机器人电源：电源技术赋能机器人升级迭代

9月16日，AI机器人初创公司Figure宣布完成C轮融资，获超10亿美元承诺资金，投后估值390亿美元。Figure创始人在社交平台表示，Figure即将发布三项重大公告——未来三天每日发布一项。目前Figure人形机器人凭借全电驱架构、自主决策能力及供应链成本优势，已在工业场景实现初步商业化落地。

今天为大家讲解机器人电源。

机器人电源的定义与核心功能

机器人电源系统是指为机器人本体及各功能模块提供持续、稳定能量供给的核心组件集合。它不仅包含直接储能的装置，还涵盖能量转换、传输及管理的相关设备。根据《机器人本体电源线缆技术规范》等行业标准，机器人电源需满足额定电压450/750V及以下的动力传输要求，同时适配机器人运动部件的动态工作特性。

机器人电源的核心功能首先是能量供给的持续性，需根据机器人作业强度动态调节输出功率；其次是供电品质的稳定性，通过稳压、滤波等技术将电压波动控制在±2%以内，避免精密传感器及控制单元因电压骤变受损；最后是安全防护的全面性，需具备过充、过放、过流、短路及过温保护功能，同时满足行业标准的阻燃要求，确保在复杂工况下的运行安全。

数据来源：行行查 | 行业研究数据库 www.hanghangcha.com

机器人电源的分类体系

1）按供电方式分类：
有线电源通过电缆直接从电网取电，如固定安装的工业机械臂多采用额定电压380V的三相交流电源，配合伺服驱动器实现能量转换。其优势是持续供电能力强，无需考虑续航问题，但电缆的存在限制了机器人的运动范围。无线电源则通过电磁感应、磁共振或射频技术实现能量传输，适用于洁净车间、危险环境等不便于布线的场景，但传输效率（目前最高约85%）和传输距离仍是主要技术瓶颈。

电化学储能型：电化学储能型是目前应用最广泛的类型，其中锂离子电池凭借能量密度高、循环寿命长的优势，占据服务机器人和轻型工业机器人市场九成以上的份额。其主流技术路线包括三元锂电池和磷酸铁锂电池，前者能量密度更高，适用于对续航敏感的巡检机器人；后者安全性更优，多用于医疗及家用服务机器人。燃料电池电源作为电化学储能的重要分支，通过电化学反应直接将燃料能转化为电能，具有续航时间长、零污染排放的特点。质子交换膜燃料电池（PEMFC）工作温度低于100℃，启动时间短，已在无人配送机器人、水下机器人等场景实现商业化应用。但高昂的催化剂成本及氢气存储难题，限制了其大规模普及。

机械储能型：电源以超级电容为代表，其能量密度较低，但功率密度极高，充放电响应时间小于1毫秒，特别适用于需要频繁启停、瞬时大功率输出的场景。超级电容的循环寿命可达10万次以上，且工作温度范围宽（-40℃-70℃），可与锂电池组成混合电源系统，实现优势互补。

新型储能型：目前处于产业化初期。可太阳能供电，即采用柔性光伏板与储能电池结合，适用于户外巡检机器人；还可以通过电磁感应或磁共振实现非接触供电，适用于洁净车间。

机器人电源的核心构成

机器人电源能量管理系统（EMS）中的硬件采集层包含电压传感器、电流传感器及温度传感器，实时监测电池单体电压（精度±10mV）、回路电流（精度±1%）及电芯温度（精度±2℃）。控制决策层采用32位MCU或DSP作为主控单元，通过卡尔曼滤波算法估算电池剩余电量（SOC）和健康状态（SOH），并基于模糊控制策略实现充放电均衡管理。执行层由功率开关管、均衡电阻等组成，根据控制指令调节充放电电流，当检测到异常状态时，可在50毫秒内切断主回路，保障系统安全。此外，EMS还具备与机器人主控系统的通信功能，实现能量需求预测与动态分配。

