國內機器人廠商宇樹科技創始人王興興近期參加民營經濟座談會后表示，今年年底之前，整個AI的人形機器人會達到一個新的量級。

作為AI應用最強賽道之一，人形機器人商業化進程正在全面提速。

特斯拉計劃在2025年量產數千臺Optimus機器人，并投入工廠進行測試。

被譽為“地表最強機器人”的Figure-02人形機器人近期發貨，送往第二個商業客戶，標志著人形機器人進入商業化交付階段。

Meta正在大力投資AI驅動的人形機器人，并且已經開始與包括宇樹科技和FigureAI在內的機器人企業商談相關合作。

宇樹科技近期申請的“四足機器人（福虎生威）”外觀專利已獲授權，此外近期算法完成了升級，可實現流暢的舞蹈表演；“天工”機器人成為全球首例可在室外連續攀爬多級階梯的人形機器人。

當前全球人形機器人進入0-1爆發前夜，產業鏈各環節有望迎來全面機遇。

本文重點對人形機器人產業鏈各大核心環節進行梳理。

01、人形機器人行業概覽

人形機器人，又稱仿生人，是旨在模仿人類外觀和行為的機器人尤其特指具有和人類相似肌體的種類。

通常設計有類似人類的四肢、頭部、軀干等身體部位，并且能夠執行一些人類日常的活動或任務，如行走、抓取物體、進行簡單的交流等。

根據中國機器人產業聯盟等單位聯合發布的《智能機器人智能化等級評價規范》，標準設立“綜合智能等級”和“要素智能等級”兩大類別。

智能水平細分為五個等級：L1（基礎型）、L2（半交互型）、L3（交互型）、L4（自主型）、L5（自適應型）等5個等級。

從當前機器人技術的發展趨勢來看，大多數機器人處于L1到L3的智能化等級范圍內，即基礎型、半交互型或交互型。

02、人形機器人發展歷程

人形機器人的發展歷程始于1972年，日本早稻田大學創建首個全尺寸人形機器人WABOT-1。

進入21世紀，本田推出ASIMO，標志著人形機器人在行走和平衡上的進步。

隨后波士頓動力的Atlas機器人展示了強大的運動和人工智能能力。

2022年9月：特斯拉在AIDay上首次發布TeslaBot人形機器人Optimus，此后特斯拉開始引領全球人形機器人發展浪潮。

國內人形機器人進程：

2012年3月，優必選成立，成為國內第一家人形機器人企業。2016年，優必選Alpha1S機器人在央視春晚舞臺亮相，這是國內人形機器人首次在大型公開場合亮相，引起廣泛關注。

2016-2022年，云深處、小米、樂聚機器人等多家企業相繼入局。2017年，浙江大學博士朱秋國創立云深處科技；2021年，小米正式成立機器人事業部，正式進軍人形機器人領域；2022年秋季新品發布會上，小米正式亮相了首款全尺寸人形仿生機器人CyberOne（“鐵大”）。

2023年2月，智元機器人成立。8月，智元發布第一代通用型具身智能機器人原型機—遠征A1。

2023年，宇樹科技正式發布首款通用人形機器人Unitree H1，是國內第一臺能夠跑的全尺寸通用人形機器人，標志著宇樹科技正式進入人形機器人領域。

2024年8月，云深處科技在世界機器人大會上首次公開了人形機器人Dr.01。

2024年11月，小鵬汽車在廣州正式發布了自主研發的全新AI人形機器人Iron，標志著小鵬汽車正式進入人形機器人領域。

2025年，宇樹H1閃耀蛇年春晚舞臺。

資料來源：宇樹科技公眾號

03、人形機器人產業鏈

人形機器人產業鏈主要由上游零部件、中游人形機器人本體和集成系統以及下游終端應用等環節組成。

上游核心零部件包括諧波減速器、無框力矩電機、空心杯電機、行星滾柱絲杠、編碼器、傳感器、軸承等；中游是人形機器人的設計、制造和測試過程；下游人形機器人應用領域，包括工業制造、倉儲物流、商業以及家庭使用等。

