01 空心杯電機
人形機器人手部關(guān)節(jié)空間狹小，需要具備一定承載力，空心杯電機是實現(xiàn)靈巧手功能的關(guān)鍵。
空心杯電機屬于直流永磁的伺服電機，是一種微特電機（尺寸不超過40mm），具有突出的節(jié)能特性、靈敏方便的控制特性和穩(wěn)定的運行特性，技術(shù)先進性十分明顯。
其最大的特點在于突破傳統(tǒng)電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，采用無鐵芯轉(zhuǎn)子。
無鐵芯的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)能夠徹底消除鐵芯中存在的渦流，從而消除其帶來的電能損耗。
此外，電機的重量和轉(zhuǎn)動慣量大幅度降低，完美契合人形機器人對應(yīng)手指關(guān)節(jié)輕量化、高精度等需求。
市場格局方面，海外的主要制造商包括瑞士MaxonMotor和德國Faulhaber等主導(dǎo)空心杯電機市場，國內(nèi)企業(yè)正逐步突破量產(chǎn)壁壘。
空心杯電機的難點在于繞線工藝，目前國內(nèi)許多廠商不具備自動繞線工藝。
根據(jù)公開資料顯示，國內(nèi)廠商江蘇雷利具備自動繞線生產(chǎn)線，與鼎智科技合作共同研發(fā)繞線設(shè)備。江蘇雷利8mm有刷空心杯和10mm無刷空心杯已經(jīng)自研完成，且16mm空心杯電機已批量生產(chǎn)，供貨于海外市場。部分線性傳動產(chǎn)品在人形機器人領(lǐng)域送樣并獲得客戶階段性認可，目前未形成大批量訂單。
鳴志電器在人形機器人應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ｗ⒂谑终颇＝M及指模所用的控制電機模組的研發(fā)和制造，具備該類控制電機模組的核心研發(fā)與制造技術(shù)，目前已經(jīng)向該領(lǐng)域頭部客戶提交了全套技術(shù)方案及樣機，供客戶作可靠性及實際應(yīng)用的測試驗證。
拓邦股份在空心杯電機目前已接到行業(yè)內(nèi)客戶需求；偉創(chuàng)電氣針對人形機器人市場自主研發(fā)了10mm直流無刷空心杯電機系統(tǒng)，空心杯電動機模組產(chǎn)品已取得小批量訂單。
根據(jù)特斯拉Optimus已公布的方案進行測算，Optimus每只靈巧手上都裝有6個由空心杯電機驅(qū)動的空心杯關(guān)節(jié)，為靈巧手提供多達11個自由度，使其能夠?qū)崿F(xiàn)更加靈活的操作。
02 無框力矩電機
無框電機屬于伺服電機的一種，是驅(qū)動人形機器人執(zhí)行器工作的動力來源。
無框電機消除了傳統(tǒng)電機的鐵芯，結(jié)構(gòu)緊湊小巧，可實現(xiàn)更高的功率密度，具有低能耗和低摩擦的特點。
Optimus執(zhí)行器中電機結(jié)構(gòu)拆解：
高效無框電機是人形機器人廠家的核心護城河，行業(yè)目前存在較高的技術(shù)壁壘，廠家多以自研電機為主，重研發(fā)輕制造，量產(chǎn)售賣廠家少。
全球市場呈頭部集中的格局，無框力矩電機主要制造商包括科爾摩根（美國）、威騰斯坦（德國）、尼得科（日本）、派克漢尼汾（美國）、MAXONMOTOR（瑞士）等。
我國無框電機行業(yè)玩家少，集中度較高，頭部企業(yè)占據(jù)市場主導(dǎo)地位。
根據(jù)公開信息顯示，國內(nèi)無框電機主要參與者包括步科股份、昊志機電、雷賽智能、偉創(chuàng)電氣、禾川科技等。
此外，無框力矩電機的性能在很大程度上取決于其電機結(jié)構(gòu)和編碼器。
編碼器影響電機運動控制功能，高端產(chǎn)品主依賴進口重要元件芯片、碼盤的制作工藝難度較大，是國產(chǎn)化的主要壁壘。
