机器人市场在经历了前一段时期的建设热潮以后，面对现阶段大多数下游应用市场正处于缓慢复苏或去库存的状态，令到整体行业走势仍存在诸多不确定因素，市场供应链竞争态势呈现“白热化”。与此同时，新增市场聚焦于人形机器人的开发与量产，也吸引了越来越多产业人士的关注，这是因为代表当今科技水平最前沿的人工智能技术肩负着带动世界经济新一轮跃升的重任，而其中的一个必要条件是需要借助一个硬件产品来落地，从目前来看，除了智能化电动汽车之外，人形机器人可能是最被人们看好的一条长坡厚雪型“赛道”。

　　组编/编辑部

　　人形机器人量产时间表初现

　　2024年，机器人市场异常热闹，这一波高潮的引爆点是全球人形机器人量产的时间表已逐渐明朗。当地时间6月13日，特斯拉CEO马斯克在美国得州奥斯汀举行的年度股东大会上表示，特斯拉将于2025年开始“限量生产”Optimus人形机器人，并于明年在自有工厂测试类人机器人。他预测，明年特斯拉将拥有“超过1000个，甚至数千个在运行的Optimus机器人”。

　　与此同时，在6月上海举办的中国人形机器人开发者大会上，傅利叶智能展示了最新研发的Fourier GR-1通用人形机器人，身高1.65米，体重55公斤，全身自由度最多达54个，拥有高度仿生的躯干构型和拟人的运动控制，具备快速行走、敏捷避障、稳健上下坡、抗冲击干扰等运动功能。现场工作人员告诉记者，GR-1从去年9月公开发布后，至今已经交付了65台，量产了上百台，到今年年底，预计还将交付更多。此外，宇树科技、开普勒、优必选、小米、智元机器人等都是目前较为活跃的本土人形机器人开发厂商，这类新型机器人的应用场景主要集中在仓储物流、汽车领域和特种安保行业等。

　　除此之外，在工业机器人部分，根据睿工业对一季度的行业数据监测显示，2024年一季度工业机器人销量仍同比微增4.8%左右。市场增长主要来源于两方面：首先是受到电子、汽车、金属制品等下游行业的拉动;其次是机器人整体价格持续下行，在制造业的渗透率进一步提升(图1)。

　　此外，从一季度各类工业机器人的发展趋势来看，Cobots协作机器人保持着较高的增速，在锂电、光伏行业以及焊接、食品饮料的搬运场景有突破;≤20kg 6-axis机器人在电子、金属制品等一般工业的焊接应用场景取得较好表现;>20kg 6-axis机器人的增长主要来源于汽车及储能的海外投资项目，以及玻璃、建材、木工、家电等一般工业市场。而SCARA、Delta等常规种类则呈现微小的下滑态势(图2)。

　　不可否认的是，面对现阶段大多数下游应用市场正处于缓慢复苏或去库存的状态，令到整体工业机器人行业的走势仍存在诸多不确定因素，市场竞争“白热化”，终端降本增效的诉求，推动国产工业机器人应用需求逻辑更加明确，倒逼各家通过资源整合优化、加快关键零部件自研自产、寻求和上下游合作伙伴建立利益共同体等措施来不断提升成本控制能力。

　　伺服驱动：功率密度是重中之重

　　伺服驱动器属于工业机器人产业链的上游核心零部件之一，用于控制电机旋转/直线运动，其性能直接关系到机器人关节、执行器的动态响应速度、运动精度、稳定性和效率。在工业机器人的旋转关节、直线执行机构等设计方案中，依据旋转电机、直驱电机的不同，各个厂家会在驱动器零部件的选用细节上有所差异。目前，国内伺服驱动器市场以日系的松下、安川;本土的汇川、禾川、雷赛智能、清能德创、埃斯顿;欧美系西门子、科尔摩根等为代表。而在微型大功率伺服驱动技术方面，以色列ELMO、美国Celera Motion等则是这一特定领域内的领先者，本土的ISMC上海相石科技等也值得关注。

