1、靈巧手核心技術(shù)不斷發(fā)展,主流廠商產(chǎn)品百花齊放
人形機器人作為仿人的產(chǎn)品,終極目標(biāo)是做到替人與仿人,因此靈巧手理應(yīng)是人形機器人末端執(zhí)行的最優(yōu)選擇。人形機器人通過靈巧手能夠使用人類設(shè)計的工具,以人的形態(tài)感知世界,更好地融入應(yīng)用場景。靈巧手本就以人手的結(jié)構(gòu)和功能為模仿對象,研究的最終目標(biāo)也是期望能夠像人手那樣對生產(chǎn)、生活中的各類物體進(jìn)行穩(wěn)定且靈活的抓持和操作。在靈巧手?jǐn)?shù)十年的發(fā)展之中,多指靈巧手的自由度、傳感器數(shù)量持續(xù)提升,但高度系統(tǒng)集成的靈巧手具有靈活性和功能性的同時,卻也導(dǎo)致了高額的制造成本且降低了系統(tǒng)的可靠性和易維護(hù)性。
根據(jù)自由度數(shù)量、驅(qū)動方式、傳動方式以及傳感方式的不同,靈巧手可以分為若干類型。根據(jù)自由度與驅(qū)動源數(shù)量,可將靈巧手分為全驅(qū)動和欠驅(qū)動兩大類。全驅(qū)動靈巧手的驅(qū)動源數(shù)量與自由度相等,每個關(guān)節(jié)都有獨立驅(qū)動器,能夠?qū)崿F(xiàn)高度靈活和精確的動作,適合復(fù)雜任務(wù)。相比之下,欠驅(qū)動靈巧手的驅(qū)動源數(shù)量少于自由度,部分關(guān)節(jié)通過耦合隨動。這種設(shè)計使得其結(jié)構(gòu)簡單、成本低、能耗低,適合簡單抓取和搬運任務(wù),如物流分揀、工業(yè)搬運等。然而,它的靈活性和控制精度相對較低,難以應(yīng)對復(fù)雜精細(xì)的操作。
全驅(qū)動靈巧手與欠驅(qū)動靈巧手對比
/ | 全驅(qū)動靈巧手 | 欠驅(qū)動靈巧手 |
優(yōu)點 | 控制精度高、功能全面 | 體積小、重量輕、成本低、抗沖擊性強 |
缺點 | 集成性差、成本高、控制系統(tǒng)復(fù)雜 | 控制精度低、靈活性受限 |
適用場景 | 精密裝配、醫(yī)療手術(shù)輔助 | 物流分揀、工業(yè)搬運 |
數(shù)據(jù)來源:觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
按驅(qū)動源類型,可將靈巧手分為電機驅(qū)動、液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動等多種類型。驅(qū)動源是驅(qū)動系統(tǒng)的動力源,驅(qū)動源性能決定了驅(qū)動系統(tǒng)的驅(qū)動性能。目前,主流的驅(qū)動源有:電機驅(qū)動、液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、形狀記憶合金(SMA)驅(qū)動。電機驅(qū)動是目前多指靈巧手的主要驅(qū)動方式之一,具有驅(qū)動力大、控制精度高、響應(yīng)快、模塊化設(shè)計、易于更換維護(hù)等優(yōu)點。但是電機本身固有的體積較大等缺陷,導(dǎo)致無論是外置還是內(nèi)置,都會占用較大的物理空間,并且市場上很難匹配到通用電機。相比之下,液壓驅(qū)動式機械手的驅(qū)動系統(tǒng)一般由液動機、伺服閥、油泵和油箱等組成,驅(qū)動機械手完成任務(wù),常被用于工業(yè)機械手中,適合大型抓取作業(yè)。液壓驅(qū)動能獲得較大的工作力,能帶動較大的負(fù)荷,但體積大,成本高,容易被污染。
電驅(qū)靈巧手與液壓靈巧手對比
/ | 電驅(qū)靈巧手 | 液壓靈巧手 |
優(yōu)點 | 控制精度高、響應(yīng)速度快、體積小 | 功率密度大、負(fù)荷高 |
缺點 | 功率密度低 | 控制精度低、響應(yīng)速度慢、體積大 |
適用場景 | 精密裝配、醫(yī)療 | 重型機械操作 |
數(shù)據(jù)來源:觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
按傳動方式劃分,可將靈巧手分為齒輪傳動、連桿傳動、腱繩傳動等多種類型。齒輪傳動是通過齒輪之間的嚙合來傳遞動力和運動的傳動方式,具有高傳動效率和精確的運動控制特性,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜且成本較高;連桿傳動利用連桿組件將動力源的運動轉(zhuǎn)化為手指的運動,其特點是剛度大、負(fù)載能力強且成本較低,不過結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜、體積較大且柔性不足;腱繩傳動則通過腱繩連接動力源與手指關(guān)節(jié),實現(xiàn)動力傳遞,具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、靈活性高的優(yōu)點,但精度相對較低且腱繩易磨損,壽命有限。在實際運用上,連桿傳動方案較為成熟,在現(xiàn)有靈巧手傳動方案中使用較為常見;長期看腱繩傳動優(yōu)勢更加明顯,有望成為未來的主流方案。
