灵巧手行业深度研究报告：机器人新型末端执行器国内外研究进展加速

财通证养机械设备/行业深度分析报告/2023.11.16灵巧手行业深度研究报告最近12月市场表现分析师余炜超分析师刘俊奇分析师孟欣联系人孙瀚栋相关报告1.《AGI+机器人行业深度报告》2.《工信部印发人形机器人指导意见，产业化加速》2023-11-103.《力传感器深度研究报告》2023-■证券研究报告机器人新型末端执行器，国内外研究进展加速 核心观点灵巧手是机器人新型末端执行器，在机器人与环境的交互中起关键作用。灵巧手以人手的结构和功能为模仿对象，在机器人与环境的交互中起着关键作用。“灵巧”指的是手的姿势可变性，这种可变性越高，则认为手就越灵巧。机器人灵巧手从结构和功能上参考人手，能够灵活操作对象，实现对物体的灵活抓取，满足多种工作需求。多指灵巧手最普遍的手指数目为3-5个，各手指具有3个关节，手指关节的运动副都是采用转动副。机器人灵巧手作为一种新型的末端执行器，在机器人与环境的交互中起着关键作用。世纪70年代起，国内外对灵巧手展开了大量研究，从三指到五指，从工业到生活，从简单的抓取到灵巧操作，以期解决复杂的实际作业问题。海外灵巧手研究历经了50余年的发展，从开始简单的机械手发展成现在的高科技人形仿生灵巧手，国内灵巧手的研究则是从2000年左右由研究机构和部分高等院校相继开展，近年来，海外具有代表性的灵巧手厂商包括SCHUNK、Shadow(dorabot)、因时机器人、腾讯RoboticsX实验室等也陆续公布灵巧手领域的相关产品和研究成果。随着人形机器人产业化的加速，国内外对灵巧手领域的研究也呈现出加速趋势。是人形机器人必不可少的部件，根据因时机器人网上报价，单只灵巧手价格约为5万元，如果未来人形机器人销量到达百万台，对应灵巧手市场规模将达到1000亿元。需要注意的是，未来人形机器人可能会应用到各种场景，对应的灵巧手配置各不相同，我们预计单价也会有较大的差别。投资建议：灵巧手具有较长的研发历史，也有较多研发成果，掌握空心杯电机、精密齿轮箱、编码器、驱动、传感器、弹簧等核心部件的公司更有希望占据行业领导地位。同时如果灵巧手得到大量应用，我们预计对相关产业链公司的制造能力有一定考验，具备稳定的、优秀的量产化能力的公司有望突围。建议关注空心杯电机/编码器/驱动器领域的鸣志电器、鼎智科技、禾川科技、伟创电气、拓邦股份，传感器领域的柯力传感、汉威科技，弹簧领域的美力科技、华纬科技。风险提示：特斯拉人形机器人量产进展不及预期；灵巧手降本速度低于预期；制造业景气度恢复低于预期等。请阅读最后一页的重要声明!财通证养公司(亿元)EPS(元)未覆盖伟创电气未覆盖未覆盖未覆盖数据来源：iFinD,财通证券研究所(未覆盖公司预测数据来自iFinD一致预期)谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准2行业深度分析报告/证券研究报告内容目录内容目录1灵巧手是人形机器人重要的运控交互部件，近年来海内外研究进展加速 51.1灵巧手是机器人的新型末端执行器，在运控交互中起关键作用 51.2灵巧手是机器人研究的重要课题，近年来国内外研究进展加速 71.3目前学术上的研发方向及难点 92机器人灵巧手的分类与商业化应用 2.1机器人灵巧手的分类 2.1.1自由度数量 132.1.2驱动方式 152.1.3机械传动形式 2.1.4感知技术 2.2机器人灵巧手的商业化应用 2.2.1国外案例 212.2.2国内案例 273.1人形机器人赋予灵巧手千亿级市场规模 273.2关注掌握灵巧手核心技术以及批量化制造能力的公司 4风险提示 28图表目录图表目录 6图2.典型的多指抓持手 6 6图4.国外灵巧手的发展历程 8图5.国外灵巧手的发展历程 9图6.通过触觉感知重建模型 图8.多层次的人手和机器人手结构对比 12图9.机器人灵巧手的分类 图10.