腱绳传动是灵巧手实现多自由度、小空间集成的核心传动方案。方正证券发布的《灵巧手：机器人对外交互的核心硬件模块，新变化孕育新机会》报告指出，1974-2014年间30余款代表性灵巧手（Okada Hand、Utah/MIT、Stanford/JPL、DLR系列、Shadow Hand等）绝大多数采用腱绳传动。腱绳使驱动器与执行器保持远距，减轻末端负载和惯量，适合小空间下的多自由度运动。材料端，UHMWPE（超高分子量聚乙烯纤维）综合性能领先，大业股份等国内厂商正积极研发特种钢丝方案。本报告从传动原理、材料对比和产业趋势三方面解析腱绳传动的投资价值。
腱绳传动：多自由度趋势下的必然选择
在灵巧手传动方案中，腱绳传动通过丝杠将电机旋转运动转化为直线运动，腱绳一端连接丝杠螺母、另一端连接手指关节，从而实现手指绕关节轴的转动。相比齿轮和连杆传动，腱绳传动兼具多重优势：驱动器与执行器可保持较远距离（外置方案的核心支撑），减轻执行器末端的负载和惯量；排布灵活，适合空间狭小且需驱动多自由度的传动场合；手指运动的柔性程度较好，抓取时更具适应性。1974-2014年间，Okada Hand（1974）、Utah/MIT Hand（1983）、Stanford/JPL Hand（1984）、DLR-II Hand（2000）、Shadow Hand（2004）等代表性灵巧手均采用腱绳传动方案。在多自由度趋势下，腱绳成为连接外置驱动系统与手部关节的必然选择。
腱绳材料对比：UHMWPE综合性能领先，特种钢丝加速追赶
灵巧手腱绳材料主要包括高分子材料和钢丝绳两大类。UHMWPE（超高分子量聚乙烯纤维，代表产品Dyneema/Spectra）综合性能领先：同重量下强度为钢丝的15倍、密度低（浮于水面）、耐磨性优异、耐化学性高（抵御潮湿/紫外光/化学试剂），安全性高（以线性方式断裂而非脆断）。但其成本较高、熔点较低（约138℃）、抗蠕变性较差。钢丝绳成本低、耐温性好，但同直径下最大载荷低于UHMWPE，易受腐蚀和疲劳断裂影响。国内厂商大业股份正积极研发以超高强度、超高扭转、超高延伸为特点的特种钢丝材料，技术工艺提升后有望在机器人领域广泛应用，在保持成本优势的同时改善安全性。材料性能的持续优化是腱绳方案进一步拓展应用的重要支撑。
腱绳方案的挑战与优化路径
腱绳传动在负载能力、执行精度和寿命方面存在较大提升空间。带负载能力弱、预紧力变化大、负载越大效率越低等问题限制了腱绳在重负载场景的应用。优化路径包括：第一，材料端升级——UHMWPE的抗蠕变性改善、特种钢丝的强度和韧性提升；第二，结构端优化——腱绳可搭配丝杠、蜗轮蜗杆等其他传动方案配合使用，形成复合传动系统，在保持柔性优势的同时提升承载和精度；第三，制造工艺提升——腱绳的预紧力控制和张力一致性管理。随着特斯拉Gen3将执行器集成于前臂并采用腱绳传动，腱绳的应用场景从手部延伸至前臂与手部的连接，其用量和性能要求同步提升。
腱绳产业的投资机会
在百万台人形机器人量产假设下，假设Gen3灵巧手单手采用34根腱绳，按单价100-500元测算，腱绳环节市场规模约34亿元（单个机器人2个灵巧手）。当前腱绳材料以进口为主（荷兰DSM的Dyneema、美国Honeywell的Spectra），国内替代空间较大。大业股份在特种钢丝领域的布局值得关注。从产业链角度看，腱绳是灵巧手中价值量相对较小但不可或缺的环节，且随自由度提升用量倍增（Gen1单手11自由度→Gen3单手22自由度，腱绳用量或相应倍增）。建议关注大业股份等国内腱绳材料研发企业，以及具备腱绳与丝杠集成能力的传动系统方案商。
灵巧手主流腱绳材料性能对比
UHMWPE（Dyneema/Spectra）与钢丝绳性能对比| 性能指标 | UHMWPE | 钢丝绳 |
|---|
| 强度（同重量） | 钢丝的15倍 | 基准 |
| 重量 | 轻（密度低） | 较重 |
| 耐磨性 | 优异 | 良好 |
| 安全性 | 线性断裂 | 较低 |
| 耐化学性 | 高 | 中等 |
| 耐温性 | 熔点约138℃ | 较好 |
| 抗蠕变性 | 较差 | 较好 |
| 成本 | 较高 | 较低 |
