来源：雪球App，作者： 银创智库，（https://xueqiu.com/9615908983/277021882）

导 读

特斯拉于 2023 年 8 月的 AI 日首次提出人形机器人 Optimus 的概念，此后 Optimus 快速迭代，在特斯拉 2023 年 12 月的最新视频中，Optimus 已实现流畅行走、抓握鸡蛋等动作，性能不断提升。国内方面，优必选、傅利叶等公司部分人形机器人型号已经开始外售，同时新玩家不断加入。在特斯拉产业链的带动下，国内核心零部件企业积极布局，产业化加速到来，预计中性情况下到 2030 年人形机器人市场规模可达 343.3 亿美元。

人形机器人长期降本趋势下，国产核心零部件企业优势明显。以特斯拉人形机器人当前的结构设计为例，其身体+手部共 50 个自由度，对应 40个伺服关节（旋转关节×14+直线关节×14+空心杯关节×12），其价值量占比较高的核心零部件包括：无框力矩电机，空心杯点击，谐波减速机，行星滚柱丝杠，力觉传感器。

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产业链概览

人形机器人产业链可分为三大部分，上游为原材料及核心部件，中游为研发、生产及集成，下游为各类应用场景。特斯拉、优必选等处于中游，预计除软件算法及部分核心零部件由中游人形机器人厂商自研外，上游多数零部件来源于外购。上游零部件环节包含传感器、减速机、电机、滚柱丝杠等多个精密传动细分领域。

目前，人形机器人的设计仍处于持续迭代之中，尚未出现成熟的设计方案，且不同厂商的设计也存在一定差异，下面我们以特斯拉在 Tesla AI Day 2023 公布的方案为例，对人形机器人的组成环节做拆分研究。

特斯拉 Optimus 采用电驱，身体+手部共 50 个自由度，对应 40 个伺服关节（旋转关节×14+直线关节×14+空心杯关节×12）。根据 Tesla AI Day 2023，特斯拉Optimus采用电池组供电，搭配电驱伺服执行器的形式，分关节来看：1）旋转关节：采用无框力矩电机+谐波减速器+力传感器+编码器(×2)+驱动器+交叉滚子轴承+角接触球轴承（×2）的方案，共 14 个自由度；2）线性关节：采用无框力矩电机+行星滚柱丝杠+力传感器+编码器+驱动器+深沟球轴承+四点接触球轴承的方案，共 14 个自由度；3）灵巧手：采用空心杯电机+精密齿轮+编码器+驱动器的方案，共 22 个自由度。

Optimus 全身共 40 个执行器，线性及旋转执行器各 14个，灵巧手执行器 12 个，其中：1）肩部 3×2 个（旋转 6）；2）肘部 1×2 个（直线 2）；3）手腕 3×2 个（直线 4+旋转 2）；4）躯干 1×2 个（旋转 2）；5）髋部 3×2个（旋转 4+直线 2）；6）膝盖 1×2 个（直线 2）；7）脚踝 2×2 个（直线 4）；8）灵巧手 6×2 个。

力矩传感器、减速器、无框力矩电机、行星滚柱丝杠、空心杯电机是价值量较高的环节。我们基于各类零部件的当前市场价格，测算得出特斯拉 Optimus 一体化关节的总成本达 17.87 万元，距离马斯克的 2 万美元售价目标有一定差距，存在较大降本空间。其中，力矩传感器、无框力矩电机、行星滚柱丝杠、减速器、空心杯电机是价值量较高的环节，占比分别为 31.34%、18.80%、15.67%、12.53%和 8.06%。在上述核心环节均涌现出一批具备一定竞争力的 A 股上市公司，或可凭借性价比优势，在特斯拉 Optimus 的产业化浪潮中获得高弹性成长。

特斯拉 Optimus 零部件市场空间敏感性分析：特斯拉 Optimus 的技术路线未最终确定，我们推测一台特斯拉 Optimus 中使用 14 个谐波减速器、14 个行星滚柱丝杠、28 个无框力矩电机、12 个空心杯电机及 28 个力矩传感器。假设当 Optimus整机价格降至 2 万美元时，谐波减速器、行星滚柱丝杠、无框力矩电机、空心杯电机、力矩传感器的单价分别为 1300 元、1300 元、800 元、800 元、1000 元，合计价值量占比约 69%，并据此推算得出不同情况下对应的各类零部件市场空间。

