人形機器人運動核心：關(guān)節(jié)伺服電機

當(dāng)前，電驅(qū)動是人形機器人的主流驅(qū)動方式，涵蓋旋轉(zhuǎn)驅(qū)動、直線驅(qū)動及線驅(qū)動等類型。作為塑造機器人結(jié)構(gòu)與支撐動態(tài)運動的關(guān)鍵動力部件，關(guān)節(jié)伺服電機需滿足多元化的功能訴求，同時適配機器人的形體限制，這也推動了無框力矩電機、空心杯電機等特色產(chǎn)品的應(yīng)用普及。

人形機器人關(guān)節(jié)電機的功能訴求具有鮮明獨特性。

來源：民生證券研究院

1.關(guān)節(jié)常需低速輸出大轉(zhuǎn)矩，需與傳動部件配合構(gòu)成執(zhí)行器；

2.與環(huán)境交互時短時間高力矩輸出的需求，要求電機具備極強的短時過載能力；

3.頻繁加減速與往復(fù)旋轉(zhuǎn)運動，對電機動態(tài)響應(yīng)性能提出高要求；

4.非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的頻繁交互，需要電機擁有良好的抗擾與抗沖擊性能；

5.機器人形體空間限制，倒逼電機提升轉(zhuǎn)矩密度與功率密度。

這些功能訴求疊加機器人形體空間的結(jié)構(gòu)尺寸約束，使得無框力矩電機和空心杯電機成為人形機器人關(guān)節(jié)及靈巧手等不同場景的主流選擇。

無框力矩電機

無框力矩電機以結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、性能出色的優(yōu)勢，高度契合人形機器人的結(jié)構(gòu)需求。其僅包含轉(zhuǎn)子和定子兩大核心組件，無獨立輸出軸、專用軸承及傳統(tǒng)端部端蓋結(jié)構(gòu)，基于機電一體化理念與其他部件集成，形成一體化關(guān)節(jié)模組。

一體化關(guān)節(jié)模組示意圖：《一體化關(guān)節(jié)模組驅(qū)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究》

轉(zhuǎn)子可直接與關(guān)節(jié)輸出軸、減速器輸入側(cè)等部件集成，有效縮短軸向長度、減輕重量，同時提升轉(zhuǎn)矩密度與響應(yīng)速度，能安裝于關(guān)節(jié)連桿腔體內(nèi)實現(xiàn)高精度高轉(zhuǎn)矩輸出。

無框力矩電機來源：科爾摩根

空心杯電機

空心杯電機是一種特殊的永磁伺服電機，具有體積小巧、重量輕盈的顯著優(yōu)勢，十分適配尺寸受限、且對控制精度與動作靈活性要求嚴苛的機器人靈巧手應(yīng)用場景。

空心杯電機包含有刷與無刷類型，其無刷產(chǎn)品同樣無轉(zhuǎn)子鐵芯，電樞直接由繞組線圈繞成杯狀，通過電樞支架支撐固定。由于空心杯電機的轉(zhuǎn)子為無鐵心的圓筒形繞組，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量和慣量小、不存在鐵耗和齒槽轉(zhuǎn)矩。因此，空心杯電機具有轉(zhuǎn)矩波動低、運行穩(wěn)定、效率高和動態(tài)響應(yīng)性好等優(yōu)點。

空心杯電機組成圖來源：鳴志電器，民生證券研究院

空心杯電機憑借其獨特的優(yōu)勢與特點，能夠完美適配各類高精尖機電一體化系統(tǒng)的需求。從深海探測、地面智能裝備，到航天航空設(shè)備，無論是常規(guī)環(huán)境還是嚴苛的極端工況，都離不開空心杯電機的助力。

空心杯電機在人形機器人領(lǐng)域則重點匹配手部功能需求。當(dāng)前主流產(chǎn)品以直徑10mm左右的小微型為主，國外Maxon、Faulhaber等廠商占據(jù)市場主導(dǎo)，國內(nèi)鳴志電器、拓邦股份等企業(yè)雖已布局，但在8mm及以下小尺寸產(chǎn)品領(lǐng)域仍落后于國外，核心差距體現(xiàn)在繞組工藝、材料選型及批量生產(chǎn)一致性上。

總體來看，隨著人形機器人產(chǎn)業(yè)化進程加速，關(guān)節(jié)電機的性能迭代與國產(chǎn)化替代需求將持續(xù)升溫。未來，國內(nèi)企業(yè)需聚焦小尺寸、高精度產(chǎn)品的技術(shù)突破，同時加強與機器人整機廠商的協(xié)同研發(fā)，以突破國外廠商的技術(shù)與市場壁壘，把握人形機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來的廣闊機遇。

參考來源：各企業(yè)官網(wǎng)，民生證券研究院