機(jī)械手末端執(zhí)行器行業(yè)分析

1. 什么是機(jī)械手？

機(jī)械手是一種能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。機(jī)械手可以通過(guò)編程來(lái)完成各種作業(yè)，其特點(diǎn)一方面是可代替人的繁重勞動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，另一方面機(jī)械手能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全。

2. 機(jī)械手的構(gòu)成

末端執(zhí)行器簡(jiǎn)介

1.末端執(zhí)行器簡(jiǎn)介

末端執(zhí)行器是機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，也就是機(jī)器人的手部，是裝在機(jī)器人手臂上直接抓握工件或執(zhí)行作業(yè)的部件，具有夾持、運(yùn)輸、放置工件到某一個(gè)位置的功能。對(duì)于機(jī)器人來(lái)說(shuō)，手部是完成作業(yè)好壞的關(guān)鍵部件之一。

2.末端執(zhí)行器的分類(lèi)2.1 按驅(qū)動(dòng)方式分類(lèi)

2.2 按形態(tài)分類(lèi)

按形態(tài)分類(lèi)，又可分為無(wú)指（吸盤(pán)）,平行二指、多指（主要是三指和五指），其中以平行二指用的最多。

3. 主流的末端執(zhí)行器3.1 吸盤(pán)

3.2平行兩指

平行兩指可以通過(guò)液壓，氣動(dòng)和電動(dòng)控制，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，工業(yè)上應(yīng)用比較成熟。

3.3軟體夾爪

軟體夾爪，是應(yīng)用軟材料設(shè)計(jì)制造的軟體手。軟體手應(yīng)用柔性材質(zhì)可達(dá)成變形的效果，軟體夾爪無(wú)需預(yù)先知道其準(zhǔn)確 的形狀和尺寸，能夠自適應(yīng)地包覆住目標(biāo)。另一方面其夾爪手指部分由柔性材質(zhì)構(gòu)成，抓持動(dòng)作輕柔，尤其適合于抓取易損傷的物體的場(chǎng)景。

工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)發(fā)展至今，重型，簡(jiǎn)單的體力勞動(dòng)已被成熟的方案解決，現(xiàn)在留下的機(jī)器換人難題集中在多品類(lèi)，異性易損物品的自動(dòng)化生產(chǎn)方面，如手機(jī)邊框，屏幕，軟包鋰電池，保溫杯內(nèi)膽，生鮮食品，化妝品等，受限于柔性?shī)A治具缺失問(wèn)題智能采取人工上下料，大大限制了生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)能，這是全球行業(yè)內(nèi)普遍存在的問(wèn)題，軟體夾爪根據(jù)他的柔性以及可變形性可以很好的解決這一問(wèn)題。

3.4多指靈巧手

多指靈巧手目前主要為電力驅(qū)動(dòng)，形態(tài)上以三指和五指的居多。

由于價(jià)格昂貴，以及下游醫(yī)用假肢、服務(wù)機(jī)器人沒(méi)有大規(guī)模放量，因此目前多用于實(shí)驗(yàn)室科研。多指靈巧手的優(yōu)點(diǎn)是擁有更多的自由度，更能適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境。

末端執(zhí)行器的市場(chǎng)應(yīng)用和市場(chǎng)空間

1. 市場(chǎng)應(yīng)用

末端執(zhí)行器作為機(jī)器人不可分割的一部分，其市場(chǎng)應(yīng)用取決于機(jī)器人的發(fā)展。根據(jù)機(jī)器人的應(yīng)用環(huán)境，國(guó)際機(jī)器人聯(lián)盟（IFR）將機(jī)器人分為工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人，考慮到我國(guó)在應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害和公共安全事件中，對(duì)特種機(jī)器人有著相對(duì)突出的需求，中國(guó)電子學(xué)會(huì)將機(jī)器人劃分為工業(yè)機(jī)器人，服務(wù)機(jī)器人和特種機(jī)器人三類(lèi)，主要應(yīng)用于汽車(chē)，電子，家庭服務(wù)，醫(yī)療服務(wù)，軍事應(yīng)用和極限作業(yè)等領(lǐng)域。

