近年來(lái)，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了技術(shù)突破和市場(chǎng)爆發(fā)期，各大科技企業(yè)紛紛入局，人形機(jī)器人正在逐步從實(shí)驗(yàn)室走向商業(yè)化。

　　2025年被視為人形機(jī)器人的“量產(chǎn)元年”，行業(yè)格局正在重塑。在本篇文章中，我們將深度解析人形機(jī)器人技術(shù)發(fā)展，并重點(diǎn)剖析其核心零部件——關(guān)節(jié)系統(tǒng)的技術(shù)現(xiàn)狀及未來(lái)趨勢(shì)。

一、人形機(jī)器人

智能化與應(yīng)用場(chǎng)景解析

　　1.人形機(jī)器人介紹

　　人形機(jī)器人屬于智能機(jī)器人，具備人類外形特征和行動(dòng)能力。其通過(guò)手臂和身體的協(xié)調(diào)完成功能，基于通用型算法和生成式AI，具備語(yǔ)義理解、人機(jī)交互、自主決策等能力。

　　人形機(jī)器人相比工業(yè)機(jī)器人擁有更高級(jí)的感知交互系統(tǒng)，包括傳感模塊和軟件方面（導(dǎo)航技術(shù)、智能決策等）。

　　人形機(jī)器人與服務(wù)機(jī)器人相比擁有更強(qiáng)的通用性，每個(gè)關(guān)節(jié)受力更加復(fù)雜，對(duì)減速器負(fù)載和電機(jī)響應(yīng)速度要求更高。

　　2.為什么要人形?

　　在不改變物理世界的情況下，如果想讓機(jī)器人體現(xiàn)通用性、泛化性的話，做成類人的機(jī)器人最容易實(shí)現(xiàn)。｜

　　總結(jié)來(lái)看，人形機(jī)器人最容易適應(yīng)人類的各種場(chǎng)景。

　　3.應(yīng)用場(chǎng)景

人形機(jī)器人能在哪些場(chǎng)景落地?

根據(jù)運(yùn)動(dòng)控制能力需求強(qiáng)弱排序：

　　工業(yè)制造 < 商用服務(wù) < 極端作業(yè) < 家用服務(wù)，先工業(yè)場(chǎng)景應(yīng)用，最終實(shí)現(xiàn)家庭服務(wù)應(yīng)用。

　　在工業(yè)制造中，人形機(jī)器人會(huì)率先在精密裝配和物料搬運(yùn)等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)；

　　在商用服務(wù)領(lǐng)域，如酒店、商場(chǎng)、教育服務(wù)等場(chǎng)所提供智能交互服務(wù)；部分場(chǎng)景如科研已有落地。

　　在極端作業(yè)領(lǐng)域，隨著技術(shù)迭代，人形機(jī)器人將逐步進(jìn)入災(zāi)害救援和極限環(huán)境作業(yè)等特種應(yīng)用領(lǐng)域；

　　最終，隨著技術(shù)和市場(chǎng)的成熟，人形機(jī)器人將進(jìn)入家庭市場(chǎng)，承擔(dān)陪伴、教育和家務(wù)等多種角色，滿足家庭日常生活需求。

　

　4.市場(chǎng)規(guī)模與預(yù)測(cè)

　　隨著人形機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景的不斷擴(kuò)大，全球和中國(guó)人形機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。

　　全球人形機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)。根據(jù)《人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告》預(yù)測(cè)，2023年全球人形機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模約21.6億美元。隨著技術(shù)的進(jìn)步，預(yù)計(jì)到2029年，全球人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模預(yù)期達(dá)324億美元。

　　中國(guó)人形機(jī)器人2024年-2029年年復(fù)合增速將達(dá)93.6%，其中2024年中國(guó)人形機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到27.6億元；2026年達(dá)到103億元；2029年達(dá)到750億元，占世界總量的32.7%；到2035年，市場(chǎng)規(guī)模更有望達(dá)3000億元。

　　5.發(fā)展歷程

　　為什么會(huì)有爆發(fā)式增長(zhǎng)?先看看過(guò)去幾十年人形機(jī)器人的發(fā)展歷程。

　　第一個(gè)階段是 1969-1995 年，該階段特征為緩慢靜態(tài)行走，以日本本田 ASIMO 機(jī)器人的前身為代表；

　　第二個(gè)階段是 1996-2015 年，此時(shí)是連續(xù)動(dòng)態(tài)行走，研發(fā)過(guò)程中更多考慮到了機(jī)器人的質(zhì)心慣量以及質(zhì)心的加速度等因素；

