人形机器人行业市场分析 (一)

人形机器人行业市场分析

一、人形机器人的“前世今生”

1、人形机器人的“L0~L5”

人形机器人是外观和人类相似的智能机器人。据我国机器人公司优必

选官网资料，按照智能化程度，人形机器人有L0~L5六个层级。目

前，人形机器人正从L3向L4过渡。L0：机器人只能依靠人类指令

实现结构驱动，没有任何的智能化设计；L1：机器人可以驱动关节实

现拖拽、录制、回放等功能；L2：在算法的驱动下规划运动轨迹和路

径，完成特定动作；L3：具备感知能力，利用传感器获取环境信息,

能够自主识别、理解和反馈预设动作；L4：具备一定认知，能够通过

观察、测量、预设等方式自主推理，完成任务，不需要人的频繁干预；

L5：完全具备人类的思维和创造力，能够自主判断，做出决策并执行

复杂的任务。

2、人形机器人历史上的四大发展阶段

早在公元前四世纪，亚里士多德就提出了机器人的概念。在接下来的

儿百年里，机器人开始拟人化、具象化。近几十年来，人形机器人的

智能化程度加速提升，技术发展速度不断超出预期。我们回顾人形机

器人的发展史后，将其分为四个阶段：萌生阶段(1495-1972)：东

西方历史均记载了对人形机器人的探索，这个阶段研制出的机器人能

够实现简单的结构驱动；早期发展阶段(1972-1986)：以早稻田大

学研发的人形机器人为主；系统高度集成发展阶段(1986-2010)：

以本田、软银为代表的H本公司开始研发、推出人形机器人，它们旗

下的机器人应用场景较为简单，主要用作展览和娱乐；高动态运动发

展阶段（2010至今）：美国公司主导人形机器人赛道，制造出了科

技含量更高、可完成搜救、配送等复杂任务的机器人。

（1）萌生阶段（L0）：简单结构驱动，智力为零

这个阶段的机器人没有任何智能化设计，仅能实现简单的结构驱动，

属于最基础的L0层级。公元前三世纪，古希腊神话中的代达罗斯用

青铜塑造了一个机械巨人“塔罗斯”。公元前二世纪，古希腊人发明了

一个以空气和蒸汽压力作为动力的机器人。第一台有实物作证的机器

人是1495年由达芬奇绘制的“机器武士”。在这之后，西方国家及日

本开始了长达几百年的机器人探索史。其中，较为知名的几款机器人

有：“机器武士”：由达芬奇绘制，后被一群意大利工程师耗时15年

制造完成，能够完成坐、站立、挥舞胳膊等动作。“土耳其机器人”:

由匈牙利男爵建造，能够通过复杂的齿轮和杠杆系统移动棋子，与人

下国际象棋。

“写字机器人”、“绘图机器人”和“演绎机器人”：由瑞士钟表匠及其儿子

制造，目前正在瑞士一家博物馆展出。三款机器人分别能写字、画画

和弹琴。替换写字机器人的40个齿轮后，该机器人能写出不同的句

子。因此，写字机器人也被一些科学家认为是现代计算机的鼻祖。

我国的机器人大多记载于文献中或流传于民间，有的仅是后人根据传

闻复刻的模型。其中，较为知名的机器人有：水牛流马（三国）：传

闻中三国时期的诸葛亮发明的步行机器人。倒酒机器人（唐代）：唐

代是我国历史上科技发展较迅速的朝代。据资料记载，洛州的县令殷

19634:NASA造出了一个机器人，能模拟出35种基表的人类动作.

（2）早期发展阶段（L1~L2）：有了最初级的智力水平

1939年：造共发明室奥古斯特•哈孽发明电波机舞人，可以接受无线电波传送的指令，

这个阶从而段实的现人“行形走”机的器目的人.属于L1~L2层级，实现了关节驱动，能够根

据指令完成特定工作，有一定智力水平但较为低下。1967年，在“仿

1933年：美国西屋电弋的工衽坪注斯利帝领团队发明了一改名为日ektro的机吾人.

