機械行業(yè)市場前景及投資研究報告：特斯拉Gen-2發(fā)布,產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展變化

%%%%從特斯拉Gen-2發(fā)布看產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展有哪些新變化？2024-01-09%%1%%%%%%目

錄01

特斯拉機器人今年以來情況梳理02

傳感器運用數(shù)量和品類有望持續(xù)提升03

靈巧手關(guān)注諧波方案的運用%%3%%%%%01特斯拉機器人今年以來情況梳理%%4%%%%%%01

特斯拉人形機器人23H1進展?基于較強的感知、控制、學習能力，Optimus能力提升迅速。感知層面，Optimus可以發(fā)現(xiàn)并記憶周邊環(huán)境；運控控制方面，Optimus電機轉(zhuǎn)矩控制能力強，可以操縱關(guān)節(jié)觸碰雞蛋而不打碎，對各種物體抓取自如，還能用雙手完成復雜任務。具備較強的學習功能，AI算法可以識別人類動作并復制到Optimus。感知：走路時，Optimus可以通過視覺，發(fā)現(xiàn)并記憶周邊環(huán)境；控制：Optimus電機力控能力強，可以操縱關(guān)節(jié)觸碰雞蛋而不打碎步行姿態(tài)也更加自然學習：采用動捕方式，AI算法識別人類動作（如抓取動作），并將動作遷移到Optimus。各類物體靈活抓取，雙手可進行一些復雜任務。資料：Tesla，長江證券研究所%%5%%%%%%9月進一步展示優(yōu)秀的運控控制能力和邏輯判斷能力01?通過視覺+位置傳感器實現(xiàn)手臂和腿的校準。?靈巧手表現(xiàn)非常靈活。抓取動作自然，視覺+運控下對物品的操作更加精細。?邏輯判斷與識別校準能力增強。包括對不同顏色方塊的分類擺放、位置不正方塊的重新矯正、對人為干擾的修正（比如人為改變方塊位置）。?單腳站立顯示大腿零部件較強的負載能力、小腦運控能力、平衡控制。資料：Tesla

Optimus

X，長江證券研究所%%6%%%%%12月視頻顯示傳感器使用量提升且有較大減重01新增2自由度，提升30%的步行速度，整體減重10kg。圖：視覺+傳感器配合下的雞蛋二次傳遞??新的優(yōu)化：小腿、腳掌仿生設(shè)計：行走時前足腳跟先落地，后足設(shè)計鉸鏈結(jié)構(gòu)，腳跟抬起，腳前部提供支撐，或可增大步幅，行走姿態(tài)更加擬人。?傳感器用量提升：足部配有力和力矩傳感器，或采用多維力傳感器。靈巧手有觸覺傳感器，布置于指尖顯示受力情況。??“下蹲運動”再次展示Optimus良好的身體平衡和全身關(guān)節(jié)控制能力。靈巧手為11自由度的新一代產(chǎn)品，手指關(guān)節(jié)表現(xiàn)靈活，在每個手指均有觸覺傳感器，展示二次傳遞雞蛋的動作，充分展現(xiàn)視覺+傳感器配合的精細操作能力。圖：腿足部配有力和力矩傳感器且實現(xiàn)后腳跟先著地圖：展示下蹲動作圖：指尖傳感器使用示意圖資料：Tesla

