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操作裝置。機(jī)械手可以通過編程來完成各種作業(yè)，其特點(diǎn)一方面是可代替人的繁重勞動，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，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)行器簡介

1.末端執(zhí)行器簡介

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、放置工件到某一個位置的功能。對于機(jī)器人來說，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2.1 按驅(qū)動方式分類

2.2 按形態(tài)分類

按形態(tài)分類，又可分為無指（吸盤）,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

3.2平行兩指

平行兩指可以通過液壓，氣動和電動控制，結(jié)構(gòu)比較簡單，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，抓持動作輕柔，尤其適合于抓取易損傷的物體的場景。

工業(yè)自動化市場發(fā)展至今，重型，簡單的體力勞動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，異性易損物品的自動化生產(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，受限于柔性夾治具缺失問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題。

3.4多指靈巧手

多指靈巧手目前主要為電力驅(qū)動，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)行器的市場應(yīng)用和市場空間

1. 市場應(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，考慮到我國在應(yīng)對自然災(zāi)害和公共安全事件中，對特種機(jī)器人有著相對突出的需求，中國電子學(xué)會將機(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，主要應(yīng)用于汽車，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. 市場空間

全球機(jī)器人市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，工業(yè)，特種機(jī)器人市場增速穩(wěn)定，服務(wù)機(jī)器人增速突出。2018年全球機(jī)器人市場規(guī)模達(dá)到298億美元，2013-2018年的平均增長率約為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，我國機(jī)器人市場進(jìn)入高速增長期，工業(yè)機(jī)器人連續(xù)六年成為全球第一大應(yīng)用市場，服務(wù)機(jī)器人需求潛力巨大，特種機(jī)器人應(yīng)用場景顯著擴(kuò)展。2018年，我國機(jī)器人市場規(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)器人市場的快速發(fā)展，末端執(zhí)行器也獲得了很大的增長空間，根據(jù)Global Market Insights，Inc研究報(bào)告顯示，機(jī)器人末端執(zhí)行器市場的收入在2018年超過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14％。

末端執(zhí)行器的市場競爭情況

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，中國的末端執(zhí)行器市場幾乎被這些國外產(chǎn)品所壟斷。

1. 全球知名企業(yè)

2. 國內(nèi)企業(yè)

2.1 吸盤

（1）傳統(tǒng)吸盤

傳統(tǒng)吸盤主要包括電磁吸盤和真空吸盤，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，國內(nèi)的供應(yīng)商成立時(shí)間也較早，數(shù)量眾多，相對分散，下表為該領(lǐng)域的部分領(lǐng)先公司。

（2）新興高科技吸盤

2.2 平行兩指夾爪

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

（1）液壓夾爪

（2）氣動夾爪

傳統(tǒng)氣動夾爪在國內(nèi)的使用也有一定的歷史，領(lǐng)先公司主要集中在長三角和珠三角地區(qū)。

（3）電動夾爪

電動夾爪的發(fā)展相對早期，下表為布局電動夾爪的一些初創(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有大規(guī)模放量。

總結(jié)

1.市場價(jià)值

隨著工業(yè)4.0的到來，越來越多的重復(fù)體力勞動場景逐漸出現(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，同時(shí)也是未來機(jī)器人迭代人類勞動力的必經(jīng)之路。

目前機(jī)器人在國內(nèi)市場競爭異常激烈，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)行器將為目前整個機(jī)器人市場創(chuàng)造更多的競爭力和價(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，中國的末端執(zhí)行器市場幾乎被國外產(chǎn)品所壟斷，這也是給國內(nèi)真正具有實(shí)力的企業(yè)的發(fā)展機(jī)會，基于成本和本地化的優(yōu)勢，國內(nèi)有實(shí)力的末端執(zhí)行器企業(yè)擁有非常大的成長空間。

3.存在的問題

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

定制化強(qiáng)。末端執(zhí)行器的種類至少在四十種以上，而且很多需要根據(jù)客戶需求定制，這就導(dǎo)致無法向通用機(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)模自動化生產(chǎn)問題。而且通過食品藥品安全認(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/范德華力吸盤。從行業(yè)需求來看，汽車和半導(dǎo)體等電子設(shè)備對機(jī)器人的需求日益增長，半導(dǎo)體行業(yè)對機(jī)器人的要求十分嚴(yán)格，不僅要滿足無塵空間要求，對極為微小的器件需要高精準(zhǔn)的定位，放置。靜電吸盤/范德華力吸盤能在大氣和真空環(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