量产在即,运控部件 为人形机器人市场放量夯实基础

文:组编 / 编辑部2025年第二期

随着具身智能(Embodied AI)大模型研发的突飞猛进,以及总体物料清单成本(BOM)的快速下滑,推动2025年有望 成为人形机器人市场的量产元年。在运动控制核心零部件方面,包括无框力矩电机、无刷空心杯电机、精密减速器、行星滚柱 丝杠、六维力矩传感器、关节模组、灵巧手等产品方案的降本、减重工作,成为了降低整体系统成本的一个关键环节。

组编 / 编辑部

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近期,在国际投行摩根士丹利发布的《人形机器人 100:绘制人形机器人价值链图谱The Humanoid 100: Mapping the Humanoid Robot Value Chain》研究报 告中,构建出中国人形机器人市场的预测模型,以评估 中国市场的潜力:预计到 2030年、2040年及2050年, 中国人形机器人市场规模将分别达到 120亿元、1.043万 亿元、6万亿元人民币(图1);到2030年、2040年、 2050年,人形机器人销量将分别达到5.8万台、740万 台、5900万台(图2)。

此外,摩根士丹利还认为大幅降价对于人形机器人打 入大众市场至关重要,预计平均售价(ASP)和物料清单 成本(BOM)将分别以 8% 和 11% 的复合年增长率下降 (图3)。


2025——人形机器人量产元年
就在3月21日, 马斯克在特斯拉全体会议上证实, 人形机器人Optimus今年将进入试生产阶段,目前已经 实现在弗里蒙特工厂的试点生产线上生产Optimus机器

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                                宇树机器人 Unitree H1: 一岁半“出道”上春晚(图片来源:宇树机器人官网)



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人。马斯克表示,特斯拉正在订购足够的零部件,今年的 目标是生产5000~10000个Optimus人形机器人;特斯 拉的目标是在2026年生产5万个。此外,马斯克预测,当 Optimus的年产量达到100万台时, 单价有望降至2万美 元(现汇率约合 14.61万元人民币),但他并未透露具体 实现该产量的时间节点。
从2024年全球各家公司陆续推出人形机器人原型 机,到 目前为止, 仅仅只用了 短短 一 年左 右的时间, 就迎来了人形机器人清晰的量产时间表:在海外, FigureA I计划未来4年将量产10万台人形机器人;1X Technologies则预计2025年量产数千台NEO双足机 器人,2026年规模化量产,2028年达到数百万台量 产目标。在国内部分, 宇树科技在2月全球开发者大会 (G DC)之后预售量激增,预计下半年产能爬坡至月均 千台;优必选计划在2025年底前启动大规模生产,并交 付500至1000台Walker S系列工业人形机器人,其中超 过60%是即将推出的新型号Walker S2;而截至2025年1 月,智元机器人累计下线量已达1000台,其中双足机器 人731台,轮式机器人269台(见表1)。
之所以能够如此迅速地达到量产阶段,市场需求一定 是最大的诱因。那么,人形机器人市场究竟在哪里?从目 前情况来看,汽车制造——是人形机器人真正落地的首要 场景:特斯拉Optimus Gen3在自己的电动汽车工厂里已 经能执行电池分拣、设备调试、工具操作等任务,替代人 工效率提升30%,未来预计还可以在车间完成如焊接、 喷涂等危险或重复性工序;现代汽车集团称,将在未来几 年购买数万台波士顿动力机器人;奥迪一汽新能源汽车生 产基地近日宣布试运行工业人形机器人,执行空调泄漏 检测任务;丰田、比亚迪、奇瑞、东风柳汽、小鹏、理想、广汽、埃安、长安、小米、赛力斯等车企也纷纷制定 出自己的人形机器人项目时间表。在汽车工业加速新能源 化、智能化转型的当下,人形机器人凭借与汽车制造高度 的技术同源性以及供应链的重合,成为了缓解熟练技术工 人短缺压力、提高生产质量并有效控制制造成本的一个优 选项。

