跳到主要內容區塊

產業分析—自動化產業-機器人手部升級驅動零組件用量提升

國泰投信 提供

  • Tesla Optimus Gen3 手部結構升級

預期今(2025)年上半年 Tesla 即將正式推出Optimus Gen3,根據 Tesla 的人形機器人工程總監Milan Kovac透露,Gen3 與Gen2的差異在於:(1)新一代機器人的手部自由度將由上一代的11個增加為22 個;(2)因驅動器放置位置由手部移至手腕,Optimus Gen3的手部動作將更為流暢,且能夠快速進行感知,面對拋過來的物體亦能迅速作出反應,整體協調性及抓握等動作變得更加連貫。而除Tesla外,亦有許多公司在人形機器人的手部設計上有相當長時間的研究,並累積豐富的經驗及技術能力,包括Shadow Robot、SCHUNK 等皆能做到20個自由度以上,其餘廠商如QB Robotics、因時機器人、騰訊等廠商亦正積極佈局機器人「靈巧手」之商機。

  • 靈活度要求與日俱增,機器人手部結構愈趨複雜

隨著人形機器人應用領域的擴大及執行的任務愈趨複雜,對於手部結構及功能上的要求與日俱增。基本上機器人手部結構的設計大多源自於模仿人類手部的結構及功能,以使機器人能夠執行如抓握、取放、甚至感知形狀等動作,機器人手部結構主要由以下3 個系統所組成:(1)驅動系統:包括電機、氣動和液壓驅動,負責提供動力,使手指能夠進行各種運動,目前主流以電機驅動為主,優點為精度、穩定度高、反應即時;(2)傳動系統: 傳動方式主要包含齒輪、連桿、腱繩等。早期機器人手部的傳動多採用齒輪及連桿,但因體積大及不靈活等問題逐漸被淘汰,其後模仿動物肌腱傳動方式的腱繩傳動被廣泛採用,不過缺點是承載能力較低,未來有機會被滾珠螺桿的方案所取代;(3)感測系統:可分為內在感測及外在感測兩個部分,內在感測主要係協助回饋機器人身體的動態資訊,如關節角度、扭矩及拉力,而外在感測則感知外部環境,如壓力、溫度、濕度等。

  • 機器人手部升級驅動零組件用量提升

人形機器人手部結構的升級,將驅動零組件數量的提升。預期隨著手部自由度的增加,馬達及減速機的用量將等比例提升,感測器的用量亦將大幅提升以應付更複雜之任務,而滾珠螺桿有機會因手部承載能力要求的提升而取代腱繩的傳動方式。馬達的使用目前主流為空心杯馬達,空心杯馬達相較傳統馬達減少鐵芯轉子,具有體積小、效率高、可控性高、散熱能力好等優點。大體而言,目前台廠機器人零組件技術能力尚落後於國際同業,然若人形機器人迎來量產,在整機廠尋求具價格競爭力且具備高精度及耐用度的解決方案時,預期台廠便有機會切入人形機器人供應鏈。