2025.12.29人形机器人行业观察

核心要点

灵巧手是模拟人类手部功能的高自由度机器人末端执行器，核心价值在于突破传统机械夹爪局限，赋予机器人接近人手的灵活性与适应性，通过多关节、多模态感知和智能控制技术实现复杂物体的抓取、操作与交互。它是人形机器人拟人化的核心标志，也是成本占比最高的零部件之一，约占整机成本的 20%-30%，未来人形机器人迭代价值很大程度上通过灵巧手的柔性和协同能力体现。企业切入该领域需深度融合高自由度仿生结构设计、微型高功率密度驱动、精密传动以及多模态感知技术，形成系统性解决方案。特斯拉第三代灵巧手相比第二代有多项重要变化，带动相关产业链发展，同时行业存在机器人落地进展、主业下游发展、竞争加剧、价格下降等风险。

一、灵巧手关键技术与具体方案对比

（一）技术路线：电驱 + 复合传动 + 带力和触觉传感为主导

• 自由度数量：人手共 24 个自由度，灵巧手自由度越多设计难度越大。目前自由度最高的是 Shadow Hand，达 24 个。特斯拉人形机器人灵巧手从第一代单手 6 个自由度，发展到第二代 11 个，整体向更高自由度演进，2014 年起已有至少 4 款灵巧手实现 21 个自由度。全驱动方案（自由度 = 驱动源数量）功能接近人手、精度高，但存在手掌体积大等缺点；欠驱动方案（自由度 > 驱动源数量）体积小、系统简洁，但功能性和精度不足。
• 驱动方式：主要有电机、液压、气压、形状记忆合金四种驱动方式。电机驱动兼备精度和经济性，体积小、响应快、稳定性好，是最适合批量生产使用的方式，主流手部电机为空心杯电机和无刷有齿槽电机。空心杯电机能效高、控制特性好、波动小，适合电池供电且长时间运行的场景，但在绕组设计、动平衡设计及资金投入方面存在难点；无刷有齿槽电机功率更大，是降本的可行方式，短期仅适用于空间容忍度更高的大拇指。电机未来趋势是缩小体积、提升功率密度，如谐波磁场电机、一体化技术电机。
• 传动方式：主要包括腱绳、丝杠、齿轮、连杆等。腱绳传动重量轻、结构简单，适合空间狭小且驱动自由度多的场合；连杆传动刚度大，可抓取大型物体，但难以远距离控制；齿轮 / 蜗轮蜗杆传动具备较高精度和重复性，但设计难度较高；丝杠传动精度、传动效率和承载力高、寿命长，随着技术成熟，布局丝杠成为手部传动发展趋势，在工厂等需要高承载力的场景中有望成为主流。灵巧手传动装置一般分为三级，一级以皮带为主，二级主要采用丝杠或锥齿轮，三级多采用腱绳和连杆。
• 传感器：手部传感器包含力、位移、触觉等多种类型，其中触觉、视觉和温度传感器属于外部感知，力、位移等属于内部感知。用于灵巧手的主要是位置和触觉传感器，位置传感器常用霍尔元件、电位计和光学传感器，触觉传感器用于反馈接触信息。特斯拉手部传感器数量有增加态势，Gen2 搭载了触觉传感器，DLR/HIT Hand 使用的传感器数量和种类较多。主流方案为内部加外部传感器，力、触觉传感器高频使用。
• 方案选择：受经济成本和技术制约，最适合灵巧手的方案为驱动采用电机，传动采用腱绳或丝杠（可搭配其他传动件），传感器采用内部加外部传感器（力、触觉传感器高频使用）。

（二）特斯拉 Gen1 专利拆解

特斯拉 Gen1 灵巧手单手有 5 个手指，每个手指包含两个指节，共采用约 14 种核心零部件，按价值量排序，执行器、齿轮箱、霍尔效应传感器较高。其基本工作机制是通过电缆驱动系统和执行器协同作用，执行器激活后拉动电缆，经通道结构引导带动关节围绕枢轴旋转，齿轮箱保持电缆适当张力，扭簧提供额外回弹力，霍尔效应传感器实现精确定位和实时调整。具体拆解显示，单手有 6 个自由度，对应 6 个执行器和齿轮箱（第三代因自由度增加，执行器移至手臂）；单指有 2 个枢轴结构与 2 个扭簧、2 个电缆与 2 个通道结构；每个手指配备 1 个霍尔效应传感器。

（三）降本核心与市场价格

• 降本核心：空心杯电机和丝杠是未来降本核心。特斯拉 Gen3 灵巧手自由度从 11 提升到 22 个，对应的电机数量预计从 6 个提升到 13-17 个，驱动器装载于手腕部位。
• 价格测算：采用国产无刷有齿槽电机和行星滚柱丝杠，单手预估价格 2.9 万元。当前大部分灵巧手单手市场价为 2-15 万元 / 只，DLR 因配备高精度零配件，售价达 80 万元 / 只，整体价格与精度、关节数和驱动数等关键指标正相关。

