近日，被誉为“科技春晚” 的2025年国际消费电子展CES上，机器人占尽了风头，首先是英伟达亮相了由14款人形机器人组成的“机器人军团”，多款“中国造”人形机器人、机器人灵巧手亮相，成为市场的焦点。银河通用携具身大模型机器人Galbot G1亮相，兆威机电展示了全驱动仿人灵巧手，该产品具备17-20个自由度，成功实现了每个手指关节的独立运动。
阿加犀联合高通发布人形机器人“通天晓”，是全球首台完全基于高通SoC的端侧多模态AI大模型人形机器人--通天晓Ultra Magnu s，而在2025年的CES的连线采访中，马斯克表示，若一切顺利，2026年计划目标是5至10万个人形机器人，在2027年再扩大10倍产量，约50万台起。
这些消息让机器人市场再次迎来利好！今天来梳理一下产业链：人形机器人复杂程度是机器人之最，上游为核心零部件，由电机、减速器、丝杠、传感器等核心零部件组成，各零部件产业价值比重:行星滚珠丝杠19%＞无框力矩电机16%＞减速器13%＞力传感器11%＞空心杯电机；总结如下：
一、丝杠&滚柱丝杠 （价值占比19%）
丝杠是将旋转运动变成直线运动，或将扭矩转换成轴向反复作用力的传动副零件。丝杠按摩擦特性可以分为滑动丝杠、滚动丝杠、静压丝杠等类型。其中滚动丝杠因其启动阻力小、低速运动平稳性好、传动效率高、耐磨性好，寿命长、定位精度高、微量位移准确、精度保持性好等特点，应用最为广泛。
滚动丝杠分为滚珠丝杠和行星滚柱丝杠，滚珠丝杠具有摩擦力小、传动效率高、精度高等特点，目前国产化率为60%以上；滚珠&滚柱丝杠传动效率可达98%，用于人形机器人的线性关节。
滚柱丝杠具有高承载、耐冲击、体积小、高速度可达6000RPS（滚珠丝杠为3000-5000rps）、噪音低、寿命长（寿命是滚珠丝杠的10倍以上）等特点。其中，行星滚柱丝杠对冲击载荷的鲁棒性使其非常适合机器人的腿部，尤其设计受到空间和重量限制时。分类如下：
行星滚柱丝杠主要由丝杠、滚柱、螺母和内齿圈等部件组成，是一种以螺纹滚柱代替滚珠的精密传动机构；具有承载能力强、寿命长、速度快、刚度大、抗冲击性的特点，且体积小、安装简单、位置可控性高、无泄漏，综合性能优势明显。在直线机构中，行星滚柱丝杠具备高性能优势。
行星滚柱丝杠生产流程中，核心难点是针对丝杠及滚柱的外螺纹磨制及针对螺母的内螺纹滚道磨制。尤其是反向式行星滚柱丝杠，从驱动丝杠改变为驱动螺母。这种丝杠的特点是螺母较长，在加工过程中，需要用悬臂吊一个小砂轮来磨制螺母内滚道，因此内螺纹磨制时间较长，工艺难度也较大。螺纹磨床决定加工精度，是生产工序中最核心的设备。
欧美、日本企业主导全球70%滚珠丝杠市场。中国企业起步较晚，规模较小，国内市场主要依靠海外进口。据华经产研统计，全球主要滚珠丝杠厂商包括NSK、THK、SKF等，全球CR5达46%，目前全球中高端滚珠丝杠主要被外资垄断。中国大陆厂商在中端滚珠丝杠副的份额为30%左右，高端市场份额仅为5%。
二、电机&无框力矩电机&空心杯电机
电机，由转子和定子等部件组成，将电能转换成机械能，为机器人提供动力。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。转子绕组切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而使电动机旋转。电机的机械输出主要由转速和扭矩来决定。转矩是各种工作机械传动轴的基本载荷形式，与动力机械的工作能力、能源消耗、效率、运转寿命及安全性能等因素紧密联系。转速则是电机旋转的速度，与电源频率和磁极对数相关依照使用电源类型，可分为直流电机和交流电机。机器人常用的电机包含三种类型：直流电机、伺服电机、步进电机等。
步进电机：结构比较简单，成本较低，但效率和控制精度相对较低，是将脉冲信号转化为角动量，步距角恒定，一般应用于开环控制系统，如办工、通信设备、印刷设地方。 伺服电机：一种精确运动控制的执行电动机，在伺服控制系统驱动控制下，实现电动机轴上的扭矩、角速度和/或角位移输出，相较于步进电机，伺服电机具有更高的控制精度和响应速度。泛应用于需要精密控制的场合，如半导体、锂电、工业机器人等领域。
