从人形机器人看轴承行业：高端市场国产化加速

从人形机器人看轴承行业：高端市场国产化加速

近年来，随着人形机器人技术的快速发展，轴承作为关键零部件之一，其市场需求和重要性日益凸显。本文将深入探讨轴承在人形机器人中的应用，分析轴承行业的技术壁垒、竞争格局及市场规模，并对整个行业的发展趋势做出研判。

轴承在人形机器人中的应用

轴承是机器人的重要组成部件之一，起到支撑旋转部件、减小摩擦、提高效率的作用。主要应用在机器人减速器、电机、丝杠等部件。

减速器中的轴承应用

减速器是工业和人形机器人的核心零部件，其中应用最广泛的是谐波减速器和RV减速器，轴承是减速器的关键零部件之一。

根据特斯拉AI DAY的信息，人形机器人的旋转关节主要使用谐波减速器，其中主要应用交叉滚子轴承。交叉滚子轴承又可称为薄壁轴承，在机器人中轴承对应空间有限，通常会使用轻量化的薄壁轴承，此外，交叉滚子轴承还具有承载能力高、寿命长等优势，亦广泛用于工业机器人中。

除交叉滚子轴承外，谐波减速器还包含柔轮轴承和深沟球轴承。RV减速器也是机器人中最常用的减速器之一，其包括作为减速器主轴承的薄壁角接触球轴承，用于偏心轴定位和主体支承的薄壁圆锥滚子轴承，用于摆线轮支承的圆柱滚子（滚针）保持架组件以及用于齿轮支承的薄壁深沟球轴承。

在这几种轴承中，交叉滚子轴承制造难度大，可大规模量产的企业较少，以日企和德企为主，中国厂商人本股份具备小批量供货能力，国机精工具备相关技术和产品。角接触轴承壁垒较低，中国已有多家成熟供应商。

电机中的轴承应用

电机是一种利用电磁相互作用实现能量转换和传递的机械装置，轴承在电机中主要起到支承旋转轴的作用。电机的具体轴承配置方案通常根据电机的安装方式、负载、转速等需求进行设置。

电机的结构和安装方式多样，因此所对应的轴承承载情况也有所不同。主要的轴承配置方案有双深沟球结构、一柱一球结构、两柱一球结构双调心滚子结构和深沟球轴承+角接触轴承结构。

随着政府对产业结构转型的积极部署，制造业正朝着绿色智能的方向发展，将推动电机向高效、节能的方向发展，下游市场对电机旺盛的需求将带动核心部件轴承的快速发展。

线性执行器中的轴承应用

根据特斯拉2022 AI DAY的信息，其人形机器人线性执行器将采用深沟球轴承和四点接触球轴承。深沟球轴承是较为传统的一种轴承，应用范围广，成本低，但在受双向轴向力时，左右轴向窜动量较大。四点接触球轴承是角接触轴承的一种，内外圈可进行分离以承受来自两个轴向的荷载，钢球和内、外圈在四个点上都接触，具有承载力强、空间小的特点。

未来人形机器人发展将带动滚珠和滚柱丝杠市场的增长，轴承作为关键部件之一或将出现爆发式增长。

轴承加工的关键环节

磨削是轴承加工的关键环节，磨床是磨削的核心设备。磨削加工的成本占轴承生产成本的15%以上，轴承生产过程中需要的磨床数量占全部金属切削机床的60%左右，生产中所需的磨削加工劳动量占总劳动量的60%左右。

轴承内外圈磨削加工主要包含磨削、超精和研磨等多种工艺，所应用的机床包括端面磨床、外圆磨床、内圆磨床、无心磨床等。高端轴承磨床主要被美德日企业掌控，中国厂商宇环数控、秦川机床的磨床产品性能已达到国际先进水平，国产替代正在推进。

轴承行业竞争格局及规模

高端轴承市场基本上被全球八大轴承企业垄断。近两年随着下游汽车、机床、机器人等行业的快速发展，中国企业也在逐步突围。在机器人领域，龙头企业不断突破核心技术，已实现制造能力，部分企业达成批量供货，但目前高端轴承的国产化率仍然较低。

随着工业自动化的发展以及AI技术的普及，机器人在各行各业的渗透率也在逐步提升。特斯拉Optimus样机如今已公布，量产在即，预计3-5年实现量产，且达到百万级。保守估计2030年人形机器人的销量达到100万台，乐观情况下，2027年达到100万台，2030年达到170万台。

根据特斯拉AI DAY2022的信息，人形机器人主要使用深沟球轴承、四点接触轴承、角接触轴承和交叉滚子轴承，前三者价值量较低，在百元以内，交叉滚子轴承价值量在100元左右，预计2023年机器人轴承单价为3,780元。未来随着工艺创新和规模化，相关硬件成本持续下降，假设单价以每年10%的速度递减。

预计保守情况下，2030年全球人形机器人用轴承市场规模为18.1亿元，年复合增长率为76.8%，乐观情况下达30.8亿元，年复合增长率为89%。