机器人电源的关键性能指标

机器人电源的关键性能指标包括能量密度、功率密度、充放电效率、循环寿命及安全性。能量密度决定机器人的续航能力，工业移动机器人要求不低于150Wh/kg，而无人机机器人需达到250Wh/kg以上；功率密度反映瞬时功率输出能力，例如焊接机器人等大功率设备需≥500W/kg；充放电效率直接影响能源利用率，主流锂电池系统的充放电效率在85%-95%之间；循环寿命通常以容量衰减至80%为终点，工业级电源要求不低于2,000次循环；安全性通过热失控温度、短路电流响应时间等指标衡量。

机器人电源的应用与特点

工业机器人电源需满足高可靠性和恶劣工况适应性。以汽车焊接机器人为例，其电源系统需具备抗电磁干扰能力，在多台设备同时工作的车间环境中保持稳定输出；同时，电缆要具有耐磨性，能经受百万次以上的弯曲疲劳试验。为应对连续作业需求，部分高端工业机器人采用有线电源与超级电容混合供电方案，在电网电压波动时通过超级电容补偿瞬时功率，保障焊接质量的一致性。

服务机器人电源注重轻量化和快充性能。家用服务机器人重量通常控制在5kg以内，要求电源能量密度≥200Wh/kg，同时采用模块化设计便于更换；餐饮配送等机器人需支持快充功能，采用快充协议与电池热管理协同控制，避免充电过程中温度超过45℃。此外，服务机器人多工作于人员密集环境，电源系统需通过较高级别的阻燃认证，并具备防漏液、防冲击设计。

特种机器人电源强调极端环境适应性。巡检机器人工作于高压输电线路或油田矿区，电源需具备IP67以上防护等级，且能在-30℃-60℃温度范围内正常工作；水下机器人电源则需考虑防水耐压性能，通常采用金属密封壳体配合防水电缆。核工业机器人电源还需具备抗辐射能力，可采用辐射硬化处理的电子元件。

机器人电源行业的上游为核心原材料与元器件层，是产业链的性能基石。原材料以锂电池关键材料为主，三元锂（NCM）和磷酸铁锂（LFP）正极材料分别适配不同场景，搭配石墨负极、锂盐电解液及PE/PP隔膜；关键元器件包括电芯，电源管理芯片与功率半导体，以及传感器、连接器等，技术壁垒高且头部企业集中度显著。

中游是能量转换与集成中枢，聚焦电源系统的设计、制造与测试。设计阶段需根据机器人各模块电压电流需求选择合适拓扑结构等；制造过程涉及原理图绘制、PCB布局及元件组装，需遵循大电流路径优化、热设计等工艺规范；测试环节则围绕效率、纹波、温度等指标开展验证，确保电源在复杂工况下的稳定性与适配性。

下游为能量应用场景终端，覆盖各类机器人细分领域。工业机器人要求电源具备高倍率放电与抗干扰能力，以应对电机启停的瞬时大电流；服务机器人注重电源的能量密度与安全性，满足室内长时间运行需求；特种机器人如巡检、医疗机器人，则需根据特定环境强化防水、抗震等防护性能，形成差异化的应用需求体系。

沙利文数据显示，全球与中国机器人用电池出货量呈现出显著的增长趋势。2024年，全球与中国包含人形及其他专用领域机器人的电池出货量分别为10.0GWh和6.8GWh。预计到2030年，全球和中国机器人领域电池出货量有望分别增长至68.9 GWh 和45.4GWh。

机器人电源发展呈现技术多元融合与场景深度适配的趋势。电池领域，半固态电池凭借 300Wh/kg 能量密度和 170℃安全阈值率先在人形机器人普及，全固态电池中试线加速建设但成本仍是量产关键瓶颈。无线充电通过动态耦合共振技术实现 ±15cm 偏移下 93% 效率，使 AGV 有效工作时间提升 40%，特斯拉 Optimus 等机器人已实现 24 小时不间断作业。AI 电源管理系统如 Xyber-BMS 通过场景化能耗预测优化续航，配合氮化镓芯片将转换效率提至 98.5%，电源体积缩减 30%。柔性结构电池实现能量存储与结构支撑一体化，模块化设计与 IP69K 防护则适配工业、医疗等多场景，推动机器人向高效、安全、泛在续航演进。

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