核心观点：

• 灵巧手占人形机器人硬件价值比重达15%-20%。根据高工机器人产业研究所（GGII）数据，2024年机器人灵巧手销量为0.57万只，2024-2030年CAGR达90%，到2030年预计超34万只，其中人形领域销量32.5万只。
• 灵巧手厂商主要包括三类，分别是灵巧手独立集成商、人形机器人本体厂商和多领域布局厂商。独立集成商更聚焦于灵巧手产品，因此也较其他类型厂商更早推出成熟产品；人形机器人本体厂商通过自研技术打通末端抓取能力，与自身产品具备更好的适配性。
• 欠驱动将逐渐成为更普及化的人形机器人灵巧手的主流方案。全驱动灵巧手虽然优势显著，但提升了设计难度及安装复杂性，并推高整体研发制造成本，在一定程度上制约了其商业应用广度；欠驱动灵巧手虽然难以应用于复杂场景，但其整机零部件更加精简，成本更低且体积与重量更小，因此商业应用和推广优势更加明显。
• 灵巧手轻量化核心在于结构件而非单点零件。末端质量直接放大惯量与碰撞能量，进而抬升力控难度与安全冗余。同时自由度提升会显著增加驱动与传动单元数量，若结构件不做轻量化，灵巧手整体往往会在“尺寸-重量-刚度”三角中失衡。国内企业近年来在轻量化方向通过碳纤维或轻合金骨架实现针对性突破，灵巧手自重大部分已控制在1kg以内，最轻可低至350g。
• 传感器加配正成为灵巧手能力跃迁的决定性变量。随着灵巧手自由度与操作复杂度同步提升，仅依赖头部摄像头或关节编码器等远端感知已难以支撑精细操作与稳定力控。因此，近年来灵巧手的演进方向正从单一传感器叠加转向围绕末端构建视觉+触觉的感知闭环，通常以掌部或指尖近场视觉缩短感知到执行的链路。

传统两指夹爪、真空吸盘等低端执行器仅能完成单一刚性作业，无法适配精密制造、医疗康复、深空探测等场景的柔性操作需求，成为制约机器人产业升级的核心瓶颈。机器人灵巧手作为仿生类人高端执行器，集成多自由度结构、精密驱动、触觉感知等核心技术，是破解末端操作短板的最优解之一，也是人形机器人量产落地的核心必备部件。

图表1 机器人价值量占比示意图

资料来源：融中研究

（1）灵巧手概况分析

1）基本情况

• 定义

灵巧手是一种末端执行器，相较于传统的工业机器人，其将手腕连接处的工具替换为手掌。灵巧手通过多关节仿生设计（主流12-22个自由度）和全域感知系统，突破工业机械手的局限，可模拟人手完成强力抓取、精准拿捏（力控精度达0.01N）等复杂动作，趋势是深度仿人，以适应类人工作环境。灵巧手集成了力觉、触觉和视觉等多种传感器，赋予了机器人操作、抓取、感知物体的能力，是人形机器人实现人机交互、完成复杂任务的关键所在，被称作机器人进入日常生活的“最后一厘米”。

图表2 灵巧手示意图

资料来源：BrainCo强脑科技、融中研究

• 特征

人形机器人被视作机器人融入人类世界的最佳形态，其自带通用身体，无需改造现有道路、楼梯、工具与产线，就能像人一样无缝切换场景、执行多元任务，实用性凸显出其未来具备广阔的商业场景。而作为其“最后触点”的灵巧手，则把这一通用性落到细节，多关节、多自由度的仿生结构复刻人手的抓握、操持与感知，可在同一臂展内完成捏硬币、握电钻、系鞋带等精细动作，是决定人形机器人能否真正到岗即用的核心执行器。

图表3 灵巧手特征

资料来源：融中研究

• 分类

灵巧手种类多样，在精度、灵活性、成本等多方面各有优劣：1）按照自由度数量可分为全驱动和欠驱动；2）按照驱动结构可分为驱动器外置、内置或混合制；按照具体驱动方式可进一步细分为电机驱动、液压驱动、气压驱动、形状记忆合金驱动；3）按照机械传动形式可分为腱传动、连杆传动、齿轮/涡轮蜗杆传动、丝杠传动；4）按照感知技术可分为内部感知和外部感知。

图表4 灵巧手分类

资料来源：东吴证券研究所、融中研究

2）发展历程

灵巧手从夹持器演化而来，夹持器主要应用于传统工业场景，自由度低且难以实现精确掌控；灵巧手则可以良好应用于强力抓取、精准捏取等场景，实现与复杂环境的良好交互。

• 夹持器到灵巧手演进历程

1954-1961年，里程碑量产定型。1954年乔治・德沃尔提交工业机器人专利，并造出全球首台Unimate物理样机，1961年正式交付通用汽车量产商用，标配两指平行气动刚性夹持器，无任何传感器、无位置反馈，仅简单开闭动作，奠定现代机器人夹持器基础范式。

