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机械设备行业人形机器人系列之十:灵巧手:功能完备性与成本的博弈

广发证券股份有限公司 2023-12-29

核心观点:

特斯拉Gen2 灵巧手性能提升,是未来持续迭代方向。根据特斯拉23年12 月公布的视频,二代人形机器人产品单手具有11 个自由度,运动的速度和抓取性能大幅提升,每一个指节均配有触觉传感器,可完成双指捏起并传递鸡蛋等复杂动作,其中的亮点包括:(1)精准力控:力控恰到好处,双指捏起但不捏碎鸡蛋;(2)脑手协同:灵巧手可以精准完成大脑下达的命令并实时反馈连贯完成动作。

功能与成本的博弈,自上而下从应用场景选择合适的灵巧手。马斯克提出灵巧手需要实现“穿针引线”的功能,同时提出了对于量产的成本要求,由此引出了灵巧手方案选择上的核心矛盾——功能完备性与成本之间的取舍。根据robots guide、小米技术资料,目前Shadow Hand灵巧手售价5-9 万英镑、DLR-HIT II 售价90 万元,该类灵巧手精度、成本都较高,主要应用于航空航天、核能工业、生物医药等高精尖领域。我们认为,人形机器人的定位在于通用性,应用于传统的工业、家庭场景中,而非如工业/协作机器人一样成为各个领域的“专家”,更强调交互性而非极致的精度。

人形机器人灵巧手执行器数量仍可增加,零部件优化空间传感>传动>驱动。灵巧手硬件成本可拆分为量和价的逻辑。(1)量的逻辑:灵巧手关节数量越多,可实现的抓取方式越丰富;其中主动驱动关节占比高,则可以独立控制的自由度越高,灵活性越优,特斯拉一代灵巧手产品采用6 个主动自由度,执行器数量仍有提升空间。(2)价的逻辑:①驱动:人形机器人微型电机的可改进余地不大,目前以空心杯电机为主,核心是定制化开发;②传动:连杆的强力抓取和刚性更适配于工业搬运等,绳驱的灵活和顺从性更适用于家庭生活等,二者技术成熟且可兼容绝大多数通用场景;③传感:外传感器(如触觉、力传感器)可增加交互能力,内传感器可通过反馈补齐传动在精度、力控上的短板,未来人形机器人在传感层的能力边界与协作灵巧手基本相当,对比ShadowHand 灵巧手具有100+传感器,灵巧手传感器的优化将是大方向。

投资建议:灵巧手性能提升将是人形机器人未来重点迭代方向,建议关注传感器领域的柯力传感、汉威科技、东华测试等,传动领域的绿的谐波等,驱动领域的鸣志电器等。

风险提示:人形机器人产品暂未落地;国产厂商早期未必能进入特斯拉供应链;核心技术的迭代风险。

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