Optimus

X，長江證券研究所%%7%%%%%%02傳感器運用數(shù)量和品類有望持續(xù)提升%%8%%%%%%02

人形機器人傳感器運用具有必要性?特斯拉強調(diào)端對端控制、精確運動控制，目前視覺模組、壓力傳感器、位置傳感器和編碼器等已應用于特斯拉人形機器人。我們認為，隨著人形機器人智能化水平提升，對傳感器需求的品類、數(shù)量將持續(xù)提升，明年IMU、視覺模組、壓力傳感器、位置傳感器等將率先在人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈實現(xiàn)運用。???人機協(xié)作力控，檢測到交互力后，還要使機器人表現(xiàn)柔順特性，僅靠末端安裝彈性裝置的被動柔順控制無法滿足要求，要采用主動柔順策略。主動柔順分為力/位置混合控制和阻抗控制策略。為力/位置混合控制分別設(shè)計力和位置單獨控制回路，匹配環(huán)境信息，多有誤差。尤其是運動空間向任務空間過渡會與接觸環(huán)境相撞，由于接觸時間極短，控制器無法及時作出反應，可能對機器人本身或接觸環(huán)境產(chǎn)生損壞。阻抗控制策略用阻抗衡量末端位置與接觸力的關(guān)系，并通過阻抗調(diào)節(jié)動態(tài)的相互作用。比如可以通過力控制外環(huán)將傳感器實際反饋力與期望力之間的誤差作為依據(jù)，閉環(huán)控制調(diào)整位置變量，從而實現(xiàn)末端接觸力的柔順控制。因此，人機交互力傳感器具備必要性。??近年來對人形機器人的力控進一步形成自適應力控制目標。在環(huán)境模型位置或系統(tǒng)參數(shù)動態(tài)變化時，跟蹤系統(tǒng)特性變化，并隨時修正控制器參數(shù)。智能算法+阻抗控制策略相結(jié)合，進一步提高控制器精確度和魯棒性。圖：基于位置的阻抗控制及基于力的阻抗控制原理資料：《基于六維力傳感器的機器人力控研究》（王夢含），長江證券研究所%%9%%%%%02

廣義的“皮膚”分為3類???廣義的觸覺傳感器通常分為3類：硬質(zhì)皮膚、電子皮膚（柔性皮膚）、內(nèi)接觸式觸覺傳感器。硬質(zhì)皮膚：主要包含力/力矩傳感器、力敏電阻傳感器、加速度計和變形傳感器等，可用來檢測碰撞、測量接觸力和接觸位置等，分布于機器人手腕、腳踝等。電子皮膚（柔性皮膚）：大多被排列成矩陣，組成陣列觸覺傳感器，部分或全部覆蓋于機器人等復雜的三維載體表面，通過接觸表征出被測物體的性質(zhì)（表面形貌、重量、力、溫度等），空間分辨率可達毫米級。電子皮膚在保證其精度、靈敏度等指標的同時，還需具備高柔性和高彈性等。從傳感器類型看，包括壓阻型、壓電型、電容型、液態(tài)金屬型等，性能對比各有優(yōu)劣，發(fā)展趨勢向柔性化、透明化、可擴展性、輕量化和多功能化等方面發(fā)展。電子皮膚還可大面積用于人形機器人的表面，具有大面積感知、測量表面受力的優(yōu)勢。??內(nèi)接觸式觸覺傳感器：用來檢測機器人的各部分狀態(tài)，而不是檢測被測對象周圍的外部信息，如工業(yè)機器人手臂關(guān)節(jié)/力矩傳感器等。表：不同類型觸覺傳感器功能對比圖：電子皮膚可廣泛覆蓋在人形機器人關(guān)節(jié)表面?zhèn)鞲衅黝愋碗娮栊蛢?yōu)勢劣勢靈敏度高，檢測范圍廣，

電阻受溫度影響，壓敏材兼具動靜態(tài)響應

料不易集成不利于靜態(tài)檢測，需要電荷放大器，電路繁雜壓電型電容型動態(tài)響應較好，靈敏度高靈敏度高，響應速度快，

受外界電磁干擾嚴重，信結(jié)構(gòu)簡單號檢測系統(tǒng)復雜結(jié)構(gòu)復雜，生物兼容性差，器件封裝要求極高液態(tài)金屬型柔性最佳且可拉伸資料：《面相機器人觸覺反饋的新型柔性電子皮膚研究》（王銘炯），《電子皮膚觸覺傳感器研究進展與發(fā)展趨勢》（曹建國等），長江證券研究所%%10%%%%%%02

