人形機(jī)器人主要由感知層、決策層和執(zhí)行層三部分組成。執(zhí)行層是成本大頭,包括絲杠、電機(jī)、減速器、傳感器、軸承等。絲杠是軸端電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)的核心部件,主要用于膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)、手臂等關(guān)鍵部位。浙商證券測算顯示,線性執(zhí)行器價(jià)值量占比達(dá)19.4%,是整機(jī)價(jià)值量最大的環(huán)節(jié),同時(shí)制造壁壘較高,是推動(dòng)行業(yè)量產(chǎn)的痛點(diǎn)之一。
在絲杠領(lǐng)域,主要分為滑動(dòng)絲杠、滾動(dòng)絲杠和靜壓絲杠三大類。滾動(dòng)絲杠在人形機(jī)器人領(lǐng)域的適配性更高,包含滾珠絲杠和行星滾柱絲杠。相比滾珠絲杠,行星滾柱絲杠在精度、承載能力、使用壽命和調(diào)節(jié)能力等方面具備明顯優(yōu)勢。行星滾柱絲杠與滾珠絲杠的主要區(qū)別在于負(fù)載的傳遞單元是螺紋滾柱而不是滾珠,能夠接觸更長的線面,在同等規(guī)格下的額定載重能力是滾珠絲杠的3-6倍,壽命可達(dá)10-15倍,體積可縮小約1/3,更為輕巧。隨著技術(shù)成熟,行星滾柱絲杠將是人形機(jī)器人未來的主流方案。
目前行星滾柱絲杠價(jià)格昂貴,也是未來降本的重要方向。據(jù)華鑫證券研究,應(yīng)用在特斯拉Optimus的行星滾柱絲杠單價(jià)約2000元/個(gè),而滾珠絲杠價(jià)格則在200-600元之間。特斯拉第三代Optimus的靈巧手自由度將從上一代的11個(gè)提升至22個(gè),意味著單機(jī)或需要44根絲杠。宇樹科技、智元機(jī)器人等多家企業(yè)也發(fā)布了20個(gè)左右自由度的靈巧手產(chǎn)品,靈巧手的升級必然拉動(dòng)絲杠產(chǎn)業(yè)的市場空間。據(jù)華鑫證券研究,到2030年應(yīng)用在人形機(jī)器人的行星滾柱絲杠價(jià)值量將達(dá)229.6億元,CAGR達(dá)154.1%。
在行業(yè)競爭格局上,行星滾柱絲杠由于壁壘較高,主要涉及材料與熱處理、精密加工、裝配與檢測等多個(gè)方面,目前主要以海外廠商主導(dǎo)。據(jù)華西證券研究,2022年前四大海外供應(yīng)商市占率約78%,國內(nèi)南京工藝、濟(jì)寧博特的市場份額分別僅約為8%,國產(chǎn)替代空間較大。