2025-09-25 特斯拉Optimus V3猜想，行星滚柱丝杠会换掉吗？专家纪要访谈

作者：天南   出品：天南AI茶馆

6月份Optimus Gen2暂停生产，到今天也差不多3个月的时间。

除了之前提到的电池过热率过高，灵活度测试失败率过高，其它的问题大概率出在腕关节以及主关节执行器上。

作为人形机器人的关节肌肉，执行器要是卡壳，整台机器人都歇菜。

特斯拉Optimus Gen2的线性执行器（红色箭头）↑

聊到 Optimus执行器中最拿得出手的核心部件，那必须是行星滚柱丝杠。

最近看了不少硬件的资料，还是蛮难造的，到底难在哪造，它和旋转关节这些方案，到底谁才是适合人形机器人呢。

我们今天也接着硬件专家scott访谈聊下行星滚柱丝杠的发展，以及某国产厂商样本的可能应用.

Scott专家访谈记录截图，红框中为某国产厂商的行星滚柱丝杠样品↑

要点总结

工业级行星滚柱丝杠不能用

靠 “丝杠转、螺母移” 传动，适配 7-10 米长行程场景，但轴粗、体重大，不符人形机器人关节需求。

人形机器人必须使用反向式

“螺母带丝杠跑”，紧凑适配机器人关节，可传大载荷。但需专用设备制造，精度达 P5 级，加工慢、产量低，年产 10 万台 Optimus 需大量设备。

大部分样品或许无法用于Optimus
350g 仅为传动部分，加装部件后重或达 1kg，尺寸过大难适机器人手 / 腕，或可用于腿部。

行星滚柱丝杠短板严重

球关节易出问题，会导致精度衰减（误差 ±0.05mm）、负载集中磨损、动态响应滞后。

寿命短，特斯拉Gen3可能会更换

线性执行器 MTBF 超 1 万小时，连续运转一年就废，逊于工业机器人。Nuro 三代机弃多数线性执行器用旋转式，特斯拉或许会跟进。

01

工业级的行星滚柱丝杠，无法使用到人形机器人上

首先咱得先搞懂执行器的基本逻辑。

人形机器人的肘关节、腕关节，还有膝关节，要动起来都得靠执行器撑着。执行器不光得给动力（把电机转速降下来，再把扭矩提上去），还得精准找位置。

机器人的执行器分两种，一种是线性关节，一种是旋转关节。

拿咱们人来说，肘关节、肩关节转一转、往外摆一摆，这些都是旋转关节；而手指动一动、膝盖弯一弯伸一伸，模仿的就是肌肉那种直线运动，这就是线性执行器。

新剑传动官方放出来的行星滚柱丝杠示意图↑

行星滚柱丝杠的实物长啥样咱先看图，它的设计思路其实特简单，就是 “螺母在螺纹轴上转，跟着就沿轴挪”。

要是把螺母固定住，转那个轴，轴就能伸出来或者缩回去。但造螺母这儿有个麻烦事儿：受制造公差的影响，螺母转的时候会晃，而且摩擦力还大，噪音也跟着来。

不少朋友拿到行星滚柱丝杠的样品，都会拿在手里试一把：“拎着一端，看看螺母能不能靠重力自己顺顺利利转下来”。要是螺母真能顺着轴滚下来，那说明制造公差小到离谱。

工业级的行星滚柱丝杠，一般都是内螺纹螺母固定，配上外螺纹丝杠。

在工业场景里，它俩分工特明确：丝杠负责转，螺母负责沿着轴跑，俩玩意儿靠螺纹咬在一起传动力。

工业里的 “滑台”（比如车间里搬东西的机器人轨道、大型机床的移动平台），常得让机器人这些自动化设备在 7 米、10 米甚至更长的轨道上来回挪 —— 这就要求传动的部件必须有 “够长的有效行程”。

那为啥普通工业级的行星滚柱丝杠，一般不适合人形机器人？

因为人形机器人的需求跟工业场景完全反过来了：工业场景要的是 “行程长、能扛重”，但人形机器人要的是 “体积小、重量轻、转得灵”（你看它的手臂关节、腿部关节，空间小得可怜，还得频繁快速转）；

普通工业级丝杠为了 “长行程、高负载”，轴做得粗、整体又重又大，根本塞不进人形机器人紧凑的关节里；而且惯性大，没法满足人形机器人关节 “说停就停、说转就转” 的灵活需求 ——所以一般情况下，人形机器人不会用它。

02

人形机器人专用：反向式行星滚柱丝杠

接下来咱看看反向式行星滚柱丝杠：

咱简单说，“反向式” 就是把传统工业级那种 “丝杠带着螺母跑” 反过来，改成 “螺母带着丝杠跑” 的反向设计，这样就突破了工业级丝杠长轴的限制。

“内螺纹螺母 + 外螺纹丝杠”—— 这种结构特紧凑，刚好能匹配人形机器人 “关节空间小，得把传动部件塞到关节里面” 的需求（传统工业级丝杠的长轴太占地方，根本塞不进关节里）。

实际干活的时候，一旦螺母开始转，就会带着小滚柱转；而固定滚柱的支架会让所有小滚柱一起转。滚柱转起来后，还会带着其他部件转，同时它们会顺着内部螺纹滚，最后就能实现直线运动了。