2、无框力矩电机 （价值占比16%）
无框力矩电机，全称为永磁无刷直流无框力矩电机，是一种具有较大径长比、较多数目磁极的特殊电机，无框力矩电机属于伺服电机的一种，主要由定子和转子两部分组成，是构成电机的永磁体和电磁体。
优点是质量轻、体积小、便于集成，运动响应更快及能效高等特点、其研制难度较大，但可在中低速运动中提供更高扭矩，适用于人形机器人低速+高力矩需求；相对于传统的伺服电机，无框力矩电机没有确定的固定单元，可以自由地适配不同客户的外壳、轴承以及反馈装置等部件的集成安装，被广泛应用于汽车和机器人领域。
以下是他优异的动态性能：
3、空心杯电机（价值占比8%）
空心杯电机又称“无铁芯电机”，是一种无铁芯转子的直流伺服电机，线圈无内部支撑结构，由导线绕制而成，通常来讲尺寸一般较小通常不超过40mm。与普通电机相比，空心杯电机具备体积小，控制精度高、寿命长、转速快、能效高、能量密度大等优势；与同等功率的铁芯电动机相比，其重量、体积减轻1/3-1/2，显著提高能量密度。空心杯电机属于特殊的伺服电机，分为有刷和无刷两种类型。有刷空心杯电机转子无铁芯，无刷空心杯电机定子无铁芯。有刷电机通过碳刷和换向器完成电能的传输和换向，而无刷电机则通过控制器处理霍尔传感器的位置信号来实现换向，无需物理换向结构。空心杯电机采用无铁芯转子，该种转子结构可以消除传统电机中因铁芯形成涡流引起的电能损耗。空心杯电机不仅重量轻、转动惯量小，减少了机械能损耗，还因其转子结构的优化而提升了运转特性，在医疗、航天航空、工业自动化、机器人等领域成为电动机的发展趋势。人形机器人关节多采用无框力矩电机，灵巧手多采用空心杯电机。无框力矩电机具有高功率密度、高效率，且能够做到快速响应，多用于人形机器人关节；空心杯电机因其小型化和高精度的特性，适用于人形机器人灵巧手关节。
（1）无框力矩--壁垒不高，国内有机会超车
2022 年全球无框力矩电机市场规模为 6.69 亿美元，2029 年预计将达到 12.17 亿美元，期间复合年均增长率约为8.9%。全球无框力矩电机龙头是：美国科尔摩根，拥有超 70 年的运动控制研发经验、另外还有穆格(Moog)、瑞士Maxon，这三家电机性能在全球处于第一梯队。无框力矩电机壁垒相对不高，国内伺服厂家有机会切入。但目前国内伺服龙头企业涉猎还较少，目前进展较快的公司包括步科股份、研一机械、昊志机电等。步科股份是国内最早做无框电机的厂商之一，到2023年，步科进一步推出第三代无框力矩电机FMC系列，产品优化了电磁方案，转矩密度进一步提升，新一代产品的过载能力、额定扭矩等性能已经逐步接近国际龙头科尔摩根的产品。(2)、空心杯--国外垄断，国内是中低市场
2022年全球空心杯电机市场规模为51.0亿人民币，预计2028年市场规模将达到83.0亿人民币，期间复合年均增长率约8.5%。2022年中国空心杯电机产量占比为56%，成为全球最大的空心杯电机产地，中国空心杯电机厂商起步较晚，在全球市场中与国际厂商仍然存在一定的差距。全球空心杯电机市场的龙头企业包括瑞士的Maxon Motor、德国的Faulhaber、Portescap、Allied motion、Nidec等公司。空心杯电机全球市场被海外企业垄断，内资企业面向国内中低端市场，国内厂商是鸣志电器、鼎智科技等厂商相对有优势，根据头豹研究院数据，2022年内全球空心杯电机CR5为67%，10年以后，空心杯电机增量市场有望增至780亿元。
减速器是在原动机和工作机之间起着匹配转速和传递扭矩作用的部件，绝大多数工作机负载大、转速低，不适宜用原动机直接驱动，需通过减速器来降低转速、增加扭矩的作用。➢ 减速器可分为三大类型：
