人形机器人产业链各环节梳理

人形机器人产业链主要由上游零部件、中游人形机器人本体及下游终端应用等环节组成。

1.人形机器人上游核心零部件分析

人形机器人的上游包括减速器、电机、丝杠、控制器、传感器等硬件部分，以及软件系 统部分。在整条产业链中，从长期来看，最具价值的部分在于软件部分，即能够自研或掌握 运动控制、人工智能算法等核心技术者，将掌控人形机器人的中枢与大脑，某种程度上将有 望在技术层面主导人形机器人的发展方向和发展节奏；从当下看，价值占比高、增量空间大 的主要是传感器、减速器、电机、丝杠等核心零部件。

当前，人形机器人领域核心零部件国产化空间较大，且核心零部件的攻克是人形机器人 量产化的先决条件，零部件的国产化将为人形机器人在性能、成本、可靠性、安全性和技术 创新等方面提供更多的可能性，助力人形机器人产业化进程。

一、核心零部件

1、减速器

减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动、齿轮-蜗杆传动所组成的独 立部件，常用作原动机与工作机之间的减速传动装置。在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用。绝大部分电机负载大、转速高，不适宜用原动机直接驱动，而 减速器能够将电动机、内燃机或其他高速运转的动力通过输入轴上齿数少的齿轮啮合输出轴 上的大齿轮来达到减速目的。 在人形机器人领域，减速器与电机、传感器、驱动器等构成关节执行器，当前 RV 减速 器、谐波减速器、行星减速器在人形机器人领域具有一定的适配性。

当前，我国精密减速器行业已出现绿的谐波、来福谐波、同川精密、大族精密、环动科 技、中大力德等企业，很大程度上推动了精密减速器的国产化进程。 在谐波减速器方面，国产谐波减速器替代相对明显，我国自主生产的谐波减速器在性能 与可靠性方面已初步达到国际主流水平。 在 RV 减速器方面，由于 RV 减速器产品结构和技术工艺较谐波减速器复杂，核心技术仍 未完全掌握，尽管部分企业已具备一定的 RV 减速器批量生产能力，但行业整体与国外先进 水平仍有差距。 在行星减速器方面，目前市场主要参与者为外资厂商、合资厂商与国产厂商，其中国产 厂商更多聚焦于中低端应用领域，在高端精密行星减速器领域外资厂商依然占据主要市场份 额。主要代表厂商有赛威传动（德国）、纽卡特（德国）、威腾斯坦（德国）、新宝（日本）、 纽格尔智能（中国）、罗斯特（中国）、中大力德（中国）、纽仕达特（中国）、科峰智能 （中国）等。

2、电机

电机（俗称“马达”）是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，主 要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。关节电机为人形机器人各种动作 和姿态的实现提供动力，具备减速、传动、提升扭矩等功能，作为机器人的核心硬件，是机 器人运动的“心脏”。 人形机器人的自由度决定电机需求的数量，机器人灵活性越高，所需的电机数量越多。 人形机器人电机有三个关键点：高效率、高动态和高功率密度

人形机器人中常见的电机类型包括步进电机（Stepper Motor）、无框力矩电机、永磁 同步电机（PMSM）、空心杯电机（Coreless Motor）等。这些电机类型各有特点，适用于不 同的应用场景。例如，无框力矩电机和 PMSM 电机具有高效、高扭矩密度和长寿命等特点， 因此在需要高性能和精确控制的人形机器人中得到了广泛应用。空心杯电机是一种直流永磁 的伺服控制电机，主要应用于末端灵巧手。此外，步进电机在人形机器人眼睛、手腕关节等 位置也具有一定的适配性。

当前，我国步进电机产业发展已较为成熟，企业在技术方面不断进行研发和创新，产品 性能和可靠性不断提升，与国际先进水平的差距不断缩小，形成了完善的产业链和供应链。 而在无框力矩电机和空心杯电机领域，国产与国际头部企业仍存在较大差距。 在无框力矩电机方面，无框力矩电机磁路和工艺设计是影响电机转矩密度、功率密度的 重要环节，国外领先企业凭借技术积累与市场先发优势，在产品核心性能指标和市场份额方面存在优势。经过多年发展，步科股份、杭州三相、大族电机等国内公司不断创新，产品关 键参数与国外企业的差距不断缩小，但转矩密度和国外高端无框力矩电机相比仍存在差距， 且国产份额提升空间较大。 在空心杯电机方面，国外头部企业占据市场主要份额，其采用一次性绕制成型的生产技 术，掌握壁垒线圈绕组设计和加工、壁垒绕线设备技术等核心技术，国内企业主要用绕卷式 生产，工艺比较繁琐，而且自动化程度低，性能与国外先进水平存在较大差距，且绕线机一 般只能绕制尺寸较小、线径较细、形状单一的线圈，无法满足大功率空心杯电机的要求。