人手的自由度分布 14行业深度分析报告/证券研究报告图11.SCHUNKSVH五指伺服电动机械抓手 图12.StefanSchulz等研制的液压驱动仿人机器手 图13.FestoBionicSoftHand气动灵巧手 16图14.中国计量大学基于SMA驱动的三指灵巧手 图15.灵巧手传感器分类 18图16.SVH结构图 21图17.ShadowHand外观尺寸图 23 图20.DexterityHand外观图 25图21.RH56BFX系列/RH56D 26图23.TRX-Hand外观图 27表1.机器人末端执行器的分类情况 5表2.抓手类末端执行器的分类情况 5表3.多指灵巧手的发展脉络 7表4.全驱动灵巧手与欠驱动灵巧手对比情况 14表5.灵巧手两种驱动方式的对比情况 15表6.灵巧手各类驱动源的比较情况 表7.灵巧手的各类传动方式对比情况 17表8.灵巧手的各类感知方法对比 19表9.国外灵巧手产品梳理 表10.国内灵巧手产品梳理 20表11.人形机器人灵巧手市场规模测算表 1灵巧手是人形机器人重要的运控交互部件，近年来海内外研究进展加速灵巧手是机器人的一种新型末端执行器。一般而言，机器人与环境交互的方式主要包括：移动行走、视觉等信息的获取、决策的执行输出。末端执行器(End-Effector)是机器人执行部件的统称，一般安装于机器人腕部的末端，是直接执行任务的装置。末端执行器作为机器人与环境相互作用的最后环节与执行部件，对提高机器人的柔性和易用性有着极为重要的作用，其性能的优劣在很大程度上决定了整个机器人的工作性能。体的加工工种、生产工艺或日常动作喷枪、涂胶枪、点焊机、弧焊焊枪、毛刺打磨机、铆钉枪、体温数据来源：蔡世波等《机器人多指灵巧手的研究现状、趋势与挑战》,财通证券研究所灵巧手以人手的结构和功能为模仿对象，在机器人与环境的交互中起着关键作用。“灵巧”指的是手的姿势可变性，这种可变性越高，则认为手就越灵巧。机器人灵巧手从结构和功能上参考人手，能够灵活操作对象，实现对物体的灵活抓取，满足多种工作需求。多指灵巧手最普遍的手指数目为3-5个，各手指具有3个关节，手指关节的运动副都是采用转动副。场被大量应用目标进行抓持，更无法对目标物体实施多指抓持手器一样，由多连杆驱动或气多指抓持手在目标适应性、抓持稳定性等方面已经有了大幅度的提升，并且得到了的操作能力多指灵巧手驱动、形状记忆合金驱动高度系统集成的灵巧手具有灵活性和功能性的优势数据来源：蔡世波等《机器人多指灵巧手的研究现状、趋势与挑战》,财通证券研究所两指夹持器：是抓持物体进而操控物体的装置，模仿的是手指的夹持运动。它能够在执行某些动作的同时夹住和松开目标物体。应用于机器人的末端夹持器一般采用电机或气缸作为驱动，机构原理以多连杆机构和气缸为主。例如德SCHUNK公司的气动平行爪夹持器、FESTO公司的气动夹持器、亚德客手指气缸等。抓持手、软体多指抓持手等，其基本原理与前述两指夹持器一样，由多连杆驱动或气缸驱动实现多指的同步运动。例如RighthandRobotics公司的ReFlexTakkTile三指手、苏州钧舵机器人有限公司的均巧三指手、德国SCHUNK公司的3-多指灵巧手：机构形式是多指多关节，并且最普遍的是手指数目为3～5个，各手指具有3个关节，手指关节的运动副都是采用转动副。灵巧手主要的驱动方式包括4种：液压驱动、电机驱动、气压驱动、形状记忆合金驱动。如日本“电子美国麻省理工学院和犹他大学联合研制的Utah/MIT灵巧手等。谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准6财通证养行业深度分析报告/证券研究报告自20世纪70年代起，国内外对灵巧手展开了大量研究，从三指到五指，从工业到生活，从简单的抓取到灵巧操作，以期解决复杂的实际作业问题。