2025 年,人形机器人产业正迎来历史性跨越。政府工作报告首次写入具身智能,将其列为未来产业培育重点,政策与资本形成合力,推动人形机器人加速从概念走向现实。当前,全球产业已迈入投资与技术突破的关键期,国内外巨头纷纷布局,特斯拉 Optimus、Figure AI 等企业的量产计划相继落地,预计 2029 年全球人形机器人年产量将达百万台级,市场规模超千亿元,产业化进程进入 “从 0 到 1” 的关键突破阶段。

星空体育网站:从概念到量产!人形机器人核心零部件的黄金掘金版图(图1)

  作为高度复杂的智能装备,人形机器人的性能与功能实现,高度依赖核心机械零部件 —— 关节模组、减速器、灵巧手、传感器等 “关键基石”,直接决定运动精度、负载能力与可靠性,且占硬件成本比重极高。随着量产大幕开启,核心零部件需求将呈爆发式增长,既为产业链上游企业提供市场机遇,也对国产替代、技术攻坚提出迫切要求。

  在此产业浪潮中,梳理人形机器人核心零部件的发展逻辑、国产布局与合作机遇,既是把握未来制造业升级的关键切口,也是推动我国在全球人形机器人竞争中抢占制高点的必要路径。本报告聚焦这一产业脉搏,解码核心零部件的机遇与挑战,为产业参与者、投资者洞察趋势提供参考。

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  自 2020 年起,伴随生成式 AI 大模型飞速发展,人形机器人的交互性与学习能力实现质的跨越,特斯联、优必选、宇树科技、智元等企业的人形机器人产品,呈现多点开花的发展态势。当下,人形机器人借助 AI 大模型,可学习复现复杂动作,在运输、检测、安防等单一或简单任务场景中逐步应用,产业化进程正加速推进。

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  人形机器人产业已迎来 “黄金窗口期”,国内外巨头在技术竞争与生态构建上的动作,加速了行业商业化进程。巨头们的入局,不仅为产业注入大量资金与资源,推动技术迭代成熟,还促进产业链标准化、批量化发展,促使全球人形机器人领域,进入由头部企业引领的产业变革与进步阶段。

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  2025 年政府工作报告首次写入具身智能,将其列为未来产业培育重点方向,成为制造业升级的重要抓手,助力打造新质生产力,为科技制造领域竞争添砖加瓦。2023 年 11 月,工信部发布《人形机器人创新发展指导意见》,提出到 2025 年实现批量生产,让国产机器人在研发、制造上达到国际先进水平,指明产业发展路径;各地也陆续出台产业集群政策,持续催化产业链相关公司成长。

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  在工业制造场景,人形机器人深度融入自动化产线,承担复杂装配、物料搬运等精准作业,应用持续深化;商业服务端,凭借灵活交互特性,在商超导购、酒店服务、餐饮配送等场景加速渗透;家庭生活维度,探索陪伴老人、照护儿童、家居清洁等服务功能。多方助力下,人形机器人规模化商业应用与创新发展,正步入全新阶段。

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  人形机器人在替代人工方面优势明显。工厂场景中,可高强度、长时间不间断稳定作业;家庭场景下,能提供全天候服务,无需担忧人工疲劳或情绪问题。在工厂仓储和家庭服务场景,其使用成本均低于人工,还能带来更高效率与稳定性,成为替代人工的理想选择,展现出极高性价比。

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  多家人形机器人企业开启量产进程,全球市场未来有望达千亿级别规模。据马斯克透露,特斯拉制造工厂已启动机器人制造相关岗位招聘,Optimus 人形机器人计划 2025 年产量达 5 千台,2026 年扩产至 5 万台,2029 - 2030 年实现年产百万台的目标,具备现实可行性。另外,Figure AI 的首条 BotQ 自动化产线已正式投产,当前年化产能达 1.2 万台,计划 4 年内提升至 10 万台。国内宇树、智优语等企业也进入小批量生产阶段。综合各方发展趋势,预计到 2029 年,全球人形机器人市场规模将达 1500 亿元,一个潜力巨大的市场前景正逐步展开。

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  人形机器人产业崛起,为产业链上下游带来发展机遇。上游零部件供应商,如生产高精度减速器、高性能电机、先进控制器及各类传感器的厂商,因人形机器人对零部件精度、可靠性和智能化水平的严苛要求,获得增量订单,推动技术升级与产能扩张;下游应用端借助人形机器人高效、灵活、稳定的特点,在工业生产、物流配送、医疗康养、商业服务等多元场景拓展业务,实现创新发展。