　　清能德创电气技术(北京)有限公司是一家致力于工业机器人领域伺服驱动技术产品研发的专业厂商。针对工业机器人的伺服需求，清能德创发布的国内首款工业机器人专用多轴一体伺服驱动产品系列CoolDrive R顺利通过了多家国产机器人头部企业的严格评测并达成批量供货，成功实现了国产机器人伺服驱动核心零部件的进口替代。据了解，目前清能德创也正积极参与到以电驱型人形机器人的开发大潮中，并推出了应用于四足机器人和双足机器人的高功率密度高性能伺服产品。

　　从运动控制的角度来看，无论是旋转型关节执行器，还是直线型执行器，对于伺服驱动产品都提出了高功率密度、高爆发、高响应、高效率、高精度、高安全、高智能等方面的要求。尤其是功率/扭矩密度的提升成为了关键，为达到峰值扭矩、关节重量、自由度、整机重量之间的最佳平衡，还需要在未来很长一段时间内持续开发性能更为强大的关节执行器。例如，在伺服驱动器部分，提高功率密度是重中之重，可以通过利用新型宽禁带功率器件的特点和优势(更快的开关频率、更强的耐温能力、更高的能源效率、更少的无源器件等)，以及开发高响应控制算法和智能柔性伺服控制等方式来实现，快速响应外部环境和内部控制命令的变化，提高电流环控制能力，达到更高的采样速率和采样精度，并且提升速度环带宽和响应特性。另一方面，提高伺服电机的扭矩密度也是重点之一，如优化定转子拓扑结构，提高电机磁阻转矩;或是采用新型材料，提高电机的整体热导率;或是降低转矩波动，减少齿槽效应等等。

　　另据悉，今年5月，清能德创全资子公司芜湖清能德创电子技术有限公司伺服系统研发生产基地在安徽芜湖市鸠江经济开发区正式投产，该基地占地28亩，计划将建设成清能德创的研发和系统测试中心、伺服驱动产品生产中心、伺服电机产品生产中心，实现自有厂房制造产能翻番，这也是清能德创增资扩产、提升企业综合实力的重要战略布局。

　　微特电机：产品开发百花齐放

　　在工业机器人的身体关节部分，一般采用的是减速器/丝杆+伺服电机的传动方式，无框力矩电机以其无边框设计，具有体积小、质量轻、惯量低、结构紧凑、功率高、适配性强等特点，与机器人关节高度适配，因而有着广泛的应用前景。据有关机构的统计，2022年全球无框力矩电机市场规模约为6.7亿美元，预计到2029年市场规模将增长至11.7亿美元作用，期间的年复合增速约为8%(图3);目前国内无框力矩电机主要被应用于机器人领域(工业机器人及服务机器人的关节和手臂)，占据80%左右的市场份额。从竞争格局来看，海外企业仍处于领先地位，龙头制造商包括科尔摩根、威腾斯坦、尼得科、派克汉尼汾等;国内企业中，步科股份、昊志机电、禾川科技等也有较强的产品力。

　　正向研发能力、匹配下游设计是这类微特电机的核心壁垒。无框力矩电机的难点集中体现在磁路和工艺设计上，海外厂商具有悠久的发展历史和较强的正向研发能力，能够通过产品和经验积累、模拟仿真软件快速实现产品设计，以满足客户的需求。无框力矩电机的定制化程度较高，从未来的发展趋势来看，无框力矩电机的一体化程度会更高。

　　根据对Testla AI Day的报导，在特斯拉自主研发的六种执行器中，线性执行器和微特电机是人形机器人的新需求。特别是在人形机器人灵巧手、医疗精密仪器的开发方面，无刷空心杯电机越来越受到青睐。无刷空心杯电机为转子无铁芯结构，表现为无涡流损耗和磁滞损耗，具备低摩擦性能和良好的散热性，实现了电机的高效率;采用无刷结构可以进一步提升寿命、减少噪音，也是人形机器人电池供电型设备的理想选择。

　　根据QYResearch最新调研报告显示，2023年全球空心杯电机市场约为8.1亿美元，未来几年全球空心杯电机市场将继续保持快速增长的态势，预计到2028年，市场规模有望达到11.9亿美元左右(图4);其中，中国市场的增长潜力尤为巨大，预计到2028年，中国市场规模有望达到4.7亿美元左右，占比有望提升至约40%。

