中国人形机器人腱绳材料行业概览
发展背景
人形机器人灵巧手传动方式主要包括腱绳传动、连杆传动、齿轮传动和人工肌肉(液压/气动)。腱绳传动因其适用于空间狭小、传动精密的灵巧手设计,成为主流传动方式。多指灵巧手研究始于20世纪70年代,进入21世纪后,随着嵌入式硬件发展,高集成度和感知能力提升,Optimus新一代灵巧手采用“行星齿轮箱+丝杠+腱绳”结构,奠定腱绳材料在灵巧手系统中的核心地位。
产业链图谱
产业链上游为原材料,核心原材为UHMWPE和钢丝绳;中游为腱绳材料制造商,包括钢丝绳制造商和UHMWPE纤维制造商;下游为应用环节,主要应用于人形机器人灵巧手。
产业链上游
UHMWPE纤维催化剂&聚合技术
UHMWPE催化剂包括Z-N催化剂、茂金属催化剂和非茂金属催化剂,其中Z-N催化剂广泛实现工业化生产。聚合工艺主要有淤浆聚合和气相聚合,中国企业集成开发多种淤浆法UHMWPE工艺包,并实现工业转化。
UHMWPE纤维核心原材:UHMWPE产能
截至2024年8月,国内UHMWPE已建产能约25万吨/年,在建产能约34万吨,另有约48万吨/年拟新建产能。主要生产企业包括塞拉尼斯(南京)公司、河南沃森、安徽丰达新材料等,产能主要分布在山东、浙江、天津、江苏、甘肃等地区。
钢丝绳原材料
钢丝绳主要原材为高碳钢热轧盘条,其他辅助材料为硫酸铜、硼砂、硫酸亚锡、润滑剂、拉丝粉等。盘条价格受中国钢铁行业产能影响,近一年价格整体呈现震荡下行趋势。
产业链中游
超高分子量聚乙烯纤维制备方法及供需量
冻胶纺丝-超倍拉伸法是UHMWPE纤维最成熟且实现工业化生产的制备方法。全球范围对UHMWPE纤维的需求稳步增长,2023年全球需求量约为5.47万吨,中国占全球需求约61%。目前只有荷兰、美国、日本和中国4个国家实现UHMWPE纤维规模化生产。
超高分子量聚乙烯纤维的制作工艺
冻胶纺丝-超倍热拉伸法可分为干法工艺和湿法工艺,湿法工艺强度高、单丝更粗、溶剂成本低、安全,成为目前国内外纤维企业主流工艺。
超高分子量聚乙烯纤维产能
截至2024年,中国为全球UHMWPE纤维第一大生产国,产能约6.6万吨/年,占比66%。中国UHMWPE纤维市场集中度较高,九州星际产能占比约48%,CR5企业占比超80%。
超高分子量聚乙烯纤维的竞争格局
行业第一梯队企业有九州星际、埃万特、霍尼韦尔、东洋纺等;第二梯队企业有千禧龙纤、同益中、南山智尚、仪征化纤、湖南中泰、恒辉安防等;第三梯队有璟邦新材料、康隆达等。
市场规模
假设单台人形机器人灵巧手需20根腱绳,单根腱绳价格约60元,由此测算2024年中国人形机器人腱绳材料市场规模约552万元,预计2030年达7.57亿元,期间复合增长率127%,市场将呈翻倍增长趋势。
研究结论
中国人形机器人腱绳材料行业尚处于早期发展阶段,但市场潜力巨大。高端市场主要由国际企业主导,但中国国产UHMWPE纤维产品性能不断提升,市场竞争格局逐渐形成。未来随着人形机器人行业的快速发展,腱绳材料市场规模将呈现快速增长趋势。