電子皮膚：向彈性化、柔性化方面繼續(xù)優(yōu)化?電子皮膚可用于機器人全身包括肩部、肘關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)等部位，由于表面形狀和尺寸在機器人工作過程中易發(fā)生變形，電子皮膚需具有高柔性和彈性。電子皮膚常用材料包括無機半導體材料和金屬材料及其化合物但抗應變能力差，柔性能力較弱。無機半導體材料如Si，在拉伸和彎曲等變形條件下容易發(fā)生脆斷，斷裂極限應變約為1%。金屬材料及其化合物如銀、銅、ITO等，亦將在應變1%時發(fā)生斷裂失效。??解決方向1：薄膜化（納米級）+附著柔性基板。任何材料在足夠薄的情況下都是柔性的，如納米級厚度帶、導線或薄膜均具有柔性。同時附著在柔性基板上的金屬薄膜斷裂極限更高（如附在聚酰亞胺薄膜上的銅箔可承受2%的應變且附著越良好可承受的應變程度將更高）。以柔性PDMS或聚酰亞胺薄膜作為柔性基底+薄膜化的應變片組合有望成為電子皮膚發(fā)展的重要方向。?解決方向2：基板預拉升形成周期性波狀幾何結(jié)構(gòu)。比如將條帶狀硅薄膜轉(zhuǎn)印到預拉伸PDMS彈性基底，釋放基底所受預拉伸變形，產(chǎn)生屈曲結(jié)構(gòu)硅薄膜，器件延展性提高5%-10%。圖：不同粒徑薄膜附著在柔性基板基板上應力-應變曲線圖：預拉升PDMS彈性基地制備波狀硅薄膜資料：《機器人柔彈性仿生電子皮膚研究進展》（邱瀾等），長江證券研究所%%11%%%%%%02

電子皮膚：向彈性化、柔性化方面繼續(xù)優(yōu)化圖：壓阻橡膠、薄膜電極制作流程??解決方向3：設(shè)計新型材料和結(jié)構(gòu)一體化。典型案例：設(shè)計多孔PDMS和基于納米銀/PDMS電極的新型“三明治”式壓力傳感器陣列結(jié)構(gòu)。中間層PDMS在上下電極的交叉點處制作一定直徑的通孔，將壓電橡膠插入孔中，組成柔性多孔PDMS中間層。當壓阻橡膠受力壓縮時隧道效應增強，導電填料之間就會形成導電通路，從而壓阻橡膠出現(xiàn)導電現(xiàn)象。???納米線電極制備可包括模具制造、銀納米線層制備、導電薄膜制備等工藝過程。封裝時，按壓多孔PDMS層，壓電橡膠圓片與上下電極交叉節(jié)點完全重合。涉及到的復雜工藝包括納米制造、電子束蒸鍍、磁控濺射、氧等離子處理、3D打印、仿生設(shè)計和有限元仿真等先進制造技術(shù)。圖：電子皮膚微觀三明治結(jié)構(gòu)及陣列觸覺傳感器實物圖圖：電子皮膚樣品，展示高柔彈性當壓阻橡膠受力壓縮時隧道效應增強，導電填料之間導電通路資料：《電子皮膚觸覺傳感器研究進展與發(fā)展趨勢》（曹建國等），《機器人仿生電子皮膚陣列觸覺傳感器研究》（曹建國等），長江證券研究所%%12%%%%%02

