1、灵巧手是人形机器人的核心执行器
灵巧手是一种末端执行器，相较于传统的工业机器人，其将手腕连接处的工具替换为手爪。人形机器人 被视作机器人融入人类世界的最佳形态：它自带通用身体，无需改造现有道路、楼梯、工具与产线，就 能像人一样无缝切换场景、执行多元任务，商业化天花板远高于专机专用设备。而作为其“最后触点” 的灵巧手，则把这一通用性落到细节：多关节、多自由度的仿生结构复刻人手的抓握、操持与感知，可 在同一臂展内完成捏硬币、握电钻、系鞋带等精细动作，是决定人形机器人能否真正到岗即用的核心执 行器。
灵巧手也可以称之为人形机器人的价值高地。根据前瞻产业研究院发布的 2025 年中国人形机器人产业 发展蓝皮书，人形机器人中价值量排名前三的结构或组件分别是线性执行器/旋转执行器/灵巧手，灵巧 手占比 17.98%，而各类执行器也是驱动灵巧手的手指关节运动的核心零部件，因此灵巧手也可以称之为 人形机器人的价值高地。
作为机器人末端执行器，灵巧手可按驱动、传动及自由度关系多维组合。驱动源可选电机、液压/气压 缸或柔性人工肌肉；动力传递有齿轮、连杆或仿肌腱三种方式；若驱动源数等于关节自由度数即为全驱 动，可实现精细独立控制，若驱动源少于自由度则成欠驱动，通过耦合随动简化结构、提升鲁棒性却牺 牲部分精度。不同搭配形成谱系化方案，从工业高速抓取到服务、空间、康复等复杂场景，各厂商可依 技术储备与任务需求灵活选型。
人手 21 自由度、十三种操作皆赖“执行器官”与神经协同，复刻其灵巧的机器人亦需近 22 自由度。人 手有悬垂、托举、触摸、推压、击打、动态操作、球形掌握、球形指尖握、柱状抓握、勾拉、二指尖捏、 多指尖捏、侧捏这十三种基本功能，这些功能的实现既依赖于手与上肢皮肤、筋膜、关节、肌肉等“执 行器官”的完整性，也离不开神经系统多层级的精密调控与信息整合处理；从解剖学角度看，人手手部 共 20 个自由度，腕部 2 个自由度，小臂有 1 个自由度。五根手指每根手指均有 4 个自由度。手掌由除 拇指外四根掌骨进行支撑。手部通过腕骨与尺骨、桡骨进行连接并在此处形成 2 自由度关节。小臂的尺 骨、桡骨除支撑外，通过二者的相互扭转可实现手掌的整体旋转。而灵巧手为了复刻人手功能，需具备 相近的自由度，比如特斯拉 Optimus Gen 3 拥有 22 个自由度。
灵巧手“自由度军备赛”已全面打响，特斯拉、宇树、智元等上下游玩家集体冲刺“超灵活”时代。从 特斯拉 Optimus Gen 3 的 22 关节，到宇树 Dex5 的 20 关节“16 主动+4 被动”，再到智元 OmniHand 2025 的 19 关节专业款，短短一年，灵巧手自由度迅速从 10+跃升至 20+；本体厂、零部件厂、具身智能 方案商全线下场，把“多一度自由”写进下一代机器人竞速的标配。
2、灵巧手从仿生出发，旨在拓展人类能力边界
灵巧手设计目标在于模拟人手的核心功能、突破人类生理限制，并在特定领域实现性能增强。感知与信 息处理：通过多模态感知技术感知物体的形状、姿态、表面纹理等信息，使得灵巧手能够像人手一样对 物体进行精细的感知和判断，为后续的操作和决策提供准确的信息支持；工具操作与生产力创造：灵巧 手的设计使其能够像人手一样灵活地操作各种工具，精确地抓取和操作零件，进行装配、加工等操作， 提高生产效率和质量；社会交互与情感沟通：灵巧手可以模拟人手的动作，与人进行自然的互动，还能 通过握手、拍肩等动作表达关怀和鼓励，增强情感体验。
3、发展历程：产品演进五十余年，向更高仿生度、感知能力和轻量化方 向迭代
灵巧手是机器人操作和动作执行的末端工具，行业演进五十余年，2010 年后相关研究加速，目前正向 更高仿生度、更强感知能力和轻量化方向发展。1974 年，日本电工实验室研发的 Okada 灵巧手 n1 是严 格意义上的第一款灵巧手，由 3 个手指组成，共 11 个自由度；20 世纪 80 年代，灵巧手研究大幅增加， 以斯坦福大学研发的 Stanford Hand 为代表，其具有 3 个手指 9 个自由度，单只手指采用 4 个电机驱动， 并利用 N+1 腱传动结构控制 N 个自由度，同时能够保证腱具有正张力。2016 年，华盛顿大学基于仿生设 计原理研制出一款灵巧手，质量小于 1kg，利用人造关节囊、韧带、肌腱和弹性滑轮结构设计，使得人 手的韧带和关节特征得以复现，抓取也更加灵活可靠。2021 年，韩国的科研团队研发了一种集成连杆驱 动的灵巧手 ILDA，共有 15 个自由度(20 个关节)、34N 的指尖力，结构紧凑，无须外置驱动部件，质量 仅为 1.1kg，在手指关节处安装有触觉传感器，具备感知能力，可以轻松抓取鸡蛋，并可完成剪纸、夹 装芯片和挤压瓶罐等操作。整体来看，灵巧手产品在向更高仿生度、更强感知能力、轻量化的方向迭代。