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  人形机器人作为高度复杂的智能装备,核心机械零部件对其性能与功能的实现起着关键作用。像关节模组、减速器、灵巧手、传感器等部件,直接决定人形机器人的运动精度、负载能力、灵活性以及整体可靠性,任何关键部件性能不足,都可能影响机器人整体表现。在全球人形机器人产业快速发展的当下,相关核心机械零部件的市场需求,预计将迎来显著增长。

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  国产人形机器人核心零部件展现出显著成本优势,具备极强竞争力。经过多年技术沉淀与产业深耕,我国在关键零部件研发制造上取得长足进步,从高精度减速器,到高效能电机,再到智能灵敏传感器,都实现不同程度自主化生产。主要核心部件与国外相比,有 60% - 70% 的成本优势。一方面,国内庞大制造业基础与完善产业链,让零部件生产可通过规模化作业降低成本;另一方面,持续投入技术研发、应用创新工艺,减少损耗浪费。这种成本优势,为国产人形机器人在国内外市场推广,提供有力支撑。

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  人形机器人机械零部件的发展,高度依赖高精密机床设备,其核心零部件在精密加工上,要求微米级精度、复杂曲面处理、特殊材料特性等。目前,国产高精度机床产业通过技术攻关、产业链协同及政策赋能,正逐步实现国产化替代。在 CIMT2025 机床展上,国产五轴数控机床、车铣复合机床、磨床等均有突破,为国内人形机器人零部件量产,筑牢坚实基础。

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  谐波齿轮减速器是靠谐波发生器使柔轮产生可控弹性变形波,再与刚轮相互作用来传递运动和动力的传动装置。凭借体积小、重量轻、传动比大的特点,在精密传动领域应用广泛,覆盖工业机器人、服务机器人、数控机床、光伏设备、医疗器械等众多领域,应用场景呈不断拓展趋势。

  从谐波减速器下游应用领域看,2023 年工业机器人是第一大应用领域,占比高达 75% ;机床、半导体、医疗器械等其他领域合计占比 25% 。2024 年国内工业机器人谐波减速器消费量达 9.55 万台。

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  当前,国内外人形机器人产品呈现多点开花的发展态势。从主要厂家的旋转关节减速器方案来看,谐波减速器、行星减速器是主流选择,其中谐波减速器主要应用于人形机器人的肩、肘、腕等关节,精密行星减速器则用于手、膝、踝关节等部位。基于特斯拉等公司的量产规划,预计 2026 - 2029 年全球人形机器人产量将分别达 15 万台、30 万台、50 万台、100 万台,若平均每台装配 14 台谐波减速器,2029 年需求将达 1400 万台,全球市场增量可达 84 亿元,谐波减速器全球市场需求正迎来激增。

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  全球谐波减速器市场规模增长快速,据 HDIN Research 数据,2024 年市场规模达 12 亿美元(约合人民币 86 亿元 ),且受下游人形机器人需求驱动,预计到 2029 年将增长至 34 亿美元。

  在市场份额方面,哈默纳科占据全球较大比例,2023 年全球份额约 85% ,凭借强劲竞争力保持龙头地位;绿的谐波占全球 8% 市场份额,国内企业中,哈默纳科虽在海外主导地位稳固,但国内市场正涌现进口替代趋势,如哈默纳科 2023 年国内占有率 40% ,低于其全球份额,而绿的谐波国内占有率已达 18% ,且持续扩大。

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  哈默纳科在谐波减速器扩产方面力度有限,难以匹配人形机器人量产需求。截至 2024 年 3 月,其谐波减速器产能为 306 万台 / 年 。为应对下游人形机器人和工业机器人需求,公司规划扩产,预计 2026 年产能达 347 万台 / 年 ,但整体扩产幅度缓慢,无法充分满足全球人形机器人量产增长带来的需求。

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  面对谐波减速器市场需求增长,国内厂商积极布局。绿的谐波、丰立智能、瑞迪智驱、丰光精密、科达利等公司,通过研发投入、技术创新,在先进加工设备、工艺优化、产品升级上发力,同时明确扩产计划,展现出较强市场竞争力与进口替代潜力。随着人形机器人量产加速推进,国内厂商有望凭借快速扩产的优势,在全球市场中抢占更多份额,值得重点关注。

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  行星滚柱丝杠凭借体积小巧、精度出色、输出强劲,且耐用稳定的性能优势,在工业领域的应用愈发广泛。在汽车工业、工程机械、机床设备、机器人、医疗器械、石油天然气等行业,其技术正逐步替代现有体系,成为主流技术方向。不过,依据 DATAINTELO 数据,2022 年全球行星滚柱丝杠市场规模仅 12.7 亿美元 ,整体市场空间仍较为狭小。

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  原材料严苛:丝杠在反复运动中,会承受连续振动、冲击和摩擦,对材料强度、刚性、耐磨性、耐腐蚀性、抗疲劳性、承载力等要求严苛,普通金属材料难以满足,通常需特种金属制备。

