2025年央視春晚的舞臺上，一場別開生面的機器人舞蹈表演《秧BOT》驚艷了全國觀眾。宇樹 H1 “福兮” 機器人的表現堪稱卓越，它們裝備了高精度 3D 激光 SLAM 自主定位和導航、多智能體協同規(guī)劃、先進組網方案和全身 AI 運動控制等一系列前沿技術。這些技術就如同超級外掛，讓機器人在舞臺上行走穩(wěn)健，動作整齊劃一，如同復制粘貼一般。
作為全球首款能完成原地空翻的全尺寸電驅人形機器人，H1 “福兮” 最大關節(jié)扭矩可達360N?m，還配備360°全景深度感知技術，周圍環(huán)境盡收 “眼底” 。通過先進的 AI 算法，它們不僅能精準跟上音樂節(jié)奏，還能像人類一樣感知舞蹈動作的韻味，并實時調整動作，呈現出又穩(wěn)又精彩的舞蹈。人形機器人電機是依據電磁感應定律實現電能轉換或傳遞，從而產生驅動轉矩的電磁裝置，在人形機器人中起著至關重要的作用。它被視為機器人的執(zhí)行單元，根據需要被安裝在各關節(jié)上控制關節(jié)運動，直接決定著機器人的性能表現，堪稱人形機器人運動的 “心臟”。機器人關節(jié)是機器人的基礎部件，而電機作為關節(jié)系統(tǒng)的關鍵組成部分，具有減速、傳動、提升扭矩等功能。人形機器人通常使用于人類的日常生活環(huán)境中，具備類似人類的感知、決策、行為以及擬人化的移動特性。在這個過程中，電機負責驅動機器人的各個關節(jié)，實現諸如行走、跑、彈跳等動作。從價值量占比來看，電機在人形機器人核心零部件中的價值量占比高達 25%。以特斯拉人形機器人為例，其全身有 28 個執(zhí)行器，部分執(zhí)行器采用無框力矩電機，而靈巧手則使用空心杯電機。單臺機器人裝配 12 個空心杯電機（左右手各 6 個）。電機技術的不斷進步，也在推動著人形機器人技術的發(fā)展。從有刷電機到無刷電機，從普通電機到空心杯電機等，這些創(chuàng)新不僅提高了電機的性能，也使得人形機器人的運動更加精準、靈活和高效。隨著人工智能的發(fā)展和政策的支持，人形機器人市場正迎來巨大的增長潛力，這也將為電機市場帶來廣闊的發(fā)展空間。（一）按應用領域分類
動力電機和控制電機的特點及應用場景：動力電機輸出功率大，注重電機的驅動、運行及制動性能，常應用于汽車、家電、小型機床等領域。例如，在汽車中，動力電機為車輛提供強大的動力，驅動車輛行駛。控制電機側重電機輸出量的幅頻特性、相頻特性及輸出特性的精度、靈敏度，主要在自動控制系統(tǒng)中承擔執(zhí)行、檢測和解算功能，適用于機器人、半導體、光伏、鋰電、工業(yè)自動化等領域。控制電機的細分：
步進電機：結構簡單，把電脈沖信號轉換成角位移，每輸入一個脈沖信號，就按照設定的方向轉動一個固定的角度。通常用于開環(huán)控制系統(tǒng)，如辦公自動化、通信設備、印刷設備等領域。但其效率和控制精度相對較低。
伺服電機：相較于步進電機，增加了編碼器與反饋機制，控制精度高、響應速度快。廣泛應用于需要精密控制的場合，如半導體、光伏、鋰電、工業(yè)自動化、機器人等。空心杯電機屬于特殊的伺服電機，采用無鐵芯轉子，具有體積小、控制精度高、壽命長、轉速快、能效高、能量密度大等優(yōu)勢。力矩電機：以扭矩為控制方向，能夠在電機低速甚至堵轉時仍能提供穩(wěn)定的力矩給負載。具有低轉速、大扭矩、過載能力強、響應快等優(yōu)點，分為有框力矩電機和無框力矩電機。
永磁式直流力矩電機結構圖
（二）按有無刷分類
有刷空心杯電機和無刷空心杯電機的結構差異：有刷空心杯電機轉子無鐵芯，采用機械電刷換向，磁極不動，線圈旋轉。電機工作時，線圈和換向器旋轉，磁鋼和碳刷不轉，通過碳刷和換向器的接觸，將電能轉換為機械能。無刷空心杯電機定子無鐵芯，采用電子換向，線圈不動，磁極旋轉。通過電子換向器，根據轉子的位置自動調整電流方向，實現無火花運行。兩者在換向方式、控制方式、轉子結構、是否有霍爾傳感器及壽命等方面的區(qū)別：換向方式：有刷空心杯電機采用機械電刷換向，運行過程中存在相對摩擦，會產生噪聲、電火花，降低電機使用壽命。無刷空心杯電機采用電子換向，具有效率高、轉矩波動小、使用壽命高、結構精巧，維護方便，易保養(yǎng)等特點。控制方式：有刷空心杯電機采用電流控制；無刷空心杯電機需要搭配電機驅動器實現驅動控制。轉子結構：有刷空心杯電機是線圈、換向器和連接板在外殼和永磁體中間旋轉，共同組成轉子；無刷空心杯電機的線圈固定，磁鐵在中間旋轉，同時也是轉子。是否有霍爾傳感器：有刷空心杯電機沒有霍爾傳感器；無刷空心杯電機有霍爾傳感器。壽命：有刷空心杯電機的壽命取決于換向器，一般為 1000 - 3000h；無刷空心杯電機采用軸承，壽命更長，可達 10000h +。特斯拉 Optimus 靈巧手關節(jié)結構，來源：特斯拉 2022 年 AI DAY，2023 年第二代 Optimus 人形機器人展示視頻
杭州威衡科技有限公司深耕多年，已與安川電機、ABB電機、沈陽新松機器人自動化股份有限公司、深圳雷賽智能控制股份有限公司、南京埃斯頓自動化股份有限公司、上海微創(chuàng)醫(yī)療機器人(集團)股份有限公司、杭州海康機器人股份有限公司、安徽智哥機器人系統(tǒng)有限公司等多家知名機器人創(chuàng)新機構和企業(yè)達成合作，解決方案覆蓋人形機器人、手術機器人、特種機器人、腿足式仿生機器人、移動機器人等多種應用領域。該解決方案可實現電流、電壓、溫度、扭矩、轉速五個參數的實時采集，并具備數據處理、圖表繪制、數據存儲、測控軟件開源等功能。另外配置常用的被測驅動端口，便于被測模塊與加載模塊協同工作，被測電機亦可獨立控制，精度可達0.05％，能夠滿足各種精細調整和高精度定位的需求。未來，電機技術將不斷融合人工智能、高端制造、新材料等前沿技術，提升電機測試的智能化水平和制造工藝，實現更精準的動作控制數據和更高的能效比，以滿足機器人復雜動作的測試需求，滿足小型化、集成化、高效節(jié)能的發(fā)展趨勢。
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