人形机器人核心构造有线性执行器、旋转执行器和灵巧手。这三大执行器约占人形机器人零部件的70%。执行器的精密运作依赖于高精度零件,包括丝杠、电机、减速器、传感器、轴承等。
丝杠是高端装备的核心传动部件,主要作用是将旋转运动转化为直线运动。按照摩擦特性划分,丝杠主要包括滑动丝杠、滚动丝杠和静压丝杠三大类,广泛应用于高端制造、新能源装备、航空航天等关键领域。其中,滚动丝杠(含滚珠丝杠、行星滚柱丝杠)在人形机器人领域适配性更为突出,应用价值显著。
当前丝杠行业整体呈现“海外垄断格局尚未完全打破、国产替代进程持续加快”的发展态势。在高端滚珠丝杠制造领域,欧美企业长期占据垄断地位,其产品广泛应用于各类高端装备场景。国内滚珠丝杠市场近年来发展迅猛,市场规模持续快速扩张,以南京工艺、江汉机床为代表的国内头部企业技术实力稳步提升,正逐步具备国产替代潜力。
行星滚柱丝杠是人形机器人线性执行器的核心关键部件,在其运动控制中发挥着重要作用。从结构层面来看,人形机器人的整体结构可大致拆解为执行系统、感知系统及其他辅助系统,其中执行系统是实现机器人运动功能的核心模块。
具体而言,执行系统由线性执行器、旋转执行器和灵巧手三部分构成。其中,线性执行器的核心功能是驱动物体沿直线运动,主要应用于人形机器人的腕部、肘部、膝部和踝部等关键关节,为这些关节的灵活转动与直线位移提供动力支撑。
以特斯拉人形机器人为例,其线性执行器的组成更为精密,主要包含无框力矩电机、行星滚柱丝杠、力传感器、编码器、驱动器等部件,各部件协同工作,确保线性执行器的精准控制与稳定运行,进而保障人形机器人的运动精度与可靠性。
据觅途咨询预测,若按照单台人形机器人使用6个滚珠丝杠及8个行星滚柱丝杠计算,2025年全球人形机器人领域为行星滚柱丝杠带来的增量空间预计约为1.93亿元,2030年/2035年全球人形机器人领域行星滚柱丝杠市场规模分别增至6.76/147.40亿元,2025-2030年/2025年-2035年行星滚柱丝杠CAGR分别为28.49%/54.27%。
随着人形机器人产品逐步成熟,叠加AI大模型的持续赋能,人形机器人有望成为继计算机、智能手机、新能源汽车之后的又一颠覆性产品。行星滚柱丝杠作为人形机器人产业链的核心零部件之一,其市场成长空间也将随之大幅拓展。可以预见,行星滚柱丝杠将在人形机器人产业赛道中占据不可或缺的关键地位。
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甬兴证券《人形机器人量产元年,关注丝杠国产化进程》
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