市场简报：机器人概念大爆，灵巧手腱绳材料打开市场

1报告标签：人形机器人、腱绳材料、超高分子量聚乙烯纤维2025年3月报告提供的任何内容（包括但不限于数据、文字、图表、图像等）均系头豹研究院独有的高度机密性文件（在报告中另行标明出处者除外）。未经头豹研究院事先书面许可，任何人不得以任何方式擅自复制、再造、传播、出版、引用、改编、汇编本报告内容，若有违反上述约定的行为发生，头豹研究院保留采取法律措施、追究相关人员责任的权利。头豹研究院开展的所有商业活动均使用“头豹研究院”或“头豹”的商号、商标，头豹研究院无任何前述名称之外的其他分支机构，也未授权或聘用其他任何第三方代表头豹研究院开展商业活动。www.leadleo.com中国人形机器人腱绳材料行业调研简报 | 2025/032人形机器人腱绳材料行业头豹调研简报 | 2025/03©2025 LeadLeowww.leadleo.comwww.leadleo.com400-072-5588Q1：机器人概念为何大爆？灵巧手腱绳材料为何广受关注？图表1：灵巧手传动分类≈27.6亿元2024年，中国人形机器人市场规模◼人形机器人“爆火”得益于政策利好、科技发展、市场需求和资本助推政策方面：世界各国积极出台机器人相关产业政策，支持人形机器人产业的发展。以欧美、日本等发达国家相关政策较多，中国近年来密集出台相关产业政策。例如《“十四五”机器人产业发展规划》、《“十四五”智能制造发展规划》、《“机器人+”应用行动实施方案》、《2023年未来产业创新任务揭榜挂帅工作》、《关于推动未来产业创新发展的实施意见》等政策。专利技术方面：自2018年以来，全球人形机器人专利技术申请量维持高位增长。从全球来看，申请的人形机器人相关专利技术已突破1,5700多件。市场需求方面：根据中国人形机器人产业大会披露的信息，2024年中国人形机器人市场规模约27.6亿元，预计2029年达到750亿元。人形机器人市场需求广泛，涵盖工业、服务业、医疗、特种任务和科研等领域。随着相关技术的发展与成熟，人形机器人开始进入商业化落地的初级阶段。资本方面：2024年中国人形机器人领域共发生56起融资事件，投融资金额超过50亿元。近年来，人形机器人赛道热度持续升温，行业融资事件从2020年的6起，发展到2023年的30起，再到2024年的56起，投融资金额从2020年的1.4亿元，发展到2024年的51亿，资本的青睐是推动人形机器人行业持续“爆火”的重要驱动力。◼腱绳传动是人形机器人灵巧手的主流传动方式，特斯拉Opimus灵巧手创新性采用“行星齿轮箱+丝杠+腱绳”结构，奠定腱绳材料在灵巧手系统中的核心地位腱绳传动对于空间狭小、传动精密的灵巧手空间设计较为友好，适用于高自由度灵巧手，是人形机器人灵巧手的主流传动方式。来源：人民网研究院、IT桔子、小米技术、头豹研究院腱绳传动式齿轮传动式连杆传动式传动机构由腱（如钢丝绳）加上滑轮或者软管实现传动，通过电机带动腱拉动手指通过齿轮或蜗轮蜗杆将旋转变成直线运动，拉动弹簧来驱动手指产生动作采用平面连杆机构传动，构件之间的接触可以依靠几何封闭来实现应用特斯拉灵巧手HIT/DLR II 灵巧手因时灵巧手优点控制灵活，结构简单，柔性高，节省空间和成本各个手指动作相互独立，可实现精确的传动比，传动精度高，传动扭矩大刚度好，负载能力强，加工制造容易，易获得较高的精度缺点腱本身的刚度有限从而影响位置精度，腱的布局容易产生力矩和运动的耦合结构复杂，柔性不足，抗冲击性能较弱，对手内空间配置要求较高柔性不足，抗冲击性能较弱， 对手内空间配置要求较高≈51亿元2024年，中国人形机器人行业投融资金额3人形机器人腱绳材料行业头豹调研简报 | 2025/03©2025 LeadLeowww.leadleo.comwww.leadleo.com400-072-5588Q2：腱绳材料在灵巧手中扮演什么样的角色？