以价值量占比较高的力矩传感器为例，人形机器人在销量为 5 万台、10 万台、50万台、100 万台的情境下，可为力矩传感器市场贡献 14 亿元、28 亿元、140 亿元、280 亿元的增量，想象空间较大。

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执行器

特斯拉 Optimus 采用三种不同的旋转执行器和线性执行器。2023 年特斯拉 AI Open Day上，特斯拉公布 Optimus 执行器方案，分别为 20Nm、110Nm和 180Nm的三种旋转执行器以及 500N、3900N 和 8000N 的三种直线执行器。其中旋转关节执行器总成=无框力矩电机+谐波减速器+力传感器+编码器(×2)+驱动器+交叉滚子轴承+角接触球轴承(×2)，直线关节执行器总成=无框力矩电机+行星滚柱丝杠+力传感器+编码器+驱动器+深沟球轴承+四点接触球轴承。

现有执行器无法适配 Optimus，需由特斯拉自研。2023 年 7 月 20 日举行的特斯拉 Q2 业绩交流会上，马斯克称现有执行器均无法适配人形机器人，执行器需由特斯拉自主设计。相较于其他现有执行器，特斯拉自研的执行器更紧凑、轻量化、性能更佳，且可量产。

特斯拉汽车供应链成员三花智控、拓普集团已布局机器人执行器，负责执行器总装，并加快布局人形机器人产能。三花智控、拓普集团均已开展机器人执行器的研究和开发工作。拓普集团专门设立了机器人事业部，组装的人形机器人执行器已多次向客户送样，进展顺利，2024 年 1 月拓普集团公告拟投资 50 亿元（其中固定投资约 30 亿元）在宁波经济技术开发区建设机器人核心部件生产基地，规划用地 300亩。三花智控 2023年 4月公告与绿的谐波携手在三花墨西哥工业园设立合资企业，强强联合有望实现产业联动与互利共赢，2023 年 6 月公告拟投入2.02亿元用于机器人执行器的研发，并于2024年1月公告拟投资不低于38亿元，在钱塘区投资建设机器人伺服机电执行器和域控制器研发及生产基地项目。

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电机

⚫ 无框力矩电机：适用于人形机器人身体关节，国产厂商技术追赶步履不停

无框力矩电机具备空间紧凑、中空设计易于走线、运动控制平稳、温升较低等优点。不同于传统的伺服电机，无框力矩电机没有机壳，只有定子和转子 2 个部件。这一设计使得无框力矩电机不再受限于电机的外壳结构件来建立运动控制轴，而是将电机内置于机器本身的结构中，空间更加紧凑，且整体系统的惯量降低，运动控制更加平稳。同时，无框力矩电机多为大尺寸中空直径且具备较高功率密度，能满足机器人对中空走线、轻量化、灵活性的要求。此外，无框力矩电机的温升较低。如科尔摩根 TBM2G 产品的设计工作温度低于 85°C，但也能在绕组温度高达 155°C 时持续发挥全部性能。

当前无框力矩电机主要应用于协作机器人。无框力矩电机的结构设计使其适用于对电机的体积、轻量化、可靠性、温升等方面要求较高的场合。根据 MDATA数据库统计，2023年80%的无框力矩电机应用于机器人的关节和手臂，提供高扭矩和高精度的控制。此外，无框力矩电机也应用于医药、航空航天等领域。如科尔摩根 TBM2G 无框力矩电机可应用于手术协作机器人。TBM2G 电机具有更高的转矩密度，其工作机械臂比类似性能电机的工作机械臂小 20%，方便置于手术台周围有限的空间内，且其低噪音、高可靠性、低温升等特点适用于医疗场景。

未来，无框力矩电机在人形机器人身体关节上的应用有望带来较大增量空间。据步科股份公开投资者活动关系记录表，无框力矩电机在单台协作机器人上的用量一般为 6-7 个。如果无框力矩电机被应用于特斯拉 Optimus 的旋转和直线关节，其在单台 Optimus 中的用量可达 28 个。

