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1、证券研究报告证券研究报告 2023年11月16日 作者：作者：光大环保光大环保电新电新 殷殷中枢中枢、黄帅斌、黄帅斌 经典五指灵巧手拆机：航空航天篇经典五指灵巧手拆机：航空航天篇 人形机器人专题（一）人形机器人专题（一）请务必参阅正文之后的重要声明 目目 录录 五指灵巧手概述五指灵巧手概述 五指五指灵巧手在航空航天领域的应用灵巧手在航空航天领域的应用 1 投资建议投资建议 风险分析风险分析 招商基金CYcVtVeXpX4XgVoZbRbPbRnPqQoMoNiNqRmNlOrQqOaQpOoNwMmOsMwMmRvN请务必参阅正文之后的重要声明 2 五指灵巧手概述 图图1 1：机器人末端执行器

2、机器人末端执行器 资料来源：蔡世波机器人多指灵巧手的研究现状、趋势与挑战 末端执行器弧焊焊枪工具类抓手类毛刺打磨机喷枪涂胶枪铆钉枪点焊机手术刀具体温枪吸盘等多指灵巧手多指抓持手两只夹持器灵巧手属于机器人末端执行器的一种。在机器人学领域，操作和动作决策的执行输出工具被称之为末端执行器(End-Effector)。一般安装于机器人腕部的末端，是直接执行任务的装置。末端执行器作为机器人与环境相互作用的最后环节与执行部件，对提高机器人的柔性和易用性有着极为重要的作用，其性能的优劣在很大程度上决定了整个机器人的工作性能。按其功能可以分为两大类，即：工具类和抓手类。工具类末端执行器是根据具体工作需求专门设

3、计并预留标准化接口的机器人专用工具，可以直接实现具体的加工工种、生产工艺或日常动作；抓手类机器人末端执行器恰如人的双手，担负着执行各种动作、抓持和操作的任务。请务必参阅正文之后的重要声明 3 五指灵巧手概述 图图2 2：从夹持器到灵巧手：从夹持器到灵巧手 从夹持器到灵巧手，根本原因在于，随着机器人应用领域的不断拓展，其应用场景、工作对象和任务日趋复杂。特别是对于人形机器人而言，其设计的初衷就是要最大限度上代替人类，与周边环境进行交互。而人造世界的各种物品和工具都是以人手的使用方便为基本原则而设计开发，所以也只有仿人型机器人多指灵巧手才是最适合的操作工具。典型两指夹持器典型两指夹持器联动型三指夹

4、持器联动型三指夹持器多关节手夹持器多关节手夹持器多指灵巧手多指灵巧手多连杆夹持器气缸夹持器多连杆三指夹持器气缸三指夹持器均巧三指手SDH手Shadow handSCHUNK SF5H hand资料来源：蔡世波机器人多指灵巧手的研究现状、趋势与挑战 请务必参阅正文之后的重要声明 4 五指灵巧手概述 图图3 3：灵巧手发展历程：灵巧手发展历程 1974 日本电子技术实验室Okada 1982 美国斯坦福大学Stanford/JPL 1983 美国麻省理工学院和犹他大学 Uath/MIT 1984 日本日立公司 Hitachi 1994 德国宇航中心 DLR-I 1998 意大利热内亚大学 DIST

5、 1999 美国宇航局 Robonaut 20 世纪 90 年代以后，随着计算机、微电子学、微电机等技术的发展，多指手进入了一个崭新的快速发展阶段 21 世纪以来，多指手进入了一个稳步提高的发展阶段，多指手的集成化、智能化和灵巧操作水平得到了新的提升 2000 德国宇航中心 DLR-II 2004 日本岐阜大学 Gifu-III 2004 英国 Shadow 公司 Shadow 2010 NASA 和美国汽车通用公司 GM Robonuat 2 1984 清华大学 TH-1/TH-2 1993起 北京航空航天大学 BH-1/BH-2/BH-3/BH-4/BH-985 2004 哈尔滨工业大学与

