摘要：截至2025年9月，人形机器人行业已经进入了实质落地阶段。头部企业的进展尤为明显：优必选在7月中标约9,051万元的项目，9月又签下2.5亿元大单，按照计划，年内就要开始批量交付。最新一代的Walker S2直接上了可热插拔换电，主打全天候工作场景。面向开发者

一、行业简介

截至2025年9月，人形机器人行业已经进入了实质落地阶段。头部企业的进展尤为明显：优必选在7月中标约9,051万元的项目，9月又签下2.5亿元大单，按照计划，年内就要开始批量交付。最新一代的Walker S2直接上了可热插拔换电，主打全天候工作场景。面向开发者和教育市场，宇树把R1价格定在5,900美元，主攻入门级市场，近期已经进入批量出货。

特斯拉在今年中明确表示，Optimus V3会在2026年推进量产。马斯克直接提出了量产目标：年产100万台的情况下，整机成本要降到2–2.5万美元，AI芯片部分控制在5,000–6,000美元一台。

这背后反映的是，当前整个行业的核心难题，还是成本和供应链能否支撑规模化生产。

行业体量方面，权威机构预计，2025年全球机器人市场规模大约在88亿美元左右，人形机器人在其中的占比还很小，但增速明显高于传统工业机器人。投行报告预测，2035年人形机器人市场规模有望达到300–500亿美元，长期甚至可能突破万亿美元，驱动力主要来自全球劳动力紧缺、制造自动化需求提升等大趋势。

图：2024-2029E国内人形机器人市场规模（亿元）

国内政策也明确提出要推进人形机器人在工业、汽车制造、康养服务等场景的实际应用。

表：近期国内人形机器人相关政策梳理

但从实际情况来看，人形机器人大规模应用还有不少障碍。无论是续航能力、发热控制，还是关节、手部的精度和寿命，抑或是整机轻量化和成本问题，都归结到基础材料和核心部件的技术瓶颈。行业要想突破这些卡点，最终还得依靠材料创新和工艺升级。

接下来，我们将以七大关键材料与核心部件为切入点，结合最新进展，系统梳理它们在实际应用中分别解决哪些问题，目前发展到了哪一步，近期两个月行业又有哪些值得关注的新动向，以及各细分环节中的代表性企业。

二、关键材料详解

1. 轻量化骨架结构材料

材料作用与核心逻辑：人形机器人的骨骼结构相当于“身体”的支架，承担支撑各关节组件和承载自身重量的功能。与传统工业机器人相比，人形机器人需要在更大范围内运动，还可能在非固定场所行走，这对骨架材料的强度重量比提出了极高要求。

过重的骨架会直接拖累整机重量，导致电池续航缩短、运动笨拙；而过弱的结构又无法支撑高速运动中的冲击载荷。

因此，实现骨架的轻量化同时保证足够的刚性和韧性，是人形机器人设计的核心挑战之一。材料方面，轻金属合金和高强度复合材料是主攻方向：如高强度铝合金、镁合金以及碳纤维复合材料等，它们密度低但具有良好机械性能，可大幅减轻骨架和外壳重量。

表：人形机器人各零部件轻量化材料选择及作用

轻量化直接带来续航和运动性能的提升，据测算，采用镁合金替代部分铝合金可减重约10%以上，同时还改善了减震和散热性能。

在今年的工业机器人产品中已出现成功案例：宝武镁业与埃斯顿联合推出的镁合金机器人手臂比传统铝合金版本减重11%，能耗降低10%，动作响应速度提升5%。可以预见，在人形机器人的骨架、四肢、外壳等部位，镁合金、航空铝以及碳纤维、工程塑料等轻质材料的应用将越来越广泛。

最新进展：早期的人形机器人多采用铝合金骨架，制造工艺成熟且刚性有保障，但重量相对较高。近年来，为进一步减重，业界开始尝试复合材料和轻质合金的新方案。比如碳纤维增强复合材料应用于机器人的腿部骨架，兼具高刚度和减重效果；还有PA尼龙加入碳纤维增强后，已用于工业机器人谐波减速器的刚轮和第七轴丝杠中。镁合金的运用更是受到关注：镁的密度比铝低约1/3，且具有良好的延展性和抗电磁干扰能力。

目前制约镁合金大规模应用的因素主要在于抗腐蚀和表面处理技术，但随着镁合金在汽车上的成熟应用，这些问题逐步得到解决，成本也明显下降（今年5月镁锭价格比铝低13%，两者单位成本已相当）。

另一方面，通过结构拓扑优化实现的轻量化（即在保证结构强度前提下优化形状、减少冗余）也在并行发展，但该路径受限于算法和仿真水平，短期内材料轻量化仍是更可行的途径。

有一些企业正在沿着“结构件 → 系统集成”路线纵向延伸布局。如祥鑫科技，原本是汽车冲压结构件龙头，也将人形机器人列为战略方向，成立子公司专注机器人结构件及整机研发，联合科研机构攻关灵巧手、轻量化机械臂等技术。据公司透露，其已投资一家专精于无框力矩电机的企业，打通从结构件到动力源的产业链，为机器人提供完整运动机构解决方案。

