外媒：中国在人形机器人关节架构方面的领先和落后之处

著名工程技术网站interestingengineering报道，在全球人形机器人竞赛白热化的当下，业界焦点正在从人工智能算法转向一个更为基础的问题：如何让机器人的"身体"真正匹配其"大脑"的能力。尽管中国制造商在旋转执行器领域已展现出显著的成本和规模优势，但在工业级人形机器人所需的高精度行星滚柱丝杠技术上，中国企业仍面临关键技术壁垒，这一短板可能成为制约整个产业发展的阿喀琉斯之踵。

两条技术路线的较量

现代人形机器人的关节执行系统存在两种截然不同的技术路径。旋转执行器通过谐波减速器和行星齿轮减速器将电机的旋转运动转化为关节动作，这类技术在工业机器人领域已有数十年应用历史，供应链成熟且成本可控。中国机器人制造商优必选、宇树科技等企业的产品主要采用这一方案，其G1型号机器人能够完成跳跃、翻滚等高动态动作，售价已压缩至具有市场竞争力的水平。

与此形成对比的是，特斯拉Optimus、Apptronik的Apollo以及小鹏汽车的IRON等机器人选择了线性执行器路线。这类系统通过丝杠机构将旋转运动转换为直线运动，其中行星滚柱丝杠因其独特的结构设计，能够提供远超旋转执行器的承载能力和精度表现。据公开信息显示，特斯拉Optimus Gen-3使用了14个行星滚柱丝杠，分布在上臂、前臂、大腿和小腿等关键部位，主要从瑞士GSA公司采购。

这两种技术路线的分歧本质上反映了应用场景的差异。人形机器人创业公司Kepler Robotics首席执行官胡德波指出，仅配备旋转关节的机器人单次充电后通常只能工作两到三小时，即便静止站立也需要在三到四小时后充电。相比之下，装配行星滚柱丝杠的机器人理论上可以站立一整天而无需充电，这得益于丝杠的自锁特性能够通过机械方式吸收地面冲击力，大幅降低能耗。

在承载性能方面，行星滚柱丝杠通过多个滚柱与丝杠和螺母之间形成线接触，而非滚珠丝杠的点接触，使得相同直径的丝杠承载能力可达滚珠丝杠的3至6倍，极端情况下甚至可达10倍。其使用寿命也可能延长至15倍，显著降低维护成本和停机时间。然而目前主流人形机器人的手臂负载能力仅为5至10公斤，远低于工业场景所需的50至100公斤标准，这正是旋转执行器的固有局限。

微米级精度的工业挑战

行星滚柱丝杠难以普及的核心障碍在于其极高的制造精度要求。根据摩根士丹利的分析，单个精密行星滚柱丝杠的价格在1350至2700美元之间，Optimus使用的14个丝杠约占整机成本的19%，而执行器总成本占比高达56%。这种高成本源于极端的精度要求：精密行星滚柱丝杠需要将螺纹通道误差控制在3微米以内，相当于人类头发丝直径的二十分之一，这对超精密数控磨削设备提出了极高要求。

根据日本工业标准（JIS），丝杠精度从C0到C9分级，数字越小精度越高。人形机器人通常需要C5或C3级别的丝杠。特斯拉2025年更新的Optimus Gen-3在部分关节采用C3精度滚珠丝杠，将300毫米长度内的导程误差限制在3微米以内。这一领域历来由瑞士GSA、Rollvis SA等西方工业巨头主导，中国企业在超精密加工技术上存在明显差距。

中国汽车零部件供应商拓普集团、森萍科技和贝特科技等企业正在进入这一领域，凭借汽车传动系统与机器人传动装置的技术重叠寻求突破。中国庞大的汽车传动系统供应网络确实在规模和成本方面具有潜在优势，但在高精度行星滚柱丝杠领域，这一优势尚未转化为实际产能。只有当中国制造商能够从C5级产品过渡到C3级产品的规模化生产，同时确保运行精度、使用寿命和可靠性达标，线性执行器的成本才能实现真正意义上的大幅下降。

值得注意的是，国内领先企业宇树科技、智元机器人、引擎人工智能等公司已经开始在上肢和下肢关节中小规模测试行星滚柱丝杠，尽管数量仍然有限。这表明即便是以高动态性能著称的中国"娱乐型"机器人制造商，也在积极探索向工业级应用转型的技术路径。

产业化前景与技术博弈

人形机器人硬件架构的选择不仅是技术问题，更关乎商业模式和市场定位。对于设计用于陪伴、导览、接待、家庭辅助等轻型任务的机器人，旋转执行器仍是实用选择。这类技术成熟、动态响应优秀，且随着旋转执行器生产规模扩大，配备这类系统的人形机器人价格将持续下降，更适合消费级市场。

