以 Optimus Gen 3 / Figure 02 / 智元 A2 / 优必选 Walker S2 这 4 个 2025 H2-2026 H1 发布的典型机器人为样本:
| 零件类别 | 占 BOM 成本 | 单台价格($) | 关键厂商 | 国产化率 |
|---|---|---|---|---|
| 1. 减速器(谐波 + RV) | 30-35% | 3500-6000 | 哈默纳科(70%)·纳博特斯克(60%)·绿的谐波·双环 | ~30% |
| 2. 伺服电机 | 15-20% | 2500-3500 | 安川/三菱/松下 · 汇川/埃斯顿/雷赛 | ~60% |
| 3. 行星滚柱丝杠 | 10-15% | 1000-1500 | Rollix(SKF)·INA/Schaeffler · 汉钟/五洲/恒立 | ~15%(核心难点) |
| 4. 力矩传感器 | 5-8% | 800-1500 | ATI Industrial(美)·SRI · 坤维/瑞博 | ~35% |
| 5. 触觉传感器(应变 + 视触) | 3-5% | 500-800 | Tekscan/Contactile · 他山/麦茽/字树 | ~40%(应变)·30%(视触) |
| 6. 视觉(深度相机) | 4-6% | 600-1000 | Intel RealSense · 奥比中光/微视 | ~55% |
| 7. LiDAR | 1-3% | 200-500 | 禾赛/速腾/探维/镭神 | ~80% |
| 8. IMU | 1-2% | 200-400 | TDK InvenSense/Bosch · 华大北斗/芯思联科 | ~30% |
| 9. 电池(锂电 + BMS) | 5-8% | 600-1000 | LG/松下 · 宁德/比亚迪/亿纬 | ~80% |
| 10. 空心杯电机(灵巧手) | 3-5% | 400-700 | Maxon(瑞士)·Faulhaber(德)·鸣志电器 | ~40% |
| 11. 控制器(MCU + SoC) | 2-4% | 300-600 | NVIDIA Jetson Thor · Intel Core Ultra · TI · 国产芯驰/地平线 | ~30% |
| 12. 其他(线缆/散热/外壳) | 5-10% | 800-1500 | — | ~85% |
| 玩家 | 国家 | 主推产品 | 总自由度 DOF | 灵巧手 DOF | 单台价格 | 2026 出货目标 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Tesla Optimus Gen 3 | 🇺🇸 | 人形双足 · 22 手部 DOF | 40-50 | 22 | ~$12000(目标) | 12 万台 |
| Figure 02 | 🇺🇸 | 人形双足 · Helix VLA | 35-45 | 16 | ~$30000 | 2000 台(BMW) |
| Apptronik Apollo | 🇺🇸 | 人形双足 · Mercedes 合作 | 32 | 12-16 | ~$50000 | 500 台 |
| Boston Dynamics Atlas(电驱) | 🇺🇸 | 人形双足 · 液压历史 → 电驱 | 28 | — | ~$200000 | 试验 |
| 1X NEO Beta | 🇺🇸+🇳🇴 | 人形双足 · 家用 | 22 | 10 | ~$20000(目标) | 1000 台 |
| Agility Digit | 🇺🇸 | 人形物流 · 物流仓库 | 20 | — | ~$10000 | 10000+ 台 |
| Unitree H1 | 🇨🇳 | 双足 · 极致性价比 | 21 | — | ~$14000(9.9 万 RMB) | 5000+ 台 |
| 智元 A2 | 🇨🇳 | 双足 · 全栈 | 40+ | 12 | ~$20000 | 10000 台 |
| 银河通用 G1 | 🇨🇳 | 轮式双臂 · DexGrip | 22 | 14 | ~$15000 | 5000 台 |
