机械手末端执行器行业分析

机械手末端执行器行业分析

1. 什么是机械手？

机械手是一种能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手可以通过编程来完成各种作业，其特点一方面是可代替人的繁重劳动，以实现生产的机械化和自动化，另一方面机械手能在有害环境下操作以保护人身安全。

2. 机械手的构成

末端执行器简介

1. 末端执行器简介

末端执行器是机械手的执行机构，也就是机器人的手部，是装在机器人手臂上直接抓握工件或执行作业的部件，具有夹持、运输、放置工件到某一个位置的功能。对于机器人来说，手部是完成作业好坏的关键部件之一。

2. 末端执行器的分类2.1 按驱动方式分类

2.2 按形态分类

按形态分类，又可分为无指（吸盘）,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. 主流的末端执行器3.1 吸盘

3.2  平行两指

平行两指可以通过液压，气动和电动控制，结构比较简单，工业上应用比较成熟。

3.3  软体夹爪

软体夹爪，是应用软材料设计制造的软体手。软体手应用柔性材质可达成变形的效果，软体夹爪无需预先知道其准确      的形状和尺寸，能够自适应地包覆住目标。另一方面其夹爪手指部分由柔性材质构成，抓持动作轻柔，尤其适合于抓取易损伤的物体的场景。

工业自动化市场发展至今，重型，简单的体力劳动已被成熟的方案解决，现在留下的机器换人难题集中在多品类，异性易损物品的自动化生产方面，如手机边框，屏幕，软包锂电池，保温杯内胆，生鲜食品，化妆品等，受限于柔性夹治具缺失问题智能采取人工上下料，大大限制了生产企业的产能，这是全球行业内普遍存在的问题，软体夹爪根据他的柔性以及可变形性可以很好的解决这一问题。

3.4 多指灵巧手

多指灵巧手目前主要为电力驱动，形态上以三指和五指的居多。

由于价格昂贵，以及下游医用假肢、服务机器人没有大规模放量，因此目前多用于实验室科研。多指灵巧手的优点是拥有更多的自由度，更能适应复杂的环境。

末端执行器的市场应用和市场空间

1. 市场应用

末端执行器作为机器人不可分割的一部分，其市场应用取决于机器人的发展。根据机器人的应用环境，国际机器人联盟（IFR）将机器人分为工业机器人和服务机器人，考虑到我国在应对自然灾害和公共安全事件中，对特种机器人有着相对突出的需求，中国电子学会将机器人划分为工业机器人，服务机器人和特种机器人三类，主要应用于汽车，电子，家庭服务，医疗服务，军事应用和极限作业等领域。

2.  市场空间

全球机器人市场规模持续扩大，工业，特种机器人市场增速稳定，服务机器人增速突出。2018年全球机器人市场规模达到298亿美元，2013-2018年的平均增长率约为15.1%。其中，工业机器人168.2亿美元，服务机器人92.5亿美元，特种机 器人37.5亿美元，占比分别为56%、31%、13%。

当前，我国机器人市场进入高速增长期，工业机器人连续六年成为全球第一大应用市场，服务机器人需求潜力巨大，特种机器人应用场景显著扩展。2018年，我国机器人市场规模达到87.4亿美元。其中，工业机器人62.3亿美元，服务机器人 18.4亿美元，特种机器人6.7亿美元，占比分别为71%、21%、8%。

随着机器人市场的快速发展，末端执行器也获得了很大的增长空间，根据Global Market Insights，Inc研究报告显示，机器人末端执行器市场的收入在2018年超过25亿美元，预计到2025年将达到65亿美元大关，2019年至2025年间增长14％。

末端执行器的市场竞争情况

目前全球较为成熟的末端执行器生产公司均以欧美日公司为主，实力较强的公司有SCHUNK、FESTO、RIGHTHAND Labs、ROBOTIQ、SMC、SoftRobotics、Grabit、IAI等，中国的末端执行器市场几乎被这些国外产品所垄断。

1. 全球知名企业

2.  国内企业

2.1 吸盘

（1）传统吸盘

传统吸盘主要包括电磁吸盘和真空吸盘，由于电磁铁、真空泵、空压机等产品在工业制造中使用的时间已经较长，国内的供应商成立时间也较早，数量众多，相对分散，下表为该领域的部分领先公司。

  （2）新兴高科技吸盘  

2.2 平行两指夹爪

两指夹爪分为液压夹爪、气动夹爪、电动夹爪几类。其中液压夹爪、和气动夹爪发展相对成熟，电动夹爪为近年来末端执行器的新型领域。

（1）液压夹爪

（2）气动夹爪

传统气动夹爪在国内的使用也有一定的历史，领先公司主要集中在长三角和珠三角地区。

（3）电动夹爪

电动夹爪的发展相对早期，下表为布局电动夹爪的一些初创公司。

2.3软体夹爪

2.4 多指灵巧手

多指灵巧手从形态上大致可分为三指灵巧手和五指灵巧手，其中五指灵巧手更接近人手。目前多指灵巧手整体没有大规模放量。

总结

1.市场价值

随着工业4.0的到来，越来越多的重复体力劳动场景逐渐出现各式各样的机械手臂的身影，他们或灵活精巧，或举重若轻。机械手的大量应用，不仅标志着工业智能化的到来，同时也是未来机器人迭代人类劳动力的必经之路。

目前机器人在国内市场竞争异常激烈，末端执行器作为机器人的关键部件之一，他直接决定了机器人工作的质量和效率，末端执行器将为目前整个机器人市场创造更多的竞争力和价值。2. 发展空间目前全球较为成熟的末端执行器生产公司均以欧美日公司为主，中国的末端执行器市场几乎被国外产品所垄断，这也是给国内真正具有实力的企业的发展机会，基于成本和本地化的优势，国内有实力的末端执行器企业拥有非常大的成长空间。

3. 存在的问题

价格昂贵。目前，对于中高端的末端执行器动辄十几万，即使是常用的平行两指电动夹爪，国外产品也动辄上万，对用户来讲，投资太高，回报周期长，这是限制行业的应用和发展一大问题，但一边随着人口红利消失，工人工资不断提升，另一面是国产替代进口，不断降低产品价格，可以看到未来广泛应用的趋势。

定制化强。末端执行器的种类至少在四十种以上，而且很多需要根据客户需求定制，这就导致无法向通用机器人那样大量出货，限制了行业快速发展。

4.  发展方向

软体材料。软体手应用柔性材质可达成变形的效果，能够自适应地包覆住目标物体，而无需预先知道其准确的形状和尺寸，有望解决异形、易损物品大规模自动化生产问题。而且通过食品药品安全认证，在食品、药品、生鲜果蔬以及3c电子分拣等场景都能很好应用，有一定通用性，容易起量。

多指灵巧手。虽然现在多用于实验室科研，尚未大规模量产和工业使用，同时价格昂贵，但是最接近人手的产品，拥有更多的自由度，更能适应复杂的环境，可完成多任务，通用性极强，能够实现多种构态间的灵活变换，具有捏、夹、握等多样化的抓持与操作能力，大大超越了传统多指机器手的功能范围。

静电吸盘/范德华力吸盘。从行业需求来看，汽车和半导体等电子设备对机器人的需求日益增长，半导体行业对机器人的要求十分严格，不仅要满足无尘空间要求，对极为微小的器件需要高精准的定位，放置。静电吸盘/范德华力吸盘能在大气和真空环境下同时使用，能吸附导体、半导体、绝缘体及多孔材料，适用于半导体、面板显示、光学等领域。

审核编辑 ：李倩