　　第三個(gè)階段是 2016-2020年，行業(yè)開(kāi)始追求高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)性能，波士頓動(dòng)力 ATLAS 機(jī)器人完成的高難度動(dòng)作，成為這個(gè)階段的標(biāo)志性成果。

　　2021 年至今：迎來(lái) AI 與機(jī)器人深度融合的新時(shí)代 。

　　思考：人形機(jī)器人有著幾十年的發(fā)展歷程，在特斯拉Optimus受到廣泛關(guān)注之前，日本本田和美國(guó)波士頓都有人形機(jī)器人推出，但沒(méi)有商業(yè)化量產(chǎn)，為什么呢?

　　成本居高不下：波士頓動(dòng)力Atlas與本田 Asimo 的成本均達(dá)到了百萬(wàn)美元以上；

　　技術(shù)難點(diǎn)尚未完全攻克：如軟件端不能適應(yīng)復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景、交互能力差、運(yùn)控平衡能力有待提升，硬件端續(xù)航能力不足、執(zhí)行器的精度和功率密度/力矩密度仍需提升。

　　6.板塊行情復(fù)盤(pán)

　　為什么2021年后，整個(gè)人形機(jī)器人市場(chǎng)活躍起來(lái)了?

　　總結(jié)來(lái)看，一個(gè)是特斯拉、Figure Ai及國(guó)內(nèi)大廠的入局拉動(dòng)了行業(yè)的熱情，再一個(gè)是大模型的發(fā)展‌推動(dòng)了人形機(jī)器人的智能化和商業(yè)化落地，為整個(gè)行業(yè)源源不斷輸入動(dòng)力。

　　首次大漲：2021 年 3 月，馬斯克在 AI Day 公布人形機(jī)器人設(shè)計(jì)方案，3 - 8 月板塊累計(jì)漲約30%。

　　二次大漲：2022 年 5 - 8 月，特斯拉 AI Day 預(yù)熱，板塊累計(jì)漲約70%，9 月 Optimus 首次亮相后市場(chǎng)回調(diào)。

　　三次上漲：2023 年初至 4 月，AI 技術(shù)突破催化，板塊累計(jì)漲 20%。

　　四次上漲：Optimus 升級(jí)迭代，帶動(dòng)相關(guān)板塊上漲。

　　五次上漲：華為入局人形機(jī)器人，賽力斯發(fā)布機(jī)器人工程師招聘，刺激板塊上行 ，漲幅約80%。

　　6.1.驅(qū)動(dòng)力

　　AI賦能+巨頭入局，加速人形機(jī)器人商業(yè)化落地

　　人形機(jī)器人運(yùn)行依賴感知、控制、執(zhí)行三大模塊，其中控制模塊作為“大腦”，是商業(yè)化落地的關(guān)鍵，其核心在于算法和AI大模型。

　　人形機(jī)器人商業(yè)化落地的關(guān)鍵在于通用性，這要求控制技術(shù)具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)建模能力和語(yǔ)言、指令理解力。AI大模型的突破解決了人形機(jī)器人的控制難題，助力實(shí)現(xiàn)具身智能。

　　在具身智能浪潮下，AI科技巨頭紛紛入局人形機(jī)器人。如亞馬遜創(chuàng)始人貝索斯、英偉達(dá)等大型科技公司宣布投資初創(chuàng)企業(yè)Figure，積極探索人形機(jī)器人作為AI技術(shù)落地的新機(jī)遇。

　　6.2.國(guó)內(nèi)大廠入局

　　2024 年阿里、百度、騰訊等眾多互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)紛紛嘗試入局，主要以 “投資 + 大模型” 模式，從 “大腦” 層面為人形機(jī)器人布局 。

　　如：華為在機(jī)器人領(lǐng)域布局類似于英偉達(dá)，提供大模型&算力支持。

　　7.2024年人形機(jī)器人融資情況

　　2024年，人形機(jī)器人領(lǐng)域投融資盛況空前。據(jù)新戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)研究所不完全統(tǒng)計(jì)，2024年全球人形機(jī)器人本體企業(yè)共獲得超67筆融資，融資總額超過(guò)15.2億美元，約合110億人民幣。中國(guó)人形機(jī)器人企業(yè)共獲得超50筆融資，融資金額超50億元人民幣。

