人形机器人系列报告（二）：人形机器人末端执行器，灵巧手产业化加速落地
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1. 一段话总结
华金证券2025年11月6日发布的人形机器人系列报告（二）指出，2025年为人形机器人量产元年，灵巧手作为核心末端执行器，具备高自由度（特斯拉Optimus三代达22自由度）、高精度特点，占整机成本约17%（空心杯电机/六维力传感器分别占4.8%/8.0%），技术上由驱动（电机为主流）、传动（腱绳/连杆/齿轮多方案并存）、感知（六维力/柔性触觉传感器为核心） 三大模块构成；当前海内外企业（特斯拉、宇树科技、灵心巧手等）加速布局，产品从科研走向产业，预计2025/2030/2035年灵巧手行业空间达13.62/207.28/1356.74亿元（2025-2030年CAGR 72.38%）；投资建议关注兆威机电、雷赛智能等在灵巧手及核心部件有布局的企业，风险提示产业化进度、技术路线变更等风险。
2. 思维导图（mindmap脑图）
3. 详细总结
一、灵巧手的核心定位：人形机器人“关键执行终端”
1. 应用层面：从“标准化”到“非标化”的突破
传统末端执行器（夹爪/夹持手）仅适配工业标准化流程（如汽车装配），自由度仅6个左右；而灵巧手通过模仿人手设计，需完成抓握鸡蛋、接网球等复杂非标任务，当前主流产品自由度达11-22个（特斯拉Optimus三代达22自由度），是人形机器人“人形概念具现”的核心部件。
| 对比维度 | 传统夹爪 | 灵巧手 |
|---|---|---|
| 自由度 | 约6个主动自由度，动作单一 | 11-22个自由度（特斯拉三代22个），支持拟人化操作 |
| 目标场景 | 工业标准化流程（汽车装配、物流搬运） | 复杂场景（医疗手术、家庭服务、动态抓取） |
| 成本 | 千元级别 | 数万元级别（特斯拉方案成本占整机17%） |
| 代表应用 | 智元远征A2-W工业机器人 | 特斯拉Optimus、宇树G1人形机器人 |
2. 成本层面：占整机17%，核心部件价值集中
以特斯拉Optimus为例，灵巧手成本占比达17.2%，为整机最高成本部件，其中核心子部件价值占比如下：
| 核心部件 | 成本占比（整机） | 功能作用 |
|---|---|---|
| 六维力传感器 | 8.0% | 实现力/力矩解耦，高精度力控 |
| 空心杯电机 | 4.8% | 提供高功率密度驱动，轻量化 |
| 行星减速器 | 1.8% | 提升扭矩，优化动力传输 |
| 蜗轮蜗杆 | 1.8% | 实现自锁，减少功耗 |
| 编码器 | 0.9% | 精准反馈位置信息 |
3. 迭代层面：自由度与感知能力双提升
- 自由度迭代：特斯拉Optimus从第一代11自由度（6主动+5被动）升级至第三代22自由度（17主动+5被动），单指负载达25kg；雷赛智能DH240旗舰型计划2026年推出，自由度达24个，支持33种手势。
- 感知能力迭代：从早期“力+位置传感器”（无触觉），到全手覆盖触觉传感器（如特斯拉三代集成AI视觉动态抓取），帕西尼DexH13 GEN2搭载1140颗触觉传感单元，定位精度达1mm。
二、灵巧手技术构成：驱动、传动、感知三大模块
1. 驱动模块：电机为主流方案
电机驱动因体积小、响应快、输出力矩稳定，成为灵巧手核心驱动方式，核心子部件为空心杯电机与直流无刷电机：
| 驱动类型 | 核心优势 | 适用场景 | 代表企业/产品 |
|---|---|---|---|
| 空心杯电机 | 无铁芯设计（无涡流损耗）、重量轻、精度高 | 高自由度灵巧手（如特斯拉Optimus） | 正元电机、兆威机电 |
| 直流无刷电机 | 长寿命（无电刷磨损）、高转速、转换效率高 | 中高负载灵巧手（如雷赛DH2015） | 雷赛智能、鸣志电器 |
| 液压驱动 | 扭矩大、适合重载 | 工业重型抓取 | 波士顿动力Atlas（早期） |
| 气压驱动 | 操作简便、成本低 | 简单抓持手 | 小型服务机器人 |
2. 传动模块：多方案并存，技术未收敛
当前传动路线分为腱绳、连杆、齿轮三类，各有优劣，适配不同场景：
| 传动方式 | 核心优势 | 核心劣势 | 代表企业/产品 |
|---|---|---|---|
| 腱绳传动 | 模拟人体肌腱、柔性高、可远距离传动 | 精度控制难、易磨损 | 特斯拉Optimus、灵心巧手L30腱驱版 |
| 连杆传动 | 刚性高、可高强度抓取、结构紧凑 | 自重较大、远距离控制难 | 因时机器人RH56DFX系列 |