6、德国宇航中心 DLR/HIT-I 2008 哈尔滨工业大学与德国宇航中心 DLR/HIT-II 2001 哈尔滨工业大学 HIT-I 资料来源：吕博瀚空间机器人多自由度灵巧手关键技术研究、蔡世波机器人多指灵巧手的研究现状、趋势与挑战 请务必参阅正文之后的重要声明 目目 录录 五指灵巧手概述五指灵巧手概述 五指五指灵巧手在航空航天领域的应用灵巧手在航空航天领域的应用 5 投资建议投资建议 风险分析风险分析 请务必参阅正文之后的重要声明 6 五指灵巧手在航空航天领域的应用 在超低温、强辐射、高真空、高速度的太空环境下，利用灵巧手从事各种探测、研究、实验显然更具备优势。目前机器人尚不具备取代人类的能

7、力，但可以在重复或危险任务中为宇航员提供支持。在远程操控系统的控制下，灵巧手可以执行许多舱外活动，如移除绝缘层盖、操作螺丝刀等。典型的案例包括：1）美国NASA（美国航空航天局）的Robonaut 手和 Robonaut 2手；2）德国DLR（德国宇航中心）的的 DLR-I 和 DLR-II 手；3）中国哈工大的HIT手，及与DLR合作研发的DLR/HIT手。资料来源：DLR Dexhand:a Space qualified multi-fingered robotic hand 图图4 4：五指灵巧手的功能需求：五指灵巧手的功能需求 DEXHAND应能够掌握以下舱外工具：钳子，并支持其操作

8、剪刀，并支持其操作小型切割器，并支持其操作刷，并支持其操作锤，并支持其操作铲，并支持其操作切割机，并支持其操作系绳，并支持其操作内六角扳手，并支持其操作手枪式握把工具（自动螺丝刀）并支持触发致动开关注意：工具的成功操作意味着抓握的力量闭合，最好应实现形状闭合。请务必参阅正文之后的重要声明 7 美国相关情况 图图5 5：NASANASA的的RobonautRobonaut计划计划 1999年，美国宇航中心（NASA）研制出Robonaut手。它是一种面向国际空间站应用的多指手，其设计目的是为了在危险的太空环境中替代人进行舱外操作。Robonaut手由5根手指、1个手掌、一个2自由度手腕和小臂组成

9、。其拇指、食指和中指具有3个自由度，而无名指和小指各有1个自由度，手掌具有1个自由度，手腕具有2个自由度，共14个自由度。14个电机和驱动电路分布在长8in、直径4in的小臂中。Robonuat手是空间机器人系统Robonuat的一个组成部分，该系统的开发目标是用机器人协助航天员在国际空间站执行舱外操作任务。2010年，在Robonuat手的基础上，NASA和GM（通用汽车公司）于联合研制出Robonaut2手。2011年2 月，Robonaut 2手作为 Robonaut 2号机器人的一部分，被NASA发射到国际空间站，成为世界上第一个在太空服役的五指灵巧手。资料来源：IEEE Spectr

10、um、韩如雪腱驱动空间多指灵巧手感知与控制关键技术研究、孙成远腱驱动灵巧手指结构设计及其运动分析与试验 请务必参阅正文之后的重要声明 8 美国相关情况 图图6 6：RobonautRobonaut在空间站协助人类作业在空间站协助人类作业 资料来源：IEEE Spectrum NASA最初打算将Robonaut操作分为 三个不同的阶段。第一阶段涉及固定操作，并于2013年底使用Robonaut躯干成功完成。第二阶段是“IVA Mobility”，其中IVA代表“车内”。在这一阶段，Robonaut需要一种在国际空间站内部移动的方法，这就是腿的用武之地。第三阶段是“EVA移动性”，腿部升级也是这一

11、阶段的关键，该阶段将涉及在空间站外的真空中工作，因此需要对机器人进行更多重大硬件升级。由于太空中的失重环境，Robonaut 2号的腿主要用于抓住空间站内的扶手，并帮助完成一系列机动与运动规划实验。请务必参阅正文之后的重要声明 9 美国相关情况 图图7 7：RobonautRobonaut HandHand（左）和（左）和RobonautRobonaut 2 2 HandHand（右）（右）资料来源：韩如雪腱驱动空间多指灵巧手感知与控制关键技术研究、孙成远腱驱动灵巧手指结构设计及其运动分析与试验 作为 Robonaut 手技术升级的换代产品，Robonaut 2 具有诸多改进和优点。设计层面：

