执行器（actuator）趋势与展望：驱动人形机器人运动的“肌肉”

人形机器人行业正在从原型开发和演示阶段，向结构化的试点部署和早期商业化应用过渡。

IDTechEx 新发布的报告《人形机器人材料 2026-2036：技术、厂商、预测》（Materials for Humanoid Robots 2026-2036: Technologies, Players, Forecasts）预计，2026-2027 年将是关键的过渡年份，更多厂商将从试点测试迈向量产准备和早期规模化落地。

人形机器人硬件的核心部件之一是执行器（actuator），它负责人形机器人的物理运动，使人形机器人能够行走、举升物体、操作工具并与环境交互。

预计未来十年人形机器人销量的年复合增长率（CAGR）将达到 47%，这为材料制造商和零部件供应商进入这一快速增长市场的供应链带来了新兴机遇。

执行器可分为直线式和旋转式，并可利用气动、电动或液压动力来产生运动，其中电动执行器在当前的人形机器人中最为流行。

根据 IDTechEx 对 50 多款人形机器人及原型的分析，一台人形机器人通常配备 31 个执行器（不包括末端执行器，如夹爪或灵巧手），它们为人形机器人躯体的关节提供了自由度（DoF）。

执行器也会因关节的需求不同而有所差异。例如，手腕和脚踝通常使用较小的执行器，而髋关节和膝关节等承重关节则需要更大、重载型的执行器。

IDTechEx 的分析估计，人形机器人约 56% 的重量仅来自执行器。这些系统依赖金属合金（例如钢、铝等）等刚性重载材料来制造执行器的关键结构部件。

此外，稀土永磁体（REPM）如钕铁硼（NdFeB）对人形机器人的执行器电机至关重要，可提供高扭矩密度、高功率密度以及更平滑的扭矩曲线。

IDTechEx 的报告提供了对材料需求的详细洞察，并概述了执行器面临的挑战，同时给出了关键材料（包括金属和稀土永磁体）的 10 年需求预测。

刚性执行器特别适合需要高精度的重载运动和负载场景，而这正是人形机器人关节的常见要求。

然而，刚性执行器也存在局限性，包括对非结构化环境的适应性较差、减震能力不足导致易受冲击损坏、机械磨损以及疲劳等问题。

此外，这些系统使用钢（为主）和铝合金等重型材料，增加了人形机器人的重量和体积，最终会降低运动性能和电池效率。

与刚性执行器相比，基于"软"材料（相对于金属）的软体执行器能够具备仿生功能，表现得像人工肌肉。

软体执行器的典型材料包括电活性聚合物、形状记忆合金、压电材料等。

这些材料响应外部刺激（例如电流、电压、温度、压力、磁场等）来产生运动。然而，这些技术仍处于研发阶段，有若干挑战需要解决。

尽管当前绝大多数人形机器人设计采用刚性执行器，且 IDTechEx 认为这一格局将继续保持主流地位，但软体执行器未来仍有发挥作用的潜力（例如在混合设计中）——在对类人运动要求更高的部位部署软体执行器，而在高承重部位保留刚性执行器。

总体而言，当前人形机器人行业的重点是实现零部件标准化、面向可制造性优化设计，以及构建供应链。

这也催生了人形机器人 OEM 厂商与传统上面向汽车行业的执行器供应商之间的合作，以利用现有的专业知识和供应链。在不损害结构完整性的前提下实现轻量化，也是人形机器人执行器面临的一项关键挑战。

从长远来看，材料创新将成为支撑下一代人形机器人硬件发展的关键基石，以应对当今最先进的技术所面临的挑战。

在人形机器人市场的这一关键阶段，IDTechEx 的报告提供了必不可少的市场洞察和趋势，重点指出了材料和零部件供应商面临的关键新兴机遇。

该报告深入分析了人形机器人主要部件的材料需求和技术路线图、挑战与瓶颈、供应链及行业厂商概览，涵盖的部件包括执行器、结构件（框架、外壳与面板以及皮肤）、热管理和触觉传感器。

报告还提供了按材料类型细分的 10 年需求预测，包括金属合金