国海证券灵巧手报告详细对比了连杆、腱绳和齿轮三种传动方案的优劣。连杆刚度好、负载强、成本低，但自重大；腱绳柔性传动、重量轻、易实现多自由度，但易磨损且成本高；齿轮配合直驱可解耦关节、抗冲击，但自重较大。腱绳材料方面，超高分子量聚乙烯HMPE、液晶聚合物LCP、芳纶Aramid等高强度合成纤维成为主流选择，2022年我国超高分子量聚乙烯市场规模约17.97亿元。特斯拉、优必选、因时等厂商根据自身技术路线选择不同方案，腱绳在人形仿生手中渗透率持续提升。
三大传动方案各有优劣，腱绳适合高自由度仿生手
连杆传动通过刚性连杆连接关节，具有刚度好、负载能力强、制造简单、成本低的优势，缺点在于自重较重、抗冲击能力较弱，适用于抓取重物、工业场景。腱绳传动采用柔性绳索牵引关节，优点是重量轻、可远距离传动、容易实现多自由度，缺点在于腱绳易磨损、更换成本高、精确度较低且目前生产成本较高，适用于对灵活性和轻量化要求高的仿人灵巧手。齿轮传动通过齿轮啮合传递动力，可配合直驱实现关节全解耦、关节反驱提高抗冲击力，缺点是自重较重（星动纪元XHAND1纯齿轮方案重1.1kg）。三种方案中，腱绳在仿生灵巧手中的渗透率最高，特斯拉Optimus、Shadow Hand等均采用腱绳方案。
腱绳材料：HMPE为主流，国产化加速
腱绳材料需具备高强度、高柔韧性、低蠕变性和小弯曲半径等特性。高分子聚乙烯HMPE（如Dyneema SK99/SK75）是目前应用最广的腱绳材料，其比强度高、耐磨损、尺寸稳定性好。不同品牌和规格的腱绳性能差异显著：Liros DCO00-0301（Dyneema SK99）直径1.50mm可承重445dAN，12股编织，线密度1.45g/m；Teufelberger FL-9.NG（Dyneema SK75）直径2.05mm可承重650dAN，12股编织，线密度3.30g/m。液晶聚合物LCP和芳纶Aramid也常用于高要求场景。2022年我国超高分子量聚乙烯市场规模约17.97亿元，同比增长5.58%，随着人形机器人放量，腱绳用超高分子量聚乙烯纤维需求有望快速增长。
表：腱绳灵巧手材质及特性| 制造商 | 产品名称 | 纤维材料 | 直径 | 最大受力 | 编织线数 |
|---|
| Gottfried Maffioli | SK99 Ultra | Dyneema SK99 HMPE | 2.00mm | 560 dAN | — |
| Liros | DCO00-0301 | Dyneema SK99 HMPE | 1.50mm | 445 dAN | 12 |
| Liros | DCO00-0701 | Dyneema SK99 HMPE | 2.00mm | 700 dAN | 12 |
| Teufelberger | FL-9.NG | Dyneema SK75 HMPE | 2.05mm | 650 dAN | 12 |
| TU Chemnitz | — | Vectran LCP | 1.80mm | — | — |
不同传动方案在主流产品中的应用分布
分析主流灵巧手产品，传动方案选择呈现明显分化。特斯拉Optimus采用手掌内置电机+腱绳传动，每根手指由单个电机驱动，腱绳绕两个耦合关节，创新性腱绳布线方法使抓握力更大、扭矩更均衡。因时机器人RH56BFX采用连杆传动，5指6自由度、定位精度0.2mm，单只10万元，适合工业场景。星动纪元XHAND1采用纯齿轮准直驱传动，5指12自由度，重量1.1kg，定位精度1mm。兆威机电ZW Hand采用连杆传动，5指17个自由度，是自由度最高的产品之一。腱绳方案在高仿生、高自由度场景占优，连杆方案在成本控制和定位精度上更有优势，齿轮方案则平衡了抗冲击与自由度。
腱绳国产化机遇：南山智尚等布局超高分子量聚乙烯
腱绳材料国产替代进程正在加速。南山智尚是国内超高分子量聚乙烯新材料产品供应商，产品可满足军事、航空航天、海洋开发等产业应用，有望切入人形机器人腱绳供应链。大业股份主营胎圈钢丝和钢帘线，具有拉丝工艺积累，但钢缆在灵巧手应用中存在弯曲半径大、重量重的问题，转型柔性纤维存在材料体系差异。海外厂商如Liros、Teufelberger在Dyneema纤维腱绳产品上占据先发优势，但国产厂商在成本控制和产能规模上具备潜力。随着人形机器人放量，腱绳材料需求将迎来爆发，超高分子量聚乙烯纤维龙头有望受益。