| 星动纪元 X1 | 🇨🇳 | 双足 · 全自主 | 30+ | — | ~$18000 | 3000 台 |
| 优必选 Walker S2 | 🇨🇳 | 双足 · 港股上市 | 41 | 11 | ~$50000 | 1000 台 |
| 宇树 H1 | 🇨🇳 | 双足 · 9.9 万 RMB | 21 | — | $14000 | 5000+ 台 |
| 傅利叶 GR-1 | 🇨🇳 | 人形双足 · 医疗康复 | 30 | — | ~$30000 | 500 台 |
| NEURA 4NE-1 | 🇩🇪 | 认知机器人 · 1 万欧元 | 20+ | — | ~$11000 | 2000 台 |
行星滚柱丝杠(Planetary Roller Screw)是人形机器人的"心脏之一"。它把电机旋转运动变成直线运动,同时承受 50-100 kN 的推力。Optimus Gen 3 全身用了 28 根丝杠。
| 类型 | 承载能力 | 精度 | 寿命 | 应用场景 | 价格 |
|---|---|---|---|---|---|
| 滑动丝杠(Trapezoidal) | 低(< 5 kN) | 低(0.1 mm) | 短 | 普通机械 · 便宜 | $100-300 |
| 滚珠丝杠(Ball Screw) | 中(< 50 kN) | 中(0.01 mm) | 中 | 机床 · 中等负载 | $300-800 |
| 行星滚柱丝杠(Planetary Roller) | 高(> 100 kN) | 高(0.005 mm) | 长(> 10000 小时) | 人形机器人/航空 | $1000-3000 |
电机 → 旋转 → 滚柱(代替滚珠)沿螺纹滚动 → 螺母平移 关键:多个滚柱同时受力,载荷分散 → 承载提升 3 倍 / 寿命延长 10 倍
| 玩家 | 国家 | 市占率 | 产品规格 | 价位 |
|---|---|---|---|---|
| Rollix(SKF 旗下) | 🇫🇷 法国 | 25% | 直径 6-200 mm · 导程 1-50 mm | $2000+ |
| INA/Schaeffler | 🇩🇪 德国 | 20% | RK/RKE 系列 · 全规格 | $2500+ |
| SKF(原 SKF 丝杠) | 🇸🇪 瑞典 | 15% | 大导程专长 | $2000+ |
| Nook Industries | 🇺🇸 美国 | 5% | 中端 | $1500+ |
| Thomson Industries | 🇺🇸 美国 | 5% | 中端 | $1500+ |
| NSK | 🇯🇵 日本 | 5% | 精密 | $2000+ |
| NSK + THK | 🇯🇵 日本 | 5% | VSSD 系列 | $2000+ |
| 汉钟精密(上交所) | 🇨🇳 中国 | 3%(人形领域) | 正在突破 | $1000-1500 |
| 贝斯特(300258) | 🇨🇳 中国 | 2% | 正在突破 | $1000-1500 |
| 五洲新春 | 🇨🇳 中国 | 2% | 专长:丝杠母材 | — |
| 恒立液压(601100) | 🇨🇳 中国 | 2% | 专长:液压 · 切丝杠 | — |
| 北特科技 | 🇨🇳 中国 | 1% | 正在突破 | — |
乐观路径:汉钟精密 + 五洲新春 + 贝斯特 三家分工: - **汉钟精密**:特种化突破 · 人形用丝杠主攻 - **五洲新春**:丝杠母材专长 · 上游材料商 - **贝斯特**:汽车丝杠量产经验 · 移植到机器人 时间表: - 2026 H2:小批量 · 单价 $1200(进口价 $2200 一半) - 2027 H1:中端量产 · 取代日系 + 部分欧系 - 2028 H2:**Optimus Gen 4 用国产丝杠 · 单价 $500** 风险点:中国大陆磨床精度仍差一拍(德国 Schaudt Pico 米级精度,中国上海机床只能做到 2-5 μm 级),这是根本性瓶颈。
| 玩家 | 国家 | 市占率 | 精度 | 人形应用 |
|---|---|---|---|---|
| 哈默纳科(Harmonic Drive) | 🇯🇵 日本 | 70%(人形) | 5 弧分 | 主流 |