灵巧手名称主要日本电工实验室3399贝尔格菜德大学53台湾大学5热那亚大学454日本岐阜大学5德国宇航中心4东京大学3895东京大学5北京航空航天大学45意大利热那亚大学4日本奈良先端科学技术大学44哈尔滨工程大学399Schunk公司439369天津大学4巴雷特技术公司399日本立命馆大学5意大利5美国555意大利3Shadow公司55上海交通大学5AnthropomorphicRobotHa韩国5韩国5数据来源：刘伟、肖钊、瞿寅朋、许守亮《机器人灵巧手研究综海外灵巧手研究历经了50余年的发展，从开始简单的机械手发展成现在的高科技人形仿生灵巧手。(1)20世纪70年代，日本“电子技术实验室”研制出了Okada灵巧手，该灵巧手具有3个手指和一个手掌，拇指有3个自由度，另外两个手指各有4个自由度，采用电机驱动和肌腱传动方式。(2)20世纪80年代，美国斯坦福大学研制成功Stanford/JPL灵巧手，该手有3个手指，每指各有3自由度，采用12个直流伺服电机作为关节驱动器，采用腱驱动系统传递运动和动力；美国麻省理工学院和犹他大学联合研制Utah/MIT灵巧手，该手具有完全相同的4个手指，每个手指有4个自由度，为后续仿人型多指灵巧手研究建立了理论基础。(3)20世纪末，随着嵌入式硬件的发展，多指灵巧手的研究向着高系统集成度和丰富的感知能力提升的方向发展，进入了快速发展阶段。(4)近年来，高度系统集成的灵巧手具有灵活性和功能性的优势，但是复杂的系统导致了高额的制造成本并且降低了系统的可靠性和易维护性。因此近10年，多指灵巧手设计的一个重要方向是简化系统、提高鲁棒性。图4.国外灵巧手的发展历程义上的第一款美巧手1974年1983年1999年2004年2013年2021年4月2022年6月将等高级触觉与运动学习算法Washington'sHighlyBionicDexterHands津大学合作研制了一款国际空间意大利博洛尼亚大学项山了第一代灵巧韩国的科研团队于研发了一种果成连杆驱动的灵巧手IDA联合研制了学国宝财中研制出了DLR意大利IIT研制美比Khandate等《Sampling-basedExplorationforReinforcementLearningofDexterousManipulation》,Sarcos官网，Navalnews官网，财通证券研究所国内灵巧手的研究则是随着国外研究的不断推进。在2000年左右国内一些机器人研究机构和部分高等院校相继开展了机器人多指灵巧手的研究工作。(1)2001年，哈工大(HIT)联手德国宇航中心(DLR)共同研发了一种利用齿轮以及连杆传动的HIT/DLR灵巧手。DLR有4根手指，每根手指有3个自由度。指尖部分采用多连杆耦合机构，基础关节的2个自由度通过差动机构耦合来完成。(2)2005年，北京航空航天大学机器人研究所仿照Stanford/JPL手研制出了BH-3为3指9自由度灵巧手。BH灵巧手主要用于多指手的操作理论研究；通过数据手套可实现远距离控制。最新一代灵巧手BH-985,其具有5个手指，外形尺寸约为人手的1.5倍，质量小于1.5kg,采用内置的Maxon直流伺服8(3)2022年5月23日，DoraHand是由中国深圳的Dorabot公司设计的模块化灵巧手。鉴于其5mm的厚度，指尖可以在一些狭小的空间中使用。为了提供类似人类的能力，这款手配备了一个高度敏感的0.3mm薄膜力传感器，作(4)2022年，北京Inspire机器人科技公司研发的灵巧手。它有5个手指、6个自由度和灵活的抓取能力，大小接近人类的手。拇指手指有2个自由度，而其他手指只有1个自由度。6个带有肌腱的微型线性致动器用于驱动手指。这(5)2023年4月25日，腾讯RoboticsX实验室公布最新机器人研究进展，首次展示在灵巧操作领域的成果，推出自研机器人灵巧手TRX-Hand和机械臂TRX-Arm。其中，灵巧手TRX-Hand拥有像人手一样灵活的操作能环境自主研发，拥有七自由度和拟人的特性，具有运动灵巧、爆发力强、TRX-Hand和机械臂TRX.