这一跨界布局表明，传统材料和部件企业也在积极投入人形机器人的轻量化创新。

代表企业及案例：轻量化结构件领域的代表公司如刚提到的祥鑫科技，长期深耕金属精密结构件，具备从模具设计到冲压成型的一体化能力。随着人形机器人兴起，祥鑫依托其模具和制造优势，已为多家机器人厂商开发定制的合金骨架、关节支架等产品，并与广东省科学院共建智能制造联合中心，研发人形机器人专用的轻量化结构组件。

另一值得关注的是旭升集团，该公司是新能源汽车轻量化铝合金件龙头，如今也将技术延伸至机器人镁合金部件研发。旭升与宝武镁业合作，有望在机器人本体的躯干框架上率先采用镁合金材料，实现进一步减重。

未来人形机器人的“骨骼”将越来越多地由新材料打造，在保证强度的同时最大程度减负，为整机性能提升打下基础。

图：人形机器人零部件成本占比

2. 高性能电机与执行器

材料作用与核心逻辑：驱动人形机器人关节运动的电机及其配套执行器（关节模组）堪称机器人的“肌肉”。

它们将电能转化为机械能，直接决定了机器人四肢的力量和灵活性。人形机器人对电机提出了两个近乎矛盾的要求：一方面需要电机小型轻量，以嵌入纤细的肢体且降低自重；另一方面又要求高功率高扭矩，提供类人甚至超人的关节驱动力。

传统工业机器人常用交流伺服电机和减速器配合驱动各轴，但在人形机器人中，多数关节空间受限，只能容纳定制的小型高扭矩电机，部分大型关节则可能采用无框直驱力矩电机直接驱动或搭配减速器。

举例来说，特斯拉Optimus在人形腿部和腰部等大关节采用了大直径无框力矩电机配合谐波减速器，以获得足够扭矩，而在手臂和手指等小型关节，则使用空心杯电机（无铁芯直流电机）或小型有齿槽无刷电机，结合行星齿轮或腱绳机构来驱动，以兼顾速度和精度。

图：特斯拉人形机器人构成

因此，各类新型电机材料和设计成为研发热点：例如更高性能的永磁材料（高磁能积稀土磁钢）提高电机功率密度，硅钢片及绕组工艺改进降低损耗，还有轻质高强度的电机壳体和转子材料以减轻重量等等。

总之，高扭矩密度、响应快、体积小是人形机器人电机的目标特性，而材料和结构创新是实现这些目标的关键。

技术/成本演变：在电机技术演进方面，我们正见证从通用工业电机向专用高性能电机的过渡。传统伺服电机为了通用性往往冗余设计，导致重量和尺寸较大，成本也高。而针对人形机器人的场景，厂商开始推出定制化关节电机：取消多余外壳和轴承形成无框电机，直接集成到关节结构中；采用空心杯转子减少转动惯量，提高电机输出的瞬时响应；优化磁路设计，使用新型磁钢和电磁结构以提升扭矩输出。

这些举措显著提高了电机的功率重量比。如国内企业峰岹科技推出的人形机器人关节专用无框电机，就通过磁路仿真优化和材料升级，将单位重量输出扭矩提高了一倍以上。

据东吴证券分析，实现电机轻量化可从材料、集成化和制造工艺多方面入手，其中核心是磁性材料选择和磁路设计。这一点上我国有一定优势；高性能稀土永磁材料的全球供应大部分来自中国，这为国产机器人电机提供了稳定的原料保障。

但另一方面，高端电机的加工工艺和一致性仍需大量投入和经验积累。目前高精度伺服电机市场长期被日本安川、松下等垄断，国产品牌在性能一致性和使用寿命上与顶尖水平仍有差距，成本也偏高。

图：伺服电机示意图

不过，这一局面正迅速改观：近年来雷赛智能、鸣志电器等国内伺服厂商已经推出多款机器人关节电机产品，性能接近国际一流且价格更具竞争力。

据统计，国内主要工控自动化企业几乎都布局了伺服电机及驱动产品线，部分厂家还推出集成电机+驱动+编码器的一体化关节模组。随着本体厂和零部件企业协同设计，电机与减速器、驱动器高度集成的关节执行器逐渐成为趋势。这类执行器将电机、减速齿轮、传感器封装在紧凑模块内，安装调试方便，也便于规模化生产，有望显著降低整机成本。

最新进展与代表企业：在电机技术领域，一个标志性事件是Tesla Optimus电机的公开。特斯拉在最新原型中使用了多达50个专用电机，涵盖大中小不同规格，其中自主研发的一款小型高转速电机成功将成本压低至百元美金级别，被视为行业游戏规则改变者。

国内方面，汇川技术等龙头正开发人形机器人专用伺服系统，今年已发布系列无框关节电机和高速空心杯电机供下游试用。而在创新创业公司中，恒驱电机凭借其无框力矩电机设计受到关注；该公司开发的扁平化力矩电机专为人形机器人的肩髋关节打造，具有高扭矩、低发热特性，已获得祥鑫科技战略投资。