1961-1967年，技术路线普及。轻量化高速场景使用气动夹持器，重型铸件场景使用液压夹持器；结构均为2自由度以内刚性硬爪，定位精度仅±5mm，只能抓取规则、硬质、无易损性标准零件。

1967-1973年，实验室灵巧手萌芽。1968年斯坦福大学研制出3自由度简易机械夹爪原型，首次跳出纯开闭逻辑；1973年麻省理工学院提出仿生手理论构想，指出原有夹持器无法精细操作的核心短板，开启后续灵巧手仿生迭代时代。

图表5 灵巧手演进过程

资料来源：中泰证券研究所、融中研究

• 灵巧手发展历程

1974-1980年，首款灵巧手问世。1974年，日本电工实验室研发的Okada灵巧手是严格意义上的第一款灵巧手，该手为三指灵巧手，共有11个自由度，可以进行连续平滑的抓取运动。

1980-2000年，集成化升级。得益于计算基本技术的快速发展，灵巧手的设计也更加集成化，并配备了更复杂的驱动系统和更多自由度，

2000-2020年，国产化突破。灵巧手的集成化、灵活度、智能化程度持续提升，同时国产灵巧手研究也开始发力。

2020年至今，智能化升级。灵巧手研究速度大幅加快，特斯拉于2022年推出Optimus系列灵巧手，设计更加集成，后持续迭代并逐渐成为人形机器人行业标杆；国内如宇树科技、灵巧智能等也相继推出自己的灵巧手产品。

图表6 重点灵巧手产品发展历史梳理

资料来源：国联民生证券研究所、融中研究

（3）行业现状分析

1）政策梳理

政策早期侧重宏观定调，将灵巧手纳入未来产业、智能机器人核心攻关范畴，明确技术短板突破与国产化替代方向；同时聚焦产业稳增长与应用推广，推动研发迭代、产业化落地与场景适配；目前政策方向则更注重细化标准体系，针对结构设计、感知精度等核心参数划定规范，同步锚定产业链供应链构建目标。

图表7 机器人灵巧手相关政策梳理

资料来源：公开信息整理

2）技术路线

灵巧手技术路线主要分仿人路线和特化路线。仿人路线以模仿人手结构、运动方式和感知能力为目标；特化路线则以强化特定性能为导向，设计特化形态。目前大多数灵巧手走仿人路线，部分科研团队积极探索特化路线，拓宽灵巧手发展边界。

• 仿人路线

为具备人手运动效果，在自由度、传动方式上结构仿生。自由度方面，部分灵巧手自由度接近人手，尽可能复现人手精细动作提供结构基础支撑，例如帕西尼DexH13有16个自由度，兆威机电灵巧手有17-20自由度。在传动方式方面，部分灵巧手采用腱绳传动模拟人手的腱与肌肉，减少机械式转动关节带来的限制，提高整理灵活性，如Shadow Dexterous灵巧手。

为具备人手级感知能力，在传感技术上功能仿生。触觉传感器模拟人手触觉，部分灵巧手单手配备近千个多维触觉传感单元，通过几千个触觉信号精确感知物体的纹理、硬度、温度等物理特性，如帕西尼DexH13。在皮肤触感方面，柔性电子皮肤模拟人手皮肤，进行曲面贴合，布置大量感应点，实现全覆盖感知，例如华威科的柔性电子皮肤，每个感应点面积仅1平方毫米，一只机器人灵巧手可布置超1000个感应点，灵敏度达1克级别。

图表8 帕西尼DexH13灵巧手（左）与华威科柔性电子皮肤（右）图示

资料来源：帕西尼感知科技、湖北日报、融中研究

• 特化路线

核心聚焦高适应性，面向特定需求场景。特化路线以“拓展灵巧手应用边界”为目标，可应对多样化操作场景，以创新结构为设计核心，突破传统灵巧手局限，例如触手形方案和卷尺型方案。

触手形方案模仿章鱼，实现高适应性、高负载和抓取稳定性。中科大团队研发的触手型执行器SpiRobs在结构上受生物对数螺旋结构启发，运动方式上模仿章鱼触手，使用电机驱动电缆，通过控制触手的卷曲/舒展运动来实现到达、包裹、抓取和运输不同物体；它可以对多尺度物体、不规则物体进行抓取，负载最高可达260倍自重，实现了高适应性和抓取稳定性。

卷尺形方案具备轻量化、柔性、可扩展性特点，主要场景为极端环境。加州大学团队研发的卷尺形执行器GRIP-tape使用类似卷尺的双向带簧附肢，实现一定柔性和扩展性，预计未来GRIP-tape可凭借其轻量化、柔性、高可扩展性、多模式操作能力在农业与太空、深海等极端环境落地。

图表9 中科大触手形执行器（左）与加州大学卷尺形执行器（右）图示

资料来源：中国科学技术大学、加州大学、融中研究

3）灵巧手自由度解析

• 人类手掌自由度分析

自由度是指一个部位可以独立运动的方向数，人手（五指+手腕）共计具有24个自由度。据《机器人灵巧手——建模、规划与仿真》，其中拇指端具有5个自由度，包括指间关节（1个）、掌骨关节（2个）、掌骨和小腕骨指间关节（2个）主要完成屈曲和对握功能；其他手指均具有4个自由度，包括远指关节（1个）、中指关节（1个）、掌骨关节（2个）主要完成屈曲和伸展功能；腕部3个自由度，含腕的外展、腕的曲度、掌的弧度，可以实现伸展和侧摆动作。

