中投網2024-08-02 08:58 來源：中投網
中投顧問重磅推出"產業大腦"系列產品，高效賦能產業投資及產業發展各種工作場景，歡迎試用體驗！ | ||||
|---|---|---|---|---|
| 產品 | 核心功能定位 | 登陸使用 | 試用申請 | |
| 產業投資大腦 | 新興產業投資機會的高效挖掘工具 | 登陸 > | 申請 > | |
| 產業招商大腦 | 大數據精準招商專業平臺 | 登陸 > | 申請 > | |
| 產業研究大腦 | 產業研究工作的一站式解決方案 | 登陸 > | 申請 > | |
聯系電話： 400 008 0586; 0755-82571568
微信掃碼： 
絲杠是一種精密的機械裝置，它利用螺母、滾柱、絲桿等組件，將旋轉動作轉化為直線運動。在人形機器人的設計中，這種機構扮演著至關重要的角色，廣泛應用于機器人的手臂、腿部等14個關鍵部位。絲杠的類型多樣，包括滾柱型、滾珠型和滑動型，其中反向式行星滾柱絲杠因其高承載能力、緊湊的體積、卓越的精度和長久的使用壽命而備受青睞，特斯拉的人形機器人便采用了這種絲杠。
隨著人形機器人的大規模生產，絲杠技術將迎來一次重大的革新，這不僅將推動技術進步，還可能縮小國內外廠商在該領域的技術差距。
一、絲杠的特點
中投產業研究院發布的《2024-2028年未來產業之中國人形機器人行業深度調研及投資前景預測報告》指出，絲杠作為負責將電機旋轉運動轉化為直線傳動的傳動精密件，具備摩擦小、精度高、剛度高、傳動可逆性等特點：
（一）摩擦損失小、傳動效率高。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運動，所以能得到較高的運動效率。與過去的滑動絲杠副相比驅動力矩達到1/3以下，即達到同樣運動結果所需的動力為使用滑動絲杠副的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械設備連貫生產出來的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環境方面，對溫度、濕度進行了嚴格的控制。完善的品質管理體制使精度得以充分保證。
（三）精確微進給。滾珠絲杠副由于是利用滾珠運動，所以啟動力矩極小，不會出現滑動運動那樣的爬行現象，能保證實現精確的微進給。
（四）軸向剛度高。滾珠絲杠副可以加與預壓，由于預壓力可使軸向間隙達到負值，進而得到較高的剛性（滾珠絲杠內通過給滾珠加予壓力，在實際用于機械裝置等時，由于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增強）。
（五）不能自鎖、具有傳動的可逆性。由于滾珠絲杠軸沒有自鎖能力，所以具有傳動的可逆性。在垂直升降傳動系統中使用時，必須增加自鎖裝置或制動裝置，以防止反向傳動。
圖表:絲杠主要分類
資料來源：中投產業研究院整理
圖表:行星滾柱絲杠主要類型及各自特點
資料來源：中投產業研究院整理
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螺紋的精磨加工。當前，多數絲杠制造商采用先車削后研磨的制造流程。原材料首先被車削至一定精度，隨后使用專業的絲桿磨床進行初步和精細的研磨，以達到所需的精確尺寸。
在制造過程中，粗車和銑削等工序對精度的要求相對較低，技術難度不大。然而，精磨加工階段則面臨更高的挑戰。需要進行精密研磨的部件包括絲杠、滾柱、螺母及內齒圈等。特別是螺母，由于壁薄且容易損壞，加之內螺紋的位置使得砂輪在研磨時必須保持一定的傾斜角度，這大大增加了對加工穩定性的要求。因此內螺紋精磨加工是整個工藝流程中壁壘最高的環節。
三、絲杠市場空間
中投產業研究院發布的《2024-2028年未來產業之中國人形機器人行業深度調研及投資前景預測報告》預計，在2025至2030年間，全球人形機器人用絲杠的市場規模將以182%的年復合增長率（CAGR）快速增長。特斯拉公司已經宣布，其人形機器人Optimus計劃在2025年實現大規模生產。我們預測，在特斯拉Optimus的帶動下，將有更多企業加入到人形機器人的研發與生產中，從而推動全球人形機器人產業的快速發展。
