2025年6月10日，捷一科技團隊發(fā)布了《全球人形機器人作動系統(tǒng)深度研究》首版，報告超2萬字，三十余頁。本報告為您了解人形機器人作動系統(tǒng)提供詳實報告內(nèi)容支持，深入了解其核心技術、市場趨勢與未來機遇，旨在為業(yè)內(nèi)人士、投資者以及對人形機器人技術感興趣的各界讀者提供一份全面、深入的作動系統(tǒng)研究。

本報告為“人形機器人系列研究”的首發(fā)內(nèi)容，后續(xù)我們將持續(xù)推出人形機器人領域的研究報告，敬請關注。人形機器人系列報告支持打包采購，歡迎聯(lián)系采購或定制研究服務！

具身智能，即能通過物理身體與現(xiàn)實世界交互的人工智能系統(tǒng)，其核心在于感知、推理與行動的緊密結合。而作動器，正是機器人實現(xiàn)物理行動的“肌肉”，將能量轉(zhuǎn)化為運動，使其得以與環(huán)境互動。

人形機器人致力于模擬人類的身體結構與功能，這對作動系統(tǒng)提出了嚴苛要求，以實現(xiàn)類似人類的運動、靈巧度和環(huán)境適應性。想象一下，一個擁有“超級大腦”的機器人，如果其“肢體”無法精確、快速、有力地執(zhí)行指令，那么再強大的智能也無法充分展現(xiàn)。因此，作動系統(tǒng)的先進性，直接決定了具身智能在物理世界中的表現(xiàn)上限。

報告亮點速覽

• 全面的技術解析：詳細剖析電動、液壓、氣動三大作動技術，并聚焦當前主流的電動技術，對其核心組件進行深度解讀。

• 作動器核心組件詳解：從電機、傳動系統(tǒng)到傳感系統(tǒng)（編碼器、力/力矩傳感器）和電子控制系統(tǒng)，逐一揭示其原理、優(yōu)勢與應用。

• 集成作動器模塊與先進概念：深入探討旋轉(zhuǎn)作動器、線性作動器的典型配置，并特別關注人形機器人靈巧手的作動挑戰(zhàn)與解決方案，以及串聯(lián)彈性作動器（SEA）的原理與優(yōu)勢。

• 關鍵性能指標：系統(tǒng)性梳理人形機器人作動器的基礎與高級度量指標，并重點強調(diào)扭矩密度和功率密度對緊湊輕量化設計的決定性作用。

• 知名案例深度剖析：選取特斯拉Optimus、波士頓動力Atlas、Figure 01、Agility Robotics Digit以及傅利葉智能GR-1等知名人形機器人，詳細解析其作動系統(tǒng)配置與設計理念，洞察行業(yè)趨勢。

• 供應鏈與市場格局分析：全面梳理作動器組件供應鏈，介紹主要制造商，并展望人形機器人作動器市場高達80.0%的復合年增長率，揭示巨大的市場潛力和投資機遇。

• 未來展望：探討新型材料、AI在底層電機控制中的應用、更高程度的集成、軟體作動器以及高效能量回收等前沿研究方向，并分析作動領域面臨的挑戰(zhàn)與機遇。

想要把握人形機器人作動系統(tǒng)的核心競爭力？這份報告不僅分析技術，更揭示了市場機遇和投資潛力！

主要內(nèi)容概覽

電動作動系統(tǒng)核心組件

電動作動系統(tǒng)是當前人形機器人的主流選擇，其核心組件包括提供原始動力的電機、調(diào)節(jié)力與速度的傳動系統(tǒng)、實現(xiàn)閉環(huán)控制的傳感系統(tǒng)以及驅(qū)動與控制電機運動的電子控制系統(tǒng)。