　　從2024年全國(guó)的融資情況來(lái)看，第三季度是2024年融資事件最為集中的時(shí)期，而第一季度是融資金額最多的時(shí)期。

　　8.市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局

　　在機(jī)器人行業(yè)，依據(jù)智能化大模型的發(fā)展程度，可以將公司劃分為以下三類：

　　第一類是本體與大模型均自主開(kāi)發(fā)的企業(yè)。該類企業(yè)研發(fā)實(shí)力雄厚，能夠獨(dú)立完成機(jī)器人本體和大模型的開(kāi)發(fā)。其中，特斯拉是國(guó)際上的領(lǐng)軍企業(yè)，國(guó)內(nèi)，開(kāi)普勒、小鵬、宇樹(shù)科技等也在這一領(lǐng)域嶄露頭角。

　　第二類是本體自主開(kāi)發(fā)、大模型與他人合作的企業(yè)。該類企業(yè)專注于機(jī)器人本體的研發(fā)和量產(chǎn)，對(duì)于大模型則采取外部合作的方式。這類企業(yè)包括Sanctuary AI、1X、Agility Robotics等，它們?cè)跈C(jī)器人本體制造方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

　　第三類是大模型科技公司，該類企業(yè)擁有強(qiáng)大的大模型研發(fā)能力，主要為其他機(jī)器人廠商提供大模型技術(shù)支持。國(guó)際上知名的有OpenAI、微軟、英偉達(dá)等，國(guó)內(nèi)的字節(jié)跳動(dòng)、百度、華為等也在這一領(lǐng)域積極布局。

　　8.1本體+大模型自研重點(diǎn)公司-宇樹(shù)機(jī)器人

　　杭州宇樹(shù)科技是一家世界知名的機(jī)器人公司，專注于消費(fèi)級(jí)、行業(yè)級(jí)高性能四足機(jī)器人，人形機(jī)器人的自主研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。是全球首家公開(kāi)零售高性能四足機(jī)器人并最早實(shí)現(xiàn)行業(yè)落地的公司，全球銷量歷年領(lǐng)先。

　　人形機(jī)器人本體方面，宇樹(shù)全棧自研電機(jī)、減速器、控制器、激光雷達(dá)等機(jī)器人關(guān)鍵核心零部件和高性能感知及運(yùn)動(dòng)控制算法，整合機(jī)器人全產(chǎn)業(yè)鏈，在足式和人形機(jī)器人領(lǐng)域達(dá)到全球技術(shù)領(lǐng)先。

　　在大模型算法方面，宇樹(shù)自主研發(fā)的UnifoLM大模型，如同機(jī)器人的智能大腦，具備強(qiáng)大的多模態(tài)感知和決策能力。該模型能夠融合視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等多種傳感器信息，對(duì)周?chē)h(huán)境進(jìn)行全面感知和理解。

　　公司目前動(dòng)態(tài)平衡算法能實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)響應(yīng)（單腿飛踢時(shí)重心補(bǔ)償），強(qiáng)化學(xué)習(xí)框架支持空中回旋踢、前空翻等高難度動(dòng)作，2025年春晚表演中動(dòng)作同步精度達(dá)毫米級(jí)。

　　9.產(chǎn)業(yè)鏈

　　上游為核心零部件（芯片、減速器、絲杠、傳感器）、具身智能和控制器。

　　中游為本體制造。

　　下游為工業(yè)制造、商用、家用等領(lǐng)域。

　　從產(chǎn)業(yè)鏈端來(lái)看行業(yè)的增長(zhǎng)邏輯：

　　供給側(cè)方面，核心邏輯是技術(shù)、產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展推動(dòng)機(jī)器人能力提升、接近甚至超過(guò)人類的能力，帶來(lái)長(zhǎng)期性價(jià)比，從而帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)蛻變。

