一、人形機(jī)器人電機(jī)概述

人形機(jī)器人電機(jī)是依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞，從而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的電磁裝置，在人形機(jī)器人中起著至關(guān)重要的作用。它被視為機(jī)器人的執(zhí)行單元，根據(jù)需要被安裝在各關(guān)節(jié)上控制關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，直接決定著機(jī)器人的性能表現(xiàn)，堪稱人形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的 “心臟”。

機(jī)器人關(guān)節(jié)是機(jī)器人的基礎(chǔ)部件，而電機(jī)作為關(guān)節(jié)系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，具有減速、傳動(dòng)、提升扭矩等功能。人形機(jī)器人通常使用于人類的日常生活環(huán)境中，具備類似人類的感知、決策、行為以及擬人化的移動(dòng)特性。在這個(gè)過程中，電機(jī)負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)，實(shí)現(xiàn)諸如行走、跑、彈跳等動(dòng)作。

從價(jià)值量占比來(lái)看，電機(jī)在人形機(jī)器人核心零部件中的價(jià)值量占比高達(dá) 25%。以特斯拉人形機(jī)器人為例，其全身有 28 個(gè)執(zhí)行器，部分執(zhí)行器采用無(wú)框力矩電機(jī)，而靈巧手則使用空心杯電機(jī)。單臺(tái)機(jī)器人裝配 12 個(gè)空心杯電機(jī)（左右手各 6 個(gè)）。

電機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，也在推動(dòng)著人形機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展。從有刷電機(jī)到無(wú)刷電機(jī)，從普通電機(jī)到空心杯電機(jī)等，這些創(chuàng)新不僅提高了電機(jī)的性能，也使得人形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)更加精準(zhǔn)、靈活和高效。隨著人工智能的發(fā)展和政策的支持，人形機(jī)器人市場(chǎng)正迎來(lái)巨大的增長(zhǎng)潛力，這也將為電機(jī)市場(chǎng)帶來(lái)廣闊的發(fā)展空間。

二、電機(jī)的主要類型

（一）按應(yīng)用領(lǐng)域分類

1. 動(dòng)力電機(jī)和控制電機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)景：動(dòng)力電機(jī)輸出功率大，注重電機(jī)的驅(qū)動(dòng)、運(yùn)行及制動(dòng)性能，常應(yīng)用于汽車、家電、小型機(jī)床等領(lǐng)域。例如，在汽車中，動(dòng)力電機(jī)為車輛提供強(qiáng)大的動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)車輛行駛?？刂齐姍C(jī)側(cè)重電機(jī)輸出量的幅頻特性、相頻特性及輸出特性的精度、靈敏度，主要在自動(dòng)控制系統(tǒng)中承擔(dān)執(zhí)行、檢測(cè)和解算功能，適用于機(jī)器人、半導(dǎo)體、光伏、鋰電、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域。

2. 控制電機(jī)的細(xì)分：

• 步進(jìn)電機(jī)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，把電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移，每輸入一個(gè)脈沖信號(hào)，就按照設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度。通常用于開環(huán)控制系統(tǒng)，如辦公自動(dòng)化、通信設(shè)備、印刷設(shè)備等領(lǐng)域。但其效率和控制精度相對(duì)較低。

• 伺服電機(jī)：相較于步進(jìn)電機(jī)，增加了編碼器與反饋機(jī)制，控制精度高、響應(yīng)速度快。廣泛應(yīng)用于需要精密控制的場(chǎng)合，如半導(dǎo)體、光伏、鋰電、工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)器人等?？招谋姍C(jī)屬于特殊的伺服電機(jī)，采用無(wú)鐵芯轉(zhuǎn)子，具有體積小、控制精度高、壽命長(zhǎng)、轉(zhuǎn)速快、能效高、能量密度大等優(yōu)勢(shì)。

• 力矩電機(jī)：以扭矩為控制方向，能夠在電機(jī)低速甚至堵轉(zhuǎn)時(shí)仍能提供穩(wěn)定的力矩給負(fù)載。具有低轉(zhuǎn)速、大扭矩、過載能力強(qiáng)、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，分為有框力矩電機(jī)和無(wú)框力矩電機(jī)。

