1、靈巧手核心技術(shù)不斷發(fā)展，主流廠(chǎng)商產(chǎn)品百花齊放
人形機器人作為仿人的產(chǎn)品，終極目標是做到替人與仿人，因此靈巧手理應是人形機器人末端執行的最優(yōu)選擇。人形機器人通過(guò)靈巧手能夠使用人類(lèi)設計的工具，以人的形態(tài)感知世界，更好地融入應用場(chǎng)景。靈巧手本就以人手的結構和功能為模仿對象，研究的最終目標也是期望能夠像人手那樣對生產(chǎn)、生活中的各類(lèi)物體進(jìn)行穩定且靈活的抓持和操作。在靈巧手數十年的發(fā)展之中，多指靈巧手的自由度、傳感器數量持續提升，但高度系統集成的靈巧手具有靈活性和功能性的同時(shí)，卻也導致了高額的制造成本且降低了系統的可靠性和易維護性。
根據自由度數量、驅動(dòng)方式、傳動(dòng)方式以及傳感方式的不同，靈巧手可以分為若干類(lèi)型。根據自由度與驅動(dòng)源數量，可將靈巧手分為全驅動(dòng)和欠驅動(dòng)兩大類(lèi)。全驅動(dòng)靈巧手的驅動(dòng)源數量與自由度相等，每個(gè)關(guān)節都有獨立驅動(dòng)器，能夠實(shí)現高度靈活和精確的動(dòng)作，適合復雜任務(wù)。相比之下，欠驅動(dòng)靈巧手的驅動(dòng)源數量少于自由度，部分關(guān)節通過(guò)耦合隨動(dòng)。這種設計使得其結構簡(jiǎn)單、成本低、能耗低，適合簡(jiǎn)單抓取和搬運任務(wù)，如物流分揀、工業(yè)搬運等。然而，它的靈活性和控制精度相對較低，難以應對復雜精細的操作。
全驅動(dòng)靈巧手與欠驅動(dòng)靈巧手對比
| / | 全驅動(dòng)靈巧手 | 欠驅動(dòng)靈巧手 |
| 優(yōu)點(diǎn) | 控制精度高、功能全面 | 體積小、重量輕、成本低、抗沖擊性強 |
| 缺點(diǎn) | 集成性差、成本高、控制系統復雜 | 控制精度低、靈活性受限 |
| 適用場(chǎng)景 | 精密裝配、醫療手術(shù)輔助 | 物流分揀、工業(yè)搬運 |
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按驅動(dòng)源類(lèi)型，可將靈巧手分為電機驅動(dòng)、液壓驅動(dòng)、氣壓驅動(dòng)等多種類(lèi)型。驅動(dòng)源是驅動(dòng)系統的動(dòng)力源，驅動(dòng)源性能決定了驅動(dòng)系統的驅動(dòng)性能。目前，主流的驅動(dòng)源有：電機驅動(dòng)、液壓驅動(dòng)、氣壓驅動(dòng)、形狀記憶合金（SMA）驅動(dòng)。電機驅動(dòng)是目前多指靈巧手的主要驅動(dòng)方式之一，具有驅動(dòng)力大、控制精度高、響應快、模塊化設計、易于更換維護等優(yōu)點(diǎn)。但是電機本身固有的體積較大等缺陷，導致無(wú)論是外置還是內置，都會(huì )占用較大的物理空間，并且市場(chǎng)上很難匹配到通用電機。相比之下，液壓驅動(dòng)式機械手的驅動(dòng)系統一般由液動(dòng)機、伺服閥、油泵和油箱等組成，驅動(dòng)機械手完成任務(wù)，常被用于工業(yè)機械手中，適合大型抓取作業(yè)。液壓驅動(dòng)能獲得較大的工作力，能帶動(dòng)較大的負荷，但體積大，成本高，容易被污染。
電驅靈巧手與液壓靈巧手對比
| / | 電驅靈巧手 | 液壓靈巧手 |
| 優(yōu)點(diǎn) | 控制精度高、響應速度快、體積小 | 功率密度大、負荷高 |
| 缺點(diǎn) | 功率密度低 | 控制精度低、響應速度慢、體積大 |
| 適用場(chǎng)景 | 精密裝配、醫療 | 重型機械操作 |
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按傳動(dòng)方式劃分，可將靈巧手分為齒輪傳動(dòng)、連桿傳動(dòng)、腱繩傳動(dòng)等多種類(lèi)型。齒輪傳動(dòng)是通過(guò)齒輪之間的嚙合來(lái)傳遞動(dòng)力和運動(dòng)的傳動(dòng)方式，具有高傳動(dòng)效率和精確的運動(dòng)控制特性，但結構復雜且成本較高；連桿傳動(dòng)利用連桿組件將動(dòng)力源的運動(dòng)轉化為手指的運動(dòng)，其特點(diǎn)是剛度大、負載能力強且成本較低，不過(guò)結構相對復雜、體積較大且柔性不足；腱繩傳動(dòng)則通過(guò)腱繩連接動(dòng)力源與手指關(guān)節，實(shí)現動(dòng)力傳遞，具有結構緊湊、重量輕、靈活性高的優(yōu)點(diǎn)，但精度相對較低且腱繩易磨損，壽命有限。在實(shí)際運用上，連桿傳動(dòng)方案較為成熟，在現有靈巧手傳動(dòng)方案中使用較為常見(jiàn)；長(cháng)期看腱繩傳動(dòng)優(yōu)勢更加明顯，有望成為未來(lái)的主流方案。
