人形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)核心：關(guān)節(jié)伺服電機(jī)

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

人形機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)的功能訴求具有鮮明獨(dú)特性。

來(lái)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(dòng)部件配合構(gòu)成執(zhí)行器；

2.與環(huán)境交互時(shí)短時(shí)間高力矩輸出的需求，要求電機(jī)具備極強(qiáng)的短時(shí)過(guò)載能力；

3.頻繁加減速與往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，對(duì)電機(jī)動(dòng)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(jī)擁有良好的抗擾與抗沖擊性能；

5.機(jī)器人形體空間限制，倒逼電機(jī)提升轉(zhuǎn)矩密度與功率密度。

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

無(wú)框力矩電機(jī)

無(wú)框力矩電機(jī)以結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、性能出色的優(yōu)勢(shì)，高度契合人形機(jī)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(wú)獨(dú)立輸出軸、專用軸承及傳統(tǒng)端部端蓋結(jié)構(gòu)，基于機(jī)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(zhǎng)度、減輕重量，同時(shí)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(shí)現(xiàn)高精度高轉(zhuǎn)矩輸出。

無(wú)框力矩電機(jī)來(lái)源：科爾摩根

空心杯電機(jī)

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

空心杯電機(jī)包含有刷與無(wú)刷類型，其無(wú)刷產(chǎn)品同樣無(wú)轉(zhuǎn)子鐵芯，電樞直接由繞組線圈繞成杯狀，通過(guò)電樞支架支撐固定。由于空心杯電機(jī)的轉(zhuǎn)子為無(wú)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(jī)具有轉(zhuǎn)矩波動(dòng)低、運(yùn)行穩(wěn)定、效率高和動(dòng)態(tài)響應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)。

空心杯電機(jī)組成圖來(lái)源：鳴志電器，民生證券研究院

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

空心杯電機(jī)在人形機(jī)器人領(lǐng)域則重點(diǎn)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(guó)外Maxon、Faulhaber等廠商占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)，國(guó)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(guó)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(lái)看，隨著人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速，關(guān)節(jié)電機(jī)的性能迭代與國(guó)產(chǎn)化替代需求將持續(xù)升溫。未來(lái)，國(guó)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(shí)加強(qiáng)與機(jī)器人整機(jī)廠商的協(xié)同研發(fā)，以突破國(guó)外廠商的技術(shù)與市場(chǎng)壁壘，把握人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)的廣闊機(jī)遇。

參考來(lái)源：各企業(yè)官網(wǎng)，民生證券研究院