另一代表是兆威机电，这家企业深耕微型传动，当前为多款人形机器人的手指关节提供微型直流电机+减速齿轮组件。兆威的产品优势在于小型化精密制造，其微电机直径可小至8毫米，却能输出几牛·厘米的力矩，目前已被优必选等公司选用用于机械手指关节驱动。

总体而言，高性能电机及执行器正朝着专用化、集成化、轻量化方向演进，国产企业在材料和制造上的积累正逐步转化为竞争优势。

3. 精密减速器

材料作用与核心逻辑：减速器是人形机器人旋转关节的核心部件，它通过降低电机转速、提高扭矩，保证机器人动作的精确可控和稳定输出。

图：减速器产品

由于人形机器人的关节既要快速灵活，又需在负载下保持力量，电机直接驱动往往无法同时满足高速与高扭矩的需求；高速电机扭矩小，低速高扭矩电机体积又过大。因此在关节驱动中通常加入减速器，将高速低扭矩的电机输出转化为低速高扭矩，以匹配关节的力学要求。

同时，精密减速器的齿轮传动还能平滑电机的速度波动，提高定位精度，减少电机直接驱动时因微小转速变化放大造成的末端运动误差。

可以说，没有高性能的减速器，就难以实现人形机器人平稳的行走和平衡。

图：减速器结构拆分

人形机器人的关节种类众多，从肩、肘等高负载大关节到手腕、手指等小关节，需要不同类型的减速器来匹配。当前主要有四类方案：

1、谐波减速器：利用柔性齿轮产生共轭变形传动，优点是传动比高、精度高、体积小，缺点是柔轮反复形变导致寿命受限，适用于小臂、腕部、手部等中小负载关节；

2、RV减速器：利用行星齿轮和摆线齿轮，特点是刚性高、载荷大、精度高，但体积和重量较大，适合腰部、大腿根部等重负载部位；

3、行星减速器：传统行星齿轮结构，成本低、制造容易，但精度一般，多用于手指等末端小机构；

4、摆线针轮减速器：类似RV但结构更紧凑，可实现高精度高载荷，且噪音低体积小，被视为新型方案，有望用于髋关节、膝关节等需要在小体积下承受较大扭矩的部位。

表：不同类型减速器对比

不同方案各有优劣，总的来看，谐波以体积小巧和高精度成为当前人形机器人关节的主流，但其寿命和大扭矩能力受限；RV等传统刚性减速器扭矩充裕却过于笨重；新兴的摆线针轮被认为有望取谐波与RV之长，在未来获得更多应用。

技术/成本演变：过去减速器一直是我国机器人产业的“卡脖子”环节。工业机器人所需的精密减速器长期依赖日本进口：如谐波减速器主要供应商为日本Harmonic Drive，公司技术垄断导致价格高企；RV减速器市场则被日本纳博特斯克（Nabtesco）占据。

近年随着国内需求暴增，国产厂商奋起直追，在谐波和RV减速器上均取得突破，开始逐步国产替代。例如绿的谐波（Leaderdrive）通过引进海外专家团队，攻克了谐波减速器的关键制造工艺，2022年出货量已占国内市场约15%，跻身第一梯队。

图：谐波减速器的基本组成部分

中大力德、来福谐波等公司也构成第二梯队，加速扩大产能。特别值得一提的是材料技术在其中的应用：为了进一步减轻重量、降低成本，企业开始尝试用工程塑料部件替代部分金属零件。如谐波减速器中最核心的刚轮/柔轮，目前已有厂商采用PEEK等高性能塑料制造柔性齿圈或外壳，实现了大幅减重。

东吴证券研报指出，PEEK刚轮是谐波减速器减重的首选方案，一些头部厂商已布局相关专利，而2025年4月国内某龙头公司的子公司（科达利旗下科盟创新）已率先发布多款PEEK材料谐波减速器产品。

这意味着谐波减速器正在突破传统钢制材料束缚，朝着更轻、更廉价的方向演进。此外，在新型摆线减速器方面也有进展：据深兰科技消息，其开发的小型摆线针轮减速器已在实验室样机中验证成功，有望提供比谐波更长寿命、更高扭矩密度的解决方案。一旦量产，可部分取代谐波在中大型关节的应用。

成本方面，减速器占据了人形机器人整机成本相当大的比例（有测算称单台Optimus的减速器总成本约占整机30%以上），随着国产化和规模化生产，其价格有望逐年下降。目前国产谐波减速器售价较两年前已下降约20%，未来在标准化、批量化推动下还有较大降幅空间。

最新进展与代表企业：在精密减速器领域，科达利成为行业焦点之一。科达利原本主营动力电池结构件，近年跨界布局机器人减速器，不仅完成了谐波减速器核心零件的量产攻关，还大胆采用PEEK塑料刚轮和外壳设计出重量减半的谐波减速器，专为人形机器人的上肢关节打造。