典型運用：電容式電子皮膚針對碰撞前的檢測??在協(xié)作機器人領(lǐng)域，有碰撞前控制安全技術(shù)和碰撞后控制安全技術(shù)。碰撞后安全技術(shù)主要靠優(yōu)化機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、碰撞力抑制算法等方法降低碰撞后傷害。而碰撞前安全技術(shù)主要通過視覺、激光、接近覺等手段來提前預測和防止碰撞的發(fā)生。一般而言，碰撞前安全技術(shù)基于視覺避障對光照環(huán)境、障礙遮擋等十分敏感?；陔娮悠つw的機器人避障控制能夠?qū)崿F(xiàn)機器人部分和全部包覆，使得機器人在運行過程能感知到接近物體，從而保證機器人安全和更好的人機交互。表：電容式電子皮膚對金屬和部分非金屬材料均有較好的反饋材料人手材料有效面積/Cm2感應能否停止有效感知距離/Cm基準203030303030303030OKOKOKOKOKOKOKOKOK100.20.22ABS亞克力防靜電袋木材非金屬3鋁合金不銹鋼3146??典型電容方案：當導體（比如人手）與電容接近覺傳感器極片接近時，導體與極片間會形成接近電容，根據(jù)接近電容的大小來準確計算人手與傳感器的距離。從實際感應測試結(jié)果來看，針對部分非金屬和金屬均有較好的感知能力。4金屬6銅薄片2圖：協(xié)作機器人安全技術(shù)圖：電容式電子皮膚原理資料：《基于電子皮膚的協(xié)作機器人碰前安全方案研究》（姜宇等），長江證券研究所%%13%%%%%%02

電子皮膚：當前運用或?qū)⒙涞兀诖罄m(xù)國產(chǎn)降本提效方案?我們判斷當前人形機器人的電子皮膚產(chǎn)業(yè)化運用或?qū)⒙涞?。一方面，以特斯拉的Optimus為代表的人形機器人已經(jīng)在導入觸覺傳感器技術(shù)方案，有望引起行業(yè)的技術(shù)變革。另一方面，國內(nèi)能斯達等企業(yè)已經(jīng)具備類似產(chǎn)品的布局。?持續(xù)關(guān)注當前電子皮膚的運用難點。一方面，對柔性材料包括對碳納米管材料等的探索研究仍在推進，考慮到柔性、彈性、高靈敏度等要求，材料仍未有標準化方案。另一方面，制造成本仍然高企，不論是材料成本、設(shè)備成本，導致電子皮膚在人形機器人的運用或不具備性價比，期待后續(xù)國產(chǎn)降本提效方案。圖：能斯達產(chǎn)品系列資料：能斯達官網(wǎng)，長江證券研究所%%14%%%%%%02

硬質(zhì)皮膚：六維力傳感器??六維力傳感器具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、成本低等優(yōu)點，

圖：六維力傳感器多種類型其結(jié)構(gòu)包括外圈法蘭、中心臺、浮動梁、應變梁等結(jié)構(gòu)。根據(jù)核心部件彈性體的結(jié)構(gòu)不同，分為十字式六維傳感器、豎直支撐六維力傳感器、圓筒形六維力傳感器、雙環(huán)型六維力傳感器、三梁式六維力傳感器等。不同彈性體設(shè)計結(jié)構(gòu)不同，應變片使用數(shù)量將有所差異且加工制造難度亦將不同，導致最終產(chǎn)品生產(chǎn)制造成本有所差別。圖：六維力傳感器在機器人手腕上的應用圖：六維力傳感器可測量三個方向的力和力矩圖：六維力傳感器內(nèi)部架構(gòu)三梁式彈性體十字梁式彈性體三梁式彈性體浮動梁外圈法蘭中心臺浮動梁應變梁固定臺十字梁資料：《一種三梁結(jié)構(gòu)六維力傳感器設(shè)計與研究》（汪志強等），裝配圖網(wǎng)，《雙十字梁組合式指關(guān)節(jié)六維傳感器》（宋愛國等），F(xiàn)utec，長江證券研究所%%15%%%%%02

六維力傳感器：從多個角度測量受力及力矩?工作原理：核心部件彈性體，彈性體的多個表面均貼裝有應變片。應變片是測量物體受力變形所產(chǎn)生的應變的一種傳感器，常見的電阻應變計能夠?qū)C械構(gòu)件上應變變化轉(zhuǎn)換為電阻變化，在外接電路的情況下，可以將形變信息轉(zhuǎn)換為電信號輸出。以三橫梁彈性體為例：??Step

