人形機器人運動部件: 從工藝到成本的全面攻堅
文:組編 / 編輯部2025年第五期
導(dǎo)語:伴隨著具身智能(Embodied AI)大模型開發(fā)的突飛猛進,以及總體物料清單成本(BOM)的快速下滑,2025年,人形機 器人市場的商用化進程加速,實際訂單量攀升。在核心零部件的研發(fā)方面,圍繞無框力矩電機、無刷空心杯電機、精密減速器、 行星滾柱絲杠、六維力矩傳感器、關(guān)節(jié)模組、靈巧手等產(chǎn)品方案的降本、減重工作,一批工控自動化企業(yè)通過自主研發(fā)或是產(chǎn)業(yè) 合作的方式,取得了明顯的突破。
繼今年2月發(fā)布全球人形機器人產(chǎn)業(yè)報告之后, 6月份,國際投行摩根史丹利再次發(fā)布新一期報告:《Robotics Unleashed, A New Era》,重點針對中國機器人行業(yè)開展深 度專題研究,列舉并分析了目前國內(nèi)整機與零部件領(lǐng)域共計 65家代表性企業(yè)(其中深圳企業(yè)19家)的最新開發(fā)動態(tài),核 心觀點概括為以下幾個方面:
· 應(yīng)用場景加速拓展:在人工智能賦能下,機器人正通 過自主性和協(xié)作能力的提升,不斷拓展應(yīng)用場景;
· 看好人形機器人發(fā)展前景:長期來看,人形機器人將 成為市場規(guī)模最大的機器人品類;
· 四年內(nèi)實現(xiàn)市場規(guī)模翻番:預(yù)計到2028年,中國機器 人產(chǎn)業(yè)規(guī)模將實現(xiàn)翻倍增長,其中無人機、移動機器人和協(xié) 作機器人是主要驅(qū)動力;
· 零部件國產(chǎn)化加速:供應(yīng)鏈本土化進程加速,傳感 器、電機和減速器增長潛力較高;
· 預(yù)計未來四年,中國機器人市場規(guī)模將實現(xiàn)翻倍增長, 到2028年達到1080億美元(如圖1所示);其中,無人機、 服務(wù)機器人和傳統(tǒng)工業(yè)機器人是當前中國機器人市場的“主 力”,分別占總體市場規(guī)模的35%、25%和20%;人形機器人 增長潛力最高,預(yù)計未來四年,復(fù)合增長率將達到約88%。

新增長引擎:具身智能+人形機器人
毋庸置疑的是,具身智能、人形機器人是2025年的全 民“熱詞”,也成為了中國經(jīng)濟實現(xiàn)整體升級的重要路徑、 產(chǎn)業(yè)增長的新引擎。從宏觀產(chǎn)業(yè)面來看,現(xiàn)階段,國家政策 的扶持引導(dǎo)、各地公布的新政護航,都為人工智能與機器人 產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供了良好的環(huán)境和機遇。
8月8日,2025世界機器人大會在北京亦莊開幕,50家 人形機器人整機企業(yè)帶來了最新展品及行業(yè)解決方案,人形 機器人整機企業(yè)參展數(shù)量創(chuàng)同類展會之最。8月15日,2025 世界人形機器人運動會開幕式,通過科技與人文的融合呈 現(xiàn),詮釋人工智能與體育精神的碰撞,吸引了國內(nèi)眾多民眾 的關(guān)注。

在市場端,人形機器人大訂單頻傳。近期,中國招標 投標公共服務(wù)平臺發(fā)布的《機器人設(shè)備采購項目中標公示》 顯示,優(yōu)必選以9051.15萬元,中標覓億(上海)汽車科技 有限公司機器人設(shè)備采購項目。據(jù)了解,這是目前公開信息 中,人形機器人業(yè)內(nèi)單筆中標金額最大的采購訂單。據(jù)公開 數(shù)據(jù)顯示,截至目前,優(yōu)必選已累計中標74次,合計中標金 額達2.46億元。另據(jù)了解,本次中標項目產(chǎn)品為優(yōu)必選自研 工業(yè)人形機器人,將用于汽車智能制造場景中,作為本次優(yōu) 必選大單買家的覓億,其主業(yè)是汽車出口貿(mào)易,覓億的官方 微信公眾號介紹,其總部位于上海、生產(chǎn)基地位于湖北,是 一家汽車出口平臺公司,通過整合中國的新車、二手車、工程機械、二手設(shè)備及零配件等產(chǎn)品,輸出到海外有需要的國家。
