一體化旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，是人形機器人的關(guān)節(jié)種類之一，也可稱作旋轉(zhuǎn)伺服關(guān)節(jié)，是實現(xiàn)人形機器人靈活運動的核心部件，能夠在縮小體積與重量的同時提高運動精度。
　　關(guān)節(jié)是人形機器人剛性部件的連接裝置，并可做相對運動，為實現(xiàn)精確的位置、速度、扭矩控制，將多個部件相結(jié)合的一體化關(guān)節(jié)成為發(fā)展趨勢。按照運動方式不同來劃分，一體化關(guān)節(jié)主要包括一體化旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、一體化直線關(guān)節(jié)兩大類。其中，一體化旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)是人形機器人中較為常規(guī)的關(guān)節(jié)方案。
　　一體化旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)適用于人形機器人的軀干、上肢，可以應(yīng)用在肩部、腕部、腰部、髖部等部位。一體化旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)主要由無框力矩電機、諧波減速器、傳感器、控制器、編碼器等組成。與一體化直線關(guān)節(jié)相比，一體化旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的主要區(qū)別在于不使用行星滾柱絲杠，而是采用諧波減速器，工作時做旋轉(zhuǎn)運動。
　　一體化旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的工作原理是，無框力矩電機根據(jù)控制器指令產(chǎn)生動力，諧波減速器進(jìn)行高精度減速、扭矩放大并平穩(wěn)傳遞動力，傳感器感知旋轉(zhuǎn)力等參數(shù)，編碼器作為反饋裝置，將反饋信號傳輸給控制器，控制器基于反饋信號對無框力矩電機進(jìn)行控制。
　　作為人形機器人的核心部件之一，一體化旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)實現(xiàn)了閉環(huán)控制，可動態(tài)修正誤差，具有剛度高、運動精度高、功率密度高、可靠性高、性價比高等優(yōu)點。在多個組成部件中，編碼器與諧波減速器是確保一體化旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)高精度的關(guān)鍵，相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)主要有海德漢、多摩川、哈默納科、綠地諧波、來福諧波等。
　　預(yù)計2025年，我國人形機器人市場規(guī)模將超過50億元，未來5年市場將持續(xù)快速增長。為提高靈活度，人形機器人關(guān)節(jié)數(shù)量不斷增加。例如2023年特斯拉發(fā)布的人形機器人“擎天柱（Optimus）”擁有40個關(guān)節(jié)；2024年上海矩陣超智集成系統(tǒng)有限公司推出的人形機器人“MATRIX-1”擁有77個關(guān)節(jié)。在此背景下，一體化旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)市場發(fā)展空間大。
　　我國一體化旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)研究機構(gòu)與布局企業(yè)有北京航空航天大學(xué)，專利為“一種面向水下機器人的密封式旋轉(zhuǎn)伺服關(guān)節(jié)”，伽南科技（北京）有限公司，專利為“一體化關(guān)節(jié)電機執(zhí)行器、機器人”，上海捷勃特機器人有限公司，采用無框力矩電機、諧波減速器、雙編碼器等制造高精度智能一體化旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)等。