导读:2025年开年来,人形机器人热度居高不下。二手平台上,标签为“春晚同款”的人形机器人,单台日租金在5000元到1.5万元区间,且档期紧张。他们的研发公司宇树科技的创始人王兴兴,在2月17日的民营企业家座谈会后接受媒体采访时表示,在今年年底之前,整个AI的人形机器人会达到一个新的量级。在这之后,丝杠生产企业恒立液压(601100.SH)、长盛轴承(300718.SZ)、北特科技(603009.SH)
2025年开年来,人形机器人热度居高不下。二手平台上,标签为“春晚同款”的人形机器人,单台日租金在5000元到1.5万元区间,且档期紧张。他们的研发公司宇树科技的创始人王兴兴,在2月17日的民营企业家座谈会后接受媒体采访时表示,在今年年底之前,整个AI的人形机器人会达到一个新的量级。在这之后,丝杠生产企业恒立液压(601100.SH)、长盛轴承(300718.SZ)、北特科技(603009.SH)、贝斯特(300580.SZ)股价继续上涨,多股涨停。
丝杠是人形机器人的关键零部件,行星滚柱丝杠是其重要精密传动零部件,如特斯拉Optimus人形机器人直线关节总共选用 14 个行星滚柱丝杠。
丝杠在汽车制造、自动化生产线上已有商业化应用,它类似于轴承,在机械旋转的过程中减少摩擦力,提高旋转精度,同时具有承载功能。不同于轴承的是,丝杠可以将旋转运动转换为直线运动,从而达到精准移动的效果,只需要用到螺母、丝杠杆。比如汽车座椅的调节,丝杠可以把旋转的动力转化为上下左右的位移。再比如自动化生产线上的机械臂,丝杠可以使其做直线伸缩。
丝杠也分不同种类,包括滑动丝杠、滚珠丝杠、滚柱丝杠等等,用于人形机器人的则是行星滚柱丝杠。
什么是丝杠
丝杠是将旋转运动转化为直线运动、或将直线运动转化为旋转运动的理想的产品,是工具机械和精密机械上最常用的传动元件,其优势在于高速运动下保证定位精准,由于摩擦力较低,其传动效率可达 90%。
丝杠由螺母和螺杆/丝杠组成,螺杆是丝杠机构中的旋转部件,通常为圆柱形,外表面有螺旋状的螺纹;螺母是丝杠机构中的直线运动部件,其内表面与螺杆的螺纹相匹配。
工作原理:
当螺杆作为主动旋转体时,螺母就会随螺杆的转动角度按照对应规格的导程将螺杆的旋转运动转化成直线运动,参与做功的工件可以通过与螺母连接,从而实现对应的直运动。螺杆的旋转角度与螺母的直线移动量成正比,比例关系由螺杆的导程(螺纹的螺距)决定。反之,如果螺母作为主动件移动,也可以使螺杆旋转,这样直线运动就被转换成了旋转运动。
丝杠分类
按其摩擦特性,丝杠可分为三类:滑动丝杠、滚动丝杠及静压丝杠。
01
滑动丝杠是最普通的丝杠机械,牙型多为梯形,又称梯形螺纹丝杠。它没有滚动体,靠滑动摩擦传递推力,结构简单,制造方便,具有自锁性,在机床上应用广泛。它连续工作发热严重,传动效率较低(30-50%)。
02
按照滚动体的不同,滚动丝杠可进一步划分为滚珠丝杠和行星滚柱丝杠两类。
03
静压丝杠需要增加一套供油/气系统,通过在螺母和螺杆之间形成一层流体膜来实现无接触或近乎无接触的运动,大幅减少了摩擦和磨损,可以达到极高的定位精度,但其工艺复杂,加工非常困难,成本较高,应用较少。
精度是衡量滚珠丝杠性能的关键指标之一,高精度的滚珠丝杠可以提供更精确的定位和重复定位能力。根据 ISO(International Organization for Standardization 国际标准化组织)、DIN(Deutsche Industrie Norm 德国工业标准)以及 JIS(Japanese Industrial Standards 日本工业标准)规定,行星滚柱丝杠和滚珠丝杠的精度等级划分大致相同,主要都是通过丝杠任意 300mm 长度的导程误差(V_300)分类。其中,ISO 将精度等级划分为 C0、C1、C3、C5、C7、C10,DIN 将精度等级划分为 C1、C3、C5、C7、C10,除 C0 外,ISO 与 DIN 等级划分基本相同。部分欧美企业采用字母 G 区分精度等级,但含义与 ISO 的等级一一对应。国内滚珠丝杠的精度等级分为 7 类(P1、P2、P3、P4、P5、T7、T10),1-10 精度依次递减,即数字越小代表精度越高。
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