（二）按有無(wú)刷分類

1. 有刷空心杯電機(jī)和無(wú)刷空心杯電機(jī)的結(jié)構(gòu)差異：有刷空心杯電機(jī)轉(zhuǎn)子無(wú)鐵芯，采用機(jī)械電刷換向，磁極不動(dòng)，線圈旋轉(zhuǎn)。電機(jī)工作時(shí)，線圈和換向器旋轉(zhuǎn)，磁鋼和碳刷不轉(zhuǎn)，通過碳刷和換向器的接觸，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。無(wú)刷空心杯電機(jī)定子無(wú)鐵芯，采用電子換向，線圈不動(dòng)，磁極旋轉(zhuǎn)。通過電子換向器，根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置自動(dòng)調(diào)整電流方向，實(shí)現(xiàn)無(wú)火花運(yùn)行。

2. 兩者在換向方式、控制方式、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、是否有霍爾傳感器及壽命等方面的區(qū)別：

• 換向方式：有刷空心杯電機(jī)采用機(jī)械電刷換向，運(yùn)行過程中存在相對(duì)摩擦，會(huì)產(chǎn)生噪聲、電火花，降低電機(jī)使用壽命。無(wú)刷空心杯電機(jī)采用電子換向，具有效率高、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小、使用壽命高、結(jié)構(gòu)精巧，維護(hù)方便，易保養(yǎng)等特點(diǎn)。

• 控制方式：有刷空心杯電機(jī)采用電流控制；無(wú)刷空心杯電機(jī)需要搭配電機(jī)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)控制。

• 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)：有刷空心杯電機(jī)是線圈、換向器和連接板在外殼和永磁體中間旋轉(zhuǎn)，共同組成轉(zhuǎn)子；無(wú)刷空心杯電機(jī)的線圈固定，磁鐵在中間旋轉(zhuǎn)，同時(shí)也是轉(zhuǎn)子。

• 是否有霍爾傳感器：有刷空心杯電機(jī)沒有霍爾傳感器；無(wú)刷空心杯電機(jī)有霍爾傳感器。

• 壽命：有刷空心杯電機(jī)的壽命取決于換向器，一般為 1000 - 3000h；無(wú)刷空心杯電機(jī)采用軸承，壽命更長(zhǎng)，可達(dá) 10000h +。

（三）無(wú)框力矩電機(jī)

1. 介紹無(wú)框力矩電機(jī)的特點(diǎn)：無(wú)框力矩電機(jī)是一種以輸出扭矩為衡量指標(biāo)的無(wú)框架式永磁電機(jī)，只有轉(zhuǎn)子和定子兩個(gè)部件。具有體積小、功率高、低轉(zhuǎn)速能輸出大扭矩等特點(diǎn)，符合人形機(jī)器人關(guān)節(jié)對(duì)電機(jī)體積小、扭矩大、響應(yīng)快的需求。例如，無(wú)框力矩電機(jī)能夠在較小的體積內(nèi)提供較大的扭矩，結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省空間，效率高，可實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)，高響應(yīng)速度，易于與機(jī)器人關(guān)節(jié)的其它部件集成。

2. 分析其壁壘和競(jìng)爭(zhēng)格局：

• 壁壘：磁路和工藝設(shè)計(jì)是無(wú)框力矩電機(jī)的主要技術(shù)壁壘。海外廠商起步早，工藝技術(shù)擁有先發(fā)優(yōu)勢(shì)，例如韓國(guó) TM TECH 轉(zhuǎn)子采用整體充磁磁環(huán)技術(shù)，美國(guó)科爾摩根采用分布式的分?jǐn)?shù)槽及碳纖維綁扎技術(shù)，德國(guó) TQ Robodrive 采用模塊化定子和環(huán)氧塑封灌膠技術(shù)。國(guó)內(nèi)企業(yè)起步晚，轉(zhuǎn)矩密度和國(guó)外高端無(wú)框力矩電機(jī)相比存在差距。此外，高端產(chǎn)品對(duì)充磁技術(shù)和電機(jī)制造工藝要求較高，無(wú)框力矩電機(jī)通常需要根據(jù)具體的機(jī)械設(shè)計(jì)尺寸來(lái)定制，對(duì)生產(chǎn)過程中的繞線機(jī)設(shè)備提出了特殊要求，同時(shí)在達(dá)到高功率密度時(shí)需要控制電機(jī)溫升，對(duì)電機(jī)的散熱設(shè)計(jì)提出了挑戰(zhàn)。

