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灵巧手是人形机器人“小脑”实现灵巧操作、人机交互的重要载体,向高集成度和智能化发展。灵巧手是一种高度灵活、复杂的末端执行器,在机器人与环境交互中起关键作用。灵巧手因其能够模仿人手的各种灵巧抓持和复杂操作能力,广泛应用于航空航天、医疗、智能制造等领域。根据Statista数据,2021年全球机器人灵巧手市场规模约为11.6亿美元,预计在2030年增长至30.35亿美元,2022-2030年间CAGR为10.9%。   

空心杯电机是灵巧手的核心部件,国产替代空间广阔。空心杯电机是一种特殊的直流电机,采用无铁芯转子性能优异,是电机领域“皇冠上的明珠”。按换向方式分为无刷空心杯电机和有刷空心杯电机,前者寿命和转速优于后者,未来更偏向无刷空心杯电机。欧洲主导中高端市场,国内厂商仍在追赶,根据QR Research预测,到2028年空心杯电机全球市场将达到83亿元。空心杯电机在线圈设计、绕制工艺以及绕制设备三个方面存在高技术壁垒,相关设备厂商国产化替代有望加速。考虑到特斯拉人形机器人未来逐步放量,我们对不同情景进行测算,当特斯拉人形机器人产量达到50万、100万、200万台时,全球空心杯电机市场空间可能分别新增48亿元、84亿元、144亿元。   

传感器是人形机器人感知系统的核心部件,是灵巧手智能化的基础。特斯拉Optimus Gen2人形机器人采用11自由度灵巧手和手指触觉传感器,响应更快,要实现捏鸡蛋的操作需要用到多种传感器的技术支撑,包括压力感知、触力感知和柔性微压力感知等。1)六维力/力矩传感器:应用于人形机器人的手腕处和脚腕处,其中六维联合加载设备是高精度六维力传感器研发和生产的必要条件。根据GGII预测,2027年中国六维力/力矩传感器市场规模将超过15亿元。2)柔性触觉传感器/电子皮肤:能够实现与环境接触力、温度、湿度、震动、材质、软硬等特性的检测,是机器人直接感知环境作用的重要传感器。其关键技术包括:材料技术、加工技术、结构设计及扩展、高柔性和多功能。3)MEMS压力传感器:具有易于批量生产、小型化、成本效益以及易于制造复杂结构的能力等优势,例如Superior SensorTechnology的MEMS压力传感器集成了包括先进的数字滤波、闭环控制和基于软件的压力开关等先进的功能,可提供精确的运动控制和灵活的物体操纵能力所需的基本内部扭矩和力的反馈。

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