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人形机器人运动“心脏”争夺战

发布日期:2025-05-22 16:55    点击次数:64

随着人工智能、大数据等技术的融合发展,人形机器人正逐渐走进现实,并成为社会热点之一。近年来,国家方面也陆续发布相关政策文件,包括《人形机器人创新发展指导意见》《“十四五”机器人产业发展规划》等,今年“具身智能”首次被写入《政府工作报告》,可见人形机器人产业已经引起了政府方面的重视。

电机作为人形机器人核心零部件之一,在人形机器人产业链中占据重要位置,与关节运动和动力控制密切相关,其性能直接影响机器人的灵活性与动态响应速度,被认为是人形机器人运动的“心脏”。

电机的种类多样,在不同的应用领域中担当重要角色,其中空心杯电机和无框力矩电机在人形机器人领域得到广泛应用,为机器人的运动性能提供了强大支持。

当前,电机领域存在较高的技术壁垒,仍以海外企业为主导,国内厂商虽起步较晚,但在国产替代上不断加速,市场前景广阔。人形机器人领域展现出巨大的发展潜力,随着人工智能等前沿技术的不断突破,电机市场的规模预计会得到进一步的扩大。

国内已有多家头部企业在人形机器人电机领域呈现出强劲的发展势头,通过技术创新等手段,不断加大研发投入,推动电机产品的优化与升级,助力人形机器人发展。

本文对人形机器人产业链中涉及电机的部分上市公司进行了相关盘点。

▍空心杯电机

空心杯电机属于控制电机分类,具备低能耗、灵活性、易控制、响应快、稳定性强等特点,不仅能够在低速运转下保持平稳运行,还能在高速运转下减少震动和噪音,适配机器人手指、手腕等轻负载灵巧操作场景。

(1)鸣志电器

鸣志电器成立于1994年,是运动控制领域的综合制造商,深耕电机领域多年,掌握了核心研发、驱动和制造技术,致力于提供最优秀的运动控制产品和定制化的解决方案。

控制电机及其驱动系统是鸣志电器的核心产品。其中,鸣志电器的混合式步进电机产品打破了日本企业的垄断,在全球市场份额稳居全球前三。凭借品牌和市场优势,鸣志电器成为近十年内唯一改变混合式步进电机全球竞争格局的国内企业。

鸣志电器在步进电机的技术积累,为其拓展空心杯电机业务、进军人形机器人市场打开了大门。基于技术储备和产品线开发平台的优势,鸣志电器持续在电机领域的核心技术和关键零部件研发上进行投入,截至目前,公司的直流无刷电机、交流伺服电机、空心杯电机产品技术已处于全球前列水平。其中,鸣志电器的空心杯电机采用了其具有自主专利技术的空心杯绕组,这种特殊设计能够为电机带来高转矩、高扭矩、低噪音的优势,得以实现更平稳的高低速运行、更精准的控制以及更高的效率与功率密度。

随着机器人行业的不断壮大,机器人市场也不断扩大,鸣志电器通过对现有运动控制平台化产品资源尽心有效整合,持续在机器人应用领域开拓新市场,年报显示,公司的空心杯电机业务在机器人应用领域的增长接近200%。

随着新兴技术的持续发展和机器人市场的扩大,鸣志电器在机器人应用领域的优势会逐渐显现。根据年报数据,鸣志电器控制电机及其驱动系统业务在机器人应用领域的营业收入同比增长约2.3%,变化虽然不大,但证明了其电机产品在机器人市场的发展潜力。未来,鸣志电器通过持续不断的技术投入与优势,有望在机器人领域实现快速增长。

(2)兆威机电

兆威机电成立于2001年,是一家集设计、研发、制造于一体的微型驱动系统方案解决商。公司主要从事微型传动及驱动系统的研发、生产和销售业务,其主要产品具备高精度、小体积、低噪音等特性,能够适应下游行业的应用需求。目前,公司产品主要应用于智能汽车、消费及医疗科技、先进工业及智造、机器人等领域。

自成立以来,兆威机电始终坚持以精密驱动和应用导向为核心的技术创新战略,将传动、微电机与电控系统高度融合统一,构建起了“1+1+1”的协同创新体系,并通过这三大系统的融合,形成了微型传动及驱动系统领域的全链条竞争能力。

近年来,机器人具身智能逐渐成为推动各行业变革的新兴力量,发展潜力巨大,未来拥有广泛的应用场景。而灵巧手作为人工智能和高端制造的完美结合,是人形机器人重要的末端执行器,其技术突破与具身智能的发展水平直接挂钩,而灵巧手的发展又与微机电驱动系统密切关联,对体积、负载、寿命、能耗等方面不断提出新要求。这恰恰与兆威机电长期以来所专注的研发方向非常契合。

