特斯拉人形机器人灵巧手技术揭秘：能否引领未来机器人革命？

发布日期： 2024-11-30 15:21:29 阅读量： 3

随着人工智能和机器人技术的飞速发展，人形机器人灵巧手作为这一领域的关键技术之一，正逐渐成为业界关注的焦点。本文将深入探讨特斯拉最新公布的人形机器人灵巧手的技术特点、市场潜力以及国内外厂商在这一领域的布局情况，为读者提供全面的行业分析。

11月28日，特斯拉公布了人形机器人，增加至22个自由度，腕部/前臂有 3 个自由度。视频中特斯拉机器人能够准确接到跑过来的网球

根据Optimus副总裁Milan Kovac：

1、新的手/前臂有两倍自由度，手有22个自由度，手腕/前臂上有3个。

2、这段小视频是昨晚在实验室(远程操作)拍摄的，是实时的。这让我们有信心很快就能制造出所有新的机器人。

3、年底还有一些工作要完成——扩展触觉传感集成方面(比之前覆盖更大)，通过肌腱进行非常精细的控制，并减轻前臂的重量。

4、挑战：在手指和手掌上要有足够的柔韧性/顺从性，并有保护层，同时不会过多影响触觉。

人形机器人灵巧手概览

灵巧手是人形机器人抓取物体的重要工具，特斯拉Optimus灵巧手价值量占比量高达14%。

从最开始初代的“6 主动自由度+5 驱动自由度”，到 Gen2的11 主动自由度并增加指腹的触觉传感器。特斯拉此次更新的手臂22个自由度分别为5根手指单手指各4个自由度+腕部2个自动度，最大程度地模仿了人类手指最下方关节超过1自由度的结构，从而实现近乎于真人的手部动作。2023年全球机器人灵巧手市场规模达15亿美元，2030年将突破30亿美元，CAGR约10.3%

人形机器人灵巧手核心零部件

从结构来看，灵巧手的结构设计核心三要素是驱动、传动、传感。

价值量最高的零部件为空心杯电机、丝杠、减速器、触觉传感器等环节。

资料来源：公开整理

驱动主要是提供运动和动力输出。特斯拉第三代灵巧手由于相比于第二代的变化手部增加了自由度，从而对应的电机数量将可能从原本的 6 个提升到 13-17 个；驱动器搭载位置从手掌改为手腕部位。

空心杯电机

空心杯电机是人形机器人占比较高的零部件环节。采用的是无铁芯转子，其电枢绕组为空心杯线圈，是一个空心的杯状结构。在原材料中，空心杯电机的永磁材料以高端钕铁硼(第三代稀土永磁)为主。

空心杯电机核心技术壁垒包括线圈设计、绕线工艺以及绕线设备。

竞争格局来看，海外品牌占据高端市场，国内产品性价比优势明显。

全球空心杯电机CR5为67%，前五名企业包括 Faulhaber、Portescap、Allied Motion Technologies、Maxon Motor 及 Nidec Copal Corporation。

近年来，国内不断加速国产替代。国内厂商鸣志电器、鼎智科技、拓邦股份、兆威机电、伟创电气、禾川科技、万至达等加速产业布局空心杯电机环节。

国内空心杯电机主要厂商概况：

资料来源：公开资料整理

丝杠

在人形机器人中，不同类型的丝杠发挥着重要作用。

根据摩擦特性的不同，丝杠可以分为滑动丝杠、滚动丝杠以及静压丝杠三类。

国内丝杠厂商布局方面，新剑传动已建成国内首条行星滚柱丝杠产线；北特科技推进人形机器人丝杠产品的规模化产线建设；五洲新春以核心技术为关联，积极向机器人执行器核心零部件等方面转型，目前已完成了相关丝杠产品的持续送样和改进；贝斯特、恒立液压、新坐标、斯菱股份等在丝杠端也有所布局。

国内行星滚柱丝杠已有一定产业基础，如南京工艺、博特精工、新剑智能等厂商已能够小规模生产行星滚柱丝杠。

减速器

减速器连接动力源（如电机）和执行机构（如机器人的关节），确保机器人能够在理想的速度范围内运行。

谐波减速器因其体积小、重量轻、传动比大等特点，常被用于这些需要精细操作的部位。但是由于谐波的价格偏贵，因此在大部分的厂商选型中，行星齿轮箱也有望成为谐波替代方案。

全球市场格局方面，日系龙头哈默纳科垄断谐波减速器市场，全球份额超 80%。

传感环节

传感是对执行机构内部和外部环境做出相应的反馈。

灵巧的机器人手至少需要一组力和位置传感器，以实现自主操作和远程操作中的位置控制和阻抗控制等控制方案。

触觉传感器

传感器装置上，触觉传感器是价值量较大的环节。

触觉传感器目前处于发展早期，以Canatu、Sensel、Flexpoint等海外企业为主。根据公开资料，国内布局触觉传感器的公司有苏州能斯达电子（汉威科技）、墨现科技、力感科技、瑞浒科技等、埔慧科技、帕西尼感知科技、韧和科技、他山科技、柔宇科技、宇博智能、常州福普生、上海澄科电子、常州柔希电子、柯力传感等。

人形机器人灵巧手市场格局

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