人机器人之父”加藤一郎的带领下，早稻田大学启动了人形机器人项

目，并于1972年研发出世界上第一款全尺寸人形智能机器人

WAB1O9T2-814o:日W・第A一B台0人T-彩1机搭器载人G机ak械ute手ns脚oku、诞生人.工视觉、听觉装置，能够

执行搬运物体等任务，智力水平和一岁半婴儿相当。1984年，加藤

实验室又推出了第二代产品WABOT-2oWABOT2是专用的音乐人

形机器19人27，4:实美国现西了屋电识基乐工谱程师、制灵造了活弹-Te奏le电vox子"机琴身等人.功能，但自主识别、理

解和反馈能力尚未达到L3级别。

18934：加拿大人乔治摩尔设计了能行走的机器人.

1768-17744-：%士仲及近皮埃尔•雅金野•发罗技和他的两个儿子制出“写字机器

人’“绘图机器人”和“演蜂机器人”.

文亮刻制了一个木机器人作为女招待给客人倒酒。捉鱼机器人（唐代）:

传闻柳州刺史王据研制了一个类似水獭的机器人，能够下水捉鱼。

图6:国外机器人发展历程

14954：达芬寺绘制“机透式士”，以风能.水力为艇动力，机涔人实现坐、站立.

挥舞胳膊等功能.

17704：句才利刃华爱造“土耳其机器人”,通过复杂的齿轮和匕忏系统改移动棋

1子，与人下国标今棋.