電機：原動力的核心：詳細介紹了伺服電機、無框力矩電機（高扭矩密度、高精度、緊湊輕量化）和空心杯電機（極低轉(zhuǎn)動慣量、無齒槽效應、快速響應）的原理、優(yōu)勢及其在人形機器人關節(jié)和靈巧手中的應用。

傳動系統(tǒng)：調(diào)節(jié)功率與運動形式：深入分析了諧波減速器（高減速比、高精度、結構緊湊）、RV減速器（高扭矩承載能力、高剛度）、行星齒輪減速器以及滾珠絲杠和行星滾柱絲杠（極高負載能力、高剛度、長壽命）等關鍵傳動部件。特斯拉Optimus在關鍵線性關節(jié)中選擇行星滾柱絲杠，彰顯了其對性能的不妥協(xié)追求。

傳感系統(tǒng)：實現(xiàn)反饋與控制：闡述了編碼器在位置和速度反饋中的作用，以及力/力矩傳感器在實現(xiàn)交互與柔順性方面的關鍵作用。特斯拉Optimus采用雙編碼器配置和非接觸式扭矩傳感器，以及在腳部配備多軸力/力矩傳感器，體現(xiàn)了對精細控制和環(huán)境感知的重視。

電控系統(tǒng)：運動的“大腦”：介紹了伺服驅(qū)動器的功能以及磁場定向控制（FOC）在精密電機控制中的原理與優(yōu)勢。

集成作動器模塊與先進概念

將電機、齒輪箱、傳感器和電子設備高度集成到旋轉(zhuǎn)和線性作動器模塊中，是人形機器人發(fā)展的一個明顯趨勢。這種趨勢由對緊湊性、減少布線復雜性、通過組件共置提高性能以及可能簡化復雜人形機器人系統(tǒng)的組裝和維護的需求所驅(qū)動。報告中詳細討論了多種配置與組件：

旋轉(zhuǎn)作動器與線性作動器：討論了將電機、減速器、傳感器和驅(qū)動電子高度集成到緊湊模塊中的趨勢，以減小體積、減輕重量、簡化布線并提高性能。

靈巧手作動：面對極端的空間和重量限制，報告剖析了微型電機（如空心杯電機）、微型齒輪箱（如微型行星齒輪箱）、緊湊型傳動機構（如微型滾珠絲杠、蝸輪蝸桿）以及腱繩驅(qū)動系統(tǒng)（如特斯拉Optimus Gen3將執(zhí)行器從手掌移至前臂，通過腱繩驅(qū)動手指運動，使其自由度從11個提升至22個，主動自由度從6個提升至17個，顯著提升負載能力和操作靈活性）等解決方案。

串聯(lián)彈性作動器（SEA）：詳細解釋了SEA通過引入彈性元件實現(xiàn)被動柔順性、抗沖擊能力和力/力矩感知與控制的原理及應用，這對于安全的人機交互和動態(tài)運動至關重要。

......

人形機器人作動器關鍵性能指標

報告總結了包括運動范圍、有效負載能力、扭矩/力、速度/加速度、準確度、精密度、重復性、剛度、反向驅(qū)動性、能量效率、耐用性、噪音水平、響應能力等基礎和高級度量指標。特別強調(diào)了扭矩密度（單位質(zhì)量或單位體積所能產(chǎn)生的扭矩，衡量作動器“力量-重量比”或“力量-體積比”的關鍵指標）和功率密度（單位質(zhì)量或單位體積所能輸出的功率，綜合反映扭矩和速度能力）作為衡量作動器“力量-重量比”和“力量-體積比”的關鍵指標，是實現(xiàn)人形機器人緊湊輕量化和高性能化的核心。

                                                                     人形機器人作動器關鍵性能指標 (KPIs)