人手这种高密度的自由度布局，结合肌肉肌腱的精准驱动与触觉、本体感觉的实时反馈，使人手既能实现微妙的抓取动作，如握持鸡蛋、锤子等异形物体；也能完成精细的工作操作，如如穿针引线、精密加工等；同时，人手也可在极短时间内切换力的输出与运动模式。以上各种场景的灵活应用，使人手成为当前机器人灵巧手技术模仿的主要目标。

图表10 人手关节与自由度示意图

资料来源：《机器人灵巧手——建模、规划与仿真》、融中研究

• 灵巧手自由度分析

全驱动既是机器人的灵巧手驱动源数量等于自由度；欠驱动既是驱动源数量小于自由度。全驱动方案每个指关节都有驱动器，功能接近人手，可实现更高的精度；而欠驱动虽然集成度更高，但功能性不足，对于精度要求比较高的手指精巧控制无法胜任。

自由度越多，设计难度越大，难题之一是如何安置众多驱动器，让灵巧手的尺寸接近人手。目前已知自由度最多的是Shadow Hand，自由度达到24个。全驱动灵巧手虽然优势显著，但显著提升了设计难度及安装复杂性，并推高整体研发制造成本，在一定程度上制约了其商业应用广度；欠驱动灵巧手虽然难以应用于复杂场景，但其整机零部件更加精简，成本更低且体积与重量更小，因此商业应用和推广优势更加明显。因此，欠驱动将逐渐成为更普及化的人形机器人灵巧手的主流方案。

图表11 全驱动与欠驱动对比

资料来源：《机器人灵巧手——建模、规划与仿真》、融中研究

（4）灵巧手市场规模及竞争格局

1）市场规模

• 灵巧手市场容量

当前行业仍处于技术验证与小批量落地阶段，工业场景是核心落地载体，医疗与人形机器人场景尚处验证与试产阶段。行业核心矛盾之一是性能与成本的平衡，全驱动高性能灵巧手价格高昂难以普及，欠驱动低成本产品在力控精度与感知能力上存在短板。未来市场表现将取决于核心技术（如触觉传感、轻量化材料）的低成本突破及新场景商业化进度，整体呈现长期有潜力、短期增速承压的中性格局。

灵巧手市场未来将稳步扩张。2024年市场容量为76.01万只，预计2030年将增至141.21万只，7年复合增速约11.3%；但同比增速从2024年的13.98%逐年回落至2030E的7.65%，这一趋势既源于下游工业自动化、医疗康复、人形机器人等场景的需求扩容，也符合行业从早期高速渗透向成熟阶段过渡的规律，当基数扩大、核心技术瓶颈及场景商业化验证周期偏长，将共同导致增长动能边际放缓。

图表12 全球灵巧手市场容量预期

资料来源：融中研究

根据高工机器人产业研究所（GGII）数据，2024年机器人灵巧手销量为0.57万只，2024-2030年CAGR达90%，到2030年预计超34万只，其中人形领域销量32.5万只。这一增长背后，是传动技术、感知能力与轻量化设计的协同突破。

图表13 中国灵巧手市场销量预期

资料来源：高工机器人产业研究所（GGII）、融中咨询

• 灵巧手市场规模

灵巧手增长动力主要源于产品结构升级与下游需求扩容，带力控、触觉感知的多自由度高端灵巧手占比提升，单价显著高于基础抓取产品，成为金额增长核心支撑。

从数据来看，长期随技术成熟与新场景落地仍具较大增长空间。2024年灵巧手市场规模为17.06亿美元，预计2030年将增至30.36亿美元，7年复合增长率约10.4%；同比增速从2024年的13.21%逐年回落至2030年的6.86%。

图表14 全球灵巧手市场规模

资料来源：融中研究

• 灵巧手竞争格局

灵巧手竞争格局共有三类玩家，分别是灵巧手独立集成商、人形机器人本体厂商和多领域布局厂商。独立集成商更聚焦于灵巧手产品，因此也较其他类型厂商更早推出成熟产品；人形机器人本体厂商通过自研技术打通末端抓取能力，与自身产品具备更好的适配性；多领域布局厂商打破传统方式，探索多种技术路径，更加适配复杂场景和特异性场景应用。

独立集成商方面，国外厂商虽发展较早，但产品售价较高，以Shadow Robot为代表，其系列产品广受NASA等全球顶尖机构认可，但较为昂贵。反观国内，产品单价普遍介于5-10万元之间，不同厂商在自由度、核心部件设计、感知等层面各有特点。