  工艺流程复杂:高精度丝杠加工工艺复杂且周期长,要保障产品一致性,需历经热处理、车削、磨削等多道工序,生产周期常超 30 天,适用于高端设备关键部件制造。

  高端设备依赖:生产涉及高精度螺纹磨床、车削中心、精密磨床、旋风铣床、数控机床、热处理设备、尖端检测仪器等多样高端设备,其中高精度磨床、检测设备多由德国、日本品牌主导。

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  行星滚柱丝杠可保障关节在大负载下稳定运动,以 Optimus 机器人为例,其机械部件方案里,线 台行星滚柱丝杠组成。结合人形机器人主要厂商量产规划推测,2029 年全球行星滚柱丝杠市场增量空间将达 112 亿元,市场弹性显著,产业兴起带动发展机遇凸显。

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  2022 年,我国滚柱丝杠市场份额前四被欧洲厂商占据,Rollvis(瑞士 )、GSA(瑞士 )、Ewellix(瑞典 )、Rexroth(德国 ),市占率分别为 27%、26%、13%、12%,合计达 78% 。国内虽有南京工艺占比 8% ,但行业呈现国产替代需求。当前欧洲厂商主导全球市场,不过随着人形机器人量产带动丝杠需求增长,欧美厂商扩产慢于国内,国产化迎来重大机遇窗口。

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  国内企业新剑传动,聚焦研发生產滾珠水平驱动器、行星滚柱丝杠、直线型 / 旋转型电驱动关节等产品。其行星滚柱丝杠已获特斯拉定点,得到下游客户认可 。2022 年该业务收入 2368 万元,同比增 1419.6% ;2023 年进一步将行星滚柱丝杠年产能提至 100 万台,产能与交付能力提升,可更好满足市场需求,在全球市场的认可度与份额正逐步提升。

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  无框力矩电机摒弃传统伺服电机的机壳结构,仅由定子、转子两大核心部件构成。对比有框电机,其结构高度模块化,安装便捷性突出,契合驱动系统高度集成化发展趋势。集成设计时,无需耗费精力处理复杂电机接口,在系统布局里预留极小安装空间即可,大幅压缩驱动系统内动力输出单元的物理空间占用,助力系统集成度实现跨越式提升。

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  无框力矩电机凭借特性,与人形机器人关节需求高度契合,成为该领域主流驱动方案,体现在三方面:一是快速响应,指令信号到目标状态转换仅需毫秒级,提升关节启停灵敏度,适配人类运动高频动作切换场景;二是高能密度,通过磁路拓扑优化、铁芯结构精简,同等体积下实现扭矩密度突破,满足关节空间受限的高功率输出;三是柔性适配性,支持标准化和模块化灵活适配,从本体到关节实现定制化装配。

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  特斯拉 Optimus 人形机器人方案中,28 个关节执行器系统,均以高功率密度无框力矩电机为核心驱动单元 。14 个旋转关节,由无框力矩电机 + 谐波减速器组成,模拟人体旋转自由度;14 个直线结构关节,靠无框力矩电机 + 行星滚柱丝杠组成,模拟人体线性伸缩动作,赋能多向灵活运动。直线执行器采用无框力矩电机,结合平行柔性丝组,奠定硬件基础,支撑大规模量产。参考头部厂商关节模组装配数量,预计 2029 年全球无框力矩电机市场增量空间达 140 亿元。

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  国内步科股份、雷赛智能、昊志机电等无框力矩电机厂商发展迅猛 。核心部件性能上,雷赛、步科产品与海外龙头科尔摩根对比,相近尺寸下,主要核心性能指标已接近。国产无框力矩电机先在协作机器人领域规模化应用,逐步拓展至人形机器人赛道,叠加政策扶持与扩产提速,替代进程持续推进。

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  科尔摩根 1916 年于美国成立,1960 年与 Inland 电机公司合并,涉足电机领域。Inland 创始人雨果・翁鲁 1949 年设计出 “无框力矩电机”。科尔摩根专注运动控制系统,研发、生产、销售无框力矩电机、伺服电机、驱动器、运动控制器及相关软件,提供完整运动控制解决方案。产品覆盖多行业,满足不同场景需求,广泛应用于机器人、半导体制造、医疗设备、航空航天等高端装备制造,为高精度、高可靠性运动控制助力。

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  国产无框力矩电机厂商在性能上持续突破,步科、雷赛等产品对标海外龙头已具竞争力。伴随人形机器人等领域需求释放,国产厂商凭借技术积累、政策支持,加速从协作机器人向人形机器人拓展应用。关注其在性能优化、量产落地、市场替代中的进展,把握国产无框力矩电机从 “突破” 到 “应用” 的产业机遇。

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