就在8月,近百臺智元機器人的遠征 A2-W第二代具身智能機器人落地富臨精 工工廠,成為了國內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域具身機器人 規(guī)?;虡I(yè)簽單的首例。而在此之前的7月 11日,有媒體報導(dǎo),智元機器人和宇樹科 技在中移(杭州)信息技術(shù)有限公司2025 年至2027年人形雙足機器人代工服務(wù)采 購項目中中標。根據(jù)此前該項目的比選公 告,本次采購的項目總預(yù)算為1.2405億元 (含稅),采購包1為全尺寸人形雙足機器 人,預(yù)算為7800萬元(含稅),最終中選 人為智元機器人;采購包2為小尺寸人形雙 足機器人、算力背包、五指靈巧手,預(yù)算為4605萬元(含稅),中標人為宇樹科技。
在這些下游應(yīng)用落地和技術(shù)突破的助推下,摩根士丹利 預(yù)計,2025年下半年中國極有可能出現(xiàn)一輪人形機器人應(yīng)用 的推廣潮,并將顯著提振市場情緒。

產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同合作創(chuàng)新
中國制造的強大在于擁有門類齊全、體系完整的產(chǎn)業(yè) 供應(yīng)鏈,在具身智能、人形機器人這一全球科技界的新賽道 上,中國制造產(chǎn)業(yè)鏈同樣發(fā)揮出至關(guān)重要的作用,上下游協(xié) 同創(chuàng)新,已然成為一大發(fā)展趨勢。無論是在各大人形機器人 廠家的供應(yīng)鏈名單中,還是企業(yè)之間建立的共同開發(fā)戰(zhàn)略合 作名單中,都能看到越來越多工控自動化企業(yè)的名字。
3月,臥龍電驅(qū)與智元機器人順利完成戰(zhàn)略投資簽約, 正式成為其戰(zhàn)略股東。工商信息顯示,3月20日智元機器人 投資人發(fā)生變更,臥龍電驅(qū)作為新增股東,出資61.0978萬 元,持股比例為0.7594%。同時,智元機器人也以增資擴股 的形式對臥龍電驅(qū)旗下的浙江希爾機器人進行戰(zhàn)略注資。雙 方計劃在具身智能技術(shù)、柔性制造解決方案、人機交互產(chǎn)品 等方面開展開發(fā)合作,并規(guī)劃于柔性制造、工業(yè)自動化等場 景落地一系列示范項目。另外,有公開消息表明,臥龍電驅(qū) 或為智元機器人供應(yīng)高爆發(fā)關(guān)節(jié)模組、無框力矩電機等其已 具備開發(fā)與生產(chǎn)能力的核心零部件。
4月,博眾精工持股39.9%的子公司蘇州靈猴機器人有 限公司發(fā)生工商變更,新增智元機器人關(guān)聯(lián)公司上海智元新 創(chuàng)技術(shù)有限公司等為股東。在生產(chǎn)制造方面,博眾精工承擔 了智元遠征系列的整機代工任務(wù),深度參與關(guān)鍵組裝與測試 環(huán)節(jié);在核心部件供應(yīng)上,博眾精工通過子公司靈猴機器人 間接參與關(guān)節(jié)模組、控制器等智元機器人核心部件的生產(chǎn), 為其提供高扭矩密度、低功耗的驅(qū)動模塊,雙方合作的輪式 人形機器人項目已實現(xiàn)單月200臺的量產(chǎn)規(guī)模。
此外,三菱電機與鹿明機器人、偉創(chuàng)電氣與開普勒機器 人、大洋電機與宇樹、優(yōu)必選等等,也紛紛采用戰(zhàn)略合作的 形式,充分運用雙方的資源優(yōu)勢,開展高精度運動控制、多 機協(xié)同等技術(shù)攻關(guān),重點突破人形機器人關(guān)鍵部件的研發(fā)與 產(chǎn)業(yè)化進程。