2025年科达利在世界机器人大会上展出的这款“PEEK谐波减速器”引发业内轰动，被视为国产减速器材料革新的里程碑。目前公司正协助下游客户进行样机测试，有望很快应用于实际产品中。

另一家代表企业是双环传动，这是一家传统汽车齿轮龙头，凭借多年精密加工经验进军RV减速器制造。双环传动已为国内多家机器人厂商提供RV减速器试用，性能指标接近日本水平，并计划建设年产数万台的生产线。

绿的谐波则专注谐波减速器，在保持高精度的同时持续改进材料和工艺，其新一代谐波减速器据称寿命提升了30%。在摆线减速器领域，福达股份等公司也在开展研发合作。

随着更多企业投入竞争和新材料应用，减速器这一过去的瓶颈正逐步被打破，高性能且成本可控的国产减速器将为人形机器人大规模商用提供坚实支撑。

4. 滚珠/滚柱丝杠（线性执行器）

材料作用与核心逻辑：除了旋转关节，人形机器人在膝关节、肘关节等部位也常采用直线执行器来实现类似肌肉收缩的直线运动，其核心部件就是滚珠丝杠或滚柱丝杠。丝杠通过电机带动螺杆旋转，钢珠/滚柱在螺纹间滚动，将旋转运动转化为直线推拉运动，能够输出巨大的线性力。特斯拉Optimus即在膝、肘等关节采用了行星滚柱丝杠方案，每台机器人上使用多达14个丝杠装置。

图：人形机器人三大执行机构

相较电机+减速器直接驱动关节旋转，丝杠方案可以更紧凑地提供双向直线驱动力，模仿人腿伸缩和手臂弯曲的动作。其重要性在于：丝杠是人形机器人价值量占比最高的关键硬件之一。

然而丝杠的技术壁垒也相当高，尤其行星滚柱丝杠结构复杂，加工难度大，需要极高的螺纹加工精度和热处理水平，国内此前几乎空白。

为满足人形机器人对高推力、长行程、小尺寸线性驱动的需求，行星滚柱丝杠成为各国争相研发的重点。

技术演变与难点：传统工业中的滚珠丝杠技术较为成熟，多用于机床、升降设备等，但人形机器人所需的是高力密度且紧凑的改进型丝杠，尤其是行星滚柱丝杠。

其难点首先在制造工艺：丝杠螺母上的内螺纹加工必须极其精密，以确保多枚滚柱受力均匀。这通常需要反复的磨削工序，工艺复杂且效率低。目前国内企业正尝试用车削、铣削等高速加工工艺替代部分磨削，以提高加工效率。

其次是材料选型：丝杠的螺杆和滚柱一般采用高强度轴承钢，既要淬硬以耐磨，又要兼顾一定韧性防止脆断。另外，为减轻重量，有企业开始尝试用PEEK材料制作丝杠螺母或滚柱保持架。

有分析指出，采用PEEK等轻质材料对丝杠减重效果显著，并可通过碳纤维/玻纤增强来达到所需的强度刚度，但困难在于塑料螺纹加工精度难以保证，加工效率也有待提高。因此目前PEEK丝杠更多停留在样品验证阶段。再次，表面涂层和润滑技术也很关键，丝杠需要特殊涂层减少摩擦和磨损，且长期运行下防尘密封和润滑方案要可靠，否则精度和寿命都会受影响。

总的来说，行星滚柱丝杠集精密制造、材料工艺于一身，是人形机器人零部件中的技术尖端。

最新进展与代表企业：国内已有企业在这一领域取得突破。震裕科技作为国内精密模具公司，率先布局行星滚柱丝杠研发。

公司已建成一条用于机器人线性关节核心零部件；行星滚柱丝杠的样品生产线，正打通中试线的自动化生产和装配工艺流程。更重要的是，震裕科技还是特斯拉Optimus的供应链成员之一，研发的行星滚柱丝杠样品已送样特斯拉测试，精度达±0.01 mm，可适配Optimus肘部、膝部等高负载关节。

这意味着中国企业有望直接切入国际顶尖人形机器人的供应体系，实现从0到1的跨越。

此外，浙江荣泰、北特科技等公司也在开发各自的滚珠/滚柱丝杠产品。据悉，浙江荣泰的一款大推力电动推杆（内含滚珠丝杠）已应用在国内某人形机器人的腿部关节上，实现稳定站立和屈伸动作。

在材料创新方面，恒勃股份尝试将改性高分子材料用于小型丝杠部件，去年底还与合作方成立合资公司，推进PEEK在机器人关键零部件上的应用。

不过恒勃也澄清了市场传闻，其“小型PEEK传动件进入特斯拉机器人产业链”的说法并不属实。

总体而言，线性执行器领域开始由实验室样机阶段走向量产阶段，国产厂商在材料和工艺上的持续攻关有望抢占先机。一旦行星滚柱丝杠实现稳定量产，人形机器人的关节驱动效率和可靠性都将迈上新台阶。

