電子發燒友網綜合報道，人形機器人的核心執行部件靈巧手的性能直接決定了機器人完成精細操作任務的能力。其中，驅動系統作為靈巧手的“肌肉”和動力源，其技術路線的選擇直接影響了整手的性能、成本及可靠性。

當前，行業內對于驅動方案的探索呈現出百花齊放的態勢，各種技術路線各有優劣。本報告將深入分析靈巧手的結構分類、主流驅動技術方案及其對比，并結合典型產品案例與企業最新動態，探討靈巧手驅動技術的未來發展趨勢。

靈巧手結構分類與驅動方式
靈巧手是一個集成多模態傳感器、具備多自由度的機器人末端執行器，可完成抓取、捏取、旋轉、裝持配、操作工具等復雜動作，主要由驅動系統、傳動系統和感知系統三大部分組成。

驅動系統負責提供動力。傳動系統負責將驅動單元產生的運動和力傳遞至手指關節，常見的有腱繩、連桿、齒輪等。感知系統包括位置、力矩、觸覺等傳感器，用于實現閉環控制和環境交互。

在成本構成方面，驅動系統占據極高的比重。以特斯拉Optimus靈巧手為例，根據其成本模塊分析，驅動系統占比高達50%，是靈巧手中成本占比最大的一部分，傳感系統占比約30%，傳動系統及其他結構件占比約20%。其驅動單元（如空心杯電機）的高單價以及多自由度設計帶來的數量需求（Optimus Gen3將具備22個自由度）。因此，驅動技術的選型與優化也被認為是降低靈巧手成本、提升性能的關鍵。

目前，靈巧手根據驅動器類型主要分為四大類：電機驅動、氣壓驅動、液壓驅動、形狀記憶合金（SMA）驅動。不同驅動方式在原理、優缺點及應用場景上存在顯著差異。



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電機驅動利用電動機將電能轉化為旋轉機械能，通過減速器、腱繩或連桿機構傳遞至手指關節，實現抓握和運動，是當前最常見的方式，具備操作簡單、響應快、控制精度高、易于實現復雜動作等優勢。但是成本較高、易受外界電磁干擾、負載能力相對較弱。適用于高精度操作、通型人形機器人，例如特斯拉Optimus。

氣壓/液壓驅動方式利用氣體或液體的壓力變化來驅動手指關節。具備輸出功率密度大、傳動效率高、成本低等特點。氣壓驅動精度低、負載能力差；液壓驅動體積大、易受溫度影響、維護難度大、難以小型化。適合重載作業、特殊環境的機器人靈巧手。

形狀記憶合金驅動方式利用形狀記憶合金的形變來驅動手指關節。具備驅動速度快、負載能力強、結構簡單、無噪音等優勢。但是無法長時間工作、存在疲勞和壽命問題、控制精度低、難以實現復雜操作。

電機驅動是人形機器人靈巧手的主流選擇，根據電機類型及集成方式的不同，主要分為以下幾種技術路線：無刷有齒槽電機、無框力矩電機、空心杯電機等。

（1）無刷有齒槽電機

無刷有齒槽電機是無刷直流電機的主流技術形態之一，包括定子、轉子及控制器三大部分。
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圖：無刷有齒槽電機

無刷有齒槽直流電機憑借獨特的齒槽結構有效集中磁場并減少漏磁，使其轉矩密度較無齒槽電機提升20%—30%，具備高功率密度與結構緊湊的核心優勢，極適空間受限的高負載場景；同時，還具備良好的散熱性；此外，該電機在中小功率段成本優勢明顯，且因無電刷磨損機制，壽命可長達10,000小時以上。

但是無刷有齒槽直流電機受限于鐵芯結構，存在顯著的齒槽效應與體積噪音短板：低速運行時，齒槽轉矩會引發5%—8%的周期性轉矩波動，直接削弱運行的平順性與控制精度；同時，鐵芯的存在導致其體積與重量相對較大。

