灵巧手中的亿万大机会

人形机器人行业的高额融资早就屡见不鲜，但是近期，有一家生产灵巧手公司，在种子轮就融资超亿元，由红杉种子基金、万凯新材领投，力合资本、力合金融、华仓资本、鞍羽跟投。该轮融资是灵巧手行业迄今为止金额最大的种子轮投资。

 

机器人灵巧手作为一种新型的末端执行器，在机器人与环境的交互中起着关键作用。工业机器人一般使用专用的夹爪进行操作，夹爪是针对特定任务设计的执行器，具有成本低、效率高的优势，但通用性差。而人形机器人的操作对象具有不确定性，需要执行器具备高度的灵活性，也就是需要灵巧手。人形机器人所提供的价值，将主要通过灵巧手的方式展现。

 

 

今天为大家介绍灵巧手的两大组成部分：

 

①驱动模块：电机驱动是目前灵巧手主流的驱动方案，空心杯电机、无刷直流电机、无框力矩电机均有应用，目前空心杯电机为主流方案。

 

②传动模块：灵巧手的传动装置是连接驱动系统与执行末端（手指关节）的核心组件，其核心作用是将动力源的旋转或线性运动转化为手指关节的精准运动，从而实现抓取、捏合、旋转等复杂操作。

 

 

一、驱动模块—空心杯电机

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。

 

空心杯电机作为人形机器人灵巧手末端执行器的核心零部件，可分为有刷空心杯电机和无刷空心杯电机。

1、兆威机电

 

机器人灵巧手需要使用微型电机，体积小，精度高，生产难度高。针对人形机器人应用的空心杯电机直径通常在13mm及以下，且通常以几万-10万转每分钟的高速运转、各机械件公差配合难度高，对精密制造能力要求很高。

 

 

海外厂家空心杯电机品类齐全，Faulhaber、maxon空心杯直径可小到3-5mm，国内厂家少有12mm以下的空心杯电机。兆威机电是国内少数能生产直径10mm以下电机的厂商，目前直径达到6-12mm，兆威已经在进行4mm电机的研发，有望打破垄断。

 

 

兆威机电基于电机和减速器等关键部件自主生产能力，在2024年11月14日，正式推出其手指集成驱动的高可靠灵巧手。该灵巧手整机拥有17个主动执行单元，单只手指自由度大于等于3个。整手的关键组件全部采用自主研制，包括电机、减速器、控制器等，其中高效高功率密度传动模组的设计寿命高达10年。

 

二、传动模块——健绳传动

常见的传动方式，包括有腱绳传动、连杆传动、齿轮蜗杆传动、带传动等。

 

 

腱绳传动是目前灵巧手研究中被广泛应用的一种传动方式，腱绳在一定程度上模拟了人手的肌肉驱动的能力，抗拉能力强。由于腱绳传动所需的驱动器在远端，这就减轻了手指末端的负载和转动惯量，提升了抓取的速度和灵活性，容易实现手指的多自由度弯曲和电机驱动力的远距离传输，适用于高自由度灵巧手，在机器人领域具有重要应用价值。

 

 

特斯拉的Optimus机器人全新Gen3灵巧手采用“齿轮箱+丝杠+腱绳”的传动方案，其中一级传动使用行星齿轮箱，二级传动通过丝杠提供高精度线性驱动，三级传动则通过腱绳实现手臂模组与手指之间的连接。

 

 

腱绳材料整体分为不锈钢、高分子纤维两类，其中高分子纤维使用更为广泛。HMWPE（超高分子量聚乙烯纤维）是目前使用较为广泛的腱绳材料。在线性密度相同的情况下，该材料抵抗拉伸的强度是钢丝绳的15倍，同时具有低密度、抗切割、耐化学腐蚀、耐磨损、耐冲击等优良性能。

1、南山智尚

 

公司是国内精纺呢绒龙头，积极布局新材料化纤业务。公司深耕毛精纺及服装传统主业的同时，打造毛纺服装与新材料“双链协同”发展体系，实现了传统主业与新材料业务的协同发展。

 

超高分子量聚乙烯纤维（UHMWPE）是一种分子量在100万以上的高性能纤维，具有高强度、耐磨损、耐低温、耐紫外线和耐腐蚀等特点，是目前比强度和比模量最高的纤维之一，常与碳纤维和芳纶并称为三大高性能纤维。

 

目前世界上只有荷兰、美国、日本和中国4个国家实现了UHMWPE纤维规模化生产。根据现代化工发布的《UHMWPE纤维现状及趋势》，2023年UHMWPE纤维海外产能约为2.2万吨/年。美国埃万特、美国霍尼韦尔和日本东洋纺3家企业占据着海外UHMWPE纤维约90%产能，产能分别为14200吨/年、3200吨/年和3000吨/年。

 

 

超高分子量聚乙烯纤维因其优异的物理性能和化学稳定性，成为灵巧手腱绳的理想材料。随着人形机器人行业的快速发展，灵巧手作为不可或缺的关键组件，其市场需求显著增长。从国外多家头部公司的案例中可以看出，超高分子量聚乙烯纤维作为灵巧手腱绳材料的选择更为广泛。这种材料在高精度、频繁使用、长期受力的条件下，能够满足灵巧手动力传动的要求。

 

公司拥有超高分子量聚乙烯纤维3600吨产能，12条生产线，通过前期的大量自主研发，已具备技术领先优势，纤维品质及强度位居国内第一梯队。在投资者互动平台上，公司确认已经与多家机器人公司进行技术交流，还将在电子皮肤和传感器领域进行拓展。

 

 

注意：

以上公司均为长期逻辑。