機(jī)械臂+末端夾爪完整構(gòu)成了人類手臂

之前介紹過協(xié)作機(jī)器人行業(yè)：協(xié)作機(jī)器人研究全景圖

但機(jī)器人本體競(jìng)爭(zhēng)異常激烈，最近交流中，發(fā)現(xiàn)機(jī)械臂的最佳排擋 - 末端夾爪，是個(gè)不錯(cuò)的方向。國外已經(jīng)做到很先進(jìn)的水平，國內(nèi)還不多，有機(jī)會(huì)。

01

夾爪是模仿人類的手

就像機(jī)械臂，模仿的是人類的手臂，本文介紹的末端夾爪模仿的是人類靈巧的手，機(jī)械臂+末端夾爪才完整構(gòu)成了人類手臂。

工業(yè)機(jī)器人的夾爪，也稱為末端執(zhí)行器，它是裝在工業(yè)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。

末端夾爪種類繁多

從形態(tài)上來看，夾爪可以是像人手那樣具有手指，比如三指、五指產(chǎn)品，也可以是不具備手指的手掌，比如平行兩指夾子；可以是類人的抓手，也可以是進(jìn)行專業(yè)作業(yè)的工具，例如裝在機(jī)器人手腕上的噴漆槍、焊接工具等。

從驅(qū)動(dòng)方式來說，又可以分為液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)及電力驅(qū)動(dòng)3種。

液壓末端執(zhí)行器，調(diào)速方便，但壓力較大，系統(tǒng)成本高，維護(hù)較麻煩。

氣動(dòng)末端執(zhí)行器因成本較低，產(chǎn)品型號(hào)豐富成為目前工業(yè)領(lǐng)域運(yùn)用最廣泛的末端執(zhí)行器，但氣源氣壓的不穩(wěn)定輸出會(huì)導(dǎo)致夾持力不夠，使得工件易脫落。

電動(dòng)末端執(zhí)行器在性能和結(jié)構(gòu)上均優(yōu)于液壓和氣動(dòng)末端執(zhí)行器，是未來末端執(zhí)行器行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

相比于氣動(dòng)末端執(zhí)行器，其在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)代替氣動(dòng)末端執(zhí)行器的氣源、過濾器、電磁閥等部分。相比于液壓末端執(zhí)行器，其系統(tǒng)維護(hù)方便，無需使用液壓能源，可減小能源污染。

4種常用的末端執(zhí)行器

標(biāo)配-真空吸盤

一般通過控制氣泵吸取物品，根據(jù)抓取物品形態(tài)很多，需要物品表面光滑，且不能太重，應(yīng)用場(chǎng)景有限，一般是機(jī)械臂的標(biāo)配。

新材料-軟體夾爪

國內(nèi)外公司：Soft Robotics、SRT、柔觸科技

應(yīng)用軟材料設(shè)計(jì)制造的軟體手引起了廣泛關(guān)注，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(dòng)化生產(chǎn)問題。其材質(zhì)通過食品、藥品安全認(rèn)證，所以可抓取食品、藥品等、生鮮果蔬等。

工業(yè)常用 - 平行兩指

國內(nèi)外公司：SCHUNK、FESTO、SMC、慧靈科技

可以氣動(dòng)、電動(dòng)控制，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，比較成熟，工業(yè)常用。

未來趨勢(shì)-多指靈巧手

國內(nèi)公司：RIGHTHAND Labs、Robotiq、大寰機(jī)器人、鈞舵機(jī)器人

一般通過電動(dòng)控制，可精確調(diào)整角度和力度，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜場(chǎng)景抓取。

通過多自由度手掌的自由度變化和構(gòu)型變化來增加多指靈巧手的工作空間，靈巧度和操作度。相比傳統(tǒng)剛性手掌，多自由度手掌的應(yīng)用極大地提高了多指靈巧手的靈巧度和操控能力。

不同方案對(duì)比及國內(nèi)外公司

02

國外末端夾爪已經(jīng)做得非常牛逼，除了貴

觀摩了一圈國外幾家做末端夾爪的公司，挺受震撼，真的是很好很強(qiáng)大，但是也很貴。

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(chǎng)幾乎被這些國外產(chǎn)品所壟斷，接下來逐一介紹。

