高精度的传动控制使得机械传动被广泛应用 传递动力主要有三种基本方式：机械传动、电力传动和流体动力传动（含 气压传动及液压传动）。一般需要根据每种传动方式的基本特点来正确地选择适 合的传动方式。
电力传动是利用电力设备并调节电参数来传递动力和进行控制的。其主要 优点是能量传递方便，信号传递迅速，标准化程度高，易于实现自动化等。其 缺点是运动平稳性差，易受外界负载的影响，惯性大，起动及换向慢，成本较 高，受温度、湿度、振动、腐蚀等环境因素影响较大。为了改善其传动性能， 有些场合往往与机械（机电传动）、气压或液压传动结合使用。
气压传动是用压缩空气作为工作介质进行能量传递和控制的。其优点是结 构简单，成本低，易于实现无级调速，阻力损失小，防火防爆，对工作环境适 应性好。其缺点是由于空气易压缩，负载对传动特性的影响较大，工作压力 低，只适用于小功率传动。
液压传动是以液体作为工作介质进行能量转换、传递和控制的。其优点是 功率/质量比及力/质量比大，控制灵活，响应速度快，能实现无级调速，控制 方便容易实现自动化，液压元件易于通用化、标准化，使用寿命长等。其缺点 是作为工作介质的液体泄漏导致污染，液体的可压缩性、温度影响及管路弹性 变形等导致难以实现严格的传动比、传动效率较低，液压元件制造精度高价格 贵，且在封闭系统内工作故障难以处理。
根据传动原理的差异，可将机械传动分为摩擦传动、啮合传动、推压传动 三类。其中，摩擦传动包括带传动、绳传动等；啮合传动包括齿轮/齿轮机构传 动（圆柱齿、锥齿、行星齿等）、蜗杆传动、螺旋传动、链传动、同步带传动 等；推压传动包括凸轮/棘轮/槽轮机构、连杆机构等。
人形机器人应用场景天然需求灵活的运动性能 人形机器人的运动性能作为最直观的产品表现，是消费者首要关注的部 分。人形机器人未来的具体应用场景虽尚未明晰，但能够讲人类从枯燥、肮脏 或危险的环境中解放出来的通用型机器人，被许多人视为机器人领域的最终目 标。从装配线上的机械臂，到空中漫游的送货无人机，专用机器人在过去几十 年间彻底改变了各行各业，为人们的生活带来了巨大便利，然而多功能的通用 型机器人依旧不见踪迹。基于此，下游应用场景对于人形机器人产品的设想 中，天然包含了“能够做到像人类一样灵活运动”的潜在需求。
事实上，人形 机器人的发展也正向着追求更灵活、更敏捷的运动性能努力，用以替代特定生 产线特定环节的工业机器人普遍是四轴 SCARA 或是六轴机器人，即有 4 个、6 个自由度，特斯拉展示的 Optimus 工程样机身体上有 28 个关节自由度，手部还 有 11 个自由度，而真实的人体光手部就有 27 个自由度，全身自由度超过 200 个，目前的人形机器人在灵活度上还望尘莫及。对于运动敏捷方面，我们看到 例如波士顿动力（Boston Dynamics）的 Atlas 由液压驱动，能够跑酷、360° 后空翻等极限运动，身手敏捷大幅向人类靠近。
人形机器人所需要的运动性能应当是力大身轻、能耗小、反应快，其运动 核心集中在下半身。波士顿动力研发的 Atlas 展现出来的运动能力令人叹为观 止，甚至可以说树立了人形机器人的业界标杆。类似于人类身体中大脑控制肌 肉，对于复杂的人形机器人系统来说，就是将复杂的控制算法通过执行器来体 现，其中“大脑”是控制算法，而“肌肉”则是执行器，想要达到优秀的运动 能力二者缺一不可。我们这里仅讨论执行器相关，
一个强大的执行器应当满足 以下几个标准：
（1）具备高的输出自重比，即输出同样的力，执行器的重量越 轻越好；
（2）具备低的输出代价，即输出同样的力，执行器需要的能量消耗越 少越好；
（3）具备高的力响应速度，即执行器能够快速的根据需求输出力，响 应延迟越低越好。一般来讲，考虑到人的下肢力量是远大于上肢力量的。
采用液压驱动能够使得人形机器人的运动性能强劲，但由于其成本居高不 下，难以商业化。
液压驱动方面目前主要是波士顿动力，其效果及影响力均走 在前列，其他诸如 Moog 和 IIT 共同研发的液压执行器系统等。波士顿动力 Atlas 选用了功率大的液压驱动，能够以极低的损耗输出相当大的力，执行器 重量较低，且单一动力源可以拓展接多个液压执行器，本身就是中低速执行机 构也符合人形机器人的输出速度。
波士顿动力通过在液压驱动方面积累的大量 专利，制造出一个非常紧凑的液压驱动装置，重 5kg、功率 5kW，里面有电动泵 储液罐、电池、过滤器、电子设备和一个冷却系统，凭借 28 个液压驱动器完成 各种爆发力强的杂技动作。以旧版 Atlas 为例，其输出最大的关节是腿部的膝 关节和髋关节，分别达到了 890Nm 和 840Nm，转速大约是 115rpm。但是，即便 液压驱动拥有前述诸多优点，也存在无法回避的缺点：