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其次,在技术因素方面,围绕如何降低人形机器人的 物料清单成本(BOM),近一年来,在各个核心零部件 及模组环节的开发上都取得了很大的进展,包括精密减 速器、伺服、无刷空心杯电机、无框力矩电机、六维传 感器、关节模组、灵巧手解决方案等在内,  一批国内外 供应厂商从研发快速切入至量产阶段,为人形机器人总 体成本的下降提供了有力支撑。更重要的是,具身智能 (Embodied AI)大模型研发的突飞猛进,推动2025年 有望成为人形机器人的量产元年。


具身智能加速人形机器人进化

具身智能(Embodied AI)最早由艾伦·图灵于1950 年提出,其核心定义为:物理实体通过与外部环境持续交 互而不断增长的智能。
   
具身智能强调的是“大脑-身体-环境”三位一体,人   形机器人作为具身智能实现的一类理想载体,“大脑” 负责高层决策与意图理解(如大语言模型),“身体” 通过传感器与执行器实现物理交互(如机械臂、仿生关   节),“环境”提供动态反馈与训练场景(如仿真平台、   真实物理空间) ——三者协同构成闭环,使智能体能够通   过试错学习适应各种复杂任务,可以说,具身智能令到   传统机器人基于深度学习模型而具备了推理和自主决策   的能力。
目前,具身智能的技术实现路线大致有两种,一种是 分层决策,由具身“大脑”和“小脑”分开解决感知、决 策、控制功能;另一种是端到端, 一个模型囊括所有过程 (VLA大模型)。这两条技术路线各有优劣,分层决策技 术路线可使用已有技术快速组合迭代,而端到端技术路线 简洁直接,也是目前大多数厂商采取的开发路线,但技术 发展仍处于不断演进之中。
人形机器人公司Figure在今年二月宣布推出自主研 发的通用视觉-语言-动作(VLA)大模型Helix,它首次 采用“系统1(S1)”与“系统2(S2)”的双层解耦架 构,前者以高速反应式视觉运动策略转化为精确的连续动 作, 后者基于互联网预训练的视觉语言模型(VLM) 处 理场景理解和语义推理,这一使得Helix既能实时执行动 作,又能应对复杂情境的泛化需求。
谷歌Gemini Robotics同样也是一个端到端的视觉- 语言-动作(VLA)模型,它直接连接了强大的具身推理 能力和机器人的底层控制,能够快速、准确地控制机器人 完成各种复杂的操作任务,并由云托管的 VLA 骨干网络 和运行在机器人板载计算机上的本地动作解码器组成,这 种架构设计有效降低了系统延迟,实现了 50Hz的有效控 制频率,让机器人的动作更加流畅、反应更加迅速。
3月, 上海机器人初创公司智元机器人正式发布智元 启元大模型GenieOperator-1(GO-1),被称为中国 首个通用具身基座模型,其提出的Vision-Language - Latent-Action(ViLLA) 架构, 由VLM(多模态大模 型) +MoE(混合专家)组成,其中VLM借助海量互联网 图文数据获得通用场景感知和语言理解能力,MoE中的 Latent Planner(隐式规划器)借助大量跨本体和人类操 作视频数据获得通用的动作理解能力,MoE中的Action

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Expert(动作专家)借助百万真机数据获得精细的动作 执行能力,三者环环相扣,实现了可以利用人类视频学 习,完成小样本快速泛化,从而降低了具身智能的“门 槛”,并成功部署到智元多款机器人本体上持续进化。