而面向工业劳动力市场的机器人——需要搬运重物、执行体力密集型任务——更可能依赖线性执行器。这类机器具有更强大的力量，潜在危险性也更高，因此对安全运行的人工智能系统提出更高要求。Figure公司创始人兼首席执行官Brett Adcock今年10月曾批评一些竞争对手只是在"用机器人做戏"——让它们在开环模式下运行、远程操控或像电影道具一样跳舞。他认为真正的问题不在于制造，而在于通用智能。

这一观点引发了业界争议。虽然Adcock对机器人表演秀的批评不无道理，但认为硬件制造不重要的观点难以成立。事实上，硬件与软件的协同演进才是人形机器人产业化的关键。线性执行器并非只为"严肃"的工业人形机器人服务，旋转关节也不只能满足"表演型"机器人——这种简单二分法忽略了技术发展的复杂性和应用场景的多样性。

从历史维度看，行星滚柱丝杠最初于20世纪中期为航空航天、国防和工业机械开发，如今在人形机器人领域找到了更广泛的商业应用空间。这是新兴技术如何推动供应链和工程创新的又一典型案例。技术从军用、航天等高端领域向民用市场扩散，往往伴随着成本的大幅下降和性能的持续优化，但这一过程需要时间和大规模工程实践的积累。

对中国机器人产业而言，当前面临的局面颇具挑战性。一方面，在旋转执行器、电机、传感器等成熟组件上，中国供应链已展现出强大的成本控制能力和快速迭代优势；另一方面，在代表工业级应用方向的高精度线性执行器领域，技术积累和制造能力的不足可能限制中国企业向高端市场拓展。这种不对称的能力分布，意味着中国人形机器人产业可能在消费级和轻型商用市场取得先机，但在重型工业应用领域仍需时间追赶。

供应链重构的战略意义

从更宏观的产业战略角度看，行星滚柱丝杠的技术突破不仅关系到单个零部件的国产化，更涉及整个精密制造体系的升级。3微米级的加工精度要求背后，是超精密机床、测量仪器、工艺控制、材料科学等一系列基础工业能力的系统性提升。这与中国在半导体光刻机、高端数控机床等领域面临的挑战具有相似性——核心难点都在于极致精度的工业化实现。

特斯拉选择从瑞士供应商采购丝杠，既反映了既有供应链格局，也为中国企业指明了追赶方向。小鹏汽车IRON机器人据报道使用了更多丝杠组件，尽管具体类型和精度等级尚未公开，但这表明中国整车厂商正在利用汽车产业的技术基础和供应链资源，尝试在机器人核心零部件上寻求突破。汽车与机器人在传动系统、精密加工、系统集成等方面的技术共性，为跨界协同创新提供了可能。

值得关注的是，随着人形机器人产业从概念验证阶段向商业化量产过渡，对零部件的需求将呈指数级增长。如果每台工业级人形机器人需要10至15个高精度行星滚柱丝杠，而全球年产量目标达到数十万甚至百万台级别，现有供应能力将面临严峻考验。这为中国企业提供了通过规模化生产实现技术追赶和成本降低的战略窗口期。

从技术演进路径看，混合驱动架构可能成为过渡方案。Kepler Robotics的K2 Bumblebee机器人采用混合执行器结构，在不同关节根据负载特性和运动需求选用不同类型的执行器。这种灵活配置既能控制成本，又能在关键部位保证性能，代表了当前技术条件下的务实选择。随着行星滚柱丝杠成本下降和性能提升，未来可能逐步扩大在机器人系统中的应用比例。

中国人形机器人产业正站在关键的十字路口。在算法和人工智能层面，中国企业与国际先进水平的差距正在快速缩小；在系统集成和快速迭代方面，已展现出独特优势；但在核心零部件的精密制造能力上，仍需要持续的研发投入和工程实践积累。行星滚柱丝杠技术的突破，将不仅决定中国能否在工业级人形机器人市场占据一席之地，更将检验中国制造业向高精度、高附加值领域升级的能力。

这场围绕"躯体"和"小脑"的较量，其重要性丝毫不亚于对"大脑"的竞争。在人工智能模型能力快速提升的背景下，硬件瓶颈正日益凸显为制约人形机器人产业化的关键因素。对于立志成为全球机器人制造中心的中国而言，补齐高精度线性执行器这一短板，已成为刻不容缓的战略任务。