01

卡脖子

人形机器人不算新鲜事，但马斯克要做，那就一定是大事。而大家对特斯拉给以更多关注，也并非空穴来风，特斯拉有四大潜在优势：

首先是个人魅力。马斯克超强的、已经被验证过的创新能力和吸金能力，尤其是2020年后特斯拉的畅销、股价的暴涨，都为马斯克增加了成功光环。

二是协同效应。机器人需要的视觉算法、道路规划算法等，和车端的FSD算法有重叠，可以借鉴开发，同时Dojo的算力也可以共同使用，从而平摊研发成本，也加速机器人的迭代。

三是“自己的狗粮自己吃”。特斯拉要做的是人形机器人，但人形机器人的一个商业问题则是使用场景不清晰，而特斯拉则可以在自己工厂里使用，首先从完成简单重复的任务开始，进行迭代。
当然，目前用机器人肯定是贵的，但考虑到海外人力薪酬的水平，一旦机器人规模化之后，性价比会很突出。

四是成熟供应链体系和经验。这正好是来解决场景三中遇到的问题，都知道降本，但如何降本呢。那就需要供应链来配合，通过提升工艺、技术，以及规模化量产，来实现平价机器人。

这一点已经在特斯拉电动车上得到了验证。甚至有总结到，“海外的技术+中国的供应链”就等于全新的产业浪潮。

所以从2022年马斯克预告Optimus擎天柱之后，大A的投资人们就热情不减，寻找着各种供应商或潜在的供应商，参与到人形机器人的科技浪潮。这想法也没错，特斯拉电动车就诞生了一批涨幅可观的供应商。
但是，在7月特斯拉的财报会议上，马斯克却说了一句话，很有意思，大致意思是说：

机器人生产被“卡脖子”了，卡在了执行器上。而执行器呢，必须自己设计，没有供应商能搞定。

刚看到这句话时，难免有种感觉“是不是看不起人”？我们泱泱大供应链，还搞不定一个执行器吗？难点在哪里？


02

丝杠有什么用

执行器决定机器人的负荷和精度，被誉为机器人的“动力电池”。特斯拉Optimus和传统机器人相同点是，在需要大角度旋转的关节，会使用旋转执行器；而不同点是，在膝盖等摆动角度不大的地方，Optimus采用了线性执行器。

线性执行器集成了伺服电机、减速器、丝杠、传感器和驱动器。特点是可以纵向布局，充分利用胳膊、腿部的空间，布置更大更长的电机，从而产生更大的推力，让机器人胳膊、腿更有力量；长期站立时也可以降低腿部电机能耗；以及让胳膊也更精确。

总之，就是好处很多。当然，也意味着难度更大、成本更高。这个难点在于“反向行星滚柱丝杠”。根据天风证券的报告测算，Optimus的硬件零部件成本中，丝杠的单价为2万元，基本是最贵的单品了，而总价格也高达16万元，占比是妥妥的高。

看着“丝杠”这个名字，也大概可以猜到是个机械产品。

丝杠的主要功能是将旋转运动转化成线性运动，或者将扭矩转换成轴向反复作用力。按照结构不同，分为行星滚柱丝杠、滚珠丝杠和梯形丝杠。而按照下游应用则可以分为消费级、工业级、航天级。对应着低中高端产品。

从图片展示上看，丝杠似乎构造也不难，几个圈、几个螺母、几根柱子。但实际上，在丝杠尤其是行星滚柱丝杠环节，我国的国产化在15%左右，而高端市场大陆企业占比仅为5%，主要被海外企业占据。

行文到此，就基本“破案”了：特斯拉Optimus的卡脖子环节，就是丝杠，准确说是“滚柱丝杠”。


03

为什么难？

为什么国产化率这么低呢？

首先，制造技术是有难度的。

常见的螺纹丝杠可以分为四种，三角螺纹丝杠、梯形螺纹丝杠、滚珠丝杠，以及行星滚柱丝杠（注意，是柱子的柱，前面是珠宝的珠）。从左往右，传动精度、传动效率越来越高。

三角形和梯形已经国产化了，但滚珠丝杠我们也只是在低端实现了突破，高端还需要进口，而在滚柱丝杠方面，自然国产化就又降低了。

以行星滚柱丝杠为例，螺纹牙型的设计通过决定滚柱-螺母间啮合点位置与轴向间隙大小来决定丝杠的性能。

而看到传动精度这个标准项，就会联想到“一颗圆珠笔芯的国产化”。确实，虽然产品看起来不起眼，但丝杠对研磨的精细度要求很高。

我们不缺认真度，但行星滚柱丝杠生产所需要的磨床、机床等加工设备、以及检测设备等，我们却很缺。目前加工高端丝杠的设备被海外垄断，加工中高端丝杠的设备国内仅少数厂商可供货，海外设备仍为主流。

