人形机器人五大核心新技术解析

乐晴智库精选

2025/12/04

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捷哥的行业宇宙传感器手套由于传统灵巧手容易被工况划伤传感器，更换整只灵巧手成本太高，机器人灵巧手手套成为增量。据北美人形机器人公司Proception创始人Jay称，人形机器人配备手套/皮肤将成为新常态。传感器手套能够捕捉手指的弯曲、伸展、旋转等细微动作，以及手掌的朝向和手部的移动速度等信息。例如，mHand Pro动捕数据手套双手共装配16个9轴惯性传感器，能提供高精度的手指动作捕捉功能。国内已有多家厂商在传感器手套及相关领域展开布局，部分厂商梳理：汉威科技：柔弹性传感器高性能款每平方厘米触点超100个，可捕捉羽毛拂过级别的微压力信号，兼具超薄形态、毫秒级响应及定制化优势。福莱新材：通过第三代电子皮肤产品切入传感器领域。该柔性传感器支持人形机器人、灵巧手的精密装配及智能伴侣产品的交互，实现从指尖到全身的触觉覆盖。晶华新材：通过子公司北京晶智感新材料有限公司布局柔性触觉传感器，重点突破多模态感知技术。其产品拥有PI膜、纺织物、自修复弹性体等多元基底材料，可适配不同领域需求。例如，L20工业版灵巧手触觉方案可实现1万+触觉点效果与“全掌协同”。电子皮肤电子皮肤也称柔性传感器，是模拟并超越人类皮肤功能的可穿戴柔性仿生传感器，可以模仿人体皮肤对外界环境的感知。电子皮肤产业链在上游原材料包括各种导电材料、柔性基底材料、封装材料等；下游环节是系统集成与应用开发。特斯拉Optimus人形机器人采用的Interlink压阻式传感器，通过压力-电阻转换原理实现触觉反馈，或有望成为长期主流路径。国内方面，与特斯拉技术路线一致的布局的部分厂商包括汉威科技子公司苏州能斯达研发的柔性纳米仿生电子皮肤包含压阻式技术；福莱新材FOS系列电子皮肤具备多模态感知融合（压力+温度+剪切力），采用柔性印刷电子工艺将不同功能层集成于单片基底，解决多传感器协同误差问题；德尔未来与高校联合开发自供电透明E-skin，解决传统传感器刚性问题；祥源新材生产的发泡材料可作为传感器的压电功能层，实现压力和震动的感知，在实验室技术层面验证了压阻式传感方案的可行性；申昊科技已形成接近式、预接触式、接触式、指压式四大基础产品矩阵；日盈电子电子皮肤压阻式产品聚焦于指尖，单指27触点（2温度+25压力）。02新型电机当前人形机器人技术路线尚未收敛，电机力矩密度提升及轻量化势在必行，头部公司积极寻求新的电机路线。目前市场浮现出谐波磁场电机及轴向磁通电机两条技术路径。谐波磁场电机谐波磁场电机，又称谐波电机，是提升人形机器人电机力矩密度和实现轻量化的技术路径之一，通过磁场调制效应与高磁能级材料应用来提升性能、解决温升和轻量化痛点。在相同体积下输出更高功率，功率密度可突破10kW/kg，较传统电机提升50%以上。例如，智元远征A2 Max机器人关节峰值扭矩达450Nm，得益于谐波磁场电机的应用。恒帅股份、德昌电机、伟创电气、兆威机电、鸣志电器、步科股份等在该环节均有所布局。轴向磁通电机特斯拉新一代Optimus新结构也聚焦电机优化。传统电机方案升级突破的空间较小，轴向磁通电机是轻量化的新技术方向之一。轴向磁通电机形状扁平，又称“磐式电机”，有效磁面积位于电机转子表面，因此相同体积扭矩更大，且重量轻，更适配机器人下肢应用。其重量仅为径向电机的1/2，铁损降低20%，铜绕组利用率提升至85%，电机的持续功率输出能力提升45%，有效解决了高功率密度下散热难题。相同功率下，轴向电机的轴向长度可以缩短高达80%，功率密度能达到8-28kW/kg，相当于顶级径向电机的5.6倍。