Q：人形机器人的电机用途是什么？它们各自有哪些特点？

A：人形机器人主要需要用到的电机类型有无框力矩电机和空心杯电机。无框力矩电机主要用于机器人的双臂和双足，以及第二代特斯拉在颈部增加的两个自由度，因为这些部分需要高的力矩密度、结构紧凑和高功率密度。而手部和手指使用空心杯电机，因为这些部位更注重灵巧性和紧凑的尺寸。电机通常由电池供电，典型电压为48伏，属于低压直流特性。

Q：目前空心杯电机的构造特点和技术壁垒是什么？

A：空心杯电机结构特点是细长型圆柱体，具有快速响应时间、无齿槽扭矩的平稳运行，以及高转速等。空心杯电机的效率难以提升，随着转速提高，可能会出现明显的发热问题，从而影响精度和应用范围。技术壁垒主要表现在生产复杂的线圈绕法，这涉及专利限制，绕线机的特殊和更高的成本，以及设计上的挑战，如高转速下的效率优化和噪音控制。

Q：国内外空心杯电机生产商之间的差距如何？

A：国际品牌如马克森和福尔哈贝在空心杯电机的技术效率、转速及专利方面领先。举例来说，同等尺寸的电机，国外品牌能达到更高的转速和80%以上的效率标准，而国内效率通常较低且转速标称不足。此外，国外生产商能够更好地与轴承供应商协作，并对高速应用下小尺寸轴承的耐久性和失效率有更深入的研发，而国内通常将电机和轴承的研发分开，这可能会进一步降低电机的性能指标。总体上，国内生产商需要一段时间来缩小与国际品牌的差距。

Q：在机器人电机与执行器的市场中，行业专利是否构成了较高的壁垒，会否导致国内二线厂商难以进入这个领域？

A：行业专利，尤其是关于线圈以及绕线工艺的专利，对于新入市的厂商来说确实是核心技术难点，但这个难点并不足以完全阻碍他们的进入。然而，对新厂商来说，一个更为重要的考虑是市场规模。当前，全球微特电机市场规模并不大，即便大约为100亿人民币的市场规模，其中一半已经被几家主要玩家占据。由于市场过于细分且稳定，新进入者可能会发现市场容量和服务投入较低，有限的市场规模可能会让他们迟疑不前。

Q：对于机器人执行器厂商而言，海外和国内企业在设计层面存在哪些差异？

A：从设计角度来看，海外厂商已经形成了强大的软硬一体的设计能力，拥有完善的工具链以及快速迭代和验证产品的能力。而国内的企业则略逊一筹，在设计流程上偏向参照和半正向设计，参考他人的设计，并在产品验证上存在不足。这种差距体现在性能指标及产品多样性上。此外，电机的设计不只是机电产品设计，还需要对材料的优化和电子设计目标的匹配。这要求与供应商深度合作，研究材料学，以优化产品。国内企业在这方面与国外相比还有进步的空间。

Q：随着公司像特斯拉和小米这样的公司可能自主开发机器人和执行器，是否会对供应商产生较大影响？

A：这种情况下，设备厂家可能将电机作为其核心竞争力，并自行研发制造，这在人形机器人领域可能性很大。例如，人形机器人的动力关节和执行器不仅仅是直接的执行组成部分，而是承接结构、动力执行、传感交互的综合型组件。这些关键组件对于整个设备的性能至关重要，设备厂家为了保持自身的竞争力可能选择自主研发。从成本和控制系统集成的角度考量，这会很容易被设备厂家视为核心竞争力的一个环节，并因此对现有电机和执行器供应商产生影响。

Q：机器人电机的设计在优化机器人性能时有什么作用？未来生产中会选择什么样的供应商战略？

A：设计在优化机器人的运动指标如速度、耐冲击能力和刚度方面扮演重要角色，并且这些性能的优化会反推到执行器上。系统设计需要从顶层考虑，将需求分派到关节的层面，并经历多次迭代优化过程。初期为了快速迭代可能会选择零部件供应商合作，但随着时间推移，生产商可能会将关键部分的生产内部化，尽管并不会完全自主生产所有执行器组件。关键性能指标，如编码器和轴承，可能会受到更多的内部控制。

Q：关于机器人领域中使用的轴承的现状以及国内轴承在这一领域的竞争力如何？

A：在机器人行业使用的轴承有不同的需求，旋转执行器主要使用深沟球轴承和减速器输出端的支撑轴承。国内产品在此领域表现良好，尤其洛阳宏源耐低转速、低扭矩负荷的轴承已广泛用于谐波减速器。由于机器人领域的性价比要求，国产轴承能够满足大批量生产需求，而机器人的短板可能更多存在于其他组件，因此国内品牌在市场上有较大份额。直线执行器使用的推力轴承因技术指标不明确，短期可能主要依赖进口，但批量生产阶段预计中国生产商也会进入市场。