凭借在微型传动领域的技术积累与客户基础,兆威机电研发出了人形机器人灵巧手,入局人形机器人赛道。

技术研发上,针对传统无刷电机存在的绕圈绕线难度大等普遍难题,兆威电机结合精密精密设备对轻量化、高响应动力等方面的需求,首先研发出具备无电刷、低干扰、内阻小、寿命长等优势的10mm高性能无刷空心电机,同时兆威电机还完成了电机产品的系列化平台建设,形成了包括直流有刷电机、无刷直流电机以及无刷空心电机等多种类型产品。

在电机等方面产品的技术突破显著增强了兆威机电在微型传动领域的技术壁垒。通过持续的研发投入,兆威机电在微型传动领域不断精进,其微型传动及驱动系统已能够满足灵巧手的小体积、大负载、长寿命、低能耗的需求。

2024年11月,兆威机电在深圳高交会上首次发布了全球首创的指关节内置全区动力单元的灵巧手产品,集成了微型减速器、电机、控制单元及电子皮肤传感器等。该灵巧手具有17个主动自由度,可以对自由度配置进行进一步的拓展。每个指关节都配备了独立的高功率密度微电机模组,不仅可以实现独立控制,还能通过多关节多层级力位协同的柔顺控制,执行更为复杂精细的动作。

▍无框力矩电机

无框力矩电机作为力矩电机的一种,具备体积小、功率高等特点,是人形机器人关节驱动的主流电机。无框力矩电机具备更强的散热能力,能够在低转速情况下输出更大扭矩,适用于人形机器人的关节驱动。

(1)步科股份

步科股份成立于1996年,主要从事工业自动化及机器人核心部件与数字化工厂软硬件的研发、生产、销售以及相关技术服务,是中国领先的机器人电机与工业自动化解决方案供应商。

自成立以来,步科股份始终坚持自主技术研发与产品创新,深入机器人行业应用场景。目前,步科股份已建立了完整的拥有自主知识产权的产品线,涵盖从机器物联网到人机交互、控制、驱动和执行等一系列产品,广泛应用于机器人与自动化设备行业。

面向机器人行业,步科股份利用自身驱动器和电机一体化开发生产能力的优势,为客户提供更高集成度,极致性价比的新一代动力产品,围绕工业机器人、协作机器人、人形机器人行业客户需求分别开发新一代高性能伺服驱动、伺服电机、经济型无框力矩电机、集成控制、驱动、电机、传动部件的i-Kinco系列集成化产品。

目前,针对机器人关节动力需求,步科股份采用独特的磁路设计、绕线并线工艺及传感器安装结构设计,开发出高功率密度无框力矩电机。该无框力矩电机能够在减小电机体积重量的同时输出较大力矩,为下游工业移动机器人、协作机器人、人形机器人等领域客户提供了满足其需求的高性价比产品。

步科股份正积极布局人形机器人,其无框力矩电机及关节模组平台部件等产品能够满足人形机器人的需求。据悉,步科股份已与国内部分头部人形机器人客户展开合作,并实现了批量订单。

(2)汇川技术

汇川技术成立于2003年,聚焦工业领域的自动化、数字化、智能化,专注“信息层、控制层、驱动层、执行层、传感层”核心技术,是国内工业自动化控制与驱动技术的领军者。

汇川技术自成立以来,以“电力电子”和“电机驱动与控制”为基础,不断拓宽工业领域的核心自动化部件,已形成覆盖变频器、伺服系统、控制系统、工业机器人、电机、丝杠、直线滑轨、传感器等核心产品的多产品矩阵。目前,汇川技术的自动化产品及行业定制化解决方案已广泛应用于制造业的各行各业。

人工智能等领域正在迎来重大变革和机遇,汇川技术凭借对制造业未来发展趋势的深刻洞察,持续关注新的产业机遇。基于对人形机器人产业链的深入分析,并依托公司在运动控制、伺服驱动、直线导轨和丝杠等关键领域的技术积累,汇川技术在2024年正式切入人形机器人赛道,启动了部分核心零部件的研发工作。

目前,汇川技术在人形机器人业务方面已进行了多方面的布局。汇川技术快速组建了人形机器人业务团队,并启动了多个核心零部件的竞争力构建与开发工作,研发人形机器人所需要的高性能关节部件样机,包括低压高功率驱动器、无框力矩电机及模组、行星滚柱丝杠等。在内部测试中,低压高功率驱动器和无框力矩电机等样机产品展现出了卓越的性能,超出了预期目标。同时,汇川技术还初步构建了人形机器人业务的生态链,围绕人形机器人零部件产品的性能和竞争力,与部分通用人形机器人整机制造商以及工业客户建立了联系。

据悉,汇川技术未来将加大对人形机器人业务的投入力度,主要围绕人形机器人产业链的上游环节。除了在人形机器人零部件的研发上持续投入,公司还将专注于人形机器人软件系统的研发——持续开展小脑领域的研发工作,包含人形机器人肢体的运动控制及结合AI技术完成高柔性动作等。此外,汇川技术还将依托自身对工业场景的深刻理解,开发具身智能解决方案。



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