图表2：灵巧手的作用◼腱绳材料是灵巧手的“肌腱”，牵引手指活动，完成各种动作腱绳正在替代扭力弹簧，成为人形机器人灵巧手的关键材料，就好比人体的肌腱，牵引手指活动，完成各种动作。腱绳传动系统使用类似人类手指的腱和绳索结构，通过拉动或放松绳索来驱动手指的关节运动。一般电机通过齿轮箱驱动滚珠丝杠，通过滚珠丝杠上的螺母把旋转运动转换为直线运动，腱绳形成一个腱环套在螺母上，螺母拉动连接在灵巧手手指指骨上的腱绳，实现手指绕关节轴的转动运动。其中为引导腱绳的走线，避免腱绳之间的干扰，采用腱绳外包裹导管的形式。◼模拟人手自由运动人形机器人的灵巧手以人手的结构和功能为模仿对象，其研究的最终目标也是期望能够像人手那样对形态各异的物体进行稳定灵活的抓取操作。根据解剖学假定，在不计算手腕的前提下人手自由度是21个，大拇指有5个自由度，其余四指各有4个自由度。人形机器人灵巧手模仿人手肌腱传动方式的腱绳传动方式是目前主流的传动结构，具有控制灵活、结构简单、柔性高等优点。 如特斯拉Optimus新一代灵巧手具备22个自由度，主要集中于前臂和手指部分，能够较逼真地模拟人类手部动作。◼提升灵巧手的精细控制能力，灵巧手轻量化的重要材料轻量化设计可以减轻人形机器人灵巧手的重量，提高操作的灵活性和精准度，提升其负载能力，减少灵巧手在运动时的能耗，延长电池的使用时间。此外，轻量化材料的使用可以减少人形机器人运动时的摩擦和阻力，从而降低能量消耗，使人形机器人能够适用复杂的环境。以超高分子量聚乙烯纤维为例，其密度在0.97-0.98克每立方厘米，可漂浮在水面上，对比钢丝密度约7.86克每立方厘米，超高分子量聚乙烯纤维密度约为钢丝的1/7，对于实现灵巧手的轻量化具有重要意义。 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》、因时机器人、小米技术、头豹研究院灵巧手替代人手实现精细控制≈0.98g/cm3超高分子量聚乙烯纤维密度4人形机器人腱绳材料行业头豹调研简报 | 2025/03©2025 LeadLeowww.leadleo.comwww.leadleo.com400-072-5588Q3：目前主流的人形机器人腱绳材料是什么？图表3：腱绳驱动灵巧手所采用的腱绳材料◼超高分子量聚乙烯纤维是目前主流的腱绳材料早期使用的腱绳材料有特氟龙、芳纶纤维、涤纶等，目前，超高分子量聚乙烯纤维是主流的腱绳材料。海外灵巧手公司采用的腱绳材料以Dyneema和Spectra两种纤维为主流，分别为帝斯曼和霍尼韦尔生产的UHMWPE纤维材料，断裂强度可达到43cN/dtex。超高分子量聚乙烯纤维，简称UHMWPE纤维，别名又叫做高强高模聚乙烯纤维，是分子量150万以上的无支链的线性聚乙烯。与碳纤维、芳纶合称为“世界三大高科技纤维” 。具有超高强度、超高模量、低密度、耐磨损、耐低温、耐紫外线、抗屏蔽、柔韧性好、冲击能量吸收高及耐强酸、强碱、化学腐蚀等众多的优异性能。中国工信部于2019年11月发布的《重点新材料首批次应用示范指导目录（2019年版）》指出符合相关性能要求的超高分子量聚乙烯纤维为高性能纤维及复合材料，属于关键战略材料。具体性能要求如下： ①符合超