1：當力傳感器沿y方向的正向受力時，梁柱1-3側(cè)面S7、S10、S12受拉，S8、S9、S11受壓。當力傳感器沿垂直于z方向的正向受力時，梁柱1-3的正面S1、S3、S5受拉，S2、S4、S6受壓。一般而言，處于對立表面的應變片其受拉或者受壓的情況總是相反的。Step

2：外接電路連接對立表面（如S1/S2、S7/S8）的應變片組，

《一種三梁結(jié)構(gòu)六維力傳感器設(shè)計與研究》采用惠通斯半橋電路，應變片微小變化將轉(zhuǎn)為本身電阻的變化（比如受拉將增大電阻、受壓將減少電阻）。由于每次受力方向和大小均有變動，不同梁柱的正背面、兩側(cè)面將測定不同的電壓方向和電壓差。實際上，通過應變片電阻變化將受力信息轉(zhuǎn)換為電信號。?Step

3：外力與各橫梁輸出的電壓差（力的大?。?、正負向（力的方向）有一定線性關(guān)系，進一步將電信號解耦（矩陣運算），可以測量外力的大小和方向。圖：當受到不同方向的力時，應變計的彈性變化圖：不同電路產(chǎn)生的電壓方向及電壓差有差異梁柱1Z方向梁柱3梁柱2X方向Y方向應變梁上下表面受力分析應變梁側(cè)面受力分析%%資料：《一種三梁結(jié)構(gòu)六維力傳感器設(shè)計與研究》（汪志強等），長江證券研究所16%%%%%%02

壁壘體現(xiàn)know-how，賽道技術(shù)護城河明顯?壁壘1：標定+檢測，建立傳感器信號與力和力矩的映射關(guān)系。在力控牽引過程中，六維力傳感器測量的力/力矩不僅取決于外部作用力/力矩，也受傳感器自身位置和姿態(tài)的影響。當六維力傳感器隨機械臂的運動而不斷改變姿態(tài)，測得的力不僅包含實際輸入外力，還包括傳感器的零點偏差、螺釘緊固產(chǎn)生的力和傳感器及末端負載的聯(lián)合重力、重心偏移等信息。??零點、重心及零點誤差標定：測量不同末端位姿下，六維力傳感器的多組數(shù)據(jù)，采用代入法，充分考量重力、重心及零點誤差等因素，構(gòu)建正確解耦矩陣。標定設(shè)備為六維力聯(lián)合加載設(shè)備，是高精度六維力傳感器研發(fā)和生產(chǎn)的必要條件，實現(xiàn)對力傳感器三個正交方向力和三個力矩方向力精確加載，用以構(gòu)建真值數(shù)據(jù)組。六維聯(lián)合加載設(shè)備目前不能直接采購，一般由六維力傳感器廠商自行研制，涉及空間光學定位、載荷位移補償、機電一體化等多項綜合技術(shù)，know-how特征明顯。若設(shè)備存在誤差或不能同時對六個方向同時加載力或力矩，將影響六維力傳感器標定的準確性。圖：解耦矩陣的求解圖：標定設(shè)備為非標設(shè)備測量值解耦矩陣（標定）對力大小方向的描述，代入真值數(shù)據(jù)標定%%資料：《一種三梁結(jié)構(gòu)六維力傳感器設(shè)計與研究》（汪志強等），坤維科技官網(wǎng)，長江證券研究所17%%%%%%02

六維力傳感器：從多個角度測量受力及力矩?壁壘2：保證低串擾、高精度和高準確度。???串擾：用來衡量多維力傳感器各測量方向間耦合影響，是反應誤差水平，體現(xiàn)產(chǎn)品性能的關(guān)鍵指標。優(yōu)秀產(chǎn)品水平在1%FS左右，2-5%FS比較常見。精度：在同等測試環(huán)境，在額定載荷范圍內(nèi)，進行多次重復聯(lián)合加載同一組載荷后，計算得到傳感器測量值的標準差/量程。準度：反應測量結(jié)果與真實數(shù)值的偏離程度，對傳感器進行多組多維聯(lián)合加載，得到傳感器測量值與真實值之間的標準偏差/量程。準度涵蓋了滯后、線性、蠕變等誤差因素，更能體現(xiàn)產(chǎn)品綜合性能。?壁壘3：保持良好的數(shù)據(jù)采集能力。力傳感器要處理快速時變信號，比如機器人打磨拋光時的接觸力、物體高速運動過程中的稱重等，保持較高的數(shù)據(jù)采集頻率。表：串擾的衡量（測試結(jié)果與理論值對比）圖：精度、準度概念對比載荷組標定載荷（理論真值）Fy