二、软件算法

人形机器人软件主要应用于两个部分：一是基于人工智能大模型的人形机器人“大脑”， 主要体现在环境感知、行为控制、人机交互等方面；二是控制人形机器人运动的“小脑”， 主要体现在其运动控制算法和网络控制系统架构。从算法库的搭建、运动控制系统的构建、 操作系统到底层设备。

GGII 认为当前智能机器人的软件算法与人形机器人存在较高的适配性，如机器视觉、 语音识别、运动控制等算法。在智能机器人软件方面，我国在机器视觉、语音识别和自然语 言处理等领域已达到国际先进水平，但涉及到算法的复杂度、深度学习、整体软件开发与应 用等方面，与国际先进水平相比仍存在一定差距。而人形机器人专用软件与系统的发展仍处 于初期阶段，借助于现有的基础，随着本体企业、专业软件服务商的持续创新，我国人形机器人软件发展有望缩小与国际先进水平的差距。

1、算法

算法是人形机器人运作的核心，其与硬件搭配，决定并赋能人形机器人的行为和功能， 涉及运动控制、感知、决策等多个领域，包含运动控制算法、智能决策算法、机器视觉算法、 语音交互算法等，其中智能决策算法可以类比成大脑的认知能力，认知能力会随着算法训练 层次提高而增长，相比感知、控制算法具备较高的发展上限。目前多数人形机器人本体企业 都具备算法开发能力，在软件框架的基础上，通过开发、集成各类算法，以实现人形机器人 智能运转。

2、软件

软件是人形机器人算法的载体，其研发通常依托于机器人软件框架进行二次开发。软件 框架为人形机器人软件开发提供了组织结构和基础工具，使得开发者能够更高效地构建、开 发和维护软件系统，其决定了软件开发效率和后续功能的实现程度。现有软件框架包括 Player/stage、OROCOS、ROS、YARP、OPRoS 等，其中 ROS（Robot Operating System，机器 人操作系统）当下常用的软件框架，ROS 是一种具有分布式架构的机器人软件框架，它通过 使用基于 TCP/IP 的通信方式，实现了模块间点对点的松耦合连接，具有点对点设计、多语 言支持、架构精简与集成度高、组件化工具包丰富等特点。

三、关节执行器

关节执行器（Actuators，简称为执行器）即机器人一体化关节，是影响机器人硬件成 本和运动性能的关键部分。关节执行器是驱动机器人执行机构（手臂、腿部等）运动的组件， 安装在机器人关节处，通过将电机的旋转运动转化为驱动连杆机构运动，又被称为（关节） 驱动器或关节模组。 执行器主要由多种零部件组成，包括电机（驱动装置）、减速器（传动装置）、编码器 （传感装置）、伺服驱动和控制软件（控制装置）等。 按照运动类型，执行器可分为旋转执行器（Rotary Actuator）、线性执行器（Linear Actuator）。两者区别在于，线性执行器是将旋转运动转换为直线运动输出，而旋转执行器 则是输出旋转运动。从各家人形机器人厂商的执行器方案看，大部分厂商均以旋转执行器为 主，少数厂商会采用线性执行器，如特斯拉。 从驱动器发展历程来看，驱动器经历了从刚性驱动器到弹性驱动器和准直驱驱动器的发 展变化，准直驱驱动器已逐渐成为近几年机器人行业研究的热点。

2.人形机器人本体发展分析

人形机器人本体设计、制造与集成是产业链的核心环节，是人形机器人产业化、商业化 的关键。当前，人形机器人本体行业处于产业化发展前期，行业对于人形机器人本体的战略 意义已有共识，但其大规模商业化落地的路径仍未真正走通，人形机器人本体行业仍处于探 索阶段，从零部件的选用、软件系统的开发、本体的设计到场景的聚焦，各类人形机器人方 案不断地迭代、创新，人形机器人产业“0-1”拐点有望提前到来。

人形机器人本体发展面临的主要困境包括：技术基础有待增强、制造成本需要大幅降低、 算力需求大、通用场景验证等，对于人形机器人行业来说，只有解决上述发展困境，人形机 器人行业才有望从实验科研场景走上商业化场景。 当前，市场人形机器人本体玩家，根据其原有属性大致可分为专业机器人企业、新能源 汽车企业、互联网企业和科研院所及孵化企业四类。

资深玩家：这类企业成立之初便聚焦于机器人领域，在人形机器人领域具备较多的技术 积累，拥有专业的研发团队和技术实力，形成了较强的硬件设计能力和软件开发能力。这类 厂商深耕人形机器人多年，但由于人形机器人产业化发展仍处于早期阶段，产品尚未实现批 量化落地，其下游渠道资源积累有所欠缺，对于其自身资金实力的考验较大。