　　需求側(cè)方面，核心邏輯是人力短缺尤其是技能型勞動(dòng)力和服務(wù)勞動(dòng)力短缺，伴隨老齡化、人力成本上升趨勢(shì)，以及高端制造產(chǎn)業(yè)對(duì)效率要求日益苛刻、居民對(duì)可靠且即時(shí)的高質(zhì)量服務(wù)需求，從而帶動(dòng)工業(yè)和社會(huì)對(duì)更加智能的機(jī)器人需求。

　　9.1.軟件系統(tǒng)

　　在機(jī)器人領(lǐng)域，軟件算法策略通常被劃分為“大腦”和“小腦”兩個(gè)部分。“大腦”主要負(fù)責(zé)感知外部環(huán)境，并模擬人類的思維決策過(guò)程，而“小腦”則模仿生物的運(yùn)動(dòng)機(jī)制，負(fù)責(zé)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制。

　　隨著AI大模型的不斷發(fā)展，機(jī)器人的“大腦”智能化程度得到了顯著提升，已經(jīng)具備了初步的人類腦力水平，但還處于發(fā)展初期階段。

　　“小腦”部分則是一個(gè)復(fù)雜的綜合系統(tǒng)，它由一系列算法和硬件設(shè)備組成，包括傳感器融合模塊、動(dòng)力學(xué)模型和控制器等，用于控制人形機(jī)器人全身幾十個(gè)自由度的高維運(yùn)動(dòng)。國(guó)內(nèi)部分廠商運(yùn)動(dòng)控制做得相對(duì)較好。

重點(diǎn)關(guān)注具身智能

　　以智元機(jī)器人El-Brain 框架為例，將機(jī)器人思維系統(tǒng)分為四層，云端超腦、大腦、小腦、腦干，各層級(jí)協(xié)同合作，全方位提升機(jī)器人的智能化水平。

　　9.2.硬件系統(tǒng)

　　人形機(jī)器人復(fù)雜程度是機(jī)器人之最，上游核心零部件由電機(jī)、減速器、絲杠、傳感器等組成。

　　各零部件產(chǎn)業(yè)價(jià)值比重：行星滾珠絲杠19%>無(wú)框力矩電機(jī)16%>減速器13%>力傳感器11%>空心杯電機(jī)8%；

　　從技術(shù)壁壘看：行星滾柱絲杠>六維力矩傳感器>諧波減速器>空心杯電機(jī)>無(wú)框力矩電機(jī)。

　　從行業(yè)規(guī)模及增速來(lái)看：重點(diǎn)關(guān)注3D機(jī)器視覺(jué)、行星滾柱絲杠、靈巧手、六維力矩傳感器、減速器等零部件。

綜合來(lái)看，重點(diǎn)關(guān)注行星滾柱絲杠、六維力矩傳感器、諧波減速器

　　二、人形機(jī)器人核心零部件

　　關(guān)節(jié)系統(tǒng)解析

　　1.核心零部件：減速器

　　減速器是旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的核心部件，是連接動(dòng)力源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的中間機(jī)構(gòu)，具有匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用。

　　按照結(jié)構(gòu)與傳動(dòng)原理不同可將減速器分為諧波減速器、RV減速器及行星減速器。

　　1.1.核心零部件：諧波減速器

　　思考：上肢選擇——諧波or行星減速機(jī)?

　　人形機(jī)器人上肢的重要性是顯著高于下肢的，因?yàn)橐恢币詠?lái)機(jī)器人是否做成擬人形態(tài)都存在爭(zhēng)議。 決定人形機(jī)器人的實(shí)用性，其最重要的核心指標(biāo)包括——承重、自重、體積大小和價(jià)格。

　　諧波減速機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于體積小、重量輕、減速比大，能滿足上肢對(duì)承重、自重和體積的要求，但價(jià)格貴、抗沖擊能力差、極限承重低。

　　行星減速機(jī)則價(jià)格便宜、抗沖擊能力強(qiáng)，量產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性好，但減速比較低、承重差，多級(jí)減速會(huì)導(dǎo)致體積和重量增加，使上肢變得臃腫。

　　短期內(nèi)，諧波減速機(jī)是上肢方案的唯一解，但不是最優(yōu)解。

　　1.2核心零部件重點(diǎn)公司-同川科技

　　深圳市同川科技有限公司成立于2012年，公司主營(yíng)機(jī)器人核心部件（子品牌： 同川精密） 及工業(yè)自動(dòng)化 （子品牌： 同川TCR）。產(chǎn)品主要有諧波減速器、協(xié)作機(jī)器人關(guān)節(jié)，機(jī)電一體化執(zhí)行器等，主要運(yùn)用于工業(yè)機(jī)器人，航空航天，機(jī)床設(shè)備、新能源裝備，數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)，半導(dǎo)體設(shè)備醫(yī)療器械等領(lǐng)域。