總體來看，無刷有齒槽直流電機可用于對成本敏感或對極致響應速度要求不高的應用場景。

（2）空心杯電機
空心杯電機屬于直流永磁伺服電機的一種，可分為有刷空心杯電機、無刷空心杯電機，由定子、轉子、換向系統、支撐結構等構成。



無刷空心杯電機憑借去鐵芯設計徹底消除渦流損耗，實現了極高的功率密度、效率及極速響應，同時具備體積小、重量輕、運轉平滑且無齒槽效應的顯著優勢；這些特性精準破解了靈巧手長期面臨的“微型化與高負載矛盾”及“動態響應與控制精度平衡”兩大瓶頸，使其成為當前靈巧手驅動系統的首選破局方案。

例如兆威機電ZWHand、特斯拉Optimus第一代靈巧手、因時機器人靈巧手、星動紀元XHAND1等產品都采用空心杯電機方案。

空心杯電機行業構筑了極高的產品壁壘，其核心難點聚焦于繞線設計、繞線工藝與繞線設備三大維度，且即便突破技術瓶頸，受張力波動與導線貼合度等微觀因素影響，量產良率的穩定性仍是規模化落地的關鍵挑戰。
首先，繞線設計是一個涉及電磁、熱、力學等多物理場交叉的深度優化過程。設計師需在無鐵芯約束下，精準匹配匝數與線徑以優化磁場分布，針對異形結構設計穩定的繞組拓撲，并協同材料選型解決散熱難題，從而在功率密度、扭矩波動、體積與可靠性等相互沖突的目標中尋求最佳平衡。

其次，繞線工藝直接決定線圈的機械強度與一致性，關鍵在于通過精密溫控使漆包線熱熔固化，以承受高速旋轉的離心力。主流工藝分為三類：直繞形工藝適配長繞組，扭矩穩定但工序復雜；馬鞍形工藝能夠一次貼合弧形軌跡實現輕量化與高電磁利用率；斜繞形則通過螺旋排布實現最小轉動慣量與低噪，用于高端極速響應場景。

根據成型路徑不同，繞線設備主要分為卷繞式（先平面繞制后卷圓，工序長、易損傷漆膜，適用短軸向線圈）與一次成型式（多軸聯動三維直繞，效率高、一致性好，為高端主流）。

卷繞式適合對成本、長度敏感或結構特殊的小尺寸電機。一次型適合對功率密度、一致性、可靠性有要求的高端應用。

直流無刷空心杯電機及驅動結構件
圖源：深圳正元電機

目前，該領域由瑞士Meteor、日本田中精機等歐美日企業主導，其設備在超細線徑適應性、張力控制精度及全流程自動化上優勢顯著；國產設備雖在中小尺寸卷繞工藝上有所突破，但在大功率、超精細及異形線圈的一次成型精度與長期可靠性上，與國際頂尖水平仍存在差距。


電機驅動市場及其產業鏈
市場規模方面，全球空心杯電機市場正處于高速增長期。據頭豹研究院等機構數據顯示，2025年全球無刷空心杯電機收入規模約為59億元人民幣，預計到2027年將接近70億元，年復合增長率（CAGR）保持在8.9%。

然而，細分至人形機器人領域增速更為驚人，據了解，一般而言，單臺機器人需要10顆以上的空心杯電機特斯拉Optimus二代單機需配備20+顆空心杯電機。東莞證券研究所預測，當全球人形機器人年產量從5萬臺攀升至500萬臺時，空心杯電機總需求從60萬個激增至6000萬個，雖然隨著大規模量產，單顆電機均價從1805元降至1629元，但由于基數巨大，全球市場規模將從10.83億元飆升至977.41億元，增長近90倍。

而當中國人形機器人的產量達到500萬臺時，將展現出更具競爭力的價格：中國產空心杯電機均價顯著低于全球平均水平，5萬臺時僅為902.5元，約為全球均價的一半，中國的市場規模預計達到約500億元。

從前文介紹空心杯構成可以看到，空心杯電機產業鏈大致情況，上游：主要涵蓋原材料與核心零部件，包括高性能釹鐵硼磁鋼、高強度漆包線、精密軸承、霍爾傳感器以及外殼等材料。
中游包括空心杯電機設計與制造環節。核心壁壘在于繞線設計、繞線工藝及專用設備。此環節技術集中度最高，決定了電機的性能上限。

