人形机器人产业链涵盖上中下游三大环节。上游主要包括核心零部件和软件系统供应商，如无框力矩电机谐波减速器力传感器专用芯片等；中游为本体制造环节，包括设计制造测试三大环节；下游为应用场景，包括工业制造仓储物流医疗服务商业服务家庭使用等领域。上游零部件成本占比高，核心零部件价值量占比前三的为无框力矩电机减速器和力传感器，三者合计价值占比超过50%。
二、行业概况
2.1 人形机器人的定义与概念
人形机器人（humanoid robot）是一种旨在模仿人类外观和行为的机器人，具有与人类相似的肌体。根据国际标准ISO 8373:2021的定义，人形机器人是具有躯干头和四肢，外观和动作与人类相似的机器人。人形机器人的狭义定义是拥有双臂手作业双足行走的拟人化形态，同时拥有机器大脑机器小脑的交互与学习进化能力。这种能力使机器人能够通过不断学习和适应，提升自身的智能水平，更好地完成各种复杂的任务。
与普通工业机器人相比，人形机器人具有独特的价值。它能够适应人类设计的环境和工具，无需对环境进行大规模改造，即可在人类工作和生活的环境中执行任务。此外，人形机器人的外观和行为更接近人类，更容易被人类接受和理解，有利于人机交互和协作。最重要的是，人形机器人是具身智能最理想的载体，能够将人工智能技术与物理世界进行有效结合。
2.2 市场规模与增长趋势
人形机器人市场正处于快速增长阶段。根据MarketsandMarkets报告，人形机器人市场预计将从2024年的20.3亿美元增长到2029年的132.5亿美元，复合年增长率（CAGR）高达45.5%。2025年，全球人形机器人市场规模预计将突破85亿美元（约合人民币600亿元），而中国人形机器人市场规模有望达到82.39亿元，占全球总量的50%。高工机器人产业研究所预测，2025年全球人形机器人市场销量有望达到1.24万台，市场规模63.39亿元，其中中国的销售或达到7300台。
从长期来看，人形机器人市场前景广阔。《人形机器人产业研究报告》预测，2024年中国人形机器人市场规模约27.6亿元人民币，2026年达104.71亿元，2029年达到750亿元，将占到世界总量的32.7%，位居世界第一，到2035年规模有望达到3000亿元。这一增长主要得益于技术进步老龄化社会的需求增加以及人形机器人在医疗教育等领域的广泛应用。
2.3 发展历程
人形机器人的发展可以追溯到早期的自动机械物体，但真正意义上的人形机器人发展主要经历了三个阶段：
早期探索阶段（20世纪70年代-2010年左右）：这一阶段主要是基础理论和关键技术的探索。1920年代后期，美国通用电器制造商西屋电气公司发明的"Televox"英国W.H.理查兹和飞机工程师艾伦·雷菲尔发明的"埃里克"以及日本生物学家西村真琴发明的"学天则"成为世界上首批人形机器人。1960年代，人形机器人研究开始加速，1970年代日本早稻田大学开发的WABOT-1成为世界上第一个全尺寸人形机器人。
商业化阶段（2010年-2020年）：这一阶段人形机器人开始逐步走向商业化。2010年，本田公司的ASIMO人形机器人展示了行走跑步和踢足球等能力。2013年，波士顿动力公司的Atlas机器人问世，展示了出色的平衡和机动能力。2016年，优必选推出Walker人形机器人，成为全球首批实现商业化的人形机器人之一。
当前发展阶段（2020年至今）：这一阶段人形机器人进入高度智能化阶段，具备语义识别情绪感知平稳行走及复杂动作控制能力。2021年8月，特斯拉在AI Day上首次提出人形机器人Optimus的概念，随后Optimus快速迭代，在2023年12月的最新视频中展示了流畅行走抓握鸡蛋等动作，性能不断提升。2023年，随着人工智能大模型技术的突破，人形机器人行业迎来新的发展机遇。2025年被称为人形机器人的"量产元年"，预计多家企业将实现小规模量产。