| 齿轮传动 | 传动比稳定、效率高、可靠性强 | 体积/质量大 | 宇树Dex5-1、星动纪元XHAND1 |
3. 感知模块：六维力+柔性触觉为关键
-
六维力传感器：适用于力的作用点/方向随机变化场景（如机器人关节控制），可解耦各方向力与力矩，测量精度最高，代表企业为坤维科技。
-
柔性触觉传感器（电子皮肤）：模仿人类皮肤，检测压力、温度、纹理等，按原理分为四类：
传感器类型 核心优势 代表材料 应用案例 压阻式 结构简单、能耗低、检测范围宽 碳材料、导电织物 强脑科技Revo2灵巧手 电容式 响应快、灵敏度高 碳基材料、水凝胶 帕西尼DexH13 GEN2 压电式 无需外接电源、自供电 压电陶瓷、PVDF 医疗康复灵巧手 摩擦电式 高灵敏度、自供电 极性摩擦材料 可穿戴触觉设备
三、产业进展：从科研到产业，产品百花齐放
1. 海内外企业布局情况
| 企业类型 | 代表企业 | 灵巧手产品亮点 | 量产进度 |
|---|---|---|---|
| 海外整机厂 | 特斯拉 | Optimus三代：22自由度、全手触觉、AI视觉 | 2025年内部测试，2026年对外销售 |
| 波士顿动力 | Atlas：高动态运动控制（翻转、跳跃） | 全电动版研发中，聚焦运动智能 | |
| 国内整机厂 | 宇树科技 | Dex5-1：20自由度、94个触觉传感器 | 2024年出货1500台，2025年增长 |
| 优必选 | Walker S2：11自由度、15kg托举 | 工业场景落地 | |
| 国内零部件厂 | 灵心巧手 | Linker Hand O6：全球最轻370g、6666元 | 量产千台，市占率超80% |
| 强脑科技 | Revo2：383g、负载20kg、OTA升级 | 2025年量产 | |
| 帕西尼感知 | DexH13 GEN2：16自由度、800万像素相机 | 批量交付物流/医疗场景 |
2. 行业空间测算：2035年突破1300亿元
基于“全球人形机器人销量增长+单价下降”假设（一台机器人配2只灵巧手），测算如下：
| 年份 | 全球人形机器人销量（万台） | 灵巧手单机价值（万元/台） | 灵巧手行业空间（亿元） | 同比增速 |
| — | — | — | — | — |
| 2025E | 1.24 | 5.49 | 13.62 | – |
| 2026E | 3.51 | 5.22 | 36.62 | 168.8% |
| 2027E | 5.36 | 4.69 | 50.33 | 37.4% |
| 2028E | 9.47 | 4.23 | 80.03 | 58.9% |
| 2029E | 19.10 | 3.59 | 137.20 | 71.4% |
| 2030E | 33.95 | 3.05 | 207.28 | 51.1% |
| 2035E | 500.81 | 1.35 | 1356.74 | – |
注：2025-2030年CAGR 72.38%，2030-2035年CAGR 45.61%
四、投资建议与风险提示
1. 投资建议：聚焦核心环节标的
| 环节 | 推荐标的 | 核心逻辑 |
|---|---|---|
| 灵巧手总成 | 兆威机电 | 17自由度灵巧手，核心驱动模组自研 |
| 雷赛智能 | DH2015高端型（20自由度），客户试用成功 | |
| 灵心巧手 | 全球高自由度市占率超80%，轻量化突破 | |
| 核心部件-驱动 | 鸣志电器 | 直流无刷电机龙头，运动控制技术领先 |
| 江苏雷利 | 空心杯电机产能布局，适配灵巧手需求 | |
| 核心部件-传动 | 隆盛科技 | 谐波减速器+灵巧手，技术链条完善 |
| 绿的谐波 | 谐波减速器国产替代，适配高精度传动 | |
| 核心部件-感知 | 柯力传感 | 六维力传感器领先，工业场景验证 |
| 速腾聚创 | 第二代灵巧手Papert 2.0，2025年量产 |
2. 风险提示
- 人形机器人产业化进度不及预期：若特斯拉、宇树等企业量产延迟，将直接影响灵巧手需求。
- 技术路线变更风险：传动（如新型材料替代腱绳）、感知（如AI视觉替代部分触觉）路线变化，可能导致现有产品迭代风险。
- 市场竞争加剧风险：海内外企业加速布局，可能引发价格战，压缩利润空间（如灵巧智能推出千元级产品）。
4. 关键问题
问题1：灵巧手作为人形机器人核心部件，其技术迭代的核心方向（自由度、感知）如何影响行业空间？当前有哪些关键技术突破支撑产业化落地？
答案：灵巧手技术迭代通过“拓展应用场景”直接拉动行业空间，关键技术突破从“性能+成本”双维度支撑产业化，具体如下：
-
技术迭代对行业空间的影响：
