絲杠：人形機(jī)器人價(jià)值量最高的核心硬件
自2022年特斯拉首次在人形機(jī)器人關(guān)節(jié)模組引入行星滾柱絲杠，絲杠已經(jīng)成為人形機(jī)器人價(jià)值量占比最高的關(guān)鍵硬件。特斯拉機(jī)器人歷次迭代最大的邊際變化就是絲杠用量持續(xù)增加。除線性關(guān)節(jié)外，靈巧手也使用微型滾珠或者滾柱絲杠；成本占到機(jī)器人整體約20%，我們按照人形機(jī)器人量產(chǎn)百萬(wàn)臺(tái)測(cè)算，僅特斯拉帶來的機(jī)器人絲杠市場(chǎng)有望從現(xiàn)在的數(shù)億元擴(kuò)容至252億元。我們認(rèn)為，類比特斯拉在星艦項(xiàng)目中的模式，未來同樣會(huì)將機(jī)器人平臺(tái)開源，進(jìn)一步推動(dòng)供應(yīng)鏈量產(chǎn)降本，同時(shí)其他人形機(jī)器人企業(yè)也會(huì)以特斯拉的路線和供應(yīng)鏈為導(dǎo)向。目前國(guó)內(nèi)近百家人形機(jī)器人企業(yè)中，使用絲杠方案僅為個(gè)位數(shù)，未來滲透率有望大幅提升，絲杠的市場(chǎng)空間進(jìn)一步打開。
人形機(jī)器人絲杠需要達(dá)到C5級(jí)精度，規(guī)?；慨a(chǎn)壁壘高精度為絲杠的核心技術(shù)難點(diǎn)，直接決定了性能及應(yīng)用領(lǐng)域。根據(jù)JIS標(biāo)準(zhǔn)，絲杠的精度等級(jí)從C0到C10，其中C0為最高精度，代表絲杠在任意300mm長(zhǎng)度內(nèi)的誤差最大為3.5微米。綜合人形機(jī)器人算法、傳感能力及降本維度考慮，我們預(yù)計(jì)人形機(jī)器人絲杠精度需達(dá)到C5級(jí)。C5精度在絲杠領(lǐng)域?qū)儆谥懈叨水a(chǎn)品，要求理解電機(jī)（需與電機(jī)輸出功率匹配）輸出，同時(shí)對(duì)材料的理解、內(nèi)螺紋加工、熱處理、車銑加工、螺紋加工、磨制和組裝、生產(chǎn)設(shè)備定制、刀具管理、檢測(cè)能力、專業(yè)技術(shù)人員等都提出了很高的要求。從樣品試制、小批量生產(chǎn)、大規(guī)模制造交付是三道門檻。
國(guó)內(nèi)絲杠企業(yè)具備量產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，首個(gè)大規(guī)模量產(chǎn)項(xiàng)目走向落地
此前行星滾柱絲杠在全球范圍內(nèi)應(yīng)用有限，具備規(guī)?；慨a(chǎn)能力的企業(yè)極少。國(guó)內(nèi)廠商積極擁抱人形機(jī)器人，加大研發(fā)、工藝投入和積極做量產(chǎn)準(zhǔn)備，相比國(guó)外廠商有望更快實(shí)現(xiàn)落地。12月18日，杭州新劍傳動(dòng)年產(chǎn)100萬(wàn)臺(tái)人形機(jī)器人及汽車行星滾柱絲杠產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目開工，成為全球第一家公布大規(guī)模量產(chǎn)的企業(yè)。 國(guó)內(nèi)絲杠企業(yè)具備量產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，三類具備絲杠底層技術(shù)的企業(yè)包括：（1）長(zhǎng)期深耕絲杠行業(yè)的企業(yè)：南京化纖（南京工藝）、新劍傳動(dòng)等；（2）精密磨具、精密部件等技術(shù)同源性的企業(yè)：震?？萍?、五洲新春、貝斯特、雙林股份等；（3）其他具備精密加工能力的企業(yè)：恒立液壓。
投資建議
受益標(biāo)的：（1）絲杠：五洲新春、震?？萍?、南京化纖、雙林股份（2）絲杠設(shè)備和刀具：浙海德曼、集智股份、秦川機(jī)床、恒鋒工具、華銳精密。
風(fēng)險(xiǎn)提示