靈巧手不同傳動(dòng)方式的對比情況
| / | 齒輪傳動(dòng) | 連桿傳動(dòng) | 腱傳動(dòng) |
| 定義 | 通過(guò)多個(gè)齒輪的相互嚙合，將輸入軸的運動(dòng)和動(dòng)力傳遞到輸出軸，實(shí)現速度、扭矩和方向的轉換 | 通過(guò)一系列剛性或半剛性的連桿組件將動(dòng)力源的運動(dòng)傳遞到末端執行器 | 模仿人類(lèi)肌腱系統，通過(guò)腱繩牽引實(shí)現動(dòng)力傳遞 |
| 優(yōu)點(diǎn) | 傳動(dòng)效率高，手指動(dòng)作相互獨立且靈活度高，抓取力大 | 剛度大，負載能力強，制造簡(jiǎn)單，成本低 | 靈活性高，結構緊湊，重量輕，可實(shí)現遠距離傳動(dòng) |
| 缺點(diǎn) | 結構復雜，重量大，故障率較高，成本高 | 自重重，抗沖擊能力弱，柔性不足，結構復雜，體積大 | 精度不高，抓取力不大，易磨損，裝配復雜性高，腱繩壽命有限 |
| 典型案例 | VincentHandi-limbultraHand | BeBionicHand因時(shí)機器人-RH56DFX | ShadowHandPISA/IITSoftHand |
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根據觀(guān)研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國靈巧手行業(yè)發(fā)展趨勢分析與投資前景研究報告（2025-2032年）》顯示，靈巧手電機主要有空心杯電機、直流無(wú)刷電機和無(wú)框力矩電機?？招谋姍C采用無(wú)鐵芯結構，具有高效能和低噪音優(yōu)點(diǎn)，適用于高精度控制；直流無(wú)刷電機通過(guò)電子換向器控制磁場(chǎng)，具有高轉速和高效能特點(diǎn)；無(wú)框力矩電機設計特殊，能實(shí)現高精度力矩輸出，適用于要求快速響應和降低轉動(dòng)慣量的場(chǎng)合。
靈巧手電機類(lèi)型及特點(diǎn)
| 項目 | 空心杯電機 | 直流無(wú)刷電機 | 無(wú)框力矩電機 |
| 結構 | 采用無(wú)鐵芯轉子，也叫空心杯型轉子，屬于直流永磁的伺服、控制電機。 | 由電動(dòng)機主體和驅動(dòng)器組成，電動(dòng)機的定子繞組多做成三相對稱(chēng)星形接法，轉子上粘有已充磁的永磁體。 | 由轉子、定子和力矩控制組件等構成，無(wú)外框結構，轉子和定子設計特殊，利于實(shí)現高精度力矩輸出，減少機械限制和轉動(dòng)慣量。 |
| 原理 | 采用無(wú)鐵芯轉子，這種轉子結構徹底消除了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗，同時(shí)其重量和轉動(dòng)慣量大幅降低，從而減少了轉子自身的機械能消耗。 | 無(wú)刷直流電機由電動(dòng)機主體和驅動(dòng)器組成，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品，通過(guò)電子換向器控制電機的磁場(chǎng)，實(shí)現無(wú)接觸的換向。 | 基于電磁感應，精確控制定子繞阻電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與轉子永磁體磁場(chǎng)相互作用，無(wú)框結構優(yōu)化磁場(chǎng)分布和力矩傳遞效率。 |
| 效率 | 最大效率一般在80%以上，部分產(chǎn)品達到90%以上 | 可達90%以上，部分高性能的直流無(wú)刷電機效率能達到95%左右 | 一般在80%-90%左右，受多種因素影響，優(yōu)化設計可使部分電機達到90%以上。 |
| 轉速 | 轉速非常高，可以達到數萬(wàn)轉每分鐘 | 可以實(shí)現較高的轉速，但通常在10000轉/分鐘以下 | 通常在每分鐘數千轉以下，側重穩定力矩輸出，高轉速時(shí)受散熱和機械強度影響。 |