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99.9%FS%%資料：坤維科技官網(wǎng)，長江證券研究所18%%%%%02

一維力、三維力傳感器結(jié)構(gòu)相對簡單，使用場景受限??一維力和三維力傳感器結(jié)構(gòu)相對簡單，但是在復雜的測量環(huán)境下，容易產(chǎn)生誤差，對測量方向或者力作用點有限制條件。圖：一維力、三維力、六維力傳感器對比一維力傳感器：當力的方向和一維力傳感器的測量軸線完全重合，一維力傳感器才能進行準確測量，若不重合，由于不能測量轉(zhuǎn)矩力，因而傳感器的測量結(jié)果將產(chǎn)生明顯偏差。??三維力傳感器：當力的作用點離三維力傳感器較遠時，其正交分解并平移至三維力傳感器的標定點后，傳感器既要承受力Fx/Fy/Fz三分量的作用，同時又要承受Mx/My/Mz三個轉(zhuǎn)矩的作用，且轉(zhuǎn)矩越大，最終測量結(jié)果將更加失真。六維力傳感器不是一維力和三維力傳感器的疊加，非線性力學特征明顯，需考慮多通道信號的溫漂、蠕變、交叉干擾、數(shù)據(jù)處理的實時性、六維聯(lián)合加載標定的復雜性。一維力傳感器測量與測量軸線方向不重合的力將丟失轉(zhuǎn)矩力的測量圖：一維力、三維力傳感器使用場景有限制三維力傳感器在測量離標定點較遠的力時，將產(chǎn)生在X、Y、Z軸上的彎矩，彎矩越大，最終測量結(jié)果不準確傳感器類型一維力傳感器三維力傳感器力的方向要求與標定坐標軸重合無限制力的作用點要求位于標定參考點位于標定參考點無限制六維力傳感器無限制資料：坤維科技官網(wǎng)，長江證券研究所%%19%%%%%%02

運用場景逐漸豐富，六維力傳感器是高成長賽道?市場規(guī)模：根據(jù)GGII，2022年國內(nèi)六維力/力矩傳感器銷量為8360套，同比增長57.97%。其中，機器人行業(yè)銷量4840套，同比增長62.58%，預計2027年中國六維力/力矩傳感器銷量有望突破84000套，復合增長率超過60%。其中機器人行業(yè)銷量有望突破42000套。???2022年國內(nèi)六維力/力矩傳感器市場規(guī)模2.39億，同比+52.04%，預計2023年突破3億，2027年超過15億需求規(guī)模，2023-2027年復合增長率超過45%?？傮w而言國內(nèi)六維力傳感器市場基數(shù)相對偏小，亦未形成明顯規(guī)模效應，后續(xù)高增催化包括國內(nèi)廠商產(chǎn)品矩陣完善、產(chǎn)品降本及國產(chǎn)化率提升等。六維力傳感器在工業(yè)機器人領(lǐng)域運用底座或末端，目前市場應用的六維力/力矩傳感器大部分是基于應變片式的測量，在協(xié)作機器人等領(lǐng)域已有較多運用。在人形機器人領(lǐng)域，可應用于手腕、腳踝、手指等部位。圖：六維力傳感器在機器人行業(yè)銷量有望保持快速增長

圖：國內(nèi)六維力傳感器市場規(guī)模及預測（銷售額）圖：國內(nèi)六維力傳感器市場規(guī)模及預測（銷量）資料：高工機器人，長江證券研究所%%20%%%%%%02