图表15 独立集成商灵巧手产品概况

资料来源：国元证券研究所、融中研究

人形机器人本体厂商方面，近年推出自身本体产品后将研发重心拓展至灵巧手方向，且持续进行多自由度控制、结构设计、任务适用性等维度的迭代。

图表16 人形机器人本体厂商灵巧手概况

资料来源：国元证券研究所、融中研究

随着脑机接口与灵巧操作技术的融合发展，国内企业如BrainCo、傲意科技等，探索多种技术路径向康复、工业和具身交互等场景应用布局，兆威机电、雷赛智能凭借强大工业储备切入灵巧手赛道。

图表17 多领域厂商灵巧手产品概况

资料来源：国元证券研究所、融中咨询

（5）灵巧手产业链结构

上游为技术密集型根基，由驱动传动、感知传感、材料结构件及核心算法四大模块构成。驱动端以空心杯电机、微型谐波减速器及仿生腱绳为核心，国内在微型极限制造上仍有差距，感知端触觉传感器是最大瓶颈。

中游是价值整合中枢，参与主体多元分化：零部件龙头（蓝思科技、兆威机电等）核心部件实现批量交付；技术创企（灵心巧手等）以全球高自由度市场80%份额和月产千台确立行业领先地位；整机厂（特斯拉、智元等）自研定义技术天花板；海外品牌（Shadow Robot）因价格昂贵、放量迟缓被中企反超。

下游应用梯度演进：科研教育、工业自动化（精密装配、柔性分拣）、特种作业（太空、核能、深海）等B端场景先行验证；医疗领域（智能假肢、手术机器人）创造极高社会价值；消费与服务（人形机器人、互动娱乐）是未来最大增量。下游正从“能懂”向“能用、好用”转变，需“手-感知-脑”一体化方案驱动，由工业刚需逐步向商业、医疗及家庭领域拓展。

图表18 灵巧手产业链全景图

资料来源：华创证券、融中研究

（1）灵巧手驱动模块分析

1）内外置驱动方案分析

根据驱动器所在位置可以把灵巧手分为外置驱动、内置驱动和混合置驱动。1）外置指将驱动器放在手部外部或手臂上，使手指更为纤细并且可以采用更大功率的驱动器以满足手指抓取的需求，但同时具有精度较低、无法反映手指关节位置和驱动力的缺点；2）内置指将驱动器集成在手指内部，具有更高的精度，但集成式驱动器会导致灵巧手的体积变大，会影响其灵活度；3）混合置指将主要的驱动器内置，便于精确控制，将辅助的驱动器外置便于提高抓取力。虽然混合置结合了内置和外置的一部分优点，但其由于部分驱动器外置，仍需要采用腱传动，结构复杂、重量较大。

当前内置虽为当前市场的主流方案，但从短期来看，采用外置和混合置方案的灵巧手负载能力更强，ToB简单场景落地更快。随着后续技术的不断优化，精细化场景需求提升，驱动器内置式灵巧手需求量也将上升。

图表19 内置驱动（左）与外置驱动（右）示意图

资料来源：东吴证券研究所、融中研究

2）灵巧手驱动方式分析

根据驱动方式分类，灵巧手主要的驱动源包括4种，分别是：液压驱动、电机驱动、气压驱动、形状记忆合金驱动。电机驱动在灵巧手控制中应用更加广泛，电动机驱动具备体积小、响应快，调控方便、稳定性好、精度高、输出力矩稳定等优点，更加适合灵巧手的使用；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，轨迹精度不够；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；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，且反应快速，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。

图表20 不同驱动种类的灵巧手特性

资料来源：东吴证券研究所、融中研究

3）电驱动灵巧手电机分析

电驱动灵巧手所采用的电机可分为空心杯电机、无刷直流电机、无框力矩电机三大类：空心杯电机采用无铁芯结构，具有高效能和低噪音优点，适用于高精度控制；直流无刷电机通过电子换向器控制磁场，具有高转速和高效能特点；无框力矩电机采用无外壳设计，基于电磁感应精准控制磁场间相互作用，运行稳定且受干扰小。

图表21 灵巧手应用的不同电机对比

资料来源：麦高证券研究发展部、融中研究

空心杯电机方案能效高，适合电池供电且长时间运行的灵巧手。空心杯电动机采用无铁芯转子，消除了由于铁芯形成涡流而造成的电能损耗，因此效率更高，转动惯量小，易于控制。根据《空心杯微型电机及线圈的研究进展》，空心杯电机主要具备以下特点：1）节能特性：能量转换效率很高，其最大效率一般在65%以上，部分产品可达到90%以上（铁芯电动机一般不超过75%）；2）控制特性：起动、制动迅速，响应极快，根据《空心杯微型电机及线圈的研究进展》，机械时间常数小于28毫秒，部分产品可以达到10毫秒以内（铁芯电动机一般在100毫秒以上）；3）波动特性：运行稳定性十分可靠，转速的波动很小。作为微型电动机，空心杯电机的转速波动能够容易地控制在2%以内。因此空心杯电机特别适合电池供电同时又要求长时间运行的应用场合，例如仿生手、人形机器人和手持电动工具等。

