2023年中國絲杠行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀：滾珠絲杠產(chǎn)需缺口較大，人形機器人打開行業(yè)發(fā)展空間[圖]

內(nèi)容概要：絲杠是實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動與直線運動相互轉(zhuǎn)化的精密傳動部件，主要應(yīng)用于傳動和控制系統(tǒng)中，廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床、制造設(shè)備、機器人、精密儀器等領(lǐng)域。從發(fā)展歷程來看，我國起步較晚，主要聚焦在中低端產(chǎn)品，而高端產(chǎn)品因具有較高的壁壘，與海外巨頭有較大差距。預(yù)計未來隨著國家政策的支持，絲杠行業(yè)國產(chǎn)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(yù)計未來隨著人形機器人的快速發(fā)展，絲杠發(fā)展空間將不斷擴大。

關(guān)鍵詞：絲杠、滾珠絲杠、人形機器人

一、行業(yè)壁壘較高，滾珠絲杠產(chǎn)需缺口較大

絲杠是實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動與直線運動相互轉(zhuǎn)化的精密傳動部件，主要應(yīng)用于傳動和控制系統(tǒng)中，廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床、制造設(shè)備、機器人、精密儀器等領(lǐng)域。根據(jù)結(jié)構(gòu)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(gòu)成，通過內(nèi)置滾珠的滾動摩擦實現(xiàn)傳動，具有摩擦小、精度高等優(yōu)勢；行星滾柱絲杠主要由絲杠、滾柱、螺母、內(nèi)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(xiàn)傳動；梯形絲杠由螺母和螺紋絲杠構(gòu)成，主要依靠滑動摩擦進行傳動，價格低廉，但導(dǎo)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(xiàn)國產(chǎn)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(chǎn)設(shè)備、高質(zhì)量的原材料來支撐，絲杠行業(yè)具有較高的壁壘。

1、滾珠絲杠供需缺口較大，高端國產(chǎn)化率較低

滾珠絲杠起源于19世紀(jì)末，1940年美國首先將滾珠絲杠用于汽車轉(zhuǎn)向裝置上，使其正式商品化。1952年，第一臺數(shù)控機床問世，為滾珠絲杠專業(yè)化生產(chǎn)提供動力。1970年，歐美各大廠商各類型行星滾柱絲杠產(chǎn)品成熟。當(dāng)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(jù)。國內(nèi)絲杠起步較晚，20世紀(jì)50年代才開始開展大量滾珠絲杠相關(guān)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(fā)展，1991年國產(chǎn)制造標(biāo)準(zhǔn)已完全與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌。當(dāng)前，我國中低檔產(chǎn)品已接近持平海外同類競品，而高端產(chǎn)品與海外巨頭仍有顯著差距，這也就導(dǎo)致高端產(chǎn)品對國外依賴程度較高。預(yù)計未來隨著國家政策的大力支持，絲杠國產(chǎn)化率將不斷提升。

由于滾珠絲杠生產(chǎn)壁壘較高，導(dǎo)致國內(nèi)滾珠絲杠制造商數(shù)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(yè)自動化、機器人、航空航天等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，這使得市場需求量較大。2022年，中國滾珠絲杠產(chǎn)量將達到1100萬套，需求量將達到1555萬套，仍處于供不應(yīng)求的局面，行業(yè)供需缺口仍然較大。預(yù)計未來隨著國內(nèi)高端裝備制造的推進，行業(yè)持續(xù)加大技術(shù)研發(fā)力度，滾珠絲杠生產(chǎn)能力將得到快速釋放，行業(yè)市場需求量也將得到滿足。

相關(guān)報告：智研咨詢發(fā)布的《中國絲杠行業(yè)市場全景調(diào)研及發(fā)展趨向研判報告》

據(jù)統(tǒng)計，在中端市場中，中國大陸企業(yè)占據(jù)一定的市場份額，達30%，但在高端市場中，中國大陸企業(yè)僅占5%，而力士樂、THK、NSK等德日廠商基本壟斷國內(nèi)高端滾珠絲杠市場，表明國內(nèi)在加工制造水平、生產(chǎn)規(guī)模等方面都顯著落后海外龍頭企業(yè)，國產(chǎn)替代空間廣闊。近年來，隨著國產(chǎn)高端滾珠絲杠性能不斷提升，疊加價格優(yōu)勢，高端滾珠絲杠國產(chǎn)替代進程持續(xù)推進。