12、Robonaut 2手具有 14个自由度（手部12个+手腕2个）；传动方面：两者都采用驱动器外置+腱传动，但在方式上略有不同。Robonaut 手利用软轴将电机的旋转运动传递到手掌的丝杠内，软轴主要作用的是传递旋转运动。Robonaut 2手的腱传递的是直线运动；传感器方面：Robonaut手只集成了最基本的位置和力传感器，对外部环境的感知则采用有触觉功能的数据手套；Robonaut 2手直接在手指上安装位置传感器、六维力传感器和腱张力传感器等多种传感器，提高了Robonaut2手的精确度和灵敏度。相比Robonaut 手，Robonaut2手的供电和通信连接线数量大幅减少。请务必参阅正文之后

13、的重要声明 10 美国相关情况 图图8 8：RobonautRobonaut 2 2 主手指（食指主手指（食指+中指）中指）图图1010：RobonautRobonaut 2 2 主手指（食指主手指（食指+中指）远端指骨传动中指）远端指骨传动 图图9 9：RobonautRobonaut 2 2 大拇指大拇指 图图1111：RobonautRobonaut 2 2 大拇指的腱分布（大拇指的腱分布（N+1N+1）Robonaut 2分为主手指（食指+中指）、副手指（无名指+小指）、拇指。其中主手指有4个DOF，3个DOA，由4根肌腱控制，远端指骨与中部指骨之间存在连杆耦合。副手指包含2个DOA，

14、由2根肌腱控制。拇指包含4个DOA，由5根肌腱控制。资料来源：L.B.BridgwaterThe Robonaut 2 Hand Designed To Do Work With Tools 资料来源：L.B.BridgwaterThe Robonaut 2 Hand Designed To Do Work With Tools 资料来源：L.B.BridgwaterThe Robonaut 2 Hand Designed To Do Work With Tools 资料来源：L.B.BridgwaterThe Robonaut 2 Hand Designed To Do Work With

15、Tools 请务必参阅正文之后的重要声明 11 美国相关情况 图图1313：RobonautRobonaut 2 hand2 hand的腱驱动示意的腱驱动示意 Robonaut 2 Hand 采用腱绳驱动，驱动器与电气系统集中放置在前臂内，腱绳由导管引导，从驱动器发出，经过腕关节，到达手指关节。整手的有效负载可以达到 9kg，手指在可以承受 2.25kg 的指尖力，指尖速度可以达到200mm/s。资料来源：韩如雪腱驱动空间多指灵巧手感知与控制关键技术研究 图图1414：RobonautRobonaut 2 hand2 hand的执行器的执行器 资料来源：韩如雪腱驱动空间多指灵巧手感知与控制关键

16、技术研究 请务必参阅正文之后的重要声明 12 美国相关情况 图图1515：绝对关节位置传感绝对关节位置传感 关节位置采用霍尔传感器进行测量，关节转动角度所引起的磁场变化影响霍尔电压的变化，即霍尔效应，从而精确测量关节角位移的变化；指尖的抓握力采用多维力/力矩传感器进行控制，每只手布置14个六维力矩传感器；传动系统中的腱设置腱张力传感器。图图1616：关节力矩：关节力矩传感传感 图图1717：腱张力：腱张力传感传感 资料来源：L.B.BridgwaterThe Robonaut 2 Hand Designed To Do Work With Tools 图图1818：关节力矩：关节力矩传感传感

17、资料来源：韩如雪腱驱动空间多指灵巧手感知与控制关键技术研究、L.B.BridgwaterThe Robonaut 2 Hand Designed To Do Work With Tools 资料来源：吕博瀚空间机器人多自由度灵巧手关键技术研究 资料来源：L.B.BridgwaterThe Robonaut 2 Hand Designed To Do Work With Tools 请务必参阅正文之后的重要声明 13 德国相关情况 图图1919：DLRDLR德国宇航局机器人系统德国宇航局机器人系统 资料来源：德国宇航中心官网 德国宇航局机器人和机电一体化研究所致力于正在开发高度自主的机器人，用于

18、探索遥远的行星、卫星和太阳系的小天体。官网展示的研究内容中，包含了机器人本体、手、腿、人机界面、移动平台等多项内容。请务必参阅正文之后的重要声明 14 德国相关情况 图图2020：德国宇航中心开发的灵巧手德国宇航中心开发的灵巧手 资料来源：德国宇航中心官网 CLASH Hand Davids Hand DEXHAND DLR Hand II DLR-HIT Hand II Hybrid Compliant Gripper(HCG)SpaceHand 请务必参阅正文之后的重要声明 15 德国相关情况 作者：德国宇航中心 发明初衷：Rollin Justin机器人的末端执行器 发明历程：1998年