• 競(jìng)爭(zhēng)格局：全球龍頭為科爾摩根，其電機(jī)性能在全球處于第一梯隊(duì)。國(guó)內(nèi)進(jìn)展較快的公司有步科股份、航天電器等，但與海外龍頭相比，國(guó)產(chǎn)無(wú)框力矩電機(jī)輸出扭矩較小，在產(chǎn)品性能方面仍有差距。隨著市場(chǎng)容量的擴(kuò)大，伺服廠商如匯川技術(shù)、禾川科技、無(wú)錫信捷、雷賽等也具備了切入無(wú)框電機(jī)市場(chǎng)的基礎(chǔ)。

三、電機(jī)的品牌及企業(yè)

1. 人形機(jī)器人電機(jī)主要品牌及布局優(yōu)勢(shì)

• 步科股份：作為無(wú)框力矩電機(jī)廠商，在人形機(jī)器人電機(jī)領(lǐng)域積極布局。其產(chǎn)品具有體積小、功率高的特點(diǎn)，能夠滿足人形機(jī)器人關(guān)節(jié)對(duì)電機(jī)的嚴(yán)格要求。步科股份專注于電機(jī)技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新，不斷提升產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，為機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)提供穩(wěn)定可靠的動(dòng)力支持。

• 鳴志電器：在空心杯電機(jī)領(lǐng)域表現(xiàn)突出，是全球空心杯電機(jī)市場(chǎng)的重要參與者之一。其產(chǎn)品性能可與海外競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手對(duì)標(biāo)，能滿足人形機(jī)器人等高端領(lǐng)域的應(yīng)用需求。鳴志電器不斷投入研發(fā)，提升空心杯電機(jī)的技術(shù)水平，在電機(jī)的效率、轉(zhuǎn)速、響應(yīng)速度等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。

• 鼎智科技（江蘇雷利子公司）：已實(shí)現(xiàn)空心杯電機(jī)繞組的自動(dòng)化生產(chǎn)，空心杯電機(jī)的最小直徑可達(dá) 8mm，最大轉(zhuǎn)速可達(dá) 8 萬(wàn)轉(zhuǎn) / 分鐘。在人形機(jī)器人電機(jī)領(lǐng)域，鼎智科技憑借先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和嚴(yán)格的質(zhì)量控制，為機(jī)器人的靈巧手等部位提供高性能的電機(jī)產(chǎn)品。

• 拓邦股份：國(guó)內(nèi)較早突破空心杯電機(jī)技術(shù)門檻的企業(yè)之一。在人形機(jī)器人電機(jī)領(lǐng)域，拓邦股份注重產(chǎn)品的創(chuàng)新和研發(fā)，不斷提升電機(jī)的性能和可靠性。其空心杯電機(jī)產(chǎn)品在能效、控制精度等方面具有一定優(yōu)勢(shì)，為機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制提供了有力保障。

• 天奇股份：在人形機(jī)器人電機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈中，天奇股份主要專注于電機(jī)回收和再制造領(lǐng)域。通過先進(jìn)的回收技術(shù)和工藝，天奇股份能夠?qū)U舊電機(jī)進(jìn)行有效的回收和再利用，降低了人形機(jī)器人的生產(chǎn)成本，同時(shí)也為環(huán)保事業(yè)做出了貢獻(xiàn)。

• 江蘇雷利：旗下?lián)碛卸χ强萍嫉茸庸?，在空心杯電機(jī)領(lǐng)域具有較強(qiáng)的實(shí)力。江蘇雷利通過整合資源，不斷提升電機(jī)產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，為人形機(jī)器人的發(fā)展提供了可靠的動(dòng)力解決方案。

