2026-09-30 人形机器人核心零部件拆解分析

出品：人形机器人联盟

人形机器人整机系统分为：本体结构、执行器（关节）、末端执行器（灵巧手）、感知系统、计算与控制系统、电池热管理六大板块。整机 BOM 成本中，关节执行器占比最高（50%‑60%），灵巧手 17%‑25%，感知 + 板卡 + 电池合计 15%‑20%，结构件 5%‑8%。

行业现状：国内已经实现样机零部件国产化，高功率密度伺服、高精度编码器、MEMS IMU、高密度触觉传感器仍存在量产壁垒。

一、关节执行器（整机成本占比 50‑60%，最核心赛道）

人形机器人关节 = 电机 + 减速器 + 编码器 + 驱动器 + 传感器 + 外壳，是人形动力来源。一台人形机器人全身约28‑40 个自由度，对应 28‑40 个关节单元。

三大技术路线对比

1. 电机（执行器内部第一大成本）

类型：无刷永磁电机为主流；空心杯用于轻量化小关节；高扭矩外转子用于大负载关节

海外：Maxon、Faulhaber；国内：鸣志电器、丰立智能、步科股份

痛点：追求高扭矩密度、低惯量、低热损耗；人形需要在很小体积输出大扭矩，绕线、磁钢工艺门槛高。

2. 减速器（人形核心卡脖子零部件）

1）谐波减速器：上肢关节标配；指标：背隙、扭转刚度、寿命、噪音；国内绿的谐波、双环、中大力德持续迭代；对比哈默纳科仍在刚度、疲劳寿命有差距。

2）行星减速器：大负载关节，成本优于谐波；微型行星用于灵巧手内部。

3）RV 减速器：重量大，当前人形极少使用，更多用于工业机器人。

3. 编码器

绝对值编码器：关节位置闭环核心，分为磁编码器、光电编码器。光电：精度高，不耐震动；磁编码器：抗冲击、体积小，人形主流。难点：微型、高精度、多圈绝对值；海外多摩川，国内：汇博、奥普特。

4. 伺服驱动器

接收主控指令，驱动电机电流环、速度环、位置环三环控制；国内：雷赛、汇川、英威腾。

行业趋势：一体化关节模组成为主流，不再分开采购电机、减速器，直接采购集成关节单元，降低本体厂开发工作量。

二、末端执行器：灵巧手（BOM 占比 17‑25%）

主流方案：丝杠‑腱绳混合、微型伺服直驱两大路线；连杆路线逐步边缘化。内部组成：微型电机、微型丝杠 / 腱绳传动、关节编码器、指尖六维力传感器、阵列触觉电子皮肤。成本拆分：驱动 50%、感知 30%、传动 12%、结构 + PCB8%。壁垒：微型精密加工、腱绳寿命、触觉阵列量产一致性、抓取操作算法。玩家：灵心巧手、因时机器人、BrainCo 强脑、傲意科技；本体厂自研（智元、宇树、银河通用）。

