人形机器人产业链与发展现状如何？

丝杠、无框力矩电机、减速器、力传感器等价值量占比较高。

参考 M2 觅途咨询《2024 人形机器人产业链白皮书》信息，人形机器人是一种利用人工智能和机器人技术制造的具有类似人类外观和行为的机器人，是人工智能技术的重要载体。随着新一轮科技革命和产业变革加速演进，人工智能、5G、新能源、新材料等与机器人技术深度融合。人形机器人产业链上游为零部件供应，核心零部件包括谐波减速器、无框力矩电机、空心杯电机、行星滚柱丝杠、编码器、传感器、轴承等；中游为人形机器人的设计、制造和测试过程；下游应用领域包括工业制造、灾害救援、危险作业、智慧物流、安防巡逻、服务娱乐等。

参考前瞻产业研究院信息，从功能模块来看，人形机器人的运动机构具有高度复杂性，技术难度、价值占比都较高。相比其他机器人，人形机器人需要保持相对平衡并适应不同行走环境，而执行器是实现其运动的关键部件，当下一种较为普遍的运动机构设计是通过线性执行器与旋转执行器配合，来实现灵活运动能力。据前瞻产业研究院数据，人形机器人线性执行器、旋转执行器价值量占比较高，均可达到整体的 20%左右。

从具体零部件来看，机器人运动功能相关的行星滚珠丝杠、无框力矩电机、减速器、力传感器等部分价值量占比较高。参考前瞻产业研究院信息，人形机器人上游核心部件包括传动（行星滚柱丝杠、减速器）、驱动（无框电机、空心杯电机）、感知（力传感器、视觉传感器）等多个模块。到 2030 年，行星滚柱丝杠或将占据人形机器人最大成本份额（达到19%），力传感器或将占比超 10%。

北交所公司在人形机器人的减速器、电机、丝杠、传感器等领域均有业务涉及。（1）减速器：参考 GGII 信息，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，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。

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。 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更复杂，核心技术难以完全掌握，尽管部分国内企业已具备一定的 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。 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：参考GGII信息，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。

步进电机方面：参考 GGII 信息，我国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。 无框力矩电机方面：参考 GGII 信息，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。据嘉世咨询预测，无框力矩电机市场有望在未来五年蓬勃发展，到 2030 年市场规模预计达 70 亿元。

空心杯电机方面：参考嘉世咨询信息，空心杯电机是人形机器人灵巧手的核心部件，灵巧手使用的空心杯电机一般指的是空心杯电机与多级行星减速箱组成的模组。空心杯电机在结构上突破传统电机的转子结构形式，采用了无铁芯转子，也叫空心杯型转子，这种新颖的转子结构彻底消除了因铁芯形成涡流而造成的电能损耗，其形状类似于杯子，故称为空心杯电机。目前国外头部企业占据空心杯电机市场主要份额，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。

参考嘉世咨询信息，空心杯电机可分为有刷电机和无刷电机，人形机器人可根据具体场景对这两种电机进行应用。具体来看，无刷电机具备更高性能、效率较高且后续维护成本低，而有刷电机具备成本优势。

（3）丝杠：参考 GGII 信息，按摩擦特性，丝杠分为滑动丝杠、滚动丝杠以及静压丝杠，其中滚动丝杠在人形机器人领域适配性更高，包含滚珠丝杠和行星滚柱丝杠，可应用于人形机器人灵巧手、线性执行器等部位。受限于行星滚柱丝杠成本，在人形机器人产业化发展前期，或将存在滚珠丝杠和行星滚柱丝杠两种精密传动解决方案并存的局面，随着人形机器人产业化进程的持续推进，国产行星滚柱丝杠厂商通过技术创新与迭代有望进一步降低成本，行星滚柱丝杠有望逐步取代滚珠丝杠精密传动解决方案。

参考陈传涓《行星滚柱丝杠副产品产业化应用分析》信息，与滚珠丝杠比较，相同尺寸下行星滚柱丝杠具有高效、承载大和可高速旋转等特点，因此，已在部分应用领域替代滚珠丝杠，特别是对载荷和尺寸要求较为苛刻的应用场合。据嘉世咨询预测，预计2025年行星滚柱丝杠市场空间不足 10 亿元，后续渗透空间广阔，2030 年市场规模或将达到96亿元。

参考 GGII 信息，在高端丝杠领域，国内产品在精度、可靠性等方面与国外头部企业相比仍存在一定差距，特别在行星滚柱丝杠领域，受限于磨削等加工工艺、加工设备等方面的技术限制，国外企业占据行星滚柱丝杠的绝大部分市场份额。尽管国内已有一定产业基础，如南京工艺、博特精工、新剑智能等厂商已能够小规模生产行星滚柱丝杠，但是性能与国外产品依然存在一定的差距，主要体现在效率、承载能力和精度上。

