人形机器人产业链是集机械、电子、人工智能、材料科学等多领域技术于一体的复杂体系。随着AI、5G、传感器等技术的突破，人形机器人正从实验室走向商业化应用。

一、产业链结构

1. 上游：核心零部件与材料

人形机器人对精密部件要求极高，核心环节包括：

芯片与算力：AI芯片（如GPU、TPU）、MCU（微控制器）、边缘计算模块，代表企业：英伟达、高通、华为海思、地平线。

传感器：视觉（摄像头、激光雷达）、力觉（力矩传感器）、触觉（柔性电子皮肤）、惯性导航（IMU），代表企业：索尼、意法半导体、基恩士、海康威视。

执行器：

能源系统：高能量密度电池（固态电池、氢燃料电池）、无线充电技术，代表企业：宁德时代、LG新能源。

材料：轻量化（碳纤维、镁合金）、柔性材料（仿生肌肉）、耐磨材料。

2. 中游：本体制造与系统集成

本体设计：机械结构、运动学仿真（如波士顿动力的Atlas、特斯拉Optimus）。

控制系统：运动控制算法（步态规划、平衡控制）、多传感器融合技术。

人机交互：语音识别（科大讯飞、Nuance）、自然语言处理（GPT类大模型）、情感计算。

AI算法：深度学习（环境感知、自主决策）、强化学习（动态动作优化）。

3. 下游：应用场景与市场

工业领域：精密装配、危险环境作业（如核电站巡检）。

服务领域：医疗护理、餐饮服务、物流配送（如软银Pepper、优必选Walker）。

消费领域：家庭陪伴、教育娱乐（如索尼AIBO、乐森变形机器人）。

特种领域：救援、军事（如波士顿动力Spot）。

二、人形机器人三大执行器

从人形机器人核心价值的分布来看，我们可以发现三大执行器——线性执行器、旋转执行器和灵巧手，占据了人形机器人主要零部件价值的73%。执行器，亦称为关节模组，是人形机器人硬件系统中至关重要的组件，它们负责驱动和控制机器人的各个关节及部件，确保机器人能够模仿人类的运动和行为。

线性执行器

线性执行器是一种装置，它能够将旋转运动转换成直线运动，或者直接产生直线运动。这类设备在人形机器人的设计中扮演着关键角色，尤其在模拟腕部、肘部、膝部和踝部等关节的活动时不可或缺。此外，线性执行器也广泛应用于需要直线运动的其他部件，例如在手臂伸展和腿部移动等动作中。

其工作原理基于“电机+滚柱丝杠结构”，通过这种方式，电机产生的旋转运动被有效地转换为直线运动。线性执行器的核心组成部分包括电机（通常是无框力矩电机）、传动部件（如行星滚柱丝杠和轴承）、以及传感器（包括力/力矩传感器和编码器）。

旋转执行器

旋转执行器是驱动机器人关节进行旋转运动的关键装置。它主要应用于人形机器人的肩部、髋部等关节，以及任何需要旋转运动的部件，例如手臂的旋转、头部的转动等。这种执行器通常采用“电机+精密减速器”的结构设计，能够将电机的高速低扭矩输出转换为低速高扭矩的旋转运动。

其主要组成部分包括电机（如无框力矩电机）、传动部件（如谐波减速器、轴承）、传感器（如力矩传感器、编码器）以及驱动器。

灵巧手

灵巧手作为人形机器人上至关重要的末端执行器，其设计旨在模仿人类手部的结构与功能，是机器人与环境互动的核心组件。特斯拉最新一代人形机器人灵巧手的最大革新之处在于自由度的显著提升，单手自由度从11个增加到22个，主动自由度则从6个增加至预计的17个。

该灵巧手采用了三级传动机制。首先是行星齿轮箱的一级传动，它负责减速和扭矩放大，从而提高传动效率和精确度。其次是二级传动，使用高精度丝杠（例如行星滚柱丝杠），将旋转运动转换为直线运动，这极大地增强了灵巧手的精确度和承载能力。最后是三级传动，采用腱绳方案，由于手臂模组到手指的距离较远，腱绳传动方式适合长距离传动，它不仅布置灵活，而且传动的柔韧性也十分出色。

三、人形机器人核心零部件

从成本结构占比来看，电机、传感器、减速器、丝杠是成本占比较大的核心零部件。

丝杠是一种转换运动形式的高精度零件，能将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的一种高精度零件，在机器人领域，丝杠主要用于关节和运动机构传动，实现高精度运动控制。

减速器

减速器是一种精密的机械传动装置，通过齿轮系统将电机的高速旋转转换为较低的速度，同时增加输出扭矩。减速器是机器人的核心部件，而轴承则是减速器的关键零件。不管在人形机器人或是工业机器人，其作用都至关重要。

传感器

传感器是人形机器人感知模块，主要实现机器人对外界环境的感知、内部运行状态的监测、运动控制的反馈，是机器人与环境交互的第一步。

目前机器人对环境的感知大多通过激光雷达、摄像头、毫米波雷达、超声波传感器、GPS这五类传感器及其之间的组合来实现。

轴承

轴承主要应用于旋转关节执行器关节连接（包括与减速器、电机等配合使用）的轴承包括角接触轴承、交叉滚子轴承等；谐波减速器需要用到柔性轴承、滚针轴承等。