作为航空产业网具身智能与高端装备研究系列报告之一，航空产业网团队发布了《全球人形机器人作动系统深度研究报告》2026版。报告围绕人形机器人作动系统的发展逻辑、核心组件、集成作动器、关键性能指标、典型机器人平台、供应链格局及未来趋势展开系统分析，重点关注电机、减速器、丝杠、传感器、伺服驱动器和一体化关节模块等关键环节的发展变化。
人形机器人是具身智能走向物理世界的重要载体，而作动系统则是人形机器人完成运动、操作和环境交互的核心基础。相比传统工业机器人，人形机器人需要在更紧凑的肢体空间内实现更高自由度、更高功率密度、更强动态性能和更安全的人机交互能力。这使得作动系统不再只是单一零部件问题，而是涉及电磁设计、精密传动、传感反馈、控制算法、热管理、结构集成和规模制造的系统工程。
内容亮点
全面梳理人形机器人作动系统在具身智能中的角色与技术价值
系统分析电机、减速器、丝杠、传感器和伺服驱动器等核心组件
重点解析旋转作动器、线性作动器、灵巧手作动和串联弹性作动器等集成方案
总结人形机器人作动器在扭矩密度、功率密度、精度、响应、寿命和成本方面的关键指标
选取特斯拉 Optimus、波士顿动力 Atlas、Figure、Digit、傅利叶、宇树、优必选等典型平台进行案例研究
梳理全球与中国作动系统供应链格局，研判国产替代与产业化机会
研判一体化关节、灵巧手、力控感知、AI 控制和低成本量产等未来发展趋势
内容概要
一、作动系统
人形机器人不同于传统自动化设备，其目标不是在固定工位重复执行单一动作，而是在真实环境中完成搬运、装配、巡检、服务、协作等多样化任务。要实现这一目标，机器人不仅需要具备感知和决策能力，更需要具备稳定、精准、快速且安全的物理执行能力。
作动系统在其中扮演类似“肌肉”的角色。电机提供原始动力，传动系统完成速度和力矩转换，传感器提供位置、速度、力矩和接触反馈，驱动器和控制系统则实现实时闭环控制。只有这些环节协同工作，人形机器人才能完成行走、转身、抓取、搬运、下蹲、平衡和精细操作等复杂动作。
随着大模型和具身智能算法发展，机器人“大脑”能力正在快速提升，但执行层能力仍是产业化落地的关键约束。作动系统的性能上限，直接决定机器人能否从实验室展示走向工业、商业和家庭场景。
二、电动作动成为主流，核心组件进入系统升级阶段
目前，人形机器人作动技术主要包括电动、液压和气动三类。其中，电动作动凭借能效高、控制精度好、系统集成度高、维护便利和适合规模化制造等优势，已经成为主流技术路线。
在电机环节，人形机器人通常根据不同部位采用差异化配置。肩、肘、髋、膝等大关节更重视高扭矩密度和结构紧凑性，无框力矩电机成为重要选择；手指等末端执行部位更强调小体积、低惯量和快速响应，空心杯电机、微型电机及远置驱动方案具有较强应用价值。
在传动环节，谐波减速器仍是旋转关节的重要方案，其优势在于体积小、减速比高、精度较高，适合空间受限的人形机器人关节。行星滚柱丝杠则正在成为线性作动器中的关键增量部件，尤其适用于高负载、高刚度、高寿命要求的膝部、肘部、腿部等线性关节。相比滚珠丝杠，行星滚柱丝杠承载能力和寿命表现更突出，但制造难度和成本也更高。
在传感与控制环节，编码器、力矩传感器、六维力传感器、触觉传感器、电流检测和温度监测的重要性持续提升。人形机器人要在非结构化环境中安全运行，仅靠位置控制远远不够，未来作动系统需要更强的力控能力、接触感知能力和健康状态监测能力。
三、一体化关节成为产业竞争焦点
随着人形机器人自由度数量增加，传统“分散式零部件堆叠”方案难以满足整机对轻量化、可靠性、线束管理和装配效率的要求。因此，一体化关节模块正在成为产业发展的重要方向。
一体化关节通常将无框力矩电机、减速器、编码器、力矩传感器、轴承、驱动板、制动器、结构件和散热路径集成在一个紧凑单元内。其价值不仅在于减少体积和重量，更在于提升控制响应、降低装配复杂度、提高一致性，并为后续批量制造奠定基础。
从产业角度看，人形机器人作动系统竞争正在从单点零部件竞争，转向“组件能力+模块集成能力+整机适配能力”的综合竞争。谁能够把电机、传动、传感、驱动和结构封装做得更轻、更强、更稳定、更便宜，谁就更可能在未来人形机器人供应链中占据关键位置。