六維力傳感細分賽道國產(chǎn)設(shè)備企業(yè)明顯發(fā)力?力傳感器國產(chǎn)化率有待提升，六維力傳感器賽道梯隊劃分明顯，國產(chǎn)企業(yè)持續(xù)發(fā)力。??總體來看，根據(jù)GGII，2022年中國力傳感器市場依然以外資品牌為主導，國產(chǎn)份額低于30%。目前全球六維力/力矩傳感器主要分為日韓品牌、歐美品牌和國產(chǎn)品牌三大陣營。國產(chǎn)六維力/力矩傳感器與外資主流傳感器在靈敏度、串擾、抗過載能力及耦合誤差等方面仍存在差距。國產(chǎn)廠商逐步發(fā)力，在部分細分賽道已占據(jù)較大份額，且入局者越來越多，坤維科技和宇立儀器或逐步確立頭部地位，除此之外，鑫精誠、海伯森、藍點觸控、神源生智能、瑞爾特測控等均有六維力傳感器的產(chǎn)品布局。根據(jù)GGII，在協(xié)作機器人細分賽道，2022年坤維科技、藍點觸控、宇立儀器位列國產(chǎn)TOP3且坤維科技出貨量高于ATI。?

ATI作為全球龍頭，經(jīng)驗多年積累，應用面相對更廣。宇立儀器在工業(yè)機器人磨拋行業(yè)和汽車碰撞測試行業(yè)應用更多；坤維科技在協(xié)作機器人、醫(yī)療手術(shù)機器人、醫(yī)療檢測機器人、康復機器人、航空航天等領(lǐng)域具備核心競爭力。鑫精誠憑借蘋果供應商的身份將產(chǎn)品導入3C，同時在機器人行業(yè)和醫(yī)療行業(yè)有布局。圖：協(xié)作機器人細分賽道，2022年坤維科技銷售量TOP1圖：2022年國內(nèi)力傳感器賽道仍以外資為主導表：全球六維力傳感器主要廠商地區(qū)主要生產(chǎn)商Robotous、Sintokogio、WACOH-TECH、Aidin日韓RoboticsATI、Interface、Honeywell、OnRobot、國產(chǎn)外資、

、

、SCHUNK

Robotiq

Bota

Systems

AG歐美中國NordboRobotics、ME-Me?systeme

GmbH、AMTI、Kistler坤維科技、宇立儀器、柯力傳感、鑫精誠、海伯森、藍點觸控、神源生智能、瑞爾特測控、重慶魯班機器人技術(shù)研究院、昊志機電、埃力智能等資料：高工機器人，長江證券研究所%%21%%%%%03靈巧手關(guān)注諧波方案的運用%%22%%%%%%03

如何理解微型諧波的運用優(yōu)勢？?微型諧波傳動相比其他方式特點是體積小、傳動比大、運動精度高、傳動緊湊、傳動效率高、回差小、能夠?qū)崿F(xiàn)零回差傳動，適用于光學、醫(yī)療設(shè)備、光通信、醫(yī)療設(shè)備光通信、半導體、機器人、激光技術(shù)、生物技術(shù)、測量機、飛機、航天器等領(lǐng)域。?典型的運用案例：德國宇航中心研制的DLR-Ⅰ和

DLR-Ⅱ靈巧手，其中DLR-Ⅱ采用優(yōu)化的電機+微型諧波模組方案替代原電機+行星齒輪箱方案，直徑相對更大，但驅(qū)動模組的長度、質(zhì)量均大幅減小，輕量化、小體積特征明顯。表：DLR-Ⅰ和

DLR-Ⅱ靈巧手硬件方案變革體現(xiàn)在體積縮小、質(zhì)量更輕圖例靈巧手方案類型直徑（mm)高度（mm）重量（g）無刷直流電機163531DLRHandI行星齒輪1625.310.42815無刷直流電機21.2DLRHandII微型諧波2013.615資料：《Multisensory