案例研究：知名人形機器人作動系統(tǒng)解析

本報告在案例研究部分，深入剖析了五款具代表性的人形機器人，為您揭示其作動系統(tǒng)的獨特設計理念和技術選型：

特斯拉 Optimus：極致性能與垂直整合的典范 

• 作動器配置：Optimus的線性關節(jié)（如膝、髖、軀干等14個部位）采用定制的無框力矩電機配合反向式行星滾柱絲杠，并集成了力傳感器、位置編碼器和定制的驅(qū)動電子系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)關節(jié)（如肩、肘、腕等14個部位）則選用定制的無框力矩電機配合諧波減速器，并集成了雙編碼器（輸入端和輸出端）以及非接觸式扭矩傳感器和定制的驅(qū)動電子系統(tǒng)。

• 靈巧手：從Gen2版本的11個自由度（6個主動驅(qū)動），迭代至最新Gen3版本的22個自由度（17個主動驅(qū)動）。驅(qū)動方式從早期集成在手掌內(nèi)的空心杯電機，發(fā)展到Gen3版本將執(zhí)行器（電機、微型行星齒輪箱、滾珠絲杠）移至前臂，通過腱繩驅(qū)動手指運動。手部還集成了觸覺等多種傳感器。

• 組件選擇理念：特斯拉在Optimus作動器組件選擇上，明顯強調(diào)高性能、高效率和深度集成，通過采用行星滾柱絲杠和諧波減速器等頂級性能組件，以及全面的力/力矩傳感和雙編碼器配置，旨在實現(xiàn)高動態(tài)性能，即使這意味著較高的初始成本。

波士頓動力 Atlas：從液壓到電力的里程碑轉(zhuǎn)變 

• 技術演進：早期Atlas以液壓系統(tǒng)著稱，實現(xiàn)驚人的爆發(fā)力和動態(tài)平衡。然而，最新一代Atlas已全面轉(zhuǎn)向電力驅(qū)動。

• 轉(zhuǎn)向原因：電力系統(tǒng)在能量效率、運行噪音、系統(tǒng)復雜性與維護成本以及控制精度等方面更具優(yōu)勢，更適合商業(yè)化應用和廣泛部署。新一代電動Atlas還展示了極大的運動范圍，例如腿部可向后彎曲，頭軀可獨立旋轉(zhuǎn)180度。

• 電動Atlas作動器細節(jié)：盡管具體細節(jié)尚未公開，但預計采用了高性能無框力矩電機和緊湊堅固的定制減速器，設計重點在于高扭矩密度、快速動態(tài)響應和高效率。

                                                                    部分知名人形機器人作動系統(tǒng)概覽

市場規(guī)模與競合分析

人形機器人作動器市場正處于爆發(fā)式增長前夕。根據(jù)QYResearch的市場研究報告，全球人形機器人作動器市場規(guī)模在2024年估值為1.5億美元，預計到2031年將達到98.64億美元，預測期內(nèi)（2025-2031年）的復合年增長率（CAGR）高達80.0%。這一驚人的增長率預示著一個即將發(fā)生變革性增長的市場，將吸引大量投資，刺激快速技術創(chuàng)新，并加劇整個供應鏈的競爭。

人形機器人作動器市場即將迎來80%的驚人復合年增長率！您準備好迎接這場爆發(fā)式增長了嗎？報告深入揭示市場格局和投資機遇，助您搶占先機！

人形機器人作動系統(tǒng)是一個復雜的集成系統(tǒng)，其供應鏈涉及多個層級和眾多專業(yè)制造商。當前，許多領先的人形機器人開發(fā)者，如特斯拉，正致力于關鍵部件（如電機、驅(qū)動器）的垂直整合，以期更好地控制性能、成本和供應。然而，由于作動系統(tǒng)所涉及的技術領域廣泛且專業(yè)性強，對外部專業(yè)供應商的依賴在短期內(nèi)仍將持續(xù)。

