內容概要：絲杠是實現旋轉運動與直線運動相互轉化的精密傳動部件，主要應用于傳動和控制系統中，廣泛應用于數控機床、制造設備、機器人、精密儀器等領域。從發展歷程來看，我國起步較晚，主要聚焦在中低端產品，而高端產品因具有較高的壁壘，與海外巨頭有較大差距。預計未來隨著國家政策的支持，絲杠行業國產化率將不斷提高。作為核心傳動部件的絲杠，是人形機器人的重要組成部分，預計未來隨著人形機器人的快速發展，絲杠發展空間將不斷擴大。

關鍵詞：絲杠、滾珠絲杠、人形機器人

一、行業壁壘較高，滾珠絲杠產需缺口較大

絲杠是實現旋轉運動與直線運動相互轉化的精密傳動部件，主要應用于傳動和控制系統中，廣泛應用于數控機床、制造設備、機器人、精密儀器等領域。根據結構不同，絲杠可分為滾珠絲杠、行星滾柱絲杠和梯形絲杠。其中，滾珠絲杠由螺母、螺紋絲杠、滾珠構成，通過內置滾珠的滾動摩擦實現傳動，具有摩擦小、精度高等優勢；行星滾柱絲杠主要由絲杠、滾柱、螺母、內齒圈、保持架和彈性擋圈組成，通過滾柱與絲杠、螺母間的螺紋嚙合來實現傳動；梯形絲杠由螺母和螺紋絲杠構成，主要依靠滑動摩擦進行傳動，價格低廉，但導程精度、傳動效率等性能較差，一般用于工作要求低的場景，目前已基本實現國產替代。由于絲杠對精度、強度、耐磨性、可靠性等方面具有較高的要求，這就需要成熟的加工工藝、先進的生產設備、高質量的原材料來支撐，絲杠行業具有較高的壁壘。

1、滾珠絲杠供需缺口較大，高端國產化率較低

滾珠絲杠起源于19世紀末，1940年美國首先將滾珠絲杠用于汽車轉向裝置上，使其正式商品化。1952年，第一臺數控機床問世，為滾珠絲杠專業化生產提供動力。1970年，歐美各大廠商各類型行星滾柱絲杠產品成熟。當前，滾珠絲杠逐漸向“高速度、高精度和高可靠性傳動”演進，高端市場主要份額由歐美品牌所占據。國內絲杠起步較晚，20世紀50年代才開始開展大量滾珠絲杠相關研究，1964年研制出我國第一套滾珠絲杠副。在國家政策的大力支持下，我國滾珠絲杠快速發展，1991年國產制造標準已完全與國際標準接軌。當前，我國中低檔產品已接近持平海外同類競品，而高端產品與海外巨頭仍有顯著差距，這也就導致高端產品對國外依賴程度較高。預計未來隨著國家政策的大力支持，絲杠國產化率將不斷提升。

由于滾珠絲杠生產壁壘較高，導致國內滾珠絲杠制造商數量稀少，市場供給量較少。但是，滾珠絲杠作為一種高精密傳動部件，在工業自動化、機器人、航空航天等領域具有廣泛應用，這使得市場需求量較大。2022年，中國滾珠絲杠產量將達到1100萬套，需求量將達到1555萬套，仍處于供不應求的局面，行業供需缺口仍然較大。預計未來隨著國內高端裝備制造的推進，行業持續加大技術研發力度，滾珠絲杠生產能力將得到快速釋放，行業市場需求量也將得到滿足。

相關報告：智研咨詢發布的《中國絲杠行業市場全景調研及發展趨向研判報告》

據統計，在中端市場中，中國大陸企業占據一定的市場份額，達30%，但在高端市場中，中國大陸企業僅占5%，而力士樂、THK、NSK等德日廠商基本壟斷國內高端滾珠絲杠市場，表明國內在加工制造水平、生產規模等方面都顯著落后海外龍頭企業，國產替代空間廣闊。近年來，隨著國產高端滾珠絲杠性能不斷提升，疊加價格優勢，高端滾珠絲杠國產替代進程持續推進。

2、行星滾柱絲杠應用范圍廣泛，與滾珠絲杠相比優勢更多

行星滾柱絲杠結構與滾珠絲杠相似，是將滾珠替換為具有螺紋結構的滾柱，而絲桿和螺母結構基本相似。行星滾柱絲杠在主螺紋絲杠的周圍，行星布置安裝了6-8個螺紋滾柱小絲杠，利用電機的旋轉轉換為絲杠或螺母的直線運動。行星滾柱絲杠上游環節包括合金結構鋼、馬氏體不銹鋼等原材料，以及絲杠、螺母等核心零部件；中游根據滾柱相對于絲杠和螺母的運動關系，行星滾柱絲杠可分為標準式、反向式、循環式、差動式和軸承環式五種。其中，標準式是當前應用最為廣泛的類型，主要用于精密機床、機器人、軍工裝備等領域；反向式用于航空、航天、船舶、電力等領域；循環式用于醫療器械、光學精密儀器等領域；差動式用于傳動比較大、承載能力較高的應用場合；軸承環式主要適用于高承載、高效率等場合重型機械等領域。