2022年发布的小米Cyberone和特斯拉Optimus是最具代表性的几

个机器人。其中，2022年9月特斯拉AIDay上Optimus原型机的推

出对于人形机器人赛道意义重大：人形机器人有望成为继电动车之后

的新增长极。

Atlas（2013年推出）：现存最灵巧的人形机器人之一：可以完成跑

酷、后空翻、侧滚翻、前滚翻、180度空中转体、空中劈叉、360度

空中转体等高难度动作。已经经过了三代的改造：第一代有四个液压

驱动的四肢；第二代身后有电池大背包，已经脱离了电缆的束缚；第

三代Atlas机器人可以在室内和室外进行实际操作。

Sophia（2016年推出）：目前为止，在形态上仿真程度最高的人形

机器人：Sophia有极其逼真的人类表情和高度仿生的皮肤，搭配了

人工智能系统，可以处理自然语言会话，识别人脸和情绪，产生自己

的情绪。在最新的视频中，Sophia甚至开出了“Nachocheese”（not

yourcheeses）的谐音梗玩笑。首个获得公民身份的机器人：2017

年，沙特阿拉伯正式赋予Sophia公民身份。它还是联合国开发计划

署第一位机器人创新大使，在世界各地数百个会议上发表过演讲。

Waker（2016年推出）：主打环境适应和人机交互能力：运动控制

算法上可以适应各种地面和一定程度的不平整地形。柔性机械臂可以

跟外界进行安全交互。结合机器视觉能力，还可以实现精准的手眼协

调抓取。定位为服务机器人，服务功能丰富：具备物体识别分拣与操

作能力，可以自主操控冰箱等各类家电；末端柔顺控制技术，可以完

成按摩、拧瓶盖等家居任务；内置的原生28+机器人情绪体系，可以

进行主动式交互。

Digit（2019年推出）：定位是仓储物流机器人：借助自带传感器进

行半自动导航，搬动18公斤的物体，进行移动包裹、卸货等工作，

主要将被投入到物流、仓库等使用场景。同时也会被出售给执法和军

事部门，但只提供非武器化功能。首款出售给企业的双足机器人，但

价格昂贵，商业化规模小：2020年，美国汽车制造公司福特引进了

第一批Digit机器人，旨在研究快递“最后一公里”的配送问题。但是，

Digit的售价达到了25万美元，每小时操作成本为25美元。2021年

产量为40-60台，综合考虑其高成本和低产量，Digit的商'也化规模

较小。

Ameca（2021年推出）：面部表情最丰富、仿真的人形机器人：利

用Mesmer技术为Ameca提供大量的真人表情数据，从人体不同角

度扫描，构建3D模型，在立体光刻3D打印机上制作的精确模具，

使皮肤质感看起来和真人一样。能够对外界变化做出相应反应：

Thtium操作系统连接了软件、硬件和云端，可以驱动硬件的每一个

组成部分，使其硬件部分能像人类骨骼一样活动。在最新的视频中，

Ameca对镜子邪魅一笑的表情比以往更加逼真。

Cyberone“铁大”（2022年推出）：真正做到了不仅看得到也看得懂：

据小米介绍，“铁大'采用了以高性能、小型化电机为主的干系统作为

运动能力支撑，搭载自研Mi-Sense深度视觉模组，结合AI交互算

法，使其不仅拥有完整的三维空间感知能力，更能够实现人物身份识

别、手势识别、表情识别。更面向于服务人本身：行动速度、抓握力、

交互能力和AI算法对环境语义的识别判断能力突出。

Optimus（2022年推出）：2022年9月，特斯拉Optimus机器人原

型机首次亮相，引起业内外广泛关注。颠覆性功能定位，家庭、工业

双场景应用：功能定位为可实现家庭、工业双场景应用，完成危险、

重复、枯燥工作的人形机器人。现有的机器人产品都只能完成某一特

定场景的某一具体任务。将逐步实现运动控制、环境探索、端到端操

作等能力的提升：在特斯拉5月17日发有的视频中，Optimus又实

现了以下进展：运动控制精度与感知能力提升：具体表现之一为机械

臂可以敲打鸡蛋但不打碎鸡蛋；环境探索与记忆能力有较大提升：

Optimus可以对场地环境进行感知与记忆，形成计算机视觉模型；端

到端的操作能力有明显提升：通过设定目标能够完成对桌子上的物品

分类摆放的任务，复杂程度有所提升。

AI大模型加速人形机器人自主化、智能化进程。2022年11月底，

由OpenAI团队开发的ChatGPT正式推出，引发广泛关注。随后，

谷歌Bard、百度文言一心等大模型加入竞争。长期看来，ChatGPT

的关键技术可以帮助人形机器人实现下列突破：计算机视觉：大模型

算法应用到人形机器人上，可以提升其识别环境中物体的能力；自然

语言处理：通过将自然语言处理集成到机器人中来让其更好地理解和

回应人类地语言，提升交互性；机器学习：算法能够让人形机器人从

大数据和经验中学习规律，更好地进行推理和决策；预测和分析：提

升推理能力，帮助机器人预测和响应环境变化，轻松自如地处于更复

杂的开放环境中。

事实上，人形机器人接入GPT3/4后，已经展现出了突破性的交互能

力和情感表达能力。以机器人Ameca为例，在接入GPT3/4后，她