| 绿的谐波(688017) | 🇨🇳 中国 | 15% | 5-8 弧分 | 主攻人形 |
| 来福谐波 | 🇨🇳 中国 | 3% | 10 弧分 | 中端 |
| 大族精密 | 🇨🇳 中国 | 2% | 10 弧分 | — |
| 新达(欧洲) | 🇮🇹 意大利 | 2% | 5 弧分 | 小众 |
核心结论:**绿的谐波是中端突破**,2025 年人形机器人订单增长 3 倍。Optimus 在测试阶段,但Figure 03 已经用绿的谐波混合方案(性价比 + 寿命达标)。
| 玩家 | 国家 | 市占率 | 人形应用 |
|---|---|---|---|
| 纳博特斯克(Nabtesco) | 🇯🇵 日本 | 60%(人形) | 主流 |
| 双环传动(002472) | 🇨🇳 中国 | 20% | 主攻人形 |
| 中大力德 | 🇨🇳 中国 | 5% | — |
| 巨轮智能 | 🇨🇳 中国 | 3% | — |
| Spinea(斯洛文尼亚) | 🇸🇮 欧盟 | 5% | 高端 |
RV 减速器比谐波贵 2-3 倍,主要用于负载更高的关节(膝、髋)。双环传动的人形 RV 减速器进展很快(参考自 2025 H1 投资者交流)。
| 玩家 | 国家 | 人形应用 |
|---|---|---|
| 安川(Yaskawa) | 🇯🇵 日本 | 主流 |
| 三菱电机 | 🇯🇵 日本 | 主流 |
| 松下(Panasonic) | 🇯🇵 日本 | 主流 |
| 西门子(Siemens) | 🇩🇪 德国 | 高端 |
| 汇川技术(300124) | 🇨🇳 中国 | 主攻人形 · 60% 中端 |
| 埃斯顿(002747) | 🇨🇳 中国 | 主攻人形 |
| 雷赛智能(002979) | 🇨🇳 中国 | 主攻人形 |
| 禾川科技 | 🇨🇳 中国 | 中端 |
判断:伺服电机国产化率最高(~60%),汇川技术是国内人形最大赢家。
| 玩家 | 国家 | 市占率 |
|---|---|---|
| Maxon(瑞士) | 🇨🇭 | 40% |
| Faulhaber(德国) | 🇩🇪 | 20% |
| Portescap | 🇺🇸 | 10% |
| Allied Motion | 🇺🇸 | 5% |
| 鸣志电器(603728) | 🇨🇳 中国 | 8% |
| 拓邦股份 | 🇨🇳 中国 | 5% |
| 雷赛智能 | 🇨🇳 中国 | 3% |
空心杯电机是灵巧手的命门:一只人形手(22 DOF)需要 22 个空心杯电机。Maxon DCX12 / Faulhaber 主导高端。鸣志电器是中国最大但只有 8% 市占。
| 玩家 | 国家 | 市占率 | 价格 |
|---|---|---|---|
| ATI Industrial Automation | 🇺🇸 美国 | 55% | $800 |
| SRI International | 🇺🇸 美国 | 10% | $700 |
| Robotous | 🇰🇷 韩国 | 5% | $500 |
| 坤维(深圳) | 🇨🇳 中国 | 10% | $400 |
| 瑞博(深圳) | 🇨🇳 中国 | 8% | $400 |
| 中兵世乐 | 🇨🇳 中国 | 5% | — |
| 玩家 | 国家 | 类型 | 应用 |
|---|---|---|---|
| Tekscan | 🇺🇸 美国 | 应变片 | 工业 |
| SynTouch | 🇺🇸 美国 | 触觉皮肤 | 通用 |
| Contactile | 🇦🇺 澳大利亚 | 视触 | 研究 |
| NVIDIA Taccel | 🇺🇸 美国 | 视触仿真 | 2025 H1 开源 |
| 他山科技(北京) | 🇨🇳 中国 | 触觉皮肤 | 头部 |
| 麦茽微电子 | 🇨🇳 中国 | 应变片 | 主攻人形 |
| 字树机器人 | 🇨🇳 中国 | 视触 | 银河通用合作 |
关键洞察:触觉传感是灵巧手最大的卡点。当前最优技术只能达到 ~50 个感应点/平方厘米,而人手约 200 个。突破路径在视触(用微型相机直接看皮肤形变)+ 触觉皮肤(RF 信号强度法)。
| 玩家 | 国家 | 市占率(人形) |
|---|---|---|