下游應用場景廣泛，主要包括人形機器人（靈巧手關節）、醫療設備（手術機器人、胰島素泵）、高端消費電子（無人機云臺、AR/VR觸覺反饋）、工業自動化（協作機器人末端執行器）及航空航天等領域。

從全球市場格局來看，主要呈現“歐美日主導高端，中國企業快速追趕”的態勢。

瑞士Maxon、德國FAULHABER、美國Portescap等巨頭占據壟斷地位，合計市場份額超過50%。以鳴志電器、江蘇雷利、鼎智科技為代表的中國企業憑借成本優勢與快速響應能力，市場份額逐年提升，并在人形機器人供應鏈中逐漸占據核心位置。
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空心杯電機代表企業

Maxon
瑞士Maxon 是全球微型驅動系統標桿，擁有極高的功率密度與壽命控制技術，公司可以提供6mm 到 65mm不同直徑，0.3W 到 250W不同功率的空心杯電機。公司研發的機械手DEX-EE采用肌腱驅動系統，每個關節多電機配置。集成了15臺maxon DCX16直流電機。

Faulhabe
德國Faulhaber在斜繞形技術上具備一定的優勢，其產品已實現直徑1.9mm的極致微型化，同時具備高達200N·m的連續輸出扭矩，可用于電動工具、醫療、機器人等領域。公司推出的福爾哈貝驅動系統設計出SXR 系列直流微電機，實現了微型化、高精度、高能效。憑借創新繞組、稀土磁鋼與高精度齒輪箱，以微型化設計實現強勁、靈敏且可靠的動作輸出。

Portescap
美國Portescap憑借專利盤式繞組技術，在仿生機器人領域構建了獨特優勢。其微型電機產品線精準覆蓋靈巧手全場景：小型有刷直流空心杯電機憑借緊湊尺寸，完美適配手指、肘部等微型關節；而扁平化設計的Ultra ECTM無刷無槽電機，則為髖、膝、肩等大關節提供高扭矩密度驅動。

鳴志電器
作為國內空心杯電機領域的領軍者，鳴志電器通過收購瑞士T-Motion，成功掌握了核心控制驅動系統技術，奠定了其在全球市場的競爭力。目前，公司在人形機器人空心杯電機領域的市占率已突破50%，穩居國內核心供應商地位。全球市場的市場份額約為8%。

其產品扭矩密度高達35 N·m/kg，響應時間小于0.8毫秒，這兩項數據完美契合了人形機器人關節與靈巧手對高爆發力與快速響應的嚴苛要求。在市場應用層面，鳴志電器不僅為宇樹科技、松延動力提供關節與靈巧手電機，更成功切入Figure、智元、銀河通用等國際頂尖客戶的供應鏈。

據了解，公司已建成227萬臺年產能，同時在越南推進二期項目建設，計劃新增200萬臺年產能，預計全部達產后總產能將達427萬臺。

江蘇雷利
江蘇雷利是國內微電機模塊龍頭，自主研發了空心杯電機的全自動繞線設備，掌握了核心工藝，這使其能夠實現空心杯電機的自動化批量生產，不僅縮短了產能建設周期，還能快速響應和滿足大批量訂單需求。

憑借“零部件+模組+系統”的全鏈條布局，以及子公司鼎智科技、中科靈犀在精密傳動和智能控制上的技術協同，江蘇雷利全面布局人形機器人靈巧手、空心杯電機、無框電機等核心部件，已確立了其在國內人形機器人核心零部件領域的領先地位。已成為智元、蔚藍科技等頭部廠商的核心供應商。

鼎智科技
鼎智科技掌握了“微線圈繞制+磁鋼梯度充磁”的核心技術，產業包括空心杯電機、行星滾柱絲桿、無框力矩電機等，自主研發的線性關節、旋轉關節、靈巧手所需核心技術已成功應用于人形機器人下游企業。公司推出的新一代6—14mm空心杯電機體積小巧，能夠滿足人形機器人手指關節等對空間要求極為嚴苛的應用場景，重量和轉動慣量大幅降低，能實現更精準控制與更靈活運動。