高功率密度、低能耗、輕型化
從目前運動控制業(yè)內(nèi)反映來看,多數(shù)企業(yè)認為仿生(人 形/四足等)機器人是2025年具有增量預(yù)期的一個市場,需 要緊跟下游市場趨勢,積極布局無框力矩電機、無刷空心杯 電機、精密減速器、行星滾柱絲杠、六維力矩傳感器、關(guān)節(jié) 模組、靈巧手等產(chǎn)品方案的降本、減重工作,成本是人形機 器人實現(xiàn)商用化的重要議題,企業(yè)應(yīng)加大研發(fā)投入力度,為 市場真正放量夯實產(chǎn)品和技術(shù)基礎(chǔ)。
人形機器人是一套復(fù)雜的系統(tǒng)工程,由各種類型的零 部件所構(gòu)成,包括旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、直線關(guān)節(jié)、靈巧手組件方案、 “大腦”主控芯片、電池,以及布滿全身的感知系統(tǒng)等等, 通用型人形機器人主要組成如圖2所示。尤其是在人形機器 人的“筋骨”、“足部”與“巧手”部分,其性能直接決定了 機器人整體的運動能力、靈巧度和可靠性,也是運動控制部件能夠大展身手之處。其中,無框力矩電機和靈巧手組件方 案(主要用到無刷空心杯電機)在總體BOM清單中的占比較 大,分別約占到5.9%和14%(空心杯電機約占6.7%)(見 圖3),是降低整體系統(tǒng)成本的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
以人形機器人關(guān)節(jié)模組為例,在這一核心部件的開發(fā)上 主要面臨著以下多重技術(shù)挑戰(zhàn):需要在極小的空間內(nèi)實現(xiàn)高 扭矩密度輸出,以滿足機器人復(fù)雜動作執(zhí)行需求;同時要降 低轉(zhuǎn)矩波動,保證機器人運動的平穩(wěn)性與精準度,否則會影 響其在實際場景中的應(yīng)用效果;在散熱方面,關(guān)節(jié)模組長時 間運行產(chǎn)生的熱量若不能有效散發(fā),會導(dǎo)致電機性能下降甚 至損壞,因此高效的散熱設(shè)計至關(guān)重要;此外,輕量化也是 一大難點,減輕關(guān)節(jié)模組重量有助于提升機器人整體靈活性 與續(xù)航能力,但這與保證結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性之間又存在著 矛盾。
圍繞上述人形機器人動力部件的性能突破,目前業(yè)內(nèi)廠 商展開的技術(shù)“競賽”越來越激烈,高功率密度、低能耗、 輕型化的核心零部件才能滿足人形機器人的復(fù)雜應(yīng)用需求。
例如,通過對電磁方案的不斷優(yōu)化,步科開發(fā)的無框力 矩電機在功率密度、齒槽轉(zhuǎn)矩、溫升控制等方面實現(xiàn)了突破 性提升,相比傳統(tǒng)電機,在相同體積下能夠輸出更大扭矩, 充分提升了關(guān)節(jié)模組的扭矩密度;在齒槽轉(zhuǎn)矩控制上,有效 降低了轉(zhuǎn)矩波動,使得機器人運動更加平滑自然;同時,更 小的電機體積成功縮短了關(guān)節(jié)模組的軸向尺寸,減輕了整體 重量,滿足了人形機器人輕量化需求。
捷昌驅(qū)動是另一家積極參與人形機器人核心零部件開發(fā)的自動化企業(yè),其致力于為具身智能機器人的產(chǎn)業(yè)化落地 提供高效、精密、可靠的動力之源。捷昌驅(qū)動推出的精密空 心杯電機總成系列專為靈巧手、仿生指等機器人末端執(zhí)行器 設(shè)計,可提供高響應(yīng)速度、超低振動噪音的精密操控力;高 性能旋轉(zhuǎn)模組搭載自研自制的新型諧波技術(shù),具備輕量化設(shè) 計和低成本優(yōu)勢,額定輸出扭矩提升了50%,運行噪音降低 了20%;線性執(zhí)行器系列專為機器人肢體(如手臂、腿部)的 伸縮、推拉等直線運動設(shè)計,提供高效、平穩(wěn)、大推力的直線 驅(qū)動解決方案;緊湊型升降立柱專為立柱式機器人設(shè)計,滿足 其對小型化、緊湊化外形的需求;微型電缸則面向空間極度受 限、對集成度與精度要求嚴苛的小型化、模塊化機器人應(yīng)用場 景,可滿足在微小空間內(nèi)實現(xiàn)精準的直線位移控制要求。
