人形机器人行业深度报告：灵巧手技术路线逐步收敛，关注边际增量环节

请认真阅读文后免责条款 相关报告《人形机器人行业专题研究周报：整机&零部件&应用场景，车企多环节布局机器人赛道》2025.4.14《人形机器人行业专题研究周报：应用端逐步落地，短期调整不改长期趋势》2025.3.24《人形机器人行业专题研究周报：智元推出通用具身大模型，重视人形机器人大脑发展》2025.3.10 2 请认真阅读文后免责条款报告摘要•人形机器人末端执行器，产业链边际变化空间大。灵巧手是人形机器人的末端执行器，由驱动、传动和感知三大系统构成。当前时点关注灵巧手主要在于三点，一是技术路线尚未完全收敛，仍处于持续迭代阶段，方案边际变化或带来核心零部件的边际增量；二是灵巧手是人形机器人功能实现的关键；三是市场空间大，灵巧手价值量占本体比重达30%，2030年市场规模有望达450亿元。•主流方案总结：轻量化、高自由度、多模态感知和复合传动。我们收集了20家国内外厂商28款灵巧手相关信息，对当前主流的灵巧手方案进行了总结，从迭代方向来看，主要的趋势可总结为三点：更灵活，高自由度+轻量化。主流方案自由度逐步由6个提升至12-20个，电机向小臂转移以降低自重并留出空间；更智能，多模态感知能力进化。灵心巧手的L2、智元机器人的SkillHand等灵巧手通过多模态感知能够更好地处理柔软、不规则物体的识别与操作；更柔性，复合传动方案上手。国内灵巧手已逐步从连杆等纯刚性传动方案转向腱绳传动以及腱绳+丝杠的复合传动方案。•性能&成本双边约束下关注产业链增量机会。从当前主流方案迭代方向出发，建议重点关注以下灵巧手核心环节：•驱动电机：高价值量环节，自由度提升带动单手数量增加。随着自由度提升，灵巧手单手所需驱动电机数量增加。空心杯电机体积小、功率密度高、响应速度快，是灵巧手的理想驱动电机，但当前成本较高，有望在国产设备突破和下游需求拉动下实现降本以及国产替代；直流无刷电机技术指标逊于空心杯电机，但成本较低，Optimus Gen3将驱动电机位置从手掌转移至小臂，空间要求降低，直流无刷电机应用率有望提升。•传动系统：丝杠+腱绳复合传动方案有望成为主流。在Optimus Gen3引领下，腱绳+丝杠的复合方案有望成为灵巧手传动系统迭代方向。其中腱绳传动能够为灵巧手提供更高的自由度和灵活性并减少空间占用和重量，UHMWPE是腱绳的理想材料，2030年灵巧手用UHMWPE市场规模有望达52.8亿元，国产厂商南山智尚等已有可用于灵巧手的产品；行星滚柱丝杠是理想的灵巧手传动元件，但仍受制于成本过高，国产厂商仍处于小批量试制阶段，滚珠丝杠作为低成本替代方案，国产厂商已形成批量供货能力。•触觉传感器：高技术壁垒的灵巧手必备环节。触觉传感器逐步成为灵巧手的必备部件，且逐步从指尖搭载向全手阵列式搭载的电子皮肤迭代。国产厂商有望在灵巧手下游需求拉动下逐步实现国产替代，国内领先的厂商包括非上市公司的帕西尼科技以及汉威科技和申昊科技等。 3 请认真阅读文后免责条款报告摘要•投资建议：人形机器人进入大规模量产前夕，灵巧手技术路线逐步收敛，驱动电机、丝杠、腱绳和传感器等多个产业链核心环节迎来边际增量，维持行业“推荐”评级。个股方面：（1）有望打入主机厂供应链的灵巧手总成方案商，建议关注自研灵巧手的隆盛科技，兆威机电以及参股方案提供商的捷昌驱动等；（2）自由度提升背景下用量增加，设计和设备国产化降本潜力巨大的驱动电机标的鸣志电器，兆威机电，江苏雷利，伟创电气等；（3）国内方案渗透率逐步提升，国产厂商机器人领域应用逐步落地的南山智尚，恒辉安防等；（4）替代空间巨大的丝杠环节标的贝斯特、恒立液压、浙江荣泰、双林股份、五洲新春和德迈仕等；（5）应用量逐步增加的灵巧手标配触觉传感器标的汉威科技等。•风险提示：机器人产业化落地不及预期；政策变动风险；竞争加剧风险；地缘政治风险；第三方数据的误差风险；重点关注公司业绩不及预期。 