?RIGHTHAND Labs- 美國- 多指靈巧手+觸覺傳感器

官網(wǎng)：https://www.labs.righthandrobotics.com/reflexhand

其主打產(chǎn)品三指電動(dòng)夾爪ReFlex Hand系列，同時(shí)推出了具有感應(yīng)能力TakkTile觸覺傳感器，既能像手一樣抓取，又能感知壓力。

ReFlex Hand系列（科研，先進(jìn)）

視頻介紹挺酷炫的：https://youtu.be/4Ku7Q3vEkRw（快去翻墻觀看）

TakkTile觸覺傳感器 - 感知配件

可安裝到ReFlex Hand上使用，具備壓力觸覺。

?SCHUNK - 德國 - 電動(dòng)夾爪 - 老牌工業(yè)

官網(wǎng)：https://schunk.com/

產(chǎn)品線非常全（氣動(dòng)兩指、三指夾爪，電動(dòng)三指、四指等）

?FESTO - 德國 - 氣動(dòng)三指、兩指

官網(wǎng)：https://www.festo.com

氣動(dòng)夾爪為主

FESTO的氣動(dòng)三指手、二指平行夾爪與彈性夾具，具有很高的柔性。

?Robotiq -加拿大 -多指靈巧手

官網(wǎng)：https://robotiq.com

Robotiq公司成立于2008年，是加拿大拉瓦爾大學(xué)（Laval University）的子公司?？偛课挥诳笨说腞obotiq制造的設(shè)備通常需要人類靈巧的雙手才能完成任務(wù)。該公司生產(chǎn)“夾子”，可用于在裝配線上拾取和放置零部件或產(chǎn)品，還可用于傳感器、攝像技術(shù)和將所有東西結(jié)合在一起的軟件。

融資歷程

18年12月，Robotiq宣布了其首筆機(jī)構(gòu)融資—來自波士頓風(fēng)險(xiǎn)投資公司Battery Ventures的3100萬加元（合2300萬美元）融資。

產(chǎn)品從2指到3指均覆蓋

HAND-E平行兩指與2F-85兩指有區(qū)別，HAND-E 是平行兩指更簡(jiǎn)單，只能平行抓持，而2F-85兩指既能實(shí)現(xiàn)平行兩指的夾取，又能實(shí)現(xiàn)包絡(luò)抓持，比如像手一樣包裹抓取一個(gè)球體。

三指夾爪-3-Finger Adaptive Robot Gripper

三指產(chǎn)品就更加高端了，7自由度不輸于機(jī)械臂，當(dāng)然價(jià)格也是很高端的。

?Soft Robotics - 美國 - 軟體夾爪

官網(wǎng)：https://www.softroboticsinc.com

Soft Robotics Inc.是一家軟性機(jī)器抓手及控制系統(tǒng)研發(fā)商，傳統(tǒng)機(jī)械抓手不同，軟抓手與內(nèi)部充滿空氣，外部使用彈性材料，可以解決目前工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域面臨的采摘和抓放上的困難。可應(yīng)用于食品、農(nóng)業(yè)、日化、物流等領(lǐng)域。公司還研發(fā)了一款揀貨系統(tǒng)，每小時(shí)可以完成600次拾取。

融到B輪

2018年5月4日宣布獲2000萬美元B輪融資，投資方包括Scale Venture Partners、Calibrate Ventures、Honeywell Ventures、Tekfen Ventures，以及機(jī)器人巨頭ABB，曾在2015年后期獲得了500萬美元A輪融資。

氣動(dòng)柔性夾爪mGrip

視頻介紹：https://youtu.be/aj8qjc-GhiE

?Grabit - 美國 - 靜電粘附

官網(wǎng)：https://grabitinc.com

Nike投了最新一輪，用來造鞋

靜電吸附（electroadhesion）靜電粘附夾爪（很獨(dú)特）

其電粘附夾具具有無限的靈活性 - 可輕松堆疊皮革，網(wǎng)眼和復(fù)合纖維等材料，精度高到能把一束頭發(fā)抓起來。

?SMC- 日本 - 氣動(dòng)夾爪- 老牌工業(yè)