5. 灵巧手部件与末端执行

材料作用与核心逻辑：人形机器人的手部被称为“灵巧手”，是最具挑战性的子系统之一。

仿真人类的手部需要具备高自由度、多传感器融合和精细操作能力，这对材料和部件提出了综合要求。灵巧手通常包含20多个关节（包括手腕和手指各关节），需要大量微型驱动器、微型减速器以及柔性传感元件。

其核心材料需求包括：高扭矩密度的微型电机（驱动每根手指关节）、微型丝杠或齿轮（提供指关节的力放大）、腱绳/钢丝绳（作为仿生肌腱传递拉力）、以及柔性覆层材料（模拟皮肤触感并内嵌传感器）。

灵巧手的难点在于空间极其有限，所有部件必须小型化；同时动作要求精细流畅，对驱动精度和传感反馈依赖极高。

材料的选择直接影响灵巧手的性能：比如，微型电机需要采用空心杯电机这类效率高、惯量小的方案才能快速响应；传动齿轮宜选用高强度合金或工程塑料，以兼顾强度和减重；腱绳通常使用超高分子量聚乙烯纤维等高强度柔性材料确保足够拉力；手指末端的“电子皮肤”则需要柔软的硅胶或弹性体作为基底，嵌入微型压力传感器阵列，实现触觉感知。

技术演变与最新动态：当前大多数人形机器人的手部还比较初级，只有基本的开合抓取功能，远未达到人手的灵巧程度。然而趋势已经显现：手指的自由度在不断提升，从过去每根手指1个关节增加到2-3个关节，使手指可以做更复杂的弯曲和对握动作。

图：灵巧手机械驱动和传动方案总结

为驱动这些额外关节，出现了微型丝杠和微型马达的新设计。如北京智源的最新灵巧手机构中，每根手指内置了一组微型滚珠丝杠，由小型无刷电机驱动，能够实现指节弯曲的精细控制。

同时，柔性腱绳传动开始被采用，以减少手指远端的质量；电机布置在手掌或前臂，通过薄而强韧的腱绳拉动指节运动，类似木偶手指。这种设计减小了手指惯量，使动作更敏捷。

电子皮肤方面，国内外研究团队已经研发出可覆于机器手指表面的柔性传感膜，集成了压力、振动、温度传感器，大幅提升机器人手对外界的感知能力。

一些产品如英国Shadow Robot的机械手已经具备逼近人类手指的触觉灵敏度。新型电机在灵巧手中的应用也很引人注目，如超声波电机（利用压电陶瓷振动驱动转子）因其体积小力矩大，被尝试用于手指关节驱动。

总体看来，灵巧手技术正朝高集成度和仿生化方向快速演进：更多关节、更小驱动、更智能传感。

东吴证券指出，灵巧手可能是人形机器人零部件中方案变化最快、创新最活跃的环节。这也意味着相关材料（微电机、微丝杠、柔性传感）的技术迭代速度将非常快。

代表企业与产品：目前，国际上最知名的灵巧手产品有英国Shadow公司的五指机械手和日本Gifu Hand等，但它们成本昂贵、主要用于研究。

国内在灵巧手商业化方面起步稍晚但进展迅速。优必选科技推出的新一代Walker机器人的手部有5指16关节，采用了公司自研的微型伺服关节，能完成穿针引线等精细动作，展示了国产灵巧手的潜力。

零部件供应方面，兆威机电前文已提及，作为微型传动专家为多家公司提供指关节驱动组件。另一家雷赛智能也值得关注，虽然主营步进/伺服系统，但其小型驱动产品可以用于机器人的手部关节。

雷赛此前与中科院自动化所合作开发过一款具有触觉反馈的仿人机械手，在多指协调控制上取得良好效果。专注灵巧手的创业公司也不断涌现，如深圳某初创团队研发的仿人五指手FakeHand，据称内部集成了40余个微型驱动单元和传感模块，每只机械手重量仅0.5公斤，可实现提笔写字等复杂操作。

目前来看，代表性企业可以举兆威机电为例：它是苹果等消费电子微驱动供应商，近年将精密微电机和减速齿轮技术拓展到机器人手部，其产品在保持小巧的同时提升了扭矩输出，显著降低了灵巧手的制造难度和成本。

随着这些企业的努力，未来人形机器人的双手将变得更加灵敏巧妙，可以胜任组装、操作工具甚至人机交互中的握手等高难动作，为机器人拓展应用场景奠定基础。

6. 六维力传感器等传感方案

材料作用与核心逻辑：人形机器人要实现平衡行走、灵巧操作，传感器的作用至关重要。

其中尤以六维力/力矩传感器为代表的关键传感器不可或缺。六维力传感器通常安装在机器人的脚底、手腕等部位，能够同时测量三个方向的力和三个转矩（Fx、Fy、Fz及Mx、My、Mz），相当于机器人的“触觉和平衡感”。

当机器人行走时，脚底的六维力传感器感知足部受力变化，使控制系统实时调整姿态以保持平衡；当机器人抓取物体时，手腕的传感器检测抓取力和扭矩，帮助调整力度防止滑落或损坏物体。

