机器人腱绳:渗透加速,重视超高分子量聚乙烯
1. 机器人腱绳:前景广阔的灵巧手传动方式
- 传动方式对比:灵巧手传动方式主要包括连杆传动、齿轮传动和腱绳传动。连杆传动和齿轮传动存在结构复杂、重量大、柔性不足等劣势,而腱绳传动模拟人体肌腱结构,减轻末端负载和惯量,提升抓取速度和精度,布局灵活,适合空间狭小、驱动自由度数目多的场景。
- 腱绳方案优势:腱绳通过模拟人体肌腱的牵引机制,利用高强度材料传递动力,显著提升灵巧手的轻量化和灵活度。以UHMWPE纤维为例,其密度低、强度高,可减轻人形机器人灵巧手重量,提高操作灵活性、精准度、负载能力,减少能耗,延长电池使用时间。
- 应用案例:特斯拉Optimus灵巧手采用腱绳传动方案,自由度由11个翻倍提升至22个,打开腱绳在灵巧手及全身关节驱动领域的应用空间。此外,Shadow Hand、Anthropomorphic Robot Hand等产品也采用腱绳驱动方案。
2. 机器人腱绳的市场空间有多大?
- 人形机器人市场:根据中国信息通信研究院预测,2028、2035、2040、2045年,我国人形机器人将陆续进入Lv2-Lv5阶段,对应整机市场空间分别为50亿、500亿、1000-3000亿、10万亿级别。
- 腱绳市场规模:22自由度灵巧手需要88根腱绳,按40元/根价格测算,单机价值量约3520元,预计1000万台人形机器人出货对应腱绳市场规模达352亿元。除灵巧手以外,腱绳在全身关节等结构也具备应用场景,市场空间有望加速打开。
3. 腱绳材料机遇来临,重视超高分子量聚乙烯
- UHMWPE纤维优势:UHMWPE纤维是世界上比强度和比模量最高的纤维,具有高强度、低密度、耐磨损、耐腐蚀、耐老化等优异性能,且成本更低,是最具优势的腱绳材料。
- 国内外厂商格局:全球UHMWPE纤维产能主要集中在中国、荷兰、美国、日本,其中中国是全球最大的制造及消费国。国内厂商技术、产能加速突破,有望与人形机器人产业大趋势形成共振。
4. 核心标的:同益中、南山智尚、恒辉安防
- 同益中:国内UHMWPE纤维及复合材料龙头,拥有上市公司中最高产能7960吨,收购超美斯,进军芳纶-芳纶纸领域,与主业客户端协同,形成1+1>2的产业效益。
- 南山智尚:拥有UHMWPE纤维产能3600吨,布局腱绳产品覆盖机器人灵巧手、手臂、大腿等多种应用场景。
- 恒辉安防:拥有UHMWPE纤维产能3000吨,预计2025年9月新增产能4800吨,积极开拓机器人腱绳材料、机器人外壳硬性材质替代应用。
5. 风险提示
- 下游需求低于预期
- 方案渗透不及预期
- 假设和测算误差风险