- 自由度提升：从11自由度（基础抓取）→22自由度（动态任务），使灵巧手从“工厂分拣”拓展至“家庭服务、医疗手术”，场景扩容带动需求增长（如特斯拉三代可接网球、弹乐器，打开消费级市场），预计2030年行业空间达207亿元（2025年13.62亿，CAGR 72.38%）。
- 感知能力升级：从“力+位置传感”→“全手触觉+AI视觉”，提升操作精度（如帕西尼DexH13 GEN2定位精度1mm），适配半导体装配、精密检测等高价值场景，单台灵巧手价值量从5万元→8万元（高端场景），进一步放大行业空间。
-
支撑产业化的关键技术突破：
- 驱动端：空心杯电机无铁芯设计（正元电机）降低能耗30%，直流无刷电机寿命提升至1万小时（雷赛智能），解决“轻量化+长寿命”痛点；
- 传动端：腱绳材料升级为UHMWPE（强度13倍于钢），磨损率下降50%（灵心巧手），连杆传动采用航空级铝材（星动纪元），自重降低20%；
- 感知端：柔性触觉传感器成本从千元→百元（傲意科技ROH-LiteS），六维力传感器精度达0.05N（坤维科技），突破“高成本+低精度”瓶颈。
问题2：当前灵巧手传动路线（腱绳/连杆/齿轮）未收敛，三类方案的适用场景、竞争优势及代表企业如何？未来哪种方案更可能成为主流？
答案：三类传动方案因特性差异适配不同场景，短期多方案并存，长期腱绳传动更易成为主流，具体分析如下：
| 传动方案 | 适用场景 | 竞争优势 | 代表企业/产品 | 核心短板 |
|---|---|---|---|---|
| 腱绳传动 | 消费级/轻量工业（家庭服务、精密抓取） | 柔性高、可远距离传动、轻量化（灵心巧手O6仅370g） | 特斯拉Optimus、灵心巧手L30 | 精度控制难、易磨损 |
| 连杆传动 | 重载工业（物流搬运、重型装配） | 刚性高、抓握力强（因时RH56DFX抓握1.5kg）、结构简单 | 因时机器人、隆盛科技 | 自重较大（540g+）、灵活性低 |
| 齿轮传动 | 高精度工业（半导体装配、拧螺丝） | 传动比稳定、精度高（宇树Dex5-1重复定位±1mm） | 宇树科技Dex5-1、星动纪元XHAND1 | 体积大、成本高 |
未来主流判断：腱绳传动更可能成为主流，核心逻辑：
- 场景适配广：人形机器人长期目标是“融入人类生活”，消费级场景（家庭、医疗）需求占比将超50%，腱绳传动的柔性、轻量化更适配；
- 技术优化快：UHMWPE腱绳（耐磨）、张力感知算法（精度控制）持续突破，短板逐步弥补（如特斯拉三代采用“丝杠+腱绳”复合传动，效率提升20%）；
- 成本优势显：腱绳传动驱动器可外移至前臂，减少手部电机数量（特斯拉三代执行器外移，成本降15%），更符合产业化降本需求。
问题3：从行业空间测算看，2025-2035年灵巧手复合增速超45%，驱动行业高增的核心变量是什么？当前存在哪些风险可能导致实际增速不及预期？
答案：驱动灵巧手行业高增的核心变量集中在“需求端放量+成本端下降”，而产业化进度、技术路线等风险可能拖累增速，具体如下：
-
核心驱动变量：
- 变量1：人形机器人量产放量（需求端）。特斯拉计划2026年末量产Optimus（目标年产能100万台），国内宇树、智元2025年出货量预计超5000台，按“一台机器人配2只灵巧手”测算，2030年全球灵巧手需求达67.9万台（2025年2.48万台），需求CAGR 72%，直接拉动行业空间。
- 变量2：灵巧手成本下降（供给端）。核心部件（空心杯电机、触觉传感器）国产化替代加速，成本从2025年5.49万元/台→2035年1.35万元/台（CAGR -12%），打开中低端场景（如教育、农业），进一步放大需求。
- 变量3：应用场景拓展（需求端）。从工业（工厂分拣）→消费（家庭服务）→医疗（手术辅助），高价值场景占比提升（医疗场景单台价值量超10万元），推动行业空间从“量增”向“量价齐升”转变。
-
潜在风险（增速不及预期）：
- 风险1：人形机器人产业化延迟。若特斯拉、Figure AI等企业因技术瓶颈（如运动控制、电池续航）推迟量产，2030年全球机器人销量可能从33.95万台降至20万台，灵巧手行业空间将缩水至122亿元（原207亿元）。
- 风险2：技术路线颠覆。若“软体机器人”（上海交大研发）替代传统灵巧手，现有传动、驱动技术路线失效，头部企业（如特斯拉、灵心巧手）需重新研发，导致产业化进度滞后2-3年。
- 风险3：价格战压缩利润。国内企业（如灵巧智能）推出千元级灵巧手，可能引发中低端市场价格战，导致行业整体利润率从20%降至10%，企业扩产意愿下降，拖累供给增速。
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