灵巧手：人形机器人与外界交互的重要渠道
灵巧手是人形机器人末端执行的最优选择。手是人类经过长期进化演进的结果，是人与外界交互 的重要渠道，是与现实世界交互的直接渠道。人形机器人作为仿人的产品，终极目标是做到替人 与仿人，因此灵巧手理应是人形机器人末端执行的最优选择。人形机器人通过灵巧手能够使用人 类设计的工具，以人的形态感知世界，更好地融入应用场景。
性价比要求高+稳定性要求高的方案：夹爪
场景应用决定硬件需求，不同的场景匹配不同的硬件，灵巧手和夹爪都有其适合的应用场景。夹爪作为目前机器人末端执行的解决方案之一，是工业夹治具的通用版本，主要形式为两指或三 指（多指）夹持器，用于抓持并操控物体。最早的夹爪为两指夹持器，动作形式单一稳定，工作 可靠，且具备较低的成本，但不能对复杂目标进行抓持。因此，后续又出现了三指或四指抓持手， 在两指夹持器的基础上对目标物体实施多触点抓持，提高了抓持的成功率和可靠性。 夹爪在工业端已实现批量出货与应用。目前工业端机械臂末端抓取执行器普遍使用夹爪，已实现 批量化应用。以钧舵机器人为例，公司的电动夹爪产品已在医疗（试剂检测）和3C领域批量出货。
实现复杂操作+泛化能力强的终极解决方案：灵巧手
灵巧手和人手一样具有较好的负载、运动、控制和感知能力。灵巧手本就以人手的结构和功能为 模仿对象，研究的最终目标也是期望能够像人手那样对生产、生活中的各类物体进行稳定且灵活 的抓持和操作。在灵巧手数十年的发展之中，多指灵巧手的自由度、传感器数量持续提升，但高 度系统集成的灵巧手具有灵活性和功能性的同时，却也导致了高额的制造成本且降低了系统的可 靠性和易维护性。
灵巧手vs夹爪：短期内各有其适合的使用场景，长期亦会共存
夹爪：泛化能力有限但稳定性高，更适合工业应用场景。夹爪的泛化性弱于灵巧手，但低成本与 高稳定性的特性使其更适配工业场景。一方面工业场景不会为多余的功能买单，夹爪可以以最高 的性价比满足工业端需求；另一方面夹爪泛化性差但操作简单，现有的控制算法已可以赋予其较 高的稳定性，这对于工业场景对高良率和高稳定性的要求比较友好。
灵巧手：终局泛化能力强，适配更复杂的应用场景。灵巧手相比夹爪能实现更多复杂的操作，例 如需要抓握、手指联动的场景中，灵巧手是必然选择。长期来看，人形机器人的最终目标就是融 入人类的环境，因此灵巧手会是终局解决方案，能够适用于更多的应用场景。
自由度是灵巧手与夹爪的核心差异。更高的自由度代表能够进行更复杂的抓取和操作，也更加灵 活，但更高的自由度对操作端的算法模型泛化能力提出更高要求，在当前时间节点暂无产业化。
电机选择——空心杯电机 vs 直流无刷电机 vs 无框力矩电机
三种电机各有优势。空心杯电机采用无铁芯结构，具有高效能和低噪音优点，适用于高精度控制； 直流无刷电机通过电子换向器控制磁场，具有高转速和高效能特点；无框力矩电机设计特殊，能 实现高精度力矩输出，适用于要求快速响应和降低转动惯量的场合。
电机选择——高功率密度为灵巧手电机优选
灵巧手由于设计空间有限，因此需要高功率密度的电机。机器人灵巧手结构紧凑，需要在有限的 空间中集成多个电机，从而实现多个指关节的灵活度，而扭矩的大小又决定了手指关节的抓握力 度，因此高功率密度（有限体积内提高输出功率）的电机应为灵巧手驱动单元的优选。
功率密度与扭矩密度的关系为：P(功率)/V(体积)=2Π*T(扭矩)*n(每分钟转数)/60V(体积)。空心杯 电机相比于无刷直流电机，其无铁芯的结构大幅提高了转速（可达10万rpm以上），进而提高了功 率密度。灵巧手作为精细操作的执行器，有较高的动态响应需求，因此需要更高的功率密度，空 心杯电机是比较合适的方案。
空心杯电机：绕线机能力是决定空心杯产业化的关键一环
绕线机是空心杯电机生产的核心设备。空心杯电机的核心创新在于其无铁芯转子结构，而绕组是 实现电磁能量转换的核心部件。绕线机的作用是将漆包线按照特定方式绕制成空心杯形线圈，并 确保线圈的均匀性、对称性和绝缘性，从而满足电机的高效运行需求。