• 偉創(chuàng)電氣：在人形機(jī)器人電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。偉創(chuàng)電氣的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電機(jī)的精確控制，提高電機(jī)的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域，為人形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制提供了技術(shù)支持。

• 昊志機(jī)電：作為編碼器與傳感器廠商，在人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈中發(fā)揮著重要作用。昊志機(jī)電的產(chǎn)品能夠?qū)崟r(shí)反饋機(jī)器人各軸的移動(dòng)位置，為機(jī)器人的精確控制提供數(shù)據(jù)支持。其編碼器產(chǎn)品具有高精度、高可靠性的特點(diǎn)，在人形機(jī)器人領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

• 禾川科技：在人形機(jī)器人電機(jī)控制領(lǐng)域具有一定的市場(chǎng)份額。禾川科技的電機(jī)控制器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電機(jī)的高效控制，提高電機(jī)的性能和穩(wěn)定性。其產(chǎn)品在響應(yīng)速度、控制精度等方面具有一定優(yōu)勢(shì)，為人形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制提供了可靠的解決方案。

• 拓普集團(tuán)：在人形機(jī)器人底盤系統(tǒng)等領(lǐng)域具有一定的布局。拓普集團(tuán)的產(chǎn)品能夠?yàn)槿诵螜C(jī)器人提供穩(wěn)定的支撐和運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，其在底盤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造方面具有豐富的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

2. 奧普光電在人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈中的地位

奧普光電作為國(guó)內(nèi)伺服系統(tǒng)高端編碼器的唯一規(guī)模性企業(yè)，在人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)著重要地位。光柵編碼器屬于高精度傳感器，被稱為 “數(shù)控機(jī)床的眼睛”，主要應(yīng)用在高端數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、人形機(jī)器人等高端機(jī)械領(lǐng)域。目前，公司控股子公司禹衡光學(xué)研發(fā)的高端光柵尺在國(guó)內(nèi)極度稀缺，現(xiàn)有產(chǎn)品基本達(dá)到海德漢 90% 以上性能，而在價(jià)格方面具有 20% 左右的成本優(yōu)勢(shì)，具有替代優(yōu)勢(shì)。公司產(chǎn)品已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外多家數(shù)控機(jī)床廠家進(jìn)行測(cè)試，達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品水平，正式進(jìn)入小批量生產(chǎn)階段，未來(lái)有望對(duì)海外高端產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)替代，也能助力華為等人形機(jī)器人的早日成熟量產(chǎn)。

3. 2024 年中國(guó)十大最火人形機(jī)器人企業(yè)及產(chǎn)業(yè)鏈上游核心零部件廠商

2024 年中國(guó)十大最火人形機(jī)器人企業(yè)主要有優(yōu)必選、小米科技、宇樹科技、傅利葉智能、智元機(jī)器人等。這些企業(yè)在人形機(jī)器人領(lǐng)域具有較高的品牌信譽(yù)、知名度和銷量。

• 優(yōu)必選：是人形機(jī)器人的領(lǐng)導(dǎo)者和智能服務(wù)機(jī)器人的領(lǐng)航企業(yè)。布局了人形機(jī)器人全棧式技術(shù)，涵蓋多個(gè)行業(yè)的企業(yè)級(jí)和消費(fèi)級(jí)廣泛應(yīng)用場(chǎng)景。2023 年 12 月 29 日，優(yōu)必選于香港交易所主板掛牌上市，成為人形機(jī)器人 “第一股”。

• 小米科技：以智能手機(jī)、智能硬件和 IoT 平臺(tái)為核心的消費(fèi)電子及智能制造公司。2022 年 8 月 11 日，小米首款全尺寸人形仿生機(jī)器人 CyberOne 正式亮相，具有高情商、可感知人類情緒等領(lǐng)先技術(shù)能力。

• 宇樹科技：發(fā)布了定價(jià) 9.9 萬(wàn)元起的新型人形機(jī)器人 G1，向業(yè)界釋放了人形機(jī)器人領(lǐng)域價(jià)格戰(zhàn)的信號(hào)。G1 能輕松應(yīng)對(duì)過去被認(rèn)為是機(jī)器難以勝任的任務(wù)。