4 目录32154 性能&成本双边约束下关注产业链增量机会主流方案总结：轻量化、高自由度、多模态感知和复合传动人形机器人末端执行器，产业链边际变化空间大风险提示投资建议 请认真阅读文后免责条款•What：由驱动、传动和感知三系统构成的末端执行器•人形机器人末端执行器，高通用性需求带来复杂性要求。灵巧手是一种基于人手运动学设计的特殊末端执行器，相较于仅能完成焊接、喷漆等特定任务的工业机器人传统末端执行器，人形机器人的多场景&复杂任务通用性需求要求其具备更复杂的结构和自由。一般来说灵巧手至少具有3个手指，每指至少具有3个轴线不完全平行的自由度，通常还集成力觉、接近觉等多种传感器。•驱动、传动和感知三大系统构成灵巧手。驱动系统负责提供动力和扭矩，目前主流方案为电机驱动，但在驱动结构、放置方式和方案选型等方面均存在不同技术路线；传动系统负责将驱动系统的力传递到手指，驱动系统有齿轮、连杆和腱绳等多种技术方案，存在替代/组合关系；感知系统负责实时监测灵巧手的位置、力和触觉等状态，并与环境交换，实现闭环控制。人形机器人末端执行器，产业链边际变化空间大01图1：Optimus Gen-2灵巧手结构数据来源：痛点设计，华龙证券研究所采用空心杯电机的驱动系统采用蜗杆和行星减速器等的传动系统包含触觉传感器等的感知系统组成部分技术路线优点驱动系统电机驱动体积小、响应快，调控方便、稳定性好、精度高、输出力矩稳定液压驱动力/力矩输出较大，适合强力抓取场景，结构相对简单，成本较低气压驱动操作方面、质量轻巧、价格适中、维护简便形状记忆合金驱动可以进行负载运动、反应迅速、位移大、变位迅速传动系统连杆传动刚度高、负载大、制造简单、成本较低齿轮传动可通过主动关节解耦实现关节反驱，增强抗冲击能力，传动效率高腱绳传动可实现更多自由度，重量轻数据来源：《机器人灵巧手研究综述》，华龙证券研究所表1：灵巧手驱动系统和传动系统各技术路线的优缺点以及代表产品 6缺点代表灵巧手所需电机数量较多，成本较高且存在散热问题当前灵巧手的主流方案控制精确度较低，体积和重量难以缩小，维护成本较高Sanctuary AI液压灵巧手可操作性不强，轨道精度不够Festo气动灵巧手无法长时间工作，疲劳强度较低中国计量大学记忆形状合金灵巧手自重较大，柔性不足，抗冲击能力弱因时机器人RH56DFX齿轮自重较重，占空间较大，制造和维护成本较高星动纪元XHAND1对腱绳材料要求较高，易磨损且操作精度较低Optimus Bot Gen-3 请认真阅读文后免责条款•Why：机器人功能实现关键+边际变化空间大+市场空间广阔•技术路线仍在收敛过程中，持续迭代边际变化较大。当前灵巧手技术路线尚未完全收敛，仍处于迭代阶段，以特斯拉Optimus BotGen1到Gen3的灵巧手为例，自由度从11个提升至22个，驱动电机选择、传动系统技术路线、传感器类型和数量和结构设计等方面均有巨大变化，性能表现也由仅能完成低精度的基础抓取和放置迭代为可实现自主接球等复杂、灵活操作。当前灵巧手在性能、成本等方面离最终大规模量产并在家用等复杂场景完美执行任务还有较大差距，在设计迭代过程中边际变化空间较大。数据来源：亿欧网，华龙证券研究所表2：特斯拉灵巧手代际变化01人形机器人末端执行器，产业链边际变化空间大技术路线发布时间自由度驱动方式传动系统感知系统结构设计OptimusGen12022.9116空心杯电机驱动蜗轮蜗杆+腱绳指节间霍尔效应传感器欠驱动设计，6个执行器模块纵向分布于手掌内，具备防反驱特性基础抓取和放置，负载20磅（约9公斤）OptimusGen22023.1211混合驱动（无刷电机+空心杯）腱绳长度增加10倍新增全手指触觉传感器增加触觉传感器，并改进了电机扭矩控制技术精细化操作：可精准抓取鸡蛋、分拣电池、在遥控下叠衣服等；力反馈控制：触觉传感器提供实时力感信息，可处理易碎物品OptimusGen32024.102217线性执行器（电机+丝杠）线性执行器+腱绳触觉传感器全域覆盖驱动器移至手腕，手部空间更大，灵活性更高灵活性大幅提升，能完成更复杂操作，如自主接住、抓取物品等 7性能表现应用场景工业原型和实验室测试搬运等粗放型操作工业：微小零件精准抓取与放置；家庭：传递饮料、零食；医疗：拿取药品、辅助器械操作复杂工业操作：拧螺丝、线性装配；复杂家务：叠衣服、切菜等；医疗护理：康复训练等；特种环境适应：灾害救援等； 请认真阅读文后免责条款•Why：机器人功能实现关键+边际变化空间大+市场空间广阔•灵巧手是人形机器人功能实现的关键。