人形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)部件： 從工藝到成本的全面攻堅(jiān)

　　繼今年2月發(fā)布全球人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)報(bào)告之后， 6月份，國(guó)際投行摩根史丹利再次發(fā)布新一期報(bào)告：《Robotics Unleashed, A New Era》，重點(diǎn)針對(duì)中國(guó)機(jī)器人行業(yè)開(kāi)展深 度專題研究，列舉并分析了目前國(guó)內(nèi)整機(jī)與零部件領(lǐng)域共計(jì) 65家代表性企業(yè)(其中深圳企業(yè)19家)的最新開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)，核 心觀點(diǎn)概括為以下幾個(gè)方面：

　　· 應(yīng)用場(chǎng)景加速拓展：在人工智能賦能下，機(jī)器人正通 過(guò)自主性和協(xié)作能力的提升，不斷拓展應(yīng)用場(chǎng)景;

　　· 看好人形機(jī)器人發(fā)展前景：長(zhǎng)期來(lái)看，人形機(jī)器人將 成為市場(chǎng)規(guī)模最大的機(jī)器人品類;

　　· 四年內(nèi)實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)規(guī)模翻番：預(yù)計(jì)到2028年，中國(guó)機(jī)器 人產(chǎn)業(yè)規(guī)模將實(shí)現(xiàn)翻倍增長(zhǎng)，其中無(wú)人機(jī)、移動(dòng)機(jī)器人和協(xié) 作機(jī)器人是主要驅(qū)動(dòng)力;

　　· 零部件國(guó)產(chǎn)化加速：供應(yīng)鏈本土化進(jìn)程加速，傳感 器、電機(jī)和減速器增長(zhǎng)潛力較高;

　　· 預(yù)計(jì)未來(lái)四年，中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將實(shí)現(xiàn)翻倍增長(zhǎng)， 到2028年達(dá)到1080億美元(如圖1所示);其中，無(wú)人機(jī)、 服務(wù)機(jī)器人和傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人是當(dāng)前中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)的“主 力”，分別占總體市場(chǎng)規(guī)模的35%、25%和20%;人形機(jī)器人 增長(zhǎng)潛力最高，預(yù)計(jì)未來(lái)四年，復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到約88%。

　　新增長(zhǎng)引擎：具身智能+人形機(jī)器人

　　毋庸置疑的是，具身智能、人形機(jī)器人是2025年的全 民“熱詞”，也成為了中國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)整體升級(jí)的重要路徑、 產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)的新引擎。從宏觀產(chǎn)業(yè)面來(lái)看，現(xiàn)階段，國(guó)家政策 的扶持引導(dǎo)、各地公布的新政護(hù)航，都為人工智能與機(jī)器人 產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供了良好的環(huán)境和機(jī)遇。

　　8月8日，2025世界機(jī)器人大會(huì)在北京亦莊開(kāi)幕，50家 人形機(jī)器人整機(jī)企業(yè)帶來(lái)了最新展品及行業(yè)解決方案，人形 機(jī)器人整機(jī)企業(yè)參展數(shù)量創(chuàng)同類展會(huì)之最。8月15日，2025 世界人形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)會(huì)開(kāi)幕式，通過(guò)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(guó)內(nèi)眾多民眾 的關(guān)注。

　　在市場(chǎng)端，人形機(jī)器人大訂單頻傳。近期，中國(guó)招標(biāo) 投標(biāo)公共服務(wù)平臺(tái)發(fā)布的《機(jī)器人設(shè)備采購(gòu)項(xiàng)目中標(biāo)公示》 顯示，優(yōu)必選以9051.15萬(wàn)元，中標(biāo)覓億(上海)汽車科技 有限公司機(jī)器人設(shè)備采購(gòu)項(xiàng)目。據(jù)了解，這是目前公開(kāi)信息 中，人形機(jī)器人業(yè)內(nèi)單筆中標(biāo)金額最大的采購(gòu)訂單。據(jù)公開(kāi) 數(shù)據(jù)顯示，截至目前，優(yōu)必選已累計(jì)中標(biāo)74次，合計(jì)中標(biāo)金 額達(dá)2.46億元。另?yè)?jù)了解，本次中標(biāo)項(xiàng)目產(chǎn)品為優(yōu)必選自研 工業(yè)人形機(jī)器人，將用于汽車智能制造場(chǎng)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(hào)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(tái)公司，通過(guò)整合中國(guó)的新車、二手車、工程機(jī)械、二手設(shè)備及零配件等產(chǎn)品，輸出到海外有需要的國(guó)家。

