人形机器人线性传动核心部件行业报告：滚珠丝杠、行星滚柱丝杠

敬请参阅最后一页特别声明 -1- 证券研究报告 2024年2月20日 行业研究 丝杠：线性传动核心部件，国产替代星辰大海 ——人形机器人行业系列报告（四） 电力设备新能源 特斯拉机器人Optimus躯干共有28个关节，旋转关节和直线关节各14个。其中线性执行器配备反向式行星滚柱丝杠，将电机的旋转运动转换为直线运动。相比其他直线机构，丝杠在承载能力、位置可控性、抗冲击性等多方面具备优势，具备效率高，紧凑性好、耐用性强等特点。 产品方面 滚珠丝杠：传动效率高、定位精度高。精度等级有P1、P2、P3、P4、P5、P7、P10。根据秦川机床公告，2022年全球市场规模预计为18.6亿美元，我国市场规模27.7亿元。目前国内行业供需缺口明显，2021年国内需求量约1406万套，产量约983万套。滚珠丝杠高端市场基本被德国力士乐、日本THK、NSK占据，中端市场则由德国、日本品牌（力士乐、THK、NSK），中国台湾品牌（上银、银泰），中国大陆品牌（汉江、南工艺）占据。 行星滚柱丝杠：高承载，耐冲击，长寿命，体积小。主要分为标准式、反向式、循环式、轴承环式和差动式四类。标准精度等级为G1、G3、G5。根据IHSMarkit，2022年全球销售数量8.6万根，销售额6.5亿元人民币，其中中国销售数量1.0万根，销售额1.1亿元人民币。目前国内市场中，SKF、Rollvis、GSA等国际品牌市占率较高，此外还有南京工艺和济宁博特两家国内品牌。 工艺方面 工艺方面，需综合考虑丝杠精度与生产效率的平衡。按照精度排序，依次是磨削>旋风铣>辊轧，按照生产效率排序，依次是辊轧>旋风铣>磨削，而硬车削通常作为螺纹滚道半精加工的选择之一。为了满足人形机器人降本、放量的要求，行星滚柱丝杠的生产效率和量产成本需在当前水平基础上有较大下降。我们预计，在满足精度要求的前提下，中精度丝杠使用旋风铣、辊轧更能适应大批量、快速交付的要求，而磨床将在高精度丝杠中继续占据不可替代的地位。 投资建议： 人形机器人与人工智能技术不断突破，产业链正处于放量前夕，相关产业链面临巨大投资机遇。丝杠作为人形机器人核心传动部件，正面临新一轮产业机遇。其中行星滚柱丝杠为了满足人形机器人降本、放量的要求，生产效率和量产成本需在当前水平基础上有较大下降，生产工艺正持续优化中，设备、技术等均存在较大国产替代空间。 产品层面：行星滚柱丝杠部分厂商已具备生产能力并向下游客户送样；工艺层面：磨削、旋风铣、辊轧、硬态车削预计都将发挥作用。 建议关注：（1）积极布局行星滚柱丝杠产品的贝斯特、五洲新春、恒立液压；（2）高端磨床、“以车代磨”、“以铣代磨”等工艺路线：浙海德曼、华辰装备、秦川机床、日发精机。 风险分析：（1）产业化进程不及预期；（2）竞争加剧风险；（3）核心技术进步不及预期。 买入（维持） 作者 分析师：殷中枢 执业证书编号：S0930518040004 010-58452071 yinzs@ebscn.com 分析师：黄帅斌 执业证书编号：S0930520080005 0755-23915357 huangshuaibin@ebscn.com 分析师：和霖 执业证书编号：S0930523070006 021-52523853 helin@ebscn.com 分析师：陈佳宁 执业证书编号：S0930512120001 021-52523851 chenjianing@ebscn.com 联系人：李佳琦 021-52523853 lijiaqi@ebscn.com 行业与沪深300指数对比图 -40%-20%0%20%2022/12/302023/04/302023/08/292023/12/28电力设备(申万)沪深300 资料来源： 相关研报 经典五指灵巧手拆机：科研及通用篇——人形机器人专题（三）（2023-11-27） 经典五指灵巧手拆机：医疗假肢篇——人形机器人专题（二）（2023-11-18） 经典五指灵巧手拆机：航空航天篇——人形机器人专题（一）（2023-11-16） 要点 敬请参阅最后一页特别声明 -2- 证券研究报告 电力设备新能源 投资聚焦 随着大模型等AI技术取得突破性进展，作为其重要载体的人形机器人受到广泛关注。2023年10月，工信部印发《人形机器人创新发展指导意见》，称人形机器人有望成为继计算机、智能手机、新能源汽车后的颠覆性产品。为此，我们撰写一系列有关人形机器人的报告，对相关产品、技术进行梳理，并提示相关的投资机会。 我们与市场的不同之处 市场对于行星滚柱丝杠的制造工艺尚缺乏清晰的框架，我们从丝杠精度与生产效率出发，系统性对比了磨削、硬车削、旋风硬铣、辊轧等路线的优劣势，并对长期趋势做出预判。 股价上涨的催化因素 （1） 重大节点性事件催化。人形机器人产业正处于产业化前夕，容易受到重大节点性事件催化，如特斯拉举办AIDAY，Optimus产品发布新进展，以及其他国内外人形机器人厂商发布新产品等； （2） 人形机器人技术取得突破性进展。人形机器人的成熟建立在AI大模型、自动驾驶等多项前沿技术之上，底层技术的快速成熟有助于进一步推动人形机器人产业化落地； （3） 订单与投资。随着人形机器人在诸多场景落地，产业将迎来实质性落地。如果行业内披露相关订单、投资计划，将对股价形成催化。 投资观点 产品层面：行星滚柱丝杠部分厂商已具备生产能力并向下游客户送样；工艺层面：磨削、旋风铣、辊轧、硬态车削预计都将发挥作用。 建议关注： （1）积极布局行星滚柱丝杠产品的贝斯特、五洲新春、恒立液压； （2）高端磨床、“以车代磨”、“以铣代磨”等工艺路线：浙海德曼、华辰装备、秦川机床、日发精机。 