初创企业：人形机器人初创型公司主要分为两类：院校及研究所孵化出身和科技巨头企 业出身。这类企业属于新生代人形机器人主力军，凭借豪华的团队与突出的技术创新实力， 易获得资本的青睐与加持，为自身人形机器人的研发创新及产品落地提供资金支持。 依靠院校或研究所中的科研成果孵化创业，一方面具备一定的专业技术优势，另一方面 “新鲜血液”在创新研发上相对更加敢于尝试，敢于质疑以往的传统技术路线及方案。某种 程度上来说，有了前人的铺路，初创企业可以借鉴的试错范本更多，减少了走弯路的可能性。 相对而言，技术出身的创始团队在企业的经营管理经验方面积累相对较少，是企业发展 存在的短板之一。随着技术创新的持续推进，该类厂商有望通过产品创新来补足自身在渠道 和管理方面的短板，从而获得快速成长。

跨界玩家：作为机器人产业链下游终端，车企、手机、家电等企业对机器人本就是刚需。 这类跨界玩家研发人形机器人天然自带诸多优势。 以车企为例，一方面，人形机器人研发是一场持久战，需要良性且强大的资金链。若车 企发展稳健，则能够为人形机器人研发提供大量且长期稳定的资金，以供技术研发不断试错 与改进。另一方面，车企作为机器人产业链的下游终端，自带应用场景。当车企的人形机器 人初代产品研发出来，就可以立即在产线中进行测试试用。 除此之外，新能源汽车企业可以将自身在动力系统、视觉感知、智能驾驶等方面的技术 优势应用到人形机器人上，提高机器人的综合性能和续航能力。同时，新能源汽车企业具有 较强的生产能力和供应链管理能力，且具备终端生产经验，在人形机器人设计研发阶段能够 更贴近场景的使用需求，在人形机器人商业化上具有较强优势。 但对于“新势力”以及处于行业波动阶段的造车企业而言，若自身主业发展出现问题， 无法保证经营的健康性与可持续性，那么人形机器人将有可能会胎死腹中。

科技 AI 企业：科技企业经过多年的发展，具备较强的资本实力和渠道资源。这类企业 最显著的优势体现在人形机器人的“智能化”上，“智能”也正是当前人形机器人所欠缺的， 以及其落地应用的必备条件。此外，其在数据、算法和算力等方面拥有较多积累，且具备一 定人工智能的基础，可以在人形机器人软件开发上形成一定优势。但由于科技企业规模较大， 业务线条多，在人形机器人产业发展尚未实现商业化阶段，对人形机器人技术创新上的投入 相对有所局限。此外，受限于互联网科技业务本质的影响，缺乏硬件设计与制造的经验，在人形机器人硬件设计能力上略有不足。

原生机器人厂商：“原生”机器人研发派一般具备多年的研发经验，以及成功的实际应 用案例，在过往的工业机器人、协作机器人、移动机器人等领域有所建树，在人形机器人研 发及应用方面均有可参考及复制的经验。 软件开发与技术创新能力是该类厂商的短板之一，人形机器人对于软硬件的要求相较于 过往的机器人都将高出数个等级，这对于原生机器人厂商而言将会是不小的挑战。

当前全球人形机器人市场处于早期阶段，主要集中在日本、美国、欧洲、中国等机器人 产业链较为领先的国家和地区；多数产品还处于原型或者概念验证阶段，尚未实现大规模量产和广泛商业化应用。已实现推出原型机/产品的公司包括日本本田、美国波士顿动力、美 国敏捷机器人、中国优必选、中国宇树科技、中国小米和美国特斯拉等。 其中，本田 ASIMO 有 34 个自由度，均为旋转执行器，采用伺服电机+谐波减速器方案， 优必选 Walker 有 40 个自由度，采用相似架构；敏捷机器人 Digit Robot 有 20 个自由度， 采取伺服电机+谐波减速器/摆线减速器方案，小米 CyberOne 有 21 个自由度，采取相似架 构；波士顿动力 Atlas 有 28 个自由度，采用液压驱动方案；特斯拉 Optimus 有 28 个自由 度，采用 6 种执行器，旋转执行器为电机+谐波减速器，线性执行器为电机+滚柱丝杠。

近 10 年，人工智能、传感器等技术的快速发展，越来越多企业进入人形机器人领域， 既有跨界巨头，也有新兴创业公司；由于人形机器人涉及的技术种类多且技术难度较大，对 资金要求很高，且尚未出现成熟的应用场景，表现为商业化落地难度较大；没有较强的技术实力和资本实力难以开发出优秀的产品，因此头部企业具有明显的竞争优势。 特斯拉于 2022 年 10 月发布人形机器人 Optimus，马斯克表示将于 3-5 年实现量产，售 价不超过 2 万美元；2022 年 11 月，微软发布聊天机器人 OpenAI，具备了丰富的知识和广泛 的话题覆盖能力，可以回答问题、撰写文章、参与对话等。能够为人形机器人提供自然语言 处理和理解的能力，使人形机器人能够与人类进行流畅的交流和互动。 GGII 认为，跨界巨头的参与和关键技术突破，将为人形机器人带来新的发展机遇。随 着科技发展和市场需求的变化，越来越多的跨界巨头开始关注和参与人形机器人行业。这些 公司在资金、技术、人才、市场等方面具有显著优势，有能力推动人形机器人技术突破和应 用。