◎ “液冷”开始进入关节。

△ 撰文：董志洋

人形机器人把400米跑进40秒后，关节里不断积累的「热」也藏不住了。

8月26日，第二届世界人形机器人运动会在北京闭幕。大型机器人400米最好成绩从上届1分28秒03提高至38秒15，1500米最好成绩从6分34秒40缩短至2分21秒64。

华科冷芯披露，多家客户、多台机器人搭载了其液磁悬浮微型泵和相关液冷产品，主要参加400米、1500米等高负载竞技项目。

不同于100米主要考验短时间爆发，进入400米和1500米，关节电机需要更长时间维持高电流和高扭矩，绕组、驱动器与传动部件产生的热量随之积累。

温度接近保护阈值，控制系统便会限制电流，关节输出也会下降。

液冷进入赛场，延缓温升和功率下降，让机器人在更长的比赛时间里保持速度。

围绕持续输出，微型泵、液冷环、关节模组和整机热控系统正在组成一条新的机器人供应链。

01.

赛场开始比拼持续输出

2026年4月，荣耀“闪电”以50分26秒完成北京亦庄人形机器人半程马拉松并夺冠。该机器人采用闭环液冷系统，公开液泵流量超过4L/min。

几个月后，“闪电”又参加第二届世界人形机器人运动会的100米、400米和1500米项目。华科冷芯称，其液磁悬浮微型泵用于“闪电”的液冷回路。

一台“闪电”机器人在400米比赛中意外跌倒，重新起身后继续完成比赛。泵和液路在机器人落脚、摆动、转身与跌倒过程中仍要保持循环，这类动态工况与固定设备中的液冷系统差异明显。

人形机器人的热源分布在关节电机、驱动器、计算芯片和电池。跑步时，下肢关节反复输出大扭矩，绕组中的铜耗转化为热量，紧凑的关节外壳又压缩了空气流动和散热空间。

峰值扭矩通常只能维持较短时间，持续运行后，绕组、永磁体和驱动器温度上升。控制系统为保护器件，会逐步限制电流和输出功率。

参数表上的峰值扭矩相近，跑起来可能完全不同。散热能力更强的机器人可以更晚触发热保护，在长距离运动中维持更高的速度。

当然，工厂里的连续搬运和反复装配也依赖这种能力，机器人完成一次动作看峰值输出，连续工作则取决于热稳态下还能保留多少扭矩。

02.

3毫米液冷环贴近关节热源

前不久，华科冷芯与华中科技大学罗小兵教授团队完成的一项机器人关节液冷研究正式发表。论文题为《面向高性能人形机器人的环形流道液冷环设计、分析与实验验证》，刊登于《International Communications in Heat and Mass Transfer》。

研究团队设计了一款围绕机器人关节执行器布置的环形液冷环。其内径为120mm、外径126mm，厚度3mm、高57.6mm，内部包含10层环形流道，每条流道截面为1.5mm×1.5mm。

未配置主动冷却的关节，热量通常需要从绕组经过绝缘层、定子和壳体，再传到周围空气。关节空间封闭，空气对流能力有限，绕组和驱动器附近容易形成高温区域。

这款液冷环贴合圆柱形执行器安装，冷却液进入分流结构后，被送入多层并联流道，在电机周围完成换热，再从出口汇集流出。

3mm厚度让液冷结构可以进入紧凑关节，十层流道增加了有限空间内的换热面积，也让冷却液沿电机圆周分布，减少局部热量堆积。

研究团队先通过仿真考察250W热负荷和115.04W/cm²热流密度下的温升。在40℃入口液温条件下，无主动冷却时，等效热源温度接近380℃；加入液冷环后，温度保持在85℃以下。

380℃与85℃均为仿真结果。实验环节采用1:1液冷环样件，以铜块和两根加热棒模拟关节电机内部的主要发热区域，实验回路使用水作为冷却介质。

在100W热负荷、0.5L/min流量下运行60分钟后，铜质等效热源温度达到82.9℃，液冷环温度为69.1℃，二者相差13.8℃。此时回路压降约为12.2kPa。

流量从0.4L/min提高至0.6L/min后，对流换热系数由1027W/(m²·K)升至1340W/(m²·K)。实验流量由0.1L/min增加至0.75L/min时，压降由3.3kPa提高到19.7kPa。