從人形機器人的產業鏈圖譜來看，主要核心部件包括：仿生機械結構核心部件、傳感感知、認知決策系統、控制交互系統、本體集成、應用共六個方面構成。

資料來源：特斯拉AI Day，Vehicle，中航證券、行行查

04、人形機器人三大執行器

從人形機器人核心價值分布來看，三大執行器（線性執行器、旋轉執行器、靈巧手）占人形機器人主要零部件價值量的73%。

執行器又稱關節模組，是人形機器人硬件系統的關鍵部件，負責驅動和控制機器人各個關節和部件的運動，使其能夠模擬人類的運動和行為。

線性執行器

線性執行器是將旋轉運動轉換為直線運動，或者直接產生直線運動的裝置。

主要用于人形機器人的腕、肘、膝和踝等關節，以及需要直線運動的部件，如手臂的伸展、腿部的移動等。

線性執行器采用“電機+滾柱絲杠結構”，將電機輸出的旋轉運動轉化為“伸縮”式直線運動，主要結構包括電機（無框力矩電機）、傳動部件（行星滾柱絲杠、軸承）、傳感器（力/力矩傳感器、編碼器）。

旋轉執行器

旋轉執行器是讓機器人的關節進行旋轉運動的裝置。

主要用于人形機器人的肩、髖等關節，以及需要旋轉運動的部件，如手臂的旋轉、頭部的轉動等。

旋轉執行器采用“電機+精密減速器”結構。將電機輸出由高速低扭轉化為低速高扭的旋轉運動，主要構成包括電機（無框力矩電機）、傳動部件（諧波減速器、軸承）、傳感器（力矩傳感器、編碼器）、驅動器。

靈巧手

靈巧手是人形機器人上最重要的末端執行器，是模仿人類手部結構和功能，是用于實現機器人與環境交互的關鍵部件。

特斯拉人形機器人新一代靈巧手變化最大的地方在于靈巧手自由度提升，單手由11個自由度提升至22個自由度，主動自由度由6個提升至預計17個。

靈巧手采用了三級傳動方案。一級傳動：行星齒輪箱，用于減速和放大扭矩，提高傳動效率和精度。二級傳動：高精度的絲杠（如行星滾柱絲杠），將旋轉運動轉化為直線運動，有效提升了靈巧手的精度和載荷能力。三級傳動：腱繩方案，由于手臂模組到手指的距離較遠，腱繩傳動方式適應遠距離傳動，可以靈活布置，傳動柔性也很好。

特斯拉人形機器人靈巧手展示：

執行器環節布局廠商眾多，部分布局廠商中，2024年11月，兆威機電推出了其最新科研成果—手指集成驅動的高可靠靈巧手，采用了獨特的單關節驅動技術，整手配備了17個主動執行單元，單只手指自由度大于等于3個；捷昌驅動組織申報并獲得了浙江省2024年度“領雁”研發攻關計劃項目立項，項目名稱為“高推力密度電動線性致動器關鍵技術研究項目”，主要內容是負責人形機器人線性執行器的研發并產業化。

埃夫特與國家先進制造產業投資基金、蕪湖市科創基金共同出資，設立了啟智(蕪湖)智能機器人有限公司，研發的內容包括但不限于：自主人形機器人開發、靈巧手項目、IDE項目、EBOX項目等；富臨精工擬1.1億元投建機器人智能電關節模組研發及生產基地項目。

杭齒前進啟動了浙江省“尖兵”科技計劃項目，針對人形機器人旋轉關節和直線關節組件，將突破“驅動—傳動—傳感”一體化關節集成技術難題；祥鑫科技與廣東省科學院智能制造研究所簽署了《合作協議書》，聯合共建“祥鑫科技股份有限公司-廣東省科學院智能制造研究所人形機器人關鍵零部件聯合技術創新中心”，致力于研發人形機器人智能化解決方案，包括但不限于靈巧手、輕量化機械手臂等。

