01.人形机器人的构成

作为人工智能的实体化表达，人形机器人被设计成既能“思考”也能“行动”像人类。AI系统赋予其“大脑功能”，决定其智能水平和可应用场景的广度；机械部件则赋予其“身体能力”，实现任务操作，并决定了成本下降空间。未来AI+机械的双重演进将决定其普及节奏。

1. 操作系统与AI赋能

操作系统由AI芯片与运动控制系统组成，是人形机器人最核心的部分。AI芯片负责接收输入信息并通过逻辑处理生成指令，运动控制系统则负责控制各关节高精度执行指令，并提供实时反馈。当前主流AI芯片供应商如NVIDIA，特斯拉则复用其自动驾驶算法于Optimus项目。

AI算法赋能操作系统主要体现在三方面：

可扩展性：提升操作系统通用性，加快机器人多场景渗透

精度：通过实时监控、自主学习、模拟测试提高动作精准度

稳定性：融合高精度传感器处理多维数据，增强异常识别能力

2. 机器人之脑（SoC）

系统级芯片（SoC）是“机器人大脑”，负责处理摄像头、音频、WiFi、传感器等多种硬件信号。以特斯拉Optimus为例，其SoC平台基于FSD自动驾驶系统复用。

人形机器人的大脑

3. 机器人之体：执行器与结构系统

机器人身体由执行器和支撑系统（电池包、结构件、热系统等）组成。

执行器是一种能够实现系统内运动的装置，既可以是旋转运动，也可以是线性运动（类似于人类的关节）。所需的自由度越高，执行器的数量也就越多。目前开发中的人形机器人一般具备 16 到 60 个自由度。例如，Optimus Gen2 拥有 50 个自由度，由 28 个执行器驱动（14 个线性、14 个旋转）。这些执行器本身由螺杆、减速器、电机、传感器、滚珠轴承和编码器等组件构成。

线性和旋转执行器由螺杆、减速器、电机、传感器、轴承和编码器组成
（如上为Tesla Optimus执行器设计示意）。

结构件是支撑人形机器人身体的材料系统，包括骨架和外壳。Optimus Gen2 在不牺牲结构强度和性能的前提下减重了 10 公斤，主要得益于使用了轻质高强材料，如 PEEK（聚醚醚酮）以及高功率密度的执行器。PEEK 是一种常被用于替代金属的合成材料，具有优异的强度和轻量特性，有助于在保持性能的同时降低整体能耗。

图：人形机器人的身体部分

4. 核心硬件概览

螺杆

实现线性与旋转运动互转。主用于直线执行器。欧美与日本企业（如SKF、NSK）主导高端市场，中国企业（恒立、贝特）正逐步进入。

电机

无框扭矩电机与无铁芯电机广泛用于关节与手部。无铁芯电机技术壁垒高，主要由外企主导，但中国厂商如迈信电气已进入供应链。

减速器

用于降低转速提升扭矩与精度。主流为谐波、行星与RV减速器，日本厂商（Harmonic Drive、Nidec等）领先，中国Leaderdrive等开始参与验证。

传感器

多模态感知核心，包括视觉、力觉、IMU等。ATI为六轴力觉传感器发明者，昆为、旭升等中国企业正进入产业链。

人形机器人的运动系统可以由电驱动、液压驱动或气动驱动组成，但由于电驱动具有更高的精度和更快的响应速度，正在成为主流设计方案。

人形机器人的三种驱动类型

02.全球人形机器人产业链

1. 大脑（Brain）

基础模型：Alphabet、Meta、微软、NVIDIA、百度

模拟与视觉：Dassault、Hexagon、西门子

芯片设计：Arm、Cadence、Synopsys

制造与内存：台积电、三星、SK Hynix、Micron

2. 身体（Body）

执行器：NSK、THK、Harmonic Drive、Leaderdrive、Nidec、Moons

传感器：Keyence、Robosense、Sensata、ATI、TE、Sony

电源与结构：宁德时代、亿纬锂能、三星SDI、三花、旭升、拓普

3. 集成商（Integrators）

汽车企业：特斯拉、丰田、现代、小鹏、广汽、比亚迪

电子企业：苹果、LG、小米、富士康

互联网与机器人初创：亚马逊、Figure AI、UBTech、Agility Robotics

03.

成本估算与结构拆解

1. 成本区间

根据配置和应用差异，人形机器人BoM成本可能在1万至30万美元之间。

Unitree G1：售价1.6万美元，配置简化，自由度减半

Agility Robotics Digit：售价25万美元，定位物流高性能场景

2. Tesla Optimus Gen2 成本拆解

机器人之脑（SoC及接口）：约2000美元（4%）

上半身执行器（16个）：约2.6万美元（47%）

下半身执行器（12个）：约2.6万美元（48%）

电池及结构：约419美元（0.8%）

3. 核心部件成本结构

传感器：约2万美元（占比37%）

螺杆：约1.1万美元（占比20%）

电机：约1.1万美元（占比20%）

减速器：约7000美元（占比13%）

轴承：约434美元（占比0.8%）

出处：见配图右下角