偉創電氣
偉創電氣具備“電機+驅動器+控制器+減速器”的一體化全鏈條布局能力，面向具身智能領域，為人形、協作及移動機器人提供一站式服務解決方案，推出伺服一體輪、低壓伺服系統、軸關節模組、特種無框力矩電機、多系列空心杯電機及靈巧手等核心產品。

在空心杯電機領域，公司還能提供包含編碼器、驅動器、齒輪箱在內的完整模組解決方案。偉創電氣推出的6-16mm短款無刷空心杯電機，具備高動態響應、超靜音運行與高集成度特性。提供外徑6mm至16mm的多種尺寸選擇，可適配不同空間限制的關節結構，尤其適用于人形機器人手指、腕部等精細部位，加速時間小于5毫秒，運行噪音低于50dB。
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6-16mm短款無刷空心杯電機
圖源：偉創電氣

大族電機
大族電機是大族激光全資子公司，其空心杯電機具備高功率密度、高響應速度以及高自由度和高精度控制能力使得其廣泛應用于人形機器各個運動關節。例如作為末端執行器以及多指關節驅動等。

依托大族激光的工業底蘊，大族電機不僅提供核心電機，還布局了無框力矩電機、關節模組等產品。這種從核心零部件到系統級模組的全鏈條布局，使其能夠提供高度定制化的一體化解決方案。


兆威機電
兆威機電在機器人空心杯電機及靈巧手領域具備顯著的“系統級集成”優勢。公司突破了微型空心杯電機的技術壁壘，更實現了“電機+傳動+控制”的一體化閉環，是目前國內少有的能提供靈巧手整體解決方案的龍頭企業。公司推出了高性能伺服電機系列、滾筒電機及靈巧手三大平臺化自主品牌產品。

兆威機電最大的優勢在于其微型傳動系統的深厚積累。公司成功研發了MC系列4mm無刷空心杯電機，并打破了國外在超微型電機領域的長期壟斷，且具備量產能力。且公司還研發了國內最小的3.4mm微型傳動系統、全球首家實現Φ6mm以下微型傳動系統高質、高效批量化生產的企業。

雷賽智能
雷賽智能子公司上海雷賽機器人主要聚焦“超高密度”無框電機、驅動器和關節模組解決方案，2025年無框電機產品訂單突破12萬臺。另一家子公司深圳市靈巧驅控，專注于靈巧手解決方案，產品包括空心杯電機、減速機、微型編碼器等核心零部件，目前已經推出DH116系列普及型靈巧手、DH2015系列高端型靈巧手產品，以及多規格空心杯電機模組。

雷賽智能的無刷空心杯電機在微型化、高功率密度、低慣量、高響應速度等關鍵指標上表現突出，尤其適用于人形機器人靈巧手的精細操作場景。公司推出的DH2016與DH116靈巧手，具備 “3高2強1輕” 的卓越特性，即高自由度、高速通訊、高可靠性、強負載與感知能力、輕量化，并配套完善的SDK與調試工具。

小結：
驅動系統作為靈巧手的“肌肉”與動力源，其技術選型對整手的性能、成本及可靠性起著決定性作用。當前，電機驅動憑借其操作簡單、響應快、控制精度高等優勢，成為靈巧手的主流選擇，其中空心杯電機憑借高功率密度、極速響應、無齒槽效應及微型化特性，精準破解了靈巧手“微型化與高負載矛盾”及“動態響應與控制精度平衡”的瓶頸，成為人形機器人靈巧手驅動系統的首選破局方案之一。

預計隨著人形機器人年產量攀升，全球及中國空心杯電機市場規模將實現指數級擴張。中國市場中，以鳴志電器、江蘇雷利為代表的中國企業憑借成本優勢與技術突破，在人形機器人供應鏈中逐漸占據核心位置。未來，隨著繞線設備國產化與量產工藝優化，空心杯電機成本有望進一步下探，推動人形機器人靈巧手性能升級與商業化落地。