运控核心部件协助降低系统成本

从目前运动控制业内反映来看,多数企业认为仿生 (人形/四足等)机器人是2025年具有增量预期的一个市 场,需要紧跟下游市场趋势,积极推动无框力矩电机、无 刷空心杯电机、精密减速器、行星滚柱丝杠、六维力矩 传感器、关节模组、灵巧手等产品方案的降本、减重工 作,成本是人形机器人发展到下一个阶段的重要议题,企 业应加大研发投入力度,为市场真正放量夯实产品和技术 基础。
人形机器人是一套复杂的系统工程,由各种类型的零 部件所构成,以特斯拉Optimus人形机器人为例,其中包 括旋转关节、直线关节、灵巧手组件方案、“大脑”主控芯 片、电池,以及布满全身的感知系统等等。在运动控制部分,无框力矩电机和灵巧手组件方案(主要用到无刷空心 杯电机)在总体BOM清单中的占比较大,分别约占到20% 和15%左右,也是降低整体系统成本的一个关键环节。
除此之外,现阶段人形机器人在开发上也面临诸多的 挑战,例如:需要在小体积空间内输出最大的力矩,这对 于电机的转矩密度和功率密度提出了更高的要求,以实 现高效的能量转换;由于电机齿槽以及永磁体的物理属 性,会周期性地产生齿槽转矩,由此引发电机的震动和噪 音,影响机器人的正常运行等等。此外,灵巧手是人形机 器人实现物理操作、执行和控制的核心组件,目前仍存在 着体积笨重、噪音大、抓取力量小、精度低、反馈及运行 速度慢、寿命短、交付周期长、价格高昂等缺陷,尤其是 灵巧手频繁的快速、变速动作,需要空心杯电机具备优秀 的转速和转动惯量性能。
基于对市场的深入观察,雷赛智能凭借二十余年运动 控制研发经验和工艺应用积累,聚焦人形机器人、协作机 器人及AGV/AMR应用领域,制定了“三步走”的开发策 略,即:短期内重点围绕核心零部件研发生产,其中以无 框力矩电机和空心杯电机为主;中期将对这些核心零部件 进行有机组合,打造模块化、集成化的组合方案;长期则 瞄准集小脑、手、眼、身于一体的运动控制整体解决方 案,为人形机器人的商业化提供技术支持。
雷赛智能推出的新一代FM2高密度无框力矩电机, 通过磁路优化和全新的灌封工艺,在功率密度、续航能 力、超低温升等性能指标上都有了显著的提升。今年3 月,雷赛智能隆重发布了DH系列灵巧手解决方案,首款 “普及型”DH116灵巧手解决方案具备11自由度(其中 6个为主动自由度),标配6个触觉传感器,最大负载可 达全球领先的40Kg,自重仅490克,特别适合于工业自 动化与商业自动化等大批量、低成本应用场景,据悉, DH116将于今年Q2进入小批量生产和试销测试阶段。
另一方面,伟创电气是《人形机器人用空心杯电机 技术要求》(T/CIET653-2024)团体标准的起草单位之 一,该项团体标准由中国国际经济技术合作促进会标准化 工作委员会联合通标中研标准化技术研究院共同组织,旨 在加快推动我国人形机器人技术在农业、物流等重点行业 应用落地,提升人机交互、灵巧抓取、分拣搬运、智能配 送等,促进产业高质量发展。伟创电气开发的ECH系列直流无刷空心杯电机系统将驱动器、减速机、编码器和电机 高效整合,形成了一套先进的多规格直流无刷空心杯电机 系统,适用于人形机器人仿真手指关节应用场景。


真正商业化仍需假以时日

不得不承认的是,人形机器人“赛道”已相当拥挤, 产业链上各个细分行业内的融资动态活跃,无论是在本 体,还是零部件、组件方案市场上,各种类型的厂商齐 聚,技术方案各具特色,百花齐放,人形机器人量产阶段 已渐行渐近。
然而,规模量产并不一定等同于商业化,就目前来 看,人形机器人面向的市场仍以To B端为主,例如科研 高校、国企和大型车企等,要想真正迈向To C端的商业化 阶段,还有很长的一段路要走,正因如此,近期也有部分 专业人士以及投行从业者在为当下人形机器人和具身智能 的开发热潮泼“凉水”, 毕竟, 排除价格因素之外, 人形 机器人要从专业化走向通用化、泛用化,才会真正迎来商 业应用的“春天”。

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