东华大学设计的灵巧手拥有离子皮肤指尖，它能够实现类似于人类指尖皮肤的触觉感知计上海交通太学研制了-模块化高度集成软指驱北京航空般天大学机研制出的BH-3为3箱9哈工大联手能国宇航中(DLR)共同研发了理中国深圳的Dorabot公司设中国科学院自动化研究所王鹏研究黄研究组研发了河北工业大学刘今越等提出了一种全新的设计方案的舵机器人非出g级负数的23.5月哈尔滨工程大学采用浙江工业大学研数据来源：小米技术公众号，腾讯RoboticsX实验室公众号，高工机器人公众号，中国科学院自动化研究所官网，刘伟等《机器人灵巧手研究综述》,李达宏等《新型形状记忆合金驱动器与三指灵巧手设计》,QingxinMeng等《DexterousUnderwaterRobotHand:HEUHandⅡ》,HaiyanQiao等《Non-equilibrium-GrowingAestheticlonicSkinforFingertip-LikeS1.3目前学术上的研发方向及难点虽然灵巧手的应用需求凸显并日趋旺盛，这些需求也引领着机器人多指灵巧手的研发方向和发展趋势，但目前的技术和产品依然存在诸多问题和挑战，9更复杂的应用功能需求提出，研究人员逐渐开始从人手内在结构理等方面思考其仿生结构的设计，并逐步延伸到复合材料计，智能材料的研究又反过来影响多指灵巧手的仿过程的研究，也应属于机器人多指灵巧手仿生研究器人灵巧手必然需要像人类皮肤一样能够感知灵巧手触觉传感器用于实时传输与物体的接触信息，目前还(1)理解高级语义信息。机器人需要从低级感官数据中提取任务需求和人类偏好等高级语义信息，首先要知道被操作的对象是什么,需要进行什么(2)跨模态算法，不同的感觉模式间的知识传递。人类不是通过单一的感官形态来探测物体，而是通过多种感官整合信息，例如触觉/味觉/视觉/声音信息等都可以帮助人类理解物体。例如，视觉数据提供的几何属性，与触觉数据提供的物理属性(如重量或硬度)是互补又共存的，整合多种感知模式的传感器可以解决单一传感器的局限性，并获得更加丰富的环境信息，但对不同模态信息建立统一的特征表示和关联关系的方法仍需数据来源：刘伟、肖钊、瞿寅朋、许守亮《机器人灵巧手研究综述》,财通证券研究所10(3)探索中的安全性问题。在机器人手与物体的物理交互和触觉探索过程中，需要保证机器人手及其周围环境的安全。一方面，要及时采集触觉信号并传递给控制器的同时，也需要有避免不必要伤害的能力。另一方面，由于对象模型是未知的，机器人可能会违反一些关键的约束。如果在勘探过程中发生意外损伤，具有一定的自愈能力和拉伸能力可以保证系统的安全性。(4)提升触觉传感器的灵活性。因为手的表面通常是不规则的，与刚性传感器相比，柔性传感器更容易与手的表面集成柔性传感器可以放置在整个手掌表面，而不是指尖，接触信息更加丰富。触觉传感器的其他性能也需要进一步提高，如自愈能力和自功率。具有自修复能力的触觉传感器可以提高其对非结构环境的适应能力。3.成本控制：现有的机器人多指灵巧手的销售价格普遍较高。例如：哈尔滨工业大学-德国宇航中心合作开发的HIT/DLR灵巧手售价在90万元人民币以上，ShadowDexterousHand报价约30万美元，德国SCHUNK公司的SVH五指手报价70万元人民币以上。高昂的价格是推广应用一大障碍，许多多指手产品也仅仅在科研实验室里用于科学研究和应用基础开发。近年来，各类科研机构开始投入研发低成本的机器人多指手，从材料、加工方式、驱动器件、感知器件等方面进行低成本化设计和制造，开发了一些样机，但其灵活性、感知丰富性和可靠性等指标普遍较低。所以，如何在性能和成本之间取得合理的平衡也是值得研究的课题。财通证养4.新材料的应用：大部分灵巧式机械手的研究都是通过骨架结构以及橡胶等其他软体材料来模拟人手的外形。对于抓/握/捏/拧等日常手部动作来说，虽然可以有效进行，但是在实际应用过程中依然存在着包络性、灵活性和稳定性差等问题。