絲杠是一種精密的機(jī)械裝置，它利用螺母、滾柱、絲桿等組件，將旋轉(zhuǎn)動(dòng)作轉(zhuǎn)化為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。在人形機(jī)器人的設(shè)計(jì)中，這種機(jī)構(gòu)扮演著至關(guān)重要的角色，廣泛應(yīng)用于機(jī)器人的手臂、腿部等14個(gè)關(guān)鍵部位。絲杠的類(lèi)型多樣，包括滾柱型、滾珠型和滑動(dòng)型，其中反向式行星滾柱絲杠因其高承載能力、緊湊的體積、卓越的精度和長(zhǎng)久的使用壽命而備受青睞，特斯拉的人形機(jī)器人便采用了這種絲杠。

　　隨著人形機(jī)器人的大規(guī)模生產(chǎn)，絲杠技術(shù)將迎來(lái)一次重大的革新，這不僅將推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，還可能縮小國(guó)內(nèi)外廠(chǎng)商在該領(lǐng)域的技術(shù)差距。

　　一、絲杠的特點(diǎn)

　　中投產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2028年未來(lái)產(chǎn)業(yè)之中國(guó)人形機(jī)器人行業(yè)深度調(diào)研及投資前景預(yù)測(cè)報(bào)告》指出，絲杠作為負(fù)責(zé)將電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線(xiàn)傳動(dòng)的傳動(dòng)精密件，具備摩擦小、精度高、剛度高、傳動(dòng)可逆性等特點(diǎn)：

　　（一）摩擦損失小、傳動(dòng)效率高。由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲杠螺母之間有很多滾珠在做滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，所以能得到較高的運(yùn)動(dòng)效率。與過(guò)去的滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩達(dá)到1/3以下，即達(dá)到同樣運(yùn)動(dòng)結(jié)果所需的動(dòng)力為使用滑動(dòng)絲杠副的1/3，在省電方面很有幫助。

　　（二）精度高。滾珠絲杠副一般是用世界最高水平的機(jī)械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來(lái)的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠(chǎng)環(huán)境方面，對(duì)溫度、濕度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制。完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。

　　（三）精確微進(jìn)給。滾珠絲杠副由于是利用滾珠運(yùn)動(dòng)，所以啟動(dòng)力矩極小，不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)那樣的爬行現(xiàn)象，能保證實(shí)現(xiàn)精確的微進(jìn)給。

　　（四）軸向剛度高。滾珠絲杠副可以加與預(yù)壓，由于預(yù)壓力可使軸向間隙達(dá)到負(fù)值，進(jìn)而得到較高的剛性（滾珠絲杠內(nèi)通過(guò)給滾珠加予壓力，在實(shí)際用于機(jī)械裝置等時(shí)，由于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增強(qiáng)）。

　　（五）不能自鎖、具有傳動(dòng)的可逆性。由于滾珠絲杠軸沒(méi)有自鎖能力，所以具有傳動(dòng)的可逆性。在垂直升降傳動(dòng)系統(tǒng)中使用時(shí)，必須增加自鎖裝置或制動(dòng)裝置，以防止反向傳動(dòng)。

　　圖表:絲杠主要分類(lèi)

　　資料來(lái)源：中投產(chǎn)業(yè)研究院整理

　　圖表:行星滾柱絲杠主要類(lèi)型及各自特點(diǎn)

　　資料來(lái)源：中投產(chǎn)業(yè)研究院整理

　　二、絲杠制造核心壁壘

　　行星滾柱絲杠制造核心壁壘在于螺母內(nèi)螺紋的精磨加工。當(dāng)前，多數(shù)絲杠制造商采用先車(chē)削后研磨的制造流程。原材料首先被車(chē)削至一定精度，隨后使用專(zhuān)業(yè)的絲桿磨床進(jìn)行初步和精細(xì)的研磨，以達(dá)到所需的精確尺寸。

　　在制造過(guò)程中，粗車(chē)和銑削等工序?qū)�精度的要求相�?duì)較低，技術(shù)難度不大。然而，精磨加工階段則面臨更高的挑戰(zhàn)。需要進(jìn)行精密研磨的部件包括絲杠、滾柱、螺母及內(nèi)齒圈等。特別是螺母，由于壁薄且容易損壞，加之內(nèi)螺紋的位置使得砂輪在研磨時(shí)必須保持一定的傾斜角度，這大大增加了對(duì)加工穩(wěn)定性的要求。因此內(nèi)螺紋精磨加工是整個(gè)工藝流程中壁壘最高的環(huán)節(jié)。