靈巧手不同傳動方式的對比情況
/ | 齒輪傳動 | 連桿傳動 | 腱傳動 |
定義 | 通過多個齒輪的相互嚙合,將輸入軸的運動和動力傳遞到輸出軸,實現(xiàn)速度、扭矩和方向的轉(zhuǎn)換 | 通過一系列剛性或半剛性的連桿組件將動力源的運動傳遞到末端執(zhí)行器 | 模仿人類肌腱系統(tǒng),通過腱繩牽引實現(xiàn)動力傳遞 |
優(yōu)點 | 傳動效率高,手指動作相互獨立且靈活度高,抓取力大 | 剛度大,負(fù)載能力強,制造簡單,成本低 | 靈活性高,結(jié)構(gòu)緊湊,重量輕,可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳動 |
缺點 | 結(jié)構(gòu)復(fù)雜,重量大,故障率較高,成本高 | 自重重,抗沖擊能力弱,柔性不足,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積大 | 精度不高,抓取力不大,易磨損,裝配復(fù)雜性高,腱繩壽命有限 |
典型案例 | VincentHandi-limbultraHand | BeBionicHand因時機器人-RH56DFX | ShadowHandPISA/IITSoftHand |
數(shù)據(jù)來源:觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
根據(jù)觀研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國靈巧手行業(yè)發(fā)展趨勢分析與投資前景研究報告(2025-2032年)》顯示,靈巧手電機主要有空心杯電機、直流無刷電機和無框力矩電機??招谋姍C采用無鐵芯結(jié)構(gòu),具有高效能和低噪音優(yōu)點,適用于高精度控制;直流無刷電機通過電子換向器控制磁場,具有高轉(zhuǎn)速和高效能特點;無框力矩電機設(shè)計特殊,能實現(xiàn)高精度力矩輸出,適用于要求快速響應(yīng)和降低轉(zhuǎn)動慣量的場合。
靈巧手電機類型及特點
項目 | 空心杯電機 | 直流無刷電機 | 無框力矩電機 |
結(jié)構(gòu) | 采用無鐵芯轉(zhuǎn)子,也叫空心杯型轉(zhuǎn)子,屬于直流永磁的伺服、控制電機。 | 由電動機主體和驅(qū)動器組成,電動機的定子繞組多做成三相對稱星形接法,轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體。 | 由轉(zhuǎn)子、定子和力矩控制組件等構(gòu)成,無外框結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)子和定子設(shè)計特殊,利于實現(xiàn)高精度力矩輸出,減少機械限制和轉(zhuǎn)動慣量。 |
原理 | 采用無鐵芯轉(zhuǎn)子,這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)徹底消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗,同時其重量和轉(zhuǎn)動慣量大幅降低,從而減少了轉(zhuǎn)子自身的機械能消耗。 | 無刷直流電機由電動機主體和驅(qū)動器組成,是一種典型的機電一體化產(chǎn)品,通過電子換向器控制電機的磁場,實現(xiàn)無接觸的換向。 | 基于電磁感應(yīng),精確控制定子繞阻電流產(chǎn)生的磁場與轉(zhuǎn)子永磁體磁場相互作用,無框結(jié)構(gòu)優(yōu)化磁場分布和力矩傳遞效率。 |
效率 | 最大效率一般在80%以上,部分產(chǎn)品達(dá)到90%以上 | 可達(dá)90%以上,部分高性能的直流無刷電機效率能達(dá)到95%左右 | 一般在80%-90%左右,受多種因素影響,優(yōu)化設(shè)計可使部分電機達(dá)到90%以上。 |
轉(zhuǎn)速 | 轉(zhuǎn)速非常高,可以達(dá)到數(shù)萬轉(zhuǎn)每分鐘 | 可以實現(xiàn)較高的轉(zhuǎn)速,但通常在10000轉(zhuǎn)/分鐘以下 | 通常在每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)以下,側(cè)重穩(wěn)定力矩輸出,高轉(zhuǎn)速時受散熱和機械強度影響。 |
