海通证券研报深入拆解人形机器人执行器系统，指出执行器是影响硬件成本和运动性能的关键部分，价值量占比超70%。核心部件包括电机、减速器、丝杠、编码器和力传感器。当前行星滚柱丝杠外资市占率85%，谐波减速器国产份额约26%，空心杯电机全球2028年市场望达11.86亿美元。人形机器人产业化趋势下国产替代正加速。
执行器技术路线——刚性/弹性/准直驱三代演进
执行器技术经历三代演进。刚性执行器（1983年早稻田大学WL-10R）控制精度高、技术成熟，是目前人形机器人主流方案，由电机+高传动比减速器+编码器+力矩传感器组成，但能量效率低、功率密度难达生物肌肉水平。弹性执行器（1995年MIT提出SEA）在刚性基础上增加弹性元件，可缓冲冲击储存能量，但控制复杂精度较低。准直驱执行器（2016年Wensing等提出PA）依靠电机开环力控，不依赖附加力传感器，功率密度高、力控带宽大、抗冲击能力强，是四足和小型双足机器人的技术前沿。特斯拉Optimus Gen2采用14个旋转执行器+14个直线执行器（Gen2颈部增加2个旋转），合计30个自由度，执行器成本占硬件总成本比重极高。
核心部件一——电机：空心杯+无框力矩双线布局
电机是执行器的“血管”，分为驱动类、控制类和信号类。机器人主要采用伺服电机和力矩电机。空心杯电机采用无铁芯转子，彻底消除铁芯涡流损耗，重量和转动惯量大幅降低，对人形机器人手指关节匹配度极高。2022年全球空心杯电机市场规模约7.48亿美元，预计2028年达11.86亿美元（CAGR 8.0%）。海外Maxon、Faulhaber优势明显，国内鸣志电器、鼎智科技、伟创电气加紧追赶。无框力矩电机只有转子和定子两个部件，没有轴、轴承、外壳和端盖，精度更高、带宽更大、免维护，是人形机器人普遍采用的电机类型。2023年全球力矩电机市场约6.57亿美元，预计2030年人形机器人领域市场空间可达23.97亿美元。国内步科股份第三代无框力矩电机已可对标国际领先产品。
核心部件二——减速器+丝杠：行星滚柱丝杠外资垄断待破
减速器是电机和传动装置之间的桥梁，降低输出转速、增加转矩、提升载荷能力。谐波减速器适合机器人小关节（价格1000-5000元/台），全球市场哈默纳科约30%，绿的谐波约26%（国产替代领头羊）。RV减速器适合重负载关节（5000-8000元/台），纳博特斯克约52%，双环传动从2020年12%升至2023年14%。行星滚柱丝杠是人形机器人直线执行器的理想方案，静载为滚珠丝杠3倍、寿命15倍。2023年中国行星滚柱丝杠市场外资市占率85%（舍弗勒主导），国内南京工艺、济宁博特中低端少量供货。恒力液压、贝斯特、五洲新春等积极布局。编码器方面2023年国内市场规模23.65亿元，欧美品牌占35%、日韩33%、国产品牌25%；六维力传感器2022年国内销量8360套/2.39亿元，预计2027年超84000套/15亿元（CAGR超60%），国产与海外在灵敏度、串扰等方面仍有差距。
表格：
机器人执行器核心部件市场格局与国产化情况| 核心部件 | 全球市场 | 中国市场 | 国产化率/市占率 | 主要参与者 |
|---|
| 谐波减速器 | 哈默纳科约30% | 2025年预计50亿元 | 绿的谐波约26% | 绿的谐波、哈默纳科、来福谐波 |
| RV减速器 | 纳博特斯克约50% | 2025年预计60亿元 | 双环传动约14% | 纳博特斯克、双环传动、中大力德 |
| 行星滚柱丝杠 | 舍弗勒主导 | 2033年预计1.9亿元 | 外资85%，国产低端 | 舍弗勒、南京工艺、贝斯特、恒立液压 |
| 空心杯电机 | 2028年11.86亿美元 | 快速增长 | Maxon/Faulhaber主导 | Maxon、Faulhaber、鸣志电器、鼎智科技 |
| 六维力传感器 | ATI主导 | 2027年预计15亿元 | 坤维科技等追赶 | ATI、坤维科技、宇立仪器、昊志机电 |