05、人形機器人核心零部件

人形機器人零部件主要由絲杠、無框力矩電機、減速器、力傳感器、空心杯電機及軸承構成。

從成本占比看：絲杠（18%）>微型電機（18%）>減速器（12%）>力傳感器（7%）≈無框電機（7%）。

從壁壘看：行星滾柱絲杠>六維力矩傳感器>諧波減速器>微型電機>無框電機。

人形機器人不同執行器零部件構成圖示：

絲杠

絲杠是人形機器人中將旋轉運動轉換為直線運動的核心部件。

特斯拉人形機器人迭代，最大的邊際變化是絲杠用量增加，特斯拉Gen3靈巧手應采用“腱繩+絲杠”的傳動方案。

國際上絲杠精度標準之一為JIS標準（日本、韓國和中國臺灣等地廣泛使用）。

根據JIS標準，絲杠的精度等級從C0到C10不等。綜合人形機器人算法、傳感能力及降本維度考慮，人形機器人絲杠精度需達到C5級。

主流絲杠方案包括梯形、滾珠、行星滾柱等類型。

梯形絲杠雖然結構簡單、成本較低，但在精度上較低；滾珠絲杠以其高速度和高精度聞名，成本適中，廣泛應用于各種場景。

行星滾柱絲杠的精度在三種絲杠中最高，但成本也相對較高。

行星滾柱絲杠

行星滾柱絲杠由絲杠、螺母、滾柱等多個核心部件組成的精密傳動機構，相較于傳統的滾珠絲杠，行星滾柱絲杠的特點在于其使用了含螺紋的多個滾柱體，提高了承載能力。

其靜載為滾珠絲杠的3倍，壽命為滾珠絲杠的15倍，能夠承受更高的靜態負載和動態負載。

根據功能特點，行星滾柱絲杠可分以為標準式、反向式、循環式和差動式四種。

其中，反向式滾柱絲杠一體化、小型化程度高，便于集成為機電集成裝置，有望成為特斯拉Optimus機器人關節量產方案的主流選擇。

預估量產后單臺機器人關節行星滾柱絲杠價值量占比約15%-25%。

行星滾柱絲杠市場格局方面來看，當前在全球范圍內應用有限，具備規模化量產能力的企業極少。

德國舍弗勒是全球精密絲杠的領軍企業，旗下有GSA、Rollvis（收購）、Ewellix（收購）等多個品牌深耕于行星滾柱絲杠領域，瑞士GSA是舍弗勒旗下的高端行星滾柱絲杠品牌。

目前國內近百家人形機器人企業中，使用絲杠方案僅為個位數，滲透率有望大幅提升。

絲杠供應鏈國內替代頭部廠商包括新劍傳動、南京工藝等。

特斯拉人形機器人Optimus的行星滾柱絲杠全球僅有兩家供應商，分別是德國舍弗勒和新劍傳動。

2024年12月，新劍傳動年產100萬臺人形機器人及汽車行星滾柱絲杠產業化項目開工，成為全球第一家公布大規模量產的企業。

南京工藝國產行星絲杠市場份額位列國產廠商第一，有國內規模最大、規格最全、質量最優的精密滾動功能部件產業化基地。

主要布局廠商還包括五洲新春、雙林股份、北特科技、恒立液壓、震裕科技、貝斯特、鼎智科技（江蘇雷利子公司）、博特精工、斯菱股份等。

五洲新春通過新劍傳動向特斯拉送樣行星滾柱絲杠產品，并已在2024年定期送樣300-400根絲杠，三季度達到每月3000+根的爬坡產量。

雙林在人形機器人滾柱絲杠方面已經完成正式研發立項，目前樣件制作和設備投資等項目進度按計劃快速推進中；貝斯特設立的全資子公司宇華精機專門承載高端裝備革新滾動功能部件項目，包括高精度滾珠絲杠副、高精度滾動導軌副等產品的制造，還與三花智控等合作伙伴達成合作。

絲杠加工設備方面，總體工藝制造精度高，加工流程包括熱處理、車削、銑削、磨削等核心工序，涉及圓鋸機、熱處理設備、車床、銑床、磨床等設備。

當前絲杠工藝主要采用車削+磨削結合，行業趨勢來看“以車代磨”趨勢顯著，多家絲杠公司開始采用車削工藝提高加工效率。浙海德曼等企業具備與國外同行競爭的實力，在絲杠加工方案中取得重要進展；秦川機床在數控磨床、滾珠絲杠等均有布局，其漢江機床子公司通過募投滾柱絲桿項目進一步提升產能；日發精機研發的數控螺紋磨床是絲杠加工的核心設備；已與部分客戶達成戰略合作。