因此，六维力传感器被誉为机器人的平衡与柔顺控制之眼。其工作原理主要有几种：应变片式（在弹性体上贴应变计测量微小形变）、压电式（利用晶体受力生电效应测瞬时力变化）、电容式（检测板间电容变化推算力）和光学式（通过光干涉等检测结构位移）。

表：各种技术路线的传感器方案对比

目前最常用的是应变片式，因为其技术成熟、精度高且成本相对低。材料上，应变式传感器的弹性体通常采用高强度钢或铝合金，应变计则是贴附的金属箔或硅基MEMS，应变计的材料性能（例如温度稳定性）直接影响传感器的精度和温漂表现。

技术演变与国产突破：传统高性能六维力传感器长期被美德日少数厂家垄断，如ATI、SCHUNK等，它们的产品性能优秀但价格昂贵。

在人形机器人尚处研发试验阶段时，很多团队采购的是ATI的传感器用于实验。但是要实现规模化商业应用，成本高昂的进口传感器无疑不可持续。

近几年中国公司在六维力传感器上实现了快速突破，涌现出一批专业厂商，推动价格大幅下降。据市场调研，国内产品价格仅为进口的1/3甚至更低，而性能可以满足人形机器人的需求。因此当前国内六维力传感器已成为主流选择。

图：2020-2030年中国六维力传感器整体市场出货量规模（台）

产业竞争格局方面，蓝点触控、坤维科技、宇立仪器等本土企业崭露头角。其中蓝点触控市场占有率最高，在2024年中国人形机器人六维力传感器出货中占比约62%，预计2025年将提升至70%以上，处于绝对领先地位。坤维科技和宇立仪器则紧随其后，积极拓展人形机器人客户。

反观外资厂商，由于价格高、供货周期长，在这一新兴市场份额极小，仅有ATI等少量产品用于实验验证阶段，占比不到5%。可以说，六维力传感器是少数几个我国在机器人高端部件领域已实现领先的方向之一。

最新进展与代表企业：随着国内供应链的成熟，越来越多的人形机器人开始配置六维力传感器。如智元机器人最新的双足原型机就在脚踝安装了蓝点触控的六维力传感器，实现步态平衡控制。

2024年智元机器人采购的六维力传感器数量占全国总出货的44%，主要用于其实验室原型和小批量产品。此外，一些地方人形机器人创新中心（由政府支持的科研项目）合计采购了约22%的传感器，用于科研和测试。

知名企业如小米、优必选、银河机器人等也在积极测试传感器方案，为后续产品做准备。在产品层面，蓝点触控等公司也在探索新型量产工艺。

据悉，为提升产能和一致性，蓝点触控引入了半导体工艺中的MEMS技术，开发硅基应变传感器芯片，有望大幅降低传感器的尺寸和成本。

目前一批基于MEMS的六维力传感器样品已问世，其弹性体由单晶硅微结构构成，结合数字补偿算法，精度可达到传统金属应变式的水平。若这一技术成熟，人形机器人每个足部和手部都标配六维力传感器将成为可能。

代表企业方面，无疑要首推蓝点触控。这家企业成立不过数年，就凭借性价比优势占领了国内大部分市场。其拳头产品一款六维力传感器，采用碳钢弹性体+金属箔应变计方案，在保证0.5%FS以内精度的同时将成本控制在几千元人民币，远低于进口动辄数万元的水平。

蓝点触控积极对接下游，今年斩获了多笔量产订单，成为多个机器人项目的传感器指定供应商。

另一家值得关注的是坤维科技，其推出的六维力传感器在结构设计上有独特之处，抗侧向冲击能力较强，已在部分特种机器人（如排爆机器人）上应用，有望移植到人形机器人领域。

总的来说，传感器特别是六维力传感器的国产化为人形机器人的感知系统提供了可靠保障。未来随着视觉、听觉等多模态传感器与力觉融合，机器人的“感知神经网络”将更加完善，这也有赖于传感器材料和工艺的持续创新。

图：2024年中国人形机器人六维力传感器分供应商出货占比（台，%）

7. 高性能聚合物材料（PEEK等）

材料作用与核心逻辑：在人形机器人材料家族中，有一类高性能工程塑料正扮演日益重要的角色，它们的代表就是PEEK（聚醚醚酮）。

PEEK兼具高刚性和韧性，耐高温、耐磨损、耐腐蚀，电绝缘性佳且密度仅为金属的一半左右。

对于人形机器人而言，PEEK最大的价值在于轻量化和高强度并存，可在许多部位实现“以塑代钢”。比如机器人关节减速器中的柔性齿轮、支撑轴承座等，使用PEEK部件可大幅减轻重量且无需润滑；还有机器人的外壳和护甲，PEEK材料不仅减重，还具备优异的耐热性，能承受电机和电子部件散发的高温而不变形。