• 傅利葉智能：通用機(jī)器人平臺(tái)型企業(yè)，陸續(xù)獲得國(guó)內(nèi)外多家頂尖機(jī)構(gòu)投資近 10 億元融資，并榮獲多項(xiàng)榮譽(yù)獎(jiǎng)項(xiàng)。

• 智元機(jī)器人：預(yù)計(jì)其遠(yuǎn)征 A1 先應(yīng)用在工業(yè)制造領(lǐng)域，隨后逐步走向 to C 應(yīng)用。

人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈的上游核心零部件廠商包括無(wú)框力矩電機(jī)廠商步科股份，空心杯電機(jī)廠商鳴志電器，減速器廠商綠的諧波、中大力德、雙環(huán)傳動(dòng)，控制系統(tǒng)廠商匯川技術(shù)，編碼器與傳感器廠商昊志機(jī)電，行星滾柱絲杠廠商長(zhǎng)盛軸承、秦川機(jī)床等。這些廠商為中游的人形機(jī)器人本體制造提供了必需的零部件和技術(shù)支持。

四、電機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

1. 中國(guó)人形機(jī)器人電機(jī)驅(qū)動(dòng)行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)及投資機(jī)會(huì)

• 行業(yè)規(guī)模：隨著人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步和政策的大力支持，人形機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)，帶動(dòng)了人形機(jī)器人電機(jī)驅(qū)動(dòng)行業(yè)的發(fā)展。目前，行業(yè)單位規(guī)模逐步擴(kuò)大，相關(guān)企業(yè)數(shù)量不斷增加。行業(yè)人員規(guī)模也在持續(xù)增長(zhǎng)，吸引了大量專業(yè)人才投身其中。資產(chǎn)規(guī)模方面，企業(yè)不斷加大研發(fā)投入和生產(chǎn)設(shè)備更新，資產(chǎn)規(guī)模穩(wěn)步提升。市場(chǎng)規(guī)模更是呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，據(jù)預(yù)測(cè)，未來(lái)幾年內(nèi)將繼續(xù)保持高速增長(zhǎng)。

• 產(chǎn)銷情況：在生產(chǎn)方面，國(guó)內(nèi)人形機(jī)器人電機(jī)驅(qū)動(dòng)企業(yè)不斷提升技術(shù)水平和生產(chǎn)能力，產(chǎn)品產(chǎn)量逐年增加。同時(shí)，隨著人形機(jī)器人市場(chǎng)需求的不斷擴(kuò)大，行業(yè)銷售情況也十分樂觀，產(chǎn)銷率保持在較高水平。隨著技術(shù)的不斷成熟和成本的降低，人形機(jī)器人電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品的市場(chǎng)需求將持續(xù)增長(zhǎng)，產(chǎn)銷兩旺的局面有望繼續(xù)保持。

• 財(cái)務(wù)能力：從盈利能力來(lái)看，隨著市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大和產(chǎn)品附加值的提升，人形機(jī)器人電機(jī)驅(qū)動(dòng)行業(yè)的盈利能力將不斷增強(qiáng)。企業(yè)通過技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)化管理，降低成本，提高產(chǎn)品毛利率。在償債能力方面，行業(yè)整體資產(chǎn)負(fù)債率保持在合理水平，企業(yè)財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)較低。營(yíng)運(yùn)能力方面，企業(yè)不斷優(yōu)化生產(chǎn)流程和供應(yīng)鏈管理，提高資產(chǎn)周轉(zhuǎn)效率。發(fā)展能力方面，行業(yè)具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，企業(yè)將持續(xù)加大研發(fā)投入，拓展市場(chǎng)份額，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

2. 電機(jī)在人形機(jī)器人中的作用和發(fā)展前景

• 核心零部件供給支撐產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展：人形機(jī)器人三大核心零部件包括減速器、伺服系統(tǒng)和控制器，而電機(jī)作為其中的關(guān)鍵組成部分，價(jià)值量占比約 25%。核心零部件的供給是未來(lái)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展的重要支撐。隨著人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速，電機(jī)的需求將大幅增長(zhǎng)。例如，假設(shè)未來(lái) 10 年全球人形機(jī)器人出貨量達(dá)到 500 萬(wàn)臺(tái)，無(wú)框電機(jī)單價(jià) 2500 元、空心杯電機(jī)單價(jià) 1300 元，則 10 年后人形機(jī)器人帶來(lái)的無(wú)框電機(jī)增量市場(chǎng)有望為 3500 億元，空心杯電機(jī)增量市場(chǎng)有望為 780 億元，合計(jì) 4280 億元市場(chǎng)空間。