1）通用减速器：模块化、系列化，以中小规模为主，可广泛应用于各个行业，比如SEW、西门子、本公司、宁波东力、泰隆、中大力德等公司2）专用减速器：规格以大型、特大型为主，多为非标、行业专用定制产品，比如中国高速传动、杭齿前进、重齿等公司；3）精密减速器：回程间隙小、精度较高、使用寿命长，可靠稳定，质量轻、易控制功率较大，主要应用于机器人、数控机床等行业。精密减速器常用的可分为谐波减速器、RV 减速器、精密行星减速器等。2、 谐波减速器：体积小、传动比高、精密度高
1）波发生器：包括柔性轴承和椭圆形凸轮，通常安装在减速器输入端。柔性轴承内圈固定在凸轮上，外圈通过滚珠实现弹性变形成椭圆形；
2）柔轮：带有外齿圈的柔性薄壁弹性体零件，安装在减速器输出端；
3）刚轮：带有内齿圈的刚性圆环状零件，通常固定在减速器机体上。波发生器驱动柔轮发生弹性变形，实现错齿运动。
谐波减速器运动精度高、传动比大，较小的传动惯量，在同等输出力矩时，体积可以缩小到其他减速器的 1/3，重量缩减 1/2，主要应用于机器人小臂、腕部或手部等轻负载领域。3、 RV 减速器：高负载、高刚度、大体积
RV 减速器，全称为“Rotary VectorReducer”，是一种精密的行星齿轮减速器，它采用摆线针轮啮合机构作为核心传动部件。RV 减速器具备高精度、高刚性、负载能力强的特点，因此，RV 减速器通常被运用于工业机器人的关节驱动，如焊接机器人、装配机器人、搬运机器人等对运动控制要求极高的领域。一般采用两级传动结构，由行星齿轮减速器的前级和摆线针轮减速器的后级组成，具备高负载，传动比范围大、寿命长、精度保持稳定、效率高、传动平稳一般应用于多关节机器人中机座、大臂、肩部等重负载的位置。4、 精密行星减速器：结构简单、刚性和耐磨性更好
行星减速器通常由中心轮、行星轮、行星架和机架组成。中心轮又称太阳轮，轴线固定，定轴转动。行星架轴线固定，一端定轴转动，另一端连接行星轮，是行星轮的轴线。行星轮的运动比较复杂，行星轮绕着自己的轴线“自转”，同时，它的轴线绕着中心轮的轴线“公转”。图：电机驱动太阳轮旋转，从而带动行星轮沿环形内齿圈旋转
行星减速器特点：
（1）更强的转矩动力输出能力：由于在运转时的咬合齿数较多，齿轮咬合的总体接触面积也比较大，因此相比普通的固定齿轮减速机，行星减速机的动力传输效率更高，具备更强的转矩动力输出能力，同时其传动刚性也更硬。
（2）体积小重量轻：传统齿轮减速机大小齿轮之间需要一定距离咬合，整体占据空间体积较大，行星减速器可以实现段数重复连接，有效改善了空间和体积问题。
（3）高效率低背隙：行星齿轮可以实现多点均匀密合，外齿轮环与行星齿轮紧密结合，提升了减速机效率。
行星减速器级数越多，传动比越大，功率损失越多，日常中，通常采用多级行星减速器，如二级减速器、三级减速器和四级减速器等，多级行星减速器的总传动为每一级传动比相乘，如双联行星减速器的驱动功率是RV减速器的12倍。机器人精密减速器技术指标包含扭转刚度、启动转矩、传动精度、空程、背隙、传动误差、传动效率，具体技术指标对比如下：
综合来看，针对减速器主要技术指标，
传动效率方面：精密行星减速器最优＞95%，RV减速器次之＞80%，谐波减速器位居第三位＞70%；传动精度方面：精密行星减速器依旧最优＜180，RV 减速器与谐波减速器不相上下＜60；传动比方面：RV 减速器与谐波减速器略优于精密行星减速器；设计寿命上：精密行星减速器寿命最长＞20000小时，谐波减速器次之＞8000小时；RV 减速器设计寿命最短大于6000小时 人形机器人减速器类型多样，适用于不同环节，目前以谐波减速器为主，随着技术的迭代和突破，行星减速器的使用量逐步提升，而线性关节多用滚柱丝杠。下图为各大厂使用三种减速器的情况：
6、减速器市场分析：
