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人形机器人灵巧手:技术突破与商业化竞逐加速
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The following article is from RimeData 来觅数据 Author 来觅研究院

导读:2025 年 4 月 1 日,宇树科技发布 Unitree Dex5 灵巧手,单手具备 20 自由度、94 个触觉传感器,所有关节均支持丝滑的反向驱动(力控)。灵巧手是人形机器人等各类机器人重要的末端执行器,随着机器人热度的提升,灵巧手也备受市场关注。灵巧手有什么特点?灵巧手行业现状如何?投融资情况如何?本文尝试分析和探讨。

01   灵巧手特点

灵巧手是一种模仿人手结构和功能的末端执行器,具有高度灵活性和精确控制能力,可模仿人类手的复杂动作,用于执行各种精细任务,是人形机器人等各类机器人实现精细操作的关键部件。

灵巧手具有以下特点:(1)高自由度:灵巧手通常具有多个活动关节,可以实现多个自由度的运动,以适应各种复杂的操作需求;(2)多功能性:灵巧手可完成多种任务,包括抓取、捏合、移动物体、精细加工等操作,适应广泛的场景和需求,包括在危险或人类难以到达的环境中工作;(3)传感技术:灵巧手集成各种传感器,可检测力度、位置、温度等信息,以提高操作的准确性和安全性。

灵巧手的组成是其实现多功能性、灵活性和高精度操作的基础。一个灵巧手通常由驱动系统、传动系统、传感器系统、控制系统等几个关键部分组成,技术壁垒极高,也因此成为机器人领域中极具挑战性的部分之一。驱动系统负责提供动力,用于实现手指的各种运动。传动系统将驱动系统产生的动力转换为手指关节的运动,该系统主要包括丝杠、齿轮、连杆、绳索、腱绳等,其中腱绳具有适应远距离传动、可灵活布置、传动柔性等特点,在实际中应用广泛。传感器系统主要包括触觉、力觉、位置传感器等,实现对外部目标物体及环境的感知。控制系统是通过算法和软件对驱动系统、传动系统进行精确控制,确保完成复杂的任务。

灵巧手具有多种类型,若按驱动方式分,主要分为电机驱动式、液压驱动式、气压驱动式、形状记忆合金驱动式。其中,电机驱动是当前灵巧手的主要驱动方式,其具有体积小、控制能力强、输出力矩稳定等特点。

图表 1:灵巧手的驱动方式概况

数据来源:公开资料、来觅数据整理

若按传动系统分类,主要分为腱绳传动、连杆传动、齿轮传动、丝杠传动,其中腱绳传动方案具备轻量化、高自由度等优势,是当前主流的传动方案。但由于不同传动方案优势各异,各厂商所选择的传动系统技术并不相同,同时部分厂商使用多种传动方案的形式(如特斯拉 Optimus)。

图表 2:灵巧手的传动方式概况

数据来源:公开资料、来觅数据整理

在人形机器人中,灵巧手是关键零部件之一。灵巧手的重要性主要体现在:(1)提升操作能力:灵巧手可模仿人手的精细动作,实现对物体的精确抓取、操作,如装配、叠衣服等;(2)增强环境交互能力:在人机交互场景中,灵巧手可提供更加自然和友好的交互方式,如握手、递物等,增强用户体验;(3)提升感知能力:灵巧手集成了多种传感器,可感知环境变化,帮助人形机器人更好了解周围环境,提高操作的安全性;(4)拓展应用场景:在工业制造、医疗健康、家庭服务等领域中,灵巧手均是人形机器人发挥有效作用的关键部件。同时,随着灵巧手性能的提升,人形机器人的应用场景正在不断拓宽,未来将有望拓展至太空探索、深海探测等极端环境的任务执行。

此前据浙商证券测算,在产业化初期和产业化成熟阶段,灵巧手在人形机器人 BOM(制造某产品所需的所有物料成本总和)成本中分别占比为 12%、14%。可见,随着人形机器人不断成熟,灵巧手在 BOM 成本中的占比也将进一步提升。

图表 3:人形机器人 BOM 成本占比

数据来源:特斯拉 AI Day、X 平台、浙商证券、来觅数据整理

02   灵巧手现状

现阶段,灵巧手已取得较大的进步。从技术方面看,目前市场上大部分灵巧手达到 0.1 毫米级动作精度,实现高自由度的运动,可完成抓握、装配、旋转等高难度操作。同时厂商采用先进材料和优化设计,使灵巧手在保证强度和性能的基础上,重量更轻、体积更小。在应用场景方面,灵巧手在工业、医疗、家庭、航空航天等领域已实现应用。例如,在医疗领域,灵巧手被用于手术机器人,通过远程操作灵巧手,医生可更精确进行手术操作,减少对患者的创伤。

灵巧手领域的竞争较为激烈,当前灵巧手业务主要有三类参与者,包括人形机器人零部件厂商、人形机器人本体制造商、高校与科研机构。

人形机器人零部件厂商此前在机器人零部件领域已具有深厚的积累,其业务包括电机、传感器、传动装置等零部件的研发和生产。随着灵巧手市场的发展,利用自身在零部件技术和生产方面的优势,拓展业务到灵巧手领域,通过整合自身零部件资源和技术,开发灵巧手产品。例如,兆威机电是国内微型传动领军企业,在精密传动技术方面具有深厚的技术积累和成熟的生产工艺,依托自身的技术,积极布局人形机器人灵巧手领域相关产品。

