机器人散热行业报告：扬帆起航日，散热决胜时

证 券 研 究 报 告机器人散热行业报告：扬帆起航日，散热决胜时证券分析师：马天一A0230525040004李冲A0230524070001王艺儒A0230523110003..www.swsresearch.com证券研究报告2投资要点◼散热地位跃升，失效风险连锁致命。不同于传统散热场景，人形机器人存在关节空间受限、电机持续高负荷、指尖热密度超AI芯片等痛点，需搭配智能温控系统，是多维度交叉的系统级难题。一旦散热失效，性能上会触发主动降频，导致精度和节拍下降；安全上则可能过热停机甚至短路起火。散热能力，直接决定具身智能能否稳定持久地发挥性能。◼热源高度耦合，核心模块分布集中。人形机器人热量主要来源于三大核心模块，其中关节执行器为核心热源，设备搭载20-50个执行器，含电机、驱动器等多重子热源，贡献整机50%-60%热量；算力单元次之，SoC、GPU等核心芯片高负荷工作时瞬时功耗达50-300W，热流密度极高，占比约20%；电源系统的各类转换、驱动器件产生12%-15%热损耗，多热源叠加大幅提升散热管控难度。◼技术持续迭代，市场空间稳步扩容。行业散热方案已从传统被动散热，迭代形成风冷、液冷、仿生技术等多元路线。其中风冷技术最为成熟、应用范围最广；液冷散热效率优势突出，伴随机器人整机功耗持续提升，液冷方案行业渗透率有望持续跃升。随着人形、四足机器人产业化进程加速，整机出货量高增、价格稳步下探，持续带动热管理需求释放，我们预计2030年全球人形、四足机器人主动散热市场规模约180亿元，赛道成长空间充足。◼投资分析意见：1）东方电热（新设子公司专攻机器人热管理，技术迁移成熟，先发优势显著）；2）同星科技（产品适配机器人多场景积热难题，已有送样验证与小批量供货）。◼风险提示：1）下游需求落地不及预期风险；2）技术迭代与验证风险；3）高端材料供应链风险；4）行业规模化进程缓慢风险。www.swsresearch.com证券研究报告31 机器人散热为何关键？散热决定性能上限，失效风险高◼机器人热管理已从幕后工程约束，跃升为决定产品力的核心变量。不同于 AIDC和汽车散热，其难点在于：关节空间极受限，驱动电机持续高负荷，灵巧指尖热密度甚至超过部分 AI 芯片，还需实时测温智能调节，是多种维度深度交叉的系统级难题。◼散热失效的代价是连锁性且致命的。①性能层面：控制系统主动降频，导致节拍延长、精度下降；②寿命层面：核心元件遵循“10℃法则”，温度每升高10℃寿命减半；③安全层面：关节温度飙升至120℃以上，将触发过热保护停机，甚至引发电路短路起火。散热能力，正在成为具身智能能否“发挥全力、稳定持久”的无声基石。资料来源：洞见热管理，上海熙德热传科技有限公司，奥迪威传感器，宿迁日报，电子工程专辑，北京日报网，申万宏源研究项目人形机器人（估算）博尔特（人类）关键结论百米成绩21.50 秒9.58 秒人类运动效率仍领先总能量8,280,000 J11,720,800 J人形机器人（特斯拉）2.3kWh人类按成年人2800千卡/天峰值功率2,240 W（关节瞬时）2,600 W（起跑阶段）人类爆发力仍占优有效机械功2,350-4,700 J（5-10%）16,316-20,395 J（20-25%）人类效率为机器人2-4倍废热总量42,300-44,650 J（>90%）61,185-65,264 J（75-80%）机器人废热占比更高，但总量更低热流密度>100 W/cm²（关节局部）~1 W/cm²（体表平均）机器人散热难度指数级高于人类核心挑战毫米级空间散热（触发降频）肌肉供氧与代谢热管理机器人需突破物理极限；人类受限于生理极限表1：机器人能量转化效率较低，90%的能量都转换成了热量时间活动事件详情2025.4北京亦庄首届人形机器人半程马拉松清华大学天工 Ultra 奔跑至 18 公里处因关节过热触发保护停机，工作人员全程随行，使用液氮喷罐对关节持续紧急降温2025.10特斯拉Optimus 耐久批量测试千台机器人长时间行走测试普遍出现关节电机高温报警，散热设计冗余不足，成为项目暂停量产、重新优化硬件结构的核心缺陷2026.4第二届北京亦庄人形机器人半程马拉松活动中部分工作人员一路小跑，跟着部分机器人“手动降温”表2：高温故障频发，热管理成为核心瓶颈www.swsresearch.com证券研究报告42 机器人热源：三大热源集中耦合，关节执行器占比最高◼人形机器人热源分布高度集中且相互耦合。整机热源主要集中于三大模块：•1）关节执行器：每个机器人基本都拥有 20-50 个执行器，每个执行器内部包含电机绕组、驱动器/逆变器、和减速器三个子热源，整体热源占比约50-60%。•2）算力单元：SoC/GPU/NPU在高负荷视觉处理与动态轨迹规划时，瞬时功耗50-300W，热流密度极高，必须有专门散热路径，占比约20%。•3）电源系统： BMS、电机驱动IC、DC-DC转换器等电源链路器件，合计贡献整机约12-15%的热损耗。计算单元（开发+运控）高能耗推理区电池系统大电流放电产热灵巧手图1：人形机器人的热源主要分布（以宇树机器人为例）图2：人形机器人整机热源功率分布（基于Optimus Gen3参数（见左表）推算）类别参数数值基本参数身高173 cm体重57 kg执行器28 个自由度200+功耗静坐~100 W慢走~500 W峰值695-1480 W热源占比关节执行器~55%算力单元~%电源电子+传感器~25%大功率关节（关节执行器）资料来源：Physic AI Future，热管理，宇树科技官网，鲲弘电子，申万宏源研究www.swsresearch.com证券研究报告3 机器人散热方案：风冷最广泛，液冷最高效5◼随着功率密度持续攀升，机器人热管理技术从被动走向主动，形成四条差异化路线：◼1）被动散热：依赖自然对流与热辐射，零功耗、高可靠，但仅适用于低功率场景。◼2）主动风冷：通过微型风扇与优化风道强制对流，是目前最成熟、应用最广泛的方案。◼3）液体技术：散热能力最强，其中冷板式液冷是当前主流方案。近期《Device》期刊还报道了受人体循环系统启发的柔性微流控冷却技术，专为解决人形机器人芯片散热而设计。◼4）前沿和仿生方案：业界持续探索机器人散热方案，相变材料、蒸发冷却、热电制冷、仿生血管网络等创新技术相继落地。图5：Kengoro机器人内部蒸发冷却系统图4：人形机器人热管理方案综合性能雷达图图3：人形机器人各部位的液冷方案示例资料来源：电机联盟，热传智能制造，申万宏源研究www.swsresearch.com证券研究报告4 机器人各散热方案对比6资料来源：热传智能制造，公开资料整理，申万宏源研究方案类型关键技术/材料热效率系统增重成本主要零件价值量优点缺点应用厂商被动散热热管、石墨烯、拓扑优化骨架低-中低低热管40%-50%结构简单、零功耗、高可靠性、无噪音、免维护。散热能力有明确上限，无法应对持续高功率热源，散热效果严重依赖外部环境对流条件。Atlas机器人关节主要是被动散热导热界面材料5%-15%其他35%-55%主动风冷微型风扇、风道中-高中中风扇40%-55%技术成熟，性价比高，散热效果显著优于被动方案，