市場格局方面，編碼器市場長期被海外企業(yè)占據(jù)，例如海德漢、多摩川、雷尼紹等。據(jù)MIR數(shù)據(jù)，2023年多摩川和海德漢兩家合計在我國市占率約42%。
我國本土領(lǐng)先供應(yīng)商包括禹衡光學(xué)（奧普光電）、長春匯通（匯川技術(shù)）、宜科電子，蘇州捷之碩等，其中禹衡光學(xué)在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位、技術(shù)水平能夠和外資競爭，市占率約7.7%。
03 減速器
機器人領(lǐng)域使用的精密減速器包括RV減速器、諧波減速器、精密行星減速器、擺線針輪減速器、濾波減速器等。
人形機器人對減速器小型化和輕量化要求高，因此諧波和精密行星減速器最適配。
諧波減速器是旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的核心部件，在機器人小臂、腕部、手部等部位具有較大優(yōu)勢。
主要是由波發(fā)生器、柔輪、剛輪組成，其工作原理是利用波發(fā)生器使柔輪產(chǎn)生可控彈性變形，并與剛輪相嚙合來傳遞運動和動力的齒輪傳動。
其具有單極傳動比大、體積小、質(zhì)量小、運動精度高并能在密閉空間和介質(zhì)輻射的工況下正常工作的優(yōu)點。
競爭格局方面，海外代表廠商為日本哈默納科、日本新寶，國內(nèi)廠商綠的諧波率先打破國外壟斷引領(lǐng)國產(chǎn)替代。國內(nèi)實力較強的諧波減速器企業(yè)還包括來福諧波、福德機器人、大族傳動、同川科技等。
精密行星減速器方面，國產(chǎn)高端精密行星減速器傳動精度、傳動效率、噪音等關(guān)鍵指標已達到國際先進水平，在部分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了進口替代。
國內(nèi)機器人廠商宇數(shù)科技-G1選擇自研一體化執(zhí)行器（減速器選用行星減速器），手部、腰部均選用行星減速器，整體大約需要37個行星減速器；傅利葉智能-FourierGR1選擇自研一體化執(zhí)行器（減速器選用行星減速器），單個靈巧手帶有6個自由度，腿部和手臂分別有超過5個自由度，整體大約需要32個行星減速器。
精密行星減速器供給格局相對更分散，全球主要是日本新寶、紐卡特等國外巨頭，國內(nèi)科峰智能的市場份額約5%左右，中大力德、智同科技等也是精密行星減速器主要參與廠商。
此外，RV減速器有更高的剛性和扭矩承載能力，進而具有負載大、疲勞強度穩(wěn)定、傳動比范圍大的特點。目前國內(nèi)RV減速器生產(chǎn)規(guī)模較大的廠商主要有雙環(huán)傳動、中大力德、南通振康、秦川機床等，其中雙環(huán)傳動RV減速器市占率15.1%。
04 六維力傳感器
六維力傳感器是人形機器人傳感器中價值量最高的部分。
與單維力傳感器相比，多維力矩傳感器除了要解決對所測力分量敏感的單調(diào)性、一致性問題外，還需解決因結(jié)構(gòu)加工和工藝誤差引起的維間干擾問題、動靜態(tài)標定問題以及矢量運算中的解耦算法和電路實現(xiàn)等，對設(shè)備和材料要求較高，研發(fā)制造難度遠高于單維力傳感器。
整體來看，六維力傳感器行業(yè)壁壘高，除了核心的技術(shù)復(fù)雜性和設(shè)備制造難度之外，還存在其他多方面的問題，如資金壓力、行業(yè)標準等，以及上游生產(chǎn)的技術(shù)要求和下游市場的渠道問題對行業(yè)發(fā)展的限制。
六維力傳感器當前市場規(guī)模較小，MIR 預(yù)測2026 年后有望出現(xiàn)爆發(fā)式增長。
特斯拉 Optimus 人形機器人中使用的傳感器：
目前已使用六維力傳感器的產(chǎn)品包括特斯拉Optimus、優(yōu)必選WalkerX、達闥小紫XR-4等。