轉(zhuǎn)動慣量 | 轉(zhuǎn)動慣量最低 | 相對較高 | 轉(zhuǎn)動慣量較低,能快速響應(yīng)力矩變化,實現(xiàn)高精度動態(tài)控制。 |
響應(yīng)速度 | 起動、制動迅速,響應(yīng)極快,機械時間常數(shù)小于28毫秒,部分產(chǎn)品可以達(dá)到10毫秒以內(nèi)。 | 響應(yīng)速度相對無刷空心杯電機較慢。 | 響應(yīng)速度極快,能在毫秒級甚至微秒級對控制信號進(jìn)行精確力矩調(diào)整。 |
噪音 | 噪音水平極低。 | 噪聲也較低,沒有電刷摩擦和換向電流的噪聲。 | 噪音小,運行平穩(wěn),無明顯機械振動和電磁噪聲。 |
運行穩(wěn)定性 | 轉(zhuǎn)速波動很小,作為微型電動機其轉(zhuǎn)速波動能夠容易地控制在2%以內(nèi)。 | 穩(wěn)定性好 | 運行穩(wěn)定,能長時間保持穩(wěn)定力矩輸出,受干擾小,可通過閉環(huán)控制提高穩(wěn)定性。 |
數(shù)據(jù)來源:觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
靈巧手作為機器人技術(shù)中的關(guān)鍵末端執(zhí)行器,近年來在工業(yè)自動化、服務(wù)機器人、醫(yī)療康復(fù)、教育娛樂等多個領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場需求的日益增長,靈巧手行業(yè)正迎來前所未有的發(fā)展機遇。在國際上,靈巧手技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)相對成熟,具有代表性的國外企業(yè)包括Qbrobotics、SCHUNK、ShadowRobot和Tesla。這些企業(yè)成立較早,具有明顯的先發(fā)優(yōu)勢。例如,SCHUNK于1982年開始從事機器人抓取技術(shù)的研究,其產(chǎn)品以工業(yè)級的可靠性和模塊化設(shè)計著稱;ShadowRobot則成立于1997年,專注于高自由度靈巧手的研發(fā),并且在AI融合方面有深厚的技術(shù)積累。近年來,我國的靈巧手企業(yè)也迅速崛起,發(fā)展勢頭迅猛。以因時機器人、兆威電機、傲意科技和帕西尼為代表的企業(yè),在技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品應(yīng)用方面取得了顯著成就。例如,因時機器人是國內(nèi)最早實現(xiàn)靈巧手商業(yè)化量產(chǎn)的企業(yè)之一,其產(chǎn)品在性價比方面具有突出優(yōu)勢;兆威電機則憑借其在微型傳動系統(tǒng)領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢,自主研發(fā)了電動直驅(qū)多指仿生靈巧手。
國內(nèi)外靈巧手產(chǎn)品對比
/ | 產(chǎn)品 | 成立時間 | 自由度 | 驅(qū)動方式 | 傳動方案 |
Qbrobotics | QbSoftHand | 2011 | 19 | 電機 | 腱繩 |
SCHUNK | SVH | 1945 | 20 | 電機 | 連桿 |
Shadow | Dexterous | 1997 | 24 | 電機 | 腱繩 |
Robot | RobotHand | 1997 | 24 | 電機 | 腱繩 |
Tesla | OptimusGen3 | 2003 | 22 | 電機 | 腱繩 |
因時機器人 | RH56BFX系列 | 2016 | 6 | 電機 | 絲杠 |
兆威機器人 | 兆威靈巧手 | 2001 | 17/20 | 電機 | 絲杠 |
傲意科技 | ROHand | 2015 | 6 | 電機 | 絲杠 |
帕西尼 | DexH5 | 2021 | 13 | 電機 | 連桿 |
數(shù)據(jù)來源:觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
2、人形機器人產(chǎn)業(yè)加速落地,靈巧手東風(fēng)已至