如果要保持灵巧性和抓取的稳定性，根据仿生学对生物机体环境适应性强、高效能、身体结构合理等特点进行模拟及研究，开发出一种新型材料并用于灵巧式机械手的研发，可最大化生物优势。目前，中外通过研发还原肌肉纤维、结构组织等已在拾取装置实际使用中获得较好的效果。图8.多层次的人手和机器人手结构对比图8.多层次的人手和机器人手结构对比ThebaselayerThesecondlaAdvantagesPartI:Design,LigamentousJoint,andExtensorMechanism》,财通证券研究所2机器人灵巧手的分类与商业化应用2.1机器人灵巧手的分类机器人灵巧手作为一种新型的末端执行器，在机器人与环境的以分为若干类型。灵巧手灵巧手合金驱动蜗杆传动抓取，满足多种工作需求。手指拥有两种运动形式，通过各指节旋转副的屈曲/前伸运动以及通过手指末端球形副的侧摆运动。我个，共15个，对于Roll方向的自由度，大拇指有2个自由度，其余手指各1个，共6个。整手通过这21个自由度，实现了复杂多变的人手运动形式。由于真实人手的高自由度、结构紧凑、复杂等特征，绝大多数机械手都无法完的功能，其设计和功能都是在某些特定场合和功能要求下的简化和权衡。根据严玺《仿人灵巧手的结构设计及其控制研究》,在通常情况下，灵巧手只需要3根谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准13图10.人手的自由度分布根据自由度与驱动源数量，可将灵巧手分为全驱动和欠驱动两大类。全驱动灵巧手驱动源的数量与被控制灵巧手的自由度数量相等，欠驱动灵巧手被控制的自由度多于驱动源的数目，缺少驱动源的部分则进行耦合随动。表4.全驱动灵巧手与欠驱动灵巧手对比情况全驱动灵巧手每个手指关节都有驱动器，使其能够实现主每个手指关节都有驱动器，使其能够实现主动控制，在某种程度上能够像人手一样完成全部的动作指令甚至要求更高的灵巧动作全驱动也意味着需要更多的驱动器，会使手掌体积变大、安装困难、操作复杂缺点欠驱动灵巧手欠驱动手硬件集成度高，整体系统简洁高效、体积小、质量轻，便于进行动力学分析欠驱动机械手的高集成性一定程度上也是牺牲高自由度性能的结果，存在功能性不足，尤其是对于精度要求比较高的手指精巧控制无法胜任典型案例Hand驱动系统是整个系统的动力源，是系统输出力的保证。灵巧手的驱动方式根据驱动器是否布置在手指内分为两种：驱动器内置与驱动器外置。早期的多指灵巧手一般将驱动器外置，主要是受驱动器结构尺寸影响，难以嵌入手指内。随着材料、工艺技术的发展，驱动器的尺寸逐渐减小，机器人多指灵巧手逐渐走向驱动器内置式。驱动器内置很难做到驱动整根手指，于是混合式多指灵巧手的概念就出现了，即驱动器外置和内置相结合的方式，进一步提高手指的输出力矩，保证较高自由度的同时，控制体积大小。表5.灵巧手两种驱动方式的对比情况驱动器内置驱动器外置这种方式给了驱动器选型极大自由，不用这种方式给了驱动器选型极大自由，不用考虑体积空间，可以用更大的驱动电机来增加手指的输出力，手指部位也可以做到比较纤细手指各关节具有较好的刚性，更利于传感器的直接测量，且模块化设计利于更换维护优点缺点存在传感器不能反应关节信息，控制器难度大、标定难、非模块化设计、可维护性差等问题通信和控制难度加大，手指尺寸及灵巧手整手尺寸较大，关节灵活度下降驱动源是驱动系统的动力源，驱动源性能决定了驱动系统的驱动性能。目前，主流的驱动源有：电机驱动、液压驱动、气压驱动、形状记忆合金(SMA)驱动。(1)电机驱动：目前多指灵巧手的主要驱动方式，具有驱动力大、控制精度高、响应快、模块化设计、易于更换维护等优点。但是电机本身固有的体积较大等缺陷，导致无论是外置还是内置，都会占用较大的物理空间，并且市场上很难匹配到通用电机。(2)液压驱动：液压驱动式机械手的驱动系统一般由液动机、伺服阀、油泵和油箱等组成，驱动机械手完成任务，常被用于工业机械手中，适合大型抓取作业。