海外龙头积淀深厚，国产厂商技术追赶步履不停。无框力矩电机领域，美国科尔摩根、瑞士 Maxon、日本尼得科等属第一梯队厂商。科尔摩根是无框无刷电机设计和制造领域的先驱，其前身 Inland 电机公司在 1949 年设计出世界上首个无框力矩电机，技术积淀深厚。科尔摩根的 TBM2G 系列无框力矩电机最大连续转矩可达 15.1Nm，领先全行业。与海外龙头相比，以步科股份为代表的国产厂商虽起步较晚，但技术追赶步履不停。步科股份于 2016 年推出首代无框电机，此后首创 18 槽的灌封工艺应用于第二代产品中，提高了槽满率，降低了温升。2023年，步科推出第三代无框力矩电机 FMC 系列，最大连续转矩可达 4.40Nm。目前步科股份无框力矩电机的营收规模在百万量级。

⚫ 空心杯电机：契合人形机器人手部关节，国产厂商奋起直追

空心杯电机无铁芯结构有效提升了电机性能，具备效率高、响应快、转速高、噪声小、寿命长等特点。空心杯电机从结构上突破了传统电机的转子结构形式，采用无铁芯转子，从根本上消除了由于铁芯涡流效应造成的损耗，进而提升了电机性能。据《空心杯电机定制化管理的应用研究》，空心杯电机具备以下特点：

（1）效率高。大多数有刷直流电机的最高效率一般在 50%左右，而多数空心杯电机的最高效率都在 80%以上。（2）响应快。空心杯电机采用空心杯型绕组，减小了转动惯量。普通有刷直流电机的机械时间常数一般在 100 毫秒以上，空心杯电机的机械时间常数通常只有十几毫秒。（3）转速高。电机的涡流损耗和电机转速的平方成正比。普通有刷电机的设计最高转速一般在 5000rpm 以下，空心杯电机由于没有涡流损耗，设计最高转速通常在 10000rpm 左右。当前，空心杯电机主要应用于工业及服务机器人、航空航天、医疗等领域。

空心杯电机按照换向方式可分为空心杯有刷电机和空心杯无刷电机两类。空心杯有刷电机采用机械电刷换向，一般由机壳、软磁材料内定子、永磁体外定子、空心杯型转子电枢组成。空心杯无刷电机采用电子换向，由机壳、软磁材料、绝缘材料和空心杯电枢构成的定子及永磁钢转子等组成。由于空心杯有刷电机采用电刷换向，电机运行过程中存在相对摩擦，噪声较大、使用寿命较短。对比之下，空心杯无刷电机通过控制电子元件的通断使不同绕组接入电路，具备效率高、转矩波动小、使用寿命高等优点。

空心杯电机的技术难点主要体现于线圈设计、绕制工艺及绕制设备三方面。绕组是空心杯电机的核心技术，绕组的质量直接影响到电机的可靠性及性能：

（1）线圈设计。头部公司德国 Faulhaber 采用其创始人 Fritz Faulhaber 博士发明并于 1965 年申请了专利保护的自承式倾斜缠绕无铁芯线圈，另一家头部公司瑞士 Maxon 采用马鞍形线圈。

（2）绕制工艺。线圈的绕制方式可分为绕卷式和一次性绕制成型两种。我国主要采用绕卷式生产技术，即将线圈金属丝绕制成坯线圈，然后将坯线圈压制成扁平的线板，再将扁平的线板卷成线圈。绕卷式生产需要人工参与，存在生产效率低、废品率高等问题。国外主要采用一次性绕制成型的生产技术，自动化程度、生产效率较高。

（3）绕制设备。绕制设备主要由瑞士、日本等国垄断，设备价格昂贵，且对我国存在技术封锁。如 Maxon 使用的绕线机由瑞士 Meteor 生产。Meteor 从 50 年代初开始制造绕线机，在生产过程中采用 CNC 控制，人工参与较少，性能稳定，绕制出的产品一致性较高。日本田中精机被认为是绕线机行业的鼻祖，采用插补画圆方式多极定子绕线，每次动作循环可以同时绕制 3 个定子；绕线过程中自动夹线，自动剪线完成产品，有助于降低人工劳动强度，提高生产效率。