2022年底ChatGPT的推出引發(fā)了生成式AI熱潮,作為AI具身智能最佳落地實體的人形機器人,成為2023年以來熱度最高的投資方向之一。從產(chǎn)業(yè)端來看,受益于政策、產(chǎn)業(yè)巨頭等方面的加持,人形產(chǎn)業(yè)趨勢提速,其大小腦訓(xùn)練路徑、硬件架構(gòu)方案等持續(xù)明晰、成熟,盡管靈巧手精準(zhǔn)性、關(guān)節(jié)扭矩、續(xù)航仍存制約,但產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢明晰,人形機器人應(yīng)用落地指日可待。資本有力賦能人形產(chǎn)業(yè)發(fā)展,市場規(guī)?;蜓杆僭鲩L。從投資數(shù)據(jù)來看,2023年我國人形機器人相關(guān)投資金額54.31億元,投資事件21起;2024年投資金額132.7億元,投資事件52起,資本支持持續(xù)賦能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
數(shù)據(jù)來源:觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
國家高度重視人形機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展,2025年《政府工作報告》首次提出“要培育具身智能,發(fā)展智能機器人”,各地均在資金、產(chǎn)業(yè)配套等方面給予充分支持,紛紛出臺相關(guān)支持政策,地方性產(chǎn)業(yè)投資基金接續(xù)成立,賦能行業(yè)培育壯大。
人形機器人產(chǎn)業(yè)相關(guān)政策
時間 | 文件名稱 | 發(fā)布機構(gòu) | 內(nèi)容及意義 |
2025.3 | 《珠海市推動人工智能與機器人產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展若干措施(征求意見稿)》 | 珠海市工業(yè)和信息化局 | 深入貫徹落實國家、省發(fā)展人工智能與機器人產(chǎn)業(yè)的決策部署,構(gòu)筑高技術(shù)、高成長、大體量的產(chǎn)業(yè)新支柱,加快建設(shè)“云上智城” |
2025.3 | 四川省人工智能產(chǎn)業(yè)專項支持政策 | 四川省人民政府 | 目前已經(jīng)建立人工智能重點產(chǎn)業(yè)鏈推進(jìn)機制,擬對人工智能技術(shù)攻關(guān)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、算力和數(shù)據(jù)供給、要素保障等方面予以支持,全面推動四川省人工智能產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展壯大。 |
2025.3 | 《廣東省推動人工智能與機器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展若干政策措施》 | 廣東省人民政府辦公廳 | 為深入貫徹落實國家發(fā)展人工智能與機器人產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略決策,著力構(gòu)筑高技術(shù)、高成長、大體量的產(chǎn)業(yè)新支柱,打造全球人工智能與機器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新高地. |
2025.3 | 廣東省屬人工智能與機器人產(chǎn)業(yè)投資基金 | 中國工商銀行廣東省分行 | 該基金首期規(guī)模為20億元人民幣,將重點投資于省內(nèi)外人工智能、機器人等科技創(chuàng)新和先進(jìn)制造領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)鏈。目前,基金已儲備擬投資項目10余個,顯示出廣東省在推動科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級方面的積極布局。 |
2025.3 | 《武漢市2025年人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》 | 武漢市人民政府 | 武漢市財政部門“專項資金+產(chǎn)業(yè)基金”大力支持人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展,設(shè)立3000億規(guī)?;穑⑷蒎e免責(zé)機制。 |
2025.3 | 《深圳市具身智能機器人技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃(2025-2027年)》 | 深圳市科技創(chuàng)新局 | 通過技術(shù)突破和企業(yè)培育,到2027年將具身智能機器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模提升至1000億元以上。 |