　　就在8月，近百臺(tái)智元機(jī)器人的遠(yuǎn)征 A2-W第二代具身智能機(jī)器人落地富臨精 工工廠，成為了國(guó)內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域具身機(jī)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(bào)導(dǎo)，智元機(jī)器人和宇樹(shù)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(jī)器人代工服務(wù)采 購(gòu)項(xiàng)目中中標(biāo)。根據(jù)此前該項(xiàng)目的比選公 告，本次采購(gòu)的項(xiàng)目總預(yù)算為1.2405億元 (含稅)，采購(gòu)包1為全尺寸人形雙足機(jī)器 人，預(yù)算為7800萬(wàn)元(含稅)，最終中選 人為智元機(jī)器人;采購(gòu)包2為小尺寸人形雙 足機(jī)器人、算力背包、五指靈巧手，預(yù)算為4605萬(wàn)元(含稅)，中標(biāo)人為宇樹(shù)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(jì)，2025年下半年中國(guó)極有可能出現(xiàn)一輪人形機(jī)器人應(yīng)用 的推廣潮，并將顯著提振市場(chǎng)情緒。

　　產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同合作創(chuàng)新

　　中國(guó)制造的強(qiáng)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(jī)器人這一全球科技界的新賽道 上，中國(guó)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(shì)。無(wú)論是在各大人形機(jī)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(kāi)發(fā)戰(zhàn)略合 作名單中，都能看到越來(lái)越多工控自動(dòng)化企業(yè)的名字。

　　3月，臥龍電驅(qū)與智元機(jī)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(jī)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(wàn) 元，持股比例為0.7594%。同時(shí)，智元機(jī)器人也以增資擴(kuò)股 的形式對(duì)臥龍電驅(qū)旗下的浙江希爾機(jī)器人進(jìn)行戰(zhàn)略注資。雙 方計(jì)劃在具身智能技術(shù)、柔性制造解決方案、人機(jī)交互產(chǎn)品 等方面開(kāi)展開(kāi)發(fā)合作，并規(guī)劃于柔性制造、工業(yè)自動(dòng)化等場(chǎng) 景落地一系列示范項(xiàng)目。另外，有公開(kāi)消息表明，臥龍電驅(qū) 或?yàn)橹窃獧C(jī)器人供應(yīng)高爆發(fā)關(guān)節(jié)模組、無(wú)框力矩電機(jī)等其已 具備開(kāi)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(jī)器人有 限公司發(fā)生工商變更，新增智元機(jī)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(dān) 了智元遠(yuǎn)征系列的整機(jī)代工任務(wù)，深度參與關(guān)鍵組裝與測(cè)試 環(huán)節(jié);在核心部件供應(yīng)上，博眾精工通過(guò)子公司靈猴機(jī)器人 間接參與關(guān)節(jié)模組、控制器等智元機(jī)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(dòng)模塊，雙方合作的輪式 人形機(jī)器人項(xiàng)目已實(shí)現(xiàn)單月200臺(tái)的量產(chǎn)規(guī)模。