提高流量可以加强换热，也会增加回路阻力和水泵负担。关节液冷需要在温度、泵功率和管路压力之间匹配合适的工作点。

论文根据实验数据建立了环形流道的传热关联式，预测结果与实验数据的最大偏差在±6%以内。这套模型可以用于计算不同流量和热负荷下的换热表现，为液冷环尺寸调整提供依据。

实验使用的HD01泵来自华科冷芯，该产品采用液磁耦合悬浮技术，企业公开参数包括超过2万转/分钟、最大流量6L/min、扬程18m，尺寸约34mm×34mm×34mm，重量不足100g。

华科冷芯还披露，HD01在运行状态下通过500G冲击测试。转子运行时不依靠传统机械轴承接触，可以减少高速旋转中的机械摩擦和轴承磨损。

液冷环负责从关节吸收热量，HD01负责推动冷却液穿过流道和管路。泵的流量、扬程和体积，会直接影响整套液冷回路能否装进机器人。

03.

散热继续向绕组推进

环形液冷环围绕电机外部布置，最新关节产品已经把冷却介质送到绕组附近。

8月26日，因克斯发布EC-A10825-P2-24H-LC液冷关节。该产品峰值扭矩450N·m，额定扭矩260N·m，可连续输出；额定扭矩与峰值扭矩之比达到0.58。在72V电压下，关节峰值输出转速为240rpm，整机重量3.15kg。

按公开参数计算，这款关节的峰值扭矩密度约为142.9N·m/kg，额定扭矩密度约为82.5N·m/kg。

相比只强调短时间爆发的产品，260N·m额定扭矩更直接对应机器人持续奔跑和高负载运动时的输出能力。

因克斯称，目前多数液冷关节主要通过电机外壳间接散热，其新关节将冷却液送至电机内部绕组。

绕组是电机铜耗的主要发生区域，减少绕组与冷却介质之间的传热环节，可以加快热量排出。

按照因克斯的测试口径，这种直接冷却方式的效率接近传统方案的两倍。

在第二届世界人形机器人运动会中，搭载因克斯液冷关节的客户机器人跑出10m/s的峰值速度。

因克斯与客户评估认为，电机可以支持机器人以超过13m/s的速度持续奔跑，同时将电机外壳温度控制在70℃以内。

跳高项目对关节提出了另一组要求。

机器人起跳时，腿部关节需要在很短时间内释放较大扭矩；落地时，关节又要承受明显冲击。

因克斯称，这套液冷关节可以支持机器人跳到3m以上，其结构强度、抗冲击能力和驱动爆发力也在比赛工况中接受了检验。

跑步和跳高对应两种热负荷，前者要求关节在较长时间内维持功率，后者要求电机短时间输出较高扭矩，并承受落地冲击。因克斯试图用同一款液冷关节兼顾连续输出与瞬时爆发。

因克斯还在研发峰值扭矩600N·m和900N·m的液冷关节，计划于2026年11月推出。

产品规格继续向上扩展，意味着液冷将进入负载更高的髋关节、膝关节及其他大型执行器。

除了让冷却液进入电机内部，散热材料也在继续靠近绕组。

2026年，浙江大学团队提出一种面向人形机器人关节电机的相变水凝胶散热方案。研究人员将多孔水凝胶制成与定子槽匹配的结构，直接嵌入绕组附近。

关节电机工作时，定子绕组是主要热源。

传统散热路径需要让热量经过定子、壳体等结构再向外传递，路径越长，热量越容易滞留在电机内部。

多孔水凝胶贴近绕组后，其中储存的水分受热蒸发，利用相变潜热吸收热量，相当于在热源旁增加了一层吸热结构。

水凝胶内部的多级孔隙既要容纳水分，也要给水蒸气留出扩散通道。

研究团队制备的水凝胶可蒸发含水量达到86.7%，可承受4.0MPa的压应力，并在多次脱水、补水循环中保持散热能力。

在不同转速和负载条件下，水凝胶电机的绕组温度和外壳温度均低于原始电机。其中，在转速100rpm、负载6Nm的实验中，绕组峰值温度降低24.5℃。电机达到温度上限前的最长运行时间延长43.1%，温升引起的扭矩波动也有所减小。