三、上游产业链
3.1 核心零部件概述
人形机器人上游产业链主要包括核心零部件的供应，如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和轴承等。这些零部件组成了人形机器人的旋转关节线性关节灵巧手感知系统和躯干。
上游零部件由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。感知系统包括视觉传感器力矩传感器触觉传感器等，用于感知环境；控制系统包括控制器和算法，用于协调各部件动作；运动与执行系统包括电机减速器等，用于实现运动；智能决策系统包括AI算法和计算平台，用于做出决策。
根据Tesla AI Day的数据，以特斯拉Optimus为例，2023年人形机器人核心零部件价值量排名前三的是无框力矩电机减速器和力传感器。而2030年，无框力矩电机价值量占比下降，力传感器减速器价值量占比上升，且力传感器将超过减速器，排名第二，三者合计价值占比仍然很高。
精密减速器伺服电机控制器是工业机器人的三大核心零部件，制造成本占比高。2022年我国机器人三大核心零部件精密减速器伺服电机控制器的成本占比分别为32%22% 和12%,核心零部件制造成本占工业机器人总制造成本的近70%。这表明核心零部件是人形机器人成本的主要构成部分，也是技术壁垒最高的环节。
3.2 无框力矩电机
技术参数与性能指标
无框力矩电机是一种无框架式永磁电机（永磁电机属于一种直流伺服电机），只有转子定子两个部件（没有轴轴承外壳或端盖等）。转子是内部部件，由带永磁体的旋转钢圆环组件构成，直接安装在需要旋转的部件上。
无框力矩电机具有高效高扭矩密度和长寿命等特点。它凭借体积小巧结构紧凑质量轻转动惯量低启动电压与空载电流小等特性，在人形机器人关节中得到广泛应用。对于人形机器人而言，其关节体积有限，需要在有限的体积内实现尽可能高的功率密度，从而达到最佳的活动效果。而无框力矩电机集成到机器人结构中，可去除联轴器皮带等机器元件，最大限度地减小电机占用空间。
市场格局与主要供应商
根据Market Research数据，2022年全球无框力矩电机市场规模为6.69亿美元，目前的市场空间不会太大，随着协作机器人和各类人形机器人的热度发酵，增速会超过预期。无框力矩电机市场目前主要由国外厂商主导，但随着人形机器人市场的扩大，国产厂商如步科股份有望借助国产产业链成本优势，在市场份额上取得突破。
价值占比与未来趋势
根据特斯拉人形机器人Optimus的数据，一台人形机器人需要28个无框力矩电机。随着人形机器人产业的兴起，无框力矩电机市场将迎来快速增长。未来人形机器人有望成为无框力矩电机更重要的下游应用。预测2025年全球人形机器人用无框力矩电机市场规模有望达到60亿元，2030年将有望达到282亿元。
3.3 谐波减速器与行星减速器
技术参数与性能指标
谐波减速器是一种高精度高效率高可靠性的减速装置，具有体积小重量轻传动比大精度高等优点。行星减速器则是一种采用行星齿轮传动的减速装置，具有传动效率高承载能力强结构紧凑等优点。这两种减速器在人形机器人中被广泛使用，用于降低电机转速并增加扭矩。
特斯拉人形机器人在旋转关节（共14个关节）普遍应用谐波减速器，占到总体机器人价值量的15.6%。谐波减速器的技术壁垒高度集中于齿形设计材料制备精密加工及设备。谐波减速器对使用寿命传动精度传动效率刚度升温噪声等性能指标要求高。
市场格局与主要供应商
