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(zhuǎn)動作轉(zhuǎn)化為直線運動。在人形機器人的設(shè)計中，這種機構(gòu)扮演著至關(guān)重要的角色，廣泛應(yīng)用于機器人的手臂、腿部等14個關(guān)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(guī)模生產(chǎn)，絲杠技術(shù)將迎來一次重大的革新，這不僅將推動技術(shù)進步，還可能縮小國內(nèi)外廠商在該領(lǐng)域的技術(shù)差距。

　　一、絲杠的特點

　　中投產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2028年未來產(chǎn)業(yè)之中國人形機器人行業(yè)深度調(diào)研及投資前景預(yù)測報告》指出，絲杠作為負責(zé)將電機旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)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(qū)動力矩達到1/3以下，即達到同樣運動結(jié)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(shè)備連貫生產(chǎn)出來的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面，對溫度、濕度進行了嚴格的控制。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(xiàn)滑動運動那樣的爬行現(xiàn)象，能保證實現(xiàn)精確的微進給。

　　（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到負值，進而得到較高的剛性（滾珠絲杠內(nèi)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(tǒng)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(chǎn)業(yè)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(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。當前，多數(shù)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(yè)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?qū)�精度的要求相對較低，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必須保持一定的傾斜角度，這大大增加了對加工穩(wěn)定性的要求。因此內(nèi)螺紋精磨加工是整個工藝流程中壁壘最高的環(huán)節(jié)。

　　三、絲杠市場空間

　　中投產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2028年未來產(chǎn)業(yè)之中國人形機器人行業(yè)深度調(diào)研及投資前景預(yù)測報告》預(yù)計，在2025至2030年間，全球人形機器人用絲杠的市場規(guī)模將以182%的年復(fù)合增長率（CAGR）快速增長。特斯拉公司已經(jīng)宣布，其人形機器人Optimus計劃在2025年實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。我們預(yù)測，在特斯拉Optimus的帶動下，將有更多企業(yè)加入到人形機器人的研發(fā)與生產(chǎn)中，從而推動全球人形機器人產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

　　根據(jù)我們的預(yù)測，到2025年，全球人形機器人絲杠市場的規(guī)模將達到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，顯示出強勁的增長勢頭。

　　假設(shè)1：2025年特斯拉人形機器人有望量產(chǎn)，假設(shè)初期銷量增速較快，后續(xù)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(shè)2：根據(jù)特斯拉2022AI DAY公開披露數(shù)據(jù)，假設(shè)單臺人形機器人配套14個直線關(guān)節(jié)，每個直線關(guān)節(jié)對應(yīng)一個絲杠。

　　假設(shè)3：參考愛采購目前滾珠絲杠銷售價格，假設(shè)2025年人形機器人單個絲杠價格為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(guī)模預(yù)測

　　數(shù)據(jù)來源：愛采購、特斯拉2022AI DAY、中投產(chǎn)業(yè)研究院整理

　　四、絲杠市場競爭格局

　　在國際市場上，絲杠行業(yè)的主導(dǎo)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(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)如博世力士樂（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，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)，同時提供的產(chǎn)品種類也非常豐富。

　　在中國，外資企業(yè)在中高端絲杠市場中占據(jù)主導(dǎo)地位，而國內(nèi)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(shù)控機床的滾珠絲杠副。經(jīng)過多年的發(fā)展，一些國內(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，由于國內(nèi)在高精密絲杠領(lǐng)域的起步較晚，與外資廠商相比，國內(nèi)企業(yè)在廠商數(shù)量、產(chǎn)品種類和工藝水平上仍存在一定的差距，導(dǎo)致中高端市場主要被外資供應(yīng)商所占據(jù)。近年來，隨著在線控制動、人形機器人等新技術(shù)的興起，五洲新春、貝斯特、北特科技、恒力液壓和新劍傳動等國內(nèi)企業(yè)也開始涉足高精密滾珠/滾柱絲杠市場。這表明，國內(nèi)企業(yè)在這一領(lǐng)域的國產(chǎn)替代進程有望得到加快。

　　圖表:主要外資絲杠供應(yīng)商

　　資料來源：中投產(chǎn)業(yè)研究院整理

　　圖表:主要內(nèi)資絲杠供應(yīng)商

　　資料來源：中投產(chǎn)業(yè)研究院整理

　　五、絲杠國產(chǎn)替代機遇

　　中投產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2028年未來產(chǎn)業(yè)之中國人形機器人行業(yè)深度調(diào)研及投資前景預(yù)測報告》指出，人形機器人的興起為國內(nèi)絲杠行業(yè)帶來了替代進口產(chǎn)品的機遇。目前，絲杠的應(yīng)用主要集中在汽車的線控制動系統(tǒng)和工業(yè)母機等領(lǐng)域。在線控制動系統(tǒng)中，梯形絲杠和滾珠絲杠是主要使用的類型；而在工業(yè)母機中，則更傾向于使用滾柱絲杠副和直線導(dǎo)軌副。預(yù)計人形機器人將采用不同于現(xiàn)有應(yīng)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(guī)模生產(chǎn)將引發(fā)絲杠技術(shù)的一場革新，這不僅將推動技術(shù)的發(fā)展，還可能有助于縮小國內(nèi)外廠商在技術(shù)上的差距，為國內(nèi)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(chǎn)化，對成本控制的要求日益嚴格，國內(nèi)企業(yè)有望利用其低成本和技術(shù)快速迭代的優(yōu)勢，實現(xiàn)國產(chǎn)絲杠的替代。目前，人形機器人絲杠生產(chǎn)的主要技術(shù)難點在于內(nèi)螺紋的精細加工。一旦國內(nèi)企業(yè)在這一工藝上取得突破并實現(xiàn)量產(chǎn)，機器人制造商可能會將重點轉(zhuǎn)移到規(guī)�；�生產(chǎn)以降低成本，這將對供應(yīng)鏈的成本控制能力和產(chǎn)品質(zhì)量提出更高的要求。相較于外資廠商，國內(nèi)廠商在人力成本、國產(chǎn)設(shè)備采購成本以及工藝更新速度等方面具有明顯優(yōu)勢。我們預(yù)計，國內(nèi)企業(yè)將能夠抓住人形機器人產(chǎn)業(yè)化帶來的機遇，迅速推動國產(chǎn)絲杠的替代進程。

　　隨著2025年特斯拉人形機器人的量產(chǎn)計劃臨近，該行業(yè)有望實現(xiàn)從無到有的質(zhì)的飛躍，類似于新能源汽車板塊曾經(jīng)經(jīng)歷的大規(guī)模發(fā)展。絲杠作為人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈中的關(guān)鍵組成部分，其生產(chǎn)過程中的內(nèi)螺紋精密加工和規(guī)�；�成本控制是技術(shù)難點，這為該細分市場帶來了巨大的預(yù)期差異和潛在的超額收益。未來伴隨絲杠技術(shù)路線和定點的落地，預(yù)計國內(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)勢和成本控制能力，在人形機器人產(chǎn)業(yè)中占據(jù)重要位置。