Five-Finger

Dexterous

Hand:TheDLR/HIT

HandII》（H.Liu等），長江證券研究所%%23%%%%%%03

如何理解微型諧波的運用優(yōu)勢？表：德國Micromotion微型諧波減速器減速比可達120、160、500?受致動原理限制，目前微型電機轉(zhuǎn)速很難進一步降低，因此在驅(qū)動模組輸出扭矩時減速器傳動比更大意味著靈巧手更大的輸出握力。而微型諧波減速器同樣具備一般諧波減速器的柔輪+鋼輪的嚙合結(jié)構(gòu)，在傳動比上較行星方案具備優(yōu)勢。項目MHD-8IH齒廓MHD-10IH齒廓160

500

1000減速比16075008額定轉(zhuǎn)矩（mNm）瞬時峰值扭矩（mNm)5136445852010040??單級行星減速器減速比目前一般為3-10，可以采用多級結(jié)構(gòu)以獲得更高的傳動比，但模組體積將會相應增加，進一步收縮結(jié)構(gòu)體積或?qū)⒋嬖谄款i。203070403575235090摩擦力矩（電機，μNm）摩擦力矩（輸入軸，μNm）兩個案例對比：1）德國Micromotion公司開發(fā)出了MHD8和MHD10兩個系列產(chǎn)品，外徑最小為8mm，傳動比可達120、160、500。2）國內(nèi)上海交大開發(fā)的微3K-2型行星齒輪減速器減速比達44.2，減速器外徑4mm。8020、

20、

20、最大徑向載荷（靜態(tài)，N）15、5

15、55.55.55.5最大徑向載荷（動態(tài)，N）最大軸向載荷（N）335.55.55.510、10

10、10

10、10

10、10

10、10MHD-8P齒廓

MHD-10P齒廓500

120

160

500

1000表：微型減速器種類、尺寸、性能參數(shù)及特點項目種類研究單位性能參數(shù)尺寸特點減速比1607微3K-2型行星齒輪減速比44.2輸出扭矩13μNm結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、體積小、減速比大中國上海交通大學減速器外徑4mm額定轉(zhuǎn)矩（mNm）瞬時峰值扭矩（mNm)摩擦力矩（電機，μNm）摩擦力矩（輸入軸，μNm）1046357515736012555018

2482

11045

4085

80減速器323070塑料3K-II型微行中國大連理工大學-減速器外形尺寸10mm可實現(xiàn)大批量生產(chǎn)減速比小星齒輪減速器減速比100

90微擺線針輪減速器

美國Sumitomo公司

i=6,11,15,20,21,25等-20、

20、

20、

20、5.5

5.5

5.5

5.5最大徑向載荷（靜態(tài)，N）

15、5

15、5活齒半徑3mm，滾道深度1.8mm，主動軸外圓柱面半徑22.8mm，殼體內(nèi)圓柱面半徑25.2mm，活齒圓周方向旋轉(zhuǎn)半徑24mm體積小、傳動比范圍大、傳動效率高、承載能力強、回差精度高、潤滑性能好圓柱三正弦活齒減

中國哈爾濱工業(yè)大最大徑向載荷（動態(tài)，N）最大軸向載荷（N）335555減速比i=7速器學10、1010、1010、10

10、10

10、1010、10資料：《微機械傳動技術(shù)概述》（喬緒維等），《微型諧波齒輪傳動概述》（莫瀚寧等），長江證券研究所%%24%%%%%03

微型諧波方案與行星方案對比?當前靈巧手驅(qū)動模組解決方案主要仍為空心杯電機+微型行星減速器方案。對比來看，空心杯電機+微型行星減速器方案相對成熟，已有頭部廠商送樣且取得較好的反饋。且產(chǎn)品性價比優(yōu)勢更加突出，有望在明年人形機器人產(chǎn)量釋放過程中率先成為主流方案。圖：Maxon展出小直徑空心杯電機+行星減速器驅(qū)動方案圖：微型諧波方案與行星方案對比對比項目微型諧波方案行星減速器方案適配是否適配靈巧手適配低，可多級提升傳動比但影響體積縮小傳動比