特斯拉的人形机器人Optimus使用1:14行星滚柱丝杠。在 10 月 1 日的 Tesla AI Day 上，人形 Optimus 原型机使用行星滚柱丝杠和谐波减速器作为可选的线性关节解决方案。根据官网的渲染图，Optimus原型机使用了14个谐波减速器和14个行星滚柱丝杠。这行星滚柱丝杠本次推出的传动单元设计超出预期，引起市场广泛关注。
图 1：可选配行星滚柱丝杠的 Optimus
新一代线性驱动分支，行星滚柱丝杠，已在全球高精度领域得到应用，结合了螺旋运动和行星运动，具有较高的整体性能要求。相比滚珠丝杠相同尺寸的，行星滚柱丝杠具有“重载、高效、高速、长寿命”的特点，已在海外军工和高端民用市场大规模应用。行星滚柱丝杠用于航空航天、武器装备、核电和其他特殊应用。例如飞机起落架、直升机悬挂发射器等。此外，民用市场还有机床、汽车ABS系统、石油化工等应用的需求。据统计，2021年全球行星滚柱丝杠2.3亿美元，未来五年复合增长率5.7%，人形机器人或为行业注入更多可能性。
市场空间：2025年全球预计3.3亿美元，未来或许充满更多可能性
全球行星滚柱丝杠渗透率持续扩大：
► 对于滚珠丝杠更换：无需回球器，避免了噪音问题。此外，行星滚柱丝杠具有更多的啮合点，可在恶劣的操作条件下提供更好的刚度和承载能力。在机床等领域，行星滚柱丝杠由于其更小的引线长度和更高的负载而一直受到青睐；在机器人、自动化等领域，电动缸因其响应速度快等优点而逐渐被采用。
► 液压传动的替代方案：液压传动需要液压泵、液压阀等。行星滚柱丝杠，总体积减小，避免漏油问题，拆卸维护简单。在工程机械领域，通过行星滚柱丝杠来替代大负载液压系统，可以有效实现电子控制，更换方便。在新能源汽车领域，液压制动器被机电制动系统（EMB）取代，以实现更快的响应。
根据Persistence市场研究，预计2012年至2020年全球行星滚柱丝杠市场将以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。2020年起，随着新能源需求的不断增加，Persistence市场研究预计2020年至2025年市场将以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。
针对不同的应用环境，全球行星滚柱丝杠结构在标准型的基础上又衍生出了四种派别：
► 反向型：螺母为主动件，螺杆为输出件，无内齿圈。最大的优点是结构紧凑，适合小行程工作场景。
► 循环式：去掉内圈，加回程（凸轮环结构），滚轮可在螺母内旋转一周后返回原位。通过增加螺纹数量，使其具有更高的刚度能力，用于医疗器械、光学精密仪器等。
► 轴承套圈式：增加壳体、端盖、圆柱滚子轴承等部件，大大提高承载能力，应用于重型机械、石化等领域，制造成本较高。
►差速式：滚子为分段环槽结构，去掉内齿圈，适用于传动较大的场合。但在运动过程中，螺纹会滑动，在大载荷的情况下容易磨损。
美国是目前最大的需求国行星滚柱丝杠全球范围内，其次是德国和英国，这三个地区合计占整体市场的 50%。特斯拉期待百万级人形机器人，或带来更多可能性。2022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销售，我们相信人形机器人有望为工业化注入意外之财行星滚柱丝杠.
发布时间：2023年5月26日