根據我們的預測，到2025年，全球人形機器人絲杠市場的規模將達到1.4億元人民幣，而到了2030年，這一數字有望飆升至249.5億元人民幣，顯示出強勁的增長勢頭。
假設1：2025年特斯拉人形機器人有望量產，假設初期銷量增速較快，后續年增速逐步下降，2030年全球人形機器人銷量增長至130萬臺。
假設2：根據特斯拉2022AI DAY公開披露數據，假設單臺人形機器人配套14個直線關節，每個直線關節對應一個絲杠。
假設3：參考愛采購目前滾珠絲杠銷售價格，假設2025年人形機器人單個絲杠價格為2000元，后續隨著規模化量產成本持續下降，2026E-2030E單個絲杠價格同比分別-10%/-8%/-7%/-6%/-5%。
圖表:2025-2030年全球人形機器人絲杠市場規模預測
數據來源：愛采購、特斯拉2022AI DAY、中投產業研究院整理
四、絲杠市場競爭格局
在國際市場上，絲杠行業的主導力量主要是日本和德國的公司。從全球滾珠和滾柱絲杠的競爭格局來看，液壓領域的領先企業如博世力士樂（Bosch Rexroth）、THK和NSK是海外絲杠產品的主要供應商。由于日本和歐洲在精密制造領域具有顯著優勢，并且這些地區在精密加工技術的研發上起步較早，因此這些企業不僅成立時間較早，而且在加工技術方面擁有深厚的積累和成熟的技術，同時提供的產品種類也非常豐富。
在中國，外資企業在中高端絲杠市場中占據主導地位，而國內制造商正迅速迎頭趕上。自20世紀50年代末期開始，中國便著手研究適用于程控和數控機床的滾珠絲杠副。經過多年的發展，一些國內企業，如南京工藝和山東博特，已經具備了研發和生產高精度絲杠的能力。然而，由于國內在高精密絲杠領域的起步較晚，與外資廠商相比，國內企業在廠商數量、產品種類和工藝水平上仍存在一定的差距，導致中高端市場主要被外資供應商所占據。近年來，隨著在線控制動、人形機器人等新技術的興起，五洲新春、貝斯特、北特科技、恒力液壓和新劍傳動等國內企業也開始涉足高精密滾珠/滾柱絲杠市場。這表明，國內企業在這一領域的國產替代進程有望得到加快。
圖表:主要外資絲杠供應商
資料來源：中投產業研究院整理
圖表:主要內資絲杠供應商
資料來源：中投產業研究院整理
五、絲杠國產替代機遇
中投產業研究院發布的《2024-2028年未來產業之中國人形機器人行業深度調研及投資前景預測報告》指出，人形機器人的興起為國內絲杠行業帶來了替代進口產品的機遇。目前，絲杠的應用主要集中在汽車的線控制動系統和工業母機等領域。在線控制動系統中，梯形絲杠和滾珠絲杠是主要使用的類型；而在工業母機中，則更傾向于使用滾柱絲杠副和直線導軌副。預計人形機器人將采用不同于現有應用的絲杠類型，可能以小型的反向式行星滾柱絲杠為主。我們認為，人形機器人的大規模生產將引發絲杠技術的一場革新，這不僅將推動技術的發展，還可能有助于縮小國內外廠商在技術上的差距，為國內絲杠制造商提供了一個提升自身競爭力和市場份額的良機。
隨著人形機器人的量產化，對成本控制的要求日益嚴格，國內企業有望利用其低成本和技術快速迭代的優勢，實現國產絲杠的替代。目前，人形機器人絲杠生產的主要技術難點在于內螺紋的精細加工。一旦國內企業在這一工藝上取得突破并實現量產，機器人制造商可能會將重點轉移到規模化生產以降低成本，這將對供應鏈的成本控制能力和產品質量提出更高的要求。相較于外資廠商，國內廠商在人力成本、國產設備采購成本以及工藝更新速度等方面具有明顯優勢。我們預計，國內企業將能夠抓住人形機器人產業化帶來的機遇，迅速推動國產絲杠的替代進程。
隨著2025年特斯拉人形機器人的量產計劃臨近，該行業有望實現從無到有的質的飛躍，類似于新能源汽車板塊曾經經歷的大規模發展。絲杠作為人形機器人產業鏈中的關鍵組成部分，其生產過程中的內螺紋精密加工和規模化成本控制是技術難點，這為該細分市場帶來了巨大的預期差異和潛在的超額收益。未來伴隨絲杠技術路線和定點的落地，預計國內將出現一批優秀的核心供應商，他們將能夠利用自身的技術優勢和成本控制能力，在人形機器人產業中占據重要位置。
產業投資與產業發展服務一體化解決方案專家。掃一掃立即關注。
多維度的產業研究和分析，把握未來發展機會。掃碼關注，獲取前沿行業報告。