人形機器人:具身智能的理想載體
在8月舉行的在2025世界機器人大會上,宇樹科技創(chuàng)始 人王興興發(fā)表了主旨演講,他預(yù)測,未來幾年,全球人形機 器人市場出貨量將每年翻一番,如果有更大的技術(shù)突破,甚 至可能在2到3年之內(nèi),每年的出貨量將達到幾十萬臺,甚至 上百萬臺,從而從需求端拉動整個行業(yè)的發(fā)展。但同時他也 指出,下一階段具身智能機器人技術(shù)的研發(fā)重心,是統(tǒng)一、 端到端智能機器人大模型的開發(fā)、更低成本/更高壽命的硬 件、超大批量的制造能力,以及低成本且大規(guī)模的算力。
在硬件層面,精密運動部件是關(guān)鍵一環(huán),除了上面提 到的無框力矩電機、無刷空心杯電機、關(guān)節(jié)模組、靈巧手等 之外,實際上,隨著機器人自主性和智能化程度的提升,各 類傳感器在機器人成本中的占比將會大幅提升,其中包括視 覺、激光雷達、力覺傳感器、觸覺傳感器、編碼器等等。
以編碼器為例,傳統(tǒng)的工業(yè)編碼器在工業(yè)機器人、自動化設(shè)備中表現(xiàn)優(yōu)秀,但在人形機器人中,它們面臨兩個致 命挑戰(zhàn):體積和集成性。 人形機器人對空間要求極高,尤 其是手指、手腕、手臂、肩膀、腰部等多自由度關(guān)節(jié),不可 能為每一個電機預(yù)留充裕的編碼器安裝空間,因此,傳感器 必須“隱形集成”,與電機或結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合。來自德國博思 特POSITAL的POSITAL的KIT編碼器應(yīng)運而生,POSITAL專利 的無電池多圈技術(shù),使用齒輪+能量采集原理,即使反復(fù)斷 電、移動,編碼器仍能保持精準的多圈位置信息,不依賴電 池,無需后續(xù)更換與維護,大大降低了維護成本;無軸承設(shè) 計,輕薄緊湊,直接集成進驅(qū)動模組中;高分辨率、高精度 反饋,滿足高自由度動作控制需求;支持多種安裝方式:空 心軸、電機后蓋、軸端、PCB;特別適用于人形機器人的手 指/手掌、手腕/手臂、肩部/腰部、腿部關(guān)節(jié)等運動部位。
而作為人形機器人感知與交互的“感知神經(jīng)”,力覺傳 感器能夠為機器人的力控制和運動控制提供必要的力感知信 息。根據(jù)MIR睿工業(yè)最新發(fā)布的《2025年中國人形機器人六 維力傳感器市場研究報告》顯示,預(yù)計2025年,六維力矩 傳感器在人形機器人領(lǐng)域出貨占比將超過30%。在這一產(chǎn)品 線,目前美國ATI、德國Schunk和瑞士Kistler等國際巨頭憑 借技術(shù)優(yōu)勢,壟斷汽車測試及航空航天等高端市場,國內(nèi)代 表廠商則有藍點觸控、坤維科技、宇立儀器、柯力傳感、鑫 精誠等。
可以說,人形機器人是具身智能的理想載體,要想讓未 來的人形機器人能夠更自然地融入到人類環(huán)境中并執(zhí)行各種 任務(wù),不僅需要在仿生運動控制、多模態(tài)感知融合等硬科技 領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從材料、工藝到成本的全面攻關(guān),更要求產(chǎn)業(yè)生態(tài) 在各種應(yīng)用場景落地層面完成關(guān)鍵驗證——具身智能人形機器 人距離真正商用化還有很長的一段路要走。
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