图表22 空心杯电机结构示意图

资料来源：万泰电机、融中研究

直流无刷电机体积大、成本低，有望成为降本替代路线。直流无刷电机由电动机主体（定子、转子、位置传感器）和驱动器（功率电子器件、控制单元）组成，借助霍尔元件实现电机的连续运转，主要应用于新能源汽车、智能家居等场景。直流无刷电机相对于空心杯电机、无框力矩电机成本较低，能够满足人形机器人降本需求，但是体积相对较大，需要集成在机器人手臂中，常与腱绳传动方案搭配使用。

图表23 直流无刷电机结构示意图

资料来源：江苏鼎智、融中研究

无框力矩电机满足机器人高集成化需求，目前应用较少。无框力矩电机是一种无外壳、直驱型永磁伺服电机，由定子绕组、永磁体转子及编码器构成。无框力矩电机具有低转速高扭矩的特点，能够直接驱动灵巧手运作，能够省略齿轮等传动装置。无框力矩电机组成的传动系统中没有齿轮、皮带或者皮带轮等传动部件，能够实现更高的效率和更轻的重量，满足人形机器人灵巧手轻量化和集成化的需求。

当前灵巧手采用无框力矩电机直驱方案的应用相对较少，当前仅有Dexhand和Spacehand等少数灵巧手采用无框力矩电机。

图表24 无框力矩电机结构示意图

资料来源：科尔摩根、融中研究

从目前应用角度来看，空心杯与直流无刷电机在未来仍会是人形机器人灵巧手的主流电机方案，无框力矩电机得益于其优秀的功率密度和直驱设计，有望实现部分应用。

4）企业展示

鸣志电器深耕控制电机及驱动系统，无齿槽空心杯业务高增。鸣志电器自1994年成立，2017年于上交所上市，在高精度控制电机及其驱动系统领域处于行业领先地位。2024年，公司无刷空心杯产品线销售规模同比增加超过30%，在机器人领域的无齿槽空心杯业务同比增长近200%。公司新推出适用于灵巧手的10mm外径无刷无齿槽电机，包括最大长度分别为32mm和25mm的ECH10032与ECH10025两种型号，具备轻质小巧、运行平稳、灵活集成减速箱与编码器的优点。

拓邦股份空心杯电机产品齐全，同时具备较强的灵巧手执行器能力。拓邦股份成立于1996年，于2007年成为国内第一家智能控制领域上市公司。近年来，公司大力布局机器人行业，在2024年该领域实现营业收入4.68亿元，同比+6.09%，毛利率28.68%，同比+0.58pct。在空心杯电机领域，公司已实现覆盖7mm至40mm外径、有刷及无刷的产品型号。另外，公司还研制出了集成空心杯电机、减速箱、丝杆和编码器的灵巧手驱动模组，纳米镀层技术的使用则保证了产品的轻量化。目前，公司的人形机器人灵巧手电机及执行器已经向超过10家龙头企业送样。

兆威机电聚焦微型驱动与传动领域，抢占人形机器人发展先机。兆威机电于2001年创立，2020年在深交所上市，专注于精密驱动行业，业务覆盖汽车、消费、医疗、自动化和机器人等多个应用领域。除了自研的灵巧手外，公司在机器人领域的产品还包括能够实现转动轴六自由度运动的灵巧手核心驱动模组，已经完成10mm高性能无刷空心杯电机+编码器的研发，目前有6/8/10/12mm无刷空心杯电机产品。

（2）灵巧手传动模块分析

灵巧手的传动方式有齿轮或蜗轮蜗杆传动、丝杠传动、连杆传动、腱绳传动等。具体而言，可分为三级结构。一是电机与减速器等结合形成齿轮减速机及皮带，负责降速和提高输出扭矩；二是丝杠，实现直线运动；三是采用连杆或腱绳等将驱动器和关节末端连接起来，从而使关节运动。

1）灵巧手减速器分析

减速器的功能在于降低转速和提高输出扭矩。减速机是一种集成了驱动电机和减速器等的机械传动装置，工作原理是通过小齿轮带动大齿轮的方式把驱动电机的高转速转化为低转速，并提高输出扭矩，传动比可以理解为大小齿轮的齿数比。DLR-HIT Hand是典型的采用齿轮传动的灵巧手，所有的电气和驱动系统均内置在手指中，采用了同步带齿形带与谐波减速器组合的方式，能够减小手指宽度，保证平稳性和精确性，有效降噪。

图表25 齿轮减速机结构示意图

资料来源：兆威机电、融中研究

精密减速器包括行星减速器、谐波减速器、RV减速器、蜗轮蜗杆减速器等，其中谐波减速器和行星减速器目前在灵巧手方面的应用较广。

• 行星减速器

行星减速器主要由太阳齿轮、行星齿轮、内齿轮环和行星架等组成，依靠太阳齿轮与电机相连，行星齿轮围绕太阳齿轮转动，再利用行星架输出扭矩，优点在于体积小、效率高、承载强，但单级结构减速比小、精度低，故往往应用于低精度的旋转关节。

