人形机器人传动方案多元未收敛，线性与旋转执行器互补发展 [page::0][page::1][page::2]

• 目前人形机器人采用旋转执行器为主或旋转与线性混合方案，应用场景不同导致选型差异，如工业场景偏好行星滚柱丝杠线性执行器，家庭服务场景则倾向轻量钢丝绳传动。

- 传动方案分为主关节和灵巧手两种，灵巧手未来趋势为丝杠与腱绳混合传动以平衡精度与轻量化。

减速器技术路线已较成熟，谐波与行星减速器各有优势，国产替代加速 [page::3][page::4]

• 谐波减速器具有传动比大、精度高的优势，但成本较高且柔轮耐久性有限，适用于轻负载小型关节。

- 行星减速器结构坚固，耐用性强，成本较低，适合重载场景。

• 2024年国产减速器市场国产化率提升，技术和性能逐步接近进口品牌。

丝杠技术壁垒高，行星滚柱丝杠为核心部件，加工路线未完全收敛 [page::5][page::6][page::7]

• 滚动丝杠分为滚珠丝杠与滚柱丝杠，滚柱丝杠承载能力和寿命更优，但生产工艺复杂，技术门槛高。

- 丝杠加工包含磨削、车削、铣削和轧制四大工艺，效率与精度存在权衡，当前以磨削为主以保证精度。

• 车削和铣削加工效率更高，轧制适合成本控制但精度相对较低。

丝杠国产化潜力大，关键在技术提升效率和管理能力 [page::8]

• 国产丝杠厂商逐步增多，重点竞争在技术升级、精度等级提升及客户定制能力。

- 早布局企业有优势，但技术突破时过高沉没成本可能带来风险。

• 管理和创新能力成为持续竞争的关键。

轴承为传动“关节”，滚动轴承技术壁垒高，市场集中度高 [page::9][page::10]

• 轴承分滑动与滚动型，滚动轴承的技术要求和资本密集度显著高于滑动轴承。

- 全球滚动轴承市场被八大国际巨头垄断，国产企业集中在中低端领域。

• 滚动轴承对材料、工艺和设备要求均高，国产化进展稳步推进。

人形机器人传动高精密部件拥有类似技术基因，跨界制造风险与机会并存 [page::10][page::11][page::12]

• 轴承、丝杠、减速器共享材料学基础、加工工艺及检测设备，构建高壁垒技术生态。

- 结构设计、工艺设备及供应链深度绑定，形成定制化与互补的产业链优势。

• 产业升级方向是提升加工精度、降低成本及规模化，技术路线存在不确定性风险。

风险提示 [page::0][page::12]