国投瑞银 敬请参阅最后一页特别声明 -3- 证券研究报告 电力设备新能源 目录 1、 丝杠：高性能线性传动机构 .............................................................................................. 6 2、 滚珠丝杠：广泛应用，高效精准 ....................................................................................... 7 2.1、 滚珠丝杠较滑动丝杠更具优势 ................................................................................................................ 7 2.2、 滚珠丝杠分内循环、外循环两大类型 ..................................................................................................... 8 2.3、 滚珠丝杠市场：国内企业正向中高端渗透 ........................................................................................... 10 3、 行星滚柱丝杠：下一代高承载产品 ................................................................................... 13 3.1、 行星滚柱丝杠：高承载、高速度、长寿命 ........................................................................................... 13 3.2、 行星滚柱丝杠主要具有五种类型 .......................................................................................................... 14 3.3、 行星滚柱丝杠市场：国内外企业差距相对较大 .................................................................................... 15 4、 滚珠丝杠与行星滚柱丝杠的对比 ...................................................................................... 17 5、 丝杠加工工艺：生产效率与产品精度的平衡 ..................................................................... 19 5.1、 辊轧路线：精密滚轧技术提效降本潜力大 ........................................................................................... 21 5.2、 先车后磨：经典工序精度高，生产效率更待提升 ............................................................................. 23 5.3、 热处理：隐形壁垒，需控制精度 ........................................................................................................ 24 5.4、 旋风硬铣：新兴工艺，兼具生产效率与产品精度 ............................................................................. 25 5.5、 硬态车削：螺纹滚道半精加工方案 .................................................................................................... 28 6、 工艺路线对比：精度、成本、效率、环境 ........................................................................ 31 6.1、 国内在专利、经验、原材料的差距 ...................................................................................................... 32 6.1.1、专利：国内正在持续追赶中 .............................................................................................................. 32 6.1.2、经验：需要不断积累以提高精度 .................................................................................................... 33 6.1.3、原材料：上下游要协同，提升纯净度 ................................................................................