根據(jù)MIR數(shù)據(jù)，我國六維力傳感器市場集中度較高，國內(nèi)廠商宇立儀器、藍點觸控、坤維科技、海伯森、鑫精誠等是行業(yè)主要參與者，柯力傳感、東華測試、昊志機電等近年來也在該領(lǐng)域加速布局。
05 柔性觸覺傳感器
觸覺傳感器在很大程度上取決于其是否具有柔性，因此柔性觸覺傳感器往往具有更高的價值。
柔性觸覺傳感器可以使機器人直接感知環(huán)境可使機器人直接感知環(huán)境。
特斯拉Optimus-Gen2靈巧手新方案共11個自由度，每根手指搭配觸覺傳感器，操作更加靈活，是相比上一代最大的邊際變化之一。
Optimus的每只手指均配備柔性觸覺傳感器：
市場格局方面，目前柔性觸覺傳感器技術(shù)由國外企業(yè)領(lǐng)先，全球范圍內(nèi)生產(chǎn)商主要包括Novasentis、Tekscan,Inc.等。國內(nèi)柔性傳感器主要應(yīng)用于消費電子領(lǐng)域，人形機器人領(lǐng)域的應(yīng)用目前尚處于驗證和測試階段，尚未實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，主要布局廠商包括漢威科技、帕西尼、申昊科技、墨現(xiàn)科技、鈦深科技等。
06 視覺傳感器
視覺傳感器作為人形機器人的“眼睛”，根據(jù)圖像信息獲取維度、處理數(shù)據(jù)類型的不同，可分為2D視覺與3D視覺。
2D視覺通過工業(yè)相機來獲取平面圖片，基于物體的平面特征進行分析，但無法獲取空間坐標信息。
3D視覺能夠采集視野內(nèi)空間每個點位的三維坐標信息，通過算法獲取三維立體成像，并分析出目標在空間中的位置、形狀、體積、平面度等信息。
國內(nèi)3D視覺感知行業(yè)由早期工業(yè)級向消費級拓展，產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)進程加速，領(lǐng)先布局企業(yè)包括奧比中光、?？低?、奧普特、凌云光、天準科技、矩子科技、中科慧眼等。
07 行星滾柱絲杠
絲杠是實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動與直線運動相互轉(zhuǎn)化的傳動機構(gòu)，常見絲杠品類包括梯形螺紋絲杠、滾珠絲杠和行星滾柱絲杠，性能逐一提升。
特斯拉Optimus機器人采用反向式行星滾柱絲杠方案，其具有結(jié)構(gòu)緊湊、承載力大等優(yōu)勢，可用于線性執(zhí)行器實現(xiàn)關(guān)節(jié)傳動的精準控制，更好地幫助機器人執(zhí)行復(fù)雜精細的任務(wù)。
行星滾柱絲杠主要由絲杠、滾柱、螺母、內(nèi)齒圈、保持架和彈性擋圈組成，可以將絲杠旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)槁菽钢本€運動，主要用于人形機器人線性關(guān)節(jié)，可以提升腿部關(guān)節(jié)的扭矩密度。
行星滾柱絲杠有三大技術(shù)壁壘：原材料、工藝流程、生產(chǎn)設(shè)備。
全球代表性行星滾柱絲杠企業(yè)主要分布在德國、瑞士和瑞典，主要市場份額由Rollvis、GSA和Ewellix占據(jù)。
根據(jù)公開信息，目前已布局行星滾柱絲杠的主要企業(yè)有北特科技、恒立液壓、貝斯特、雙林股份、五洲新春、禾川科技、斯菱股份、新劍傳動、南京工藝、鼎智科技、KGG等。
當前隨著特斯拉人形機器人量產(chǎn)臨近，國內(nèi)外廠商也極加速入局，已經(jīng)有眾多人形機器人廠商發(fā)布了產(chǎn)品樣機，領(lǐng)先廠家已經(jīng)開始規(guī)模量產(chǎn)的規(guī)劃，人形機器人產(chǎn)業(yè)正形成從加速過渡到擴張期，產(chǎn)業(yè)鏈各細分環(huán)節(jié)有望迎來百花齊放。
（來源樂晴智庫精選）