四、典型平台路线分化，量产导向更加明确
报告选取了多个全球与中国代表性人形机器人平台进行分析，包括特斯拉 Optimus、波士顿动力 Atlas、Figure、Agility Robotics Digit、傅利叶 GR 系列、宇树 G1 和优必选 Walker S 系列等。
从技术路线看，特斯拉 Optimus 更强调作动系统自研、供应链控制和大规模制造潜力，其关节系统体现出高度集成和降本导向。波士顿动力 Atlas 代表了高动态运动能力和复杂运动控制能力的领先水平，其从液压向电动化转型，也反映出人形机器人产业对部署便利性、维护性和商业化能力的重视。Figure、Digit 等平台则更强调面向仓储、物流、制造等实际场景的任务执行能力。
中国企业也在快速推进。傅利叶、宇树、优必选等厂商在整机平台、一体化执行器、灵巧手、步态控制和场景应用方面持续迭代，推动中国人形机器人产业从展示验证向产品化、平台化和场景化方向发展。
总体来看，行业竞争已经不再只是“谁能做出机器人”，而是转向“谁能稳定量产、谁能控制成本、谁能进入真实场景、谁能形成可持续供应链”。
五、供应链机会集中在高价值核心环节
人形机器人作动系统产业链主要包括上游材料与零部件、中游核心组件和下游关节模块及整机集成。其中，高性能永磁材料、电机绕组、轴承、减速器、丝杠、传感器、驱动芯片、功率器件、控制板卡和线束连接器等均是重要支撑环节。
从价值分布看，电机、减速器、行星滚柱丝杠、传感器和一体化关节模块具备较高产业价值。随着人形机器人从小批量样机走向批量交付，供应链将更加关注一致性、良率、寿命测试、成本控制和交付能力。
对于中国供应链而言，人形机器人作动系统既是挑战，也是重要机会。一方面，高端减速器、行星滚柱丝杠、高精度传感器和伺服驱动系统仍存在技术壁垒；另一方面，中国在电机制造、精密加工、电子制造、自动化设备和新能源供应链方面具有较强产业基础，有望推动相关环节加速国产化和规模化。
六、面临挑战：性能、成本、寿命与安全仍需平衡
尽管人形机器人产业热度持续提升，但作动系统仍面临多重挑战。
首先是性能与体积的矛盾。人形机器人关节空间有限，但又需要较高扭矩、速度和冲击承载能力，这对电机设计、传动设计和散热设计提出了很高要求。
其次是成本与量产的矛盾。高性能作动器通常依赖高精度加工、高等级材料和复杂装配工艺，成本较高。未来行业能否打开大规模市场，取决于核心组件能否实现性能稳定前提下的持续降本。
第三是寿命与可靠性问题。人形机器人需要长期运行在复杂环境中，关节频繁承受冲击、振动和温升，对减速器、丝杠、轴承、传感器和驱动板的寿命提出更高要求。
第四是安全与标准问题。人形机器人将与人类在同一空间内工作，作动系统必须具备可靠的力控、碰撞检测、故障保护和冗余安全机制。未来，安全标准、测试体系和认证规则将成为产业成熟的重要标志。
七、未来趋势：一体化、智能化、柔顺化和规模制造
未来，人形机器人作动系统将沿着四个方向持续演进。
第一，一体化关节将成为主流。电机、减速器、传感器、驱动器和结构件的深度集成，将持续提升机器人整机性能和装配效率。
第二，灵巧手将成为重要竞争高地。随着机器人进入更多实际任务场景，简单夹爪难以满足复杂操作需求，多自由度灵巧手、触觉传感、腱绳驱动和精细力控将成为关键方向。
第三，AI 控制将深入执行层。未来机器人不仅依赖上层规划模型，也需要在关节层面实现更智能的运动控制、故障诊断和状态预测。
第四，供应链将从样机导向转向量产导向。可靠性、可制造性、成本、交付周期和售后维护能力，将成为判断作动系统企业竞争力的重要标准。
总体来看，人形机器人作动系统正处于从技术验证走向产业化突破的关键阶段。它连接着具身智能的“大脑”和物理世界的“行动能力”，也是决定人形机器人能否真正进入工厂、仓库、商业服务和家庭场景的核心基础。随着整机厂加速迭代、供应链持续成熟和应用场景逐步清晰，作动系统有望成为人形机器人产业链中最具技术壁垒和商业价值的关键赛道之一。
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