2、行星滾柱絲杠應(yīng)用范圍廣泛，與滾珠絲杠相比優(yōu)勢更多

行星滾柱絲杠結(jié)構(gòu)與滾珠絲杠相似，是將滾珠替換為具有螺紋結(jié)構(gòu)的滾柱，而絲桿和螺母結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為絲杠或螺母的直線運動。行星滾柱絲杠上游環(huán)節(jié)包括合金結(jié)構(gòu)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(jù)滾柱相對于絲杠和螺母的運動關(guān)系，行星滾柱絲杠可分為標(biāo)準(zhǔn)式、反向式、循環(huán)式、差動式和軸承環(huán)式五種。其中，標(biāo)準(zhǔn)式是當(dāng)前應(yīng)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(lǐng)域；反向式用于航空、航天、船舶、電力等領(lǐng)域；循環(huán)式用于醫(yī)療器械、光學(xué)精密儀器等領(lǐng)域；差動式用于傳動比較大、承載能力較高的應(yīng)用場合；軸承環(huán)式主要適用于高承載、高效率等場合重型機械等領(lǐng)域。

與滾珠絲杠相比，行星滾柱絲杠優(yōu)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(jié)省空間方面，行星滾柱絲杠安裝空間緊湊，相同負(fù)載下比滾珠絲杠節(jié)省三分之一的空間。在傳統(tǒng)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(yōu)點。

3、梯形絲杠傳動效率較低，已基本實現(xiàn)國產(chǎn)替代

梯形絲杠結(jié)構(gòu)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(chǎn)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(yīng)用于工業(yè)要求較低的場景，如機械、自動化、消費品等領(lǐng)域，目前已基本實現(xiàn)國產(chǎn)替代。

二、人形機器人快速發(fā)展，進一步打開絲杠潛在發(fā)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(jīng)從早期的概念驗證到今天的商業(yè)化應(yīng)用。早期，通過采用生物仿真學(xué)原理，實現(xiàn)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(yīng)對周圍環(huán)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(fù)雜的任務(wù)和學(xué)習(xí)新技能；最后，一些公司開始將人形機器人引入商業(yè)領(lǐng)域，并在一些市場中實現(xiàn)商業(yè)化。

特斯拉人形機器人進展迅速，2021年8月特斯拉發(fā)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(huán)境探測與記憶、雙手復(fù)雜任務(wù)等能力；2023年9月，在控制能力和執(zhí)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(zhí)行器”。

人形機器人是通過傳動部件來驅(qū)動關(guān)節(jié)的移動或轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)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(jù)Tesla AI Day的預(yù)測數(shù)據(jù)，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(yè)應(yīng)用場景預(yù)期落地，如美國1X technologies公司與ADT commercial公司共同研發(fā)的人形機器人EVE目前已成功應(yīng)用于巡邏安保場景；Digit主要應(yīng)用于倉儲物流環(huán)節(jié)，包括卸載貨車、搬運箱子、管理貨架等，預(yù)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(nèi)首款基于開源鴻蒙的人形機器人，該機器人可實現(xiàn)任務(wù)作業(yè)、規(guī)劃導(dǎo)航等功能，同時還可以完成復(fù)雜地形自主行走、持續(xù)連續(xù)跳躍等運動。據(jù)悉，該款機器人已實現(xiàn)商業(yè)化落地，第一批訂單已陸續(xù)開始交付。未來，在政策、資本以及技術(shù)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(jù)GGII數(shù)據(jù)，預(yù)計到2030年全球人形機器人市場規(guī)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(fā)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(fā)展?jié)摿薮蟆?

以上數(shù)據(jù)及信息可參考智研咨詢（yhcgw.cn）發(fā)布的《中國絲杠行業(yè)市場全景調(diào)研及發(fā)展趨向研判報告》。智研咨詢是中國領(lǐng)先產(chǎn)業(yè)咨詢機構(gòu)，提供深度產(chǎn)業(yè)研究報告、商業(yè)計劃書、可行性研究報告及定制服務(wù)等一站式產(chǎn)業(yè)咨詢服務(wù)。您可以關(guān)注【智研咨詢】公眾號，每天及時掌握更多行業(yè)動態(tài)。