　　三、絲杠市場(chǎng)空間

　　中投產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2028年未來(lái)產(chǎn)業(yè)之中國(guó)人形機(jī)器人行業(yè)深度調(diào)研及投資前景預(yù)測(cè)報(bào)告》預(yù)計(jì)，在2025至2030年間，全球人形機(jī)器人用絲杠的市場(chǎng)規(guī)模將以182%的年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）快速增長(zhǎng)。特斯拉公司已經(jīng)宣布，其人形機(jī)器人Optimus計(jì)劃在2025年實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。我們預(yù)測(cè)，在特斯拉Optimus的帶動(dòng)下，將有更多企業(yè)加入到人形機(jī)器人的研發(fā)與生產(chǎn)中，從而推動(dòng)全球人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

　　根據(jù)我們的預(yù)測(cè)，到2025年，全球人形機(jī)器人絲杠市場(chǎng)的規(guī)模將達(dá)到1.4億元人民幣，而到了2030年，這一數(shù)字有望飆升至249.5億元人民幣，顯示出強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭。

　　假設(shè)1：2025年特斯拉人形機(jī)器人有望量產(chǎn)，假設(shè)初期銷(xiāo)量增速較快，后續(xù)年增速逐步下降，2030年全球人形機(jī)器人銷(xiāo)量增長(zhǎng)至130萬(wàn)臺(tái)。

　　假設(shè)2：根據(jù)特斯拉2022AI DAY公開(kāi)披露數(shù)據(jù)，假設(shè)單臺(tái)人形機(jī)器人配套14個(gè)直線(xiàn)關(guān)節(jié)，每個(gè)直線(xiàn)關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)一個(gè)絲杠。

　　假設(shè)3：參考愛(ài)采購(gòu)目前滾珠絲杠銷(xiāo)售價(jià)格，假設(shè)2025年人形機(jī)器人單個(gè)絲杠價(jià)格為2000元，后續(xù)隨著規(guī)�；�量產(chǎn)成本持續(xù)下降，2026E-2030E單個(gè)絲杠價(jià)格同比分別-10%/-8%/-7%/-6%/-5%。

　　圖表:2025-2030年全球人形機(jī)器人絲杠市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)

　　數(shù)據(jù)來(lái)源：愛(ài)采購(gòu)、特斯拉2022AI DAY、中投產(chǎn)業(yè)研究院整理

　　四、絲杠市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局

　　在國(guó)際市場(chǎng)上，絲杠行業(yè)的主導(dǎo)力量主要是日本和德國(guó)的公司。從全球滾珠和滾柱絲杠的競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看，液壓領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)如博世力士樂(lè)（Bosch Rexroth）、THK和NSK是海外絲杠產(chǎn)品的主要供應(yīng)商。由于日本和歐洲在精密制造領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢(shì)，并且這些地區(qū)在精密加工技術(shù)的研發(fā)上起步較早，因此這些企業(yè)不僅成立時(shí)間較早，而且在加工技術(shù)方面擁有深厚的積累和成熟的技術(shù)，同時(shí)提供的產(chǎn)品種類(lèi)也非常豐富。

　　在中國(guó)，外資企業(yè)在中高端絲杠市場(chǎng)中占據(jù)主導(dǎo)地位，而國(guó)內(nèi)制造商正迅速迎頭趕上。自20世紀(jì)50年代末期開(kāi)始，中國(guó)便著手研究適用于程控和數(shù)控機(jī)床的滾珠絲杠副。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，一些國(guó)內(nèi)企業(yè)，如南京工藝和山東博特，已經(jīng)具備了研發(fā)和生產(chǎn)高精度絲杠的能力。然而，由于國(guó)內(nèi)在高精密絲杠領(lǐng)域的起步較晚，與外資廠(chǎng)商相比，國(guó)內(nèi)企業(yè)在廠(chǎng)商數(shù)量、產(chǎn)品種類(lèi)和工藝水平上仍存在一定的差距，導(dǎo)致中高端市場(chǎng)主要被外資供應(yīng)商所占據(jù)。近年來(lái)，隨著在線(xiàn)控制動(dòng)、人形機(jī)器人等新技術(shù)的興起，五洲新春、貝斯特、北特科技、恒力液壓和新劍傳動(dòng)等國(guó)內(nèi)企業(yè)也開(kāi)始涉足高精密滾珠/滾柱絲杠市場(chǎng)。這表明，國(guó)內(nèi)企業(yè)在這一領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程有望得到加快。

