中投網(wǎng)2025-05-06 10:10 來源：中投顧問產(chǎn)業(yè)研究大腦
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汽車行業(yè)是我國制造業(yè)的第一大產(chǎn)業(yè)，年產(chǎn)值超過10萬億。那么，下一個能夠接近甚至超過汽車行業(yè)規(guī)模的制造業(yè)是哪個？沒錯，就是“人形機器人”產(chǎn)業(yè)。人形機器人在政務(wù)、工業(yè)、商業(yè)和家庭各個領(lǐng)域都有很多的應(yīng)用場景可以挖掘，將是一個數(shù)萬億甚至十萬億的巨大藍(lán)海市場。
對于一個城市或一家企業(yè)，如果未來十年錯過了人形機器人的產(chǎn)業(yè)機會，那就相當(dāng)于過去十年錯過了新能源汽車的產(chǎn)業(yè)機會，一個百年一遇的巨大產(chǎn)業(yè)機遇將與你無緣。
中投顧問推出的《2025-2029年中國未來產(chǎn)業(yè)之人形機器人行業(yè)趨勢預(yù)測及投資機會研究報告》，詳細(xì)分析了人形機器人的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和趨勢，能幫助你把握人形機器人產(chǎn)業(yè)的投資機會。
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在人形機器人令人驚嘆的靈動表現(xiàn)背后，隱藏著關(guān)鍵的動力支撐——電機。尤其是無框力矩電機和空心杯電機，它們宛如機器人關(guān)節(jié)與手部的精密“心臟”，源源不斷地輸送動力，讓機器人得以在各種場景中自如穿梭、精準(zhǔn)操作。
一、電機——人形機器人的核心動力擔(dān)當(dāng)
當(dāng)我們聚焦人形機器人的機械構(gòu)造，會發(fā)現(xiàn)電機所處的執(zhí)行器及手部位置至關(guān)重要。這些部位如同人體的關(guān)節(jié)與手指，掌控著機器人的一舉一動。其中，大關(guān)節(jié)的靈活轉(zhuǎn)動依賴于28個無框力矩電機，它們就像是強壯的筋骨，賦予機器人穩(wěn)健的肢體運動能力，使其能夠完成行走、跳躍、轉(zhuǎn)身等大幅度動作;而手指部位的12個空心杯電機，則如同靈巧的指尖神經(jīng)，操控著機器人手部的精細(xì)動作，從輕輕拾取一枚雞蛋，到精準(zhǔn)按下微小的按鈕，都離不開空心杯電機的快速響應(yīng)與精準(zhǔn)控制。
二、電機驅(qū)動vs液壓驅(qū)動：優(yōu)勢盡顯的新時代選擇
在機器人動力驅(qū)動的發(fā)展歷程中，波士頓動力機器人曾憑借液壓驅(qū)動技術(shù)獨樹一幟。液壓驅(qū)動的原理是巧妙利用液壓油的壓力，驅(qū)動機械設(shè)備運轉(zhuǎn)。這一方式帶來了諸多顯著優(yōu)勢，動力強勁無比，能夠輕松承載重物、克服巨大阻力，調(diào)速范圍寬廣，無論是緩慢的精細(xì)操作還是高速的爆發(fā)運動都能應(yīng)對自如;裝置體積小巧緊湊，為機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計留出更多空間;響應(yīng)速度更是令人稱贊，瞬間的指令下達便能換來即刻的動作反饋。
然而，如同硬幣的兩面，液壓驅(qū)動的缺點也十分突出。能量損失如同一個“無底洞”，大量的能量在傳動過程中被白白消耗，導(dǎo)致能源利用率低下;對油溫變化極為敏感，溫度的細(xì)微波動都可能影響系統(tǒng)性能，使機器人的動作穩(wěn)定性大打折扣;更令人擔(dān)憂的是，一旦發(fā)生油泄露，不僅會污染環(huán)境，還會對傳動的準(zhǔn)確性造成致命打擊，讓機器人的動作失控、偏離預(yù)設(shè)軌跡。