2028 年全球空心杯电机市场规模或可逾 10 亿美元。根据 GII Research，2023 年全球空心杯电机市场规模为 6.77 亿美元。分地区来看，中国市场规模为 2.36 亿美元，占比 34.80%；欧洲市场规模为 1.75 亿美元，占比 25.85%。分种类来看，有刷空心杯电机占据主导，占比 67.33%，无刷空心杯电机占比为 32.67%。GIIResearch 预测到 2028 年，全球空心杯电机市场规模有望达 11.86 亿美元，2023-2028 年的 CAGR 为 7.98%，其中欧洲市场的 CAGR 有望达 5.82%，日本市场的CAGR 有望达 6.74%。

空心杯电机市场目前由德国、瑞士厂商主导。据江苏雷利 2023 年 2 月 2 日投资者交流纪要，德国 Faulhaber 和瑞士 Maxon 销售的空心杯电机+齿轮箱+编码器集成件年销售额约 32 亿欧元，产品主要面向军工和工业市场。Faulhaber 是空心杯电机的起源地，公司创始人 Fritz Faulhaber Sr.博士发明了自承式空心杯斜绕组转子技术并于 1958 年注册专利，其空心杯电机最小外径可以做到 3mm。国内具备空心杯电机生产能力的厂商有鸣志电器、江苏雷利（鼎智科技）等。江苏雷利与合作方共同研发绕线设备，已实现空心杯电机全自动量产，在小批量验证中。鸣志电器 2023 年收购瑞士 TMotion100%股权，加强空心杯电机生产能力，公司具备人形机器人手掌模组及指模所用的控制电机模组的研发和制造技术，产品在人形机器人头部客户处测试验证中。

国产产品性能接近海外领先水平，价格优势突出。产品性能方面，将 Maxon 与鼎智科技同规格产品对比可见，Maxon ECX SPEED 16的额定转矩可达 15mNm，鼎智科技 16 系列的额定转矩为 7.4-7.5mNm，与海外领先水平仍存在一定差距。

在额定转速、效率、机械时间常数等指标方面，鼎智科技虽落后于 Maxon，但差距较小。价格方面，Maxon 10mm 机座尺寸的空心杯电机价格与鸣志电器包含空心杯电机和减速器的价格类似。Maxon 22mm 机座尺寸的空心杯电机价格最高可达 2152 元，是鸣志电器 24mm 机座尺寸的空心杯电机价格的近 2 倍。国产空心杯电机的价格优势明显。

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减速器

谐波、RV 和行星减速器各有优劣，适用于不同场景。谐波减速器具有单级传动比大、体积小、质量小、运动精度高并能在密闭空间和介质辐射的工况下正常工作的优点。相较于一般减速器，在输出力矩相同时，谐波减速器的体积可减少2/3，重量可减轻 1/2，因此适用于机器人小臂、腕部、手部等部位。但谐波减速器的容许力矩负载在1500N·m以内，不适用于机器人大臂、机座等重负载部位，而 RV 减速器的容许力矩负载可达 8000N·m，并具有更高的刚性，因此在大关节的优势更突出。行星减速器的单级传动比范围小，但单级传动效率可高达 97%，且寿命可长达 2 万小时，适用于移动机器人、新能源设备、高端机床、智能交通等行业的精密传动装置。

人形机器人中减速器的用量提升。相较于工业机器人，人形机器人的自由度提升，减速器的用量随之增加。如一台 SCARA 机器人及 DELTA机器人需要用到 3台左右的谐波减速器，而一台特斯拉 Optimus中共需要 14台谐波减速器。因此，人形机器人的产业化将为减速器市场贡献可观增量。

⚫ 谐波减速器：产能瓶颈逐步解除，技术差距逐步收敛，国产厂商实现突围

谐波减速机主要用于特斯拉人形机器人旋转执行器以及颈部。根据 MIR 数据，2023 年我国机器人谐波减速器市场规模为 12.1 亿元，预计 2025 年谐波减速器市场规模有望达到 30.0 亿元，2023-2025 年 CAGR 达 25.5%。近年来，国产厂商的市场占有率逐步提升。2023 年哈默纳科、日本新宝在中国市场的合计份额为45%，国产 CR4 的合计份额为 44%，日系主导的市场格局逐渐松动。