| 轉動(dòng)慣量 | 轉動(dòng)慣量最低 | 相對較高 | 轉動(dòng)慣量較低，能快速響應力矩變化，實(shí)現高精度動(dòng)態(tài)控制。 |
| 響應速度 | 起動(dòng)、制動(dòng)迅速，響應極快，機械時(shí)間常數小于28毫秒，部分產(chǎn)品可以達到10毫秒以?xún)取? | 響應速度相對無(wú)刷空心杯電機較慢。 | 響應速度極快，能在毫秒級甚至微秒級對控制信號進(jìn)行精確力矩調整。 |
| 噪音 | 噪音水平極低。 | 噪聲也較低，沒(méi)有電刷摩擦和換向電流的噪聲。 | 噪音小，運行平穩，無(wú)明顯機械振動(dòng)和電磁噪聲。 |
| 運行穩定性 | 轉速波動(dòng)很小，作為微型電動(dòng)機其轉速波動(dòng)能夠容易地控制在2%以?xún)取? | 穩定性好 | 運行穩定，能長(cháng)時(shí)間保持穩定力矩輸出，受干擾小，可通過(guò)閉環(huán)控制提高穩定性。 |
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靈巧手作為機器人技術(shù)中的關(guān)鍵末端執行器，近年來(lái)在工業(yè)自動(dòng)化、服務(wù)機器人、醫療康復、教育娛樂(lè )等多個(gè)領(lǐng)域展現出巨大的應用潛力。隨著(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)需求的日益增長(cháng)，靈巧手行業(yè)正迎來(lái)前所未有的發(fā)展機遇。在國際上，靈巧手技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)相對成熟，具有代表性的國外企業(yè)包括Qbrobotics、SCHUNK、ShadowRobot和Tesla。這些企業(yè)成立較早，具有明顯的先發(fā)優(yōu)勢。例如，SCHUNK于1982年開(kāi)始從事機器人抓取技術(shù)的研究，其產(chǎn)品以工業(yè)級的可靠性和模塊化設計著(zhù)稱(chēng)；ShadowRobot則成立于1997年，專(zhuān)注于高自由度靈巧手的研發(fā)，并且在A(yíng)I融合方面有深厚的技術(shù)積累。近年來(lái)，我國的靈巧手企業(yè)也迅速崛起，發(fā)展勢頭迅猛。以因時(shí)機器人、兆威電機、傲意科技和帕西尼為代表的企業(yè)，在技術(shù)創(chuàng )新和產(chǎn)品應用方面取得了顯著(zhù)成就。例如，因時(shí)機器人是國內最早實(shí)現靈巧手商業(yè)化量產(chǎn)的企業(yè)之一，其產(chǎn)品在性?xún)r(jià)比方面具有突出優(yōu)勢；兆威電機則憑借其在微型傳動(dòng)系統領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢，自主研發(fā)了電動(dòng)直驅多指仿生靈巧手。
國內外靈巧手產(chǎn)品對比
| / | 產(chǎn)品 | 成立時(shí)間 | 自由度 | 驅動(dòng)方式 | 傳動(dòng)方案 |
| Qbrobotics | QbSoftHand | 2011 | 19 | 電機 | 腱繩 |
| SCHUNK | SVH | 1945 | 20 | 電機 | 連桿 |
| Shadow | Dexterous | 1997 | 24 | 電機 | 腱繩 |
| Robot | RobotHand | 1997 | 24 | 電機 | 腱繩 |
| Tesla | OptimusGen3 | 2003 | 22 | 電機 | 腱繩 |
| 因時(shí)機器人 | RH56BFX系列 | 2016 | 6 | 電機 | 絲杠 |
| 兆威機器人 | 兆威靈巧手 | 2001 | 17/20 | 電機 | 絲杠 |
| 傲意科技 | ROHand | 2015 | 6 | 電機 | 絲杠 |
| 帕西尼 | DexH5 | 2021 | 13 | 電機 | 連桿 |
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2、人形機器人產(chǎn)業(yè)加速落地，靈巧手東風(fēng)已至
