當前，電驅動是人形機器人的主流驅動方式，涵蓋旋轉驅動、直線驅動及線驅動等類型。作為塑造機器人結構與支撐動態(tài)運動的關鍵動力部件，關節(jié)伺服電機需滿足多元化的功能訴求，同時適配機器人的形體限制，這也推動了無框力矩電機、空心杯電機等特色產品的應用普及。

人形機器人關節(jié)電機的功能訴求具有鮮明獨特性。

來源：民生證券研究院

1.關節(jié)常需低速輸出大轉矩，需與傳動部件配合構成執(zhí)行器；

2.與環(huán)境交互時短時間高力矩輸出的需求，要求電機具備極強的短時過載能力；

3.頻繁加減速與往復旋轉運動，對電機動態(tài)響應性能提出高要求；

4.非結構化環(huán)境的頻繁交互，需要電機擁有良好的抗擾與抗沖擊性能；

5.機器人形體空間限制，倒逼電機提升轉矩密度與功率密度。

這些功能訴求疊加機器人形體空間的結構尺寸約束，使得無框力矩電機和空心杯電機成為人形機器人關節(jié)及靈巧手等不同場景的主流選擇。

無框力矩電機

無框力矩電機以結構緊湊、重量輕、性能出色的優(yōu)勢，高度契合人形機器人的結構需求。其僅包含轉子和定子兩大核心組件，無獨立輸出軸、專用軸承及傳統(tǒng)端部端蓋結構，基于機電一體化理念與其他部件集成，形成一體化關節(jié)模組。

一體化關節(jié)模組示意圖：《一體化關節(jié)模組驅控系統(tǒng)關鍵技術研究》

轉子可直接與關節(jié)輸出軸、減速器輸入側等部件集成，有效縮短軸向長度、減輕重量，同時提升轉矩密度與響應速度，能安裝于關節(jié)連桿腔體內實現(xiàn)高精度高轉矩輸出。

無框力矩電機來源：科爾摩根

空心杯電機

空心杯電機是一種特殊的永磁伺服電機，具有體積小巧、重量輕盈的顯著優(yōu)勢，十分適配尺寸受限、且對控制精度與動作靈活性要求嚴苛的機器人靈巧手應用場景。

空心杯電機包含有刷與無刷類型，其無刷產品同樣無轉子鐵芯，電樞直接由繞組線圈繞成杯狀，通過電樞支架支撐固定。由于空心杯電機的轉子為無鐵心的圓筒形繞組，轉子的質量和慣量小、不存在鐵耗和齒槽轉矩。因此，空心杯電機具有轉矩波動低、運行穩(wěn)定、效率高和動態(tài)響應性好等優(yōu)點。

空心杯電機組成圖來源：鳴志電器，民生證券研究院

空心杯電機憑借其獨特的優(yōu)勢與特點，能夠完美適配各類高精尖機電一體化系統(tǒng)的需求。從深海探測、地面智能裝備，到航天航空設備，無論是常規(guī)環(huán)境還是嚴苛的極端工況，都離不開空心杯電機的助力。

空心杯電機在人形機器人領域則重點匹配手部功能需求。當前主流產品以直徑10mm左右的小微型為主，國外Maxon、Faulhaber等廠商占據(jù)市場主導，國內鳴志電器、拓邦股份等企業(yè)雖已布局，但在8mm及以下小尺寸產品領域仍落后于國外，核心差距體現(xiàn)在繞組工藝、材料選型及批量生產一致性上。

總體來看，隨著人形機器人產業(yè)化進程加速，關節(jié)電機的性能迭代與國產化替代需求將持續(xù)升溫。未來，國內企業(yè)需聚焦小尺寸、高精度產品的技術突破，同時加強與機器人整機廠商的協(xié)同研發(fā)，以突破國外廠商的技術與市場壁壘，把握人形機器人產業(yè)發(fā)展帶來的廣闊機遇。

參考來源：各企業(yè)官網，民生證券研究院