人形机器人系列报告：丝杠：核心传动部件，人形机器人开启成长空间

行业研究|深度报告 看好（维持） 丝杠：核心传动部件，人形机器人开启成长空间 ——人形机器人系列报告 机器人专题 国家/地区中国 行业机械设备行业 报告发布日期2023年10月25日 核心观点 丝杠是核心传动部件，壁垒高国产替代空间广阔。丝杠是机械设备中将回转运动、 直线运动相互转换的传动元件，主要应用于传动和控制系统中，广泛应用于数控机床、制造设备、机器人、精密仪器等领域。丝杠的高壁垒主要是体现在加工工艺、生产设备、原材料方面。1）滚珠丝杠：2022年中国大陆滚珠丝杠市场高端国产化率仅占5%，中端国产化率为30%，国产替代空间广阔。根据VerifiedMarketResearch预测，2030年全球滚珠丝杠市场将达约28.13亿美元。2）行星滚柱丝杠：与滚珠丝杠相比，行星滚柱丝杠具备更强的承载力和更高的传动效率（90%以上）。根据前瞻产业研究院预测，2022年我国行星滚柱丝杠市场规模约为4.4亿元。但是2022年中国行星滚柱丝杠市场国产化率仅为19%。3）梯形丝杠：结构简单但传动效率较低，同时具有自锁性好、寿命长等特点。 人形机器人开启丝杠成长空间，国产替代有望加速。特斯拉人形机器人进展迅速，在两年不到的时间内实现了快速迭代，完成了开发平台建造、Optimus产品亮相以 及电机扭矩控制、环境探测与记忆、双手复杂任务等能力的实现。特斯拉发布的最新一代Optimus在身体机械部分有28个关节(14个旋转执行器+14个线性执行器)，2个灵巧手共有12个关节(6个执行器*2)。在线性执行器中，人形机器人大多采用反式行星滚柱丝杠，考虑到人形机器人的放量市场将快速扩容，我们对不同情景进行测算，当特斯拉人形机器人产量达到50万、100万、200万台时，全球行星滚柱丝杠市场空间可能分别新增99亿元、166亿元、280亿元。伴随行星滚柱丝杠市场的高增，国产替代有望加速突破。 人形机器人产业机遇下，我们也看好高端装备国产化提速。人形机器人的放量必将催生我国高端制造领域自主可控的迫切需求。例如丝杠行业的核心设备螺纹磨床国 王天一021-63325888*6126 wangtianyi@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860510120021 杨震021-63325888*6090 yangzhen@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860520060002香港证监会牌照：BSW113 丁昊dinghao@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860522080002 刘嘉倩liujiaqian@orientsec.com.cn 产化率低，尤其高精度螺纹磨床基本依赖于进口。我们认为，未来人形机器人的放量，产业链降本诉求将不断提升，高端装备将成为全产业链降本的关键环节之一，因此人形机器人产业机遇下，高端装备国产化有望提速。 投资建议与投资标的 人形机器人产业机遇下，丝杠是核心传动部件，壁垒高国产化率低，我们认为以特斯拉Optimus为代表的人形机器人如果进展顺利并逐步放量，将新增百亿级别的行星滚柱丝杠市场空间；同时我们认为全产业链降本诉求下，高端装备国产化有望提速。建议关注产业链相关公司：五洲新春(603667，买入)、贝斯特(300580，未评级)（汽车组）、恒立液压(601100，未评级)、秦川机床(000837，未评级)、鼎智科技(873593，未评级)（电新组）、禾川科技(688320，未评级)（电新组）、长盛轴承(300718，未评级)、田中精机(300461，未评级)、华辰装备(300809，未评级)、日发精机(002520，未评级)。 风险提示 丝杠下游需求不及预期；人形机器人进展不及预期；国产替代进程不及预期；行业竞争加剧；假设条件变化影响测算结果。 