国产厂商有望凭借性价比优势、响应速度及服务能力，在人形机器人产业化浪潮中进一步提升份额：

（1）产能：哈默纳科产能以满足本土需求为主，国产厂商积极扩产补足缺口

哈默纳科在日本、美国、德国均有工厂，截至2023年3月底产能达306万台/年。

2023 财年哈默纳科 74.42%的营收（非合并报表口径）来自日本本土，仅 7.93%的营收来自中国大陆，其主要产能需用于日本本土。谐波减速器装配对熟练的工人要求较高，工人数量制约了日本厂商的扩产速度。

哈默纳科对华供应产能不足背景下，国产厂商抓住契机积极扩产，谐波减速器国产化进程或将进一步加速。2023 年底，绿的谐波募投项目有望达产，将新增50 万台谐波减速器产能。此外，绿的谐波 2023 年发起的定增项目规划 100 万台谐波减速器产能，有望在 2027 年全部达产。其他国产厂商方面，来福谐波产能近 20 万台/年，昊志机电产能约 15 万台/年，同川科技产能约 10 万台/年。

（2）技术能力：哈默纳科牢筑专利壁垒, 国产厂商另辟蹊径

截至 2023 年，全球谐波减速器技术专利申请量排名前 15 位的机构按所属国分布为：中国 7 家，日本 5 家，美国 2 家，俄罗斯 1 家。日本在专利申请的绝对数量上占据领先地位。其中哈默纳科以 315 项专利申请冠绝全球，足可见哈默纳克的技术实力之强。

哈默纳科齿形专利高墙下，国产厂商另辟蹊径。优秀的齿形设计能增大啮合齿数和啮合面积，减小同一负载下平均每颗齿所承受的载荷，从而提升谐波减速器的承载能力并延长其使用寿命。哈默纳科早在 1990 年代初就已基本完善其 IH 齿形设计。IH 齿形将啮合齿数占总齿数的比例增加至约 30%，使用 IH 齿形的谐波减速器保持了使用渐开线齿形谐波减速器的平滑性，并显著提升了精度、强度、刚度和寿命。哈默纳科在齿形设计方面申请大量专利，先发优势显著。国产厂商作为后进入者，需另辟蹊径。绿的谐波发明了全新的“P 型齿”结构，与国外同类产品相比具备齿高较低可承受较大的扭矩、齿宽较大降低断裂失效的风险、柔轮寿命大幅提升等优点。来福谐波采用 δ 齿形，具有接触应力小、寿命长、啮合性能好、噪音低、工作平稳的特点。

柔轮是谐波减速器的另一技术难点，国产略逊于日资。《谐波减速器特殊钢材质柔轮的组织和力学性能分析》一文对比了哈默纳科谐波减速器礼帽型特殊钢材质柔轮与某国产柔轮的组织和力学性能，研究发现：（1）国产柔轮组织较粗大,晶粒度比日本的小 1.0-4.0 级，且稳定性差，晶粒度级差达 3.0 级；（2）国产柔轮与日本柔轮的强度和塑性基本一致，但稳定性较差；（3）国产柔轮的洁净度较差，存在脆性夹杂物。组织粗大且不均匀进而影响了国产柔轮的疲劳寿命和稳定性。

近年来，国产厂商努力缩小与日资的差距，如来福谐波研制了特殊的柔轮材料，经过特殊的光整强化处理后的柔轮具备较高的疲劳强度和疲劳寿命。

（3）产品力：国产厂商在产品丰富度、轻量化等方面与海外龙头存在一定差距

国内厂商在谐波减速器的输出转速、传动精度等方面与国外的差距已明显收敛，但海外龙头在品类丰富程度及轻量化等方面的优势仍较为显著。将来福谐波与哈默纳科对比可见，来福谐波覆盖减速比50-160的谐波减速器，哈默纳科的减速比最低可至 30，最高可至 320，减速比的覆盖范围更广。轻量化方面，来福谐波轻量化系列 LSN 的小规格产品重量已与哈默纳科 CSF-ULW 系列相差无几，但大规格产品的重量仍与哈默纳科存在一定差距。

