关节模组 | 占人形机器人 60% 成本的执行器与关节模组供应商图谱

重点内容速览：

1. 极致尺寸挑战下的硬件拓扑重构

2. 生态暗战：全栈垂直整合与第三方“交钥匙”方案

2025年人形机器人迈入量产元年，出货量超过1.8万台，同比增长508%。随着技术成熟度提升及应用场景快速落地，全球人形机器人市场正进入多场景商业化的加速阶段。而围绕人形机器人硬件的竞争正悄然展开。

如果说大模型是赋予人形机器人灵魂的“大脑”，那么决定其物理交互边界，实现灵活运动的核心，则是执行器与关节模组。传统的工业机械臂架构正在被抛弃，取而代之的，是追求极致功率密度与高度集成的一体化设计。芯查查将带您了解目前目前执行器与关节模组市场的概况，主要参与者，以及未来发展趋势。

极致尺寸挑战下的硬件拓扑重构

执行器和关节模组是人形机器人实现灵活运动的核心，是机器人的肌肉和关节。通俗来说执行器是动力源，负责将电能转化为机械能，驱动机器人完成伸缩、旋转等动作。而关节模组则是高度集成的模块化单元，是执行器、减速器、编码器和传感器等核心零部件的集成，直接对应着机器人的肩关节、肘关节、髋关节等运动节点。

从应用位置来看，执行器分布于机器人四肢、躯干和手部。关节模组则用于所有关节处。两者共同决定了机器人的运动精度、负载能力和灵活性，是整机的运动中枢。在成本占比中，根据芯查查的《人形机器人电子产业链市场洞察及方案介绍》，单台人形机器人需要配备10到20多个关节模组，执行器和关节模组合计占人形机器人整体成本的45%～65%之间。可以说是人形机器人产业链中价值密度最高的环节之一。

传统机械臂通常会采用驱动器、控制器、编码器、电机各自独立的离散式电控架构，通过电缆连接安装在机架上。然而，人形机器人对尺寸、重量、功耗和成本的极致追求，尺寸必须塞进拟人骨骼、重量直接决定能耗与平衡、功耗上限受电池包与散热空间影响，加上成本决定了量产可行性。这就要求关节模组必须实现机电一体化，即无框力矩电机、谐波/行星减速器与PCBA（驱动板+控制板）在三维空间深度堆叠。

以宇树科技G1为例，整机23个关节，总重35kg，关节总成本约27500元，大小关节分布如下：

宇树科技G1的关节模组正式采用了“电机+行星减速器+编码器+驱动器”四合一的集成模组设计，将低惯量高速内转子永磁同步电机（PMSM）与圆形自研 PCB 驱动控制板紧密结合，在紧凑的体积内实现了高扭矩密度（膝关节最大输出扭矩 90N·m）与高响应速度（本体最高转速 3000～5000 RPM）的平衡。

然而，这种物理堆叠也带来了不少工程挑战，例如热管理和EMC问题。

首先是热管理难题，功率器件（MOSFET或者GaN）在高速开关过沉重产生的开关热损耗，与电机运行是产生的热量叠加在一起，使得狭小空间内的热流密度急剧上升。传统的散热片加风扇方案在如此紧凑的结构中几乎无从施展，工程师不得不依赖铝合金外壳的导热与精心设计的热界面材料来疏导热量。

其次是EMC难题，高频 PWM 信号（开关频率可达数百 kHz 乃至 MHz 级）在极短的走线中传输，容易对相邻的高精度编码器信号产生干扰。功率板与逻辑板在物理上的紧密堆叠，使得地平面的设计、差分对的阻抗匹配以及磁性元件的摆放方向，都需要在 PCB 布局阶段反复权衡。

生态暗战：全栈垂直整合与第三方“交钥匙”方案

面对机电一体化的工程壁垒，人形机器人本体厂商在商业模式上出现了明显的分野。这种选择不仅关乎供应链管理，本质上更是硬件架构定义权的路线之争。

全栈自研派

"全栈自研派"坚信，只有深入底层定义硬件，甚至定制专用芯片，才能在未来的博弈中取得压倒性优势。这一派系以重资产投入为特征，追求对硬件架构的绝对掌控。

国际阵营中，特斯拉（Tesla） Optimus 是这一路线的典型代表。Tesla 为 Optimus 定制了三大类旋转与直线致动器，并在单手中集成了多达22个微型执行器，实现了令人惊叹的灵巧度。这种深度定制意味着 Tesla 的硬件团队需要从电机绕组设计、磁路拓扑，一路向下定义到驱动 IC 的电气规格。Figure AI 在 Figure 03 中对腕部电子架构进行了彻底重构，消除了动态线束与配电板，大幅提升了系统的可靠性与紧凑性。波士顿动力（Boston Dynamics ）纯电版Atlas 则采用了定制的高功率密度执行器，并引入了模块化热插拔设计，兼顾了性能与维护便利性。此外，Agility Robotics和1X Technologies也是高度自研关节模组的。

