當人形機器人的手指試圖精準抓取一枚硬幣，其關節(jié)處的方寸之地正進行著毫厘級的精密布控。
8 月 10 日，北京亦莊，世界機器人大會 C 館，一個人流密集的展臺上擺放著幾排外徑不一的圓柱體和方形黑盒，它們便是貝豐科技此次帶來的電機、齒輪箱及驅動器新品——針對運動控制的一整套解決方案，電機是其中的核心部件。
從靈巧手到微型電機的縱深處，一條國產供應鏈正被高倍顯微鏡聚焦。
" 四痛 " 當頭毫厘間盡現(xiàn)精密博弈
微型電機被譽為人形機器人的 " 肌肉纖維 "，其性能直接決定著靈巧手的操作精度與關節(jié)運動的流暢度。長期以來，微型電機行業(yè)面臨四大痛點。
壽命與可靠性是首要難題。機器人電機需高頻次、長周期運轉，過熱導致的線圈燒毀、磁鋼退磁等問題，令整機隨時可能 " 罷工 "。
帶載能力不足則限制了機器人的應用場景。功率密度低、額定轉矩小的電機，在搬運重物或執(zhí)行高強度作業(yè)時往往只能 " 小馬拉大車 "，力不從心。
噪聲與振動失控形成惡性循環(huán)。電機運轉時的振動不僅影響操作精度，還會產生額外應力加速零部件老化，進一步縮短使用壽命。
效率低下則直接制約續(xù)航。銅損、鐵損、機械損耗等多重損耗疊加，導致電機電磁轉換效率普遍低，直接把執(zhí)行機構的續(xù)航時間 " 吃 " 掉了一大截。
在直徑僅 10 - 22mm 的狹小空間內，需同時達成高功率、高轉矩、低噪聲以及長壽命等性能要求，其技術難度之高，堪比 " 在芝麻上刻字 "。而在人形機器人從技術驗證階段，邁向追求量產與成本控制的戰(zhàn)略轉型方向下，相關技術突破更是迫在眉睫。
靈巧手種類多樣，不同電機驅動在精度、靈活性、成本等多方面各有優(yōu)劣。目前，空心杯電機、無框力矩電機和無刷直流電機是電驅的三條主流路線。
空心杯電機沒有鐵芯轉子因此慣量極低，啟動、剎車都可在毫秒級完成；無框力矩電機則更像 " 肌肉塊 "，定轉子分體設計，扭矩密度高，負載能力強，在人形機器人的肘、肩等大關節(jié)里表現(xiàn)搶眼；無刷有齒槽直流電機是高集成與成本的折中，其響應速度和精度較空心杯稍遜，但成本較低、使用壽命較長，正好踩中靈巧手大規(guī)模量產的痛點。
特斯拉 Optimus 機器人靈巧手電機的迭代，就是行業(yè)技術路線演進的一個縮影。
前兩代為驗證 " 五指仿生 " 的技術可行性，特斯拉采用了 " 空心杯電機 + 行星減速箱 + 蝸輪蝸桿 + 腱繩 " 的方案，結構復雜、體積臃腫，違背了輕量化的初衷。與第一代相比，第二代在指尖新增觸覺傳感器，功能環(huán)境從工廠重物搬運拓展至抓雞蛋、疊襯衫等更精細的操作。
第三代起，靈巧手便轉向 " 直流有齒槽無刷電機 + 微型滾珠絲杠 + 腱繩 "。其單手自由度從 11 個大幅提升至 22 個，相應地，單手電機數(shù)量也從 6 個變?yōu)?11 個。結構上電機位置有所調整，從手掌內移至手臂小臂里，不僅拓寬了手掌內部空間，還將部分空心杯電機替換為成本更低的無刷有槽電機。這樣既保住了負載和精度，又把物料成本和裝配復雜度砍了一刀，降本步入初期，商業(yè)化氣息撲面而來。
根據(jù) WENKH 深度研究分析，2024 年全球無刷直流電機的市場規(guī)模達到 774 億元。全球經濟的發(fā)展態(tài)勢影響著各行業(yè)對無刷直流電機的需求，未來預計以 9.16% 的年復合增長率增長至 2030 年的 1309 億元。
此次機器人大會，貝豐科技進一步填補行業(yè)空白，帶來了高功率密度無齒槽無刷直流電機，為靈巧手握力躍升提供更多選擇。貝豐科技董事長兼總工程師宋昕向筆者透露，新品電機已獲得杭州三小龍、跨界做機器人的互聯(lián)網(wǎng)及汽車大廠等多家知名科技公司關注，現(xiàn)正與這些企業(yè)進行樣機測試，合作持續(xù)推進中，有望成為新一代人形機器人的核心動力組件。
從壟斷到多點突破的行業(yè)"圖譜"
微型電機市場進入門檻較高，全球市場長期呈現(xiàn) " 寡頭割據(jù) " 態(tài)勢。