報告中詳細列舉了人形機器人作動系統(tǒng)各關鍵部件領域的全球知名制造商，為您勾勒出清晰的市場格局，例如電機、減速器、絲杠、編碼器等等。

盡管許多作動器核心部件的全球市場由國際巨頭主導，但在中國等地區(qū)，出于戰(zhàn)略自主和成本控制的考量，正大力推動關鍵零部件（如諧波減速器、行星滾柱絲杠和六軸力/力矩傳感器）的本土化供應鏈發(fā)展。

總結與未來展望

關鍵作動技術與趨勢總結：

電驅(qū)動技術憑借高效率、高精度和不斷提升的功率密度，已成為主流選擇。而核心組件包括高性能電機（如無框力矩電機、空心杯電機）、精密傳動系統(tǒng)（如諧波減速器、行星滾柱絲杠），以及全面的傳感系統(tǒng)（如編碼器、多軸力/力矩傳感器）和先進的電子控制系統(tǒng)（如基于FOC的伺服驅(qū)動） 。

行業(yè)趨勢明顯指向高度集成的作動器模塊，以實現(xiàn)更緊湊的結構、更優(yōu)的性能和更高的可靠性 。對高扭矩密度和高功率密度的極致追求，以及對安全性和柔順性的日益重視（如串聯(lián)彈性作動器的應用），共同推動著人形機器人作動技術的不斷創(chuàng)新 。

新興研究方向：

新型材料：研發(fā)更輕、更強、導熱性更好的材料，用于電機、減速器和結構件，以進一步提高功率/扭矩密度，減輕機器人整體重量，并改善散熱性能。

人工智能在底層電機控制中的應用：利用強化學習（RL）等人工智能技術，實現(xiàn)對機器人底層電機控制策略的自動優(yōu)化和學習。這有望使機器人能夠自主學習和適應更高效、更自然的運動方式，彌合高層任務規(guī)劃與精細物理執(zhí)行之間的差距。

更高程度的集成（作動器片上系統(tǒng)）：將驅(qū)動電子、控制邏輯、部分傳感功能進一步微型化，并集成到單芯片解決方案或高度緊湊的封裝模塊中，形成“作動器片上系統(tǒng)”（Actuator-on-Chip），以最大限度地減小體積、重量和功耗。

軟體作動器與混合驅(qū)動系統(tǒng)：探索基于軟體機器人原理的新型作動器，用于實現(xiàn)更安全、更具適應性的物理交互。未來可能出現(xiàn)剛性作動器與軟體作動器相結合的混合驅(qū)動系統(tǒng)，以兼顧力量、精度與柔順性。

高效能量回收與管理：研發(fā)更高效的能量回收技術（如在減速或下坡時將機械能轉(zhuǎn)化為電能回充給電池）和智能化的能量管理系統(tǒng)，以顯著延長電池驅(qū)動人形機器人的續(xù)航時間。

人形機器人作動系統(tǒng)是構建未來智能世界的基石。無論您是機器人行業(yè)的從業(yè)者、投資者，還是對前沿科技充滿好奇的探索者，這份報告都將為您提供寶貴的洞察和決策依據(jù)。

欲了解人形機器人作動系統(tǒng)的更多細節(jié)、深入數(shù)據(jù)和獨家分析，歡迎聯(lián)系我們采購完整報告！或立即聯(lián)系我們的專家團隊，獲取定制化咨詢服務，助您搶占人形機器人賽道先機！

本報告為“人形機器人系列研究”的首發(fā)成果，未來我們還將圍繞該領域的核心模塊持續(xù)開展研究。歡迎采購系列報告，或洽談個性化研究定制合作！

申請演示與采購報告

以上分析是航空產(chǎn)業(yè)網(wǎng)打造的“經(jīng)度”系統(tǒng)（“航空航天市場與供應鏈信息系統(tǒng)”）的一部分，歡迎掃描下方二維碼添加微信客服或點擊閱讀原文注冊，聯(lián)系我們進行產(chǎn)品演示。

查看完整報告：

人形機器人作動系統(tǒng)深度研究_2025.pdf