電機

電機是人形機器人的動力輸入來源，負責將電能轉換為機械能，驅動機器人的關節和肢體進行精確運動。

用于人形機器人的電機類型有無框力矩電機和空心杯電機等。

空心杯電機

空心杯電機是人形機器人靈巧手末端執行器的核心零部件，是目前性能最優的電機方案之一。

其核心技術壁壘包括線圈設計、繞線工藝以及繞線設備。

全球市場中，瑞士Maxon、德國Faulhaber、瑞士Portescap等處于行業第一梯隊，并已經大量申請空心杯電機相關的專利技術。

鳴志電器、鼎智科技（江蘇雷利子公司），雷賽智能、禾川科技、兆威機電、拓邦股份等廠商是該環節國內頭部廠商。

新進入者的技術積累較淺，難以達到人形機器人領域的高效率等要求。

無框力矩電機

無框力矩電機常用于線性關節和旋轉關節，特斯拉人形機器人Optimus14個線性執行器和14個旋轉執行器中都使用了無框力矩電機。

無框電機是無框架式永磁電機，核心優勢是輸出力矩大、結構緊湊，散熱性好，采用無框電機的機器通常效率更高、重量更輕。

由于無框力矩電機的中空結構便于走線，因此適用于集成度較高的人形機器人。

旋轉關節中的無框力矩電機：

無框力矩電機目前存在較高的技術壁壘，需要一體化設計并集成到機器人關節內部，定制需求強，穩定量產難。

全球市場呈頭部集中的格局，海外廠商科爾摩根、威騰斯坦、Maxon等是頭部玩家。

我國無框電機行業尚處于起步階段，市場參與者數量較少，國產替代空間廣闊。國內頭部廠商包括步科股份、雷賽智能等；主要布局廠商包括偉創電氣、匯川技術、昊志機電、禾川科技、震裕科技、臥龍電驅等。

步科股份自2015年開始研發無框力矩電機，2016年推出首代產品，并于2022年完成第三代產品的迭代升級，第三代無框力矩電機采用無框中空設計，已達到國際一流水平；雷賽智能研發的第二代FM2系列無框電機，針對國產無框力矩電機的痛點，采用了新一代磁路優化和灌封工藝技術，實現了超低溫升、超高密度、超長續航三大優勢。

減速器

減速器是電機與轉動裝置之間的橋梁。

人形機器人用減速器可類比汽車變速箱，是核心精密零部件之一。

特斯拉目前公開的Optimus全身有12個旋轉關節，對應12臺諧波減速器需求。

諧波減速器在人形機器人的作用主要體現在其高精度、高扭矩和小型化的特點上。

微型諧波減速器小型化優勢突出，制造設備和工藝與常規產品不同，制造難度大，價格高。

全球減速器龍頭哈默納科已開發集成微型諧波減速器、無刷伺服電機、編碼器于一體的微型執行器，應用于靈巧手上，單手指用量為2-3臺。

新型行星減速器背隙可降至1弧分以下，有可能替代諧波減速器方案。

日本哈默納科的諧波減速器與行星減速器技術領先，并開發出搭載微型諧波減速器的靈巧手，在減速器領域位居全球前列。

國內減速器供應鏈企業代表廠商包括綠的諧波、中大力德、豐立智能、同川科技（漢宇集團控股）、藍黛科技、國茂股份、斯菱股份、巨輪智能、新時達、杭齒前進、瑞迪智驅、埃夫特、精鍛科技、兆威機電、豪能股份、鼎智科技等。2009年，綠的諧波生產出第一臺諧波減速器的原型機，并建立企業檢驗測試中心，開始對諧波減速器進行評價和測試，率先打破諧波減速器國外壟斷局面。