图表26 行星减速器结构示意图

资料来源：合富源减速机、融中研究

• 谐波减速器

谐波减速器主要由波形发生器、柔轮和刚轮组成，通过波形发生器的弹性变形波使柔轮和刚轮相互作用，实现减速，具有结构紧凑、高减速比、零齿隙、高扭矩密度的优点，但承载力弱、寿命短、成本高，适用于机器人手部等对灵活度要求高的部位。

图表27 谐波减速器结构示意图

资料来源：来福谐波、融中研究

• RV减速器

RV减速器一般由行星齿轮减速器和摆线针轮减速器的两级减速装置构成，依靠正齿轮变速和差动齿轮变速的复合传动原理，具有传动比多样、精度高、稳定性强、寿命长的优点，但体积大、工艺复杂、成本较高。一般用于工业机器人，而非人形机器人。

图表28 RV减速器结构示意图

资料来源：川铭精工、融中研究

• 蜗轮蜗杆减速器

蜗轮蜗杆减速器利用主动件蜗杆的螺旋齿带动从动件蜗轮旋转，传统蜗轮蜗杆传动采用齿顶啮合方式，接触范围小，精度低，而环面包络的设计能够实现多齿同时啮合，具有传动比大、运行平稳、寿命长、噪音低的优点，适合应用于机器人小型关节，但效率较低，可能有能量损耗。

图表29 蜗轮蜗杆减速器原理示意图

资料来源：陶氏减速机、融中研究

2）灵巧手丝杠模组分析

丝杠模组将旋转运动转换为直线运动，滚动丝杠精度更高。丝杠模组是一种直线运动执行元件，通常由螺母和螺杆/丝杠组成，螺杆旋转带动螺母将旋转运动转换成直线运动。常见的丝杠有基于滑动摩擦原理的梯形丝杠（滑动丝杠）和基于滚动摩擦原理的滚动丝杠两类，而滚动丝杠又包括滚珠丝杠和行星滚柱丝杠。人形机器人的关节对精度要求较高，精度越高，定位和重复定位能力越精确。相比于梯形丝杠，滚动丝杠精度更高，也更适用。其中，行星滚柱丝杠是一种较为新型的高端传动元件，既能大负载、高加速度运行，又可以降低精度损失，延长设备的使用寿命。

图表30 三种常用丝杠对比

资料来源：国泰海通证券研究、融中研究

3）灵巧手传动方案分析

灵巧手传动方案主要有连杆方案、腱绳方案和涡轮方案。连杆方案属刚性传动方案，加工简单成本低，但是体积大重量高，且抗冲击能力弱。腱绳方案类似人体肌腱，具有高柔性、易蠕变、易磨损特点；涡轮传动方案相对在控制方面精准稳定、结构紧凑高效。

连杆传动方式刚度高、负载强，但柔性不足。连杆传动通过刚性连杆传递动力，常见使用方式为多个连杆串并联混合，一个典型的例子为韩国的ILDA灵巧手。一个手指共有3个自由度，掌指关节（MCP）为并联结构设计，具备2自由度，而近端指节关节（PIP）为串联设计，具备1个自由度，并且带动远端指节关节（DIP）联动。三个电机通过滚珠丝杠产生线性位移，经连杆机构转化为手指的3自由度运动，实现高精度抓取与操作。总体来看，连杆传动具有结构紧凑、刚度好、负载能力强、容易实现精度的优点，但柔性不足、抗冲击性差、远距离控制困难。

图表31 ILDA灵巧手连杆结构示意图

资料来源：Nature Communications、融中研究

腱绳的功能类似于人体的肌腱，通过柔性的绳索传递动力，驱动手指关节实现精细运动。当前主要应用的腱绳类型包括钢丝绳和高分子绳，钢丝绳强度和刚性相对较高，蠕变特性弱，但是刚度太强不易折弯，柔韧性和耐磨性不如高分子材料。目前主流的腱绳方案应用高分子材料如UHMWPE，其强度高密度低，具有耐磨抗蠕变等功能，寿命较金属腱绳更长。

灵巧手电机外置方案常需搭配腱绳。电机内置驱动方案的集成度高、控制精度高，但手指体积较大，且电机的体积限制不能获得较大的驱动力；腱绳驱动方案将电机和传动装置后置于手臂内，减小了手指的体积和重量，留出足够的空间用于安装指尖六维力/力矩传感器和关节角位置传感器。腱绳的劣势在于蠕变和磨损问题，需要定期保养和更换。

图表32 腱绳驱动灵巧手结构示意图

资料来源：《腱驱动空间多指灵巧手感知与控制关键技术研究》、融中咨询

蜗轮传动具备效率高、控制精准等特点。其原理是驱动器经齿轮或蜗轮蜗杆将旋转运动转为直线位移，牵引指间弹簧驱动金属连接的手指独立动作，实现多类抓取构形。这种传动方式凭借稳定的传动比实现精准转速和力矩控制，结构紧凑高效，可以传递空间任意轴配置的运动。采用该传动方式的代表产品有HEUHand Ⅱ、HIT/DLR灵巧手等，但这种方式也存在布局灵活性受限，体积和质量大，过载时缺乏保护机制等明显局限。未来通过纳米复合材料、智能工艺、自锁强化与主动控制的结合，齿轮/蜗轮传动方式有望拓展市场空间。