展现出了惊人的语言沟通和自主思考能力。在被冒犯到时，Ameca

甚至做出了“愤怒”的表情。作为总结：（1）人形机器人的发展大致

可分为四个阶段，目前已经进入到以具备感知、认知能力为主要特征

的第四阶段。（2）国内主要人形机器人公司包括优必选、小米、幻

尔科技、北京钢铁侠科技、追觅科技、大连蒂艾斯（EX机器人）、

达阚机器人等。（3）随着大模型算法的不断成熟，人形机器人的自

主决策能力、与人交互能力有望实现质的飞跃。

表3:国内主臬人电机S人厂家

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二、人形机器人成本详拆，哪些环节值得关注？

1、基于Optimus的成本拆分

特斯拉Opitmus是目前市场上关注度最高的人形机器人。2021年特

斯拉AIDay上，马斯克首次宣布开发概念性人形机器人。2022年的

AIDay±,特斯拉展示了人形机器人Optimus的原型机，其中一个

原型机能够在舞台上行走，另一个版本可以移动手臂。2023年特斯

拉股东大会上，Optimus展示了其迭代的速度，最新的型号在运动控

制能力等方面得到大幅提升。在特斯拉人形机器人BOM（Billof

Material,物料清单）成本中，关节部件价值量占比超过一半，尢框

力矩电机、谐波减速器、传感器等价值量占比较高。根据我们的估算，

目前已知的特斯拉人形机器人BOM成本大约为41381美元（不含未

披露零件）。其中，关节的BOM成本大约为23563美元，占总成本

的56.9%o

在整机的BOM成本中，价值量占比最高的分别为FSD系统、无框

力矩电机和谐波减速器。在关节的BOM成本中，价值量占比最高的

分别为无框力矩电机、谐波减速器和位置传感器。这里，大脑硬件和

软件系统参考了特斯拉目前车载软硬件的，'介格；运动关节的零部件参

考了目前市场可循的零售价格以及厂商官网披露的价格，相比于大规

模量产的价格会偏高。因此，我们的测算会比人形机器人实际量产后

要高，测算仅作参考。

（1）体型与躯干：共28个执行器，200+自由度

根据特斯拉2022年AIDay资料，Optimus原型机身高172cm,休

重73kg,静坐能耗100W,慢走能耗500W。全身自由度200+,手

部自由度27个。

Optimus全身共28个执行器，其中旋转执行器16个，直线执行器

12个。执行器通过各自位置模拟出的运动速度与力矩寻找各自关节

在成本上的最优解，再通过寻找每个部位的共性，减少执行器的差异

性来达到降本的目的。28个执行器中，旋转执行器负责欧拉角中的

偏航角(Yaw)和横滚角(Roll),直线执行器负责俯仰角(Pitch),

因此共有16个旋转执行器和12个直线执行器。最终形成的执行器

设计有六种。其中，旋转执行器和直线执行器各三种。旋转执行器中，

小型号扭矩20Nm,重量0.55kg；中型号扭矩11Nm,重量1.62kg；

大型号扭矩180Nm,重量2.26kg。直线执行器中，小型号负载500N,

重量0.36kg；中型号负载3900N,重量0.93kg；大型号负载8000N,

重量2.20kg。

(2)旋转执行器：核心部件为谐波减速器

Optimus共有16个旋转执行器(7个偏航角，9个横滚角)，用于

机器人肩膀、手臂、肘部、髓关节、踝关节和躯干的旋转关节。旋转

执行器主要由伺服电机、减速机构(谐波减速器)和编码器组成，其

中谐波减速器是核心部件。根据特斯拉2022年AIDay资料•，旋转执

行器的高速端包含角度接触滚珠轴承(AngularContactBallBearing)

和机械离合器(MechanicalClutch),低速端包含谐波减速器(Strain

WaveGearing)和交叉滚子轴承(CrossRollerBearing)。另外，

旋转执行器中还集成了永磁体(电机，Magnets)输入和输出位置

传感器(Input&OutputPositionSensor)以及非接触力矩传感器

(Non-ContactTorqueSensor)。我们认为，谐波减速器是旋转执

行器中最为核心的部件，其价值量高，制造难度大。

(3)直线执行器：核心部件为滚柱丝杠

Optimus共有12个直线执行器(12个俯仰角)，用于肩膀、手臂、

大腿和小腿的直线关节。直线执行器主要由伺服电机、减速机构(滚

柱丝杠)和编码器组成，其中滚柱丝杠是核心部件。旋转执行器的高

速端包含反向滚柱丝杠(InvertedRollerScrew)和行星滚柱丝杠

(PlanetaryRollers),低速端包含定子(Stator)＞滚珠轴承(Ball

Bearing)和四点接触轴承(4-PointContactBearing)。另外，直线

执行器还集成了永磁体(Magnets)、位置传感器(PositionSensor)

和力传感器(ForceSensor)。我们认为，滚柱丝杠(含反向和行星)