此外，PEEK的生物相容性也很好，在医疗机械人和服务机器人上甚至可用于仿生骨骼或关节，对人体无害。正因如此，PEEK近年来成为人形机器人材料领域的明星，不仅被用于结构件，还用于制作齿轮、轴套、绝缘件等各种部件，是实现减重、降噪和免维护的利器。

技术/成本演变：PEEK材料最早由英国ICI公司在1978年开发，90年代由英国威格斯公司商业化推广。长期以来全球PEEK产能主要集中在英国Victrex（威格斯）、比利时Solvay和德国Evonik三巨头手中，它们控制着约86%的市场份额。

由于生产工艺壁垒高、前期投入大，PEEK价格一直居高不下：2024年国际市场上PEEK树脂价格约每吨30万元人民币。

直到近十年，中国在PEEK合成技术上开始实现突破。吉林大学早在2003年研制成功了PEEK的实验室制备，随后出现了中研股份、国恩股份、沃特股份等一批国内先行者。

其中中研股份掌握了自主知识产权的PEEK生产工艺，已经建成千吨级产能，2021年市占率达到8%，打破了国外垄断。

随着国内产能释放，PEEK价格有望逐步回落，更利于大规模应用。不过需要注意的是，PEEK的纯化和改性加工也有相当技术含量。由于PEEK分子链刚性大、表面能低，直接成型粘附性差，往往需要添加纤维或润滑剂进行改性，或采用特殊工艺提高其表面性能。

因此，除了树脂生产，PEEK改性和制品加工也是一条产业链。目前国内如江苏博云、肇民科技等企业专攻PEEK改性和制件生产，为下游提供定制化材料。特别是在机器人领域，需要针对不同部件开发增强级（比如碳纤增强PEEK用于承力件）或润滑级（自润滑PEEK用于轴承套）的牌号，以充分发挥其性能。

可以说，PEEK材料的国产化不仅是树脂的国产化，还包括加工应用技术的国产化。

最新进展与代表企业：政策和市场的双重利好下，国内PEEK产业迎来加速发展。一些上市公司积极投入研发：如恒勃股份聚焦改性高分子材料在机器人关键零部件上的应用，2024年与合作方成立合资公司，推进PEEK在机器人轻量化领域的落地。恒勃开发的自润滑PEEK制品可用于机器人关节轴承，减少润滑维护。

还有华密新材，这是一家专精特新的橡塑材料企业，与中科院合作开发PEEK和自润滑材料，定位于机器人减重及耐高温场景。

截至2024年10月，华密已从材料配方到制品工艺上取得进展，其特种橡胶和塑料制品被认为可用于人形机器人的四肢系统。

富恒新材则侧重PEEK在医疗和人形机器人领域的定向研发，目前虽销售规模不大但已把人形机器人作为重点方向，不断优化PPEK、PPS等特种工程塑料的配方。在更上游的原料端，

新瀚新材等公司开始供应生产PEEK所需的关键中间体DFBP，为国产PEEK产业链提供支持。

从全球看，Victrex仍是最大的PEEK供应商，年产能数千吨，持续推出例如更易加工的PEEK改性料。Solvay和Evonik也在开发面向航空、半导体的新牌号。

可以预见，在国内外企业共同努力下，PEEK材料的成本将逐步下降（预计2027年全球PEEK市场规模达85亿元，中国28亿元，年增速13%），这将极大推动PEEK在包括人形机器人在内各领域的普及。

未来，除了PEEK，PI、PPS、PAI等其他特种工程塑料，以及碳纤维复合材料也会在机器人中更多应用。以材料为辅，应用为重，新材料的不断涌现，正为人形机器人的商业化之路提供源源不断的动能。

图：PEEK与主要工程塑料、特种工程塑料性能对比情况

三、发展趋势展望

政策驱动与产业协同：人形机器人作为未来产业战略高地，预计将持续获得政策保驾护航。国家层面已有明确的顶层设计，到2025年和2027年的阶段性目标清晰。可以预见，“十五五”期间会有更多科研专项和财政支持投向人形机器人关键零部件攻关，尤其是在材料、芯片、算法等基础环节。

图：人形机器人长期、中期与短期逻辑

各地方政府也将出台针对性举措，如建设人形机器人创新中心、搭建应用示范平台等，形成“国家战略+地方配套”的政策合力。

这种多层次政策扶持有助于整合产学研资源，加速技术成果转化。同时，随着人形机器人被纳入各地的智能制造、新基建规划，应用场景会更加丰富，市场需求被进一步激发。

图：人形机器人行业应用趋势

近期山东某企业一次性订购1万台人形机器人的新闻引起热议，背后是地方政府、企业合作探索养老服务的新模式。这类大单将倒逼产业链提速成熟。

在政策和市场双轮驱动下，我国人形机器人产业的生态体系将迅速完善，从材料供应、零部件制造到整机集成各环节协同发展。

技术迭代与成本下降：当前，人形机器人整体上仍处于工程样机向小批量过渡的阶段，技术迭代速度很快。

硬件方面，各大厂商不断尝试新的结构和材料方案，一些技术路线尚未收敛，如关节驱动方案仍在摆动（谐波、RV、摆线各有拥趸），人机交互方式也在探索当中。

这种百花齐放的局面意味着短期内会有许多新技术涌现，产业链上的公司需要保持快速响应和协同创新的能力。一旦某条技术路线被验证为优（比如某种关节方案可靠又低成本），行业将很快跟进标准化，带动规模生产，进而摊薄成本。