图表33 蜗轮传动原理图

资料来源：《基于蜗杆蜗轮与曲柄连杆传动的机械手内抓取装置》、融中研究

4）企业展示

绿的谐波深耕谐波传动二十余年，率先实现机器人谐波减速器国产替代。绿的谐波自2003年开始研究工业机器人领域谐波传动技术，产品不断迭代，是全球唯一能够自主供应精密谐波减速器全零部件的企业。目前在人形机器人赛道已经研发出灵巧手使用的微型谐波减速器。同时，公司已经研发出适用于直线模组的行星滚柱丝杠，并开发了10款以上的直线伺服关节，具备高精度、大承载、长寿命优点。

双林股份已研发出灵巧手适用滚珠丝杠。双林股份隶属于双林集团，于2010年在深交所上市，专门从事汽车零部件生产制造。公司积极布局人形机器人赛道新产品研发，目前已经开发出反向式行星滚柱丝杠产品，试制产线年产1.2万套；研制出灵巧手使用0301规格滚珠丝杠，计划两年内建成年产100万套生产车间；自主研发由反向式行星滚柱丝杠、无框力矩电机、驱动器为核心构件的线性关节模组；同时于2025年1月收购数控螺纹磨床技术世界领先的无锡科之鑫，延伸到滚柱丝杠产业链上游。

五洲新春以轴承为主业，拓展机器人领域高端轴承产品。五洲新春专攻精密制造，于2016年在上交所上市，产品包括各类轴承，以及精密机械、汽车安全系统和热管理系统零部件等。围绕轴承主业，公司已经研发出机器人减速器用全系列产品，包括柔性薄壁轴承、交叉滚子轴承等。同时，公司打造高端丝杠第二增长曲线，已经研发成功反向式行星滚柱丝杠、灵巧手滚珠丝杠等产品，并且在该领域成立了专门的线控传动事业部。

（3）灵巧手感知模块分析

灵巧手的传感器主要分为力/力矩传感器、柔性传感器、MEMS压力传感器。1）力/力矩传感器主要用于精准抓取和搬运物体；2）柔性传感器又称为“电子皮肤”可以用来感受物体形状；3)MEMS压力传感器可用于指尖部位，与柔性传感器的应用场景具有一定的重合度。

1）力/力矩传感器

力/力矩传感器应用于灵巧手内部，为灵巧手提供动态力反馈。力/力矩传感器原理是利用应变片的形变产生的电阻变化，将力/扭力的物理变化转化为电信号。力矩传感器实时测量每个关节的扭矩，为灵巧手提供动态力反馈，通过算法为腱绳/齿轮/连杆等传动系统提供误差修正，弥补其传控缺陷。从感知维度角度区分，力传感器可分为一维到六维传感器，六维传感器是维度最高的力觉传感器，能够同时测量三维空间中的三个正交方向力（Fx、Fy、Fz）和绕这三个轴的旋转力矩（Mx、My、Mz），从而完整描述物体在空间中的受力状态，给出最全面的力觉信息。

图表34 力/力矩传感器分类

资料来源：坤维科技、融中研究

2）柔性传感器

柔性传感器是电子皮肤的组成单元，其应用是人形机器人触觉传感器的重要发展方向。柔性材料是与刚性材料相对应的概念，具有柔软、低模量、易变形等属性，柔性传感器是指采用柔性材料制成的传感器，具有良好的柔韧性、延展性，甚至可以自由弯曲和折叠。

电子皮肤能够采集力信息以外的信息，同时模拟生物皮肤的复杂属性与功能。根据敏感元件感应原理，电子皮肤的转换机制可分为：电容型、电阻型、压电型、摩擦电型，这些传感器通常由两层柔性电极和中间的功能软材料构成。

柔性传感器的核心是提高灵敏度、稳定性和集成化。其中，1）稳定性是最大的挑战，需要有效的封装材料和策略以解决与温度相关的不稳定性和机械变形带来的损坏和疲劳；2）阵列集成则要求柔性传感器具有紧凑又简单的设计、高密度集成化、可寻址性等特点。

图表35 不同工作原理的各类柔性触觉传感器

资料来源：《机器人触觉传感器发展概述》、融中研究

3）MEMS压力传感器

MEMS压力传感器基于微机电技术制造，利用集成化的机械系统测量和感知各种物理量一般由一个薄膜和一个固定电极组成。当压力作用于薄膜时，电路组件之间的电容会改变，并通过传感器转别为电信号，广泛应用于汽车、航空航天等领域。

近年来随着人形机器人对触觉传感器提出新要求，MEMS压力传感器开始向机器人领域拓展。相较于柔性传感器，MEMS压力传感器一般采用硅基材料和金属等硬质材料制造，生产成本较高，且缺乏柔性，无法单独大规模应用在整个灵巧手上。