與滾珠絲杠相比，行星滾柱絲杠優勢更加明顯。在承載能力方面，由于滾柱與絲杠接觸面積大，且所有滾柱同時參與嚙合成線接觸，在相同絲杠直徑下，行星滾柱絲杠要比滾珠絲杠承載能力更高。在節省空間方面，行星滾柱絲杠安裝空間緊湊，相同負載下比滾珠絲杠節省三分之一的空間。在傳統效率方面，行星滾柱絲杠采用滾動摩擦代替滑動摩擦，傳動效率最高可到90%。此外，還有速度和加速度特性好、定位精度高、工作壽命和可靠性高等優點。

3、梯形絲杠傳動效率較低，已基本實現國產替代

梯形絲杠結構簡單，主要由絲杠和螺母組成，安裝簡單方便，但精度較低，剛性較差。與滾珠絲杠相比，梯形絲杠沒有滾珠，螺母和絲杠之間的運動完全依靠機械接觸產生滑動，屬于滑動摩擦，所以梯形絲杠也叫滑動絲杠。梯形絲杠的傳動效率大約在15%-85%，與上述兩種絲杠相比傳動效率較低，具有耐磨性能好、壽命長等特點，被廣泛應用于工業要求較低的場景，如機械、自動化、消費品等領域，目前已基本實現國產替代。

二、人形機器人快速發展，進一步打開絲杠潛在發展空間

人形機器人是指一種旨在模仿人類外觀和行為的機器人，尤其特指具有和人類相似肌體的種類。隨著科技的不斷進步，人形機器人逐漸走進并改變著我們的生活方式。截至目前，人形機器人已取得顯著的進展，已經從早期的概念驗證到今天的商業化應用。早期，通過采用生物仿真學原理，實現更接近人類運動的機器人；隨后人形機器人的感知能力不斷提高，使其能夠很好地理解和應對周圍環境；然后，人形機器人的智能化程度越來越高，能夠處理較為復雜的任務和學習新技能；最后，一些公司開始將人形機器人引入商業領域，并在一些市場中實現商業化。

特斯拉人形機器人進展迅速，2021年8月特斯拉發布了人形機器人的概念；次年10月就正式亮相人形機器人Optimus；2023年3月，人形機器人取得新進展，能夠插拔插頭、使用電動工具；2023年5月展示更多的機器人前進的畫面，并展示電機扭矩控制、環境探測與記憶、雙手復雜任務等能力；2023年9月，在控制能力和執行能力方面取得新進展；2023年10月，完成“世界上最大扭矩和功率密度的執行器”。

人形機器人是通過傳動部件來驅動關節的移動或轉動，從而實現機身、手臂和手腕的運動，因此絲杠是人形機器人的重要組成部分。根據Tesla AI Day的預測數據，以特斯拉Optimus為例，在2023年人形機器人核心零部件價值量占比中，絲杠占比達到14%；2030年絲杠占比增加2個百分點至16%，絲杠占比不斷提升。

從全球范圍來看，人形機器人已有商業應用場景預期落地，如美國1X technologies公司與ADT commercial公司共同研發的人形機器人EVE目前已成功應用于巡邏安保場景；Digit主要應用于倉儲物流環節，包括卸載貨車、搬運箱子、管理貨架等，預計將于2025年全面上市。在中國，2023年12月，樂聚與深開鴻攜手推出的國內首款基于開源鴻蒙的人形機器人，該機器人可實現任務作業、規劃導航等功能，同時還可以完成復雜地形自主行走、持續連續跳躍等運動。據悉，該款機器人已實現商業化落地，第一批訂單已陸續開始交付。未來，在政策、資本以及技術多維度賦能下，人形機器人市場的潛力有望被加速釋放。根據GGII數據，預計到2030年全球人形機器人市場規模有望達到200億美元；中國有望達到50億美元。隨著人形機器人的快速發展，作為核心傳動部件的絲杠也將迎來快速放量，絲杠未來發展潛力巨大。

以上數據及信息可參考智研咨詢（www.szxuejia.com）發布的《中國絲杠行業市場全景調研及發展趨向研判報告》。智研咨詢是中國領先產業咨詢機構，提供深度產業研究報告、商業計劃書、可行性研究報告及定制服務等一站式產業咨詢服務。您可以關注【智研咨詢】公眾號，每天及時掌握更多行業動態。