宏觀經(jīng)濟(jì)波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)；機(jī)器人量產(chǎn)不及預(yù)期；供應(yīng)鏈發(fā)展不及預(yù)期。
正文
1、絲杠：人形機(jī)器人價(jià)值量最高的核心硬件
1.1、 人形機(jī)器人價(jià)值量最高的核心部件，ASP持續(xù)提升絲杠是人形機(jī)器人非常重要的部件，成本占到機(jī)器人整體約20%，為價(jià)值量最高的核心部件。絲杠是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)的部件，特斯拉機(jī)器人線性關(guān)節(jié)應(yīng)用行星滾柱絲杠，靈巧手應(yīng)用微型滾珠絲杠。根據(jù)大規(guī)模量產(chǎn)后人形機(jī)器人成本2萬(wàn)美金，按照行星滾柱絲杠單價(jià)1000元，單機(jī)用量18根，微型滾珠絲杠單價(jià)300元，單機(jī)用量24根，絲杠ASP達(dá)2.5萬(wàn)元，占到人形機(jī)器人BOM成本約20%，是人形機(jī)器人價(jià)值量最高的核心部件。
我們按照人形機(jī)器人量產(chǎn)百萬(wàn)臺(tái)測(cè)算，僅特斯拉帶來的機(jī)器人絲杠市場(chǎng)有望從擴(kuò)容至252億元。我們按照人形機(jī)器人量產(chǎn)百萬(wàn)臺(tái)時(shí)，單臺(tái)機(jī)器人行星滾柱絲杠數(shù)量18根、單價(jià)1000元，微型滾珠絲杠數(shù)量24根、單價(jià)300元，機(jī)器人絲杠市場(chǎng)有望擴(kuò)容至252億元，其中行星滾柱絲杠市場(chǎng)擴(kuò)容180億元，微型滾珠絲杠市場(chǎng)擴(kuò)容72億元。特斯拉機(jī)器人迭代，最大的邊際變化是絲杠用量持續(xù)增加。特斯拉機(jī)器人歷次迭代最大的邊際變化就是絲杠用量持續(xù)增加。除線性關(guān)節(jié)外，靈巧手也使用微型滾珠或者滾柱絲杠。
1.2、 國(guó)產(chǎn)機(jī)器人絲杠滲透率提升空間大，絲杠市場(chǎng)有望進(jìn)一步打開
此前絲杠的主要痛點(diǎn)在于成本高、有量產(chǎn)能力的供應(yīng)商少、配套控制算法不成熟等，限制在絲杠在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用。早期絲杠的制造成本較高，生產(chǎn)精密的絲杠和配套部件需要大量投入，有量產(chǎn)能力的供應(yīng)商少，高成本成為應(yīng)用障礙。此外，過去絲杠產(chǎn)品普遍較重，占據(jù)較大空間，限制了人形機(jī)器人在高機(jī)動(dòng)性和靈活性的應(yīng)用。在早期人形機(jī)器人算法不夠完善背景下，精確控制絲杠的動(dòng)作、避免誤差積累也成為一大挑戰(zhàn)。以上因素限制了絲杠在人形機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用。
絲杠具有高承載力、高精度和剛性等突出優(yōu)勢(shì)，特斯拉率先采用絲杠方案，并推動(dòng)工藝優(yōu)化及供應(yīng)鏈量產(chǎn)降本，推動(dòng)了產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)絲杠方案的認(rèn)可。絲杠具有強(qiáng)大的承載力、優(yōu)異的精度保持性和剛性等優(yōu)勢(shì)，能夠提供較大的推力和高負(fù)載能力，適應(yīng)人形機(jī)器人執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)時(shí)對(duì)精細(xì)控制和穩(wěn)定性的需求。特斯拉通過工藝優(yōu)化，解決了傳統(tǒng)方案中精度控制和重量問題，并且通過與供應(yīng)商合作推動(dòng)絲杠量產(chǎn)，大幅降低生產(chǎn)成本。隨著特斯拉成功應(yīng)用絲杠方案，人形機(jī)器人逐漸展現(xiàn)出絲杠的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)了產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)絲杠方案的廣泛認(rèn)可。