液压驱动能获得较大的工作力，能带动较大的负荷，但体积大，成本高，容易被污染。图11.图11.SCHUNKSVH五指伺服电动机械抓手图12.图12.StefanSchulz等研制的液压驱动仿人机器手气压驱动：基于气动驱动的灵巧手是近年来的研究热点，它是比较接近人体肌肉驱动的一种方式。气压驱动的优势在于操作方便、质量轻巧、动作迅速、价格适中、维护简便，缺点在于可操作性不强，轨迹精度不形状记忆合金(SMA):形状记忆合金是美国海军在研究时无意发现的一种金属材料，之后更多种类的SMA被大量研发。其中，Ni-Ti形状记忆合金的性能较为优良，广泛应用于多个领域。形状记忆合金驱动适合小型、高精度机器人装配作业，它可以进行负载驱动快速反应，且位移大，变位迅速，但其无法长时间工作，并且疲劳强度较低。图14.中国计量大学基于图14.中国计量大学基于SMA驱动的三指灵巧手以上四种驱动方式在输出力、运动精度、响应速度和体积方面的比较情况如下表快快快快快慢表6.灵巧手各类驱动源的比较情况运动精度小运动精度小大大小输出力大大响应速度电机驱动液压驱动气压驱动形状记忆合金驱动机器人灵巧手传动系统把驱动器产生的运动合力以一定的方式传递到手指关节，从而使关节做相应的运动，传动系统的设计与驱动器密切相关。虽然驱动源是影响灵巧手体积重量的重要因素，但是抓取稳定性和灵活性等重要指标取决于传动灵巧手的主要传动方式有腱传递、连杆传动和齿轮/蜗轮蜗杆传动。线绳驱动是目前灵巧手研究中应用最为广泛的一种传动方式；齿轮/蜗轮蜗杆传动在工业机器人中应用比较广泛；连杆传动多用于工业和商业用途，多个连杆串并联混合的使用形式较为常见。定义由腱(钢丝绳、迪力马绳等)定义驱动器通过齿轮或蜗轮蜗杆将优点缺点腱一般具有很高的抗拉强度和很轻的重量，容易实现多自由度和远距离动力传输，节省空间和成本，是一种柔顺传动方腱本身的刚度有限，影响位置精度；控制时需要一定的预紧力，容易产生摩擦；腱的布局容易产生力矩和运动的耦合。这些因素都增加了手爪抓取控刚度好、出力大、负载能力强、加工制造容易、易获得较高的精度，构件之间的接触可以依靠几何封闭来实现，能够较好实现多种运动结构冗杂，笨重，柔性不足，抗冲击性能较弱，对手因时机器人-RH56DFX反馈信息。然而，要实现像人类皮肤一样的复杂和柔性结构并保持优良的感外部传感器内部传感器数据来源：刘伟《机器人灵巧手研究综述》,ZiweiXia等《Areviewonsensoryperceptionfordexterousroboticmanipulation》,财通证券研究所更精确的关节角度信息可以减少指尖的运动误差。两种常见进行稳定的灵巧抓取和操作的必要条件。因此，力/扭矩传感器对于与未知能力通常由视觉反馈提供，但对于机器人来说，这种能力可以由接近觉传感器提供。有了接近觉传感器，机械手就能在谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准18和其他物理信息。对于灵巧操作而言，提前了解这些信息有助于提高操作的成功率。触觉传感器：对于人类的双手来说，触觉系统可以提供丰富的信息，如抓取物体的力度、质地、温度和硬度等，人类双手的熟练程度取决于其复杂的结构和强大的感觉系统。在早期阶段，触觉传感器研究的主要方向是压力和力的测量，几乎所有的机械手都将配备这类传感器，通常安装在指尖，用于测量多维力。目前大多数机器手配备的传感器都是多阵列触觉传感器(Multi-arraytactilesensor),但仍然只能获取多模态触觉信息也很重要，多模态传感器(MultimodalSensor)提供了解决方案，可同时获取多种触觉信息。从感知中获得的信息可以帮助机器人有效地做出决策。在操纵物体时，可以应用规划、控制和学习等不同方法来计算灵巧机械手的运动和控制方案。表8.