绕线机自动化有望助力空心杯电机量产降本。空心杯电机过往无法实现自动绕线，人工绕线是其 量产成本居高不下的原因。目前日特机械已生产出空心杯自动绕线机，节拍可达到10秒完成一次 绕线。展望未来自动绕线机成熟与空心杯电机生产自动化水平提高，空心杯电机有望不断实现降 本，更好落地于灵巧手商业化。
目前空心杯电机价格仍然较高。兆威机电空心杯电机单价约2000元，maxon空心杯电机单价约为 4000元（兆威机电两倍）。根据我们草根调研，大规模量产后空心杯电机价格有望降至千元以内。
电机价格对比：
三种电机价格对比：无框力矩电机价格＞空心杯电机价格＞直流无刷电机价格 （1）直流无刷电机价格最低：鸣志电器R16和R22直流无刷电机单价在300-400元，根据我们草根调 研，预计大规模量产后直流无刷电机单价能够降低至200元以下。 （2）空心杯电机价格较高：鸣志电器10mm规格的空心杯电机单价在1000-2000元之间，8mm规格空 心杯电机单价在2000元以上。进口MAXON单价约为鸣志电器2-3倍。根据我们草根调研，预计大规模 量产后空心杯电机单价能够降低至1000元以下。 （3）无框力矩电机：目前主要依靠进口，进口产品价格在5000元左右，长期看不会成为灵巧手主流 电驱方案。
减速装置选择：行星齿轮箱，平衡性价比与可靠性
行星齿轮箱即行星减速机，是多个行星齿轮围绕一个太阳轮转动的机构，其传动比可以通过调整 太阳轮、行星齿轮和内齿圈的齿数来实现，结构简单，易于设计和制造。而且，由于行星齿轮在 传动过程中能够均匀地分担载荷，使得齿轮箱具有较高的传动效率和可靠性。 行星齿轮箱的难点主要在于微型化和长寿命。目前行星齿轮箱的低寿命是限制灵巧手寿命的核心 因素。兆威机电自主研发核心工艺技术，在特定测试条件下齿轮箱寿命可达5万小时。
传动模块：间接驱动下实现灵巧操作的核心
灵巧手直接驱动VS间接驱动：①直接驱动指灵巧手的每个自由度直接由电机搭配减速系统控制关 节弯曲，无需传动部件；②间接驱动指灵巧手自由度对应的电机统一集成于手掌或手腕内，电机 与减速系统输出的转矩经丝杠/蜗轮蜗杆转换为直线运动，再经腱绳/连杆驱动关节活动。
灵巧手全驱动VS欠驱动：①全驱动指灵巧手每个关节自由度都是主动自由度，有对应电机单独驱 动独立运行；②欠驱动指灵巧手存在主动自由度和被动自由度之分，电机驱动的自由度为主动自 由度，另外通过腱绳、连杆等传动模块可由主动自由度传动被动自由度，被动自由度运动与主动 自由度耦合。
旋转-直线传动：微型滚珠丝杠，高效转化直线运动
滚珠丝杠是将旋转运动转换成线性运动的理想传动装置，主要由丝杠轴、螺母、滚珠以及循环部 件组成。丝杠轴、螺母和端盖上都制有圆弧形螺旋槽，将它们套装在一起时，这些槽对合起来就 形成了螺旋通道，滚珠能够在通道内循环滚动。当丝杠相对于螺母旋转时，滚珠在滚道内自转， 同时又在封闭的滚道内循环运动，使丝杠和螺母相对产生轴向运动。
灵巧手中滚珠丝杠的驱动原理：电机通过齿轮箱驱动滚珠丝杠，通过滚珠丝杠上的螺母把旋转运 动转换为直线运动，腱绳形成一个腱环套在螺母上，螺母拉动连接在灵巧手手指指骨上的腱绳， 实现手指绕关节轴的转动运动。
腱绳传动：多自由度+远距离动力传输，是一种柔性传动方式
腱绳传动使用腱绳传递动力。一般电机通过齿轮箱驱动滚珠丝杠，通过滚珠丝杠上的螺母把旋转 运动转换为直线运动，腱绳形成一个腱环套在螺母上，螺母拉动连接在灵巧手手指指骨上的腱绳， 实现手指绕关节轴的转动运动。其中为了引导腱绳的走线，避免腱绳之间的干扰，采用腱绳外包 裹导管的形式。 目前特斯拉、海外知名灵巧手厂商SCHUNK、Shadow Robot均有使用过腱绳方案。
传动方案对比：
传动方案各有优劣： （1）微型丝杠：现阶段旋转-直线传动的主流方案，缺点是成本较高。 （2）蜗轮蜗杆：优点在于可靠性高，承载力较大，但问题在于结构复杂，容易使得灵巧手指节粗大 十分笨重。 （3）腱绳传动：优点在于能够适用于高自由度灵巧手，且腱绳成本较低；但缺点在于寿命较低，且 容易产生蠕变问题。 （4）连杆传动：优点在于兼顾承载力和可靠性，但问题在于效率低，且不适合高速运动。