19、德国宇航中心推出DLR Hand I和DLR Hand三指版。2001年推出了DLR Hand II。DLR Hand II 的详细参数 设计层面：全驱动方案，四个相同的模块化手指，每个手指具有四个关节和三个自由度，内侧关节和远端关节以1:1直接耦合。手掌中有一个自由度。手一共13个自由度。对于每个手指模块的控制，需要一个手指控制器模块，每个手指模块包含三个无刷直流电机。结构形式：驱动器内置 动力源：无刷直流电机，驱动系统由无刷直流电机、齿带、谐波减速器、底座接头中的锥齿轮组成 传动方案：齿轮/带 传感器：每个关节都配有关节角度传感器和关节扭矩传感器，还包括限位传感器、温度传感器和位置传感器

20、图图2121：各版本各版本DLR HandDLR Hand 资料来源：J.ButterfaDLR-Hand II:Next Generation of a Dextrous Robot Hand；樊绍巍类人型五指灵巧手的设计及抓取规划的研究 DLR Hand I DLR Hand 三指版 DLR Hand II 部件 参数 电机 中部关节：11(24)mNm,17,000 rpm 近端关节：24(35)mNm,6,000 rpm 齿轮 谐波减速器,1.8 Nm,6,000 rpm,100:1 传送带 近端关节1.2:1；中部关节2:1 资料来源：德国宇航中心官网 表表1 1：DLR Hand

21、II 驱动器数据驱动器数据 请务必参阅正文之后的重要声明 16 德国相关情况 图图2525：DLR Hand IIDLR Hand II 内侧关节有一个电机，并通过传动带与减速器连接。第一和第二指节属于固定耦合关系。具有两个自由度的底座接头为差动锥齿轮类型，由于几何原因，谐波驱动齿轮直接与电机耦合。资料来源：J.ButterfaDLR-Hand II:Next Generation of a Dextrous Robot Hand 图图2323：DLR Hand IIDLR Hand II 图图2424：DLR Hand IIDLR Hand II 图图2222：DLR Hand IIDLR

22、Hand II 资料来源：德国宇航中心官网 资料来源：DLR RM 资料来源：J.ButterfaDLR-Hand II:Next Generation of a Dextrous Robot Hand 请务必参阅正文之后的重要声明 17 德国相关情况 表表2 2：DLR Hand II DLR Hand II 每个手指中的传感器配置每个手指中的传感器配置 传感器类型 数量/手指 参数 关节位置 3 110(10 bit)120(10 bit)关节力矩 3 2.4;4.8N(11 bit)力/力矩 1 10-40N;150 Nmm(11 bit)电机速度 3 温度 6 0-125(8 bit)

23、DLR Hand II每个手指中的传感器配置：3个关节位置传感器：专门设计的导电塑料电位计 3个关节力矩传感器：应变仪传感器 3个电机位置/速度传感器：带插值的霍尔传感器 1个指尖六维力矩传感器：应变仪传感器 3个电机温度传感器：NTCs 3个温度补偿传感器：集成传感器 图图2727：指尖用六维力矩传感器：指尖用六维力矩传感器 图图2626：一个手指中的：一个手指中的PCBPCB 资料来源：J.ButterfaDLR-Hand II:Next Generation of a Dextrous Robot Hand 资料来源：德国宇航中心官网 资料来源：J.ButterfaDLR-Hand II

24、:Next Generation of a Dextrous Robot Hand 请务必参阅正文之后的重要声明 18 德国相关情况 图图2828：DEXHANDDEXHAND DEXHAND是德国宇航中心(DLR)于 2011 研制的面向空间应用的多指灵巧手，也是目前唯一具备空间工作能力的空间灵巧手。该灵巧手由四根模块化手指构成，每根手指有4个活动关节、3个独立自由度。其中，MP关节是一个2自由度关节，通过2组驱动器耦合驱动；DIP关节与PIP关节通过“”字型耦合，形成1:1的传动比，由1个电机驱动。Dexhand的模块化手指由电机与谐波减速器所构成的驱动单元驱动，由Dyneema腱绳传动，