灵巧手的各类感知方法对比感知方法规划级控制级学习级简介提取触觉特征，融合信息以识别物体反馈信息到控制器，基于感知信息完成灵巧操作通过感知信息学习自动操作日本岐阜指3)电机驱动有624个检测点的分布式触觉传感器5自由度：手指掌1:手腕2)气动)度计、关节角度传感器、扭矩传感器、触觉传感器、子配置)院电机驱动所指3)电机驱动电机驱动(9个驱动电机)上室5电机驱动腱传动等利521(欠驱动电机驱动腱传动财通证养电机驱动5利5519(欠驱动)5肉和阀门驱动)电池续航2hEQ\*jc3\*hps18\o\al(\s\up2(表),产)EQ\*jc3\*hps18\o\al(\s\up2(1),品)EQ\*jc3\*hps18\o\al(\s\up2(0.),名)EQ\*jc3\*hps18\o\al(\s\up2(灵巧),南名称)手EQ\*jc3\*hps18\o\al(\s\up2(产),国)EQ\*jc3\*hps18\o\al(\s\up2(品),家)梳EQ\*jc3\*hps18\o\al(\s\up2(理),发布)时间手指数量白由度)电机驱动业大学、中心中德2007个自由度)电机驱动腱传动手电机驱动连杆传动多点阵列压力传个白由度)电机驱动机)灵巧手个)电机驱动连杆传动电机驱动每个手指均集成有力传感器和位由度)自由度)成本，易TRX-觉传感器阵列、微型激光雷达接近觉传感器、传感器、多传感器信息融合技术中国科学中国度，21驱动自由度角度传感器、“位力触温”多数据来源：思灵机器人官网，硅步机器人官网，蓝胖子机器智能官网，因时机器人官网，思灵机器人公众号，先进机器人手公众号，腾讯Rob谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准SCHUNK成立于1945年，是刀具和工件夹持、抓取技术和自动化技术领域的国摩擦力，可实现更为牢固的夹持效果。用于位置控制等的配套电子元件SVH有三个显著的优点：第一，低能耗，适用数据来源：SCHUNK官网，财通证券研究所ShadowRobot成立于1987年，最初只是一个业余爱好者团体，现已成为英国运握、操纵、神经控制、大脑计算机接口、工业质量控制和危险材料处ShadowHand一共拥有24个自由度，其中20个由电机驱动，4个欠驱动。这24个自由度每一个都有与人类相近的运动范围，允许其做出与人手类21还具备了129个内置传感器，包括关节位置传感器，温度传感器，力反馈传感人手同等数量的24个关节(包括腕部);第二，与人手尺寸相同，整体大小与人手一致，方便模仿人类的手部动作，通过与ShEtherCAT进行内部数据传输以及和远程控制端的通讯，通过高频率的反馈与控集成ROS,整体软件架构完全基于ROS开发，对ROS平台100%兼容，可用作qbRobotics成立于2011年，致力于将软体制了人类手部运动的"第一次协同",实现了灵活、适应性强的抓取。集成了qbSoftHandIndustry的系统可完成的任务包括测试、质量检测、取放、复杂处理、装配、机器操作、研发等。qbSofHandResearch采用欠驱动结构，能够复制人手约75%的抓握动作，并且由于其固有的机械智能，它能够自然地适应它正在拾取的物体，无需使用需要复杂电子编程的精密传感器。qbSoftHandResearch具有很强的适应性，可以在控制动作没有任何变化的情况下抓住不同的对象。适用于研究机构、大学、学校、测试实验室以及私营和上市公司的研发部门。qbSoftHand2Research是qbSoftHandResearch更强大、更智能、更多功能的进化版。它在复杂性与灵巧性之间达到了一种平衡，既能进行精确抓握，也能进行动力抓握，还能在保持稳定抓握的同时操纵物体。第二协同作用的引入，使qbSoftHand2Research可以在不改变手腕方向的情况下，操纵与人手互动的物体。此外，与前两个灵巧手不同的是，它使用了两个电机。这种手部操控能力大大增加了在研发、测试和人机交互领域的应用。