我們認(rèn)為，類比特斯拉在星艦項(xiàng)目中的模式，未來同樣會(huì)將機(jī)器人平臺(tái)開源，進(jìn)一步推動(dòng)供應(yīng)鏈量產(chǎn)降本，同時(shí)其他人形機(jī)器人企業(yè)也會(huì)以特斯拉的路線和供應(yīng)鏈為導(dǎo)向。目前國(guó)內(nèi)近百家人形機(jī)器人企業(yè)中，使用絲杠方案僅為個(gè)位數(shù)，未來滲透率有望大幅提升，絲杠的市場(chǎng)空間進(jìn)一步打開。
1.3、 規(guī)?；慨a(chǎn)壁壘高精度為絲杠的核心技術(shù)難點(diǎn)
精度代表了絲杠的核心技術(shù)難點(diǎn)。絲杠精度指絲杠傳動(dòng)的移動(dòng)距離與理想移動(dòng)距離之間的偏差，偏差越小則精度越高。絲杠精度的要求非常高，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：
（1）旋轉(zhuǎn)一周的運(yùn)行精度：指的是絲杠旋轉(zhuǎn)一圈時(shí)，實(shí)際移動(dòng)的距離與理想值之間的誤差。
（2）整根絲杠的運(yùn)行精度：指的是整根絲杠在運(yùn)動(dòng)過程中的精度，通常涉及到絲杠的整體幾何誤差和負(fù)載分布。
（3）任意300mm的運(yùn)行精度：指的是在絲杠的任意300mm長(zhǎng)度范圍內(nèi)，絲杠的精度。通常，精度等級(jí)是根據(jù)這一段距離內(nèi)的誤差來衡量的。
在國(guó)際上，絲杠精度標(biāo)準(zhǔn)之一為JIS標(biāo)準(zhǔn)（日本、韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣等地廣泛使用）。根據(jù)JIS標(biāo)準(zhǔn)，絲杠的精度等級(jí)從C0到C10不等。精度等級(jí)為C0時(shí)，絲杠在任意300mm長(zhǎng)度內(nèi)的誤差最大為3.5微米；精度等級(jí)為C10時(shí)，誤差最大為210微米。
絲杠精度直接決定了性能及應(yīng)用領(lǐng)域。從下游應(yīng)用來看，普通機(jī)械設(shè)備通常采用C7和C10級(jí)絲杠精度；而在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，一般的機(jī)械臂使用C5至C7級(jí)精度，精密機(jī)械臂則需要C1至C4級(jí)精度；航空制造設(shè)備、精密投影儀和三坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備等通常使用C3級(jí)精度；對(duì)于工業(yè)母機(jī)，特別是用于加工設(shè)備的高精密磨床和車床，對(duì)絲杠的精度要求較高，通常需要C0級(jí)精度。綜上所述，非標(biāo)設(shè)計(jì)中常用的滾珠絲杠精度等級(jí)為C7，而對(duì)精度要求更高的應(yīng)用，C5級(jí)精度通常已足夠滿足需求。綜合人形機(jī)器人算法、傳感能力及降本維度考慮，我們預(yù)計(jì)人形機(jī)器人絲杠精度需達(dá)到C5級(jí)。
C5精度在絲杠領(lǐng)域?qū)儆谥懈叨水a(chǎn)品，要求理解電機(jī)（需與電機(jī)輸出功率匹配）輸出，同時(shí)對(duì)材料的理解、內(nèi)螺紋加工、熱處理、車銑加工、螺紋加工、磨制和組裝、生產(chǎn)設(shè)備定制、刀具管理、檢測(cè)能力、專業(yè)技術(shù)人員等都提出了很高的要求。從樣品試制、小批量生產(chǎn)、大規(guī)模制造交付是三道門檻。