25、可以输出25N指尖力。Dexhand的传感器系统十分丰富，主要包括关节力矩传感器、温度传感器以及用来标定关节初始位置的装置。资料来源：王海荣仿人型灵巧手拇指灵巧性设计方法的研究 请务必参阅正文之后的重要声明 19 德国相关情况 图图2929：DEXHANDDEXHAND手指驱动原理手指驱动原理 驱动单元：Robodrive ILM 25电机，包含传动比例为100:1的 谐波减速器HFUC 8。整体放置在直径27mm、长17.5mm、重46g的圆柱体。该装置可提供2.4Nm的连续扭矩，峰值为9Nm。DEXHAND中电机最大扭矩限制为2Nm，以免电流过大。传动系统：整体使用谐波减速器+聚乙烯腱，将

26、扭矩传递至各关节，这避免了手指中出现电子设备，以提高屏蔽性能和坚固性。MP（基关节）含两个自由度，由两个电机驱动，由于MP关节中的腱耦合，两个电机可同时作用于同一个自由度。资料来源：Maxime ChalonDexhand:a Space qualified multi-fingered robotic hand 图图3030：DEXHANDDEXHAND手指驱动原理手指驱动原理 资料来源：Maxime ChalonDexhand:a Space qualified multi-fingered robotic hand 请务必参阅正文之后的重要声明 20 德国相关情况 图图3131：构成掌骨

27、关节基座的应变计传感器主体：构成掌骨关节基座的应变计传感器主体 传感器：每个驱动关节都有一个位置传感器，由基于霍尔效应的磁铁组成。关节扭矩由基于应变桥的扭矩传感器测量（每个手指3个）。此外还有部分温度传感器。传感器都放置于手指中。为了应对复杂的空间环境，Dexhand进行了特殊的设计：1）驱动器及电气系统都集中在手掌内，并通过2mm厚的铝质外壳来屏蔽电磁干扰，降低温度影响。2）铝质的外壳经过精细的加工，去除了菱角等尖锐的地方防止电荷积聚形成的电磁干扰。3）所有的电气接头都经过特殊设计，以便于对接头进行屏蔽保护，不易脱落。4）所有电子元器件都经过电磁兼容性测试。机器人技术是太空任务中的一项关键技

28、术，尽管其要求紧凑性和轻量化设计，但复杂的机器人系统必须承受太空的影响（温度、真空、放射性、润滑剂、振动和冲击载荷）。DLR（德国宇航局）正在与欧空局一起研究在国际空间站上使用远程操作系统来帮助宇航员。为了能够使用为宇航员开发的工具，DEXHAND只有一只用于舱外活动的手套大小。其扭矩测量和阻抗控制实现了灵敏的操作，直观的操作员界面缩短了学习时间。资料来源：Maxime ChalonDexhand:a Space qualified multi-fingered robotic hand 图图3232：DEXHANDDEXHAND铝质外壳铝质外壳 资料来源：Maxime ChalonDexha

29、nd:a Space qualified multi-fingered robotic hand 请务必参阅正文之后的重要声明 21 中国相关情况 作者：德国宇航中心、哈尔滨工业大学 发明用途：Justin空间机器人远程操作 发明历程：2001年开始，DLR/HIT Hand在DLR Hand II的基础上开始被研发，2004年推出DLR/HIT Hand I后，2006年又推出了DLR/HIT Hand II 设计层面：一代为四指结构，二代为五指结构；欠驱动结构，每个手指有4个关节和3个驱动器（二代）；结构形式：驱动器内置 动力源：无刷直流电机 传动方案：齿轮/带（二代）传感器：每个关节都配

30、备了一个非接触式磁性关节角度传感器和一个关节扭矩传感器，共有89个传感器（二代）应用领域：第一代为非商业化版本，第二代为商业化版本。主要用作空间机器人、服务机器人、远程控制。目前DLR-HIT Hand II 被用作Space Justin上进行遥控操作的工具 图图3333：DLR/HIT HAND I and IIDLR/HIT HAND I and II（右）（右）资料来源：德国宇航中心官网；Liu H,Meusel P,Seitz N,et al.The modular multisensory DLR-HIT-HandJ；西安交通大学官网 请务必参阅正文之后的重要声明 22 中国相关情

31、况 图图3535：安装在安装在 DLR JUSTIN DLR JUSTIN 上的上的 DLR/HIT Hand IIDLR/HIT Hand II 图图3434：DLR/HIT HAND I DLR/HIT HAND I 的模块化手指的模块化手指 图图3636：DLR/HIT Hand IIDLR/HIT Hand II灵巧手的基关节部分灵巧手的基关节部分 资料来源：德国宇航中心官网 资料来源：德国宇航中心官网 资料来源：Hong LiuThe Modular Multisensory DLR-HIT-Hand Hardware and Software Architecture DLR/HI