图表 4:人形机器人零部件厂商的灵巧手产品概况(不完全统计)

数据来源:公开资料、来觅数据

人形机器人本体制造商具有较强的技术整合能力,并根据真实的应用场景设计灵巧手,满足具体任务需求。星动纪元、魔法原子、智元机器人等众多整机厂商自研灵巧手,一方面是因为灵巧手作为人形机器人的关键部件,其技术水平直接影响人形机器人的整体性能和应用场景拓展,整机厂商将其作为技术创新和差异化竞争的关键领域。同时自研灵巧手也有助于企业在技术上实现突破,提高灵巧手的性能和可靠性,降低采购成本,也避免因依赖外部供应商而面临技术瓶颈和供应风险。

另一方面,这也在一定程度上说明人形机器人市场的竞争激烈,整机厂商需要掌握关键部件的研发,以便根据不同的应用场景对灵巧手的功能和性能进行定制化设计,提高人形机器人的整机适配度,并满足客户的个性化需求,从而在竞争中占据优势地位。但众多厂商自研灵巧手,其实也表明灵巧手技术路线仍具有 " 不确定性 ",业内对灵巧手的技术路线尚未形成共识。

图表 5:人形机器人本体制造商的灵巧手产品概况(不完全统计)

数据来源:公开资料、来觅数据整理

高校与科研机构,如腾讯 Robotics X 实验室(推出 TRX - Hand 灵巧手)等,通常具有强大的研发实力和创新意识,不断探索新的技术路线和设计理念,注重在基础科学和前沿技术领域的探索,为灵巧手技术的发展提供理论支持和技术储备。

我们也可以从宇树科技最新发布的 Unitree Dex5 灵巧手观察国内灵巧手的技术进展。Unitree Dex5 灵巧手单手具备 20 个自由度(16 主动 +4 被动)、94 个触觉传感器,其所有关节均支持丝滑的反向驱动(力控)。去年 5 月宇树科技发布第一代灵巧手产品 Dex3-1,该灵巧手是三指灵巧手,拥有 7 个自由度,负载 0.5kg-20kg,可完成简单抓取、放置等任务。

此次宇树科技的 Dex5 灵巧手的视频中,我们可以看到其二代灵巧手增加到了五指,同时在自由度、驱动方式、感知系统等方面均有进一步升级。通常情况下,灵巧手的自由度高,则其灵活性就越强,因此具备 20 个自由度的 Dex5 灵活性大幅提升,可实现抓、抛、捏、接、扭等动作,视频中也展示了打扑克牌、玩魔方、翻书等动作。

整体看,国内灵巧手技术在自由度、触觉感知和驱动技术等方面持续突破,现阶段行业正处于技术突破与商业化落地的关键阶段。

从全球竞争格局角度看,灵巧手领域的竞争格局呈现出欧美厂商领先、国内厂商快速崛起的态势。海外方面,欧美厂商在灵巧手领域仍具有领先优势,如英国 Shadow Robot、德国 Schunk、意大利 Qbrobotics 等。同时,特斯拉的 Optimus 灵巧手可支持如搬运、装配等的复杂操作,其以紧凑设计、轻量化、高性价比等特点成为市场新势力。特斯拉的灵巧手从 Gen1 到 Gen3,自由度数量从 11 个增加至 22 个,逐渐接近人手的 24 个,其操作灵活度不断提升。

国内方面,国内厂商正在崛起,如智元机器人、星动纪元、因时机器人等,技术路径多样,成本优势显著,产品类型丰富,市场竞争力持续提升。其中,因时机器人是国内首家实现商业化量产的灵巧手企业,也是最早将灵巧手价格降至万元水平的企业,这进一步推动了国内灵巧手的商业化进程。

据 QYResearch 调研,2023 年全球前五大机器人灵巧手生产商为 Shadow Robot、Tesla ( Optimus ) 、北京因时机器人、BrainCo、SCHUNK ,合计占有约 47.0% 的市场份额。预计随着国内厂商技术不断突破,商业化落地进程加快,其在全球灵巧手领域的市场份额将逐渐提升。

此外,从市场发展潜力看,据亿欧智库测算,在乐观情况下,全球机器人灵巧手市场规模预计在 2027 年达到 52.5 亿元,并在 2032 年提升至 1,038 亿元,年复合增长率为 81.6%。随着机器人的热度持续攀升,灵巧手市场也将迎来快速的增长。

03   灵巧手投融动态

近两年来,灵巧手作为人形机器人的重要末端执行器之一,在人形机器人飞速发展的背景下,也获得众多资本青睐。2024 年以来,国内末端执行器(包括灵巧手、夹爪等)相关融资案例已超过 20 起,合计融资金额超 30 亿元,整体以早期融资为主,行业仍处于快速发展阶段。

从投资方角度看,深创投、达晨财智、北京国管等多家知名投资机构参与灵巧手等末端执行器的投资,同时,多家知名企业(如美团、阿里)也通过投资的方式加速在此领域的布局。此外,该领域的融资在一定程度上呈现马太效应的特点,宇树科技、智元机器人的融资金额占比超 60%,资本向技术壁垒高、商业化快的企业倾斜。

下表是 2024 年以来末端执行器赛道主要投融事件,感兴趣的读者可以登录 Rime PEVC 平台获取末端执行器领域全量融资案例、被投项目及深度数据分析。

图表 6:2024 年以来末端执行器赛道亿元及以上主要投融事件

数据来源:来觅数据

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