　　此外，三菱電機(jī)與鹿明機(jī)器人、偉創(chuàng)電氣與開(kāi)普勒機(jī)器 人、大洋電機(jī)與宇樹(shù)、優(yōu)必選等等，也紛紛采用戰(zhàn)略合作的 形式，充分運(yùn)用雙方的資源優(yōu)勢(shì)，開(kāi)展高精度運(yùn)動(dòng)控制、多 機(jī)協(xié)同等技術(shù)攻關(guān)，重點(diǎn)突破人形機(jī)器人關(guān)鍵部件的研發(fā)與 產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

　　高功率密度、低能耗、輕型化

　　從目前運(yùn)動(dòng)控制業(yè)內(nèi)反映來(lái)看，多數(shù)企業(yè)認(rèn)為仿生(人 形/四足等)機(jī)器人是2025年具有增量預(yù)期的一個(gè)市場(chǎng)，需 要緊跟下游市場(chǎng)趨勢(shì)，積極布局無(wú)框力矩電機(jī)、無(wú)刷空心杯 電機(jī)、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(jī) 器人實(shí)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(chǎng)真正放量夯實(shí)產(chǎn)品和技術(shù)基礎(chǔ)。

　　人形機(jī)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(jī)器人主要組成如圖2所示。尤其是在人形機(jī)器 人的“筋骨”、“足部”與“巧手”部分，其性能直接決定了 機(jī)器人整體的運(yùn)動(dòng)能力、靈巧度和可靠性，也是運(yùn)動(dòng)控制部件能夠大展身手之處。其中，無(wú)框力矩電機(jī)和靈巧手組件方 案(主要用到無(wú)刷空心杯電機(jī))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(jī)約占6.7%)(見(jiàn) 圖3)，是降低整體系統(tǒng)成本的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

　　以人形機(jī)器人關(guān)節(jié)模組為例，在這一核心部件的開(kāi)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(shí)現(xiàn)高 扭矩密度輸出，以滿足機(jī)器人復(fù)雜動(dòng)作執(zhí)行需求;同時(shí)要降 低轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，保證機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性與精準(zhǔn)度，否則會(huì)影 響其在實(shí)際場(chǎng)景中的應(yīng)用效果;在散熱方面，關(guān)節(jié)模組長(zhǎng)時(shí) 間運(yùn)行產(chǎn)生的熱量若不能有效散發(fā)，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)性能下降甚 至損壞，因此高效的散熱設(shè)計(jì)至關(guān)重要;此外，輕量化也是 一大難點(diǎn)，減輕關(guān)節(jié)模組重量有助于提升機(jī)器人整體靈活性 與續(xù)航能力，但這與保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性之間又存在著 矛盾。

　　圍繞上述人形機(jī)器人動(dòng)力部件的性能突破，目前業(yè)內(nèi)廠 商展開(kāi)的技術(shù)“競(jìng)賽”越來(lái)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(jī)器人的復(fù)雜應(yīng)用需求。

　　例如，通過(guò)對(duì)電磁方案的不斷優(yōu)化，步科開(kāi)發(fā)的無(wú)框力 矩電機(jī)在功率密度、齒槽轉(zhuǎn)矩、溫升控制等方面實(shí)現(xiàn)了突破 性提升，相比傳統(tǒng)電機(jī)，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(dòng)，使得機(jī)器人運(yùn)動(dòng)更加平滑自然;同時(shí)，更 小的電機(jī)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(jī)器人輕量化需求。

　　捷昌驅(qū)動(dòng)是另一家積極參與人形機(jī)器人核心零部件開(kāi)發(fā)的自動(dòng)化企業(yè)，其致力于為具身智能機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化落地 提供高效、精密、可靠的動(dòng)力之源。捷昌驅(qū)動(dòng)推出的精密空 心杯電機(jī)總成系列專為靈巧手、仿生指等機(jī)器人末端執(zhí)行器 設(shè)計(jì)，可提供高響應(yīng)速度、超低振動(dòng)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(jì)和低成本優(yōu)勢(shì)，額定輸出扭矩提升了50%，運(yùn)行噪音降低 了20%;線性執(zhí)行器系列專為機(jī)器人肢體(如手臂、腿部)的 伸縮、推拉等直線運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，提供高效、平穩(wěn)、大推力的直線 驅(qū)動(dòng)解決方案;緊湊型升降立柱專為立柱式機(jī)器人設(shè)計(jì)，滿足 其對(duì)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(duì)集成度與精度要求嚴(yán)苛的小型化、模塊化機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng) 景，可滿足在微小空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的直線位移控制要求。