手是人类功能实现的关键，上肢功能占人体功能的60%，手功能占上肢功能的90%。作为人体仿生学设计的人形机器人，灵巧手同样是其功能实现的关键。通过灵巧手，人形机器人得以实现抓握、搬运以及工具使用和多维度信息收集等复杂功能，以应对科研教育、工业应用、商业服务和家庭服务等多元化应用场景的任务需求。•价值量占比达30%以上，2030年人形机器人灵巧手市场规模有望达450亿元。参考特斯拉Optimus Bot出货指引，预计2025/2030年全年人形机器人出货量有望1/150万台，对应灵巧手出货量2/300万只，随着出货量增加，规模效应释放有望拉低灵巧手成本，由当前的5万元/只左右降至1.5万元/只。据此计算，我们预计2030年人形机器人灵巧手市场规模有望达450亿元，2025到2030年CAGR=114.11%。人形机器人末端执行器，产业链边际变化空间大01数据来源：IT之家，优必选科技，特斯拉中国，宇树科技，华龙证券研究所图2：人形机器人应用场景面向科研场景的天工行者优必选机器人汽车工厂应用Optimus Bot进行家庭服务宇树H1在春晚表演数据来源：TechWeb，华龙证券研究所预测图3：人形机器人灵巧手市场规模人形机器人出货量灵巧手出货量单手价值量单位万台万只万元/只2025E1252026E8164.52027E20403.82028E408032029E801602.22030E1503001.5 8 目录32154 性能&成本双边约束下关注产业链增量机会主流方案总结：轻量化、高自由度、多模态感知和复合传动人形机器人末端执行器，产业链边际变化空间大风险提示投资建议 请认真阅读文后免责条款数据来源：宇树科技，魔法原子，高工机器人，智元机器人，傅利叶，钧舵机器人，大寰机器人，亿欧网，灵心巧手，兆威机电，灵巧智能，帕西尼感知，Daimon Robotics戴盟，强脑科技BrainCo，华龙证券研究所；注：自由度处括号外数字为总自由度，括号内数字为主动自由度+被动自由度表3：国内主要主机厂及灵巧手公司人形机器人灵巧手技术参数主流方案总结：轻量化、高自由度、多模态感知和复合传动02厂商类型厂商产品名重量尺寸（mm）传动技术手指关节自由度定位精度抓握承载力主机厂宇树科技Dex5-1P1000g217.3*127.5*72.1齿轮52020（16+4）1mm垂直方向3.5kg水平方向4.5kg优必选Walker S1灵巧手//齿轮+连杆5主动自由度6/1.5kg傅利叶GR-2灵巧手//连杆512/戴盟机器人DM-Hand1///5126/智元机器人SkillHand///51919（12+7）/5kg灵宝CASBOT Casbot 01灵巧手800g//512/5kg星动纪元星动XHAND1//齿轮5主动自由度12/帕西尼感知科技DexH13 GEN2//连杆4主动自由度131mm5kgDexH5 GEN1700g/连杆41212（5+7）0.2mm5kg魔法原子MagicHnadS01580g/连杆5110.2mm5kg灵巧手公司因时机器人RH56DFX540g217.8*80.7*31.2连杆512主动自由度60.2mmRH56FTP790g/连杆512主动自由度6/大寰机器人DH-5700g/连杆51111（6+5）/钧舵机器人Mozart840g201.12*150*41.5/51616（6+10）/强脑科技Brain530g//5主动自由度60.1mm兆威机电兆威灵巧手＜1000g238.5*