Q：执行器中使用的编码器有哪些类型，国内供应商在这一领域的表现如何？

A：在旋转执行器中，电机侧一般使用增量编码器加霍尔用于交换方向和速度控制，而减速器输出端一般使用绝对值磁学编码器。这些编码器的协同作用提升了机器人的位置精细度和运行平稳性。绝对值编码器的成本相对较低，目前市场价格在300至400元人民币以内。而大批量生产的增量编码器和霍尔元件的成本则更低。尽管解码芯片可能依赖进口，国内供应商能够生产光盘和磁盘，表明国内在供应链方面表现良好。对于直线执行器，检测直线位移通常需要成本较高的直线式编码器。以前这些应用较少，导致成本偏高，但随着机器人领域的发展，成本有望随着定制化程度的提高而降低。

Q：空心杯电机和无框力矩电机的价格未来有可能降低吗？

A：空心杯电机和无框力矩电机由于目前相对昂贵的成本，投资者关注其未来的价格趋势。目前这类电机的价格可能在1000多元人民币一个。随着机器人行业规模的扩大以及大批量生产的实现，成本可能有显著下降的空间。尽管没有提供具体的预期数字，但期待成本能降至200元人民币左右的水平，符合机器人领域追求极致性价比的原则。

Q：市场上30瓦左右的小型空心杯电机的价格范围如何？

A：这种电机的市场零售价通常在1000到2000元之间。即使是高性价比的品牌，如明智，也需要约1500元，低于1000元的也有，但不多。在高预期市场需求情况下，价格可以做到1000元以下，但目前市面上极少有售价低于700到800元的情况。例如在呼吸机行业，尽管电机功率不大，但年需求量至少四五万套，对于厂商来说订单量还是相当可观，但成本很难低于100美元。

Q：目前机器人电机与执行器专业的产品技术路线和生产工艺在未来价格方面的走势预期如何？

A：就目前而言，如果产品技术路线和生产工艺保持不变，预计价格降低的空间不大，低于700元的成本评估难度较大。但对于无框力矩电机而言，由于其应用场景广泛、生产工艺相对成熟，价格有更大的想象空间，特别是在协作机器人行业，已经有成本降至200元的案例。目前批量价格普遍在500到800元之间，但对于电机厂家来说，如果批量足够大，并简化设计以降低配置，生产成本可以降至200元以下。

Q：无框立体电机的成本为什么可以低至200元？

A：这主要是因为其结构相对简单，许多部件如补铁、绕线、硅钢片都可以与其他电机共用生产线，因此可以共享若干物料。这种平台化应用与物料共享导致生产成本分摊较低。同时，在汽车行业由于年产量巨大，能将成本降至很低（例如10美元），也因此可以在150到200元人民币的价格区间有盈利空间。一旦批量大且产品设计追求极致性价比，成本相应会降低。不过，这种高速自动化的产线的初期投资成本会很高。

Q：国内外在无框力矩电机领域的竞争格局和差距是怎样的？

A：做无框力矩电机的厂家比空心杯电机的厂家竞争更加分散。在某些特定行业内，如机器人行业，国际知名品牌如科尔摩根和国内品牌如布科的差距正在缩小。国际品牌在效率、功率密度和轴向尺寸等机器人行业关心的指标上仍有些微的领先。但成本相对较高，因此它们通常进入比如手术机器人这样的高附加值市场，而在协作机器人等行业竞争较为困难。科尔摩根的优势在于拥有丰富的产品线和定制化能力，而且在产品一致性方面也领先。总结其核心竞争壁垒，主要在于设计能力和材料选择方面。

Q：国产企业和海外企业在无刷电机的功率密度上有何差异？是否有定量数据可以说明？

A：国外厂家中大约有一半能够达到功率密度超过35千瓦每千克的水平，而国内许多厂家的产品功率密度在2000瓦每千克左右。功率密度的提升可以通过改进电磁设计和选择合适的材料来实现。

Q：在定制化方面，海外企业是否具有特别的优势？国内的工程师人力成本是否为国产企业带来优势？

A：海外企业的主要优势在于定制产品的快速性和稳定性。快速性体现在有丰富的参考设计和定制经验，能迅速提供方案；而稳定性则来自工程经验的累积，这能够使设计的仿真结果与实际产品之间的差异最小化。国内企业尽管在工程师成本上可能有优势，但在仿真与实际产品的一致性上，国外企业凭借其经验通常能更准确地实现客户的定制需求。