绕组液冷依靠循环流体持续带走热量，相变水凝胶则利用水分蒸发吸收短时间内集中产生的热量。

两种方案采用不同介质和结构，但方向一致：把散热环节从关节外壳继续向电机内部推进，缩短热量离开绕组的路径。

散热硬件之外，温度也开始直接参与机器人的运动控制。

2026年，华中科技大学研究团队把Unitree A1整机热模型纳入强化学习训练。模型覆盖12台关节电机、机载计算机和外部环境，并根据电机电流、关节运动、机械摩擦及机器人移动带来的空气对流，持续估算各个热节点的温度变化。

训练分为两个阶段：

第一阶段让机器人获得在草地、坡面、石板路和台阶等地形上的基本运动能力；

第二阶段加入热感知策略，读取各关节的实时温度，并对原有动作进行修正。

关节温度较低时，控制策略基本保留原来的步态；温度逐渐升高后，动作修正幅度随之增加，减少高温电机继续承受重复的大负荷。

真机实验中，Unitree A1携带3kg负载，在草地、鹅卵石路、坡面和台阶组成的约0.65公里路线中行走。

普通运动策略运行约5分钟后，一台膝关节电机超过温度阈值，机器人未能完成一半路程。

加入热感知控制后，A1用约13分钟走完全程，最高电机温度保持在50℃以下。

热感知控制本身不会增加散热能力，它改变的是热量产生的节奏和位置。液冷系统负责把已经产生的热量排出，水凝胶吸收绕组附近的集中热量，控制策略则避免少数关节长时间处于高负荷状态。

机器人连续运行能力开始同时取决于冷却结构、散热材料和运动策略。

当散热开始与运动控制协同，液冷便不再只是单个关节的结构设计，而会进入机器人的整机热管理系统。

04.

液冷进入整机设计

华科冷芯成立于2024年，悬浮微泵技术来自华中科技大学成果转化。公司产品包括高速悬浮泵、平板泵和液冷系统方案。

2026年3月，华科冷芯完成数千万元Pre-A轮融资，由格致资本领投，飞荣达、水木清华校友基金和华工创投参与，中科创星继续投资。

飞荣达本身提供导热材料和液冷模组，其参与投资，将华科冷芯的微型泵与散热材料、模组和系统设计连接起来。

华科冷芯已经将悬浮微泵用于机器人、数据中心和商业航天。企业披露，其机器人产品在部分客户验证中，将关节模组满负载运行时间从20分钟提高至2小时以上；公司已建成首期悬浮微泵量产线。

数据中心的泵长期安装在固定设备中，机器人内部的微型泵会跟随机身承受冲击。尺寸、重量和运行状态下的抗冲击能力，构成了机器人用泵的主要产品差异。

整机厂已经把液冷扩大到更多热源，比如宇树在募投项目中把机器人集中式热控系统列为研发课题，拟投入募集资金5600.33万元。

研发内容包括高压紧凑液泵模组、柔性长寿命液冷管路、高密度复合换热器和增材制造热源冷却结构。宇树还计划建设液冷散热系统测试平台和伺服关节综合热测试舱。

宇树提出的架构将电机、边缘计算模组和主控芯片等热源集中接入液冷系统，再通过换热模块统一排热。

机器人全身分布着多个关节和计算单元，液冷管路需要跟随身体弯曲和扭转。管路寿命、接头密封和换热器位置会影响本体结构，整机厂需要在设计阶段确定热源与液路的布局。

微型泵企业提供流体动力，关节厂商把冷却结构集成进执行器，材料与散热企业负责导热和换热模组，整机厂统筹液路。

机器人液冷的产品形态已经从单个散热部件延伸到整机热管理。

运动会首先让液冷与跑步成绩联系起来。进入工厂后，机器人需要反复搬运和装配，同一组关节可能连续运行数小时。届时，热稳态下的负载、速度和动作节拍会比一次冲刺更重要。

关节热管理正沿着两条路径深入。

液冷环、绕组直接冷却和相变水凝胶不断接近发热位置；集中式热控则把关节、芯片和其他热源纳入整机循环。

峰值扭矩决定机器人能否完成高强度动作，连续扭矩和热稳态决定它能工作多久。

液冷从机器人运动会跑向产业市场，争夺的正是后一项能力。

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