一、引言：入户场景下的核心挑战
•人形机器人正经历从结构化工业环境向非结构化家庭环境的转移。在这一转变中，其作为自主智能体的核心能力“持续工作能力”，已成为制约其广泛入户的最关键瓶颈。本报告旨在系统梳理当前人形机器人的续航技术现状，量化分析其在实际家庭应用中的局限，并基于前沿技术发展，提出具备现实指导意义的续航标准与突破性技术路径。
二、主流技术续航能力详析与能效瓶颈
•当前，人形机器人普遍采用基于三元锂或磷酸铁锂化学体系的高能量密度锂离子电池，但其综合性能在入户场景下面临严峻挑战。
1. 典型续航数据与能效分析：
•轻型机器人（整机重量≤40kg）：典型功耗范围300-500W，受限于1-2kWh的载电量，持续高强度运行时间普遍被限制在1.5-3小时。其单位质量功率密度（比功率）虽高，但单位质量能量密度（比能量）仍是硬约束。
•中型机器人（整机重量40-80kg）：为支撑更大负载与更高动态运动（如快速行走、负重），功耗可攀升至800W-1.5kW。即使配备3-5kWh电池包，在复杂任务序列下，续航也常被压缩至1-2小时，高动态任务下甚至不足1小时。
2. 能量密度与系统集成瓶颈：
•目前商业化应用的顶级锂离子电芯能量密度集中于280-320Wh/kg区间。考虑到电池包内部的成组效率、热管理及结构件，系统级能量密度通常下降至200-250Wh/kg。这直接限制了在有限机器人结构空间内可携带的总能量。
3. 充电与循环寿命权衡：
•主流1C至2C倍率快充可在30-60分钟内将电量充至80%，但会加速电池内部不可逆的容量衰减。频繁的快充与深度放电，可能导致电池在300-500次循环后容量显著下降至初始值的80%以下，间接推高全生命周期成本。
三、续航短板引发的系统性风险与用户体验缺陷
1. 功能性失能与性能妥协：
•任务中断：家庭清洁、烹饪辅助等连续任务通常需要2-4小时不间断工作，当前续航迫使机器人执行“任务分片”，严重依赖人工干预与调度，autonomy（自主性）名存实亡。
•性能降级：为保续航，软件策略常采取“降频”运行，如降低关节伺服响应速度、限制步频与臂展运动加速度，导致机器人行为迟缓，无法胜任如扶助、应急响应等需要爆发力的场景。
2. 用户信任与安全风险：
•交互体验割裂：用户需以“伺候”机器的心态频繁为其寻找充电桩，与“无缝助手”的产品定位背道而驰。
•安全隐患：电量预警机制不完善可能导致在执行关键任务（如楼梯行走、持握重物）时突发软/硬件保护性关机，造成人、机、物损伤。
3. 经济成本与市场推广阻力：
•隐性成本增加：为实现基本可用性，部署方案常需配套专用充电基站、网络化充电设施甚至备用电池，显著提升总拥有成本。
•市场接受度：多项独立市场调研（如引自国际机器人联合会IFR、寰识科技、ABI Research等行业分析机构）均指出，超过70%的家庭用户将“单次充电续航不低于4小时”视为购买决策的临界点。
四、续航能力对入户应用场景的量化影响
1. 场景覆盖度不足：
•日常家务：一次完整的全屋深度清洁（约100平方米）需2-3小时，当前技术无法独立完成。
•居家看护：对老人或幼儿的持续监护需要8-12小时以上的待机与间歇性活动能力，其中包括突发情况的应急处理。
•家庭安防与自动化： 夜间巡逻、离家模式下的设备联动管理等场景要求机器人具备24/7的在线潜力和低功耗待机能力。
2. 生态协同价值受损：
•在智能家居生态中，机器人被寄望于作为移动交互中枢。其续航不足导致的频繁“离岗”，会中断与其他智能设备的协同，破坏全屋智能体验的连贯性与可靠性。
五、入户应用的基本续航标准与技术要求
•基于对家庭活动模式与任务能耗的建模分析，行业共识已趋于明确：
