【人形机器人腱绳 调研纪要】

为何关注机器人材料？腱绳系列材料体系的迭代进展和当前状况如何？
关注机器人材料是因为预计未来机器人领域的需求增长迅速，同时材料体系的变化也非常快，包括材料方案、应用、配方以及供应链的演变。

灵巧手是什么？发展演绎情况如何？
灵巧手其实是为了实现多任务而研究开发出来的一种智能型的通用夹持器，安装在机器人末端，灵巧手正朝着多自由度、多关节的仿人、多指的方向发展，可视为具有多种操作功能的小型机器人，其灵活性和设计需求复杂且多样。国外对于灵巧手的研究始于1962年的BEL grade手，被公认为是世界上最早的灵巧手，20世纪70年代、80年代之后，伴随着美国、日本、意大利等国际顶尖机构及学术领域的探究，灵巧手也迎来了比较快速的更新迭代。

国内在机器人研究方面的情况如何？
国内对于机器人的研究起步相对较晚，始于20世纪80年代后期。灵巧手代表性研究机构有北京航空航天大学和哈尔滨工业大学，北京航空航天大学1993年成功研制出第一款产品，2001年研制出第四代手；哈尔滨工业大学也先后研发成功了四代机器人灵巧手，与德国宇航中心联合研制了第二代机器人多指手HIT II手等产品，体现了我国对于机器人赛道的提前布局。

在灵巧手设计中，腱绳起到了什么作用？
腱绳是灵巧手传动方式的重要选择之一，在灵巧手设计中扮演着重要角色，它是实现灵巧手抓取动作的基础。结合人类的双手抓取，可以简单把人手的抓取分为指端接触抓取、手掌接触抓取、手指侧面接触抓取，三个虚拟指的抓取和混合抓取等类型。灵巧手通过单个手指的弯曲、张开以及多个手指间的协同配合来完成抓取任务。单个手指是灵巧手抓取的基础，该过程包含驱动和控制系统两部分，驱动系统是机器人灵巧手的重要组成部分，又分成驱动器和传动装置，驱动器是提供手指运动的力，传动系统则是将驱动器的力和运动以一定方式传递给关节，在减少关节速度的同时提高关节的驱动力度。

欠驱动方式是什么？有哪些类别？为何发展较快？
考虑到灵巧手指手掌内部空间比较小，欠驱动方式是能够提高整体灵巧手的自由度和操作灵活性，并且驱动器的个数少于关节自由度个数，所以在驱动系统的发展中是相对较快的一种方式。欠驱动结构手指又分成主要的三种传动方式，连杆型、腱绳型、齿轮混合型。其中腱绳因其能在有限空间内实现远距离运动且美观实用，成为欠驱动方式中的重要组成部分。

主流的腱绳材料有哪些？它们的优势是什么？
考虑到腱绳材料对于高模量、高强度、低摩擦的需求，目前主流用于腱绳的材料主要有钢丝绳和超高分子量聚乙烯纤维。其中，根据恒辉安防公开的问答信息，超高分子量聚乙烯纤维具备质量轻、模量高、耐磨损、柔韧性强的优异功能，可以应用于人形机器人灵巧手腱绳。

超高分子量聚乙烯纤维最初的应用领域是什么？
超高分子量聚乙烯纤维最初主要应用于防弹衣、防弹头盔等安全装备，之后逐步迭代应用到海洋用缆绳、鱼线、渔网以及防切割手套等民用领域。超高分子量聚乙烯纤维是全球工业化高性能纤维材料中比强度和比模量最高的纤维品种，它的断裂伸长度远高于碳纤维和芳纶，柔韧性不错，是非常理想的安全环保防护材料。

超高分子量聚乙烯纤维的需求情况如何？未来几年，中国超高分子量聚乙烯纤维的需求预测是怎样的？
伴随着国际地缘冲突以及安全意识的增强，全球超高分子量聚乙烯纤维的需求量在逐年稳步增长，2023年达到约5.47万吨，18-23年的复合增长率约为12%。中国国内的需求量占全球需求的60%以上，为3.38万吨，且从2018年至2023年，中国需求的复合增长率高达14.6%。后续伴随着我国国内社会生活水平的提高以及国防建设的稳步发展，预计到2028年，中国超高分子量聚乙烯纤维的总需求将达到5.54万吨，年均复合增长率超过10%。

全球和中国在超高分子量聚乙烯纤维产能方面的现状如何？
2023年，全球超高分子量聚乙烯纤维的产能为6.7万吨，其中中国产能为4.5万吨，呈现相对平衡格局。

超高分子量聚乙烯纤维的主要供应商有哪些？
全球范围内，美国Avient、美国Honeywell、日本东洋纺是垄断高端产品的前三家企业。而在中国，东华大学于1999年实现技术突破后，相关产能迅速扩张，目前中国企业在全球产能中占据主导地位，截止到2023年国内的超高分子量聚乙烯纤维占到全球产能的大概70%左右。

有哪些超高分子量聚乙烯纤维厂商值得关注？
非上市公司有九州星际，上市公司包括同益中、仪征化纤以及在投产的南山智尚，此外还包括恒辉安防、康隆达、大业股份等。

同益中在超高分子量聚乙烯纤维领域的布局情况如何？
同益中作为行业龙头，拥有全产业链布局，并且在超高分子量聚乙烯纤维的研发生产和销售方面表现出色，公司主要产品性能达到国际同类产品比较顶尖的水平，产能产量包括需求量也处于国内同行业前列，近几年公司的营收包括规归母净利润水平也呈现良好增长态势。2024年报数据显示，公司共拥有超高分子聚乙烯纤维产能7960吨，辅材产能2175吨。后续伴随着机器人行业打开，有望受益于机器人远期空间的需求拉动，具备良好的业绩增长潜力。

恒辉安防和康隆达在超高分子量聚乙烯纤维领域的布局情况如何？
恒辉安防在超高分子量聚乙烯纤维领域形成了灵活的柔性化生产能力，现有产能达到3000吨，并有在建产能规划；康隆达则在手部防护业务和锂盐新材料业务方面有所布局，公司全资子公司从事超高分子量聚乙烯纤维和复合材料的生产销售，产能大概1000吨左右。

大业股份在相关领域的布局是怎样的？
大业股份主营业务包括钢丝制品的研发生产销售，其中钢帘线生产规模和品牌优势较高，是机器人传统腱绳的重要材料之一，有望受益于机器人行业的发展和市场需求的提升。