而且它还能传很大的载荷 —— 因为所有螺纹的接触面都跟着受力，这些小滚柱一起扛着重担。

不过反向式行星滚柱丝杠的制造难度，那可不是一般的大。

首先加工就得用专用设备。普通的螺纹件，比如螺栓、螺母，一秒钟就能造一个，常规设备随便造。

但行星滚柱丝杠的螺纹精度高到吓人，上面还有些特殊结构，所以没法用常规方法造，生产速度也慢得很 ——说真的，可能几十分钟才能造一个。

跟谐波减速器比，反向行星丝杠的结构更复杂，对精密加工和装配的要求也高了一大截。

在制造业里，买零部件的时候能指定精度等级。

行星滚柱丝杠的精度等级从 P0 到 P7，P0 是最高级的。人形机器人大多得用P5 级精度，这 P5 级（对应 ISO 标准的 C5 级）是啥概念？就是随便找一段 300 毫米的行程，导程误差得控制在 ±0.01 毫米以内。

2024 年行业里用磨床加工丝杠，一根大概得花 45 分钟。金属用的是硬化钢，得用专用磨床慢慢磨，还得加工好几次才能成。

要是假设设备一天 24 小时不停转，不算停机维护的时间，一台设备一天大概能造 30 个左右。但实际上，设备不可能 24 小时连轴转，还得换耗材，所以实际产量可能更低。

咱假设一台 Optimus 人形机器人得用 14 个这样的部件，这么算下来，一台设备一天的产量，刚够造 2 台 Optimus 的部件。要是想实现 “一年造 10 万台” 的目标，那得买一大堆设备才行。

03

大部分行星滚柱丝杠，无法直接使用到Optimus

Scott专家刚从绿的谐波拿到个行星滚柱丝杠样品，这玩意儿称下来350克。

不过他在接受采访时也说了大实话：现在还没法确定这样品会不会用在 Optimus，或是其他品牌的人形机器人上，但单看尺寸，它可能有点太大了 —— 要知道，这还仅仅是传动部分而已。

想让它真能干活，还得驱动螺母转起来才行。这就需要在螺母周围装不少永磁体，再给外面套个带定子的外壳，这么一套下来，螺母就成了转子，定子则固定在外壳上。

除此之外，两端还得装上端盖，端盖上得有轴承面，既要保证部件密封，还得让它转起来顺畅。这么一折腾，整个执行器的外壳尺寸只会更大，再加上电机，重量恐怕得飙到 1 千克左右。

所以这么看，这个样品大概率不适合装在人形机器人的手部或者腕部，说不定腿部能用上这么大的尺寸，具体还得看实际的需求到底是啥样。

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行星滚柱丝杠的最大短板，可能就出在球关节上

不管啥设计，总有个最薄弱的地方。行星滚柱丝杠虽说精度够高，但末端的球关节，偏偏就是那个拖后腿的薄弱环节。要是连球关节都控制不好，哪怕前端丝杠传动精度再高，也根本没啥用。

这个球关节在行星滚柱丝杠的输出端，一般是由球面轴承（比如四点接触球轴承）、连接法兰和预紧机构组成的。

它的活儿也很关键：一方面要把丝杠的直线运动，转成末端执行器的多维运动（就像手腕能上下俯仰、左右偏转那样）；另一方面还得扛住机器人运动时的动态载荷（比如抓重物时产生的扭矩）。

而这个薄弱环节的问题，主要出在这三方面：

精度掉链子

球关节的球面配合有间隙（通常是 ±0.02mm），这会让末端执行器的定位误差被放大。哪怕丝杠精度能达到 P5 级（每 300mm 误差 ±0.01mm），到最后整体误差可能会涨到 ±0.05mm。

负载扛不住

机器人走路的时候，髋关节的球关节得承受3 倍体重的冲击载荷（大概 1.8kN），可它的球面接触面积，只有行星滚柱丝杠的 1/5，这么一来就特别容易磨损。

反应跟不上

传统球关节的惯性矩不小（大概 0.05kg・m²），根本没法跟上丝杠 40Hz 的动态响应频率，最后就会导致动作延迟。

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一年换一次人形机器人执行器，你能接受吗？

咱们常说 “一万小时才能成专家”，在人形机器人行业里，线性执行器部件的设计和测试标准，大多也要求 “平均无故障时间（MTBF）得超过一万小时”。

可实际情况呢？要是人形机器人一直不停转，说不定一年下来就磨坏了。要知道，工业机器人的平均无故障时间，一般都在 6 万到 6.5 万小时之间，差距可不是一星半点。

所以问题来了：一年换一次人形机器人的执行器，你能接受不？要是平均无故障时间只有一万小时，那意味着换执行器会变成常有的事儿。

这里有个特别有意思的案例，就是Nuro Robotics。他们家二代机器人用了不少线性执行器，可到了第三代，几乎把线性执行器都给弃用了—— 只在手、腕、脚踝和头部保留了一点，至于手臂、肘关节、膝关节这些部位，全换成了旋转执行器。

这家公司可是实实在在试过线性传动后，才做出这样的调整。

接下来就看其他企业会不会跟着学，是接着依赖线性传动，还是转向旋转传动。再过几个月，说不定就能看出更多苗头了。

我们猜测：特斯拉Gen3也有可能放弃一部分的行星滚柱丝杠，转向旋转传动的方式。

参考文章：https://www.youtube.com/watch?v=w7TQa687d-8