在工業(yè)自動化浪潮初起階段，國外品牌憑借先發(fā)優(yōu)勢，長期壟斷著國內中高端微型電機市場。像在數(shù)控機床、精密加工設備等關鍵領域，國產微型電機因技術瓶頸和質量短板，只能在低端市場艱難求生。
尤其是無齒槽無刷直流電機，因磁路設計、繞線工藝和材料極限的層層壁壘，被歐美系企業(yè)牢牢鎖死，國內企業(yè)曾長期處于 " 跟跑 " 狀態(tài)。
筆者綜合多家權威機構研報發(fā)現(xiàn)，全球無齒槽無刷直流電機市場中，瑞士 Portescap、德國 FAULHABER、瑞士 Maxon Motor、美國 Allient 等歐美頭部企業(yè)，長期占據(jù)著超 80% 的市場份額。
而在精密醫(yī)療器械、高端機器人關節(jié)驅動等高端應用場景，國內對進口無齒槽無刷直流電機的依賴度更是高達 90%。
2024 年，隨著人形機器人概念升溫，靈巧手成為硬件突破的關鍵瓶頸。在靈巧手所需的高性能微型電機市場，中國機器人企業(yè)被迫困在 " 買不起、等不及、用不上 " 的死循環(huán)里，也讓供應鏈安全面臨潛在風險。
貝豐科技首席執(zhí)行官趙偉認為，行業(yè)的進步需要全產業(yè)鏈協(xié)同。" 德國、瑞士做傳統(tǒng)電機厲害，但人形機器人是新場景，原有技術不一定能快速適配，這恰恰是中國的企業(yè)機會。機器人公司要的是提了需求馬上改、能快速調整的技術支持。"
于是，中國企業(yè)嘗試憑借技術突破撕開市場缺口。這場毫厘間的較量，正在重塑全球機器人產業(yè)鏈的權力格局。
比如，A 股上市公司中，兆威機電提供包含微型電機、行星齒輪箱的整體驅動模組解決方案，并已發(fā)布自研的多自由度靈巧手產品；鳴志電器也深耕控制電機及驅動系統(tǒng)領域，其產品線可為靈巧手提供核心動力源。
人形機器人靈巧手握力取決于微型電機的功率密度，如何體積更小，功率更大，技術核心在于線圈設計。
作為國家級專精特新 " 小巨人 "，貝豐科技的解決方案是采用自主專利的利茲線直繞線圈，配合最大化定子做功空間結構與超高填銅率，直接將功率密度與效率拉滿，從而在高轉速下仍保持了高轉矩輸出，效率峰值達 92.9%。這讓執(zhí)行機構在進行重載作業(yè)時穩(wěn)如磐石，輸出力更是躍升一個量級。
以其推出的主要應用于靈巧手的 4 極 10mm 外徑微型電機為例，以 7.13W/cm 的功率密度（10MP2 型號）刷新了行業(yè)紀錄。它能讓機器人瞬間獲得 " 筋骨強化 " ——原本只能輕撫物體的機械臂，現(xiàn)在可以穩(wěn)穩(wěn)舉起更重負荷；曾經需要分段執(zhí)行的粗重工序，如今能一次爆發(fā)式干凈利落地完成動作。
" 我們的電機能做到 14 瓦功率，瑞士做到 9 瓦，國內其他廠商才 5 瓦。" 宋昕伸出手掌向筆者比畫，" 同樣放進手心大小的空間，別人的力還不到我們一半。"
這種差距，源于對電機核心性能的極致打磨。宋昕坦言，靈巧手電機的痛點遠比想象中復雜：" 要實現(xiàn)真正絲滑的控制，電機的精密度、脈動力矩都得提升。硬件哪怕有一點間隙，動作都會晃動；功率跟不上，握力更達不到實際需求。"
就像開車時 1.0、2.0、3.0 排量的區(qū)別，一踩油門就知道動力差在哪，電機功率也直接決定機器人的 " 行動力 "。
技術攻堅的背后，是巨額研發(fā)投入的支撐。2025 年，貝豐科技研發(fā)費用或超 4000 萬元，占營收比重在三成以上。這種不計成本的持續(xù)高投入，換來的是 79 項發(fā)明專利和實用新型專利的積累。貝豐科技明年仍會持續(xù)擴充產品性能和型號，" 讓對手壓力更大 "。此外筆者獲悉，貝豐科技的 IPO 計劃已在推進當中。
展望行業(yè)，靈巧手競爭或聚焦在三個方向：材料創(chuàng)新，新型永磁體、耐高溫絕緣材料的突破將直接提升電機性能；智能化，通過傳感器集成實現(xiàn)電機狀態(tài)實時監(jiān)測，降低故障率；模塊化，標準化接口設計可大幅降低機器人企業(yè)的適配成本。
國產替代不僅是技術攻堅，更是產業(yè)鏈安全保衛(wèi)戰(zhàn)，唯有拿出更優(yōu)產品，才能打破壟斷桎梏，贏得平等合作話語權。（本文首發(fā)于鈦媒體 APP，作者｜曹倩）