• 電機(jī)在人形機(jī)器人中的作用：電機(jī)作為人形機(jī)器人的執(zhí)行單元，負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)，實(shí)現(xiàn)行走、跑、彈跳等動(dòng)作，是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的 “心臟”。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，電機(jī)的性能不斷提升，將為人形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)提供更加精準(zhǔn)、靈活和高效的動(dòng)力支持。

3. 人形機(jī)器人電機(jī)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)

• 電機(jī)作為機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)勢(shì)：電機(jī)驅(qū)動(dòng)是機(jī)器人主要驅(qū)動(dòng)方式，具有高精度、實(shí)時(shí)響應(yīng)快、控制靈活等優(yōu)點(diǎn)。相比液壓驅(qū)動(dòng)和氣體驅(qū)動(dòng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)在動(dòng)作的精準(zhǔn)控制方面更勝一籌，配合處理器編碼器可獲得實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)反饋，更適合如今注重智能化、多功能的機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)。

• 無(wú)框力矩電機(jī)和空心杯電機(jī)的應(yīng)用前景：無(wú)框力矩電機(jī)是人形機(jī)器人關(guān)節(jié)中較主流的驅(qū)動(dòng)零部件，具有高靈敏度、高功率密度、高效率的特點(diǎn)。空心杯電機(jī)則在機(jī)器人的靈巧手等部位發(fā)揮著重要作用，具有體積小、控制精度高、壽命長(zhǎng)、轉(zhuǎn)速快、能效高、能量密度大等優(yōu)勢(shì)。隨著人形機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)框力矩電機(jī)和空心杯電機(jī)的應(yīng)用前景廣闊。未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和成本的降低，這兩種電機(jī)將在人形機(jī)器人領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。

五、電機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)與應(yīng)用

1. 闡述空心杯電機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)

空心杯電機(jī)屬于直流永磁伺服電機(jī)，其轉(zhuǎn)子采用無(wú)鐵芯轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，這一創(chuàng)新設(shè)計(jì)帶來(lái)了諸多顯著優(yōu)勢(shì)。首先，無(wú)鐵芯轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)徹底消除了渦流和磁滯損耗。在普通電機(jī)中，鐵芯在交變磁場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生這些損耗，降低電機(jī)效率，而空心杯電機(jī)則有效避免了這一問題，極大地提高了能量轉(zhuǎn)換效率。其次，這種設(shè)計(jì)顯著減輕了重量并降低了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。相比傳統(tǒng)電機(jī)，空心杯電機(jī)更加輕便，使得整個(gè)機(jī)器人的重量得以減輕，便于移動(dòng)和操作。同時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的降低使得電機(jī)具有更快的響應(yīng)速度和更高的加速度，能夠滿足人形機(jī)器人在快速啟動(dòng)、停止和頻繁變換動(dòng)作等場(chǎng)景下的需求。

空心杯電機(jī)具有功率密度高的特點(diǎn)，在較小的體積內(nèi)能夠輸出較大的功率，為人形機(jī)器人的緊湊設(shè)計(jì)提供了可能。此外，它還擁有使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，減少了維護(hù)成本和停機(jī)時(shí)間。其響應(yīng)速度快，能夠迅速根據(jù)指令進(jìn)行動(dòng)作調(diào)整，提高了機(jī)器人的控制精度和靈活性。峰值轉(zhuǎn)矩高，為人形機(jī)器人在執(zhí)行復(fù)雜動(dòng)作時(shí)提供強(qiáng)大的動(dòng)力支持。散熱性好，確保電機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過程中不會(huì)因過熱而損壞，保證了機(jī)器人的穩(wěn)定運(yùn)行。