1.2.发展现状：政策频出推动软硬件协同升级，预计2029年我国产业规模 750 亿元

参考前瞻产业研究院信息，全球主要经济体积极推进机器人产业发展，通过政策等手段实现长期支持。各国早期聚焦机器人技术研发和初步产业落地（如美国的《国家机器人计划》、欧洲《欧盟机器人研发计划》等），其后逐步将人工智能与机器人进行概念结合（如《欧洲人工智能战略》），而且扩展至更为具体的产业应用指引（如日本《社会基础设施用机器人开发、引进五大重点领域》、中国《“机器人+”应用行动实施方案》等）。近年来尤其中国的机器人相关政策频出，更强调应用落地与创新指引，其背景正是我国机器人技术从实验室走向产业应用的关键时间节点，有望对机器人产业发展起到长期促进作用。

参考前瞻产业研究院信息，通过对 2016-2024 年中国系列政策的梳理，可清晰看出国家指导人形机器人产业升级的战略路径：早期政策聚焦基础技术突破与工业机器人体系构建，强调仿生技术、核心零部件国产化；2021 年“十四五”规划转向产业生态布局，提出建设全球机器人创新策源地和高端制造集群的目标；2023 年起进入加速期，密集出台专项政策，明确量化指标（如 2025 年制造业机器人密度较 2020 年翻番、到2025 年人形机器人仿生机构突破 28 个自由度），并着力构建安全可靠的产业链；至 2024 年政策进一步强调高端装备攻关，产业落地目标更加明确。

据前瞻产业研究院数据，2023 年全球人形机器人市场规模达21.6 亿美元；随着技术不断进步，其商业化应用场景有望持续拓展，在提升生产效率的同时，也有望在教育和家庭生活领域发挥更重要作用。预计到 2029 年全球人形机器人市场规模达到324 亿美元，中国人形机器人市场增长潜力同样较大，2024 年市场规模约为 27.6 亿元，预计2029年增长至750亿元。

人形机器人产业的发展高度依赖整体技术体系的支撑。从硬件层面来看，关节执行器等核心技术的突破性进展或将是推动产业质变的关键。参考罗兰贝格信息，人形机器人不仅是机械装置，更是具身智能的物理载体，这意味着它们不仅需要精密协同的硬件与软件架构，更需要一个能持续进化的智能内核；虽然现有的人形机器人已能完成如跳舞、跑步、跳跃等展示性动作，但其在工业领域的实际应用仍十分有限。从硬件角度看，人形机器人的核心挑战在于精准模仿人类动作，当前行业解决方案依赖于安装液压、电动、气动、人工肌肉等多种关节执行器来模拟人类的运动学特性，但现有关节执行器在能量密度、能源效率、噪音控制、耐用性及安全性等方面仍存在显著不足；此外，极其复杂的控制系统也要求机器人具备强大的算力。

在软件层面，人形机器人需深度整合人工智能与机器学习技术，才有望获得接近人类的认知与交流能力。参考罗兰贝格信息，尽管现有机器人已能独立完成自主导航、人脸识别、语音合成及理解人类动作等基础感知任务，但在信息归纳、动态策略调整和主动交互方面仍存在显著不足，往往需依赖预设程序或人工遥控操作，这种局限性严重制约了机器人的通用性与普适性。人形机器人的未来发展亟需在多个软件技术领域取得突破，包括生成式人工智能、大语言模型、强化学习及计算机视觉等。

整体来看，当前人形机器人硬件系统与感知技术的发展面临多维度技术挑战。参考前瞻产业研究院信息，当下行业在硬件上主要瓶颈包括：1）线性执行器由于使用增量式编码器而产生累积误差，容易导致动态性能衰减；2）作为旋转执行器的核心部件，谐波减速器的柔轮结构存在疲劳断裂风险，且传动速比受限，用于人形机器人时易提升系统故障率且降低运动性能；而无框力矩电机受限于功率密度难以提升、温升控制难度高，容易引发输出力量不够、能效降低及关节尺寸难以缩减等问题；3）灵巧手若使用行星减速器，则可能负载能力不够；4）感知层面，视觉传感器受制于场景适应性不足及算力需求高，易致使感知精度下降、实时响应延迟、操作准确性降低等问题。软件上，则主要是底层算法模型在数据采集方法、统一性上亟需改进。

参考前瞻产业研究院信息，截至 2024 年 11 月，我国感知系统与线性执行器系统专利申请数量较多，分别为 6976 项与 6796 项。其中感知系统的主流路线是“视觉传感器+毫米波雷达+语音通讯”，线性执行器的主流路线是“无框力矩电机+行星滚柱丝杠+力矩传感器+编码器+驱动器+关节机加工件”，从专利申请情况来看，目前这两个系统为中国人形机器人市场主要关注领域；此外旋转执行器的主流路线是“无框力矩电机+谐波减速器+力矩传感器+编码器+驱动器+关节机加工件”，灵巧手的主流路线是“行星减速器+空心杯电机+编码器+驱动器+蜗轮蜗杆+线传动”。

参考全国机器人标准化技术委员会《人形机器人标准化白皮书（2024 版）》信息，除了硬件层面外，人形机器人基础软件体系也将随着感知、控制、决策等能力提升而不断演变，操作系统、核心算法、大模型及仿真软件等各环节技术提升和标准化已成为推动产业发展的关键。目前部分国内头部企业在核心算法领域展现出强大的研发实力，例如宇树科技、优必选等在步态规划、视觉识别、平衡控制等关键领域均取得了显著成果；大模型技术的国产化程度也正处于快速发展阶段。