姓wtrdksstoTharkstolhssatnatreCloneRobotics从2014年开始研发，最初的使命是制造低成本的机器人来执行日常生活中所有的常见劳动。Clone拥有一支由12名科学家和工程师组成的创意团队，涉及物理学、生物力学、材料科学、电子学和机器学习等领域。他们计划于2024年推出第一条产品线，包括CloneHand和CloneTorso。财通证养行业深度分析报告/证券研究报告CloneHand是世界上最接近人类的肌肉骨骼手，由CloneRobotics专有的液压肌肉和阀门驱动。其尺寸和生物特征与人手相同，包括一半臂骨、完整的前臂和手掌，具有所有可能的自由度。CloneHand由聚合物制成，比金属更软、更轻、更便宜且性能更好。其中，骨骼由碳纤维制成，手的其余部分由柔软材料制成，包括由液压系统控制的37块肌肉。这些肌肉目前可以承受65万次扩张和收缩循环，并且手指足够强壮，可以抓住并支撑7kg的重量。数据来源：全球风口公众号，财通证券研究所思灵机器人(AgileRobots)是一家全球领先的智能机器人明星企业，公司创立于2018年，立足全球化发展，在德国慕尼黑、中国北京设立双总部，以德国宇航中心为技术依托，致力于推动机器人技术探索与创新，并拓展机器人在更多领域的推广应用。思灵机器人的仿人型五指灵巧手DexterityHand于2020年完成第一代开发，主要面向服务、康复理疗、危险环境作业、空间探索等应用场景。DexterityHand是世界领先的高度集成化和模块化的多指力控机器人灵巧手，由4个模块化的多关节手指和1个具有主动对掌功能的拇指组成，每个手指有一个独立自由度和两个耦合自由度，所有的驱动、传动、传感及电气模块均集成在手上。DexterityHand采用“直流伺服电机+二级减速器”的方式驱动手指和拇指各个指节完成运动，不仅具备出力大、响应速度快的优点，而且能够实现机械自锁，指尖输出力最大可达10N。同时，每个手指均集成有力传感器和位置传感器，可实现多传感器融合的抓取算法，保证灵巧手与环境的柔顺接触。因时机器人成立于2016年，专业从事伺服电动推杆和末端执行器研发、生产及销售，产品主要应用于机器人、生物医疗、工业自动化和教育科研等领域。在灵巧手市场上，因时机器人具有核心零部件自主研发；传动机构、传感器和控制算法；成本控制等三方面的优势，以应对国际、国内厂商的双重竞争。因时机器人仿人五指灵巧手采用创新型直线驱动设计，具有6个自由度和12个运动关节，结合力位混合控制算法，可以模拟人手实现精准的抓取操作。其中，因时机器人RH56DF3系列灵巧手抓握力大，速度适中，适用于机器人或假肢的抓取操作。RH56BFX系列灵巧手又称钢琴手，速度快、抓握力稍小，集成力传感器，适用于弹钢琴及手势交互等场景。二者均支持ROS,可提供ROS插件。深圳蓝胖子机器智能有限公司成立于2014年，运用计算机视觉、运动规划、自主导航、多机协作、机器学习等人工智能技术，DoraHand采用模块化设计，有效解决多指灵巧手殊的传感器设计，结合多自由度配置，既能适应绝大部分物体的抓取要够灵敏感知力的大小以及施力点位移变化；灵知、抓取规划及手指指尖设计，便于各类手势切换，并适腾讯RoboticsX实验室成立于2018年，目前实验室的研究方向包括作为机器人技术。2023年4月25日，腾讯RoboticsX实验室推出自研机器人灵巧手TRX-TRX-Hand兼具高灵巧和高负载速度的特性，拥有8个可独立控制关节，最大持续指尖力可达15牛，可轻松应对不同形状尺寸物体的抓取和操作，对高动态的抛接动作也游刃有余。同时，柔性驱动的指尖设计有效提感器阵列，掌心处安装有微型激光雷达和接近传感器，数据来源：腾讯RoboticsX实验室公众号，财通证券3投资建议3.1人形机器人赋予灵巧手千亿级市场规模灵巧手作为机器人执行末端，是人形机器人必不可少的部上报价，单只灵巧手价格约为5万元，如果未来人形机器人销量到达百万台，对应灵巧手市场