据中商产研院，2025年我国减速器行业市场规模将达到1500亿元，其中：谐波减速器市场规模有望达到 40 亿元，RV 减速器市场规模有望达到 60 亿元，2025年中国行星减速器市场规模有望42亿元。谐波减速器市场：从全球来看，根据华经产业研究院数据显示，2023 年全球谐波减速器市场份额哈默纳科一家独大，占据 80%左右，绿的谐波则占据 8%。从国内市场来看，2022 年我国谐波减速器市场竞争格局中，哈默纳科市场份额最大，占比 38%，其次是绿的谐波市场份额为 26%。目前，我国国产品牌在市场占有率不断提升，国产谐波减速器已基本可以实现国产替代，在减速比、输出转速、传动精度等方面和海外品牌差距明显缩小。RV减速器市场：日本的纳博特斯克占据市场主导，23年约50%，国产替代空间充足。根据中商产业研究院和GGII的数据，2023年中国RV减速器市场中纳博特斯克份额为53%，国产双环传动份额为14%，日本住友占5%及国产的珠海飞马、中大力德、南通振康、智同科技、秦川机床等占据一定份额，国产替代空间充足。精密行星减速器市场：全球以日德厂商为主。根据QYResearch和科峰智能招股书的数据，2022年全球精密行星减速器市场中，日本新宝、纽卡特、威腾斯坦份额分别为12.9%、10.9%、10.7%，国产精锐科技、科峰智能份额为7.5%、5.4%，国内市场较为分散。总的来说，精密减速器作为智能制造的关键核心零部件，长期被欧美、日本等发达国家垄断，我国正在奋力直追，争取国产替代。
四、传感器&力矩传感器（价值占比11%）
传感器是指能够感知并转换物理量或化学量为电信号的装置，是人形机器人“交互和感知的关键”，由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成。从成本上看，传感器在人形机器人中的用量大且成本占比较高。以特斯拉的Optimus机器人为例，各类传感器的成本占比高达近30%。
敏感元件直接感受被测量部分，输出中间量，由转换元件转换成适于传输和测量的电信号，最后由基本转换电路放大、转换、调理电信号，形成输出电量。基本原理如下：
传感器的范围比较广，有各种不同的分类---
按照输入量：可分为物理量传感器（温度、压力、位移传感器）、化学量、生物量传感器；
按照转换原理：可分为结构型、物性型、复合型传感器（热敏传感、压电传感、电容传感、气敏传感、电阻式传感等）；按照应用范围：可分为位置、力传感、液面、能耗、速度、温度等传感器。目前常见的传感器主要有电阻应变式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、压阻式传感器、MEMS 传感器等，另外力控、触觉、惯性三类传感器的难度较大，成本较高按照测量维度，力/力矩传感器可以分为一至六维力/力矩传感器。一般传感器能测几个维度，就是几维传感器。一维、三维和六维力/力矩传感器最常见。 在指定直角坐标系中，能同时测量沿三轴的力（Fx、Fy、Fz）和绕三轴的力矩（Mx、My、Mz）的传感器，提供了一个完整的力和力矩矢量信息，故称为六维力传感器。六维力传感器需要考虑多通道信号的温漂、蠕变、交叉干扰、数据处理的实时性，再加之六维联合加载标定的复杂性 ，六维力传感器能够提供最全面的力觉信息，技术难度非常大。
六维力矩传感器三大壁垒：结构设计、标定与检测、算法设计。结构设计：同时要兼顾高灵敏度、高动态性能和低维间耦合的原理和结构创新是当前电阻应变式多维力传感器研制中面临的一大挑战。
标定与检测：标定指通过对样本空间中的样本点进行精确加载，建立传感器信号与力和力矩的映射关系，获得解耦算法的数学模型和参数。六维力/力矩传感器需要对六维样本空间进行标定，难度远高于一维传感器。
算法设计：六维力传感器的内部算法，会解耦各方向力和力矩间的干扰，使力的测量更为精准。高精准度的军用六维力传感器，可以确保在六维度联合承载的情况下，测量值偏差在量程的 0.3%FS 以内。
（2）市场&竞争格局
中国六维力传感器市场基数偏小，处于早期阶段。根据GGII数据，2022年中国六维力传感器市场规模2.39亿元，同比增长52.04%，其中机器人行业六维传感器市场规模1.56亿元，同比增长54.35%。随着入局者增加和应用领域的扩展，预计2027年六维力传感器市场规模将超过15亿元，复合增长率超过45%。