（4）国产厂商具备价格、响应速度等优势

国产厂商有望凭借性价比优势、响应速度及服务能力，乘人形机器人产业化东风进一步提升份额。绿的谐波的产品价格远低于哈默纳科，但其毛利率领先于哈默纳科 10%以上，突显其控本能力，契合人形机器人降本需求。此外，相较国际品牌，绿的谐波的响应速度更快，现场服务能力更佳，订单交期更短。绿的谐波的交货周期已缩短至 2 个月以内。

⚫ 精密行星减速器：内资厂商加速替代，性能逐步接近外资

精密行星减速器一般用在机器人关节（小型或运动关节）和人形机器人的灵巧手上配合空心杯电机做传动输出使用。因为空心杯电机多呈现高速低扭矩的特性，为了在较小空间内获得较大的手指抓握力，一般都会集成 2-3 级的行星减速箱，大多数情况下，空心杯电机都需要搭配行星减速箱进行使用，如 Optimus 的每只灵巧手中有 6 个空心杯关节，每个关节由空心杯电机+力矩传感器+多级行星减速器+编码器组成。假设 Optimus 中减速器方案为 2 个行星减速器+12 个谐波减速器，按照行星减速器的市场均价 1250 元测算，在悲观、中性、乐观情形下，2030 年人形机器人市场需求量分别为 106.6/171.7/236.7 万台，得到 2030 年行星减速器的市场规模分别为26.7/42.9/59.2 亿元。

人形机器人中，谐波与行星存在技术路线之争。一般认为，由于谐波的轻量化、高精度优势，人形机器人中主要使用谐波减速器，在大臂、肩部、腿部等大负载关节可能会需要使用少量 RV 减速器。但 UCLA 论文《Design of a Highly Dynamic Humanoid Robot》给出了另一种思路，文章认为，谐波减速器+力矩传感器的组合非常脆弱且极易受到冲击，具有高减速比的机器人只能实现非常缓慢且相对静止的运动。相较之下，气隙电机+行星减速器的组合不易因冲击负载而损坏，更适用于机器人下半身关节，并且行星减速器具备明显的成本优势。

我国行星减速器市场持续扩容，在全球市场中的占比加速提升。2023 年全球行星减速器行业销量为 540.15 万台，销售金额为 12.03 亿美元，其中中国销量为231.91万台，销售金额为5亿美元。2018-2023年全球行星减速器市场规模 CAGR为 7.40%，我国行星减速器市场规模 CAGR 为 14.00%，显著高于全球增速。

2018-2029年，我国行星减速器市场规模有望从 2.96亿美元增长至 11.49亿美元，CAGR或可达 13.12%，在全球市场中的占比有望从 2018年的 32.72%增长至 2029年的 51.47%，行业发展空间广阔。从下游分布来看，根据科峰智能招股说明书，行星减速器的下游主要应用领域包括移动机器人、新能源设备、高端机床、工程机械、电子设备、智能交通等行业。

国产品牌市场号召力与日俱增。全球范围内，德国、日本等国家的行星减速器产品在材料、设计水平、质量控制、精度、可靠性和使用寿命等方面处于行业领先地位。2023 年日本新宝、德国纽卡特、德国威腾斯坦在全球市场中的合计份额为 34.5%。行星减速器国产阵营以科峰智能、纽氏达特、中大力德为主要代表，2023 年中国精密行星减速器市场，日本新宝的市占率为 20.4%，科峰智能及纽氏达特的合计市占率为 21.1%。

国产性能已逐步接近外资。将纽卡特与科峰智能同规格行星减速器产品对比可见，科峰智能在使用寿命、满载效率、运行噪音和重量方面已与纽卡特相差无几，但在扭矩刚度方面与纽卡特存在一定差距。扭矩刚度越高，说明行星减速机在传递扭矩时产生的变形越小，传动精度越高，科峰智能的传动精度仍有提升空间。

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行星滚柱丝杠

行星滚柱丝杠具备承载能力强、使用寿命长、响应速度快等优势。行星滚柱丝杠是一种可将伺服电机的旋转运动转变成直线运动的精密机械传动机构，主要依靠多个滚柱与丝杠、螺母之间的螺纹啮合传动来传递动力，其原理是丝杆旋转带动滚柱绕丝杆轴向公转同时绕自身轴线自转，滚柱带动螺母做轴向运动。相较于其他直线机构，行星滚柱丝杠具有承载能力强、使用寿命长、响应速度快、轴向刚度大、传动效率高、体积小等优点。

