01人形机器人全景图

02 人形机器人发展历程和技术分级

定义：人形机器人指模仿人类外观和行为，具备较高智能化水平的机器人。

      为满足丰富下游需求，人形机器人已开发出众多适应性品类。由于人形的开发难度大企业为快速完成功能开发、实现应用落地，在人形机器人的研发过程中，采用了诸如反关节、轮式、轮腿结合式、两指/三指灵巧手等方式代替完全拟人的结构，并实现部分拟人化功能。

03人形机器人的硬件介绍

       主要是各类零部件，其中核心零部件对性能和功能起着关键作用，像丝杠、无框力矩电机、减速器、力传感器、空心杯电机、轴承等，这些就像机器人的关节、肌肉和神经，直接决定了它动作的精度、负载能力、灵活度以及整体可靠性。

图：特斯拉Optimus机械部件拆解

从成本占比来看，电机、传感器、减速器、丝杠是大头。丝杆占 19.00%，无框力矩电机占 16.00%，减速器占 13.00%，力传感器占 11.00%，空心杯电机占 8.00%，轴承占 5.50%。

03.1人形机器人的硬件 — 丝杠

行星滚柱丝杠这东西，体积小、精度高、输出力大，还耐用稳定。

图：标准行星滚柱丝杠结构组成

2023 年中国丝杠市场（不算人形机器人）规模约 25.7 亿元，其中滚珠丝杠卖得最多，占 61%；梯形丝杠占 35%；行星滚柱丝杠用得还少，只占 4%。

但按人形机器人主要厂商的量产进度看，到 2029 年全球行星滚柱丝杠的市场增量能到 112 亿元，增长空间非常大，也进一步验证了人形机器人的市场空间。

03.2人形机器人的硬件 — 电机

无框力矩电机由定子和转子两个核心部件组成。跟有框电机比，它的明显优势是结构模块化程度高、安装方便，正好贴合现在驱动系统往高度集成方向发展的趋势。

图：无框力矩电机结构组成

特斯拉 Optimus 人形机器人的 28 个关节驱动系统，核心都是高功率密度的无框力矩电机。按人形机器人主要厂商的量产进度和每台的装配数量算，到 2029 年全球无框力矩电机的市场增量能到 140 亿元。

03.3 人形机器人的硬件 — 减速器

谐波齿轮减速器的工作原理：靠波发生器让柔轮产生有控制的弹性变形，再和刚轮配合，完成运动和动力的传递。它的特点是体积小、重量轻、传动比大。

图：谐波减速器结构示意图

工业机器人是谐波减速器用得最多的地方，2023 年这一领域占比达 75%；2024 年国内工业机器人用的谐波减速器消费量有 79.55 万台。

按人工智能公司的量产计划，2026 到 2029 年全球人形机器人产量会达到 15 万、30 万、50 万、100 万台。假设每台人形机器人需要装 14 个谐波减速器，到2029 年人形机器人对它的需求会增加到 1400 万台，而全球的市场增量就有 84 亿元。

03.4 人形机器人的硬件 — 传感器

六维力矩传感器能给出完整的空间力学反馈，能明显提升机器人的定位精度、平衡控制、力量控制、紧急制动、交互安全性和主动抑制振动的能力。

人形机器人有望拓宽力传感器市场，2030 年全球市场规模可能超过 300 亿元，其中人形机器人领域的六维力传感器市场规模将达 138 亿元。而 AI 技术不断完善，全球人形机器人的量产和商业化会持续推进。

03.5人形机器人的硬件 — 灵巧手

灵巧手就像人形机器人的 “万能指尖”，相当于人类的手 —— 靠驱动系统提供 “力气”，传动系统搭建 “骨架”，感知系统充当 “神经”，三者配合让机器人能灵活抓握、操作。

03.6 人形机器人的硬件 — 电池

       按照主流人形机器人的电池特性分为三元锂电池、磷酸铁锂电池、半固态电池和全固态电池，其他主流人形机器人高镍三元/磷酸铁锂电池。

04 人形机器人的硬件 — 电池

      人形机器人由“大脑”、“小脑”和“肢体”三部分组成。“大脑”负责环境感知、行为控制等，基于人工智能大模型技术。“小脑”控制运动，依靠人工智能、自动控制等技术。“肢体”实现高动态运动，集成多种技术，包括仿人机械臂、灵巧手等，通过传感器和动力单元，实现能源与结构感知一体化。

05 人形机器人的市场规模

国内人形机器人市场增长会比全球平均快。2024 年国内市场规模 21.58 亿元，到 2030 年能接近 380 亿元，年均增速超 61% 。2024 年全球市场规模 10.17 亿美元，2030 年能到 150 亿美元，年均增速超 56% 。

06 人形机器人的应用领域