2022年底ChatGPT的推出引發(fā)了生成式AI熱潮，作為AI具身智能最佳落地實(shí)體的人形機器人，成為2023年以來(lái)熱度最高的投資方向之一。從產(chǎn)業(yè)端來(lái)看，受益于政策、產(chǎn)業(yè)巨頭等方面的加持，人形產(chǎn)業(yè)趨勢提速，其大小腦訓練路徑、硬件架構方案等持續明晰、成熟，盡管靈巧手精準性、關(guān)節扭矩、續航仍存制約，但產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢明晰，人形機器人應用落地指日可待。資本有力賦能人形產(chǎn)業(yè)發(fā)展，市場(chǎng)規?；蜓杆僭鲩L(cháng)。從投資數據來(lái)看，2023年我國人形機器人相關(guān)投資金額54.31億元，投資事件21起；2024年投資金額132.7億元，投資事件52起，資本支持持續賦能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
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國家高度重視人形機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展，2025年《政府工作報告》首次提出“要培育具身智能，發(fā)展智能機器人”，各地均在資金、產(chǎn)業(yè)配套等方面給予充分支持，紛紛出臺相關(guān)支持政策，地方性產(chǎn)業(yè)投資基金接續成立，賦能行業(yè)培育壯大。
人形機器人產(chǎn)業(yè)相關(guān)政策
| 時(shí)間 | 文件名稱(chēng) | 發(fā)布機構 | 內容及意義 |
| 2025.3 | 《珠海市推動(dòng)人工智能與機器人產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展若干措施(征求意見(jiàn)稿)》 | 珠海市工業(yè)和信息化局 | 深入貫徹落實(shí)國家、省發(fā)展人工智能與機器人產(chǎn)業(yè)的決策部署，構筑高技術(shù)、高成長(cháng)、大體量的產(chǎn)業(yè)新支柱，加快建設“云上智城” |
| 2025.3 | 四川省人工智能產(chǎn)業(yè)專(zhuān)項支持政策 | 四川省人民政府 | 目前已經(jīng)建立人工智能重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)鏈推進(jìn)機制，擬對人工智能技術(shù)攻關(guān)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、算力和數據供給、要素保障等方面予以支持，全面推動(dòng)四川省人工智能產(chǎn)業(yè)持續發(fā)展壯大。 |
| 2025.3 | 《廣東省推動(dòng)人工智能與機器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新發(fā)展若干政策措施》 | 廣東省人民政府辦公廳 | 為深入貫徹落實(shí)國家發(fā)展人工智能與機器人產(chǎn)業(yè)的戰略決策，著(zhù)力構筑高技術(shù)、高成長(cháng)、大體量的產(chǎn)業(yè)新支柱，打造全球人工智能與機器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新高地. |
| 2025.3 | 廣東省屬人工智能與機器人產(chǎn)業(yè)投資基金 | 中國工商銀行廣東省分行 | 該基金首期規模為20億元人民幣，將重點(diǎn)投資于省內外人工智能、機器人等科技創(chuàng )新和先進(jìn)制造領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)鏈。目前，基金已儲備擬投資項目10余個(gè)，顯示出廣東省在推動(dòng)科技創(chuàng )新和產(chǎn)業(yè)升級方面的積極布局。 |
| 2025.3 | 《武漢市2025年人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案》 | 武漢市人民政府 | 武漢市財政部門(mén)“專(zhuān)項資金+產(chǎn)業(yè)基金”大力支持人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，設立3000億規?；?，建立容錯免責機制。 |