32、T HAND I 沿袭了DLR Hand II的掌指关节锥齿轮结构。锥齿轮由双电机驱动，电机直径16mm，长度28mm，附加减速比159:1的行星齿轮。两电机同向运动，基关节卷曲/伸展；两电机反向运动，基关节外展/内收。近端关节与远端关节通过连杆传动。连杆由直流电机+谐波减速器驱动。谐波减速器直径20mm，长13.4mm，减速比100:1。DLR/HIT HAND二代基关节仍然保留了差动锥齿轮。请务必参阅正文之后的重要声明 23 中国相关情况 图图3838：手指指节结构图手指指节结构图 资料来源：樊绍巍类人型五指灵巧手的设计及抓取规划的研究 图图3737：灵巧手的基关节部分灵巧手的基关节部分

33、两个内置位置传感器的盘式电机（型号：EC-20）和谐波减速器并排横卧于手指后侧。为了有效减小基关节的横纵向尺寸，保持电机和谐波减速器的最佳传动效率，在电机和谐波之间及谐波和差动机构之间采用了两套不同类型的同步带减速机构。手指单元的驱动器同样是盘式电机，该电机横卧于第一关节内部、谐波减速器横卧于手指第三关节 J3 处。二者之间的同步带机构同基关节相同，手指的末端关节 J4 并不是独立自由度，而是通过钢丝机构实现的耦合传动把动力传递到末端关节。资料来源：樊绍巍类人型五指灵巧手的设计及抓取规划的研究 请务必参阅正文之后的重要声明 24 中国相关情况 资料来源：H.LiuMultisensory Fi

34、ve-Finger Dexterous Hand:The DLR/HIT Hand II 图图4141：手指传感器系统手指传感器系统 图图3939：指关节扭矩传感器指关节扭矩传感器 图图4242：手指关节位置传感器手指关节位置传感器 图图4343：六维指尖传感器及其结构：六维指尖传感器及其结构 力感知传感器：二维力矩传感器放置在手指基关节差动耦合机构的输出端，十字梁式的弹性体作为手指力矩的输入端嵌入到手指单元内。指尖一维力矩传感器放置在手指的指尖关节处的回转处，同指尖关节轴及钢丝轮构成了手指第四关节的主体结构。指尖集成了六维力矩传感器。位置感知传感器：集成了两种类型的位置传感器，一种是绝对位置

35、传感器，该传感器直接集成在盘式电机内部，用于在电机空间检测电机的运动状态。另一种是集成在手指关节处的相对位置传感器，两种类型的传感器能够提高灵巧手的末端状态信息度精确度，提高手指控制精度。为了在最佳位置放置位置传感器，采用两种类型的相对位置传感器。一种是基于电位计式，其中用于检测电压变化的双电阻环固定在手指基关节框架上。另一种基于霍尔效应的非接触式相对位置传感器。触觉传感器：优化后的触觉传感器的形状不但完全覆盖了指尖表面，而且能够保证压阻单元点阵列的规则性。图图4040：指尖用柔顺性触觉传感器的结构及实物指尖用柔顺性触觉传感器的结构及实物 传感器类型 个数/手指 关节力矩 3 关节位置 3 电

36、机位置 3 力/力矩 1 温度 2 表表3 3：传感器数量传感器数量 资料来源：樊绍巍类人型五指灵巧手的设计及抓取规划的研究 资料来源：樊绍巍类人型五指灵巧手的设计及抓取规划的研究 资料来源：樊绍巍类人型五指灵巧手的设计及抓取规划的研究 资料来源：H.LiuMultisensory Five-Finger Dexterous Hand:The DLR/HIT Hand II 资料来源：H.LiuMultisensory Five-Finger Dexterous Hand:The DLR/HIT Hand II 请务必参阅正文之后的重要声明 25 中国相关情况 2016年，中国天宫二号航天员与