　　圖表:主要外資絲杠供應(yīng)商

　　資料來(lái)源：中投產(chǎn)業(yè)研究院整理

　　圖表:主要內(nèi)資絲杠供應(yīng)商

　　資料來(lái)源：中投產(chǎn)業(yè)研究院整理

　　五、絲杠?chē)?guó)產(chǎn)替代機(jī)遇

　　中投產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2028年未來(lái)產(chǎn)業(yè)之中國(guó)人形機(jī)器人行業(yè)深度調(diào)研及投資前景預(yù)測(cè)報(bào)告》指出，人形機(jī)器人的興起為國(guó)內(nèi)絲杠行業(yè)帶來(lái)了替代進(jìn)口產(chǎn)品的機(jī)遇。目前，絲杠的應(yīng)用主要集中在汽車(chē)的線(xiàn)控制動(dòng)系統(tǒng)和工業(yè)母機(jī)等領(lǐng)域。在線(xiàn)控制動(dòng)系統(tǒng)中，梯形絲杠和滾珠絲杠是主要使用的類(lèi)型；而在工業(yè)母機(jī)中，則更傾向于使用滾柱絲杠副和直線(xiàn)導(dǎo)軌副。預(yù)計(jì)人形機(jī)器人將采用不同于現(xiàn)有應(yīng)用的絲杠類(lèi)型，可能以小型的反向式行星滾柱絲杠為主。我們認(rèn)為，人形機(jī)器人的大規(guī)模生產(chǎn)將引發(fā)絲杠技術(shù)的一場(chǎng)革新，這不僅將推動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，還可能有助于縮小國(guó)內(nèi)外廠(chǎng)商在技術(shù)上的差距，為國(guó)內(nèi)絲杠制造商提供了一個(gè)提升自身競(jìng)爭(zhēng)力和市場(chǎng)份額的良機(jī)。

　　隨著人形機(jī)器人的量產(chǎn)化，對(duì)成本控制的要求日益嚴(yán)格，國(guó)內(nèi)企業(yè)有望利用其低成本和技術(shù)快速迭代的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)絲杠的替代。目前，人形機(jī)器人絲杠生產(chǎn)的主要技術(shù)難點(diǎn)在于內(nèi)螺紋的精細(xì)加工。一旦國(guó)內(nèi)企業(yè)在這一工藝上取得突破并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，機(jī)器人制造商可能會(huì)將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到規(guī)模化生產(chǎn)以降低成本，這將對(duì)供應(yīng)鏈的成本控制能力和產(chǎn)品質(zhì)量提出更高的要求。相較于外資廠(chǎng)商，國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商在人力成本、國(guó)產(chǎn)設(shè)備采購(gòu)成本以及工藝更新速度等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。我們預(yù)計(jì)，國(guó)內(nèi)企業(yè)將能夠抓住人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化帶來(lái)的機(jī)遇，迅速推動(dòng)國(guó)產(chǎn)絲杠的替代進(jìn)程。

　　隨著2025年特斯拉人形機(jī)器人的量產(chǎn)計(jì)劃臨近，該行業(yè)有望實(shí)現(xiàn)從無(wú)到有的質(zhì)的飛躍，類(lèi)似于新能源汽車(chē)板塊曾經(jīng)經(jīng)歷的大規(guī)模發(fā)展。絲杠作為人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈中的關(guān)鍵組成部分，其生產(chǎn)過(guò)程中的內(nèi)螺紋精密加工和規(guī)�；�成本控制是技術(shù)難點(diǎn)，這為該細(xì)分市場(chǎng)帶來(lái)了巨大的預(yù)期差異和潛在的超額收益。未來(lái)伴隨絲杠技術(shù)路線(xiàn)和定點(diǎn)的落地，預(yù)計(jì)國(guó)內(nèi)將出現(xiàn)一批優(yōu)秀的核心供應(yīng)商，他們將能夠利用自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和成本控制能力，在人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)中占據(jù)重要位置。