9月叉车机床数据转好，一带一路有望助 推出口：——机械行业周报 国家支持工业母机发展，高端装备企业将持续受益：——机械行业周报 数据转暖，通用自动化复苏途中：——机械行业周报 2023-10-21 2023-09-25 2023-09-19 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 目录 1.丝杠：核心传动部件，高壁垒国产替代空间广阔5 1.1丝杠：高端精密直线运动的核心部件5 1.2滚珠丝杠：中高端国产化率低，国产替代空间广阔7 1.3行星滚柱丝杠：性能更优异，壁垒较高11 1.4梯形丝杠：传动效率较低，具备自锁性15 2.人形机器人开启丝杠成长空间，国产替代有望加速16 2.1滚珠丝杠：预计2030年全球市场规模可达28.13亿美元16 2.2行星滚柱丝杠：人形机器人带来新机遇，百亿市场待开启17 3.相关标的介绍22 3.1五洲新春：轴承磨前共性底层技术龙头，积极布局机器人领域22 3.2新剑传动（未上市）：深耕丝杠领域经验丰富，具备年产350万套产能23 3.3贝斯特：涡轮增压器零部件龙头，丝杠导轨业务有序推进24 3.4恒立液压：国内液压龙头，线性驱动器项目预计2024年Q2投产25 3.5秦川机床：高端数控机床国产替代领军企业，定增扩产滚珠丝杠相关产能25 3.6鼎智科技：微特电机“小巨人”，布局空心杯电机和行星滚柱丝杠26 3.7禾川科技：国内工业自动化控制引领者，可转债募资打造利润新增长点27 3.8长盛轴承：专精特新“小巨人”，定增拟扩建滚珠丝杠28 3.9南京工艺（未上市）：科改焕发新活力，聚焦精密滚动部件29 3.10田中精机：国内精密绕线设备领导者，空心杯电机绕组设备供应商30 3.11华辰装备：国内数控轧辊磨床领军者，携手贝斯特共研直线导轨磨床31 3.12日发精机：致力中高端机床国产化，推动数控螺纹磨床国产替代32 投资建议33 风险提示33 图表目录 图1：行星滚柱丝杠产业链示意图6 图2：日本MitsuiSeiki三井精机螺纹磨床7 图3：德国SMS通用螺纹磨床US/UL7 图4：滚珠丝杠示意图7 图5：滚珠丝杠组成7 图6：2022年滚珠丝杠中国大陆高端市场竞争格局（销售额占比）11 图7：2022年滚珠丝杠中国大陆中端市场竞争格局（销售额占比）11 图8：行星滚柱丝杠结构示意图11 图9：2020年中国行星滚柱丝杠下游需求分析13 图10：2004-2023全球行星滚柱丝杠行业专利申请数量（单位：项）13 图11：2022年行星滚柱丝杠国内市场竞争格局（销售额占比）14 图12：梯形丝杠结构示意图15 图13：2015-2022年全球滚珠丝杠市场规模及增速16 图14：2015-2022E年中国滚珠丝杠市场规模及增速16 图15：2014-2021年中国滚珠丝杠产量及需求量情况16 图16：2014-2021年中国滚珠丝杠价格（元/套）16 图17：特斯拉人形机器人发展历程图18 图18：人形机器人软硬件架构示意图19 图19：人形机器人行业产业链19 图20：2026-2030年全球及中国人形机器人行业市场规模预测(单位：亿美元)20 图21：2023年人形机器人核心零部件价值量分布图预测20 图22：2030年人形机器人核心零部件价值量分布图预测20 图23：2022-2028E中国行星滚柱丝杠市场规模（单位：亿元，不考虑人形机器人放量）21 图24：五洲新春2018-2022年主营业务分产品收入（亿元）22 图25：五洲新春2018-2022年主营业务分产品业毛利率（%）22 图26：新剑传动2018-2022年主营业务分产品收入（亿元）23 图27：新剑传动2018-2022年主营业务分产品毛利率（%）23 图28：贝斯特2018-2022年主营业务分产品收入（亿元）24 图29：贝斯特2018-2022年主营业务分产品毛利率（%）24 图30：恒立液压2018-2022年主营业务分产品收入（亿元）25 