• 机器人研发进展或不及预期。

- 关键部件滚柱丝杠国产化和价格下降的不确定性。

• 机器人下游市场需求增长低于预期。

- 技术路线的不成熟或偏好变化可能导致部分企业竞争力下降。

中金 | 人机系列02：传动的技术基因及发展趋势 ——详尽分析报告

---

1. 元数据与概览

• 报告标题：《中金 | 人机系列02：传动的技术基因及发展趋势》

- 作者团队：丁健、郭威秀、邹靖、王梓琳、鲁烁、肖雪杨、孟辞、张梓丁、中玉（均为中金公司研究员）

• 发布机构：中金公司研究部

- 发布日期：2025年7月4日

• 研究主题：人形机器人传动系统的技术路线、关键零部件（丝杠、减速器、轴承）的技术基因、工艺演进与市场竞争格局，聚焦传动系统的现状与未来发展趋势。

报告核心论点：

• 人形机器人传动执行器目前的技术方案尚未收敛，呈现多种路线并行状态。线性执行器与旋转执行器存在互补及替代关系，具体应用由场景和成本决定。

- 行星滚柱丝杠作为关键核心部件，技术壁垒高且价值量大，但加工路线尚未完全确定，仍存在较大提效与降本空间。

• 减速器和轴承加工技术较为成熟，成本降幅更多依赖规模化及结构优化。

- 传动系统的丝杠、减速器、轴承等硬件具备相似的加工基因，行业竞争格局复杂，未来技术突破与新工艺迭代将主导格局重塑。

• 重点关注具备多重竞争优势（技术、客户、资本）的厂商，以及新传动工艺路线带来的投资机会。

报告风险提示包括机器人研发进度低于预期、滚柱丝杠国产化不及预期、下游需求疲软、价格波动及技术路线不确定性等。

---

2. 逐节深度解读

2.1 报告引言与整体观点（第0页）

• 人形机器人当前执行器传动方案多样，特斯拉采用“线性+旋转”组合，国产多以全旋转执行器为主。

- 预计随着滚柱丝杠成本下降，线性执行器将更广泛应用，推动机器人规模化量产。

• 滚柱丝杠的磨车铣轧四种加工路线尚未收敛，减速器和轴承技术成熟但降本空间有限。

- 传动系统硬件在结构设计、原材料、工艺设备、供应链等方面高度相似，行业参与者多，跨界增多。

• 持续关注技术、客户、资本优势兼备的企业及新工艺所带来的市场重塑[page::0]。

---

2.2 机器人传动系统方案分析（第1-2页）

• 执行器核心功能：将能源转化为机械运动，实现机器关节、四肢及末端执行器的精准控制。

- 传动方案多样性：表格1详细对比特斯拉及国内外其他代表企业的传动方案。主要区别为旋转执行器主导或旋转+线性复合方案。

• 主关节传动技术选择：

- 国内以旋转执行器为主，应用于轻负载场景（负载20kg内），工艺成熟、成本较低。
- 工业场景以线性执行器为主，如特斯拉、开普勒采用行星滚柱丝杠，具有高负载与精度优势。
- 家庭/服务场景对安全性和重量更敏感，倾向采用轻量化电机+钢丝绳方案，如1X Technologies NEO机器人。

• 灵巧手传动趋势：

- 多级传动：微型减速器降低速度增加扭矩，丝杠转线性运动提升精度，腱绳传递驱动力，实现灵活旋转。
- 预计未来丝杠与腱绳混合传动将成为灵巧手主流。

• 专利与研发投入：

- 国内专利申请中线性执行器数目大于旋转执行器，显示研发更为热烈。
- 多家企业布局线性执行器，未来将聚焦执行器轻量化，提高轴承、丝杠、减速器的设计效率，降低冗余质量[page::1][page::2]。

---

2.3 行星滚柱丝杠与减速器技术分析（第3-5页）

• 行星滚柱丝杠市场格局及国产化：

- 核心部件，滚柱丝杠的国产化仍有较大提升空间。据2022年数据，国外制造商占64%，国产占19%。
- 南京工艺和博特精工为主要国产量产企业。

• 复合设计与新材料趋势：

- 传动结构集成化和模块化，提升轻量化、高精度、高负载能力。
- 柔性执行器如应用智能材料（形状记忆合金、碳纳米管）、气动系统及电子皮肤感知，提升机器人灵活性。

• 减速器方案收敛与差异：

- 谐波减速器与行星减速器并存，谐波侧重高减速比与精度，适合小型执行器如手腕；行星减速器结构坚固，适合大负载但尺寸较大。
- 谐波减速器成本高且耐用性略低；
- 减速器国产化在提速，技术差距缩小，但高端市场仍由外资品牌主导（如日本新宝、纳博特斯克）。

• 图表4详细比较谐波与行星减速器性能指标，显示谐波减速器在重量和精度方面优势明显但成本高昂[page::3][page::4][page::5]。

---

2.4 丝杠技术详解及工艺路线（第6-8页）

• 丝杠分类：滑动丝杠（结构简单、低成本、精度低）、滚动丝杠（滚珠和滚柱丝杠）。

- 滚柱丝杠：
- 行星滚柱丝杠采用6-12小滚柱替代滚珠，提升承载、可靠性、寿命及噪音控制。
- 主要用于机器人和重载工业领域，是人形机器人理想选型。

• 丝杠制造流程：

- 包含粗/半精加工（材料切削去除、预留余量），热处理（感应淬火、渗碳淬火提升硬度和耐磨性），精加工（攻克滚道成型与齿形精度）。

• 四种精加工工艺路线详解及优缺点比较：

- 磨削：精度最高，但效率较低，主流精加工方式。
- 车削：提升效率（节省约45%时间），对刀具要求高。
- 铣削：效率与精度平衡，采用旋风铣刀具，高价设备集中于海外。
- 轧制：效率最高（车削40倍），但加工精度低，不利于高端应用。

• 丝杠国产化趋势：

- 竞争将主要在国产厂商之间展开，技术提升效率和管理能力对竞争至关重要。
- 先进设备和技术积累帮助企业实现快速升级。
- 技术等级对企业竞争力影响显著，高技术壁垒可维持行业壁垒，否则竞争激烈剥夺盈利空间[page::6][page::7][page::8]。

---

2.5 轴承技术与市场分析（第9-10页）

• 轴承产品特点：

- 价值量相对较低（约占机器人传动系统5%价值），分类为滑动轴承和滚动轴承。
- 滑动轴承分流体润滑和自润滑；滚动轴承种类多样，承载能力强。

• 技术壁垒及市场格局：

- 滚动轴承技术壁垒显著高于滑动轴承，全球市场主要为八大国际品牌垄断（斯凯孚、舍弗勒、NSK等），占据约75%市占率。
- 滑动轴承市场相对分散，中小企业多。
- 滚动轴承要求高精密的加工技术及热处理，资本投入大，生产标准化程度高。
- 滑动轴承需针对具体工况调整设计，非标准化高[page::9][page::10]。