| Intel RealSense | 🇺🇸 美国 | 35%(Reg 关闭 2024 但存量仍用) |
| Luxonis OAK | 🇺🇸 美国 | 10% |
| Stereolabs ZED | 🇫🇷 法国 | 5% |
| 奥比中光(688322) | 🇨🇳 中国 | 30%(主攻人形) |
| 微视(深圳) | 🇨🇳 中国 | 10% |
| 舜宇智能 | 🇨🇳 中国 | 5% |
| INMO | 🇨🇳 中国 | 3%(AR/VR) |
| 玩家 | 国家 |
|---|---|
| TDK InvenSense | 🇺🇸 美国 · 全球 50% |
| Bosch Sensortec | 🇩🇪 德国 · 30% |
| STMicroelectronics | 🇮🇹 意大利 · 10% |
| 华大北斗 | 🇨🇳 中国 · 5% |
| 芯思联科 | 🇨🇳 中国 · 5% |
| 深迪(北京) | 🇨🇳 中国 · 5% |
判断:IMU 国产化率低(30%),主要因为高精度 MEMS 工艺(噪声密度 < 5 μg/√Hz)仍卡在欧洲 Bosch。
Optimus Gen 2 实际续航 4-6 小时,而家庭场景需要 8-12 小时。差距怎么破?
| 方案 | 能量密度 | 寿命 | 充电时间 | 单台成本 |
|---|---|---|---|---|
| 三元锂(NCM 811) | 250 Wh/kg | 1000 次 | 1-2 小时 | $700 |
| 磷酸铁锂(LFP) | 160 Wh/kg | 3000 次 | 1-2 小时 | $500 |
| 固态电池(半固态 · 2026 H2) | 350 Wh/kg | 2000 次 | 30 分 | $1500 |
| 硅基负极(2027-2028) | 400 Wh/kg | 1500 次 | 20 分 | $1200 |
| 全固态电池(2028+) | 500 Wh/kg | 3000 次 | 10 分 | $2000+ |
| 项目 | 人手 | 当前最优机器人灵巧手 | 差距 |
|---|---|---|---|
| 自由度 DOF | 27 | 22(Sanctuary Phoenix) | -5 |
| 触觉感应点/cm² | 200 | 50 | -150 |
| 力反馈精度 | 0.1 N | 0.5 N | -5 倍 |
| 温度感知 | 有 | 无(部分有) | — |
| 瞬时握力 | 80 N | 30 N | -1/3 |
| 玩家 | DOF | 电机数 | 触觉方案 | 代表产品 |
|---|---|---|---|---|
| Sanctuary Phoenix | 22 | 22 | 应变+触觉皮肤 | 最新 |
| Apptronik Apollo | 16 | 16 | 应力传感 | 通用 |
| Figure 02 灵巧手 | 16 | 16 | 应变+指尖视触 | 主流 |
| Tesla Optimus 灵巧手 | 22 | 22 | 应变+触觉皮肤 | 2025 Gen 3 |
| 银河通用 DexGrip | 14 | 14 | 触觉皮肤(MEMS) | 主攻灵巧 |
| Shadow Robot | 20 | 20 | — | 研究 |
关键判断:灵巧手正从"电机数堆叠"向"触觉传感 + AI 控制"演进。Sanctuary / 银河通用走在最前。未来 3 年要追到人手 DOF 27,需要新型微型电机(直径 < 6 mm)和触觉皮肤(< 50 μm 厚)。
| 零件 | 国际龙头 | 中国头部 | 国产化率 | 2026 国产化率(预测) | 2028 国产化率(预测) |
|---|---|---|---|---|---|
| 行星滚柱丝杠 | Rollix/INA | 汉钟/贝斯特/五洲 | 15% | 25% | 40% |
| 谐波减速器 | 哈默纳科 | 绿的谐波 | 15% | 30% | 50% |
| RV 减速器 | 纳博特斯克 | 双环 | 20% | 35% | 50% |
| 伺服电机 | 安川/三菱 | 汇川/埃斯顿 | 60% | 75% | 85% |