图31：恒立液压2018-2022年主营业务分产品毛利率25 图32：秦川机床2018-2022年主营业务分产品收入（亿元）26 图33：秦川机床2018-2022年主营业务分产品毛利率（%）26 图34：鼎智科技2018-2022年主营业务分产品收入（亿元）27 图35：鼎智科技2018-2022年主营业务分产品毛利率（%）27 图36：禾川科技2018-2022年主营业务分产品收入（亿元）28 图37：禾川科技2018-2022年主营业务分产品毛利率（%）28 图38：长盛轴承2018-2022年主营业务分产品收入（亿元）29 图39：长盛轴承2018-2022年主营业务分产品毛利率（%）29 图40：自润滑轴承系列产品图29 图41：DKF型高速精密滚珠丝杠副30 图42：GGBAA/AAL精密滚珠直线导轨副30 图43：田中精机2018-2022年主营业务分产品收入（亿元）30 图44：田中精机2018-2022年主营业务分产品毛利率（%）30 图45：华辰装备2018-2022年主营业务分产品收入（亿元）31 图46：华辰装备2018-2022年主营业务分产品毛利率（%）31 图47：日发精机2018-2022年主营业务分产品收入（亿元）32 图48：日发精机2018-2022年主营业务分产品毛利率（%）32 表1：丝杠的分类5 表2：2020-2023年丝杠产业国家层面部分重点相关政策汇总5 表3：滚珠丝杠分类8 表4：滚珠丝杠的特性8 表5：滚珠丝杠常用参数9 表6：NC机床适用的滚珠丝杠精度等级9 表7：其他各机械适用的滚珠丝杠精度等级10 表8：行星滚柱丝杠的分类12 表9：相较于滚珠丝杠，行星滚柱丝杠更具优势12 表10：全球代表性行星滚珠丝杠企业区域分布13 表11：中国与全球代表性行星滚柱丝杠企业基准产品参数对标14 表12：梯形丝杠的特点15 表13：2023年部分全球人形机器人代表性企业产品分析17 表14：中国人形机器人行业核心零部件国产替代空间对比和部分代表企业20 表15：特斯拉人形机器人不同产量下的行星滚柱丝杠新增市场空间的测算21 表16：行星滚柱丝杠电动缸与其他解决方案的技术对比23 表17：鼎智科技公司下游应用领域及终端产品26 1.丝杠：核心传动部件，高壁垒国产替代空间广阔 1.1丝杠：高端精密直线运动的核心部件 丝杠是机械设备中将回转运动、直线运动相互转换的传动元件。丝杠主要应用于传动和控制系统中，广泛应用于数控机床、制造设备、机器人、精密仪器等领域。根据结构不同，丝杠可分为滚珠丝杠、行星滚柱丝杠和梯形丝杠。滚珠丝杠由螺母、螺纹丝杠、滚珠构成，以点接触的形式，将回转运动转化为直线运动，具有摩擦小、精度高等优势。行星滚柱丝杠主要由丝杠、滚柱、螺母、内齿圈、保持架和弹性挡圈组成，融合了行星减速器和丝杠的原理，转变为线/面接触的形式，性能显著优于滚珠丝杠，但设计、加工、设备采购难度高。梯形丝杠由螺母和螺纹丝杠构成，以 面接触的形式产生直线运动，自锁性能好，但传动效率低。 表1：丝杠的分类 滚珠丝杠 行星滚柱丝杠 梯形丝杠 示意图接触方式 点接触 线/面接触 面接触 摩擦力 最小 较小 大 自锁性能 不完全自锁 不完全自锁 完全自助 传动效率 85%以上 90%以上 15%-85% 承载能力 较大 最大 小 精度 最高 较高 低 丝杠与螺帽间隙 小 小 大 速度 较高 最高 低 下游应用领域 高档数控机床、普通机械、工业机器人、人形机器人、航空航天、医药、模具加工等 航天器、望远镜等高精度控制系统，机床、数控机床、精密机器人、半导体设备等 电梯、汽车、自动化设备、机床、消费品设备等 数据来源：公司官网，东方证券研究所 工信部等有关部门积极出台了一系列有益于高端装备制造业的政策，为丝杠行业的发展提供有力支持。2022年3月，工信部发布了《先进装备制造业高质量发展三年行动计划(2022-2024年)》， 明确了先进装备制造业高质量发展的具体目标和重点任务，推动装备制造业实现升级转型