　　国外空心杯电机龙头公司包括Maxon Motor、Faulhaber、Portescap，其产品横向、纵向布局均较为完善，并且具有较强的小尺寸电机和无刷电机设计能力。国内空心杯电机供应商有鸣志电器、拓邦股份、雷赛智能、伟创电气等，这些厂商的研发及生产普遍采用以点带面的方式，随着国内公司的技术能力不断深化，空心杯电机未来存在广阔的国产替代空间。绕组设计与设备、产品矩阵及背书是空心杯电机的发展的核心壁垒，例如，Maxon Motor开发的马鞍形线圈、Faulbaber开发的斜绕式线圈等等，都具有专利优势且产品品质较高。

　　机电一体化、模块化趋势

　　减速器是连接电机和负载的中间装置，用于降低电机的输出转速、提高输出扭矩，它决定着机器人运行的平滑度与稳定度。机器人领域所使用的减速器属于精密减速器，是机器人转动关节的核心零部件之一，主要包括谐波减速器、RV减速器、精密行星减速器三大类。

　　以人形机器人为例，目前主流方案是：在小臂、腕部、手部等小负荷部位的关节处使用谐波减速器;RV减速器则多用于机器人上臂、下臂等大惯量关节部位。未来，随着产业化的加速，预计人形机器人逐步放量，精密减速器作为价值量占比较高的核心零部件，市场规模有望大幅增长。

　　日本的纳博特斯克、哈默纳科、住友传动、新宝等是全球精密减速器行业的领导品牌;在国内，绿的谐波、中大力德、丰立智能、双环传动等都是本土精密减速器行业的佼佼者。

　　为了满足机器人关节执行器对小型化、集成化的需求，机电一体化、模块化是一个重要的发展趋势，清能德创、同川科技等一批厂商陆续推出了集减速器、电机、编码器、制动器等为一体的机器人关节模组方案。

　　例如，在谐波减速器的研发生产中，同川科技迅速捕捉到客户及市场需求，将减速器、电机、编码器、制动器进行巧妙的结合，打造出高精度、高刚性、高扭矩、小体积的谐波机电一体化执行器，有效应用于空间小、负载大、精度要求高的工作场景，可有效替代部分DD马达、中空旋转平台、精密凸轮分割器、伺服+大速比行星减速机。同时，同川科技还提前布局和掌握机器人传动相关技术，针对协作机器人、人形机器人、服务机器人领域，推出了一系列机器人传动关节模块，进一步减少机器人关节模块的体积和重量，实现高度集成化，在机器人关节的轻量化、模块化开发上做出了有益的探索。

　　据悉，去年年中，同川科技引入第一轮外部投资，资金计划主要用于公司谐波减速机产能扩张、新产品研发和市场开拓，实现机器人谐波减速器、机器人关节模块产业化的战略布局。

　　另外，中大力德也在现有减速器与小型交流、微型交/直流电机搭配的减速电机基础上，深入理解“密封”与“润滑”的核心工艺，结合国内市场客户的个性化需求，不断升级减速电机集成与检测技术、精密传动与控制技术，成功研发出“减速器+电机+驱动”一体化智能执行单元核心零部件的产品架构，走出了一条“半个机器人”的差异化发展道路。

　　结语

　　可以说，当前工业机器人市场的竞争更多的集中在针对具体应用场景的深度耕耘，而焊接和物料搬运(码垛)是工业机器人的两个最大的下游应用市场，根据Interact Analysis发布的工业机器人研究报告显示，在2023年，超过一半的全球工业机器人销售额来自这两个主要应用，其中大部分来自重载多关节机器人。另一个值得一提的现象是，协作机器人正借助其安全、可靠等性能优势，在小型工件焊接、重型码垛等生产场景中逐渐显露出潜力，应用普及率开始上升。在“机器替代人”这一大趋势下，企业将更加强调投入与产出之间的平衡，强化连续性生产的能力，柔性化、智能化将带动整体上下游产业链布局加速向前迈进。

　　图1 2016-2024年工业机器人分季度市场规模(单位：出货量/台，同比增速/%，资料来源：睿工业)

　　图2 2024年一季度各类工业机器人机型趋势一览图(资料来源：睿工业)

　　图3 2022-2029年全球无框力矩电机市场规模统计及预测(资料来源：Valuates Reports，浙商证券研究所)

　　图4 2022-2030年全球空心杯电机市场规模趋势预测(单位：美元，资料来源：QY Research、中商产业研究院整理)