【原创【�/font>关节电机模组性能：人形机器人产业化的核心瓶颈

中国粉体网讯人形机器人产业尚未完全落地，且行业普遍认为其智能化程度低，但随着英伟达Blackwell架构GPU的发布，全球具身智能领域正迎来革命性跃迁。简而言之，人形机器人的智能化已具备切实有效的提升路径，其实现“类人”智能的目标指日可待。然而，关节电机模组性能不足且提升空间有限，正成为制约人形机器人产业化的最大难题、�/p>

当前，机器人关节模组主要分为两类：一类是采用直驱电机的结构；另一类是采用电机与减速机组合的结构模式、�/p>

直驱电机结构与电�?减速机组合结构 来源：《关节电机模组性能——当前人形机器人当前人形机器人产业化最大的难题》（姜开明）

从实际应用来看，关节电机模组目前不足之处主要体现在自重较大，功率密度小、扭矩密度偏低三个方面、�/p>

关节电机模组单体自重大且需求数量多，直接导致人形机器人整机超重、成本高。以优必选Walker S系列为例，其全身41个自由度对应41个关节模组，这类模组在整机质量占比达50%~60%，成本占比更是高�?0%~70%、�/p>

Walker S工业版人形机器人 来源：优必逈�/p>

规模化量产虽能大幅降低成本，例如特斯拉Model S国产化后75%的降价幅度，但对减重收效甚微。自重过大会直接导致续航短板，目前多数人形机器人陷入“充�?小时、工�?小时”的困境。固态电池虽为理想动力方案，但球磨成型工艺复杂、一致性差，暂无法量产；氢气燃料电池则因铂催化剂成本高、氢气储运风险大，难以普及、�/p>

采用高密度、高强度的致密金属材料，是导致关节电机模组自重大的重要原因之一。关节电机模组的制造材料多为高密度、高强度的致密金属，例如高密度硅钢片、致密铜线圈及高强度合金钢等、�/p>

直驱与组合驱动模组剖切图 来源：《关节电机模组性能——当前人形机器人当前人形机器人产业化最大的难题》（姜开明）

国内外已针对电机减重设计开展了大量研究，且在结构紧凑化与效能提升领域积累了丰富的应用成果。以轴向磁通电机为例，其外径与径向磁通电机基本相当，轴向长度却仅为后者的30%左右；因此，在原材料未发生重大变更的前提下，其自重通常也可控制在径向磁通电机的30%左右，减重效果显著、�/p>

此外，无框力矩电机、空心杯电机等新型结构电机不断涌现，尤其是同轴磁齿轮技术与永磁电机的集成应用，进一步研发出结构紧凑的磁齿轮电机，为电机减重与性能优化提供了新路径。小米科技采用了业内称之为“准直驱”的方案，并已在小米人形机器人“CyberOne”上成功应用，这标志着电机减重研究已取得阶段性成果、�/p>

CyberOne 来源：小籲�/p>

人形机器人需克服自身重力做功，行业普遍认为额定功率密度需不低�?.0kW/kg。但当前主流产品性能差距显著，以行业先进的深圳小象电机轴向磁通电机关节模组为例，其在人形机器人领域应用广泛且市场占有率很高，但其最大功率密度仅0.55kW/kg，仅达目标功率密度的27.5%、�/p>

关节模组功率密度 来源：小象电朹�/p>

人形机器人目前已能完成部分复杂动作。例如，�?025年春晚上表演扭秧歌的宇树机器人和表演斧头舞的众擎机器人，其流畅的动作让人感觉产业化前景可期。然而，实际场景中，人形机器人的行动能力仍存在明显短板。究其原因，在于关节电机模组的扭矩密度过小。这一点在灵巧手上体现得最为明显，灵巧手作为人形机器人的核心组件，其最广泛的驱动方式是电机驱动。目前公开资料表明，电机驱动的灵巧手最大抓取力�?6N，最大负载不超过15kg。因此，宣称可负�?0kg的机器人，实际上需要借助外力将重物“挂”于身上，这严重制约了其应用场景、�/p>

综上，人形机器人产业的广阔前景毋庸置疑，但关节电机模组在自重、功率密度与扭矩密度上的短板，仍构筑起产业化落地的核心壁垒。随着技术迭代与政策扶持，关节电机模组有望逐步突破性能瓶颈，当自重、功率密度与扭矩密度达到产业化要求，相信人形机器人将在工业制造、服务消费等领域大规模落地，开启全新产业时代、�/p>

参考来溏�

姜开�?关节电机模组性能——当前人形机器人当前人形机器人产业化最大的难题

(中国粉体网编辑整�?月明)

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