国内阵营中，宇树科技是"全栈自研"的坚定践行者，其 G1机器人核心关节模组自研率超过 90%，同时，它也采购中大力德的行星减速器作为补充供应。星动纪元的旗舰机器人STAR1拥有55个自由度，含19个谐波减速器、12个行星减速器、24个微型减速器，全部采用自研方案，最高关节扭矩达400N·m。魔法原子、傅利叶智能、小鹏等企业也纷纷在底层硬件上投入不少资源，力图通过自研掌控核心参数的定义权。不过，小鹏最新款人形机器人有方正电机参与关节模组供应。

然而，"全栈自研"的背后是极高的前期研发沉没成本与容错率极低的硬件试错。每一次 PCB 改版、每一次模具调整，都意味着巨大的资金与时间消耗。尤其是在量产规模尚未形成之前，摊薄到每台机器人上的研发成本往往是"第三方模组派"的数倍。

加速商业闭环的第三方“交钥匙”方案

与"全栈自研派"的重资产模式不同，"第三方模组派"选择拥抱成熟的 Tier 1 供应商，通过规模化采购摊薄成本，加速商业闭环。

智元机器人是这一路线的代表。在供应链构建上，智元与绿的谐波深度合作（已获1万个谐波减速器订单），与富临精工合资布局关节模组，并引入蓝思科技进行代工测试。优必选同样绑定了三花智控、方正电机等成熟供应商，形成了稳固的 Tier 1 生态。

采用第三方关节模组的逻辑在于，Tier 1 供应商提供经过量产验证的"交钥匙"硬件模组，本体厂只需专注上层运动控制算法与总线适配。这种模式大幅降低了硬件研发风险，缩短了产品上市周期。但其代价是：在极致的体积压榨与性能定制上，往往受制于 Tier 1 的产品规格，难以实现与"全栈自研派"相同程度的机电一体化优化。

目前主要的第三方关机模组供应商多由汽车零部件、工业电机、自动化等跨界而来，例如卧龙电驱、拓扑集团、三花智控、伟创电气、绿的谐波、中大力德、富临精工、方正电机、东元等，也有一些专门做机器人用减速器与关节模组的初创企业，例如国华智能、灵足时代等。

其中，卧龙电驱原来主要做工业电机新能源汽车驱动电机等，凭借原来的电机技术，切入机器人领域后，目前已经开始实现机器人业务规模化营收，依托全球电机龙头优势，已经进入多家头部整机厂供应链。

拓扑集团作为零部件行业的龙头企业，凭借在汽车电子，热管理系统等领域积累的机械、电控、软件技术，切入机器人执行器赛道，企业已经完成直线执行器，旋转执行器，灵巧手电机等产品研发，并多次送样，同时布局传感器，躯体结构等配套产品，形成平台化布局，尽管目前机器人业务营收占比比较低，但拆分设立电驱事业部的战略举措，显示出其聚焦这一赛道的决心。

三花智控则将其在家电，新能源汽车的热管理技术微缩和集成到机器人关节，例如其带液冷的旋转/线性执行器，解决机器人跑久了会过热宕机的问题。并已经成立了机器人事业部。

国华智能是一家以人形机器人核心零部件为主动方向的高新技术企业，是国内人形机器人关节模组领域的代表性供应商之一。总部位于山东青岛。公司定位于全栈自研路线，构建了从谐波减速器、行星滚柱丝杠到旋转/直线关节模组，再到机器人手臂及人形机器人本体的完整技术链条。核心研发团队已经主导制定了11项国标/团标，拥有百余项专利。目前，已经与海尔、海信、京东、蓝箭航天、阿童木机器人、沁峰机器人等头部客户建立了战略合作。其关机模组产品包括谐波旋转关节模组GHEHS系列、行星旋转关节模组PG系列、直线关节模组GL系列等。

灵足时代是一家专注于机器人一体化关节模组研发与量产的具身智能核心零部件供应商。成立于2023年11月，总部位于北京，创始团队来自小米机器人。其定位是标准化产品与全球直销路线，不做定制化，坚持量产降本逻辑。该公司推出了8款标准化关节模组，均为准直驱一体化旋转关节。客户包括银河通用、智元机器人、字节跳动机器人、星海图、加速进化、灵心巧手、松延动力等国内客户，以及斯坦福大学、Hugging Face、K-Scale Labs等国外客户。