灵巧手应采用“腱绳+丝杠”的传动方案...................................................................................................5图5：特斯拉机器人灵巧手结构...................................................................................................................................................5图6：特斯拉机器人手指传动结构...............................................................................................................................................5图7：行星齿轮箱用于提高传动精度、增强扭矩输出能力........................................................................................................6图8：微型丝杠用于提供精确的线性驱动...................................................................................................................................6图9：兆威机电五指灵巧手发布...................................................................................................................................................7图10：腾讯Robotic X灵巧手精确地将搅拌棒放回直径仅为8毫米的圆孔基座...................................................................7 1、特斯拉机器人重大进展，Optimus适配全新灵巧手 特斯拉机器人重大进展：Optimus适配全新灵巧手，顺畅接抛球。2024年11月28日，TeslaOptimus官方账号在X平台发布最新视频，展示了最新的灵巧手。视频中，Optimus能够迅速识别、预判并准确接住工作人员抛来的网球，展现出极高的精确度和流畅的动作。新手部设计使得Optimus的左手更加紧凑，灵活性得到大幅提升，手指能够灵活弯曲，精确地抓住并松开网球。Optimus用左手接住球后，稳定持球几秒钟并松开，展示了手臂和身体协调动作的流畅性。值得注意的是，虽然左手动作非常协调，右手几乎没有参与此次操作。此次发布的视频配文“Got a new handfor Black Friday”，意味着Optimus的新灵巧手是一个重要更新。灵巧手的进化展示了特斯拉在机器人技术，特别是灵巧操作和人机互动方面的突破，使Optimus机器人在实际任务中更接近人类水平。 资料来源：Tesla Optimus、开源证券研究所 灵巧手驱控方案接近定型，人形机器人整机发布时点渐近。2024年10月11日Milan Kovac曾表示，特斯拉很快将开始制造配备新灵巧手的Optimus Gen3，但仍需解决触觉感知和重量分布的平衡问题。11月28日，此次主要升级点灵巧手成功完成适配，新一代灵巧手拥有22个自由度，相对上一代版本仅有11个自由度，动作更加流畅，能够快速感知和识别外部刺激，如抛来的物体，并通过精确的运动控制作出响应。手部、手臂和身体之间的协调性得到显著增强，抓取、握持和松开动作自然连贯。此外，新的设计更接近人手形态，并引入了微型行星减速箱、滚珠丝杠等技术，提升了系统的效率和精确度。团队表示本段视频是在实验室遥控进行，并有信心很快在所有新机器人上安装新灵巧手。从此次主要升级点来看，我们认为灵巧手驱控方案接近定型，人形机器人整机发布时点渐近。 资料来源：特斯拉、开源证券研究所 2、灵巧手技术趋势：高集成度电机、齿轮箱、微型丝杠及电子皮肤 Optimus Gen3灵巧手结构采用“齿轮箱+丝杠+腱绳”传动方案，灵巧手自由度提升至22个，执行器集成至前臂。特斯拉最初一代灵巧手采用“齿轮箱+蜗轮蜗杆+腱绳”的传动方案，齿轮箱用于扩大电机输出的扭矩，由于执行器集成于手掌，空间限制使一代方案负载能力有限。全新Gen3灵巧手采用“齿轮箱+丝杠+腱绳”的传动方案，其中一级传动使用行星齿轮箱，二级传动通过丝杠提供高精度线性驱动，三级传动则通过腱绳实现手臂模组与手指之间的连接。随着执行器集成由手掌移动至前臂，单手自由度（DOF）由11个提升至22个，主动自由度（DOA）由6个提升17个，带来的变化包括负载能力提升，位置调整自由度打开、执行器用量的限制减小。 资料来源：特斯拉、开源证券研究所 资料来源：特斯拉、开源证券研究所 资料来源：特斯拉灵巧手专利《UNDERACTUATED HAND WITHCABLE-DRIVEN FINGERS》、开源证券研究所 资料来源：特斯拉灵巧手专利《UNDERACTUATED HAND WITHCABLE-DRIVEN FINGERS》、开源证券研究所 结合Optimus Gen3全新灵巧手方案，未来灵巧手技术趋势包括：电机集成度