特斯拉的人形机器人擎天柱采用1:14行星滚柱丝杠10月1日特斯拉AI Day上，人形机器人擎天柱原型机采用了行星滚柱丝杠和谐波减速器作为可选的线性关节方案。根据官网渲染图，一台擎天柱原型机使用了14个谐波减速器和14个行星滚柱丝杠。行星滚柱丝杠此次上市的传动单元设计超出预期，受到市场广泛关注。
图 1：Optimus 可选配行星滚柱丝杠
新一代线性驱动分支，行星滚柱丝杠，目前已在全球高精度领域得到广泛应用，将螺旋运动和行星运动相结合，具有较高的整体性能要求。相比滚珠丝杠大小相同，行星滚柱丝杠具有“重型、高效、高速、长寿命”等特点，已在海外军用及高端民用市场得到大规模应用。行星滚柱丝杠应用于航空航天、兵器制造、核电等特殊领域。例如，飞机起落架、直升机悬挂发射装置等。此外，民用市场中还存在机床、汽车ABS系统、石油化工等应用方面的需求。据统计，2021年全球行星滚柱丝杠市场规模达2.3亿美元，未来五年复合增长率达5.7%，人形机器人或将为该行业注入更多可能性。
市场空间：2025年全球预估3.3亿美元，未来或充满更多可能
全球行星滚柱丝杠渗透率持续扩大：
►对于滚珠丝杠替代产品：无需滚珠回转器，避免噪音问题。此外，行星滚柱丝杠啮合点更多，在恶劣工况下具有更高的刚度和承载能力。在机床和其他领域，行星滚柱丝杠因其导程较短、负载较大等特点而不断受到青睐；在机器人、自动化等电动缸领域，因其响应速度快等特点而逐渐被采用。
► 液压传动的替代：液压传动需要液压泵、液压阀等。随着行星滚柱丝杠，减小了总体积，避免了漏油问题，且拆卸维护简便。在工程机械领域，通过行星滚柱丝杠替代大负载液压系统，可有效实现电子控制，易于更换。在新能源汽车领域，液压制动器被电子机械制动系统（EMB）取代，响应速度更快。
根据Persistence市场研究公司的数据，全球行星滚柱丝杠市场预计在2012年至2020年期间以4.8%的复合年增长率增长至2.3亿美元，约合人民币15.2亿元。自2020年起，随着新能源需求的不断增长，Persistence市场研究公司预计，在2020年至2025年期间，市场规模将以5.7%的复合年增长率增长，达到3.3亿美元，约合人民币20.1亿元。
为适应不同的应用环境，全球行星滚柱丝杠结构从标准型派生出四种附加类型：
► 反向型：螺母作为主动件，丝杠作为输出件，无内齿圈。其最大优势在于结构紧凑，适用于小行程工作场景。
► 循环式：移除内圈并添加回程（凸轮环结构），滚子可在螺母内旋转一周，然后返回原位。通过增加螺纹数量，其刚度更高，可用于医疗器械、光学精密仪器等。
►轴承套圈型：增加壳体、端盖、圆柱滚子轴承等部件，大幅度提高载荷能力，应用于重型机械、石油化工等领域，制造成本较高。
► 差速式：滚子为分段式环槽结构，去掉了内齿圈，适用于传动较大的场合。但在运动过程中，螺纹会产生滑动，在载荷较大的情况下容易磨损。
美国目前是行星滚柱丝杠全球范围内，其次是德国和英国，三个地区合计占据整体市场的50%。特斯拉期待百万级人形机器人，或将带来更多可能。2022年特斯拉AI Day，马斯克希望在3-5年内实现人形机器人的规模化销售，我们认为人形机器人有望为人工智能产业化注入丰厚的利润。行星滚柱丝杠.
发布时间：2023年5月26日
