当前人形机器人产业的发展脉络清晰可见，全球以特斯拉的Optimus为代表的企业，已经制定了明确的发展规划，2024或将成为人形机器人量产元年。
在人形机器人产业中，核心技术和产品的行业壁垒非常高，如行星滚柱丝杠、六维力/力矩传感器、惯性和触觉/柔性传感器以及芯片/算力/大模型等。
行星滚柱丝杠作为特斯拉Optimus人形机器人的关键核心运动部件，在机器人的关节构成中发挥着至关重要的作用。
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丝杠加工：多路线并存，实际应用取决于精度要求
机电作动器（EMA）作为机电伺服作动系统的核心组件，在构造上主要包含电机、减速装置以及执行机构。
其中，执行机构是EMA的关键所在，它的传动效率和承载能力对EMA的整体工作表现具有决定性影响。
目前，EMA的执行机构主要有滚珠丝杠和行星滚柱丝杠两种类型。
丝杠是一种能将旋转运动转换为直线运动的关键传动元件，为人形机器人的关节提供精确的定位和运动控制。
特斯拉第二代机器人在行走速度上提升了30%，传动更为精准，同时手部展现出了卓越的控制能力。
根据特斯拉2022AI Day的相关信息推测，Optimus可能采用了14个行星滚柱丝杠的配置，其中上肢左右手臂各使用3个，下肢左右腿各使用4个。也存在采用10个行星滚柱丝杠的可能性，目前具体配置尚未最终确定。
如果Optimus确实采用了14个行星滚柱丝杠的方案，那么这种零部件在机器人一体化关节中的价值占比将接近20%。而一体化关节预计占人形机器人整体价值量的50%。
行星滚柱丝杠行业梳理
行星滚柱丝杠是一种精密的机械传动装置，其核心构成包括丝杠、滚柱、螺母、内齿圈、保持架以及弹性挡圈。
它的工作原理依赖于多个滚柱与丝杠、螺母之间的精确螺纹啮合，从而有效地将伺服电机的旋转运动转化为直线运动。
在这个过程中，滚柱通过保持架被均匀地分布在丝杠和螺母之间，确保了传动的平稳性和精确性。
在行星滚柱丝杠的产业链中，上游主要包括原材料和零部件供应商。这些供应商数量众多，产品标准化水平高，因此议价能力相对较弱。从上游原材料和零部件来看，行星滚柱丝杠中的丝杠通常采用合金结构钢42CrMo作为材料，而螺母和滚柱则多选用高碳铬轴承钢GCrl5。
中游则是行星滚柱丝杠的研发与生产商，由于技术门槛高，国内厂商的产品性能与国外还存在一定差距，目前产业化尚处于初级阶段，市场竞争尚未达到激烈程度。
下游客户遍布机器人、机床设备、汽车等多个领域，这些领域的企业数量众多，市场需求旺盛，但议价能力同样较弱。
行星滚柱丝杠成本构成：
目前，全球范围内具备生产行星滚柱丝杠能力的企业主要有瑞典的SKF、瑞士的Rollvis、德国的INA、美国的Exlar、德国的Rexroth、瑞士的GSA、英国的PowerJack、德国的LTK以及日本的NTN株式会社等。
从SKF公司行星滚柱丝杠产品的成本结构来看，原材料成本约占60%，工时成本和生产所需成本占15%，工厂内的固定成本分摊占15%，而集团向法国工厂征收的管理成本占10%。
国内在行星滚柱丝杠的生产与应用方面发展相对缓慢。目前，仅有博特精工、汉江机床、南京工艺等少数几家企业具备小批量生产的能力。北特科技、贝斯特、鼎智科技、江苏雷利、恒力液压、秦川机床和五洲新春等企业也在积极投入研发和生产。
为了提升国内行星滚柱丝杠的生产水平，南京理工大学、华中科技大学、西北工业大学等高校已经开展了相关的基础理论研究，并与汉江机床、南京工艺等企业合作研制了行星滚珠丝杠样件以及基于行星滚珠丝杠的电动缸。
结语
行星滚柱丝杠在人形机器人技术中占据着重要的地位，它是实现人形机器人高精度、高效率运动的关键部件之一。与传统的丝杠相比，行星滚柱丝杠具有更高的传动精度、更大的承载能力和更长的使用寿命，这使得它成为人形机器人技术中不可或缺的重要组成部分。
行星滚柱丝杠的独特结构使其能够实现更平稳、更精确的运动控制。其内部的滚柱与丝杠之间通过行星运动方式实现传动，这种设计使得行星滚柱丝杠在承受重载和高速运转时仍能保持良好的稳定性和精度。此外，行星滚柱丝杠的摩擦系数小，传动效率高，能够减少能量损失和热量产生，从而提高人形机器人的工作效率和耐久性。
随着人形机器人技术的不断发展，对行星滚柱丝杠的性能要求也越来越高。各大厂商通过优化结构设计、选用高性能材料和采用先进的加工技术，不断提高行星滚柱丝杠的传动精度、承载能力和使用寿命，为人形机器人的发展提供了有力的支持。
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