是直线执行器中最为核心的部件，其价值量高、制造难度大。

(4)灵巧手：核心部件为空心杯电机

灵巧手是机器人操作和动作执行的末端工具，在机器人领域被称为末

端执行器(End-Effector),Optimus一只灵巧手包含6个执行器，

执行器包含空心杯电机、螺杆和传动齿轮等部件。灵巧手作为机器人

与环境相互作用的最后环节与执行部件，对提高机器人的柔性和易用

性有着极为重要的作用，其性能的优劣在很大程度上决定了整个机器

人的工作性能。机器人灵巧手的本体、传动、建模、感知、规划与控

制的复杂性，源于人类社会对它拟人化灵活操作能力的预期。人们在

使用自己的双手执行生活和生产中的各种操作任务时，常常是潜意识

中即完成了目标任务的理解、分解和手指协同工作的过程规划与控制。

这些看似习以为常、简单至极的工作能力是人类经历数百万年进化才

具有的，因此，要研制、复现人手功能，机器人多指灵巧手必然也将

经历艰难、复杂、曲折的过程。特斯拉灵巧手采用与人手相似的五指

多关节设计，执行器为空心杯电机带动螺杆旋转带动齿轮旋转从而使

手关节进行旋转。一只手有6个执行器、11个自由度。自适应抓取、

不可反向驱动的手指可以搬运20磅的背包、使用工具、用作小型精

密零件夹具。我们认为，空心杯电机为灵巧手最为核心的部件，具备

尺寸小、质量轻、精度高等特点，在制造工艺上壁垒较高。

（5）软件：高度复用特斯拉自动驾驶技术

软件方面，Optimus大量复用了特斯拉在汽车自动驾驶方面的技术，

包括与软件相匹配的硬件（如摄像头、芯片等）。Optimus采用特斯

拉自动驾驶中使用的三目摄像头（左柱+鱼眼+右柱），通过Autopilot

算法和占用网络训练机器人，构建3D环境并规划行动轨迹。与2022

年AIDay相比，2023年特斯拉股东大会上的Optimus进步神速，己

经具备户外行走的能力。

2、核心关节零部件

（1）减速机构：谐波减速器最为受益，精密行星减速器或有替代机

会

在特斯拉机器人运动关节中，旋转执行器占据最大的价值量，而旋转

执行器中最核心的部件是减速机构。相比于RV减速器，谐波减速器

更适合作为人形机器人旋转执行器的减速机构。谐波减速器主要由波

发生器、柔性齿轮、柔性轴承、刚性齿轮四个基本构件组成。其运动

的传递是靠波发生器装配上柔性轴承使柔性齿轮产生可控弹性变形，

并与刚性齿轮相啮合来实现。谐波减速器体积小、重量轻、传动比大

的特点使其能够广泛应用于协作机器人、服务机器人等轻负载领域。

与RV减速器相比，谐波减速器（1）成本更低；（2）精度更高；（3）

满足人形机器人负载，不需要更高的负载能力；（4）体积小，重量

轻，能够满足人形机器人轻量化需求。

谐波减速器下游主要应用于机器人行业，人形机器人将打开谐波减速

器行业空间。谐波减速器主要应用于工业机器人、服务机器人、数控

机床、光伏设备、医疗器械等多个行业和领域。根据绿的谐波招股说

明书，2017-2019年绿的谐波销售的谐波减速器应用下游中，多关节

机器人占比36.22%,协作机器人占比32.41%,SCARA机器人占比

4.72%o根据哈默纳科《投资者指南2022》，2022年哈默纳科下游

销售占比中，机器人占49.5%,接近一半。传统的小六轴机器人的谐

波减速器单位用量大约为3-6台，协作机器人单位用量为6-7台，而

人形机器人用量将达到16台左右。人形机器人的崛起将大大提升谐

波减速器的行业空间。

图30:2017-2019年绿的谐波谐波减速器应用领域占比（％）

高端数控机床航空航天

8%1%1%

半导体设备

2%

服务机器人

=2%多关节机器人

AGV及

36%

巡检机非标自

器人动化

3%3%

医疗器械

4%SCARA协作机器人

32%

日本哈默纳科是谐波减速器全球龙头，以绿的谐波为代表的国产谐波

减速器厂商稳步推进国产替代。根据《中国谐波减速器市场竞争格局

及未来投资前景预测报告》，2021年，在全球谐波减速器市场格局

中，哈默纳科全球市场占有率82%,绿的谐波占比7%,其他厂商占

比约11%。2020-2021年，我国市场最大的两个外资品牌哈默纳科

