特斯拉Optimus人形机器人灵巧手腱绳方案采用「行星齿轮箱+行星滚柱丝杠+腱绳」组合方案,实现动力高效传递与末端轻量化,单手腱绳数量达17根,支持26自由度精细操作。腱绳传动系统因轻量化、灵活布局等特性,成为高自由度灵巧手的主流方案,国内其它机器人制造商也会采用这个方案。
材料选择
超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE):主流方案,强度为钢丝15倍,密度仅0.97g/cm³,耐疲劳性达200万次循环。
高强度钢丝:大业股份开发的0.8mm钢丝绳,弯折寿命1200万次,适用于高负载场景。
套管保护设计
采用双层套管结构(内层PTFE降低摩擦,外层弹性材料抗形变),保护腱绳免受挤压磨损,特斯拉专利明确提及该设计。
腱绳核心供应商与产能
腱绳材料
南山智尚:UHMWPE纤维产能3600吨,覆盖100D-2400D全规格,已进入特斯拉供应链。
大业股份:国内唯一送样钢制腱绳的上市公司,2025年3月实现首单销售。
套管组件
恒辉安防:开发低摩擦系数套管材料,适配UHMWPE纤维,2025年规划产能1.2万吨。
智元专利:验证铁氟龙+金属复合套管方案,降低腱绳磨损率30%。
腱绳市场前景与成本
市场规模:预计2029年全球腱绳材料市场达4.7亿元,年复合增长率144.52%。
单机价值量:腱绳+套管方案ASP约3000元,占灵巧手总成本15%-20%。
成本优化:UHMWPE方案使单自由度成本从200美元降至50美元。
技术对比与趋势
当前技术迭代聚焦于材料复合化(如UHMWPE+钢丝混编)与智能感知(集成力反馈传感器),特斯拉Optimus V3已实现腱绳张力实时监测。
国内核心腱绳供应商
鼎龙科技(603004)
PBO纤维拉伸强度达5.8 GPa、模量270 GPa,分别为传统超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的1.7倍与2.4倍,显著提升灵巧手的负载能力和操作精度。其低弹性变形特性(形变率极低)可确保动力传递的精准性,适配康复训练等高精度场景。
分解温度高达650℃,远超UHMWPE的150℃,且耐酸碱腐蚀,在复杂工业环境中保持长期稳定运行。抗蠕变性能优异(60N应力下失效时间长达19年),延长灵巧手使用寿命。
密度仅1.54 g/cm³,比碳纤维更轻,减少灵巧手整体重量,降低能耗并提升穿戴灵活性。
国际头部机器人厂商正测试PBO腱绳方案,预计2025-2026年进入量产阶段。鼎龙科技通过成都新晨(国内最大PBO聚合体厂商)切入供应链,占据先发优势。PBO纤维已通过折叠屏手机背板验证其轻薄抗弯折性能,为灵巧手应用提供技术背书。
长盈精密(300115.SZ)
供应灵巧手关节腱绳及指尖传感部件,采用高强度复合纤维材料,抗拉强度达800MPa,适配Optimus V3手部26自由度设计。2025年上半年海外机器人零件营收同比增长346%。
大业股份(603278.SH)
开发0.8mm直径金属腱绳,由200多根超细钢丝分层绞制而成,弯曲半径小于5mm,使用寿命达1200万次弯折。2025年3月实现首单销售,并向特斯拉送样钢制腱绳,是国内唯一送样钢制腱绳的上市公司。
恒辉安防(300952.SZ)
通过特定编织工艺开发复合结构腱绳,抗拉伸力、耐疲劳等指标达到行业预期,并与多家机器人企业推进技术落地。恒辉安防梯度密度编织技术可提升腱绳寿命30%,适配波士顿动力Atlas机器人。
双林股份(300100.SZ)
开发人形机器人用反向式行星滚柱丝杠及灵巧手滚珠丝杠,2025年4月已交付首批样件,腱绳组件同步送样特斯拉。
捷昌驱动(603583.SH)
作为特斯拉Optimus Gen-3灵巧手与线性执行器的独家供应商,其腱绳传动系统单机成本贡献约2500美元,2025年相关订单占营收60%。
浙江灵捷(未上市)
DexHand021系列灵巧手采用自研腱绳驱动方案,重复定位精度达0.005毫米,已进入特斯拉Gen-3测试阶段。
同益中(688722):军用级腱绳供应商,开发导电纤维用于达芬奇手术机器人。
高测股份(688556):复合钨丝腱绳实现小批量订单,折弯半径极小,耐疲劳性能优异。
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