人形机器人产业链分析报告

人形机器人2025产业链分析报告 HUMANOIDROBOTINDUSTRYCHAINANALYSISREPORT 01：产业链全局：上游零部件众多，下游应用场景丰富 人形机器人产业链由三部分组成，上游主要是组成机器人的零部件，由4大系统构成，感知系统、控制系统、运动与执行系统以及智能决策系统，每个系统都由较多的零部件组成，如感知系统有视觉、力矩、触觉等不同传感器组成。运动与执行系统由减速器、滚珠丝杠、电机等核心零部件组成。中游则是主要输出人形机器人本体产品，对机器人外形及架构设计，并集成各个零部件，输出完整功能模块的机器人。下游则是机器人的应用场景，包括仓储物流、工业制造、家庭服务等场景。从产业链可以看出，人形机器人上游零部件较多，构成较为复杂，是产业链核心。 02.人形机器人上游：执行器是核心，感知系统覆盖面广 上游四大系统，其中运动与执行系统最为核心，其可拆分为3大模块，旋转执行器、线性执行器以及灵巧手。三大模块负责执行机器人的手部拿抓操作以及行走、跳跃等活动，三大模块占成本比重高达60%。其中，线性执行器是成本核心，占比占机器人的39%，在所有零部件中最高。感知系统是机器人与外界交互的核心，通过视觉、触觉、力矩等传感器取得外界信息从而做出反馈，其成本占比达到28%，感知系统覆盖机器人全身各个位置，覆盖面较广。决策系统组成零部件较少，主控芯片和大模型算法及软件，但价值量大，占比达到8%。控制系统及电池占比相对较小。 03。执行器：两种主流方案井行，丝杠和减速器是各自的核心 行走、奔跑等。，线性执行器在机器人生产成本中占比最高，构成较为复杂。目前主流有两种方案，一种是通过减速器+连杆来实现线性传动，另外一种是特斯拉为首的以行星凌珠丝杠作为线性传动。 特斯拉线性执行器 特斯拉旋转执行器 04.旋转执行器：两种方案为主流，减速器和无框电机是核心 转执行器主要由电机、减速器、传感器、控制器等零部件组成。旋转执行器以电机作为动力来源，经过减速器调节到所需的力矩输出范围，最终通过传感器以及控制器实现伺服控制。旋转执行器的设计主要由电机和减速器的搭配来调整，目前主流两种方案，高减速比方案以及准直驱方案。高减速比是由高转速、低扭矩电机搭配高传动比减速器构成。准直驱是由高扭矩电机+低减速比行星减速器构成。世咨权所 旋转执行器两种方案对比 特斯拉三种独特设计的旋转热行器 05.执行器核心部件：滚柱丝杠 形丝杠有望受益于人形机器人的发展；未来成本下降后，滚柱丝杠将基本替代滚珠丝杠。梯形丝杠：适用于低速、低精度场合，主要用于切削工艺，技术成熟，价格低廉，适用于机器人的大关节运动使用。滚珠丝杠：目前机器人常用，精度高，运动平滑。滚柱丝杠：人形机器人采用的主要类型，其高精度、适用于机器人精细化操作的手部、小臂等，提升操作精度和丝滑程度。目前丝杠市场空间不足10亿元，当人形机器人销量达到100万台时，市场空间有望达到100亿元。 06.执行器核心零部件：减速器 精密减速器是机器人转动关节的核心零部件。精密减速器具备体积小、重量轻、精度高、稳定性强等特点，能够对机械传动实现精准控制，主要可以分为谐波减速器、RV减速器、精密行星减速器。谐波减速器有质量小、传动精度较高、运转平稳且体积较小等特性，适合用在机器人手腕、手部以及小臂；不同于谱波，RV减速器则是传动效率较高、传动范围大、耐过载和刚性性能较好，适用于机器人的大臂、肩部、机座等较大关节，对精度要求不高的领域；精密行星减速器具有高单级传动效率、大扭矩高刚性等特性，主要与控制器和伺服电机构建成机器人的驱动系统。 人形机器人操作的精度要求较高，灵活的关节采用较多的谐波减速器，将推动谐波减速需求的增长。在活动范围大的大关节也使用一定数量的行星减速器，预计2030年谐波减速器在人形机器人驱动下市场规模突破100亿，行星减速器突破10亿。 