在人形機器人的眾多技術環節中，旋轉關節作為其核心部件之一，不僅關乎到機器人的運動性能，還直接影響到機器人的制造成本與商業化進程。相關調研機構預測，得益于人形機器人產業爆發式增長。未來幾年內，人形機器人旋轉關節將保持兩位數的高速增長。

▍旋轉關節三大技術路線：剛性、彈性與準直驅驅動器

旋轉關節的技術路線主要包含剛性驅動器、彈性驅動器以及準直驅驅動器（QDD）這三種類型。

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剛性驅動器憑借高扭矩輸出與高精度的特性，在早期人形機器人研發進程中發揮了關鍵作用，并長期占據主導地位。該驅動器設計架構簡潔，能夠為機器人關節提供穩定且強勁的動力支撐，保障機器人在執行復雜任務時具備高度的精確性與可靠性，滿足各類嚴苛的作業需求。

彈性驅動器通過在關節內部引入彈性元件，大幅提升了關節的柔順控制能力。此設計使機器人在與外部環境交互時，能夠更為靈活地適應各類復雜工況，有效降低因碰撞或沖擊而產生的損害，進而提高機器人的安全性與環境適應性。然而，彈性驅動器的控制算法相對繁雜，硬件成本亦較高，需要借助精確的力學建模以及先進的控制策略方可實現其柔順控制功能，這在很大程度上制約了其產業化應用的推進。截至目前，彈性驅動器尚未在人形機器人領域實現大規模推廣應用。

MIT準直驅驅動器組成結構

準直驅驅動器（QDD）巧妙融合了剛性驅動器與彈性驅動器的優勢，成為近年來人形機器人旋轉關節的主流技術方案。QDD驅動器通過優化結構設計與控制算法，在確保關節性能的前提下，有效降低了制造成本與系統復雜度。它采用低減速比的減速器，使整體結構更為緊湊，同時利用電流環進行力控，節省了力矩傳感器的使用成本。

▍電機：旋轉關節的動力核心

電機作為旋轉關節的動力源泉，其性能優劣對人形機器人的運動能力與效率起著決定性作用。人形機器人對電機性能要求嚴苛，需具備大扭矩輸出、高動態響應、低轉動慣量以及輕量化等特性。在此情形下，無框力矩電機憑借低速大力矩、體積小巧、結構緊湊等優勢，成為人形機器人旋轉關節的主流之選。無框力矩電機摒棄了傳統機殼，僅保留定子和轉子，這種設計使電機配置更為靈活，安裝更加便捷，尤其契合高集成度設計需求。

FMC無框力矩電機

與此同時，軸向磁通電機憑借高扭矩密度和高效率的特點，展現出廣闊的發展前景。軸向磁通電機采用盤式結構，使得電機體積更薄，功率密度和效率更高，特別適用于對扭矩密度和效率有極高要求的人形機器人應用場景。隨著技術的持續進步與成本的逐步降低，軸向磁通電機未來有望在人形機器人領域獲得更廣泛的應用。

▍減速器：旋轉關節的關鍵傳動部件

減速器在旋轉關節中承擔著關鍵傳動部件的角色，其性能直接影響關節的扭矩輸出、精度和壽命。人形機器人旋轉關節主要采用諧波減速器和行星減速器兩種類型。

諧波減速器以體積小、高精度、高減速比的特點，在需要大扭矩、高精度且空間受限的關節中得到廣泛應用。諧波減速器采用柔性結構實現機械傳動，盡管剛性稍顯不足，但能夠滿足人形機器人對高精度運動控制的需求。

行星減速器則憑借結構簡單、價格親民、剛性和耐磨性好的優勢，在要求高效率、低成本且對空間大小不敏感的關節中得到應用。行星減速器通過多級齒輪傳動實現減速，雖然精度相對較低，但能夠滿足人形機器人對基礎運動控制的需求，并有效降低制造成本。

目前，諧波減速器和行星減速器在人形機器人旋轉關節中呈現出互補態勢，共同滿足不同關節的需求。

▍傳感器：旋轉關節的感知元件

人形機器人需感知關節的力/力矩信息以實現精確的運動控制，這主要依賴于力/力矩傳感器和電流環傳感器。

力/力矩傳感器通過直接測量關節的力/力矩，實現高精度的柔順控制。該傳感器能夠提供準確的力反饋信息，使機器人能夠依據環境變化實時調整運動策略，提升運動的安全性和穩定性。然而，力/力矩傳感器成本較高，且對安裝位置和精度有嚴格要求，這在一定程度上限制了其應用范圍。