2. 市場(chǎng)空間

全球機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，工業(yè)，特種機(jī)器人市場(chǎng)增速穩(wěn)定，服務(wù)機(jī)器人增速突出。2018年全球機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到298億美元，2013-2018年的平均增長(zhǎng)率約為15.1%。其中，工業(yè)機(jī)器人168.2億美元，服務(wù)機(jī)器人92.5億美元，特種機(jī) 器人37.5億美元，占比分別為56%、31%、13%。

當(dāng)前，我國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)進(jìn)入高速增長(zhǎng)期，工業(yè)機(jī)器人連續(xù)六年成為全球第一大應(yīng)用市場(chǎng)，服務(wù)機(jī)器人需求潛力巨大，特種機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景顯著擴(kuò)展。2018年，我國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到87.4億美元。其中，工業(yè)機(jī)器人62.3億美元，服務(wù)機(jī)器人 18.4億美元，特種機(jī)器人6.7億美元，占比分別為71%、21%、8%。

隨著機(jī)器人市場(chǎng)的快速發(fā)展，末端執(zhí)行器也獲得了很大的增長(zhǎng)空間，根據(jù)Global Market Insights，Inc研究報(bào)告顯示，機(jī)器人末端執(zhí)行器市場(chǎng)的收入在2018年超過(guò)25億美元，預(yù)計(jì)到2025年將達(dá)到65億美元大關(guān)，2019年至2025年間增長(zhǎng)14％。

末端執(zhí)行器的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)情況

目前全球較為成熟的末端執(zhí)行器生產(chǎn)公司均以歐美日公司為主，實(shí)力較強(qiáng)的公司有SCHUNK、FESTO、RIGHTHAND Labs、ROBOTIQ、SMC、SoftRobotics、Grabit、IAI等，中國(guó)的末端執(zhí)行器市場(chǎng)幾乎被這些國(guó)外產(chǎn)品所壟斷。

1. 全球知名企業(yè)

2. 國(guó)內(nèi)企業(yè)

2.1 吸盤(pán)

（1）傳統(tǒng)吸盤(pán)

傳統(tǒng)吸盤(pán)主要包括電磁吸盤(pán)和真空吸盤(pán)，由于電磁鐵、真空泵、空壓機(jī)等產(chǎn)品在工業(yè)制造中使用的時(shí)間已經(jīng)較長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)的供應(yīng)商成立時(shí)間也較早，數(shù)量眾多，相對(duì)分散，下表為該領(lǐng)域的部分領(lǐng)先公司。

（2）新興高科技吸盤(pán)

2.2 平行兩指夾爪

兩指夾爪分為液壓夾爪、氣動(dòng)夾爪、電動(dòng)夾爪幾類(lèi)。其中液壓夾爪、和氣動(dòng)夾爪發(fā)展相對(duì)成熟，電動(dòng)夾爪為近年來(lái)末端執(zhí)行器的新型領(lǐng)域。

（1）液壓夾爪

（2）氣動(dòng)夾爪

傳統(tǒng)氣動(dòng)夾爪在國(guó)內(nèi)的使用也有一定的歷史，領(lǐng)先公司主要集中在長(zhǎng)三角和珠三角地區(qū)。

（3）電動(dòng)夾爪

電動(dòng)夾爪的發(fā)展相對(duì)早期，下表為布局電動(dòng)夾爪的一些初創(chuàng)公司。

2.3軟體夾爪

2.4多指靈巧手

多指靈巧手從形態(tài)上大致可分為三指靈巧手和五指靈巧手，其中五指靈巧手更接近人手。目前多指靈巧手整體沒(méi)有大規(guī)模放量。

總結(jié)