正如新能源汽车产业的发展路径：从0到1阶段技术为先，1到N阶段规模为王。人形机器人也将重复这一过程。预计未来两三年内，随着特斯拉等引领者的量产落地，关键零部件的成本会出现明显拐点。例如，目前一台人形机器人的硬件成本可能高达数十万元人民币，但当供应链进入规模化量产，成本有望降至几万元甚至更低，使其具备大规模替代人工的经济性。

同时，软件算法的进步（如更高效的运动控制、小脑决策算法）也将提升机器人性能，允许使用更低成本的硬件达到相同效果。这种软硬结合的迭代将进一步优化性价比。

从产业投资角度，各路资本正在进入这个领域，预计会有更多跨界合作：材料厂商与机器人企业联合开发专用材料、汽车零部件公司嫁接优势生产线制造机器人部件等。这些都将加速技术成熟并降低成本曲线。

进口替代与自主可控：人形机器人作为国家重点发展的高端装备，供应链安全和自主可控极其重要。

在关键零部件方面，国内企业已经在减速器、丝杠、传感器等实现重大突破，部分领域达到国际先进水平甚至形成领先（如六维力传感器国内厂商市占率超九成)。

图：2023-2030年中国人形机器人领域六维力传感器市场规模推移

然而也应清醒看到，一些“卡脖子”环节仍存在：例如高性能伺服电机及驱控芯片，目前高端产品主要依赖进口，虽然国内在中端产品上已崛起多家企业，但最高功率密度和最高可靠性的电机仍掌握在少数海外巨头手中；还有高精度谐波减速器，虽然国产产品份额快速提升，但在寿命一致性等指标上与顶尖水平还有差距，需要继续攻关材料疲劳特性和精密加工工艺。

此外，高端传感器芯片（如陀螺、IMU）和AI控制芯片等电子元件领域，我国也面临进口依赖的问题。不过可以预期，在人形机器人热潮的带动下，这些卡点将成为下一个攻克重点。国家可能出台专项支持国产替代的计划，鼓励下游整机企业采用国产部件，以市场换技术。

企业层面也有不少积极动作：比如本土机器人公司与上游元件公司合资共建供应链，或投资并购海外关键技术公司等。进口替代不仅意味着摆脱对外依赖，更意味着国内企业可以分享未来巨大的市场蛋糕。从另一个角度，国产部件的崛起也会增强中国企业在全球产业链中的话语权，为开拓海外市场铺平道路。

国产化突破方向：展望未来几年，人形机器人材料和零部件的国产化将沿几个方向重点突破：

（1）高端材料方面，继续推进特种合金、工程塑料、复合材料的自主研发，如更高强度的钛合金骨架、更高耐热的PI塑料电机绝缘件等，形成全面的材料解决方案库；

（2）核心零部件方面，实现伺服电机/驱动器、精密减速器、丝杠、传感器等全链条国产化率大幅提高，争取在性能不输的前提下成本低于进口产品，彻底攻克长期依赖进口的痛点；

（3）制造工艺方面，加强精密制造和自动化装配技术的研发，比如减速器齿轮的数控磨削、微型电机的自动绕线和装配、复杂部件的3D打印成型等，提高国产部件的一致性和良品率；

（4）标准体系方面，由国内龙头牵头制定人形机器人关键零部件的技术标准和测试规范，树立行业门槛，倒逼提升产品质量并避免低端重复建设。

通过上述多管齐下的努力，我国有望在2025-2030年间基本补齐人形机器人产业链短板，建立起自主可控、竞争力强的供应体系。这不仅服务于国内庞大的潜在市场，也将使中国在全球人形机器人产业分工中占据有利位置。

人形机器人发展需要各个领域长期的技术积累和协同创新。从轻盈坚韧的骨架到强劲敏捷的肌肉（电机/执行器），从精密聪慧的关节（减速器、丝杠）到感知入微的神经（传感器），再到赋予它生命力的血肉（新材料组件），无不是材料科技与工程技术融合的结晶。

当前，这颗明珠正开始绽放光芒，我们欣喜地看到国内众多企业奋战在材料和零部件最前线，为之添砖加瓦。

随着关键材料的突破和成本的下降，人形机器人将在工业生产、医疗康养、日常服务等领域大显身手。也许在不远的将来，我们将在工厂、医院、家庭中与人形机器人并肩工作。而站在这一切背后的，正是一项项材料创新所积累的力量。

当下的每一次技术攻关和每一代产品迭代，都为人形机器人走向成熟累积着能量。未来，材料的进步将继续引领人形机器人从幻想走向现实，赋能我们迈入一个人机协作的智能时代。

来源：行业调研报告