---

2.6 丝杠、轴承与减速器的共通技术基因（第11-12页）

• 结构设计：

- 两者都要求高精度，特别是行星滚柱丝杠和滚动轴承都涉及纳米级误差控制，均需通过预紧设计减少间隙。
- 丝杠为动力传递件，结构复杂，设计和工况较多样；轴承为支撑元件，设计相对简单。

• 原材料：

- 传动结构决定材料差异，滑动部件需要自润滑材料，滚动部件需高硬度钢材。
- 两者均需具备耐磨性能，轴承更注重韧性，丝杠强调动态传动性能。

• 工艺与设备：

- 均涉及高精度精磨和热处理，核心设备包括高精度磨床及感应淬火设备，多数依赖进口。
- 滚动丝杠需额外的校直工序，滚动轴承要求更高的磨削精度与精密机床。

• 供应链关系：

- 机床制造商与丝杠、轴承厂商存在深度定制及共生关系，形成较高行业进入门槛。

• 核心加工工艺包含校直、粗车半精车粗磨、热处理、半精磨精磨四大阶段，配备对应的自动化设备确保品质保证[page::11][page::12]。

---

2.7 风险分析

报告详细列示了多项主要风险：

• 机器人研发进度不达预期：包括行进速度、负载能力及自适应控制技术与国际水平差距。

- 滚柱丝杠国产化迟缓：研发阶段多，量产能力不足，设备和工艺瓶颈依旧。

• 下游需求未达预期：工业端和消费级机器人市场增长放缓，将影响相关厂商盈利。

- 滚柱丝杠价格大幅波动：国产化突破可能带来价格竞争，利润承压。

• 技术路线不确定：若行业技术路线最终收敛，部分方案被淘汰，影响相关厂商盈利能力[page::0][page::12]。

---

3. 图表深度解读

图表1（第1页）：“人形机器人传动方案对比”

• 内容：细致对比了特斯拉及国内外主要机器人厂家的人形机器人传动方案，包括自由度、执行器形式（旋转/线性）、减速装置类型、传感器装备及灵巧手传动方案等。

- 趋势：
- 特斯拉采用旋转+线性复合方案，具有较多关节自由度。
- 国内厂商多以旋转执行器为主，结合自研减速器。
- 灵巧手多以三级传动混合方案提升精度和灵活性。

• 关联文本：体现技术路径尚未收敛，多样发展，具体方案选择与应用场景密切相关。

图表2（第2页）：“人形机器人应用场景及技术方案”

• 内容：展示工业与家庭/商业场景的代表企业、应用情况及传动方案安排。

- 解读：
- 工业场景重量负载大，倾向旋转+线性执行器结合。
- 家庭和商业场景注重轻量化和安全，采用电机+钢丝绳等轻质方案。

• 此图表进一步佐证不同场景对传动技术需求的差异性。

图表4（第3页）：“谐波和行星减速器性能对比”

• 内容：比较谐波和行星减速器在传动比、精度、耐用性和成本方面的优劣。

- 解读：
- 谐波减速器传动比高，精度优，适合小型复杂运动部位，但成本高、耐用性受限。
- 行星减速器结构坚固，适合重载场景，成本较低，但尺寸较大。

• 关联文本：说明减速器选型与执行器负载和空间有关，成本控制成为推广关键。

图表6（第6页）：“丝杠分类体系示意”

• 内容：清晰展示丝杠分为滑动丝杠和滚动丝杠两大类，二者下属具体类型及结构示意图。

- 意义：通过结构图让读者直观理解不同丝杠的构成及工作原理，突出滚柱丝杠的结构优势及复杂性。

图表7（第7页）：“丝杠加工工艺对比”

• 内容：详细比对磨削、车削、铣削及轧制四种丝杠加工路线的工艺特点、加工设备、优缺点。

- 数据解读：
- 磨削精度最高但效率最低。
- 车削与铣削为中高速率中高精度方案。
- 轧制效率最高但精度低，适合低端大批生产。

• 影响：加工工艺选型直接影响成本和性能，企业需结合产品定位平衡。

图表9（第9页）：“轴承分类体系示意”

• 内容：轴承的滑动轴承和滚动轴承两大类细分示意图，结构部件及分类标准清晰。

- 支持文本：说明轴承细分市场和技术壁垒形成基础。

图表10（第10页）：“滚动轴承对原材料、工艺与设备的要求”