電流環傳感器則通過估算關節電流來間接測量力/力矩，成本較低但精度有限。電流環傳感器利用電機的電流與力矩之間的線性關系進行估算，雖無法達到力/力矩傳感器的精度水平，但在對成本敏感的應用場景中仍具備一定優勢。目前，根據應用場景的不同，人形機器人旋轉關節中兩種傳感器均有應用。

▍人形機器人旋轉關節：核心部件競爭全景透視

當前，人形機器人旋轉關節市場正處于多元化競爭的蓬勃發展階段，電機、減速器、傳感器等核心部件領域的競爭態勢尤為激烈。

在電機領域，國內外企業競相角逐，市場競爭格局日趨白熱化。國內步科股份、昊志機電、偉創電氣等企業，在無框力矩電機領域取得了令人矚目的突破。這些企業通過持續加大研發投入、精細優化生產工藝等舉措，不斷提升無框力矩電機的性能表現與質量水平，有力推動了該技術的國產化進程，有效打破了國外企業在這一領域的技術壁壘，增強了國內人形機器人產業的核心競爭力。

與此同時，軸向磁通電機領域也展現出強勁的發展潛力。盡管當前產業化程度尚顯不足，但盤轂動力、小象電動等企業已在該領域前瞻性布局，可以預判的是未來市場競爭將更加激烈。

減速器領域，哈默納克、綠的諧波等國內外企業占據主導地位，競爭格局相對穩定。

哈默納克作為全球諧波減速器市場的領軍企業，憑借深厚的技術積淀、先進的生產工藝以及嚴格的質量管控體系，其產品以高精度、高可靠性、長壽命等顯著優勢，贏得了全球市場的廣泛認可與良好口碑。

綠的諧波作為國內諧波減速器市場的佼佼者，始終將技術創新與市場拓展置于重要位置。通過持續投入研發資源，不斷優化產品性能，積極開拓國內外市場，其市場份額逐步擴大，品牌影響力日益提升，成為國內減速器產業發展的重要推動力量。此外，行星減速器領域同樣競爭激烈，中大力德、紐氏達特等國內企業憑借高性價比的產品，在國內市場占據一定份額，并與國際品牌形成有力競爭，共同推動著行星減速器技術的進步與發展。

六維力測量技術最初因航空航天飛行器研究領域的需求而興起。當時，在飛行器內部安裝的六維力傳感器，用于精確測量飛行器的空氣動力學特性，涵蓋升力、阻力、側向力、俯仰力矩、偏航力矩及滾轉力矩這六個維度，為飛行器的研發提供了關鍵的數據支持。

2024-2030年中國六維力傳感器市場規模預測（單位：億人民幣）數據來源：智研

當下，六維力傳感器應用場景廣泛。在汽車行業，它被應用于碰撞測試以及輪轂、座椅等零部件的測試環節；在航空航天、生物力學、醫療、科研實驗、機器人與自動化等諸多領域，六維力傳感器同樣發揮著重要作用。其中，在機器人領域的應用占比超過50%。2024年力傳感器市場出貨量快速攀升，特別是在人形機器人領域，六維力控已成為標配趨勢。

價格方面，外資品牌的六維力傳感器單個產品均價約4 萬元，國產產品均價約 2 萬元，但其實際生產成本通常僅數千元。部分企業如鑫精誠的六維力傳感器價格已低至 2000 元/臺。鑒于下游應用需求的迅猛增長，六維力傳感器價格未來存在較大下降空間。

從市場格局來看，六維力傳感器市場集中度較高。美國ATI、宇立儀器、藍點觸控、坤維科技等企業憑借技術優勢與市場份額，目前處于行業第一梯隊。值得一提的是，國產頭部廠商在串擾、溫漂等核心性能指標上，已基本能夠與國外廠商相抗衡。

▍結語與未來：

從產業發展來看，人形機器人是工業自動化領域的新興方向，具有很大的發展潛力，有望成為顛覆產業的新興力量。人形機器人未來市場空間存在增長可能性，這一趨勢會帶動電機、電控、減速器以及六維力傳感器等關鍵產品的需求，為工業自動化板塊帶來新的發展契機。

在產業發展過程中，人形機器人整機廠在關節的定義和設計上擁有主導權。軸向電機具有高功率密度、高扭矩密度和高效率等特性，與人形機器人的部分需求相契合，隨著技術持續進步，其應用范圍推測會進一步擴大。

減速器環節技術門檻較高，具備技術優勢的龍頭企業有望從人形機器人需求增長中受益，而且行星減速器與諧波減速器并非相互替代關系，二者會依據不同需求進行搭配使用。

六維力傳感器目前市場規模相對有限，但人形機器人若實現一定規模的發展，會為其帶來需求增長的機會，同時該行業技術要求高、研發難度大，市場格局相對集中，龍頭企業憑借技術積累和產品優勢將更具競爭力。