官網(wǎng)：http://www.smc.com.cn

氣動(dòng)兩指夾爪為主

03

國內(nèi)夾爪學(xué)習(xí)模仿，機(jī)會(huì)很大

隨著人口紅利消逝，機(jī)器換人大潮席卷而來，機(jī)器人需求量快速上升，作為機(jī)械臂的最佳拍檔，國內(nèi)末端夾爪市場(chǎng)也將迎來快速發(fā)展。

但是，中國的夾爪市場(chǎng)幾乎被國外產(chǎn)品所壟斷。

好處是，國內(nèi)的學(xué)習(xí)模仿能力很強(qiáng)，不論是電動(dòng)夾爪還是柔性夾爪，國內(nèi)都有學(xué)習(xí)模仿者，而且在成本方面有較大優(yōu)勢(shì)。接下來看看國內(nèi)廠商的表現(xiàn)。

國內(nèi)夾爪創(chuàng)業(yè)融資進(jìn)展一覽表

融資階段還都處于早期，有機(jī)會(huì)提前布局。

?SRT軟體機(jī)器人 - A輪 - 北京- 柔性夾爪

官網(wǎng)：http://www.softrobottech.com

融資歷程

氣動(dòng)柔性夾爪系列產(chǎn)品（類似Soft Robotics）

柔性夾爪自適應(yīng)能力強(qiáng)，適合抓取易損傷物體。其主要部件由柔性材料制備，模擬人手的抓取動(dòng)作，同一爪手即可抓取不同尺寸、形狀和重量的物體。

不同于傳統(tǒng)爪手的剛性結(jié)構(gòu)，柔性抓持器具有柔軟的氣動(dòng)“手指”，能夠自適應(yīng)地包覆住目標(biāo)物體，無需根據(jù)物體精確的尺寸、形狀進(jìn)行預(yù)先調(diào)整，擺脫了傳統(tǒng)生產(chǎn)線要求生產(chǎn)對(duì)象尺寸均等的束縛。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或軟質(zhì)不定形物體。

適用行業(yè)：3C電子、食品、藥品等場(chǎng)景應(yīng)用豐富

價(jià)格方面：SRT的軟性夾爪目前售價(jià)為幾千到兩萬多元，而且容易起量。

?柔觸機(jī)器人 - 天使輪 - 蘇州 - 柔性夾爪

官網(wǎng)：http://www.rorobot.cc

柔觸機(jī)器人是一家專業(yè)從事機(jī)器人柔性末端抓取解決方案的企業(yè)，柔觸手爪拓展了機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域，使機(jī)器人能夠適用于不同形狀，不同尺寸，不同重量和材質(zhì)的物品而不需要重新設(shè)計(jì)和更換夾具。柔軟的材質(zhì)和可調(diào)節(jié)的抓取力度，避免了產(chǎn)品表面的劃痕與破損。

融資歷程

根據(jù)抓取物體重量劃分4個(gè)型號(hào)產(chǎn)品（類似Soft Robotics）

柔觸-柔性夾爪火鍋料抓取

https://v.qq.com/x/page/j0635082c6k.html

達(dá)到食品級(jí)安全，可抓取多種形狀物體，同一夾爪實(shí)現(xiàn)多工序抓取任務(wù)。

軟體抓手小結(jié)

應(yīng)用空間廣：軟體抓手達(dá)到食品級(jí)材質(zhì)可抓取食品、藥品；抓手材質(zhì)柔軟，可抓取易碎品、不規(guī)則產(chǎn)品；包裹性好，可完成多工序抓?。晃锪?、玩具、食品包裝、3c電子、汽車零部件、服裝紡織等都使用，可預(yù)見出貨量大。

新材料門檻高：在高分子基體材料中，加入了納米添加劑，提升了現(xiàn)有柔性材料的拉伸強(qiáng)度和耐磨性。而材料的研發(fā)本身就具備較高的knowhow，因?yàn)槌瞬牧系倪x擇和配比，制造工藝、環(huán)境和條件也會(huì)影響制成效果。

量產(chǎn)門檻大：工業(yè)場(chǎng)景對(duì)產(chǎn)品壽命、一致性、成本要求高，實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)過程對(duì)產(chǎn)品的良率和一致性的控制提升要求很高。

