隨著人形機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展，靈巧手作為其關(guān)鍵部件之一，逐漸成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。靈巧手的性能直接決定了機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中的操作能力，尤其是在抓取、操控物體時的靈活性和精確性。近年來，國內(nèi)外企業(yè)在靈巧手領(lǐng)域展開了激烈的競爭，國產(chǎn)企業(yè)在技術(shù)突破和成本控制方面逐漸嶄露頭角，而外資企業(yè)則在高端技術(shù)和市場占有率上保持領(lǐng)先。本文將通過對比國內(nèi)外靈巧手的技術(shù)路線、核心部件及市場表現(xiàn)，探討國產(chǎn)與外資企業(yè)在靈巧手領(lǐng)域的競爭格局。
1. 靈巧手的技術(shù)路線對比
1.1 驅(qū)動方式
靈巧手的驅(qū)動方式主要包括電機(jī)驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、液壓驅(qū)動和形狀記憶合金驅(qū)動。其中，電機(jī)驅(qū)動是目前應(yīng)用最廣泛的方案，尤其是空心杯電機(jī)和無框力矩電機(jī)。
空心杯電機(jī)：空心杯電機(jī)因其輕量高效、高轉(zhuǎn)速和長壽命的特點(diǎn)，成為靈巧手驅(qū)動的首選。特斯拉Optimus靈巧手采用了6個無刷空心杯電機(jī)模組，每個模組由空心杯電機(jī)、行星減速箱、編碼器、驅(qū)動器和傳感器組成。國內(nèi)企業(yè)如鳴志電器在空心杯電機(jī)領(lǐng)域也取得了顯著進(jìn)展，其無齒槽空心杯電機(jī)模組在機(jī)器人各主要運(yùn)動控制功能模塊中廣泛應(yīng)用，成本優(yōu)勢明顯。
無框力矩電機(jī)：無框力矩電機(jī)具有低轉(zhuǎn)速大扭矩的特點(diǎn)，能夠直接驅(qū)動負(fù)載，無需額外的傳動裝置。國外企業(yè)如Maxon和Faulhaber在無框力矩電機(jī)技術(shù)上處于領(lǐng)先地位，而國內(nèi)企業(yè)如步科股份和禾川科技也在積極布局，推出了對標(biāo)國際領(lǐng)先產(chǎn)品的無框力矩電機(jī)。
1.2 傳動方式
傳動系統(tǒng)是靈巧手操作穩(wěn)定性和靈活性的關(guān)鍵，常見的傳動方式包括連桿傳動、膠繩傳動和齒輪傳動。
膠繩傳動：膠繩傳動具有控制靈活、結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)，特別適合自適應(yīng)抓取動作。特斯拉Optimus靈巧手采用了金屬膠繩+蝸輪蝸桿傳動的結(jié)構(gòu)，金屬膠繩實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)抓取能力，蝸輪蝸桿則提供自鎖特性，確保抓握完成后無功耗保持。
連桿傳動：連桿傳動具有高動作剛性和負(fù)載能力，但柔性較差。國內(nèi)企業(yè)如因時機(jī)器人采用連桿傳動方案，其仿人五指靈巧手具有6個自由度和12個運(yùn)動關(guān)節(jié)，能夠模擬人手實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的抓取操作。
2. 核心部件的國產(chǎn)化進(jìn)展
2.1 精密減速器
精密減速器是靈巧手的核心部件之一，直接影響其運(yùn)動精度和負(fù)載能力。目前，諧波減速器和行星減速器是靈巧手的主要選擇。
諧波減速器：日本哈默納科是全球諧波減速器的頭部廠商，其產(chǎn)品在人形機(jī)器人手部的應(yīng)用占據(jù)主導(dǎo)地位。國內(nèi)企業(yè)如綠的諧波和未福諧波也在積極追趕，產(chǎn)品在減速比、額定扭矩和傳動效率方面已接近國際先進(jìn)水平，但在使用壽命上仍有一定差距。
行星減速器：行星減速器具有高傳動效率、高承載能力和長壽命的特點(diǎn)。特斯拉Optimus靈巧手采用了行星減速箱，國內(nèi)企業(yè)如科峰智能也在精密行星減速器領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展，其產(chǎn)品在工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用逐漸增多。
2.2 傳感器
傳感器是靈巧手實(shí)現(xiàn)智能操作的關(guān)鍵，主要包括力傳感器和觸覺傳感器。
力傳感器：六維力傳感器是性能最優(yōu)、技術(shù)壁壘最高的力矩傳感器，能夠同時測量三個軸向力和三個軸向力矩。國內(nèi)企業(yè)如宇立儀器和坤維科技在六維力傳感器領(lǐng)域取得了突破，產(chǎn)品在協(xié)作機(jī)器人和醫(yī)療機(jī)器人中的應(yīng)用逐漸增多。
觸覺傳感器：柔性傳感器（電子皮膚）是未來靈巧手發(fā)展的重要方向，具有高靈敏度、高柔韌性和響應(yīng)速度快的特點(diǎn)。國內(nèi)企業(yè)如漢威科技旗下能斯達(dá)已成功研發(fā)出薄膜電容觸覺傳感器，廣泛應(yīng)用于機(jī)器人身體部位。
3. 市場表現(xiàn)與競爭格局
3.1 外資企業(yè)的優(yōu)勢
外資企業(yè)在靈巧手領(lǐng)域的技術(shù)積累和市場占有率上具有明顯優(yōu)勢。Maxon、Faulhaber和哈默納科等企業(yè)在精密驅(qū)動和減速器領(lǐng)域處于全球領(lǐng)先地位，其產(chǎn)品在高端醫(yī)療、航空航天和工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用廣泛。特斯拉Optimus靈巧手的推出進(jìn)一步鞏固了外資企業(yè)在人形機(jī)器人領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。
3.2 國產(chǎn)企業(yè)的崛起
近年來，國產(chǎn)企業(yè)在靈巧手領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展。鳴志電器、兆威機(jī)電和綠的諧波等企業(yè)在空心杯電機(jī)、精密減速器和傳感器領(lǐng)域的技術(shù)突破，使得國產(chǎn)靈巧手在性能和成本上逐漸具備與外資企業(yè)競爭的實(shí)力。尤其是鳴志電器的空心杯電機(jī)成本優(yōu)勢明顯，兆威機(jī)電在微型傳動領(lǐng)域的垂直一體化產(chǎn)品矩陣，進(jìn)一步提升了國產(chǎn)靈巧手的市場競爭力。
靈巧手作為人形機(jī)器人的關(guān)鍵部件，其技術(shù)水平和市場表現(xiàn)直接影響到機(jī)器人的應(yīng)用落地。外資企業(yè)在高端技術(shù)和市場占有率上保持領(lǐng)先，但國產(chǎn)企業(yè)在技術(shù)突破和成本控制方面逐漸嶄露頭角。隨著國內(nèi)企業(yè)在精密驅(qū)動、減速器和傳感器領(lǐng)域的不斷進(jìn)步，國產(chǎn)靈巧手有望在未來實(shí)現(xiàn)更大的市場份額和技術(shù)突破，推動人形機(jī)器人行業(yè)的快速發(fā)展。
