机器人/人形机器人核心部件：丝杠技术与产业链深解析

术道研究员

机器人/人形机器人核心部件：丝杠技术与产业链深解析

来自：MACD论坛(bbs.shudaoyoufang.com) 作者：术道研究员 浏览：38 回复：0

丝杠作为机械传动的核心元件，通过螺旋副将旋转运动转化为直线运动。根据摩擦形式与结构差异，主要分为三大类：

滑动丝杠

以梯形丝杠为典型代表，传统金属滑动丝杠效率低（30%-40%）、磨损快，但工程塑料丝杠（如igus的dryspin®技术）通过非对称扁平化螺纹设计，传动效率提升至82%，寿命延长5倍，自润滑特性在医疗、食品工业中表现优异。

滚珠丝杠

通过循环滚珠实现滚动摩擦，效率达90%以上，精度等级（GB/T17587.3）从1级（±0.006mm/300mm）到5级（±0.052mm/300mm），需额外制动装置。

行星滚柱丝杠

线接触特性使其承载能力是滚珠丝杠的3倍，寿命延长10-15倍，旋转速度可达2倍，在航空母舰弹射器、机器人关节等场景不可替代。

加工设备头部企业

恒进感应（北交所）：

滚柱丝杠淬火设备支持1000-6000mm丝杠自动感应淬火，表面硬度达HRC60以上，满足机器人关节高负载需求，2025年机器人相关订单占比超40%。

泽尔达：

PW-L400精密数控旋风铣可加工小直径精密丝杠，蜗杆精度达国标五级，丝杠精度C5级，适配大批量生产。

常州朗爵：

深耕旋风铣设备20余年，加工效率较传统车削提升10倍以上，尤其在不锈钢螺旋切削领域积累深厚。

秦川机床：

五轴磨齿精度达日本JIS一级标准，丝杠产品适配高端数控机床，2025年产能规划9万套，军工订单占比30%。

绿的谐波：

高精度谐波减速器配套丝杠应用，定位精度达±0.002mm，在协作机器人领域市占率超40%。

创世纪：

国产数控机床龙头，旗下台群精机的立式加工中心（如T-V856S）、五轴加工中心（V-200U）等设备定位精度达±0.005mm，支持丝杠全流程加工：

技术突破：通过“丝杆热误差补偿专利”（CN119861659A），实时动态补偿温度变形，长丝杠加工精度稳定性提升40%，适配6米以上精密丝杠量产；

机器人领域应用：为宇树科技OptimusGen3行星滚柱丝杠提供T-700B钻攻中心，高速铣削滚柱螺纹效率提升30%；为杭州新剑传动（特斯拉微型丝杠供应商）供应T-500SE设备，实现φ6mm丝杠日产能2000件；

医疗与半导体：V-400U五轴机床加工MRI无磁丝杠导磁率≤1.01，配套联影医疗；为国产光刻机企业加工±0.002mm/300mm精度丝杠，成本较进口低40%。

量产与供应链企业

国际龙头：

THK（日本）：全球滚珠丝杠市占率约20%，70%光刻机采用其丝杠，LM导轨系统摩擦系数降低80%。

舍弗勒（德国）：行星滚柱丝杠承载能力是滚珠丝杠的3倍，特斯拉Optimus订单占比超30%。

上银科技（中国ZGTW）：亚洲最大线性传动企业，滚珠丝杠精度达C3级，价格仅为THK的60%。

国产领军：

南京工艺装备：医疗MRI设备无磁丝杠寿命较进口产品延长50%，实现国产替代。

汉江机床（秦川机床控股）：采用创世纪SK7420B×750数控磨床量产C3级滚珠丝杠，2025年行星滚柱丝杠产能5万套，30%设备来自创世纪。

贝斯特：行星滚柱丝杠通过特斯拉QCO认证，单价较舍弗勒低40%，2025年产能规划1.2万套。

特斯拉供应链：

杭州新剑传动：依托创世纪T-500SE设备实现微型丝杠规模化生产，2025年产能占特斯拉订单超50%。

双林股份：全球唯二量产反向式行星滚柱丝杠，单台Optimus用量14-22个，2025年产能扩张至1.2万套。

应用场景与成本结构

人形机器人（如特斯拉Optimus）：

成本占比：研发期丝杠成本占整机制造成本25%-30%，规模化量产（≥10万台/年）后降至15%-20%。

应用场景：髋关节、膝关节采用行星滚柱丝杠（舍弗勒产品轴向载荷达50kN），手指关节使用微型滚珠丝杠（杭州新剑传动φ6mm丝杠成本较进口低60%）。

工业协作机器人：

成本占比：占整机制造成本10%-15%，核心成本集中于减速器和伺服系统。

应用场景：手臂伸缩、腕部旋转采用滚珠丝杠（THKBSR系列精度C3级），国产南京工艺丝杠寿命达8000小时。

服务机器人：

成本占比：占整机制造成本8%-12%，微型丝杠（泽尔达PW-L400加工件单价500-1000元）规模化后可降至5%-8%。

应用场景：升降平台、抽屉导轨采用模组化丝杠组件，定位精度达±0.01mm。

行业趋势与前景

国产设备替代加速：

创世纪高端五轴机床2025年市占率达12%，在丝杠加工设备中渗透率从2020年15%提升至37%，尤其在机器人关节丝杠领域成为主力供应商。

技术协同效应：

创世纪与恒进感应、泽尔达等企业形成“加工-热处理-检测”产业链闭环，为贝斯特等客户提供行星滚柱丝杠全流程解决方案，推动国产丝杠交付周期缩短40%。

智能化与绿色制造：

智慧丝杠集成传感器（如华硕数控智能丝杠）实时监测预紧力、温度，预测性维护精度达95%；工程塑料丝杠减少金属消耗，碳纤维增强复合材料丝杠减重30%。

市场规模：

全球丝杠市场规模预计2025年突破600亿元，中国市场规模达220-300亿元，国产替代率从15%提升至35%。

需要注意的是，国内滚珠丝杠精度等级（P1-P10）与日本JIS标准（C0-C10）存在差异，P5接近JISC5级，高端市场主要参考JIS标准。

结语：

丝杠作为 “机械关节”，正从传统传动元件升级为智能核心部件。国产企业通过设备创新、材料突破和场景深耕，逐步打破日德垄断。未来随着机器人、半导体、医疗等需求爆发，具备全产业链能力（加工设备→精密制造→智能监测）的企业将主导行业变革，成为我们重点关注的对象。

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