目前，全球谐波减速器市场主要由日本哈默纳科（Harmonic Drive）和美国纽卡特（Neugart）等国外企业主导。近年来，国内企业如来福谐波大族精密中技克美南通振康等开始崭露头角，但在技术规模品牌等方面与国际领先企业仍有一定差距。
行星减速器市场则相对分散，主要供应商包括德国纽卡特（Neugart）日本新宝（Nidec）日本住友（Sumitomo）台湾上银（HIWIN）等，以及国内的中技克美秦川机床来福谐波大族精密等企业。
价值占比与未来趋势
目前，主流人形机器人厂商大多使用谐波减速器与精密行星减速器的组合方案。预计未来人形机器人百万台量级的拉动需求将数倍于当前市场规模，弹性空间很大。随着人形机器人产业的发展，谐波减速器和行星减速器市场将迎来快速增长。
3.4 力传感器与六维力矩传感器
技术参数与性能指标
六维力矩传感器是人形机器人的关键感知部件，可以同时测量XYZ轴向力和环绕轴的力矩，应用于高端机器人和精密设备中。它内部的算法可以解耦各个方向的力和力矩的干扰，保证测量的准确性。
六维力传感器有多条技术路线，根据技术原理可将六维力传感器分为应变片式（硅应变和金属箔式）光纤式压电式等。其中应变片式是目前市场主流。
市场格局与主要供应商
目前六维力矩传感器市场基数仍较小，规模效应不明显，价格依然较高，据GGII，现阶段的六维力矩传感器价格基本在1~2万元之间。主要供应商包括国外的ATI Industrial AutomationFutek Advanced Sensor TechnologyHoneywell Sensing and Control等，以及国内的苏州微埃智能珞石机器人智元机器人等企业。
价值占比与未来趋势
力传感器是人形机器人与外界交互的重要桥梁，人形机器人需搭载多种传感器（视觉力觉惯性温度等），其中力传感器重要性高（感知并度量力）价值量大（头豹研究院测算其在机器人中价值量占比16%）。
以特斯拉的人形机器人为例，一台人形机器人需要14个一维力矩传感器14个一维压力传感器和4个六维力矩传感器。2022年中国人形机器人市场对六维力矩传感器需求量为8360套，市场规模约为1.56亿元，随着人形机器人加速发展，六维力矩传感器市场规模有望高速增长。
随着人形机器人出货量的提升，六维力矩传感器成本有望逐步下降。预计2025年，六维力矩传感器价格有望下探。
3.5 其他关键零部件
除了上述核心零部件外，人形机器人还包含许多其他关键零部件，如控制器编码器轴承等。控制器是人形机器人的"大脑"，负责协调各部件动作；编码器用于测量电机的转速和位置；轴承则用于支撑和减少摩擦。
此外，人形机器人还需要多种传感器，如视觉传感器（用于环境感知）温度传感器（用于监测温度）触觉传感器（用于感知接触）等。专用芯片和计算平台也是人形机器人的关键组成部分，用于运行AI算法和控制程序。
四、中游产业链
4.1 本体制造概述
人形机器人本体制造包括设计制造测试三大环节。设计环节需要考虑机械结构的稳定性灵活性和安全性，需要在设计中融入人工智能算法，实现自主决策和运动控制。制造环节需要解决材料选择工艺优化质量控制等问题。测试环节则需要验证机器人各功能的可靠性和稳定性。
本体制造环节的技术壁垒主要体现在以下几个方面：首先，人形机器人需要在有限的空间内集成多种功能部件，对结构设计和空间利用提出了极高的要求；其次，人形机器人需要实现复杂的人机交互和环境适应能力，对控制算法和软件系统提出了挑战；此外，人形机器人需要在各种环境中稳定运行，对材料和工艺也提出了较高要求。
4.2 国内主要企业
国内人形机器人本体制造企业主要包括优必选傅利叶智元机器人追觅科技等。这些企业在技术路线产品定位和发展策略上各有特点。