| 2025.3 | 《深圳市具身智能機器人技術(shù)創(chuàng )新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計劃(2025-2027年)》 | 深圳市科技創(chuàng )新局 | 通過(guò)技術(shù)突破和企業(yè)培育，到2027年將具身智能機器人產(chǎn)業(yè)規模提升至1000億元以上。 |
| 2025.3 | 《政府工作報告(2025)》 | 國務(wù)院 | 2025年《政府工作報告》中首次提出要培育具身智能，發(fā)展智能機器人。持續推進(jìn)“人工智能+”行動(dòng)，將數字技術(shù)與制造優(yōu)勢、市場(chǎng)優(yōu)勢更好結合起來(lái)，支持大模型廣泛應用，大力發(fā)展智能網(wǎng)聯(lián)新能源汽車(chē)、人工智能手機和電腦、智能機器人等新一代智能終端以及智能制造裝備。 |
| 2025.2 | 《蘇州工業(yè)園區具身智能機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計劃(2025-2027年)》 | 蘇州市人民政府 | 搶抓發(fā)展機遇，緊扣園區發(fā)展實(shí)際，積極推動(dòng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新，加快塑造新動(dòng)能、新優(yōu)勢，助力高水平推進(jìn)新型工業(yè)化，更好賦能區域高質(zhì)量發(fā)展。 |
| 2025.2 | 《杭州市人民政府辦公廳關(guān)于印發(fā)杭州市促進(jìn)人形機器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新發(fā)展的若干政策措施的通知》 | 杭州市人民政府辦公廳 | 打造人形機器人產(chǎn)業(yè)集群的規劃部署，培育新質(zhì)生產(chǎn)力，賦能機器人產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展 |
| 2025.2 | 萬(wàn)臺機器人創(chuàng )新應用計劃 | 北京經(jīng)開(kāi)區機器人與智能制造產(chǎn)業(yè)局 | 北京亦莊將發(fā)布機器人九大標桿場(chǎng)景機會(huì )清單，亦莊將在2年內釋放超萬(wàn)臺、近50億元具身機器人應用機會(huì )，并發(fā)布養老、醫療、園林等機器人標桿示范場(chǎng)景具體需求和企業(yè)需求。 |
| 2025.2 | 《北京具身智能科技創(chuàng )新與產(chǎn)業(yè)培育行動(dòng)計劃(2025-2027年)》 | 北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì )等 | 到2027年，北京具身智能的量產(chǎn)總規模將率先突破萬(wàn)臺，培育千億級產(chǎn)業(yè)集群；支撐不少于100家創(chuàng )新主體開(kāi)展技術(shù)創(chuàng )新，提升產(chǎn)品迭代速度。 |
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根據2024年首屆中國人形機器人產(chǎn)業(yè)大會(huì )發(fā)布的《人形機器人產(chǎn)業(yè)研究報告》，2024年，中國人形機器人市場(chǎng)規模約27.6億元，隨著(zhù)技術(shù)進(jìn)步、應用范圍擴大以及需求增長(cháng)，到2029年，規模有望增長(cháng)至750億元，到2035年進(jìn)一步增至3000億元。
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2023年全球機器人靈巧手市場(chǎng)容量為66.69萬(wàn)只，市場(chǎng)規模為15.07億美元。隨著(zhù)研究不斷深入和技術(shù)突破，其應用領(lǐng)域持續拓展，市場(chǎng)前景廣闊。預計到2030年，市場(chǎng)容量有望達到141.21萬(wàn)只，市場(chǎng)規模將實(shí)現30.35億美元，CAGR為14.5%。
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