和日本新宝在中国市场的占有率由46%降低至42.9%O国内做谐波

减速器的企业总共有30多家，实力较强的有绿的谐波、来福谐波、

福德机器人、大族传动等企业，2020-2021年，这四家企业在中国市

场上的占有率之和由35.9%提升至41.1%。其中，绿的谐波作为国

内谐波减速器龙头，加速追赶国际先进厂商。在国产协作机器人领域，

绿的谐波已成为厂家首选品牌

2021年全球机器人下游谐波减速器市场大约23亿元，人形机器人量

产将为谐波减速器提供42-128亿的增量市场。根据统计，2021年全

球机器人下游谐波减速器市场规模为23亿元。当前Optimus旋转执

行器采用谐波减速器为减速机构，单机用量为16台，目前谐波减速

器的平均售价大约为1600元/台。假如人形机器人远期进入量产阶段,

在悲观/中性/乐观假设下，年产人形机器人为20/50/100万台，保持

单机用量为16台，谐波减速器单价随着量产规模的不同分别为

1300/1000/800元/台，对应的市场空间为42/80/128亿元。

精密行星减速器价格低、制造难度小、耐久度高，是人形机器人减速

机构的潜在方案。精密行星减速器是传动结构主要由行星轮、太阳轮、

内齿圈三部分组成的精密减速器，其结构简单且传动效率高，多安装

在伺服电机上，用来降低转速，提升扭矩，精确定位。相对于谐波减

速器，精密行星减速器优点在于价格低(400-500元/台)、制造难

度较小、耐久度高，可以做到终身免维护；缺点则是精度较低、传动

效率更低、回差更大。在精度和效率要求较低的关节执行器当中，精

密行星减速器是减速机构的潜在方案。在TaoyuanminZhu2023年发

表的论文《DesignofaHighlyDynamicHumanoidRobot》中，执行

器减速机构采用了行星减速器，作者导师为UCLA著名的人形机器

人专家DennisW.Hong,是UCLA机器人实验室RoMeLa的创办者。

(2)滚柱丝杠：人形机器人量产将带来29・96亿元增量市场

Optimus采用的滚柱丝杠(RollerScrew)主要为行星滚柱丝杠和反

向滚柱丝杠。行星滚柱丝杠是一种将旋转运动转化为直线运动的传动

部件，具有运行速度高、承载能力强、环境适应性好以及使用寿命长

等优点。反向滚柱丝杠的工作原理与行星滚柱丝杠相同，拥有与行星

滚柱丝杠相似的高速性能，但是载荷是直接作用于转换推管上。滚柱

丝杠主要应用于机床、半导体设备、航空航天精密件、机器人等精密

自动化机械。

2022年全球滚柱丝杠市场规模2.85亿美元，人形机器人量产将带来

29-96亿元增量市场。根据PersistenceMarketResearch的数据，

2022年全球滚柱丝杠市场规模为2.85亿美元，预计2023年市场规

模约3.03亿美元，2023-2033年预计CAGR约5.8%,到2033年市

场规模达5.32亿美元。目前，全球滚柱丝杠主要厂商为瑞士GSA旗

下的Rollvis、德国舍弗勒、美国MOOG、瑞典SKF。国内厂商有江

苏雷利子公司鼎智科技。根据中国供应商网报价，Rollvis用于人形

机器人的行星滚柱丝杠报价大约为2000元人民币，国产价格目前在

600-800元。假如人形机器人远期进入量产阶段，在悲观/中性/乐观

假设下，年产人形机器人为20/50/100万台，保持单机用量为24个

（12个行星+12个反向），滚柱丝杠单价随着量产规模的不同分别

为600/500/400元/个，则对应的市场空间为29/60/96亿元。

（3）无框力矩电机：人形机器人关节电机主流的解决方案

无框力矩电机是人形机器人关节电机主流的解决方案。力矩电动机是

一种极数较多的特种电机，可以在电动机低速甚至堵转（即转子无法

转动）时仍持续运转，不会造成电动机的损坏。在这种工作模式下，

电动机可以提供稳定的力矩给负载，故名为力矩电动机。在Optimus

的执行器中，电机去掉了外壳、轴承等框架部件，只包含定子和转子，

可以节省空间，便于安装和走线，符合机器人轻量化需求。因此，采

用的电机叫做无框力矩电机。无框力矩电机需要一体化设计并集成到