競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手少：國內(nèi)目前主要SRT和柔觸兩家在做軟體抓手，據(jù)說產(chǎn)品出自同一專利，項(xiàng)目還處于成長(zhǎng)期階段。

?大寰機(jī)器人 - 天使輪 - 深圳 - 多指靈巧手

官網(wǎng)：http://www.dh-robotics.com

深圳市大寰機(jī)器人科技有限公司，成立于2016年，是一家致力于開發(fā)機(jī)器人末端執(zhí)行器、機(jī)器視覺方案與智能抓取系統(tǒng)的高新技術(shù)企業(yè)。

大寰機(jī)器人自主研發(fā)并推出國內(nèi)首款大行程、自適應(yīng)機(jī)器人電動(dòng)夾爪，使機(jī)器人末端手爪更具通用性，在3C電子、汽車零部件、醫(yī)療設(shè)備與儀器、服務(wù)機(jī)器人等領(lǐng)域?yàn)閿?shù)十家客戶提供機(jī)器人自動(dòng)化解決方案和技術(shù)服務(wù)。

融資

產(chǎn)品包括兩指-三指產(chǎn)品（類似Robotiq）

https://v.qq.com/x/page/o076123zplq.html

抓取力度精確可控，因?yàn)槭请妱?dòng)夾爪，其手指行程可達(dá)到100mm，可實(shí)現(xiàn)精確力控，能夠執(zhí)行500-800萬次穩(wěn)定抓取。其產(chǎn)品通過視覺識(shí)別和算法來確定抓取部位。同一個(gè)機(jī)器人手爪可以滿足不同大小、軟硬物體的抓取，重復(fù)定位精度達(dá)0.02mm。形象地說，「大寰機(jī)器人」既可以抓取易碎的燈泡，也可以抓取沉重的貨物。

缺點(diǎn)就是價(jià)格昂貴。據(jù)了解，黑色五指的變胞仿人手價(jià)格在十幾萬元，而白色三指的變胞手，價(jià)格也在數(shù)萬元。

?慧靈科技 - A輪 - 深圳 - 平行兩指

官網(wǎng)：https://www.hitbot.cc

慧靈科技是一家專注于機(jī)器人末端執(zhí)行器和桌面級(jí)協(xié)作機(jī)械臂技術(shù)研究的高科技公司。 慧利用自身全套技術(shù)解決方案的優(yōu)勢(shì)，從電機(jī)設(shè)計(jì)、編碼器設(shè)計(jì)、伺服控制、本體設(shè)計(jì)到運(yùn)動(dòng)控制，將電動(dòng)手爪、桌面級(jí)協(xié)作機(jī)械臂的性價(jià)比做到極致，突破了行業(yè)極限，助力機(jī)器人系統(tǒng)集成商低價(jià)高效的進(jìn)行工廠自動(dòng)化產(chǎn)線的改造。目前己與創(chuàng)維、眾為興、深視智能等近20 家公司達(dá)成合作。

EFG系列電動(dòng)夾爪（類似Robotiq Hand-E產(chǎn)品）

內(nèi)部集成伺服系統(tǒng)的小型電動(dòng)夾爪，適用于實(shí)驗(yàn)室、醫(yī)院等無氣源場(chǎng)合，根據(jù)控制方式分為I/O控制（K）與脈沖信號(hào)控制（M），根據(jù)控制器的區(qū)別分為：NPN型（N）和PNP型（P），根據(jù)行程分為EFG-8、EFG-12與EFG-20。

目前，慧靈科技的電動(dòng)夾爪售價(jià)在1000-2000元，價(jià)格親民。

?鈞舵機(jī)器人 - 天使輪 - 北京/蘇州 - 多指靈巧手

官網(wǎng)：http://pmt319475.isitecenter.cn

蘇州鈞舵機(jī)器人有限公司是一家專注于高端智能靈巧機(jī)械手產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)的高科技公司，面向汽車、物流、服務(wù)機(jī)器人等行業(yè)日益柔性化的功能需求，為客戶提供智能機(jī)械手產(chǎn)品及抓取系統(tǒng)解決方案。公司核心研發(fā)團(tuán)隊(duì)均來自于哈工大、北航、中科院等知名院所，開發(fā)出了以JQ3-5機(jī)械手為代表的能用的、實(shí)用的、好用的鈞巧系列產(chǎn)品，正逐漸成為國內(nèi)末端執(zhí)行器行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)。

