自特斯拉首次发布“Optimus”人形机器人并采用行星滚柱丝杠作为线性执行器后，丝杠在人形机器人领域的应用加速走向成熟。手臂、腿部、灵巧手均可采用丝杠作为线性执行器。国金证券研报测算，假设平均一台人形机器人采用10支行星滚柱丝杠，平均价格800元/支，在人形机器人达到百万台出货量时对应80亿元潜在市场空间，螺纹磨床设备市场44-89亿元。本文深入分析人形机器人丝杠应用前景与投资机会。
特斯拉Optimus带动行星滚柱丝杠应用加速
特斯拉人形机器人“Optimus”拥有28个身体执行器，其中上肢关节模组以无框力矩电机和谐波减速器为主，下肢腿部采用无框电机与行星丝杠线性执行器。线性执行器高度集成电机、行星滚柱丝杠、角度传感器、行星减速机构。手臂驱动方式同样通过行星滚柱丝杠作为主动力单元，丝杠伸出时带动输出端关节球头轴承向外移动，带动小臂主套筒做弯曲运动。腿部结构也会用到大量线性执行器，包括大腿、小腿等关节的驱动。
灵巧手原先主要使用连杆传动、齿轮传动、带传动、线绳传动，目前开始出现使用电机+微型丝杠的主动关节方案。通过微型滚珠丝杠、微型滚柱花键、中空电机集成可制作出非常紧凑的灵巧手线性驱动器，HIPP提供的最小微型丝杠公称直径仅有3mm。新剑传动已开发针对人形机器人手臂、腿部、灵巧手的各类行星滚柱丝杠产品。
人形机器人百万台出货对应80亿丝杠市场空间
假设平均一台人形机器人采用10支行星滚柱丝杠（大臂、小臂、大腿、小腿、灵巧手等）作为线性执行器。参考上银科技22、23年滚珠丝杠均价分别为645、557元人民币/支，考虑行星滚柱丝杠成本高于滚珠丝杠，假设在人形机器人出货量达到100万台时售价为800元/支，折合80亿元潜在增量市场空间。
从下游进度看，特斯拉Optimus持续推进迭代，2025年有望进入小批量生产阶段。国内宇树、智元、优必选等企业也在加速人形机器人产品研发。随着丝杠在手臂、腿部、灵巧手的应用逐步成熟，单台机器人丝杠用量有望从当前10支向15支以上增加，市场空间将进一步扩大。
螺纹磨床设备市场44-89亿，国产替代弹性大
丝杠精加工核心设备为螺纹磨床（外螺纹磨床+内螺纹磨床）。假设人形机器人出货量达100万台，平均每台使用10支行星滚柱丝杠，丝杠总需求1000万支。每支丝杠精磨时间40/60/80分钟，每日有效加工20小时，一套内螺纹+外螺纹磨床单价400万元，对应磨床市场需求分别为44/67/89亿元。
螺纹磨床原本是较小市场，海外企业体量不大。秦川机床子公司汉江机床为国内螺纹磨床主导企业，能提供滚珠丝杠副成套设备。华辰装备精密螺纹磨床标准丝杠试件加工精度最高可达P0级，已中标南京理工大学P0级滚珠丝杠加工项目。日发精机开发了数控螺纹磨床及自动生产线。国内磨床企业收入体量普遍较小，在丝杠扩产需求催化下弹性充足。
丝杠企业设备企业同步受益
丝杠企业方面，贝斯特工业母机丝杠实现C0级突破，人形机器人行星滚柱丝杠为25年批量供货做好准备；恒立液压滚珠丝杠已送样和小批量供货；秦川机床拥有行星滚柱丝杠研发制造基础；绿的谐波筹划正向/反向行星滚柱丝杠成果转化。
设备企业方面，华辰装备精密螺纹磨床已获订单；日发精机数控螺纹磨床自动生产线实现连续加工；浙海德曼车床可实现以车代磨；沃尔德PCBN旋铣刀具现场测试效果较好。建议关注丝杠企业和设备企业同步成长。
表3：人形机器人丝杠与螺纹磨床市场测算| 参数 | 数值 |
|---|
| 人形机器人出货量（万台） | 100 |
| 单机行星滚柱丝杠需求（支） | 10 |
| 丝杠总需求（万支） | 1000 |
| 丝杠单价（元/支） | 800 |
| 丝杠市场空间（亿元） | 80 |
| 螺纹磨床市场（亿元） | 44-89 |