1.市場(chǎng)價(jià)值

隨著工業(yè)4.0的到來(lái)，越來(lái)越多的重復(fù)體力勞動(dòng)場(chǎng)景逐漸出現(xiàn)各式各樣的機(jī)械手臂的身影，他們或靈活精巧，或舉重若輕。機(jī)械手的大量應(yīng)用，不僅標(biāo)志著工業(yè)智能化的到來(lái)，同時(shí)也是未來(lái)機(jī)器人迭代人類(lèi)勞動(dòng)力的必經(jīng)之路。

目前機(jī)器人在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)異常激烈，末端執(zhí)行器作為機(jī)器人的關(guān)鍵部件之一，他直接決定了機(jī)器人工作的質(zhì)量和效率，末端執(zhí)行器將為目前整個(gè)機(jī)器人市場(chǎng)創(chuàng)造更多的競(jìng)爭(zhēng)力和價(jià)值。2.發(fā)展空間目前全球較為成熟的末端執(zhí)行器生產(chǎn)公司均以歐美日公司為主，中國(guó)的末端執(zhí)行器市場(chǎng)幾乎被國(guó)外產(chǎn)品所壟斷，這也是給國(guó)內(nèi)真正具有實(shí)力的企業(yè)的發(fā)展機(jī)會(huì)，基于成本和本地化的優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)有實(shí)力的末端執(zhí)行器企業(yè)擁有非常大的成長(zhǎng)空間。

3.存在的問(wèn)題

價(jià)格昂貴。目前，對(duì)于中高端的末端執(zhí)行器動(dòng)輒十幾萬(wàn)，即使是常用的平行兩指電動(dòng)夾爪，國(guó)外產(chǎn)品也動(dòng)輒上萬(wàn)，對(duì)用戶(hù)來(lái)講，投資太高，回報(bào)周期長(zhǎng)，這是限制行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展一大問(wèn)題，但一邊隨著人口紅利消失，工人工資不斷提升，另一面是國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)口，不斷降低產(chǎn)品價(jià)格，可以看到未來(lái)廣泛應(yīng)用的趨勢(shì)。

定制化強(qiáng)。末端執(zhí)行器的種類(lèi)至少在四十種以上，而且很多需要根據(jù)客戶(hù)需求定制，這就導(dǎo)致無(wú)法向通用機(jī)器人那樣大量出貨，限制了行業(yè)快速發(fā)展。

4.發(fā)展方向

軟體材料。軟體手應(yīng)用柔性材質(zhì)可達(dá)成變形的效果，能夠自適應(yīng)地包覆住目標(biāo)物體，而無(wú)需預(yù)先知道其準(zhǔn)確的形狀和尺寸，有望解決異形、易損物品大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)問(wèn)題。而且通過(guò)食品藥品安全認(rèn)證，在食品、藥品、生鮮果蔬以及3c電子分揀等場(chǎng)景都能很好應(yīng)用，有一定通用性，容易起量。

多指靈巧手。雖然現(xiàn)在多用于實(shí)驗(yàn)室科研，尚未大規(guī)模量產(chǎn)和工業(yè)使用，同時(shí)價(jià)格昂貴，但是最接近人手的產(chǎn)品，擁有更多的自由度，更能適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境，可完成多任務(wù)，通用性極強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)多種構(gòu)態(tài)間的靈活變換，具有捏、夾、握等多樣化的抓持與操作能力，大大超越了傳統(tǒng)多指機(jī)器手的功能范圍。

靜電吸盤(pán)/范德華力吸盤(pán)。從行業(yè)需求來(lái)看，汽車(chē)和半導(dǎo)體等電子設(shè)備對(duì)機(jī)器人的需求日益增長(zhǎng)，半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)機(jī)器人的要求十分嚴(yán)格，不僅要滿(mǎn)足無(wú)塵空間要求，對(duì)極為微小的器件需要高精準(zhǔn)的定位，放置。靜電吸盤(pán)/范德華力吸盤(pán)能在大氣和真空環(huán)境下同時(shí)使用，能吸附導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體及多孔材料，適用于半導(dǎo)體、面板顯示、光學(xué)等領(lǐng)域。

審核編輯 ：李倩