絲杠：人形機器人價值量最高的核心硬件
自2022年特斯拉首次在人形機器人關節(jié)模組引入行星滾柱絲杠，絲杠已經(jīng)成為人形機器人價值量占比最高的關鍵硬件。特斯拉機器人歷次迭代最大的邊際變化就是絲杠用量持續(xù)增加。除線性關節(jié)外，靈巧手也使用微型滾珠或者滾柱絲杠；成本占到機器人整體約20%，我們按照人形機器人量產(chǎn)百萬臺測算，僅特斯拉帶來的機器人絲杠市場有望從現(xiàn)在的數(shù)億元擴容至252億元。我們認為，類比特斯拉在星艦項目中的模式，未來同樣會將機器人平臺開源，進一步推動供應鏈量產(chǎn)降本，同時其他人形機器人企業(yè)也會以特斯拉的路線和供應鏈為導向。目前國內(nèi)近百家人形機器人企業(yè)中，使用絲杠方案僅為個位數(shù)，未來滲透率有望大幅提升，絲杠的市場空間進一步打開。
人形機器人絲杠需要達到C5級精度，規(guī)?；慨a(chǎn)壁壘高精度為絲杠的核心技術難點，直接決定了性能及應用領域。根據(jù)JIS標準，絲杠的精度等級從C0到C10，其中C0為最高精度，代表絲杠在任意300mm長度內(nèi)的誤差最大為3.5微米。綜合人形機器人算法、傳感能力及降本維度考慮，我們預計人形機器人絲杠精度需達到C5級。C5精度在絲杠領域?qū)儆谥懈叨水a(chǎn)品，要求理解電機（需與電機輸出功率匹配）輸出，同時對材料的理解、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)設備定制、刀具管理、檢測能力、專業(yè)技術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。
國內(nèi)絲杠企業(yè)具備量產(chǎn)優(yōu)勢，首個大規(guī)模量產(chǎn)項目走向落地
此前行星滾柱絲杠在全球范圍內(nèi)應用有限，具備規(guī)?；慨a(chǎn)能力的企業(yè)極少。國內(nèi)廠商積極擁抱人形機器人，加大研發(fā)、工藝投入和積極做量產(chǎn)準備，相比國外廠商有望更快實現(xiàn)落地。12月18日，杭州新劍傳動年產(chǎn)100萬臺人形機器人及汽車行星滾柱絲杠產(chǎn)業(yè)化項目開工，成為全球第一家公布大規(guī)模量產(chǎn)的企業(yè)。 國內(nèi)絲杠企業(yè)具備量產(chǎn)優(yōu)勢，三類具備絲杠底層技術的企業(yè)包括：（1）長期深耕絲杠行業(yè)的企業(yè)：南京化纖（南京工藝）、新劍傳動等；（2）精密磨具、精密部件等技術同源性的企業(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
受益標的：（1）絲杠：五洲新春、震?？萍?、南京化纖、雙林股份（2）絲杠設備和刀具：浙海德曼、集智股份、秦川機床、恒鋒工具、華銳精密。
風險提示
宏觀經(jīng)濟波動風險；機器人量產(chǎn)不及預期；供應鏈發(fā)展不及預期。
正文
1、絲杠：人形機器人價值量最高的核心硬件
1.1、 人形機器人價值量最高的核心部件，ASP持續(xù)提升絲杠是人形機器人非常重要的部件，成本占到機器人整體約20%，為價值量最高的核心部件。絲杠是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動的部件，特斯拉機器人線性關節(jié)應用行星滾柱絲杠，靈巧手應用微型滾珠絲杠。根據(jù)大規(guī)模量產(chǎn)后人形機器人成本2萬美金，按照行星滾柱絲杠單價1000元，單機用量18根，微型滾珠絲杠單價300元，單機用量24根，絲杠ASP達2.5萬元，占到人形機器人BOM成本約20%，是人形機器人價值量最高的核心部件。
我們按照人形機器人量產(chǎn)百萬臺測算，僅特斯拉帶來的機器人絲杠市場有望從擴容至252億元。我們按照人形機器人量產(chǎn)百萬臺時，單臺機器人行星滾柱絲杠數(shù)量18根、單價1000元，微型滾珠絲杠數(shù)量24根、單價300元，機器人絲杠市場有望擴容至252億元，其中行星滾柱絲杠市場擴容180億元，微型滾珠絲杠市場擴容72億元。特斯拉機器人迭代，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。除線性關節(jié)外，靈巧手也使用微型滾珠或者滾柱絲杠。
1.2、 國產(chǎn)機器人絲杠滲透率提升空間大，絲杠市場有望進一步打開
此前絲杠的主要痛點在于成本高、有量產(chǎn)能力的供應商少、配套控制算法不成熟等，限制在絲杠在機器人領域的應用。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)能力的供應商少，高成本成為應用障礙。此外，過去絲杠產(chǎn)品普遍較重，占據(jù)較大空間，限制了人形機器人在高機動性和靈活性的應用。在早期人形機器人算法不夠完善背景下，精確控制絲杠的動作、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器人領域的應用。
絲杠具有高承載力、高精度和剛性等突出優(yōu)勢，特斯拉率先采用絲杠方案，并推動工藝優(yōu)化及供應鏈量產(chǎn)降本，推動了產(chǎn)業(yè)鏈對絲杠方案的認可。絲杠具有強大的承載力、優(yōu)異的精度保持性和剛性等優(yōu)勢，能夠提供較大的推力和高負載能力，適應人形機器人執(zhí)行復雜任務時對精細控制和穩(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，并且通過與供應商合作推動絲杠量產(chǎn)，大幅降低生產(chǎn)成本。隨著特斯拉成功應用絲杠方案，人形機器人逐漸展現(xiàn)出絲杠的獨特優(yōu)勢，推動了產(chǎn)業(yè)鏈對絲杠方案的廣泛認可。