傳感器

傳感器是人形機器人感知系統重要元器件，主要有力/力矩傳感器、觸覺傳感器、視覺傳感器、編碼器幾大方向。

特斯拉人形機器人中使用的傳感器：

力矩傳感器

力矩傳感器用于實時監測執行器的運行狀態，為控制系統提供關鍵信息，確保機器人的動作精度。

六維力傳感器是維度最高的力覺傳感器，能夠提供最高維度的力覺信息，并給出最為全面和精準的力覺數據。

六維力傳感器目前成本和壁壘都較高，可以批量化供應的企業較少。未來整機廠可能通過算法等方式減少使用量，降本后有望打開空間。

六維力傳感器相關布局廠商包括宇立儀器、坤維科技、鑫精誠、藍點觸控、昊志機電、柯力傳感、東華測試、海伯森、瑞爾特等。

特斯拉人形機器人手腕和腳腕關節使用六維力傳感器：

觸覺傳感器

人形機器人對靈巧手要求高，觸覺傳感器是重要方向。

觸覺傳感器目前處于發展早期，當前市場主要以Canatu、Sensel、Flexpoint等海外企業為主。

柔性觸覺傳感器相關布局廠商包括漢威科技、申昊科技、帕西尼感知、柯力傳感、奧迪威、蘇試試驗、中科納芯、墨現科技、康斯特、力感科技和鈦深科技等。

視覺傳感器

機器視覺是人工智能最重要的前沿技術之一，其底層邏輯在于為機器植入“人眼與大腦”，使機器可代替人工來對被檢測物品做測量與判斷。

國內機器視覺行業整體的品牌競爭力有望持續提升。

以奧比中光、海康威視、大恒科技、天準科技、凌云光、奧普特為代表的中國本土機器視覺廠商已在核心零部件技術與獨立軟件算法等方面進行大力投入。

奧比中光在中國服務機器人3D視覺傳感器領域市占率超過70%，構建了“全棧式技術研發能力+全領域技術路線布局”的3D視覺感知技術體系。人形機器人3D視覺解決方案已經與部分人形機器人客戶完成了適配工作，如宇樹、優必選、普渡、高仙、擎朗、云跡、獵戶星空等。

凌云光聯合宇樹科技提出針對機器人研發訓練的具身智能解決方案，該方案以公司自主研發的動捕系統FZMotion為基礎，面向包含人形機器人的多場景應用。

軸承

軸承主要應用于旋轉關節執行器關節連接（包括與減速器、電機等配合使用）的軸承包括角接觸軸承、交叉滾子軸承等；諧波減速器需要用到柔性軸承、滾針軸承等。

國內高端軸承市場基本被全球八大軸承企業壟斷，中國企業正在加速突圍。

從軸承市場競爭格局看，德國舍弗勒主要生產滾針軸承及液壓頂桿等，日本不二越主要生產中小型球軸承，NSK主要生產小型低噪音軸承，TIMKEN主要生產英制圓錐滾子軸承。

國內廠商五洲新春已成功研發機器人諧波減速器柔性薄壁軸承等；長盛軸承為宇樹科技提供關節軸承和滑動軸承等核心零部件，并聯合開發絲杠項目；光洋股份自研機器人減速器用交叉滾子軸承表面防腐鍍黑鉻技術；國機精工集中于高中端產品，人本股份、龍溪股份、長盛軸承等也在各自技術領域有所發展；萬達軸承在研項目人形機器人專用薄壁軸承，目前處于手工樣品研制階段。

當前人形機器人行業吸引了眾多參與者，其中包括駿創科技、肇民科技、東港股份、凱爾達、利亞德、江南奕帆、光洋股份、光莆股份、華依科技、均普智能等企業都在人形機器人相關細分賽道有所布局。

根據摩根士丹利最新發布的《人形機器人100：繪制人形機器人價值鏈圖譜》，其中企業覆蓋了驅動器、傳感器、電池等核心硬件。這些已確認涉足人形機器人領域的公司中，有高達73%的企業位于亞洲，而中國更是其中的佼佼者，占據了56%的比例。在全球人形機器人產業鏈中，中國的份額高達63%，特別是在“身體”環節，中國集成的企業占比達到了45%。

在AI浪潮爆發背景下，國產人形機器人從上游零部件到中游本體制造廠商，正在迎來全產業鏈機遇。

文章來源：樂晴智庫精選

圖片來源：樂晴智庫精選

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責任編輯：朱曉裔

審 核 人：李崢