相較之下，電機驅(qū)動則展現(xiàn)出了諸多迎合時代需求的優(yōu)勢。它成熟可靠，經(jīng)過多年的技術(shù)沉淀與市場驗證，穩(wěn)定性極高，為機器人的長時間運行提供了堅實保障;響應(yīng)速度快如閃電，能夠?qū)崟r捕捉指令并迅速轉(zhuǎn)化為動作，讓機器人在復(fù)雜多變的環(huán)境中敏捷應(yīng)對;能量轉(zhuǎn)化效率高，避免了能源的無謂浪費，延長了機器人的續(xù)航能力。同時，電機驅(qū)動徹底杜絕了漏液風(fēng)險，使用環(huán)境要求相對寬松，無論是高溫酷暑還是低溫嚴(yán)寒，無論是干燥的室內(nèi)還是潮濕的戶外，都能正常工作，這使得機器人的應(yīng)用場景得到了極大的拓展，從工業(yè)生產(chǎn)車間到家庭服務(wù)場景，從醫(yī)療救援一線到教育科普領(lǐng)域，電機驅(qū)動的機器人都能大顯身手。
三、無框力矩電機：協(xié)作機器人領(lǐng)域的中流砥柱
深入探究無框力矩電機，這是一種極具特色的無框式永磁電機，以輸出扭矩作為核心性能指標(biāo)。它摒棄了傳統(tǒng)電機的軸、軸承、外殼或端蓋等附件，結(jié)構(gòu)更加簡潔緊湊。其內(nèi)部由轉(zhuǎn)子和定子構(gòu)成，運作原理與傳統(tǒng)永磁電機一脈相承，通過電驅(qū)動器提供電力，精準(zhǔn)控制U/V/W三相電形成電磁場，驅(qū)動永磁體的轉(zhuǎn)子在磁場中高速旋轉(zhuǎn)，進而輸出強大的扭矩。
目前，無框力矩電機在協(xié)作機器人領(lǐng)域大放異彩。隨著工業(yè)4.0的推進，協(xié)作機器人需求激增，要求機器人能夠與人類緊密合作，完成復(fù)雜的裝配、檢測等任務(wù)。無框力矩電機憑借其高精度、高扭矩、緊湊結(jié)構(gòu)等優(yōu)勢，完美契合了這一需求。在市場競爭中，國內(nèi)企業(yè)依托完備的國產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈，在成本控制上取得了突破性進展，逐漸提升了市場份額，為中國機器人產(chǎn)業(yè)的崛起注入了強大動力。
四、空心杯電機：人形機器人靈巧手的得力助手
空心杯電機，作為一種獨特的無鐵芯轉(zhuǎn)子直流伺服電機，有著別樣的魅力。它的線圈由導(dǎo)線繞制而成，沒有內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)，這種精巧的設(shè)計賦予了它諸多卓越性能。體積小巧玲瓏，能夠輕松安裝在機器人纖細(xì)的手指部位，不占用過多空間;高效節(jié)能，在有限的能源供給下，輸出強勁動力;響應(yīng)迅速，瞬間的指令下達，手指便能快速動作，精準(zhǔn)抓取目標(biāo)物體;運行穩(wěn)定，確保了手部動作的連貫性與準(zhǔn)確性，避免了抓取過程中的失誤。
雖然國內(nèi)企業(yè)在空心杯電機領(lǐng)域起步稍晚，與國際先進水平存在一定技術(shù)差距，但發(fā)展?jié)摿Σ蝗菪∮U。鳴志電器、鼎智科技等公司已經(jīng)奮勇直追，具備了量產(chǎn)能力，不斷縮小差距，為國產(chǎn)人形機器人配備上更加精良的“手指”，助力其在精細(xì)操作領(lǐng)域嶄露頭角。
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