另外，单维力/力矩传感器常用与人形机器人关节内，六维力/力矩传感器常用于脚踝或手部。我们预测人形机器人单机需要28个一维力传感器（每个谐波减速器需要配合一个一维力传感器）和4个六维力传感器，人形机器人出货量按照100万台预测，总计市场空间68亿元（远期我们预测六维力传感器单价1000元，一维力传感器单价100元） 行业整体目前仍以外资品牌为主，国内厂商集中度较高。2023年中国市场中，美国 ATI龙头优势显著，市占率第一，德国SCHUNK、日本的Sintokogio，国内安培龙、宇立仪器、坤维科技、蓝点触控、等企业市占率逐步提升，稳步追赶。惯性传感器IMU-----机器人实现姿态控制、导航定位。
IMU，即惯性测量单元（Inertial Measurement Unit）是一种电子装置，它使用一个或多个加速度计、陀螺仪的组合测量物体的加速度和角速度：
加速度计(Accelermeters)，检测物体在载体坐标系统独立三轴（x、y、z轴）的加速度信号；陀螺仪(Gyroscope)，是一个传感器，检测载体相对于导航坐标系跨越x、y、z轴的角速度信号，从而测量物体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的姿态和角度；磁力计(Magnetometers)，磁强计是一个测量地球磁场并提供航向的传感器（罗盘就是这样一个设备）。如果它包括在IMU中，我们通常将其描述为 "9轴IMU"；典型的 IMU 配置包括三轴加速度计和三轴陀螺仪。
图:各类陀螺仪的对比：
MEMS 陀螺仪具有体积小、重量轻、环境适应性强、价格低、易于大批量生产等特点，目前无人系统、高端工业、高可靠等高精度场景仍然主要应用MEMS陀螺。IMU在人形机器人中发挥的作用主要体现在精确的姿态控制和平衡维持、导航和定位、动作执行和路径规划3个方面，帮助机器人避开障碍物，规划出更合理的运动轨迹。2、市场&竞争格局
MEMS 惯性传感器当前的全球市场规模超 200 亿元。根据 Yole Intelligence 的数据，2021 年世界 MEMS 惯性传感器市场规模约 35.09 亿美元。其中，2021年 MEMS 陀螺仪和 MEMS 加速度计市场规模达到 15.93 亿美元，占全球 MEMS惯性传感器行业总市场规模的 45.40%。高性能MEMS惯性传感器约占MEMS惯性传感器市场的20%。高性能MEMS惯性传感器主要适用于高端工业、无人系统、高可靠等应用领域。国内具备高精度MEMS惯性传感器制造能力的企业较为稀缺。
竞争格局上，目前国外占据主导地位。根据Yole数据，MEMS加速度计、MEMS陀螺仪、IMU领域海外前五大公司Honeywell、ADI、Sensonor、Silicon Sensing、Colibrys 2021年市占率分别为84%、83%、88%，处于绝对领先位置。而国内起步较晚，涉足研发MEMS的公司相对较少，产业集群偏弱。目前，国内具备MEMS惯性传感器制造能力的上市公司主要包括芯动联科、明皜传感、敏芯股份等；非上市公司包括美泰科技、深迪半导体等，还多是采用的Fabless经营模式。 其他零部件，如电池、金属和peek材料、头部、关节、躯干、腿部等结构件、CPU、MCU等控制系统，价值总计占比33%。
注：红色框线为两者都需要的零部件，蓝色框线仅为人形机器人必须零部件
（1）丝杠：建议关注公司，北特科技、恒立液压、贝斯特、鼎智科技、五洲新春、丰立智能等；
（2）丝杠生产设备：建议关注公司，博杰股份、秦川机床、华辰装备、浙海德曼等；
（3）电机：建议关注公司，鸣志电器、步科股份、江苏雷利、雷赛智能、卧龙电驱、禾川科技、伟创电气、汇川技术等；
（4）减速器：建议关注公司，绿的谐波、中大力德、丰光精密等；
（5）力传感器：建议关注公司，安培龙、东华测试、康斯特（、柯力传感、华培动力等；
（6）IMU：建议关注公司，芯动联科（买入）、华依科技等；
（7）其他：电池：宁德时代；AI芯片：中芯国际、紫光国微；3D视觉：奥普特等。
下图仅以特斯拉机器人为例，列示公司未有相关产品的产业链公司
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