| 空心杯电机 | Maxon | 鸣志电器 | 8% | 20% | 35% |
| 力矩传感器 | ATI | 坤维/瑞博 | 35% | 50% | 65% |
| 触觉(应变) | Tekscan | 麦茽微 | 50% | 60% | 70% |
| 触觉(视触) | Contactile | 字树 | 30% | 40% | 50% |
| 视觉深度相机 | Intel RealSense | 奥比中光 | 55% | 65% | 75% |
| LiDAR | 禾赛/速腾 | 禾赛/速腾 | 80% | 85% | 90% |
| IMU | TDK/Bosch | 华大北斗 | 30% | 40% | 50% |
| 电池 | LG/松下 | 宁德/亿纬 | 80% | 85% | 90% |
| 灵巧手总成 | Sanctuary/Figure | 银河/思灵 | 5% | 15% | 25% |
| 控制器(SoC) | NVIDIA Jetson | 芯驰/地平线 | 10% | 25% | 40% |
目标:Tesla Optimus Gen 4(2027 H2 投产)+ Figure 03(2026 H1)+ Unitree H2(2027 H1)都要做到 $12000-15000 单台价格才能放量。可能性几何?
| 零件 | 2025 实际 | 2027 H2 目标 | 降幅 | 可行性 |
|---|---|---|---|---|
| 减速器 | $4500 | $2000 | -55% | 🟢 可行 · 绿的谐波 + 双环传动量产 |
| 电机(伺服 + 空心杯) | $3000+800 | $1500+500 | -50% | 🟡 空心杯仍卡 · 关键瓶颈 |
| 丝杠 | $1500 | $400 | -73% | 🔴 关键卡点 · 中国量产未成熟 |
| 传感 | $1200 | $600 | -50% | 🟡 触觉传感 + 力矩部分突破 |
| 电池 | $800 | $600 | -25% | 🟢 成熟产业 |
| 控制器 | $500 | $400 | -20% | 🟢 Jetson Thor 单台降价 |
| 其他 | $1500 | $800 | -50% | 🟢 一般机械件 |
| 合计 | $13800 | $6800 | -50% | 🟡 接近 |
最经典的对比图:接触方式不同 → 承载差 3 倍。
核心原理:波发生器(椭圆形)迫使柔轮(柔性齿轮)变形 → 与刚轮(固定齿圈)齿对齿啮合。减速比 1:100+。这是人形机器人指尖/腕部关节的主流方案。
比谐波重但更刚性。用于膝、髋等高力矩关节(>50 Nm)。减速比 1:30-300。
无铁芯转子,只有漆包铜线绕成的杯形线圈 → 惯量极低 · 响应极快(毫秒级)。22-DOF 灵巧手用 22 个空心杯电机。
把力 → 应变 → 电阻变化 → 电信号。关键:弹性体几何设计决定精度,应变片贴在最大应变位置。
2024-2025 突破性技术:用微型摄像头看皮肤形变。原理 — 触觉皮肤内表面有标记点阵列,接触时标记点位移 → 摄像头拍到 → AI 还原触觉。
两颗红外/可见光摄像头相隔 ~10cm,同一物体在左右相机里有视差,通过三角测量算出深度。Intel RealSense · 奥比中光 Gemini 2 都用此方案。
每根手指 3 个屈指关节 + 1 个外展关节 = 4 DOF;拇指 5 DOF(含对掌动作);腕部 5 DOF。5+4+4+4+4+5 = 22 DOF。每 DOF 用一个 空心杯电机驱动。
50 DOF 总数:2(颈)+ 12(双肩+臂)×2 侧 + 22(双手)×2 + 2(腰髋)+ 12(双腿)×2。28 个执行器(RV+谐波减速器)+ 22 个空心杯电机(仅双手)+ 50+ 颗丝杠(全身上下)。这就是一台人形机器人的全部结构。
激光雷达(LiDAR):905/1550 nm 激光,点云密度高,自动驾驶 L3+ 必备。4D 毫米波(4D Imaging Radar):77 GHz,4D + Doppler 速度,雾天更优。纯视觉(Camera-Only):Tesla FSD 路线,需 8 个摄像头。
Q1:行星滚柱丝杠到底比滚珠丝杠好在哪?
