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1、丝杠制造壁垒高企,人形机器人催化丝杠市场规模跃升相关研究:行业评级:增持(维持)核心要点:行星滚柱丝杠副的制造面临三重壁垒行星滚柱丝杠副的制造面临多重技术壁垒。其一,其服役性能取决于螺纹牙形及行星齿轮的设计,厂商需根据啮合传动原理并考虑丝杠副啮合特性,设计出合理的螺纹副及齿轮副结构参数,以保证传动性能,这对研发能力提出了较高要求。其二,最大加工难点在于内螺纹,目前高精度内螺纹仍以磨削为主;在进行反向式行星滚柱丝杠螺母(大长径比)内螺纹磨削时,砂轮磨杆呈细长悬臂状态,极易因弱刚度引起颤振,严重影响加工精度与效率,且大螺旋角磨削十分困难,对厂商加工技术、磨床要求很高,并需在专用磨床上进行。其三,丝
2、杠加工需要专用设备,而欧洲、日本作为高端磨床主要产地,长期对中国采取出口限制,导致国外磨床进口难度大、交付周期长;尽管目前国产丝杠螺纹磨床精度已逐步跟上,且设备价格远低于国外,量产阶段可满足大规模需求,但核心部件仍与国际水平存在差距。人形机器人市场爆发促进丝杠市场空间增长伴随全球人形机器人产业的爆发式增长,丝杠市场正迎来黄金发展期。一方面,人形机器人整机放量直接拉动核心传动部件需求以特斯拉Optimus为例,据智界观察站消息,单台人形机器人需配置14个行星滚柱丝杠(用于线性关节)和12个微型滚珠丝杠(用于灵巧手),行星滚柱丝杠价值量占比高达19%,是人形机器人中价值量最高的核心零部件。另一方面
3、,灵巧手作为机器人末端执行器,其技术演进正加速向微型丝杠方案升级,据中商情报网消息,随着灵巧手市场容量持续扩大(预计到2030年全球将达141.21万只、市场规模突破30.35亿美元),微型丝杠的需求同步放量。在上述双重驱动下,丝杠产业规模快速增长:2024年中国滚动丝杠市场规模已突破32亿元,预计到2028年全球丝杠产业规模将达40亿元,人形机器人及灵巧手已成为丝杠市场最重要的增量来源。基于行星滚柱丝杠制造的高技术壁垒以及人形机器人市场爆发带来的明确增量空间,建议重点关注具备正向研发设计能力、突破内螺纹精密磨削工艺、并已深度绑定人形机器人产业链的丝杠厂商。这些企业有望同时受益于特斯拉Opti
4、mus等整机线性关节(单台14件行星滚柱丝杠)与灵巧手(单台12件微型滚珠丝杠)的双重需求拉动。同时需警惕国产高精度磨床核心部件依赖进口、人形机器人量产节奏不及预期以及行业同质化竞争加剧等风险。建议将丝杠环节作为机器人产业链中价值量最高、壁垒最深的核心配置方向,建议重点关注北特科技等产业链核心标的,维持机器人行业“增持”评级。核心零部件国产化替代不及预期风险:若行星滚柱丝杠、高精度减速器等关键部件依赖进口且国产替代受阻,将影响整机降本与量产节奏。商业场景落地不及预期风险:若人形机器人在工业与家庭场景的付费意愿低迷、难以突破性价比门槛,将导致下游需求不足、产能消化承压。技术迭代与工程化不及预期风
5、险:若关节能耗、感知精度、算法泛化等核心技术瓶颈难以突破,量产良率与交付能力迟滞,规模化进程可能受阻。行业同质化竞争风险:若产品技术路线趋同引发价格战,低水平重复建设持续,可能压缩行业创新空间与盈利前景。1丝杠为人形机器人线性驱动核心部件1.1丝杠概念及分类丝杠是一种将旋转运动转变为直线运动的关键传动部件,常见于各类需直线运动的设备中。工作时,电机通过联轴器驱动丝杠轴旋转,轴上的螺母在螺旋螺纹引导下进行直线往复运动,从而将电机的输出力矩转化为设备所需的直线驱动力。按摩擦特性与加工方式,丝杠主要分为三类:滑动丝杠、滚动丝杠与静压丝杠。其中,滚动丝杠可进一步细分为滚珠丝杠和滚柱丝杠。典型的梯形丝杠
6、不含滚动体,依赖滑动摩擦传递推力,因此传动效率较低;而滚珠与滚柱丝杠则通过钢球或螺杆型滚动体实现滚动摩擦,效率更高。静压丝杠利用液体摩擦,特别适用于大推力进给或存在频繁振动负载的工况。(divcenter)图1丝杠工作原理(/divcenter)梯形丝杠的制造工艺相对简单,技术水平已经十分成熟,因此在生产过程中易于实现和控制。然而,其不足之处在于产品的整体精度和传动效率相对较低。它的运动原理基于螺旋副的转动运动:当螺旋副旋转时,其上的螺纹与梯形丝杠上的螺纹相互咬合,从而驱动梯形丝杠沿着轴向发生移动。通过这种螺旋副的连续旋转,梯形丝杠便可产生稳定、可控的线性位移,实现直线运动形式的输出。滚珠丝杠