2. 分析空心杯電機(jī)在人形機(jī)器人中的應(yīng)用

空心杯電機(jī)作為人形機(jī)器人靈巧手的核心部件，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。以特斯拉人形機(jī)器人為例，單臺(tái)機(jī)器人裝配 12 個(gè)空心杯電機(jī)（左右手各 6 個(gè)）。在不同企業(yè)的產(chǎn)品中，空心杯電機(jī)也展現(xiàn)出了優(yōu)異的性能表現(xiàn)。鳴志電器的空心杯電機(jī)性能可與海外競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手對(duì)標(biāo)，價(jià)格至少低于海外產(chǎn)品 1000 元，具有較高的性價(jià)比。鼎智科技（江蘇雷利子公司）已實(shí)現(xiàn)空心杯電機(jī)繞組的自動(dòng)化生產(chǎn)，最小直徑可達(dá) 8mm，最大轉(zhuǎn)速可達(dá) 8 萬(wàn)轉(zhuǎn) / 分鐘，為機(jī)器人的靈巧手提供了高性能的動(dòng)力源。拓邦股份作為國(guó)內(nèi)較早突破空心杯電機(jī)技術(shù)門檻的企業(yè)之一，其產(chǎn)品在能效、控制精度等方面具有一定優(yōu)勢(shì)，為人形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制提供了有力保障。

3. 介紹浙江機(jī)器人公司云深處發(fā)布的超高扭矩關(guān)節(jié)

浙江機(jī)器人公司云深處發(fā)布的超高扭矩關(guān)節(jié)，為人形機(jī)器人提供了核心動(dòng)力。在這個(gè)關(guān)節(jié)中，電機(jī)、減速器、編碼器、控制器四大關(guān)鍵零部件協(xié)同工作。電機(jī)能讓關(guān)節(jié)動(dòng)起來(lái)，同時(shí)借助減速器控制轉(zhuǎn)速；編碼器用來(lái)記錄運(yùn)動(dòng)的位置，確保關(guān)節(jié)的精準(zhǔn)定位；控制器則讓關(guān)節(jié)精準(zhǔn)發(fā)力，實(shí)現(xiàn)對(duì)人形機(jī)器人動(dòng)作的精確控制。

該關(guān)節(jié)具有諸多優(yōu)勢(shì)。首先，擁有強(qiáng)勁的動(dòng)力輸出，J100 - 116P 峰值輸出扭矩達(dá)到 315N?m，峰值扭矩密度可達(dá) 107.5N?m/kg，能勝任大型足式機(jī)器人的動(dòng)力需求。其次，做到了 IP67 防護(hù)等級(jí)，無(wú)懼風(fēng)雨，可在戶外全天候環(huán)境下使用。它采用高可靠無(wú)電池的多圈絕對(duì)式編碼器，具備高精準(zhǔn)性、可靠性、耐用性。整體關(guān)節(jié)調(diào)教具備優(yōu)異的控制性能，還采取驅(qū)控分離設(shè)計(jì)，為機(jī)器人設(shè)計(jì)，特別是足式機(jī)器人設(shè)計(jì)提供更多自由空間，以便多關(guān)節(jié)集成設(shè)計(jì)與散熱，兼容市面各類主流驅(qū)動(dòng)器，客戶可根據(jù)需要自行搭配驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行集成開發(fā)。

該關(guān)節(jié)已批量應(yīng)用于云深處 X20 和 X30 四足機(jī)器人，X 系列四足機(jī)器人已在國(guó)內(nèi) 26 個(gè)省份和全球 10 多個(gè)國(guó)家服務(wù)眾多客戶，在電站、工廠、管廊巡檢、以及應(yīng)急救援、消防偵查、未來(lái)科研等多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。同時(shí)，該關(guān)節(jié)也將為人形機(jī)器人為代表的足式機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供核心動(dòng)力。

【免責(zé)聲明】所有素材文字/圖片均來(lái)自網(wǎng)絡(luò)，由小編每天閱讀大量文章整理書寫于此供大家學(xué)習(xí)交流，如有誤差歡迎指正，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系小編刪除，合作及任何疑問請(qǐng)?jiān)诤笈_(tái)留言。