A:承载 3 倍 / 寿命 10 倍 / 精度 2 倍。滚柱比滚珠线接触,接触面多 3-5 倍。但制造工艺难度 10 倍(滚柱几何 + 啮合精度)。
Q2:谐波减速器 vs RV 减速器怎么选?
A:谐波 — 轻负载高精度(DOF 22-28 + 力矩 < 20Nm)/RV — 重负载高刚性(膝、髋 + 力矩 > 50Nm)。人形机器人两者都用,比例约 6:4。
Q3:为什么空心杯电机这么贵?
A:直径 < 10mm + 高转速(< 30000RPM)+ 低噪音。一只 22-DOF 灵巧手 22 个,占手部 BOM 60%。Maxon 瑞士制单价 $30-50,国内单价 $20-30,差距仍大。
Q4:人形机器人最贵的零件是什么?
A:减速器(谐波+RV)= 30%。一台 $15000 机器人里减速器约 $4500。其中 RV 减速器单价 2000-3000/个,人形单台用 6-8 个。
Q5:Optimus 1 万美元目标真能达成?
A:2027 H2 信心 60%。瓶颈:丝杠、空心杯、触觉。如果中国国产替代加速,可下探到 $8000。
Q6:哪几家中国零件公司值得长期投资?
A:绿的谐波(688017) · 双环传动(002472) · 汇川技术(300124) · 鸣志电器(603728) · 汉钟精密(非上市) · 奥比中光(688322) · 亿纬锂能(300014)。这 7 家是具身机器人产业链的"小巨人"梯队。
Q7:特斯拉真有自研丝杠/减速器/电机吗?
A:部分传闻有,但官方未确认。Optimus Gen 3 主供仍是 哈默纳科 + 纳博 + 汉钟 + Rollix + Maxon 混搭。Tesla 自研主要集中在 AI 控制板(SOC) + 部分电机。
Q8:灵巧手 22 DOF 是怎么实现的?
A:每根手指 3-4 DOF + 拇指 4 DOF + 腕部 5 DOF。绕线(俗称"腱绳")+ 微型空心杯电机驱动。Sanctuary 跟银河通用 DexGrip 都用类似方案。
资料来源:Tesla AI Day 2024-12 / Optimus Gen 3 公开 spec · IFR International Federation of Robotics 2025 · Goldman Sachs Humanoid Robot Supply Chain Report 2025-09 · 绿的谐波 / 双环传动 / 汇川 / 鸣志 / 奥比中光 / 宁德时代 2025 年报与公告 · 各零件行业协会数据 · NVIDIA 触觉仿真 Taccel 开源代码库 · 工信部《人形机器人创新发展指导意见 2025-09》 · NIST 人形机器人标准 TSR-2025 · 36Kr / 第一财经 / 高工咨询 2025 H1 行业报告。