国内目前轴向磁通电机有量产能力的包括宁德投资的PGDL和东睦的小象电动，PGDL聚焦电动商用车和工程机械领域，属于大型轴向磁通产品、小象深耕轴向磁通电机领域（东睦股份持股）。此外，卧龙电驱、夏厦精密、信捷电气（工控二线厂商第一家布局）、明阳电路、信质集团、易德龙、英搏尔、江苏雷利等厂商均有布局。03氮化镓器件驱动方案特斯拉近期展示的2.5-3代之间的机器人，其运动能力、步姿和灵巧手都有了大幅提升。运动能力改善受益于新的训练方式，且验证到特斯拉机器人开始尝试新一代GaN的驱动方案。目前一台人形机器人包含大、小关节电机约30至40个，小关节使用3至6颗GaN器件，最大的关节需要使用24颗GaN器件，一台人形机器人共需要使用氮化镓器件约300颗。随着机器人自由度和功率密度的提升，单个机器人在电机驱动、GPU电源、BMS等部位使用的氮化镓器件数量有望超过1000颗。GaN驱动具有诸多优势、唯一高成本劣势也可以通过降低总体BOM来平衡。国内外主流机器人公司均使用氮化镓GaN关节电机驱动，如特斯拉、Figure、智元、宇树、乐聚等，目前正形成新的产业趋势来未来用量有望持续提升。氮化镓驱动有望替代IGBT，单个驱动板现价2k以上，加快电机电流响应速度。英诺赛科、睿能科技、宏微科技、固高科技等相关厂商在该领域有所布局。04新型减速器特斯拉人形机器人OptimusGen3在减速器环节或增配减速器，摆线针轮减速器成为新趋势。减速器是连接动力源和执行机构的中间机械部件，起到增加传动精度和增加负载能力的作用。精密减速器主要分为刚性（如 RV、摆线减速器、行星减速器）与柔性（如谐波减速器）两类。从当前各家人形机器人本体结构上看，使用较多的是谐波和行星减速器。谐波减速器传动比大且体积小，因优秀的性能成为首选；行星方案体积小且寿命高，作为谐波减速器的有效补充方案在某些场景下得以应用；RV方案精度高且疲劳强度高。国内厂商方面，绿的谐波在柔轮制造方面拥有多项专利技术；中大力德、同川科技、大族激光、昊志机电、瑞迪智驱等在柔轮制造领域也有成熟经验。翔楼新材精密冷轧和热处理领域核心技术引领国产替代；金帝股份自主研发的“精密冲压替代锻造”工艺通过客户验证，解决了国产柔轮“卡脖子”难题；长盛轴承的谐波减速器专利中，柔轮部分采用了金属杯环和注塑壳的组合结构，保证了柔轮的强度和刚度，且降低制造成本；金沃股份在锻造领域加速布局。摆线减速器摆线减速器有望成为人形机器人关节传动新方向。其具备大扭矩、抗冲击性、传动精度高等特点，兼具谐波减速器和行星 减速器的优势，在高减速比和高精度情况下，负载也可保 持较高水平。摆线针轮减速器有望应用于人形机器人腰髋等重负载部位：资料来源：Tesla AI DAY摆线减速器的核心部件为内齿圈和摆线轮，减速靠 二者啮合：内齿圈固定，摆线轮绕其旋转，通过齿数差减速，输入时 的偏心运动辅助提升减速比。摆线克服了谐波柔性传动易 受瞬时冲击影响寿命的缺陷，后续有望迎来广阔替代空间。国内在摆线减速器产品上相关布局厂商包括中大力德、豪能股份、双环传动、科达利、禾川科技、福达股份、精锻科技等。例如，科达利在 WIC 展会展出 PEEK 材料谐波减速器，推出四款摆 线减速器型号，外观与一般减速器相似；禾川科技针对人形机器人设计了Hu-MCS系列轻量化高效能摆线关节执行器；双环传动子公司环动科技在摆线减速器方面有技术。Agility Robotics 机器人使用摆线减速器：资料来源：IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA)，6618-662404人形机器人轻量化当前轻量化势在必行，成为主流主机厂正在发力的方向。