（1）液压系统能量效率 不高；
（2）系统零件数量多，且对于超高集成度的液压执行器，常规机加工切 削已无法满足要求，需要使用 3D 打印；
（3）实现液压力的高响应比较复杂，液 压的伺服控制需要独立的电机伺服泵和力传感器.这些因素导致液压方案制造成 本居高不下，难以走出实验室、走向商业化。
1X Technologies（NEO） 作为 OpenAI 领投的人形机器人厂商，自 2014 年成立开始，就专注于开发 具有高度灵活性和可扩展性的人形机器人。1X Technologies 的旗舰产品是 EVE，一款拥有两臂、两眼和四轮底盘的机器人，可以在各种环境中执行多种任 务，如巡逻、监控、搬运等。1X Technologies 目前在研发一款名为 NEO 的双 足机器人，预计将于 2024 年发布。 1X 对于执行器系统的创新点在于坚持研发无齿轮的方案。公司认为机器人 复制人类的灵活性和效率的巨大难点在于齿轮传动的使用，尽管齿轮提供动 力，但是它们也会增加重量、降低自然动力、阻碍敏捷性。人形机器人如果采 用传统技术（齿轮比约为 80：1），其惯性可能相当于脚上负重 24kg，而 1X 的 无齿轮系统能够降低惯性至 0.5kg，同时 1X 还成功开发出无需使用齿轮即可实 现约 80%人类肌肉力密度的电机。
智元机器人（远征 A1） 2023 年 8 月，智元机器人发布其首款人形机器人远征 A1，远征 A1 身高 175cm，重量 55kg，整体为类人造型。在硬件设计上，全身有超过 49 个自由 度，搭载了谐波一体关节、直线推杆、无刷行星伺服、空心杯电机等驱各类执 行器。这些执行器让它就像有了人类关节一样，具有做各种动作的灵活性。该机器人搭载的 Power Flow 关节电机，峰值扭矩 350Nm，重量 1.6kg，配有水冷 循环散热。腿部采用反曲膝设计，相对于正曲膝设计，可以帮助机器人有更多 操作空间，更适合干活。灵巧手的设计，拥有 12 个主动自由度，5 个被动自由 度，采用驱动内置。另外还有配有基于视觉的指尖传感器，可以分辨操作物的 颜色、形状、材质等。远征 A1 不止是足式的，还可以轮式的。机器人灵巧手， 也支持自主更换。
宇树科技（H1） 2023 年 8 月中旬，宇树科技发布旗下首款通用人形机器人产品 H1，采用轻 量化材料设计，整体重量只有 47kg，整身拥有 19 个自由度，行走姿态轻盈稳 健，为适配大负载，高密度，大功率的需要，宇树专门为 H1 人形机器人设计了 扭矩密度更高的 M107 关节电机，峰值扭矩达到了 360Nm，而髋关节电机扭矩则 为 220Nm，踝关节为 45Nm，手臂关节则为 75Nm。目前 H1 人形机器人行走速度 可以达到 1.5m/s，潜在运动能力可达 5m/s。在续航方面，H1 人形机器人搭载 15Ah 电池，最大电压 67.2V，可满足连续 1 小时的运动续航标准。
达闼科技（XR4） 2023 年 8 月，达闼机器人在世界机器人大会上发布了人形双足机器人 XR4 （七仙女）。XR4 是一款达闼云端大脑赋能的、面向全场景应用的全尺寸、全功 能通用人形双足机器人，高 165cm，重 65kg，全身采用轻质高强度的碳纤维复 合材料，拥有 60 多个智能柔性关节，采用并联驱动结构和高扭矩密度电机，峰 值扭矩高达 600Nm。
傅利叶智能（GR-1） 2023 年 7 月 6 日，傅利叶智能在 2023 世界人工智能大会上发布 GR-1 通用 人形机器人，该机器人采用自研 FSA 高性能一体化执行器，拥有强大且灵活的 运动性能。与传统概念型产品不同，傅利叶智能表示，本次发布的 GR-1 通用人 形机器人已具备商业化落地的能力。GR-1 身高 1.65 米，体重 55 公斤，全身自 由度达 40 个，最大关节模组峰值扭矩可达 300Nm，步行速度可达到 5km/h，负 重 50kg。GR-1 采用电驱动技术，能够满足机器人的运动需求，具备高度的精确 性和灵活性。
傅利叶方面表示，相较液压驱动，电驱技术性价比更高，有着商 业规模化量产优势，同时在节能和资源利用方面也具有优势。在 GR-1 通用人形 机器人上，傅利叶智能采用了自主研发的 FSA 高性能一体化执行器系列，能够 确保 GR-1 通用人形机器人在行动过程当中的灵活性，在落地的商业化任务场景 下，具备力量、稳定性、负载适应能力以及安全性与可靠性。
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