人形机器人“再进化”，丝杠产业新风口来临

*本文参考报告：《2023年中国丝杠行业概览》，首发于头豹科创网。

近日，特斯拉发布了人形机器人Optimus（擎天柱）的最新视频，展示了其分拣电池、自如行走以及执行工厂任务的能力，并配文“最近正在努力变得有用”。

在持续发布的阶段性成果中，可以看出Optimus步行速度逐步提高、执行任务的精确度也逐渐提高，并学会了折叠衣服、给物品分类、做瑜伽、分拣电芯等技能。

不久前，马斯克表示，计划在2025年底之前对外销售Optimus，价格将低于25,000美元或30,000美元，预计Optimus的生产成本“不到汽车的一半”。

随着人形机器人技术的日趋成熟，保证其精密传动的关键组件—丝杠的重要性日益凸显，这一领域的技术创新、材料选型及生产工艺都将迎来突破性发展与优化升级。

在此背景下，丝杠行业正面临前所未有的发展机遇，得以深度参与到智能制造装备产业的变革浪潮之中。人形机器人为丝杠行业带来哪些新机遇？丝杠行业竞争情况如何？丝杠行业的市场空间有多大？

本文，头豹研究院通过对中国丝杆行业驱动因素、产业链上中下游以及驱动因素等进行研究，以期对行业规模进行研判。

丝杠是在电机内部把旋转运动转化为线性运动部件，可分为梯形丝杠、滚珠丝杠和滚柱丝杠三种。

对比三种丝杠的性能可看出，梯形丝杠性能不如另外两种，但成本低、结构简单、制造方便，国产化率较高，通常用于机床。

滚珠丝杠性能较强，但工艺复杂、成本高，适用于精密传动。

滚柱丝杠性能比滚珠丝杠更强，行星滚柱丝杠是新一代精密传动装置，综合了行星轮、滚珠丝杠、滚针轴承等优点，但前期投入较高，国产化率较低，尚处于发展的初期阶段。

特斯拉人形机器人将使用14个行星滚柱丝杠，其中部分为倒置行星滚柱丝杠，但由于降本问题，不排除未来使用梯形丝杠和滚珠丝杠的可能。

如今人形机器人风头正盛，马斯克大胆预测未来人形机器人的数量将达到100-200亿台，而人形机器人对丝杠的用量较大，届时，丝杠市场将爆发式发展。

中国政府重视机器人领域的发展，聚焦核心技术的突破和下游应用的推广出台一系列政策，旨在2025年追赶国际先进水平，从而带动包括丝杠在内的机器人零部件市场的发展。

丝杠上游包括原材料和零部件，其中原材料成本占比最高，中国存在材料壁垒，多选用马氏体不锈钢材料，国际企业通常使用性能更高的合金调制钢；中国钢铁行业发展状况较好。

中游为丝杠的制造，中国丝杠产业起步较晚，目前中低端产品已实现国产替代，高端产品以国际厂商为主。丝杠制造过程中会产生误差与能量损失，磨削是保持高精度的关键环节。

滚珠丝杠的中游是其成品的制造，该环节存在一定的壁垒，易出现螺距误差；滚珠丝杠选型首先考虑的因素是精度等级，机器人用丝杠对精度等级要求较高。

行星滚柱丝杠在制造过程中易产生能量损失和误差，对制造工艺精度要求较高，因此行星滚柱丝杠通常使用精度较高的磨削工艺。高精度磨床是磨削的核心设备，目前中国磨床的精度和国际相差不大，但故障率不如进口磨床低。

丝杠的下游应用领域较为广泛，工业生产是主要应用领域，在2022年全球滚珠丝杠的下游应用细分领域中，工业生产、电子与半导体、航空国防和汽车占比较多。

近年来，新能源汽车、工业自动化、工业机器人、半导体等领域的高速发展也一定程度上带动了丝杠产业的发展。

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丝杠市场主要集中在北美和欧洲，中国市场中，中端产品已基本实现国产替代，但高端产品市场仍由德国企业主导，中国企业近年来积极布局高精度丝杠产品，推动国产化进程。

中国行星滚柱市场由国际企业主导，市场集中度高，五成市场由Rollvis和GSA两企业占据；中国企业列入TOP10，但其产品性能与国际企业相比存在较大差距。

随着工业自动化的发展以及AI技术的普及，机器人在各行各业的渗透率也在逐步提升。特斯拉Optimus样机如今已公布，量产在即，预计3-5年实现量产，且达到百万级。保守估计2030年人形机器人的销量达到100万台，乐观情况下，2027年达到100万台。

根据特斯拉AI DAY2022的信息，一个人形机器人的行星滚柱丝杠用量为14个，目前行星滚柱丝杠单价在2,600元左右，未来随着技术成熟以及降本问题的解决，假设单价以每年10%的速度递减。

预计保守情况下，2030年全球人形机器人用行星滚柱丝杠市场规模为174.1亿元，年复合增长率为76.8%，乐观情况下近300亿元，年复合增长率为89%。