4、政策密集出台，支持人形机器人及灵巧手技术攻关
国家层面，2021 年，“十四五”机器人产业发展规划率先强调研制智能灵巧作业末端执行器；后续工信 部等多部门联合出台人形机器人创新发展指导意见、关于推动未来产业创新发展的实施意见等，进一步 部署“机器肢”等关键技术。地方层面，各地政府纷纷响应，出台人形机器人相关行动方案，提出推动 产学研合作、加强建模和控制技术攻关等措施。最新出台的深圳市具身智能机器人技术创新与产业发展 行动计划则指出了仿生多指灵巧手的发展方向，即轻量化、高载荷、高灵活性、具备精细操作能力。
1、驱动模块
（1）电机是主流驱动方案
灵巧手主要的驱动方式（驱动源）包括 4 种：液压驱动、电机驱动、气压驱动、形状记忆合金驱动。液 压驱动式机械手的驱动系统一般由液动机、伺服阀、油泵和油箱等组成，驱动机械手完成任务。常被用 于工业机械手中，适合大型抓取作业；电机驱动在灵巧手控制中应用更加广泛，电动机驱动具备体积小、 响应快，调控方便、稳定性好、精度高、输出力矩稳定等优点，更加适合灵巧手的使用；气压驱动的优 势在于操作方便、质量轻巧、动作迅速、价格适中、维护简便。缺点在于可操作性不强，轨迹精度不够； 形状记忆合金驱动适合小型、高精度机器人装配作业，它可以进行负载驱动，且反应快速，且位移大， 变位迅速，但其无法长时间工作，并且疲劳强度较低。 电机主要分为空心杯电机、直流无刷电机、直流伺服电机三类：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；直流伺服电机是自动控制装置中被用作执行元件的微特电机，与一般直流电动机相似，具有良好的 线性调节特性及快速的时间响应。
（2）空心杯电机是灵巧手电机的较佳方案
空心杯电机是一种采用独特空心杯状转子的微型伺服直流电机。空心杯电机主要由定子、转子和换向系 统组成，由于采用了无铁芯转子，形状类似于一个空心的杯子，其相较于传统铁芯电机有以下几大优势： 电机铁损减少：传统的有刷直流电机运转过程中会在铁芯中产生涡流，造成较大电机铁损。而空心杯电 机由于没有铁芯，铁损可以被大大减少甚至忽略。 体积小巧：由于采用了空心设计，空心杯电机的体积得到了缩小，使其更加适合于紧凑型设备。 噪音减小：空心杯电机的设计中，转子的空心构造有效减少了与定子之间的摩擦力，这一特点有助于减 小设备运行时产生的噪音。 寿命长久：采用优质永磁体和线圈的空心杯电机，保证了其长久的使用寿命和性能的稳定性，这一点使 得空心杯电机在需要持续运行多时的设备里展现出极高的可靠性。 由于空心杯电机具备高效率、快速转速、迅捷响应、长寿命、小巧便携和稳定运行等特性，目前应用于 特斯拉人形机器人的灵巧手部位，未来或将在人形机器人行业得到大范围应用。
（3）核心线圈设计、绕线工艺以及绕线设备是空心杯电机三大核心壁垒
空心杯电机三大核心壁垒：线圈设计、绕线工艺以及绕线设备。空心杯电机的生产有近 30 道工序：前 段线圈绕制，中段轴承、芯轴、支撑环等核心零部件安装，后段后盖安装和线路板焊线等。但其中最关 键的是线圈的生产与绕制，共计有三大壁垒： 线圈设计。线圈设计是实现空心杯电机自支撑绕组的核心，使用导线的粗细、绕组匝数等都将影响绕组 电阻值、启动电流、速度常数等电机参数，从而直接影响电机的可靠性和运行性能，决定空心杯电机的 质量。 绕线工艺。线圈绕制方式可分为半卷绕式和一次成型自动化绕制，国外主要采用一次性绕制成型的生产 技术，而国内由于劳动力密集且相对廉价，导致依赖人工的绕卷生产占据较高比重，生产效率低且生产 线径受限。 绕线设备。绕线机难点在于超细导线的张力控制及线型设计绕制，由于导线直径仅为 0.02~0.25mm，需 高精度 PLC、伺服和传动器件。在导线送入过程中张力控制十分重要张力大易增导线电阻，张力小则排 线疏松降品质。
（4）空心杯电机海外龙头效应强，国产厂商有望崛起
从全球竞争格局来看，海外有 Maxon、Faulhaber、Portescap 等欧洲供应商，这些企业成立时间早，技 术积累深厚，拥有丰富的专利技术，产品型号丰富，涵盖有刷、无刷空心杯电机，直径范围广，能提供 多种规格产品，可应用于医疗技术、航空航天、工业自动化、机器人等众多高精尖领域，在电机行业沉 淀多年，产品品类丰富，龙头效应较强。 从国内竞争格局来看，国内有鸣志电器、鼎智科技、拓邦股份等优质内资厂商布局空心杯电机产品，国 内厂商有较低的人工成本，未来随着新产品持续迭代，国产份额或有望提升。
（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。）