37、空间机械手的人机进行了协同在轨维修科学试验。天宫二号空间机械手由哈工大研制，包含多感知柔性机械臂、五指仿人灵巧手、控制器及其软件、手眼相机、人机交互设备及其软件等研制任务。2016年9月15日，空间机械手随天宫二号发射入轨。2016年10月19日，天宫二号与神舟十一号对接后，航天员与机械手协同完成了拿电动工具拧螺钉、拆除隔热材料、在轨遥操作等科学试验。人机协同在轨维修试验是天宫二号三大关键试验任务之一，航天员地面培训共计10人天、在轨操作共计80人时。截止2016年11月13日，圆满完成全部试验任务。图图4444：天宫二号空间机械手天宫二号空间机械手 资料来源：哈工大工学部 请务必参阅正文之后

38、的重要声明 26 五指灵巧手在航空航天领域的应用 国家 是否实际应用 驱动设计 传动方式 企业 重量 指尖力(N)DOF（自由度）Robonaut Hand 美国 全 腱/连杆 NASA 2.25kg 14 DLR Hand II 德国 全 齿轮/带 德国宇航中心 1.8kg 30 13 dexhand 德国 全 腱 德国宇航中心 4kg 25 12 DLR/HIT Hand II 中国 全/欠结合 齿轮/带 德国宇航中心；哈尔滨工业大学 1.5kg 10 15 表表4 4：航空航天领域航空航天领域五指灵巧手汇总五指灵巧手汇总 商业化程度：美国、中国五指灵巧手均已用于太空作业；驱动设计：航空航

39、天领域五指灵巧手以全驱动为主，每一个关节均可单独驱动，这与航空航天领域的高可靠性、高操作性要求有关；重量：由于全驱动是设计方式，航空航天领域五指灵巧手的驱动器数量大幅增加，叠加外壳的高防护要求，航空航天领域五指灵巧手重量均在1kg以上，相比其他领域的五指灵巧手更重；传感器方面：航空航天领域五指灵巧手一般同时使用多种传感体系，如位置传感、力/力矩传感、触觉传感等。资料来源：NASA、德国宇航中心、孙成远腱驱动灵巧手指结构设计及其运动分析与试验、光大证券研究所汇总 请务必参阅正文之后的重要声明 目目 录录 五指灵巧手概述五指灵巧手概述 五指五指灵巧手在航空航天领域的应用灵巧手在航空航天领域的应用

40、27 投资建议投资建议 风险分析风险分析 请务必参阅正文之后的重要声明 28 投资建议 人形机器人与人工智能技术不断突破，产业链正处于放量前夕，相关产业链面临巨大投资机遇。五指灵巧手作为人形机器人与外界交互的重要媒介，是机器人功能性的直接体现。这决定了在不同的应用场景下，五指灵巧手的设计要求必然有所差别。五指灵巧手的关键部件包括：驱动源、传动装置、传感器。相比其他应用领域，航空航天领域五指灵巧手对高可靠性、高操作性有更高的要求，这决定了航空航天领域五指灵巧手的传动、传感体系更加健全。国产零部件厂商投资机会体现在：1）空心杯电机：建议关注鸣志电器、鼎智科技、伟创电气、拓邦股份；2）行星减速器、丝

41、杠：建议关注中大力德、双环传动、贝斯特；3）传感器：建议关注柯力传感。请务必参阅正文之后的重要声明 目目 录录 五指灵巧手概述五指灵巧手概述 五指五指灵巧手在航空航天领域的应用灵巧手在航空航天领域的应用 29 投资建议投资建议 风险分析风险分析 请务必参阅正文之后的重要声明 30 风险分析风险分析（1）产业化进程不及预期：目前人形机器人产业链成本仍较高，尚未具备确定的应用场景，若产业化进程不及预期，可能对供应链企业造成不利影响；（2）竞争加剧风险：产业界对人形机器人高度关注，若后续丝杠、空心杯电机、减速器等领域竞争加剧，可能对供应链企业造成不利影响；（3）核心技术进步不及预期：人形机器人的产业

42、化推进有赖于AI、自动驾驶、以及相关零部件的核心技术持续进步，若后续核心技术进步不及预期，可能对产业链落地造成负面影响。电新环保研究团队 殷中枢（首席分析师）执业证书编号：S0930518040004 电话：010-58452071 邮件： 郝骞（分析师）执业证书编号：S0930520050001 电话：021-52523827 邮件： 黄帅斌（分析师）执业证书编号：S0930520080005 电话：0755-23915357 邮件： 和霖（分析师）执业证书编号：S0930523070006 电话：021-52523853 邮件： 陈无忌（分析师）执业证书编号：S0930522070001 电话：021-52523693 邮件： 请务必参阅正文之后的重要声明 32