机器内部，这样需要根据具体的机械设计尺寸来确定无框力矩电机的

外形尺寸和扭矩/转速性能，所以需要定制。无框力矩电机的优点：

极高的刚度、高效率、静音、稳定性高、低维护性。目前外海主要厂

商有美国科尔摩根、美国MOOG、瑞士Maxon等，国内厂商有步科

股份、昊志机电等。

全球无框力矩电机市场规模大约38亿元，人形机器人量产将带来

56-168亿元增量市场。根据咨询机构Technvio数据，2022年全球

力矩电机市场规模大约4.87亿美元，预测到2027年市场规模大约

7.15亿美元，CAGR=8.01%o根据步科股份官方信息，目前无框力

矩电机的产品单价是几百元至几千元不等，针对不同的功率段和尺寸,

价格会有所不同。假如人形机器人远期进入量产阶段，在悲观/中性/

乐观假设下，年产人形机器人为20/50/100万台，保持单机用量为

28个，无框力矩电机单价随着量产规模的不同分别为1000/800/600

元/个，对应市场空间为56/112/168亿元。

图40:全球力矩电机市场规模(亿美元)

(4)空心杯电机：灵巧手最核心零部件

空心杯电机为Optimus的灵巧手提供动力，具备节能、控制和拖动

的特性。空心杯电动机属于直流永磁的伺服、控制电机，也可以将其

归类为微特电机。空心杯电机在结构上突破了传统电机的转子结构形

式，采用的是无铁芯转子，也叫空心杯型转子。这种转子结构彻底消

除了由于铁芯形成潮流而造成的电能损耗。同时，其重量和转动惯量

大幅降低，减少了转子自身的机械能损耗c由于转子的结构变化，电

动机的运转特性得到了极大改善。空心杯电动机具有突出的节能特点,

更为重要的是，它具备了铁芯电动机无法达到的控制和拖动特性。空

心杯电动机具有以下特性：（1）节能特性：能量转换效率很高，最

大效率一般在70%以上，部分产品可达到90%以上（铁芯电动机一

般在70%）。（2）控制特性：起动、制动迅速，响应极快，机械时

间常数小十28毫杪，部分产品可以达到10毫秒以内（铁芯电动机

一般在100毫秒以上）；在推荐运行区域内的高速运转状态下，可

以方便地对转速进行灵敏的调节。（3）拖动特性：运行稳定性十分

可靠，转速的波动很小，作为微型电动机其转速波动能够容易的控制

在2%以内。

空心杯电机下游主要为军工、航空航天、工业控制、机器人等行业。

（1）在航空航天领域，空心杯电机可用于减轻飞行器的重量；（2）

在军工领域，空心杯电机能够快速调节导弹飞行方向；（3）在工业

控制领域，空心杯电机可用于制造工业机器人。国外主要厂商有瑞士

Maxon、德国福尔哈贝等，国内厂商有鸣志电器、江苏雷利子公司鼎

智科技等。根据新思界产业研究中心发布的《2023・2028年空心杯电

机行业市场深度调研及投资前景预测分析报告》，伴随下游行业快速

发展，全球空心杯电机市场规模不断扩大，2022年已达到7.9亿美

元。根据步科股份招股说明书，我国微特电机2021年规模达到1344

亿元，空心杯电机占比仍然较小。

人形机器人带来的空心杯电机增量市场规模大约为22-60亿元。根据

鸣志电器官网，有利空心杯电机价格范围约为400・1000元，无刷空

心杯电机价格范围约为900-1400元，取中位数估算单个空心杯电机

价格约900元。假如人形机器人远期进入量产阶段，在悲观/中性/乐

观假设下，年产人形机器人为20/50/100万台，保持单机用量为12

个（一只灵巧手6个执行器），无框力矩电机单价随着量产规模的不

同分别为900/700/500元/个，则对应的市场空间为22/42/60亿元。

（5）传感器：人形机器人将集成大量不同种类的传感器

力/力矩传感器将会在人形机器人执行器中大量使用。力/力矩

（Force/Torque）传感器测量并输出在笛卡尔直角坐标系中各个坐标

（X,Y和Z）上的力和力矩。按照测量维度上分，力矩传感器可分

为一轴至六轴传感器，其中六轴传感器可测量X、Y、Z三轴力和力

矩。一个六轴力/力矩传感器也经常被称作多轴力/力矩传感器系、多

轴加载单元、F/T传感器或者六轴加载单元。力/力矩传感器被广泛的

应用与各个工业领域，如