　　人形機(jī)器人：具身智能的理想載體

　　在8月舉行的在2025世界機(jī)器人大會(huì)上，宇樹(shù)科技創(chuàng)始 人王興興發(fā)表了主旨演講，他預(yù)測(cè)，未來(lái)幾年，全球人形機(jī) 器人市場(chǎng)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(dá)到幾十萬(wàn)臺(tái)，甚至 上百萬(wàn)臺(tái)，從而從需求端拉動(dòng)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。但同時(shí)他也 指出，下一階段具身智能機(jī)器人技術(shù)的研發(fā)重心，是統(tǒng)一、 端到端智能機(jī)器人大模型的開(kāi)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(yùn)動(dòng)部件是關(guān)鍵一環(huán)，除了上面提 到的無(wú)框力矩電機(jī)、無(wú)刷空心杯電機(jī)、關(guān)節(jié)模組、靈巧手等 之外，實(shí)際上，隨著機(jī)器人自主性和智能化程度的提升，各 類傳感器在機(jī)器人成本中的占比將會(huì)大幅提升，其中包括視 覺(jué)、激光雷達(dá)、力覺(jué)傳感器、觸覺(jué)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(jī)器人、自動(dòng)化設(shè)備中表現(xiàn)優(yōu)秀，但在人形機(jī)器人中，它們面臨兩個(gè)致 命挑戰(zhàn)：體積和集成性。 人形機(jī)器人對(duì)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(gè)電機(jī)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(jī)或結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合。來(lái)自德國(guó)博思 特POSITAL的POSITAL的KIT編碼器應(yīng)運(yùn)而生，POSITAL專利 的無(wú)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(dòng)，編碼器仍能保持精準(zhǔn)的多圈位置信息，不依賴電 池，無(wú)需后續(xù)更換與維護(hù)，大大降低了維護(hù)成本;無(wú)軸承設(shè) 計(jì)，輕薄緊湊，直接集成進(jìn)驅(qū)動(dòng)模組中;高分辨率、高精度 反饋，滿足高自由度動(dòng)作控制需求;支持多種安裝方式：空 心軸、電機(jī)后蓋、軸端、PCB;特別適用于人形機(jī)器人的手 指/手掌、手腕/手臂、肩部/腰部、腿部關(guān)節(jié)等運(yùn)動(dòng)部位。

　　而作為人形機(jī)器人感知與交互的“感知神經(jīng)”，力覺(jué)傳 感器能夠?yàn)闄C(jī)器人的力控制和運(yùn)動(dòng)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(guó)人形機(jī)器人六 維力傳感器市場(chǎng)研究報(bào)告》顯示，預(yù)計(jì)2025年，六維力矩 傳感器在人形機(jī)器人領(lǐng)域出貨占比將超過(guò)30%。在這一產(chǎn)品 線，目前美國(guó)ATI、德國(guó)Schunk和瑞士Kistler等國(guó)際巨頭憑 借技術(shù)優(yōu)勢(shì)，壟斷汽車測(cè)試及航空航天等高端市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)代 表廠商則有藍(lán)點(diǎn)觸控、坤維科技、宇立儀器、柯力傳感、鑫 精誠(chéng)等。

　　可以說(shuō)，人形機(jī)器人是具身智能的理想載體，要想讓未 來(lái)的人形機(jī)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(yùn)動(dòng)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(chǎng)景落地層面完成關(guān)鍵驗(yàn)證——具身智能人形機(jī)器 人距離真正商用化還有很長(zhǎng)的一段路要走。