减速器的三种类型 各类别减速器的差异 07.执行器动力源：无框电机 电机是为机器人提供动力源的核心，机器人关节所使用的控制电机主要有伺服电机和步进电机两种类型。步进电机便于操作且价格相对较低，而伺服电机在承受过载的能力、频率范围以及精确度等方面具有明显的优势。 ：人形机器人关节要求快速响应、高功率密度、高效率、高灵活度，需要电机输出扭矩和精度，因此采用伺服电机为主，且关节部分主要采用伺服电机中的直流无刷电机，力矩电机属于直流无刷电机，为更好集成到机器人的关节，以去边框的设计集成，故目前机器人关节主要采用无框力矩电机。 无框力矩电机的技术主要在于工艺设计和磁路设计、国内技术起步较晚，企业发展相对较慢，在转矩密度和国外高端无框力矩电机相比仍有一定差距。目前国内厂家基本处于行业第二梯队，还在国产替代中。 无框电机示意图 08.人形机器人主要部件：灵巧手 灵巧手为机器人手部精密操作的末端模块，直接传导执行了细微的操作动作，如抓取物品，精细度要求较高。灵巧手核心零部件包含空心杯电机、微型齿轮箱和微型丝杠，加工制造能力要求高，设计和装配工艺壁垒高。嘉世咨询嘉世咨询版权 灵巧手的传动装置一般可以分为三级： （1）第一级：位于电机侧，主要为减速器，以皮带为主，起到的作用是精度调节； （2）第二级：主要采用丝杠或者锥齿轮，负责动作执行； （3）第三级：连接驱动器和关节末端，主要有腱绳和连杆询版权所 两种人形机器人的灵巧手 09.灵巧手的核心：空心杯电机 空心杯电机是人形机器人灵巧手的核心部件，在灵巧手使用的空心杯电机一般指的是空心杯电机+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。 ：目前市场上的空心杯电机可分为有剧电机和无刷电机，无刷电机具备更高性能，而有刷电机具备成本优势，基于不同场景下，人形机器人场景对两种电机进行选配。 根据华西证券预测，当2030年机器人销量突破100万台，空心杯电机将有望突破120亿市场规模， 10.人形机器人对外交互核心：传感器 感知是人形机器人控制和执行的前提。感知层的传感器是软件控制和硬件零部件的桥梁，是物理世界与数字世界的接口，是取得外界交互数据的关键，人形机器人对感知要求较高，主要有视觉、力觉、听觉、触觉以及位置等传感器，赋能机器人取得以上属性的感知能力。：其中视觉传感器是交互的核心（视觉信息交互占据80%），触觉传感器是人形机器人的一大新增点，原本工业机器人无触觉传感器，以力矩传感器为核心的触觉传感器赋予了机器人“手”的感觉，使得机器人能够根据手感重量进行灵活操作。 人形机器人传感器示意图 视觉传感器（摄像头、激光雷达等） 11.力矩传感器核心：六维力传感器 按照测量维度，力觉传感器可以分为一至六维力传感器。一般传感器能测几个维度，它就是几维力传感器。一维、三维和六维力传感器最常见，二维和五维的力传感器较少见。一维力传感器只能精确测量特定方向的力，三维传感器可以精确测量设备参照点延伸的受力，而六维力传感器可以精确测量远离力矩的受力，当人形机器人摆动或者扭动时，力矩远离受力点的动态场景下，六维能排除干扰，准确测量受力数据，从而调整手臂或者灵巧手动作，是人形机器人实现精确控制的关键传感器， 高工机器人产研所（GGII）预测，全球2023年人形机器人用的力传感器市场规模达到328.06亿元，其中六维力传感器市场规模达到138.40亿元。 上台板 应变片 弹性体 信息处理器 下台板 12.人机交互的关键：视觉传感器 视觉传感器，也称为机器视觉，它能够模仿人类视觉系统，赋予机器“观看”和“认知”的能力，在识测量、定位和检测等多个领域替代人眼的功能。在工业应用，自动化设备及工业机器人，视觉传感器就已经普遍应用，主要用于视觉定位、缺陷检测、尺寸检测以及模式识别。人形机器人将视觉传感器进行升级应用，用于识别各个物体和障碍物，实现视觉信息的全面感知。