　　2.核心零部件：行星滾柱絲杠絲杠

　　是機(jī)械設(shè)備中將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)元件。絲杠主要應(yīng)用于傳動(dòng)和控制系統(tǒng)中，可分為滾珠絲杠、行星滾柱絲杠和梯形絲杠。

　　與滾珠絲杠相比，行星滾柱絲杠負(fù)載高、壽命長(zhǎng)、轉(zhuǎn)速與加速度大。更適合應(yīng)用于人形機(jī)器人。滾柱絲杠具有高承載、耐沖擊、體積小、高速度可達(dá)6000RPS（滾珠絲杠為3000-5000rps）、噪音低、壽命長(zhǎng)（壽命是滾珠絲杠的10倍以上）等特點(diǎn)。其中，行星滾柱絲杠對(duì)沖擊載荷的魯棒性使其非常適合機(jī)器人的腿部，尤其是設(shè)計(jì)受到空間和重量限制時(shí)。

　　行星滾柱絲杠具有較高的技術(shù)壁壘，主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與材料選擇、表面熱處理、磨削、量產(chǎn)等方面：

　　思考：下肢選擇——行星滾柱絲杠 or 行星減速器?

　　短期選擇：行星減速機(jī)更優(yōu)

　　性價(jià)比突出：價(jià)格僅為絲杠的1/10-1/100，量產(chǎn)成本可控。

　　場(chǎng)景適配性：下肢以支撐為主，一級(jí)減速即可滿足需求，無(wú)需高扭矩。

　　國(guó)內(nèi)廠商驗(yàn)證：樂(lè)聚、優(yōu)必選、眾擎等頭部企業(yè)均采用行星減速機(jī)方案。

　　長(zhǎng)期展望：兩種方案共存

　　絲杠潛力：若未來(lái)國(guó)產(chǎn)化實(shí)現(xiàn)、價(jià)格降至與減速機(jī)相當(dāng)，且上肢承重突破，絲杠在高負(fù)載場(chǎng)景將更具優(yōu)勢(shì)。

　　分工明確：家庭場(chǎng)景以行星減速機(jī)為主，工廠等高負(fù)載場(chǎng)景采用行星滾柱絲杠。

　　2.1核心零部件重點(diǎn)公司-新劍傳動(dòng)新劍傳動(dòng)

　　已建成國(guó)內(nèi)首條行星滾柱絲杠產(chǎn)線，其深耕機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)，行星滾柱絲杠產(chǎn)品已應(yīng)用于人形機(jī)器人。

　　截至2024年底，新劍傳動(dòng)擁有年產(chǎn)350萬(wàn)套滾珠絲杠和行星滾柱絲杠的產(chǎn)能，產(chǎn)品廣泛用于汽車(chē)底盤(pán) EMB 制動(dòng)系統(tǒng)、人形機(jī)器人線性驅(qū)動(dòng)等多個(gè)領(lǐng)域。2024年12月，新劍傳動(dòng)獲批了年產(chǎn)100萬(wàn)臺(tái)人形機(jī)器人及汽車(chē)行星滾柱絲杠產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目建設(shè)用地，未來(lái)有望進(jìn)一步擴(kuò)大產(chǎn)能與市場(chǎng)影響力。

　　本期內(nèi)容小結(jié)：

　　人形機(jī)器人行業(yè)近幾年發(fā)展受益于AI大模型+大廠入局拉動(dòng)產(chǎn)業(yè)熱情，未來(lái)增長(zhǎng)來(lái)源于供給端（降本和技術(shù)提升）+需求端（勞動(dòng)力成本上升）。

　　本期核心零部件中我們看好線性關(guān)節(jié)中行星滾柱絲杠和諧波減速器（高價(jià)值量、高壁壘和復(fù)合增長(zhǎng)率）。

　　下期內(nèi)容將重點(diǎn)關(guān)注具身智能和靈巧手，以及對(duì)整個(gè)行業(yè)的思考。