优必选Walker C在身高增加33cm的 基础上将重量降低了20kg。天工Ultra的整机重量为55kg，较天工1.2MAX降低5kg。特斯拉Optimus从最初的Gen 1的73kg降低至Gen 2的63kg。人形机器人部分产品的重量迭代：资料来源：焉知汽车、东吴证券、行行查结构件和骨骼总计占人形机器人总重量比例为20-50%。人形机器人实现轻量化主要可通过结构优化、零部件替换、原材料替换三个角度出发。结构轻量化：低成本易落地的轻量化基础。通过优化机器人结构形状、尺寸及拓扑设计实现减重，无需更换材料，具备成本低、易落地的优势。关节模组和结构件是核心优化对象。特斯拉用“汽车级供应链”降低机器人成本，如一体化压铸机身、AI算法优化运动控制。相关厂商中，例如，中大力德提供精密行星减速器、RV减速器，适配特斯拉Optimus关节模组，国产化率超80%。鸣志电器空心杯电机用于灵巧手，占特斯拉采购额15%，支持高精度抓握。宇树科技采用一体化关节设计，减少非必要外观结构件。智元机器人与上纬新材合作，采用碳纤维复合材料优化躯体结构，减重30%。例如，在零部件应用中，长盛轴承自润滑关节轴承小批量供货，适配H1关节模组。智元机器人产业链环节中，江苏雷利空心杯电机及伺服系统批量供货，适配灵犀X2关节。 龙溪股份关节轴承国产化替代，适配双足机器人步态控制。人形机器人材料轻量化：用高强度轻质材料（如PEEK、碳纤维复合材料、镁铝合金）替代传统金属，在保障结构强度的同时降低能耗。以特斯拉为代表的厂商正在经历PEEK材料应用范围逐步扩容的关键阶段。特斯拉第二代人形机器人采用了更多的关节及轻量化材料：国内PEEK材料相关布局厂商中，中研股份国内PEEK产能第一，全球第四，牵头起草PEEK首套国家标准；中欣氟材聚焦PEEK原料DFBP；沃特股份实现“合成-改性-加工”全流程自主掌控；金发科技改性塑料龙头，PEEK材料应用于机器人关节；新瀚新材为威格斯、索尔维等供应原料，与小鹏机器人合作开发关节结构件；凯盛新材、肇民科技主要是将 PEEK 材料加工成精密注塑件。镁合金压铸头部企业星源卓镁、宝武镁业、轻量化关节件厂商有旭升集团等都在镁材料轻量化领域有所布局。整体来看，近两年国产机器人品牌迎头赶上，新产品与新技术百花齐放，已经形成了全尺寸机器人、机器狗、轮式机器人等全系列产品。宇树、智元、银河通用、乐聚和优必选等国产品牌在硬件层面依靠产业规模+高效率迅速降本。从产业趋势来看，伴随国内外政策力度加大，品牌定型以及量产节奏提速，人形机器人产业链各环节有望迎来高速增长机遇。更多AI产业链、商业航天、人形机器人、半导体、量子科技、固态电池、新能源、大消费、创新药等重点行业最新进展和研究资料，仅发布在知识星球。欢迎加入！推荐一个专注行业研究和产业链分析的公众号，欢迎关注！","kind":"news","is_publish_news":true,"is_publish_highlight":false,"is_publish_live":false,"is_publish_wemedia":null,"editions":null,"column":"","sentiment":"0","news_tag":"","news_rank":0,"isVideo":false,"video":null,"symbols":[],"gpt_button":0,"need_auth":false,"need_login_tip":false,"code":"91000000","status":"200"}}}