1. 基础续航门槛：≥4小时连续工作能力。此标准能覆盖90%以上的单次连续性高频家务任务，是用户体验的“生死线”。
2. 理想运营目标：≥8小时续航或单日覆盖能力。支持一个白天的常态化待机与间歇性工作，无需日间补能，符合人类对“全天候助手”的心理预期。
3. 关键技术指标：
•系统级能量密度：≥400 Wh/kg。这是实现8小时续航，同时不牺牲机器人运动性能的物理基础。
•充电效率：支持在10-15分钟内将电量从20%补充至80%以上，以匹配人类休息间隔。
•循环寿命：≥1000次完整循环后容量保持率高于80%，以保障3-5年的正常使用寿命。
六、突破性技术路径展望：超越固态电池
1. 固态电池的核心价值与进展：
•安全性：固态电解质不可燃，并能有效抑制锂枝晶穿刺，从根本上解决了传统锂电池的热失控风险，对于入户应用至关重要。
•高能量密度：采用金属锂负极成为可能，理论能量密度可达500Wh/kg以上。目前国内外领先实验室及企业（如QuantumScape、丰田、宁德时代等披露的数据）已实现原型样品在400-500Wh/kg的突破。
•循环寿命与快充潜力：固态体系对界面稳定性的改善，有望实现更长的循环寿命，并对超高倍率充电具备更好的兼容性。
•产业化时间表：截至2025年末，行业普遍处于中试线（Pilot Line）运行与工程样品验证阶段。预计在2027-2030年间，可实现规模化量产与初步商业化应用，但初期成本将是主要制约因素。
2. 并行与互补技术路径：
•高比能锂离子体系演进：硅碳复合负极、高镍单晶正极、固态电解质掺杂等技术，正在推动液态锂电池能量密度向350-400Wh/kg的天花板逼近，是近期（3-5年）内可行的过渡方案。
•混合电源系统（HPS）：将高功率的超级电容或高倍率电池与高能量的主电池结合。前者用于回收制动能量、满足瞬时大功率需求（如起身、爬梯），后者提供基础续航，可整体提升系统能效与电池寿命。
•无线充电与自主补能：通过家庭内部署的稀疏无线充电点，机器人可在执行任务间隙进行“碎片化”能量补充，这降低了对单次续航的极致要求，是解决续航问题的系统级方案。
七、结论与综合建议
•当前人形机器人的续航能力是其入户应用的“阿喀琉斯之踵”。仅依靠优化现有锂离子电池技术与能耗管理软件，已无法弥合性能与需求之间的巨大鸿沟。
产业突破需遵循“远近结合，多路并行”的策略：
•短期（未来2-3年）：聚焦于现有锂电体系的最大化利用，包括轻量化结构设计、基于AI的实时能效管理算法，以及混合电源系统的集成，力争将实用续航提升至3-4小时的临界点。
•中长期（2027年及以后）：全力攻克固态电池的规模化制造工艺与成本控制难题，将其作为实现8小时以上理想续航的终极解决方案。同时，推动无线充电等基础设施的标准化与家庭部署。
•唯有当产业链协同努力，达成 “单次续航4小时底线、系统能量密度400Wh/kg、快速补能”这一综合目标，人形机器人才能真正从实验室和特定场景中走出，成为每个家庭中可靠、实用且值得信赖的成员。
八、免责声明
本报告基于截至2025年10月25日的公开技术文献、权威行业分析报告（包括但不限于国际机器人联合会、IEEE、《机器人4S店.中国》市场调研报告、中国电子学会机器人专业委员会等机构发布的相关白皮书与预测）、以及经同行评议的学术期刊论文进行编纂。报告作者已力求内容之准确与客观，然技术发展日新月异，市场环境动态变化，本报告不承担因使用此信息而产生的任何直接或间接责任。读者在做出任何投资或决策前，应进行独立的调查与验证。
版权声明:本报告版权归原作者《寰识科技（上海）有限公司》所有。未经明确书面授权许可，任何组织或个人不得以任何形式对本文内容进行复制、转载、摘编或用于任何商业目的。