絲杠在生產(chǎn)過程中涉及多個(gè)復(fù)雜環(huán)節(jié)，包括設(shè)計(jì)、材料選擇、加工工藝、設(shè)備管理等，尤其在人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈中，絲杠技術(shù)是一個(gè)高壁壘的核心環(huán)節(jié)。
（1）設(shè)計(jì)與匹配：高精度絲杠設(shè)計(jì)需要與電機(jī)輸出功率、負(fù)載要求等匹配，要求較強(qiáng)的技術(shù)能力。
（2）制造工藝：內(nèi)螺紋加工是絲杠生產(chǎn)中的主要難點(diǎn)，目前主要依賴磨削工藝，雖然可以滿足精度要求，但加工效率較低。此外，熱處理工藝的差異是絲杠性能差距的一個(gè)重要原因。
（3）生產(chǎn)設(shè)備：絲杠生產(chǎn)需要精密設(shè)備，如車床、銑床、磨床和熱處理設(shè)備等，其中螺紋磨床是核心設(shè)備，國(guó)內(nèi)設(shè)備多依賴進(jìn)口，擴(kuò)產(chǎn)周期較長(zhǎng)，短期無(wú)法迅速擴(kuò)產(chǎn)。
（4）原材料：國(guó)產(chǎn)絲杠原材料與國(guó)外相比仍存在差距，主要與成本構(gòu)成和加工工藝密切相關(guān)，原材料的性能提升需要生產(chǎn)企業(yè)積累。
（5）專業(yè)技術(shù)人員：高精度絲杠需要高級(jí)技師操作精密設(shè)備，人員培訓(xùn)周期通常需要幾個(gè)月甚至數(shù)年，對(duì)制造企業(yè)的技術(shù)人員管理提出了高要求。
2、 人形機(jī)器人絲杠重大量產(chǎn)項(xiàng)目落地，國(guó)內(nèi)供應(yīng)鏈有望領(lǐng)跑全球
2.1、 國(guó)內(nèi)絲杠企業(yè)具備量產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，首個(gè)大規(guī)模量產(chǎn)項(xiàng)目走向落地
國(guó)內(nèi)絲杠企業(yè)具備量產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，首個(gè)大規(guī)模量產(chǎn)項(xiàng)目走向落地。此前行星滾柱絲杠在全球范圍內(nèi)應(yīng)用有限，具備規(guī)模化量產(chǎn)能力的企業(yè)極少。國(guó)內(nèi)廠商積極擁抱人形機(jī)器人，加大研發(fā)、工藝投入和積極做量產(chǎn)準(zhǔn)備，相比國(guó)外廠商有望更快實(shí)現(xiàn)落地。12月18日，杭州新劍傳動(dòng)年產(chǎn)100萬(wàn)臺(tái)人形機(jī)器人及汽車行星滾柱絲杠產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目開工，成為全球第一家公布大規(guī)模量產(chǎn)的企業(yè)。
2.2、 三類具備絲杠底層技術(shù)的企業(yè)
綜合以上分析，三類具備絲杠底層技術(shù)的企業(yè)包括：
（1）長(zhǎng)期深耕絲杠行業(yè)的企業(yè)：南京化纖（南京工藝）、新劍傳動(dòng)等；
（2）精密磨具、精密部件等技術(shù)同源性的企業(yè)：震?？萍?、五洲新春、貝斯特、雙林股份等；
（3）其他具備精密加工能力的企業(yè)：恒立液壓等。
3、 投資建議
受益標(biāo)的：（1）絲杠：五洲新春、震?？萍?、南京化纖、雙林股份；（2）絲杠設(shè)備和刀具：浙海德曼、集智股份、秦川機(jī)床、恒鋒工具、華銳精密。
4、風(fēng)險(xiǎn)提示宏觀經(jīng)濟(jì)波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)；機(jī)器人量產(chǎn)不及預(yù)期；供應(yīng)鏈發(fā)展不及預(yù)期。
報(bào)告發(fā)布時(shí)間：2024年12月22日
（來源機(jī)械孟話）