（四）竞争格局

美国在机器人灵巧手技术上处于领先地位，在人工智能、传感器融合及仿生技术等领域优势显著。中国近年技术积累迅速增长，虽与美、欧存在差距，但市场规模大、政府支持力度强、市场化进程快。自由度方面，海外特斯拉、Shadow Hand 等已将 DOF 自由度做到 20 个以上，国内青龙灵巧手自由度达 19 个；抓握力方面，海外 QBhand 和国内星动纪元表现突出。国内因时机器人、傲意、腾讯 RoboticsX 实验室等企业积极布局，且具有低成本供应链优势。

二、驱动装置：国产竞争力优势明显

（一）价格情况

灵巧手驱动电机主要为空心杯电机和无刷有齿槽电机。同级别空心杯电机价格是普通电机的 10 倍，国产微型空心杯 + 减速箱当前价格约 1-2 千元，进口不带减速器价格为国产的 2 倍，国产价格具备较高性价比。

（二）竞争格局

中高端空心杯电机市场基本被外资厂商垄断，2023 年外资企业市场份额超 85%。国内布局工业用空心杯电机的企业较多，如鸣志电器、兆威机电、拓邦股份等，有望快速切入机器人领域，实现国产化降本。

三、传动方式：谐波减速器尚有差距，丝杠国产优势明显

（一）减速器

• 作用与性能：一级传动多采用减速器，主要作用为增强扭矩与控制精度。谐波减速器精度一般低于 1 弧分，传动效率大于 85%，手指上搭载的微型谐波工艺难度高，单价目前在 7000 元，长期大批量生产有望降至 800-1500 元 / 个；行星减速器单价一般为小几百元，传动效率也较高；蜗轮蜗杆传动效率较低。
• 技术壁垒与国内外差异：谐波减速器壁垒在于生产数据库积累，国内外产品在寿命、噪声、温升和稳定性等方面存在差异，国产产品主要表现为使用寿命较短、精度保持性差等，差异源于原材料、加工精度、热处理等。
• 研发与企业布局：哈默纳科已完成手指微型谐波减速器研发，其迷你执行器已搭载至东京大学灵巧手设计方案中。国内绿的谐波和宏勤自动化科技也有相关研发产品，随着人形机器人发展，更多公司将参与手部谐波减速器研发，当前上市公司玩家主要有绿的谐波、双环传动等。

（二）丝杠

• 优势与发展趋势：丝杠具备较高的承载力和精度，在精细化工作场景中具有必要性。随丝杠技术成熟，灵巧手采用丝杠的概率大幅提升。
• 企业研发与布局：KGG 已展出多种规格的微型丝杠及集成行星滚柱丝杠方案的灵巧手。受人形机器人行业热潮推动，更多公司将研发手部滚珠丝杠和行星滚柱丝杠，当前上市公司主要有北特科技、贝斯特等，KGG 和新剑传动已完成手部丝杠研发，五洲新春正在研发中。

四、传感器：精度存在差异，国产产品满足一般场景

（一）主流技术方案

特斯拉 Gen2 采用压力式触觉传感器，主要分为电阻式、电容式和压电式等方案，从成本角度看，电阻式和电容式有望成为最终主流方案。手部传感器中价值量最大的是触觉传感器。

（二）搭配使用趋势

灵巧手长期主流将是三种触觉搭配使用：电阻式大面积覆盖，用于手臂和身体部位，优势在于组装简单、成本低等；电容式用于指腹以辨别纹理，适用于高精度场景；热辐射式布局在指缝间感知温度，可实现非接触感知。

（三）国内外差异

国内外触觉传感器差距主要体现在国内成本低但精度略低。海外产品在精度（3-5%）、技术和外观细节方面领先，国内产品价格低廉，精度普遍在 10% 左右，能满足终端用户目前的使用场景需求。

（四）竞争格局

全球触觉传感器主要厂商有 Tekscan、Pressure Profile Systems 等，前三大厂商共约占有 65% 的市场份额。国内布局触觉传感器的公司较多，上市公司中主要包括汉威科技、苏试试验、弘信电子和柯力传感等。

五、灵巧手及其相关产业链

（一）价值量与壁垒

灵巧手是机器人核心部件，特斯拉第三代灵巧手自由度从 11 提升到 22 个，对应的电机数量可能提升到 22 个，驱动器搭载位置从手掌改为手腕部位。灵巧手价值量最高的零部件为空心杯电机、丝杠、减速器、触觉传感器。其中，无刷有齿槽电机价值量占比约 60.42%，丝杠价值量占比约 22.66%，触觉传感器价值量较大。

（二）风险提示

• 机器人落地进展不及预期风险：人形机器人发展面临智能能力提升、硬件降本和政策等多重阻碍，若放量时间低于预期，将导致相关设备放量不及预期，资本投入长期难以回收，对公司业绩产生负向影响。
• 现有主业下游发展不及预期风险：产业链部分公司下游呈中低速增长，若订单交付量不及预期，将对业绩经营产生负向影响。
• 竞争加剧的风险：硬件端长期比拼成本，行业前景向好背景下，各细分赛道参与者将持续增加，导致原有参与者竞争格局恶化，份额和溢价能力可能被侵蚀，进而影响机器人相关业务的盈利能力。
• 价格超预期下降风险：报告中统计价格主要来自当前未量产情况下的售价，若量产后，价格随着规模效应提升容易产生较大波动，进而导致板块市场空间下行。