我們認為，類比特斯拉在星艦項目中的模式，未來同樣會將機器人平臺開源，進一步推動供應鏈量產(chǎn)降本，同時其他人形機器人企業(yè)也會以特斯拉的路線和供應鏈為導向。目前國內(nèi)近百家人形機器人企業(yè)中，使用絲杠方案僅為個位數(shù)，未來滲透率有望大幅提升，絲杠的市場空間進一步打開。
1.3、 規(guī)?；慨a(chǎn)壁壘高精度為絲杠的核心技術難點
精度代表了絲杠的核心技術難點。絲杠精度指絲杠傳動的移動距離與理想移動距離之間的偏差，偏差越小則精度越高。絲杠精度的要求非常高，主要體現(xiàn)在以下三個方面：
（1）旋轉(zhuǎn)一周的運行精度：指的是絲杠旋轉(zhuǎn)一圈時，實際移動的距離與理想值之間的誤差。
（2）整根絲杠的運行精度：指的是整根絲杠在運動過程中的精度，通常涉及到絲杠的整體幾何誤差和負載分布。
（3）任意300mm的運行精度：指的是在絲杠的任意300mm長度范圍內(nèi)，絲杠的精度。通常，精度等級是根據(jù)這一段距離內(nèi)的誤差來衡量的。
在國際上，絲杠精度標準之一為JIS標準（日本、韓國和中國臺灣等地廣泛使用）。根據(jù)JIS標準，絲杠的精度等級從C0到C10不等。精度等級為C0時，絲杠在任意300mm長度內(nèi)的誤差最大為3.5微米；精度等級為C10時，誤差最大為210微米。
絲杠精度直接決定了性能及應用領域。從下游應用來看，普通機械設備通常采用C7和C10級絲杠精度；而在工業(yè)機器人領域，一般的機械臂使用C5至C7級精度，精密機械臂則需要C1至C4級精度；航空制造設備、精密投影儀和三坐標測量設備等通常使用C3級精度；對于工業(yè)母機，特別是用于加工設備的高精密磨床和車床，對絲杠的精度要求較高，通常需要C0級精度。綜上所述，非標設計中常用的滾珠絲杠精度等級為C7，而對精度要求更高的應用，C5級精度通常已足夠滿足需求。綜合人形機器人算法、傳感能力及降本維度考慮，我們預計人形機器人絲杠精度需達到C5級。
C5精度在絲杠領域?qū)儆谥懈叨水a(chǎn)品，要求理解電機（需與電機輸出功率匹配）輸出，同時對材料的理解、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)設備定制、刀具管理、檢測能力、專業(yè)技術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)過程中涉及多個復雜環(huán)節(jié)，包括設計、材料選擇、加工工藝、設備管理等，尤其在人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈中，絲杠技術是一個高壁壘的核心環(huán)節(jié)。
（1）設計與匹配：高精度絲杠設計需要與電機輸出功率、負載要求等匹配，要求較強的技術能力。
（2）制造工藝：內(nèi)螺紋加工是絲杠生產(chǎn)中的主要難點，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重要原因。
（3）生產(chǎn)設備：絲杠生產(chǎn)需要精密設備，如車床、銑床、磨床和熱處理設備等，其中螺紋磨床是核心設備，國內(nèi)設備多依賴進口，擴產(chǎn)周期較長，短期無法迅速擴產(chǎn)。
（4）原材料：國產(chǎn)絲杠原材料與國外相比仍存在差距，主要與成本構成和加工工藝密切相關，原材料的性能提升需要生產(chǎn)企業(yè)積累。
（5）專業(yè)技術人員：高精度絲杠需要高級技師操作精密設備，人員培訓周期通常需要幾個月甚至數(shù)年，對制造企業(yè)的技術人員管理提出了高要求。
2、 人形機器人絲杠重大量產(chǎn)項目落地，國內(nèi)供應鏈有望領跑全球
2.1、 國內(nèi)絲杠企業(yè)具備量產(chǎn)優(yōu)勢，首個大規(guī)模量產(chǎn)項目走向落地
國內(nèi)絲杠企業(yè)具備量產(chǎn)優(yōu)勢，首個大規(guī)模量產(chǎn)項目走向落地。此前行星滾柱絲杠在全球范圍內(nèi)應用有限，具備規(guī)模化量產(chǎn)能力的企業(yè)極少。國內(nèi)廠商積極擁抱人形機器人，加大研發(fā)、工藝投入和積極做量產(chǎn)準備，相比國外廠商有望更快實現(xiàn)落地。12月18日，杭州新劍傳動年產(chǎn)100萬臺人形機器人及汽車行星滾柱絲杠產(chǎn)業(yè)化項目開工，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的企業(yè)
綜合以上分析，三類具備絲杠底層技術的企業(yè)包括：
（1）長期深耕絲杠行業(yè)的企業(yè)：南京化纖（南京工藝）、新劍傳動等；
（2）精密磨具、精密部件等技術同源性的企業(yè)：震裕科技、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
受益標的：（1）絲杠：五洲新春、震?？萍?、南京化纖、雙林股份；（2）絲杠設備和刀具：浙海德曼、集智股份、秦川機床、恒鋒工具、華銳精密。
4、風險提示宏觀經(jīng)濟波動風險；機器人量產(chǎn)不及預期；供應鏈發(fā)展不及預期。
報告發(fā)布時間：2024年12月22日
（來源機械孟話）