于是，回到了老生常谈的“工业母机”。

除了设备缺少之外，材料也是个问题。丝杠生产中需要添加Mo元素的合金结构钢，但配比需要不断摸索，目前国内相关产品的工艺不成熟、性能比较差。

另外，就算买来了设备、材料，丝杠的生产也不容易。而且也还有不同技术产品，比如标准式、反转式、循环式、差动式、轴承式等等。这些差异不只是理论，也是经验积累。

所以在材料方面、在丝杠本身生产环节，都有许多无形的know-how成为国产化需要突破的地方。

如果说难点、累点，有钱赚也行，但滚柱丝杠其实是个小市场。

据Persistence Market Research数据显示，2023年全球滚柱丝杠市场规模预计为3亿美元，约21亿人民币；即使十年之后，研究机构预测总规模也仅达到5.3亿美元。

这个预测应该没有包含特斯拉机器人的假设，如果考虑到特斯拉人形机器人的爆发，那么总量应该会增加几倍。根据开源证券的测算，当产量达到100万、200万台时，所需行星滚柱丝杠市场规模分别达到163亿元、327亿元。

但是，总蛋糕做大，并不意味着企业就可以“包餐美味”。

根据报告预测，在机器人规模化生产后，行星丝杠的单价会大幅下降94%，从2万元降低到1200元，总价值量也从16万元下降到1万元。这个预测很残酷，但是也有道理。毕竟，机器人要大规模普及，肯定总价也不能高。更何况，特斯拉本身还是“价格屠夫”。

所以，就是，钱少、事儿多，难怪之前国产化不高。而特斯拉机器人的发展，以及当前资本市场对于特斯拉供应商的高估值，也许能起到一些促进作用。


04

突破在何处？

提起高科技，很容易想到一排排代码。但没想到，却会被这些钢钢铁铁卡脖子。事实上，滚珠、滚柱丝杠的重要性，并不只限于机器人。各种机械定位精度控制领域都离不开，比如精密机床、航空航天、测量设备等。
和滚柱丝杠相比，在滚珠丝杠领域，状况就要好一些。

市场空间更大，2022年全球有近1600亿人民币。国产化率有提高，在中端市场，中国大陆公司占据30%份额，中国台湾占据40%份额，但在高端领域，德国、日本公司则占据了90%份额。这也符合大家对机械领域竞争格局的印象。

后进者如何实现超越呢？

最好的方式，莫过于直接更换赛道。但机械领域，和材料一样，日积月累的功夫，谁也躲不掉。天赋强，又勤奋的，无非时间短一些，但肯定没有捷径可以走。

所以，哪怕特斯拉是“价格屠夫”，能冲到供应链里还是要试一试。

而翻看一下海外公司简要介绍，有一点很吸引眼球：

德国力士乐，成立于1795年；日本NSK，成立于1916年，日本THK，成立于1971年，瑞典Ewellix，成立于1968年，瑞士Rollvis，成立于1970年。

看到这个数据，不禁令人会想：

如何让一家企业能生存50年、100年甚至更久？如何让一家企业能在一些小众领域坚持这么久？如何能让一家企业在小众领域却能保持在前列？

这些问题无疑是重要的。毕竟，宏大叙事，都是由一个个微小个体的努力而实现。


参考资料：

1、人形机器人：AI赋能下万亿空间可期，看好特斯拉供应链；天风证券，孙潇雅；

2、丝杠深度：精密仪器传动之冠；广发证券，代川等；

3、丝杠：直线传动精密部件，人形机器人与汽车智能化带来历史性新机遇；开源证券，孟鹏飞、熊亚威