常见的MEMS压力传感器技术路线有电容式、压阻式等，后者应用更为广泛，技术更为成熟，多用于灵巧手指尖部位，或为短期落地最快的MEMS压力触觉传感器之一。

图表36 电容式MEMS传感器结构（左）与压阻式MEMS传感器结构（右）

资料来源：坤维科技、融中研究

4）企业展示

柯力传感大力开拓机器人传感器“新四样”。柯力传感创立于1995年，围绕传感器布局工业测控与计量、智慧物流检测、能源环境设备测量、机器人传感四大领域，打造“一核两翼”的传感器体系。在人形机器人领域，公司于2025年一季度完成了对以人形机器人和灵巧手为核心产品的开普勒机器人的战略投资；推进“新四样”传感器（即六维力传感器、关节力/力矩传感器、触觉传感器、多物理量传感器）的研发，其中六维力传感器已经给超50家国内机器客户送样，且部分获得批量订单，触觉传感器已开启产学研合作。

汉威科技在柔性电子领域具备领先地位，建立人形机器人传感器矩阵。汉威科技创始于1998年，于2009年成为首批创业板上市公司，打造了包括传感器在内的物联网全产业链。控股子公司苏州能斯达在柔性微纳传感器方面具备十余年的技术经验，目前在技术和产业化水平上国内领先。在人形机器人领域，公司已经建立“触觉—平衡—力控—嗅觉”的产品矩阵。比如，公司的FPT压力触觉检测模组能够判断物体的形状和硬度，适用于灵巧手；柔性电子皮肤产品已经向部分本体厂商小批量供货，同时于2024年参与制定国内第一个柔性电子行业标准。

长盈精密切入灵巧手传感赛道，核心产品为Optimus Gen3指尖传感器柔性板。长盈精密系精密制造龙头，子公司欧仁新材料研发的电阻式柔性触觉传感器实现0.01mm超高触觉分辨率，通过10万次弯折测试，专利覆盖率超70%。作为特斯拉Optimus Gen3指尖传感器供应商，单机配套价值8000元，2026年将承接6万台灵巧手组件订单。东莞基地月产能2万套，小批量订单已确认；同时供应关节齿轮、轴承及灵巧手结构件，核心传动部件市场份额达70%，形成传+结构一体化供应优势。

（1）轻量化演进

灵巧手轻量化核心在于结构件而非单点零件。末端质量直接放大惯量与碰撞能量，进而抬升力控难度与安全冗余。同时自由度提升会显著增加驱动与传动单元数量，若结构件不做轻量化，灵巧手整体往往会在“尺寸—重量—刚度”三角中失衡。国际上早期代表产品Shadow Dexterous Hand（2024）虽奠定了高自由度灵巧手技术框架，但其含前臂自重高达4.3kg，更适配重型机械臂平台。相比之下，国内企业近年来在轻量化方向通过碳纤维或轻合金骨架实现针对性突破，灵巧手自重大部分已控制在1kg以内，最轻可低至350g。

（2）高自由度发展

灵巧手自由度结构正呈现出主动自由度快速上行、被动自由度相对收敛的趋势。头部企业灵巧手的主动自由度已普遍提升至15–21区间，而被动自由度多集中控制在4–6，主要用于接触顺应与力觉缓冲，非操作能力本身。表明各大厂商正有意识地将结构复杂度向可独立控制、直接提升操作能力的自由度集中。17个以上主动自由度已被视为接近类人操作能力的关键阈值，可覆盖绝大多数日常抓取与操作任务。以特斯拉Optimus系列为代表，其早期版本Gen1的手部自由度为11，主要覆盖张合与基础抓握；在最新迭代中，Gen3自由度已提升至22，但新增自由度并未均匀分布，而是重点配置于拇指对指、指根侧摆及指尖微调等对操作成功率贡献更高的部位。

（3）感知能力升级

传感器加配正成为灵巧手能力跃迁的决定性变量。随着灵巧手自由度与操作复杂度同步提升，仅依赖头部摄像头或关节编码器等远端感知已难以支撑精细操作与稳定力控。因此，近年来灵巧手的演进方向正从单一传感器叠加转向围绕末端构建视觉+触觉的感知闭环，通常以掌部或指尖近场视觉缩短感知到执行的链路。例如国内厂商帕西尼DexH13灵巧手通过多维触觉阵列与AI手眼视觉实现视触双模态融合，而戴盟机器人的DM-Hand1则以毫米级厚度的视触觉传感器将视觉与触觉能力前移至接触界面。

（1）人形机器人商业化进展不及预期

灵巧手是人形机器人核心零部件，人形机器人商业化进展直接影响灵巧手的出货进展，因此存在人形机器人商业化进展不及预期的风险。

（2）灵巧手技术迭代升级风险

灵巧手技术尚未收敛，存在未来出现新的技术路线替代现有路线的风险。

（3）下游客户拓展进度不及预期风险

灵巧手整手和模组厂商存在导入人形机器人本体客户不及预期的风险。