传感器：触觉是实现灵巧操作的关键一环
触觉传感器对灵巧手实现商业化落地至关重要：精准的力控是灵巧手商业化落地的基础，触觉传 感器可实时检测接触力、压力分布和剪切力，帮助灵巧手调整抓握力度，提高抓取的成功率和稳 定性。
触觉传感器技术路线多样，但原理相同：传感器主要可分为三部分敏感元件（感知）+转换元件 （转化为电信号）+信号处理电路（处理电信号）。根据敏感元件的不同可分为电容式、电磁式、 压力式、压电式、光电式、摄像头等。
抓握大模型：赋予抓握末端更强的任务执行泛化能力
夹爪自由度更低，是训练抓取大模型的入门选择：相比五指灵巧手的10-20个主动/被动并存的自 由度，夹爪自由度较低且都为主动自由度，避免了运动耦合的问题，在训练抓握模型时更加简单 高效，泛化后的稳定性也更突出。
银河通用以二指夹爪训练出抓握大模型GraspVLA：2025年1月，银河通用在合成数据的基础上训 练出了全面泛化的端到端具身抓取大模型GraspVLA，可实现光照、背景、平面位置、空间高度、 动作策略、动态干扰、物体类别七大泛化，该模型是依靠二指夹爪训练而成。
我们认为依靠夹爪末端执行器避免自由度耦合干扰，可以更聚焦抓取识别能力本身的泛化，提高 模型的训练效率。在模型识别能力泛化的基础上再引入动作更复杂的五指灵巧手是更好的选择。
各企业灵巧手布局情况
技术路线尚未完全收敛： 目前灵巧手赛道玩家众多，既有仅研发灵巧手的企业，也有众多人形机器人本体企业在灵巧手赛道布 局相关产品。目前行业内技术路径百花齐放，驱动、传动技术路线尚未完全收敛。
我们判断高自由度&低成本为未来灵巧手进步方向： 如果是简单的工业场景，我们认为夹爪的适用性会更高；但如果需要在复杂的场景使用，高自由度 灵巧手是必备的，至少在食指和拇指需要具备侧摆功能。如果需要高自由度，则考虑全直驱、腱绳 or连杆+微型丝杠的方案，但全直驱目前价格过高，经济性过低，综合判断，我们认为腱绳or连杆+ 微型丝杠的方案会具有更高的综合性价比。
特斯拉Optimus第一代灵巧手拆分（空心杯方案）
第一代灵巧手方案拆解： 主要由单手6个无刷空心杯电机模组，11个自由度（6个主动自由度+5个被动自由度），空心杯电 机模组由空心杯电机+行星减速箱+编码器构成。特斯拉采用金属腱绳+蜗轮蜗杆传动方案
供应商选择： 25Q1末第一批量产的灵巧手还是空心杯电机方案，第一批量产大概率以外资供应商为主，后续量 产可能导入国产供应商。
第一代灵巧手方案优劣势： 第一代灵巧手的优点在于采用蜗轮蜗杆模式，具备自锁能力，拥有较大的抓取力，而缺点在于缺 少侧摆自由度，没有办法实现精密抓取。因此初步判断第一代灵巧手大概率应用于工厂环境。
蜗轮蜗杆搭配腱绳实现手指的弯曲
原理拆解： 蜗轮蜗杆用于将电机的高速旋转转换为低速、高扭矩的运动中。在这种设计中，电机的输出轴连 接到蜗杆，蜗杆与蜗轮啮合。蜗轮的旋转速度比蜗杆慢，但输出扭矩更大，从而为手指的运动提 供足够的力量。腱绳将蜗轮蜗杆产生的扭矩传递到手指的各个关节。腱绳的一端连接到蜗轮的滑 轮（如滑轮706），另一端延伸到手指的远端部件。特斯拉的设计中，腱绳不绕在关节的枢轴上， 而是沿着手指的近端部件和远端部件延伸。当电机旋转时，蜗杆带动蜗轮旋转，蜗轮上的滑轮随 之转动。滑轮的转动使腱绳被拉动或释放。 一句话总结：齿轮/蜗轮蜗杆传动，通过齿轮或者蜗轮蜗杆将驱动器的旋转运动转换成直线运动， 拉动驱动器和手指间的弹簧来驱动手指产生动作。
兆威机电灵巧手技术路线
兆威机电专利披露了其灵巧手产品手指的驱动方式： 驱动方案：兆威机电的灵巧手采用线性电机与步进线性电机相结合的驱动方案。 传动方案：动力来源为线性电机，因此无需转变运动的轨迹。直线电机的伸缩可以直接控制每个 指关节的弯曲。 自由度：三类手指的自由度状态不同：①大拇指具有三个弯曲的自由度以及一个侧摆旋转的自由 度；②食指具有三个弯曲自由度，以及一个侧摆自由度；③中指、无名指、小拇指具有三个弯曲 自由度。
（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
