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    人形機器人行業系列報告(二):動力、傳動、傳感,靈巧手分析框架與零部件選型(光大證券研報)

    每日經濟新聞 2024-01-16 00:07:34

    每經AI快訊,2024年1月15日,光大證券發布研報點評人形機器人行業。

    機器人多指靈巧手是一種高度靈活、復雜的末端執行器,因其能夠模仿人手的各種靈巧抓持和復雜操作能力,得到持續的研發投入和廣泛關注。從應用領域來看,目前靈巧手實現成熟應用的領域主要有:航空航天、醫療假肢、工業及科研領域。

    靈活度設計:靈活度設計是一個取舍與平衡的過程,原因在于更多的靈活度意味著更強的功能性,但背后需要更多的驅動器與更復雜的結構,必然帶來魯棒性的下降。對于功能性的衡量,通常采用Cutkosky抓取分類法。多數高靈活度靈巧手需要面臨的一個任務是單關節雙自由度的實現,目前具有代表性的傳動形式有三種:(1)雙軸正交結構;(2)球/孔結構;(3)差動齒輪組。

    動力源:包括選擇動力源的種類、位置及數量,以及適配的減速器。目前電機驅動已成為主流驅動方式。電機類型包括直流無刷電機、無框力矩電機、空心杯有刷電機、空心杯無刷電機,減速器類型包括諧波減速器和行星減速器。

    傳動結構:傳動系統的設計不僅決定了靈巧手的機械結構,而且直接影響到靈巧手的抓取穩定性和靈活性。腱傳動對于空間狹小、傳動精密的靈巧手空間設計較為友好,關鍵在于腱繩材料的選擇;連桿、齒輪等傳動方式更為直接,但對空間、設計的要求較高。

    傳感系統:根據傳感器在機器人手中的布局和功能,可將傳感器分為兩類:內在傳感器和外在傳感器。內在傳感器反饋機器人本體的運動或動態信息,如手關節角度、關節扭矩和肌腱應變,而外在傳感器感知外部環境,如壓力、力、溫度和平滑度。

    行業判斷:1)作為人形機器人與外界交互的重要媒介,靈巧手是機器人功能性的直接體現。這一方面決定了其在人形機器人體系中的重要地位,另一方面預示著五指靈巧手與人形機器人功能對應,在硬件層面可選的方案數量將大于其他部位;2)五指靈巧手可以不依附于人形機器人而單獨存在,如機械臂、遠程操作手套、假肢等,這決定了五指靈巧手的遠期市場容量的進一步擴大;3)五指靈巧手作為一個功能單元,相較人形機器人其他部位,其自身零部件數量更多,硬件結構更為復雜,需要集合整手的運動控制、末端傳感、人機交互等,最終可能造成五指靈巧手環節的競爭更加多層次,也容易演化成為單獨環節。

    投資建議:

    1)動力源。建議關注:空心杯電機領域的鳴志電器、鼎智科技、偉創電氣、拓邦股份;直流無刷電機領域的德昌股份;無框力矩電機領域的步科股份;減速器環節:行星減速器建議關注中大力德、雙環傳動;諧波減速器建議關注綠的諧波;絲杠建議關注貝斯特;

    2)傳動結構。主要集中在腱繩材料,建議關注鋼絲方案的大業股份,潛在超高分子量聚乙烯纖維材料受益標的同益中、恒輝安防;

    3)傳感系統。建議關注:(一)六維力傳感器:柯力傳感、東華測試、八方股份;(二)觸覺傳感器:漢威科技、奧迪威;(三)身體平衡(IMU):華依科技、芯動聯科。

    風險分析:(1)產業化進程不及預期;(2)競爭加劇風險;(3)核心技術進步不及預期。

    (來源:慧博投研)

    免責聲明:本文內容與數據僅供參考,不構成投資建議,使用前請核實。據此操作,風險自擔。

    (編輯 曾健輝)

     

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