• 内容：具体阐述滚动轴承高精度制造流程，包括热处理、磨削、装配及原料选用。

- 含义：突出了滚动轴承制造的复杂度和资本技术壁垒。

图表11-12（第11-12页）：“丝杠加工工艺流程与设备”

• 内容：丝杠从粗加工、校直、车螺纹、镀压、热处理到精磨、入库的全流程图示，配以对应设备实图。

- 解读：展现丝杠工艺复杂度，关键设备进口依赖，强调技术与设备对产品质量的核心影响。

---

4. 估值分析

报告重点分析机器人传动核心零部件技术与产业链，不直接提供具体估值模型及目标价，不涉及DCF或多重倍数法估值，侧重于技术壁垒、市场渗透和国产化进程评述，呈现行业投资逻辑，指向关注具备多重竞争优势及新工艺领先企业的布局价值。

---

5. 风险因素评估

• 研发进展风险：机器人整体下降档期或性能差异风险。

- 国产化推进不足：供应瓶颈及大规模量产难度。

• 需求不确定性：工业及消费领域需求低迷。

- 市场价格剧烈波动：国产替代冲击市场价格。

• 技术路线不确定：路线集中或技术偏好转变影响产业格局。

- 风险控制：报告未明确缓解策略，提示投资者密切关注技术、市场和供应链动态，谨慎研判[page::0][page::12]。

---

6. 审慎视角与细微差别

• 技术尚未定型，方案多样存在试错风险：市场尚处于探索期，报告提出多条技术路径并存，此阶段企业的竞争与技术开发投入不确定性高。

- 成本降幅与规模化预期存在假设风险：滚柱丝杠及核心制造工艺的技术突破和规模效应是关键，但技术提升、设备进口依赖及市场接受度不易短期实现。

• 国产替代存在时间和质量双重挑战：报告充分认可进口品牌优势，国产企业处追赶阶段，技术积累和管理能力将左右未来市场份额。

- 报告未明显对个别企业进行定性或排名，保持了相对中立和市场导向，但偏好“多重竞争优势”的头部企业。

• 供应链深度绑定增强行业门槛，但市场格局波动大，技术和成本领先者优势明显，变革风险和壁垒解构并存。

---

7. 结论性综合

本报告深入剖析了人形机器人核心传动系统的技术基因与产业链演进。核心结论包括：

• 传动方案多路线并存，技术收敛尚未完成。线性执行器与旋转执行器各有优势，应用场景和成本驱动方案选择。灵巧手进一步采用丝杠+腱绳混合结构以兼顾精度与轻量化。

- 关键零部件技术壁垒显著，丝杠尤为突出。行星滚柱丝杠以其承载能力、精度和可靠性成为行业重点，然而其加工工艺复杂，有磨车铣轧多条工艺路线，各有利弊。磨削因精度高而主流，但工艺效率低，行业盼望技术突破。

• 减速器和轴承技术体系相对成熟，国产化步伐加快，但高端仍被进口品牌主导。谐波与行星减速器各占据细分市场，核心制造技术和材料配方持续优化。

- 丝杠、减速器、轴承企业共有“高技术密集+资本密集”的属性，供应链深度绑定使行业门槛稳固。机床设备与传动零部件相互制约和激励，是技术进步和产业升级的基础与前提。

• 未来人形机器人传动系统成本下降主要依赖滚柱丝杠成本下降与资本技术积累，促进机器人规模化落地。同时产业链国产替代加快，但存在研发周期长、产能释放缓慢及市场波动风险。

- 风险点包括技术路线和市场需求不确定，需关注研发进度、国产化推进和市场商业化应用情况。

• 投资建议重点关注拥有技术创新、客户协同及资本实力，能有效引领新工艺落地并推动成本下降的龙头企业，布局新工艺改造的人形机器人产业链。

视觉图表深入传达各部件技术细节，工艺流程及企业技术差异，构成了本报告较为全面的技术和市场分析基础，支撑了作者对技术基因及未来趋势的判断[page::1][page::2][page::3][page::4][page::6][page::7][page::9][page::10][page::11][page::12]。

---

总结

本报告以详实数据和技术细节为基础，系统分析人形机器人传动系统的复杂技术体系及产业生态，清晰揭示了当前市场多元化技术路线，阐明丝杠、减速器和轴承的技术壁垒与国产化进度，为投资者厘清未来机器人传动零部件市场发展方向、潜在爆发点及风险提供坚实框架。本报告为机器人核心传动系统领域的技术和产业洞察必读范本。

---

（所有结论均基于报告章节标明的原文内容，页码标识对应引用出处）

报告