行星滚柱丝杠可分为标准式、反向式、循环式、差动式四类，适用于不同场合。标准式能够实现较大行程，适用于精密机床、机器人、军工装备等高负载、高速场合。特斯拉的 Optimus 采用反向式行星滚柱丝杠方案，反向式的行程受限于螺母内螺纹长度，适用于中小负载、小行程和高速的应用场景。循环式可应用于医疗、光学等对刚度、承载能力、精度要求较高的场合，但存在噪音问题。差动式适用于传动较大、承载能力较高的场合，但在重载情况下螺纹易产生磨损。

全球滚柱丝杠市场规模约 20 亿元。根据 Persistence Market Research，2017-2023年全球行星滚柱丝杠市场规模由2.07亿美元增长至2.85亿美元，CAGR达6.6%。受益于行星滚柱丝杠在汽车、航空航天、电子、半导体等下游应用领域的渗透率提升，2033 年全球行星滚柱丝杠市场规模有望达 5.57 亿美元，2023-2033 年的CAGR 为 6.4%，其中中国市场增速较快，2023-2033 年 CAGR 有望达 7.5%。

外资厂商主导我国行星滚柱丝杠市场。从竞争格局来看，据《E 公司滚柱丝杠产品营销策略研究》预测，2023 年 Rollvis、GSA 及 Ewellix 是我国行星滚柱丝杠市场占有率最高的三个品牌，合计份额达 66%，国产品牌南京工艺、博特精工的市占率均为 8%。

海外龙头先发优势突出。海外具备行星滚柱丝杠生产能力的企业包括瑞士 GSA、瑞士 Rollvis、瑞典 SKF、瑞典 Ewellix、美国 Exlar、英国 PowerJack、德国 LTK及日本 NTN 株式会社等。其中瑞士 Rollvis 及瑞典 SKF 起步较早，在 1970 年就已开始生产行星滚柱丝杠。瑞士 Rollvis 的行星滚柱丝杠产品包括非循环式、反向式、差动式及循环式，产品系列齐全，下游应用领域覆盖机器人、航空航天、国防、能源、医疗、汽车、半导体等。

行星滚柱丝杠的技术壁垒较高，主要体现于原材料、工艺两方面：

（1）原材料。行星滚柱丝杠对材料耐磨性、韧性、硬度、耐冲击能力的要求较高。以 Ewellix 为例，标准丝杠轴主要由经过预处理的 50CrMo4（或 42CrMo4）制成，通过感应进行表面硬化。50CrMo4 是铬、锰、钼 4100 系列低合金钢的较高碳含量变化，具备良好的耐磨性和韧性，适用于高负荷和高强度场景，被广泛应用于航空航天、石油化工等领域。螺母和滚柱采用全面硬化的 100Cr6 轴承钢，耐磨性良好，且能在高达 180℃的环境中运行。

（2）加工工艺与设备。丝杠生产工艺中最难的在于轴沟槽研磨部分，需要螺纹磨床并搭配相应的砂轮，砂轮需要根据丝杠、沟道的设计尺寸来定做，定做的质量好坏会因厂家不同而千差万别。滚柱丝杠的加工工艺较为复杂，技术工人的know-how、配套的机床细节等，需要长时间摸索。同时，精度较高的螺纹磨床也依赖进口。

人形机器人对行星滚柱丝杠的性能要求体现在三方面：

（1）承载能力：额定静载荷是反映丝杠承载能力的关键指标，人形机器人上身在负载不大的情况下通常使用电机和谐波减速器，而下半身不仅承担上半身的负载，还会承受行走时受到的冲击，因而需要采用负载能力更大的丝杠。

在实际应用场合中，为保证安全，在对丝杠选型前要确定其额定静载荷，如果丝杠的静态载荷能力不足，螺杆轴的滚道上会形成布氏压痕，导致丝杠震动、异音甚至卡死，而行星滚柱丝杠相比于滚珠丝杠提供了