產(chǎn)品線從高端3指向中低端平行2指研發(fā)

設(shè)計(jì)有亮點(diǎn)，相比于五指靈巧機(jī)械手，鈞巧JQ3-5采用了更具抓取效率的模塊化三指可重構(gòu)構(gòu)型，能在不損失或微損失靈巧性的前提下，大幅降低機(jī)構(gòu)及電控系統(tǒng)的復(fù)雜度，能夠?qū)崿F(xiàn)捏、握、抱、夾等動(dòng)作，具有力感知能力，力度可調(diào)地抓取規(guī)則、不規(guī)則形狀的工件，普適性強(qiáng)，抓取范圍從幾毫米至二百毫米，自重不到1kg，負(fù)載能力5kg。

04

末端夾爪的未來

末端夾爪市場(chǎng)受限于價(jià)格高、定制化強(qiáng)兩大問題

中高端夾爪動(dòng)輒十幾萬的價(jià)格，即使是常用的平行兩指電動(dòng)夾爪，國外產(chǎn)品也動(dòng)輒上萬，對(duì)用戶來講，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(shì)。

定制化強(qiáng)也是一大限制因素。從前文就可以看出，末端執(zhí)行器形態(tài)各異，就是為了滿足客戶多種多樣的需求，看到一個(gè)統(tǒng)計(jì)，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。

但是，軟體抓手的出現(xiàn)、多指靈巧手的趨勢(shì)，對(duì)任務(wù)通用性的適應(yīng)越來越強(qiáng)，未來隨著機(jī)器人大量出貨，末端執(zhí)行器也將迎來快速發(fā)展。

看好柔性夾爪和多指靈巧手

應(yīng)用軟材料設(shè)計(jì)制造的軟體抓手容易起量。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(dòng)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(chǎng)景都能很好應(yīng)用，有一定通用性，容易起量。

多指靈巧手是未來趨勢(shì)。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。

未來隨著技術(shù)成熟、價(jià)格不斷下降，多指靈巧手逐漸在工業(yè)大面積應(yīng)用是想象得到的趨勢(shì)。

與協(xié)作機(jī)器人相輔相成

協(xié)作機(jī)器人最近發(fā)展很快，協(xié)作機(jī)器人起量有望帶動(dòng)夾爪市場(chǎng)的起量，因?yàn)閰f(xié)作機(jī)器人主要面向輕量環(huán)境，和夾爪的應(yīng)用場(chǎng)景相匹配，反過來，創(chuàng)新的夾爪也拓展了機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域。

技術(shù)是核心

國外機(jī)器人技術(shù)對(duì)國內(nèi)領(lǐng)先太多，國內(nèi)機(jī)器人團(tuán)隊(duì)包括夾爪團(tuán)隊(duì)，核心依然是將更多精力投入到傳感器、電機(jī)等核心零部件研發(fā)，最終實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵部件全部自主開發(fā)，同時(shí)研發(fā)整體驅(qū)動(dòng)的方案，在價(jià)格降低后，才會(huì)進(jìn)一步刺激銷量，一旦有了規(guī)模效應(yīng)，也將進(jìn)一步降低成本，才能真正與國外大廠抗衡，形成自身核心競(jìng)爭(zhēng)力。

引用一句點(diǎn)評(píng)結(jié)尾

國內(nèi)夾具企業(yè)要么走質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，要么實(shí)現(xiàn)大刀闊斧的創(chuàng)新，除此之外不存在任何奇技淫巧。

PS：本文為格物資本關(guān)于機(jī)器人末端夾爪行業(yè)的初步研究部分內(nèi)容，歡迎業(yè)內(nèi)人士共同探討該行業(yè)。

格物資本致力于成為AIOT領(lǐng)域領(lǐng)先的精品投行，通過深入的研究和精準(zhǔn)的投資對(duì)接服務(wù)，為行業(yè)領(lǐng)先公司提供咨詢式投行服務(wù)。