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*本文参考报告:《2023年中国机器人灵巧手行业概览:人形机器人加速研究进展,灵巧手迎千亿市场》,首发于头豹科创网。
当前,机器人灵巧手已经从科幻小说中的想象变成了现实生活中的实用工具。
它们不仅能在工厂流水线上完成精细的工作,还能在医疗领域协助医生进行复杂的手术,另外在家庭服务、救援任务等领域机器人灵巧手也起到了重要作用。
例如,特斯拉工厂中,机器人灵巧手被应用于完成车身焊接、零部件组装、电池安装等工作,提高了生产线的效率和生产质量。
达芬奇手术机器人通过其高精度的遥控系统和3D高清成像系统,提供了精确的手术操作和清晰的手术视野,使得手术更为精准,大大提升了手术的成功率和病人的康复速度。
随着人工智能和机器人技术迅猛发展,机器人灵巧手将在未来为人类创造更多的价值和便利,甚至可能会像《钢铁侠》中的贾维斯一样,成为我们日常生活的一部分。
本文,头豹研究院将通过梳理机器人灵巧手行业的发展历程、三要素和四种技术路线,分析其竞争情况、行业规模及代表企业案例等。
01
灵巧手行业综述
灵巧手是一种能够模仿人手的机器人末端执行器,与人手构造相似,具备通用抓取能力,能够执行更复杂的动作,未来有望替代人手部分功能。灵巧手通常集成力觉、触觉等多种传感器,能够实现精准力控,但价格昂贵,尚未大范围推广。
根据自由度和执行器数目可将灵巧手分为全驱动和欠驱动灵巧手两种,全驱动灵巧性高,但成本高昂,欠驱动牺牲部分灵巧性,可降低成本、提高鲁棒性,目前是主流类型。
灵巧性、抓取能力、可靠性是影响灵巧手性能的三大要素,受到灵巧手传感器、传动机构等各机构数量、性能的影响。灵巧手若要向人手操作性能靠近,需采用更加复杂设计方案。
全球灵巧手的发展始于1962年Belgrade手的诞生,在60余年的发展中共经历三个阶段,目前处于突破阶段,研发重点转移至系统简化、提高鲁棒性等方面;中国灵巧手研究起步较晚但发展迅速,科研机构和企业均入局。
02
灵巧手技术路线分析
灵巧手结构形式由驱动器外置逐渐演变至驱动器内置或驱动器混合置,未来随着微驱动、微传动器件技术提升,灵巧手的结构将向着模块化、微机电集成化方向发展。
灵巧手的驱动方式主要有电机、气压/液压和形状记忆合金驱动三种,电机是当前灵巧手主要的驱动方式;空心杯具有突出的节能特性、灵敏方便的控制特性和稳定的运行特性,适用于人形机器人手部关节。
灵巧手的传动系统连杆传动、绳驱传动和齿轮传动三种,连杆传动广泛用于工业、假肢领域,绳驱传动主要用于科研领域和人形机器人领域,齿轮传动主要应用于工业机器人。
应用于灵巧手的传感器主要分为内部传感器和外部传感器,多感知能力融合是未来灵巧手的发展方向,同时获取多种信息有助于提升灵巧手抓取能力和智能化水平,且可弥补传动方案缺陷。
03
灵巧手行业竞争情况
灵巧手市场主要有机器人企业和研究机构两类参与者。中国灵巧手行业起步晚,参与者数量不多,国际参与者数量较多,且经过60余年的发展,国际参与者积累了较强的技术优势和产业链资源,具备较强的竞争力。由于灵巧手技术壁垒较高,一些较为先进的灵巧手价格昂贵,如Shadow灵巧手在220万元/只左右,因此大部分灵巧手用于科研领域,主要商用场景是假肢领域。
近年来,随着人形机器人的快速发展,灵巧手在机器人领域的商业化进程也逐渐加速。中国的参与者主要有因时机器人、思灵机器人、腾讯等企业以及中科院、哈工大等科研机构和高校,其中,因时机器人是商业级灵巧手领域的龙头企业,研发出中国首款商业级五指灵巧手,可实现灵活抓取,能够满足人形机器人的基本要求,有望凭借价格优势实现一定的市占率。
欲查看完整高清版图表,请前往文末获取
04
灵巧手行业规模
随着工业自动化的发展以及AI技术的普及,机器人在各行各业的渗透率也在逐步提升。特斯拉Optimus样机如今已公布,量产在即,预计3-5年实现量产,且达到百万级。保守估计2030年人形机器人的销量达到100万台,乐观情况下,2027年达到100万台,2030年达到270万台。
根据特斯拉AI DAY2022的信息,特斯拉人形机器人的灵巧手为自研,由于其与因时灵巧手高度相似,因此参考因时灵巧手的价格,约为5万元/只,未来随着工艺创新和规模化,相关硬件成本持续下降,假设单价以每年15%的速度递减。
人形机器人产业的快速发展将为灵巧手市场带来增量需求,预计保守情况下,2030年全球人形机器人灵巧手市场规模为320.6亿元,年复合增长率为81.2%,乐观情况下达879.7亿元,年复合增长率为109.3%。
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此外,我们还在报告中完整分析了中国机器人灵巧手行业代表性企业案例等,可前往文末获取完整版报告。
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