三、感知系统（整机 BOM 占比 8‑12%）

人形机器人需要环境感知 + 本体状态感知 + 接触力感知三套感知。

1. 本体本体状态感知

1）IMU 惯性测量单元：检测机身姿态、角速度、加速度，是双足平衡行走的基础； 关键指标：零偏稳定性、噪声；高端：博世、TDK；国内：维感科技、星网宇达。

2）关节编码器：每个关节闭环位置反馈，属于关节内置部件。

3）关节力矩 / 六维力传感器：脚踝、髋部六维力传感器，感知地面反力，实现行走平衡；国内：宇立仪器、帕西尼感知。

2. 环境感知（头部 / 躯干）

1）视觉相机：RGB、全局快门相机，物体识别；国内：奥比中光、海康机器人。

2）深度相机（3D）：结构光、iToF、dToF；测距、三维重建，识别障碍物。

3）激光雷达：部分人形搭载，用于复杂环境建图；体积功耗偏大，人形尚未标配。

3. 接触触觉感知（灵巧手、脚掌）

单点六维力传感器（指尖、足底）

阵列电子皮肤

：分布式压力触觉，样机多，大规模量产少。

现实痛点：很多人形 demo “看起来很好”，缺少高密度触觉，只能依靠视觉，易碎物体抓取容易失败。

四、计算与控制系统（BOM 占比 4‑7%）

分为底层运动控制器 + 上层 AI 算力板两层架构。

底层运动控制板

：负责全身关节伺服、平衡控制，高实时性，毫秒级周期；保证走路不倒。

AI 算力单元（大脑）

：大模型、机器视觉、具身智能；选型两条路线：路线 A：Nvidia Jetson（海外主流，算力强，成本高）路线 B：国产 AI 芯片地平线、寒武纪、壁仞，正在导入样机。软件栈（软件是隐形核心，不计硬件 BOM，但决定整机性能）底层：运动学动力学、ZMP 零力矩点平衡控制中层：抓取规划、阻抗控制上层：仿真 Sim‑to‑Real、多模态具身大模型

行业共识：硬件可以外购，运动控制与具身软件是人形本体厂商的核心护城河。

五、电池与热管理（BOM 占比 3‑5%）

动力电池

：高倍率锂电池包，48V 主流；人形功耗高，目前续航普遍 1‑4 小时；指标：能量密度、放电倍率、重量；既要轻又要续航。BMS 电池管理系统：过充过放、均衡保护。

热管理

：大量密集电机、驱动器发热；小型风扇、均热板散热；如果散热设计差，机器人运行一段时间必须降功率，性能大幅下降。

当前痛点：续航短板，电池重量与人机重量矛盾突出。

六、结构件（BOM 占比 5‑8%）

材质：航空铝、碳纤维、镁合金；追求高强度 + 轻量化。部件：躯干、大腿小腿、肩部外壳；碳纤维重量轻成本高，铝合金性价比高。设计难点：减重同时要承受摔倒冲击，人形经常会跌倒，结构件抗摔是工程现实难题。

整机成本结构汇总（通用人形机器人 BOM）

一体化关节执行器模组：50‑60%灵巧手（双手）：17‑25%全套感知系统（IMU、力传感器、相机深度相机）：8‑12%计算板卡 + 控制器软件硬件：4‑7%电池 + BMS + 热管理：3‑5%机身结构件外壳：5‑8%

各环节核心壁垒梳理

执行器端

：高扭矩密度一体化关节，谐波 / 行星减速器寿命、微型高精度编码器；国产在刚度、疲劳寿命上追赶海外头部。

灵巧手端

：微型传动件、阵列触觉传感器量产，腱绳寿命，抓取算法。

感知端

：高性能 IMU、六维力传感器、电子皮肤的一致性、成本。

软件端

：全身动力学平衡控制、具身大模型从仿真迁移到实物（Sim‑to‑Real），是国内普遍短板。

国内产业链玩家全景

本体整机厂

：智元机器人、宇树科技、银河通用、追觅、小米人形等，部分自研关节、手，部分外采零部件。

关节执行器

：绿的谐波、双环传动、鸣志电器、汇川技术、兆威机电。

灵巧手整机

：灵心巧手、因时机器人、BrainCo 强脑、傲意科技。

感知零部件

：帕西尼感知、宇立仪器、奥比中光、维感科技。

伺服与控制器

：汇川、雷赛智能。

AI 算力

：地平线、寒武纪。

行业发展判断

零部件已经完成 0‑1 样机实现，当前处在样机走向工程化量产阶段。

短期最大机会：关节执行器国产替代，灵巧手上游微型零部件国产化。

中期胜负点：一体化关节成本下探、触觉感知量产成熟。

长期：硬件差距会缩小，运动控制 + 具身大模型软件栈决定产品差异化。

当前现状：订单以科研、样机项目为主；大规模商业化，等待整机成本下探。