并可以识别表情和姿态，从而能够基于视觉识别来做人机交互。传感器从2D视觉向3D视觉升级，以提升机器人的感知能力。 在人形机器人视觉方案的选择上，主要采用高清相机和毫米波雷达或者激光雷达等视觉传感的组合，并搭配相应的视觉算法，属于软硬件组合的产品。目前各家大厂采用的方案不同，算法强的大厂，会采用普通的视觉传感器。视觉算法薄弱的厂家会采用3D以及高级视觉传感器，以弥补算法不足。 13.人形机器人的小脑：控制器 人形机器人控制器是人形机器人中的核心神经系统，负责对机器人的运动进行细致规划和控制，也被称为机器人的“小脑”。人形机器人控制器主要由硬件、固件、算法组成。硬件为腰围控制芯片模组MCU等组成的器件；固件主要为控制器运行的控制软件程序。 和特点进行灵活调整操作的灵活性。人形机器人通常有数十个关节自由度，采用分布式控制有利于系统功能的并行执行、缩短响应时间，即每个关节配置一个控制器、胸腔配置总控制器，将大幅增加控制器需求。由于采用分布式控制，对于控制器需求较大，特斯拉的机器人有多达40个控制器。 14.人形机器人的大脑：决策系统 人形机器人决策系统，类似于人类的大脑，将感知取得外界信息，进行智能分析处理后，做出决策，再发出操作指令。从功能上看，决策系统可以为机器人赋能智能决策和规划，传感信息的融合理解，学习和适应以及人机交互等功能。 目前其基本决策路径，通过感知系统获得外界语音、视觉、触觉、文字等不同信息，对传感信息进行融合感知，整体判断外部环境情况，用通用大模型进行处理分析，生成能完成任务操作的指示或指令。同时，还可以基于外界交互信息进行学习理解新任务和新环境，不断优化模式。当下的决策系统采用通用大模型，无法真正实现对机器人运动操作及各个关节情况融合理解，形成的决策有迟滞性和非连续性等问题。因此部分大厂及创业公司已经在布局机器人本身的垂类模型，即具身智能大模型，以优化智能决策能力，推动其向完全智能升级。 现阶段人形机器人 15.人形机器人产业链未来面临的挑战 智能化程度不足 核心技术瓶颈 谐波减速器传动速比受限影响精度与响应速度，无框力矩电机温升控制困难，数据采集方法局限影响学习适应能力，底层算法模型不统一降低整体效率。此外，行走稳定性、高精度传感器技术、交互自然度等方面的技术难题也函待突破。 目前量产的人形机器人在智能化方面存在局限，难以在复杂的非结构化环境中灵活应对突发情况，这限制了其在实际应用中的表现， 应用场景局限 研发成本高昂 人形机器人的大规模应用市场尚不成熟，应用场景依然局限且碎片化，主要集中在特定的工业生产、科研领域及少数高端服务业。在家庭消费市场，高昂的价格和有限的实际功能使得其进入普通家庭面临巨大挑战。 先进传感器、高性能芯片、复杂机械结构等的研发投入巨大，且技术研发充满不确定性，突破的难度和所需时间难以准确预估。 03 市场需求不确定性 人才聚集难 市场需求的不确定性和快速变化是人形机器人行业面临的另一大风险，消费者偏好的转变、新兴技术的兴起等都可能影响市场需求。 人形机器人产业涉及机械、电子、材料、计算机、传感器、控制技术等多门学科对跨学科人才的需求量大，但目前相关人才的培养和聚集存在困难。 05 06 16.人形机器人产业链未来的发展趋势 硬件突破 特种场景优先落地 服务领域广泛应用 在硬件方面，将出现更先进的传感器、执行器、电机、电池和材料等。例如，更高精度的传感器可以让人形机器人更准确地感知周围环境，更高效的电池可以延长其续航时间。 在家庭服务、医疗护理、教育娱乐等民用领域，人形机器人的应用将不断拓展。例如，在家庭中提供陪伴、教育、娱乐等服务，在医疗领域协助医护人员执行手术操作、病人护理和康复训练等工作。 在危险作业、极端环境等高价值场景，人形机器人将率先实现规模化应用。例如，在深海探测、太空探索、核辐射环境等人类难以到达的地方人形机器人可以代替人类执行任务。 0