Q：日本的无框电极产品是否具有性价比优势？若国内企业开发相应产品，能否与之竞争？

A：尽管国内企业能够开发出性能接近的产品，但相较于海外成熟企业，仍存有一定差距。例如，国内企业的产品可能满足80分的标准，而海外企业能够达到85分。特斯拉这样的厂家更倾向于选择性能稳定，有历史积累的品牌，因为产品设计、生产优化以及产品稳定性间有紧密联系。此外，海外品牌只要价格降至一定程度，即便性能相等，特斯拉等也不太会轻易选择国内品牌。国内的无框内机电机技术虽然成熟，但在与海外品牌比较时，若无明显成本优势，竞争力有限。

Q：原来制造伺服电机的国产企业能否转型制造无框电机并快速赶超国外品牌？

A：虽然国内厂商有能力制造出一定水平的产品，但要超越国外品牌还需很长时间的技术积累和投入。底层技术相通，使得从伺服电机向无框电机的转型在技术上是可行的，但要想达到和超过国外同行的水平，国内企业还需更多的时间。

Q：电动助力自行车中使用的力矩电机与无框力矩电机有何区别？

A：此问题的内容。

Q：电助力自行车中的电机和执行器与无框力矩电机和机器人执行器在性能和成本诉求上有何区别？

A：电助力自行车领域的电机和执行器在功能上相对简单，主要包括电机、电控、扭矩传感器、位置传感器，通常采用行星齿轮而非谐波齿轮，因为它们不需要那么大的速比。因此，其性能指标和成本诉求与无框力矩电机和机器人执行器十分相似，尽管在设计上要简化很多。

Q：测位仪的编码器以及旋转变压器的应用情况能否介绍一下？

A：旋转变压器主要用于旋转角度的测量，并不能测量直线位移。无论是直线执行器还是旋转执行器，内部都是旋转电机，理论上都可以使用旋转变压器。目前市场上主要使用光栅类的光学旋转编码器而不是旋转变压器，特别是在工业机器人行业。工业机器人中的旋转伺服电机通常配备旋变，原因在于其成本较低，以及其单线绝对特性。虽然旋变的精度相对较低，但在许多工业应用中它已足够使用。相对而言，绝对式高分辨率的光栅解码器具有更高的成本，但提供更高的性能。在汽车行业中，主驱电机通常也使用旋变，这是因为旋变的稳定性和适应汽车行业优化的多极设计提升了精度和分辨率。而在人形机器人和协作机器人行业，旋变较少应用，原因一是因为旋变的轴向尺寸较大，不适合对尺寸有严格要求的机器人行业，二是因为旋变需要专门的解码芯片处理正余弦电压，相比之下，增量式的光电编码器可以直接由MCU读取数字信号，简化了电控板的设计且降低了成本。不过，如果在轴向尺寸上做一些优化和定制，旋变在人形机器人领域的应用仍然是有可能性的。

Q：空心微电机转子惯量很低的原因是什么？

A：空心微电机转子惯量低主要和其设计形状有关。旋转惯量的计算公式是( I= mr^2)，即惯量I与质量m和半径r的平方成正比。空心微电机通常设计为细长型，这导致它的半径r相对较小，从而降低了旋转惯量。此外，由于空心微电机没有转子铁芯，质量m也相应减小，这也有助于减低旋转惯量。

Q：空心微电机高转速下如何满足灵巧机械臂中的减速需求？

A：空心微电机很多时候不单独作为一个单品销售，通常会配有后端的减速器。面对高转速的需求，一般的行星减速器可能不足以满足要求，因此会使用多级减速。一级减速的速比较低，但通过三级减速，速比会大幅增加，例如一级速比为10，则三级速比可达1000，从而实现高转速下的有效减速。

Q：空心微电机启动速度快的原因是什么？

A：空心微电机启动速度快的原因在于其电机的设计。由于没有铁芯，其电器时间常数更短，同时转子惯量低，这些因素都有利于加快启动速度和响应时间。

Q：无框电机中使用安全制动器的目的是什么？

A：安全制动器，也称为安全抱闸，在无框电机中的主要用途包括在失电状态下保持机器人串联机构的结构稳定，避免因外力作用而发生形变。另外，安全抱闸类似于汽车的手刹，而不是脚刹，可以在需要时定位电机轴，尤其是在紧急制动的情境下。对于机器人领域，旋转关节通常都装有抱闸，但直线执行器可能通过机构的反向自锁来实现相似的功能。例如，手指部分可能由于空间限制没有抱闸，而是依靠结构自锁来保持负载，该设计还能节约电力，在保持物体状态时无需不断供电。