2025.3 | 《政府工作報告(2025)》 | 國務(wù)院 | 2025年《政府工作報告》中首次提出要培育具身智能,發(fā)展智能機器人。持續(xù)推進(jìn)“人工智能+”行動,將數(shù)字技術(shù)與制造優(yōu)勢、市場優(yōu)勢更好結(jié)合起來,支持大模型廣泛應(yīng)用,大力發(fā)展智能網(wǎng)聯(lián)新能源汽車、人工智能手機和電腦、智能機器人等新一代智能終端以及智能制造裝備。 |
2025.2 | 《蘇州工業(yè)園區(qū)具身智能機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃(2025-2027年)》 | 蘇州市人民政府 | 搶抓發(fā)展機遇,緊扣園區(qū)發(fā)展實際,積極推動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新,加快塑造新動能、新優(yōu)勢,助力高水平推進(jìn)新型工業(yè)化,更好賦能區(qū)域高質(zhì)量發(fā)展。 |
2025.2 | 《杭州市人民政府辦公廳關(guān)于印發(fā)杭州市促進(jìn)人形機器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干政策措施的通知》 | 杭州市人民政府辦公廳 | 打造人形機器人產(chǎn)業(yè)集群的規(guī)劃部署,培育新質(zhì)生產(chǎn)力,賦能機器人產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展 |
2025.2 | 萬臺機器人創(chuàng)新應(yīng)用計劃 | 北京經(jīng)開區(qū)機器人與智能制造產(chǎn)業(yè)局 | 北京亦莊將發(fā)布機器人九大標(biāo)桿場景機會清單,亦莊將在2年內(nèi)釋放超萬臺、近50億元具身機器人應(yīng)用機會,并發(fā)布養(yǎng)老、醫(yī)療、園林等機器人標(biāo)桿示范場景具體需求和企業(yè)需求。 |
2025.2 | 《北京具身智能科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)培育行動計劃(2025-2027年)》 | 北京市科學(xué)技術(shù)委員會等 | 到2027年,北京具身智能的量產(chǎn)總規(guī)模將率先突破萬臺,培育千億級產(chǎn)業(yè)集群;支撐不少于100家創(chuàng)新主體開展技術(shù)創(chuàng)新,提升產(chǎn)品迭代速度。 |
數(shù)據(jù)來源:觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
根據(jù)2024年首屆中國人形機器人產(chǎn)業(yè)大會發(fā)布的《人形機器人產(chǎn)業(yè)研究報告》,2024年,中國人形機器人市場規(guī)模約27.6億元,隨著技術(shù)進(jìn)步、應(yīng)用范圍擴大以及需求增長,到2029年,規(guī)模有望增長至750億元,到2035年進(jìn)一步增至3000億元。
數(shù)據(jù)來源:觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
2023年全球機器人靈巧手市場容量為66.69萬只,市場規(guī)模為15.07億美元。隨著研究不斷深入和技術(shù)突破,其應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)拓展,市場前景廣闊。預(yù)計到2030年,市場容量有望達(dá)到141.21萬只,市場規(guī)模將實現(xiàn)30.35億美元,CAGR為14.5%。
數(shù)據(jù)來源:觀研天下數(shù)據(jù)中心整理(zppeng)

【版權(quán)提示】觀研報告網(wǎng)倡導(dǎo)尊重與保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)。未經(jīng)許可,任何人不得復(fù)制、轉(zhuǎn)載、或以其他方式使用本網(wǎng)站的內(nèi)容。如發(fā)現(xiàn)本站文章存在版權(quán)問題,煩請?zhí)峁┌鏅?quán)疑問、身份證明、版權(quán)證明、聯(lián)系方式等發(fā)郵件至kf@chinabaogao.com,我們將及時溝通與處理。