优必选成立于2012年，是国内最早布局人形机器人领域的企业之一。2016年推出Walker系列人形机器人，2021年发布WalkerX，是全球首个能够量产交付的人形机器人。优必选人形机器人主要采用谐波减速器，同时自研谐波+行星减速器。
傅利叶成立于2015年，专注于康复机器人和人形机器人的研发。其GR-1人形机器人于2024年6月发布，采用自研的关节模组，共有3种类别，带双编码器的行星减速器关节模组最大瞬时扭矩140Nm。
智元机器人是华为投资的人形机器人企业，成立于2022年。其远征A1机器人采用谐波一体关节，以及自研带行星减速器的关节电机。
追觅科技是小米生态链企业，专注于清洁机器人和人形机器人的研发。其人形机器人采用轮式设计，注重成本控制和实用性。
总体来看，国内人形机器人企业与国际领先企业相比，在技术积累资金实力产业链整合等方面仍存在一定差距。但随着政策支持和市场需求的增加，国内企业正在快速追赶。
4.3 国际主要企业
国际人形机器人本体制造企业主要包括特斯拉Figure AIAgility Robotics等。这些企业在技术路线产品定位和发展策略上各有特点。
特斯拉于2021年8月的AI Day首次提出人形机器人Optimus的概念，此后Optimus快速迭代，在2023年12月的最新视频中，Optimus已实现流畅行走抓握鸡蛋等动作，性能不断提升。特斯拉Optimus人形机器人使用28个无框力矩电机14个谐波减速器和14个行星减速器，以及多种传感器。
Figure AI是美国一家专注于人形机器人的创业公司，其Figure 01人形机器人于2024年发布，具备较强的环境适应能力和交互能力。Figure AI已与宝马签署合作协议，计划在宝马位于美国南卡罗来纳州的汽车制造车间部署人形机器人。
Agility Robotics是一家美国的人形机器人公司，其Digit人形机器人于2019年发布，主要用于物流和仓储场景。Digit机器人具有较强的平衡能力和灵活性，适合在复杂环境中执行任务。
总体来看，国际企业在技术积累资金实力产业链整合等方面具有优势，但国内企业正在快速追赶。随着人形机器人市场的扩大，国内外企业将在技术产品市场等方面展开竞争与合作。
4.4 技术壁垒与挑战
人形机器人本体制造面临多重技术壁垒和挑战：
本体设计的技术难点：人形机器人需要在有限的空间内集成多种功能部件，对结构设计和空间利用提出了极高的要求。同时，人形机器人需要实现高精度高可靠性的运动控制，对机械设计和控制算法提出了挑战。
材料与工艺挑战：人形机器人需要使用轻质高强度的材料，如碳纤维复合材料铝合金等。这些材料的加工和成型需要特殊工艺和技术，对制造企业提出了较高要求。
人机交互技术挑战：人形机器人需要实现自然流畅的人机交互，这涉及到语音识别视觉理解情感识别等多种技术。这些技术的整合和优化需要大量的研发投入和实践经验。
此外，人形机器人还面临着能源效率热管理噪声控制等方面的挑战。解决这些技术壁垒和挑战，需要跨学科多领域的协同创新和持续投入。
五、下游产业链
5.1 工业制造场景
工业制造是人形机器人最具潜力的应用场景之一。人形机器人在工业制造中的应用主要包括质量检测设备维护物料搬运等。
具体应用案例：特斯拉Optimus已在特斯拉汽车工厂进行搬运物料的测试；优必选Walker S1在极氪智慧工厂协同作业，完成零部件搬运和组装任务；Figure AI与宝马合作，在汽车制造车间部署人形机器人，用于零部件搬运和装配。
发展趋势：随着工业4.0和智能制造的推进，人形机器人在工业制造中的应用将越来越广泛。未来，人形机器人将从简单的物料搬运向复杂的装配检测维护等高附加值领域拓展。同时，随着技术的进步和成本的降低，人形机器人将从高端制造业向中低端制造业渗透。
