人形機器人爆火，電機系統的下一個萬億級藍海

　　在前不久舉辦的Inclusion外灘大會上，人形機器人成為焦點，來自多家科技企業的多款新型機器人亮相。比如，宇樹科技全球首款擁有原地后空翻能力的全尺寸電驅人形機器人Unitree H1、四足機器人Go2均參加了Inclusion外灘大會;田螺云廚和支付寶百寶箱合作研發的AI烹飪機器人也參與了Inclusion外灘大會，工作人員稱，可以自動識別食材，根據食材推薦菜單供用戶選擇，只要按照提示步驟操作，就能收獲一盤菜肴。

　　目前，全球人形機器人產業大爆發，雖然規模性商業落地還需時日，但已經來到了“井噴前夜”。在人形機器人系統中，電機控制系統是核心元件之一，也即將迎來一片新的產業藍海。

　　萬億規模的人形機器人市場

　　當前，發展人形機器人可謂是天時地利人和。政策方面，無論是國家還是地方，都推出了非常多的人形機器人產業指導和扶持政策。舉一個例子，去年10月，我國工信部印發了《人形機器人創新發展指導意見》，這份文件指出，要加快推動我國人形機器人產業創新發展，為建設制造強國、網絡強國和數字中國提供支撐。

　　除了國家層面的指導性政策，地方政府也是非常看重人形機器人產業發展，目前北京、上海和深圳最為積極。分享一個北京方面的政策，《北京市機器人產業創新發展行動方案(2023-2025年)》要求，到2025年，北京市機器人產業創新能力大幅提升，培育100種高技術高附加值機器人產品、100種具有全國推廣價值的應用場景，萬人機器人擁有量達到世界領先水平，形成創新要素集聚、創新創業活躍的發展生態。全市機器人核心產業收入達到300億元以上，打造國內領先、國際先進的機器人產業集群。另外，北京還于2023年11月在北京亦莊成立了國內首個省級人形機器人創新中心——北京人形機器人創新中心。

　　為什么政策如此重視人形機器人呢?主要還是看中了人形機器人巨大的發展潛力。目前，已經比較明確的場景有工業生產、陪護、家務、物流、軍事和航天等。在工業生產領域，Figure AI公司最新發布的人形機器人Figure 02是最吸引關注的，這款機器人已經進入汽車工廠進行測試，德國汽車制造商寶馬此前宣布，首次在其美國斯巴達堡工廠中使用Figure AI的人形機器人。Figure 02在持續數周的測試操作中，在真實生產環境中成功將鈑金零件插入車身結構中。據寶馬集團稱，相關生產步驟需要特別的觸覺能力。Figure 02可以熟練地獨立放置各種復雜零件，精度可達毫米級。

　　相較于Figure 01，Figure 02的計算能力和人工智能推理能力提高了3倍，手部有16個自由度，能夠攜帶重達25公斤的物體。每一根手指都由一個集成單元驅動。同時，大量的電源和傳感器信號布線被包裹在手和手指上，這為其提供了與人類手腕相似的力量運動范圍。

　　在物流運輸領域，目前可選的人形機器人非常多，包括Agility Robotics、1x、Figure AI、Apptronik等多家企業都已經推出相關方案。美國俄勒岡州立大學工程學院孵化的機器人公司Agility Robotics與知名供應鏈解決方案提供商Zion Solutions Group宣布達成戰略合作，旨在共同推動人形機器人在工業環境中的實用性和系統集成。Agility Robotics研發的Digit雙足移動操縱機器人(MMR)專為解決倉儲自動化所面臨的難題而設計，采用了人工智能模型，能夠快速、持續地適應新的任務和工作流程。 同時，這款機器人能夠高效地處理那些單調乏味的散裝物料搬運任務，同時還能有效地將手動操作和自動化流程緊密連接起來。

　　統計數據顯示，2026年中國人形機器人產業規模將突破200億元，到2035年人形機器人市場規模有望超過11000億元，成為萬億規模市場。

　　人形機器人里的電機類型

　　人形機器人作為現代智能科技的重要代表，具備模擬人類肢體運動和動作的能力，要實現這些能力就離不開電機。因此，電機系統被認為是人形機器人發展的核心賽道之一。

　　從電機用量的角度來看，目前單臺人形機器人的電機用量超過40個，也會涉及很多電機類型。比如，步進電機是線性關節和眼球控制等系統主要采用的電機。在線性關節里，步進電機能夠快速響應指令，使機器人能夠準確地完成各種動作。同時，步進電機還具備較高的效率和穩定性，保證了人形機器人的運動平穩性和精確性。另外，步進電機在人形機器人的眼睛部位具有較好的適配性，因此在人形機器人眼部安裝步進電機是一個理想的選擇。

　　空心杯電機則是旋轉關節主要用到的電機，作為直流永磁伺服電機的一種，最大的特點就是轉子在結構上突破了傳統電機的轉子結構形式，采用的是無鐵芯轉子，降低了由于鐵芯形成渦流而造成的電能損耗，同時其質量和轉動慣量大幅降低，從而減少了轉子自身的機械能損耗。綜合來看，空心杯電機擁有功率密度高、使用壽命長、響應速度快、峰值轉矩高、散熱性好等優點。特斯拉的人形機器人Optimus就是空心杯電機應用的一個典型案例。

　　另外，人形機器人在控制環節還會用到無框力矩電機，能夠在電機低速甚至堵轉時仍能提供穩定的力矩給負載。在驅動和動力方面，主要用到的電機包括有刷電機、無刷電機、單相交流電機、三相交流電機和直線電機等。

　　結語

　　與傳統的機器人相比，人形機器人在環境適應性、任務操作多樣性和人機交互方面具有顯著優勢。當然，這就要求應用于人形機器人的電機有著更加精準高效的控制，以完成更加復雜的控制邏輯，隨著人形機器人逐漸釋放潛力，電機系統有望繼續升級革新，一起撬動萬億級別的人形機器人應用市場。