机器人行业研究：灵巧手研究系列（二）：丝杠配套量有望持续提升，机器人带来海量增长空间

敬请参阅最后一页特别声明 1 投资逻辑 手部边际变化未来变化的主要集中点，单台人形机器人所需微型丝杠数量有望达到 34-44 个。根据特斯拉公开信息，GEN3 灵巧手相比于 GEN2 的主要变化在于：（1）手部增加了自由度，从 11 提升到 22 个；（2）驱动器装载在了手腕部位。若远指关节和近指关节耦合，则需要 17 个主动自由度，若不耦合则最多需要 22 个主动自由度；每个主动自由度对应所需微型丝杠为 1 个。 手部承载力有待提升，丝杠是高承载力方案。当前灵巧手握力和承载力普遍低于 5KG，但据《2020 年中国成人健康调查》，人手握力为 25KG 以上，支撑力可以达到自身体重的 60%-70%。机器人手若想全面实现通用性，则传动部件的承载力亟待提升。其中承载力、传动效率和精度按排序看，丝杠综合能力高于腱绳和连杆，且滚柱丝杠>滚珠丝杠>梯形丝杠，因此微型滚柱丝杠的具备较高的需求度，随着供应链的成熟提升性价比后，微型滚柱丝杠渗透率有望大幅提升。 当前成熟微型滚柱丝杠供应商较小，竞争格局较好。公开资料显示，目前上市公司中已经披露布局了手部微型丝杠业务的包含浙江荣泰和五洲新春。其中浙江荣泰预备收购狄兹精密传动公司（KGG），该公司技术来源于全球微型丝杠龙头日本 KSS，同时具备大关节丝杠、微型滚珠丝杠（直径 1.8mm 起）和微型滚柱丝杠（直径 4mm 起）的能力，具备多年微型丝杠能力积累，具备较强先发优势。五洲新春 1H24 财务报告披露公司已经开始布局手部微型丝杠。 底层技术相通，后期具备大关节丝杠能力料将持续布局微型丝杠。微型丝杠当前主流技术方案为车铣磨工艺，当批量量产时为实现规模降本，有望通过轧制（冷锻）、以车代磨、粉末冶金等方案进行批量降本。其中车铣磨擅长精度但速度较慢，进口高精度内外螺纹磨床采购设备成本达上千万元/台，因此亟待提升性价比。根据《行星滚柱丝杠滚柱冷滚压成形机理与实验研究》，轧制丝杠优点在于加工效率是车铣磨效率的近 10 倍，且螺纹的表面光洁度较高，噪声较小。以车代磨和粉末冶金在精度要求较低的情况下性价比极高。 最终工艺选择主要取决于性价比和机器人所需微型丝杠精度。当前机器人灵巧手尚在优化过程中，若算法能力持续迭代升级，有望降低对于丝杠等硬件精度的依赖，若采用 C5 级以下精度满足机器人手部需求，则轧制、以车代磨和粉末冶金精度都满足，有望带来设备、材料和制造端行业的需求提升。 投资建议与估值 生态形成良性循环，机器人升级迭代具备持续性。从上游资本开支提升、硬件降本，中游技术力提升到下游的实用性提升，机器人行业的生态逐步形成良性循环，当前人形机器人正处于 0-1 变化的 iphone 时代，有望持续带来新的市场催化，具备较强的持续性，而机器人灵巧手价值量占比有望超 30%，建议持续关注灵巧手边际变化。 机器人灵巧手丝杠边际变化最大，具备长期投资价值。机器人单手所需丝杠数量有望由 0 提升至 22 个，在百万台机器人时代对应 4400 万个丝杠需求。后期随机器人销量往亿台过渡的过程中，有望进一步扩展市场空间。当前已经布局微型滚柱丝杠能力的上市公司包含浙江荣泰和五洲新春，且各自具备较强的技术实力和量产能力，长期具备较强降本能力，建议持续跟踪。 风险提示 人形机器人技术量产不及预期，技术路线发展不及预期，微型滚柱丝杠渗透率不及预期，产业链主业业绩不及预期。 行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 2 扫码获取更多服务 内容目录 一、数量：0 到 22 个，机器人单手丝杠数量跃升 ..................................................... 5 1.1 特斯拉最新方案单手丝杠约 17-22 个........................................................ 5 1.2 微型丝杠可能采用行星滚珠或者行星滚柱丝杠两类............................................ 8 二、手部丝杠渗透率提升是大势所趋，丝杠+腱绳复合方案呈现加乘效应................................. 8 2.1 传统传动：腱绳+连杆传动为行业主流，连杆传动具有精度、负载力、成本优势................... 8 2.1.1 传动装置是灵巧手性能的重要决定因素，腱绳已应用于 Okada、DLR 等灵巧手中................. 8 2.1.2 腱绳传动：具有可远距离传动、自适应性抓取的优点，广泛应用于空间环境.................... 9 2.1.3 连杆传动：具有精度高、承载力强、成本低的优点，未来发展空间广阔....................... 10 2.2 新型传动：微型丝杠唤醒传动新生，微型丝杠+腱绳复合传动有望成为灵巧手主流................ 12 2.2.1 微型丝杠+腱绳复合传动有已应用于 Optimus 灵巧手中，有望成为未来主流方案................ 12 2.2.2 滚珠丝杠：利用滚珠减小摩擦力，精度、平稳度、使用寿命大幅提高......................... 13 2.2.3 行星滚柱丝杠：以滚柱代替滚珠进行传动，实现滚动丝杠承载力等各方面性能的跃升........... 15 2.3 价格探析：行星滚柱丝杠单价价格约 2000 元，国产化和市场扩容有望打破价格壁垒.............. 17 三、微型丝杠上下游产业链投资机会广阔，金属路线性价比高......................................... 18 3.1 金属路线：目前市面主流技术路线,KGG、新剑传动均采用金属材料............................. 18 3.1.1 金属材料：国产轴承钢技术已实现一定突破，但与国外轴承钢仍有差距....................... 18 3.1.2 加工工艺：目前丝杠加工工艺路线以车铣磨或冷锻+磨削为主................................ 19 3.1.3 生产设备：丝杠加工设备仍以进口为主，国产丝杠加工设备存在“卡脖子”难题............... 20 3.1.4 粉末冶金也是丝杠加工中的一种重要技术................................................. 21 3.2 塑料路线：灵巧手轻量化重要实现路径，具有抗腐蚀性、高温稳定性等优势..................... 23 3.2.1 PEEK 材料：性能优异的工程塑料，助力轻量化突破 ........................................ 23 3.2.2 加工工艺：包括注塑成型、热压成型、模压成型等成型方法，注塑成型效率最高............... 23 3.2.3 生产设备：注塑机为关键加工设备，海天国际、伊之密为主要供应商.....................