5.2 仓储物流场景
仓储物流是人形机器人另一个重要的应用场景。人形机器人在仓储物流中的应用主要包括货物分拣搬运盘点等。
具体应用案例：亚马逊已在其仓库中部署了数千台机器人，用于货物分拣和搬运；京东物流也在其仓库中部署了人形机器人，用于货物盘点和搬运；上海卓益得机器人有限公司也在与某知名工业企业合作，推动人形机器人在3C装配等应用的落地。
发展趋势：随着电子商务的快速发展和物流成本的上升，人形机器人在仓储物流中的应用将越来越广泛。未来，人形机器人将从简单的货物搬运向复杂的分拣包装配送等高附加值领域拓展。同时，随着技术的进步和成本的降低，人形机器人将从大型物流中心向中小型仓库渗透。
5.3 医疗服务场景
医疗服务是人形机器人具有广阔前景的应用场景。人形机器人在医疗服务中的应用主要包括患者护理康复训练手术辅助等。
具体应用案例：傅利叶GR-1人形机器人已在医院进行试点应用，用于康复训练和患者护理；日本本田公司开发的ASIMO人形机器人已在医院进行导诊服务；意大利WALK-MAN机器人可进入火场进行救援，也可用于医疗场景。
发展趋势：随着人口老龄化和医疗成本的上升，人形机器人在医疗服务中的应用将越来越广泛。未来，人形机器人将从简单的导诊陪护向复杂的康复训练手术辅助等高附加值领域拓展。同时，随着技术的进步和成本的降低，人形机器人将从大型医院向社区医疗中心和家庭医疗场景渗透。
5.4 商业服务场景
商业服务是人形机器人另一个重要的应用场景。人形机器人在商业服务中的应用主要包括接待导购客服等。
具体应用案例：优必选Walker S1已在商场和展厅进行试点应用，用于接待和导购；日本软银公司的Pepper人形机器人已在零售店和银行进行服务；宇树科技的人形机器人已在商场进行表演和互动。
发展趋势：随着消费升级和服务业的发展，人形机器人在商业服务中的应用将越来越广泛。未来，人形机器人将从简单的接待导购向复杂的客户服务个性化推荐等高附加值领域拓展。同时，随着技术的进步和成本的降低，人形机器人将从高端商场和展厅向普通商业场所渗透。
5.5 家庭使用场景
家庭使用是人形机器人最具潜力的应用场景之一。人形机器人在家庭使用中的应用主要包括家务劳动情感陪伴教育辅导等。
具体应用案例：特斯拉Optimus已在家庭环境中进行测试，用于打扫卫生和做饭；优必选Walker S1已在家庭环境中进行测试，用于陪伴和教育；日本本田公司的ASIMO人形机器人已在家庭环境中进行测试，用于陪护和娱乐。
发展趋势：随着人口老龄化和家庭结构的变化，人形机器人在家庭使用中的应用将越来越广泛。未来，人形机器人将从简单的家务劳动向复杂的陪伴教育护理等高附加值领域拓展。同时，随着技术的进步和成本的降低，人形机器人将从高端家庭向普通家庭渗透。
5.6 其他新兴场景
除了上述应用场景外，人形机器人还在军事教育科研等领域有广阔的应用前景。
军事场景：在军事场景中，人形机器人具有巨大的潜力。这些机器人不受疲劳影响，可以携带大量单兵武器，并具备良好防护能力。它们能够以更快的射速和更精准的射击消灭目标，展现出极强的杀伤力。同时，在后勤等对人力资源需求较高的领域也具有优势。
特殊作业场景：人形机器人在危险恶劣或难以到达的环境中具有独特优势，如核电站检测深海作业太空探索等。这些场景对人形机器人的可靠性适应性和自主性提出了更高要求。
发展趋势：随着技术的进步和应用场景的拓展，人形机器人将在更多领域发挥重要作用。未来，人形机器人将从单一功能向多功能从专用场景向通用场景发展，成为人类工作和生活的重要助手。
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