【原创【�/font>材料与结构双驱动：人形机器人轻量化撬动商业化未来

中国粉体网讯轻量化是人形机器人实现灵活运动、延长续航时长的关键手段，也是其从实验室走向规模化量产的核心突破口。当前人形机器人轻量化主要沿着两大路径推进：结构轻量化与材料轻量化。前者通过设计优化实现“去冗余”减重，后者依靠新型材料应用实现“降密度”增效，两者协同发力构建起轻量化技术体系、�/p>

来源：东吴证券研究所

结构轻量匕�/span>

结构轻量化核心逻辑是通过优化结构设计实现材料高效利用，主要涵盖参数优化、拓扑优化与集成化三大技术手段、�/p>

参数优化：参数优化主要通过调整机器人整机尺寸、优化核心零部件布局、调整零部件及材料厚度等方式实现。例如，可通过强化关键连接件的刚性，精简功能重叠的“冗余”零部件，在保障结构稳定性的同时实现轻量化设计。与此同时，参照人体关节的差异化运动特性，针对机器人的各个关节，依据其实际承力需求与运动性能指标进行定制化选型，从而让每一处关节都达到与整机工况“最适配”的理想状态、�/p>

机器人关节模组参数对� 来源:泰科机器亹�/p>

拓扑优化：拓扑优化是对材料删减的进一步细化，在给定设计空间内通过优化材料分布，在保障性能的前提下最小化材料用量。例如，Albers等针对ARMAR III机器人胸腔支撑结构，提出“基础拓扑优化+动态耦合效应拓扑优化”的双阶段方法，基于复合材料设计出重量仅2.7公斤的高刚度结构，较传统金属结构减重40%、�/p>

胸腔支撑结构优化 来源：Albers.Methods for Lightweight Design of Mechanical Components in Humanoid Robots

不过当前人形机器人轻量化仍处于早期阶段，初创企业较多且人才储备不足，这导致拓扑优化的规模化应用尚需产业成熟度进一步提升、�/p>

集成化设计：集成化设计借鉴新能源车轻量化经验，成为结构减重的重要方向。一方面是关节模组集成化，将伺服驱动器、电机、减速器等核心部件集成为一体化模组，减少连接件使用并节省空间，提升更换便利性；另一方面是结构件一体化，依托在汽车领域成熟的一体化压铸技术，减少零件数量与生产工序，实现减重与强度提升双重目标、�/p>

尽管结构轻量化潜力巨大，但当前发展仍受两大因素制约：一是技术路径尚未收敛，整机及零部件方案百花齐放，核心性能未达理想状态，厂商难以集中精力推进结构优化；二是跨界整合能力不足，结构轻量化需从整机视角统筹设计，要求企业深度掌握零部件性能与材料特性，而当前本体厂商与零部件企业的协同研发机制尚未完善、�/p>

材料轻量匕�/span>

材料轻量化通过采用低密度、高性能材料替代传统金属，成为轻量化的另一核心抓手，其中镁合金与PEEK材料表现最为突出。镁合金作为优质轻质合金，具备比铝更高的比强度、良好的散热性与减震性，且可完全回收、�/p>

铝合金、镁合金、钢主要参数对比 来源：东吴证券研究所

镁合金在人形机器人领域已有应用尝试，例如今年 12 月，众擎机器人重磅发布的全尺寸高效能通用人形机器人T800，其流线型机身便采用了航空级高强度镁铝合金、�/p>

T800 来源：众擎机器人

PEEK材料则凭借卓越性能占据工程塑料金字塔顶端，成为“以塑代钢”的优选材料。其比强度为铝合金的8倍，密度仅为铝合金的1/2，替代后可使人形机器人骨架减�?0%，同时具备优异的耐磨性、耐热性与绝缘性，能保障频繁运动中的长期稳定。近期灵心巧手联合轻镁智塑推出的PEEK摆线减速器，进一步验证了其在机器人核心部件的应用潜力、�/p>

来源：轻镁智塐�/p>

不过PEEK材料规模化应用仍面临成本与技术壁垒。其核心原材料DFBP（二氟二苯甲酮）合成工艺复杂，需在高温高压等苛刻条件下进行，且生产过程对设备精度、温湿度控制要求极高。当前PEEK纯树脂价格约30万元/吨，成本压力较大、�/p>

总体来看，人形机器人轻量化正处于结构优化与材料革新并行推进的发展阶段。随着产业进步与上下游联合研发的深化，结构优化与材料革新的协同效应将逐步释放、�/p>

参考来溏�

东吴证券《人形机器人轻量化：产业化前夕的进修课，应用为重——人形机器人深度研究系列九《�/p>

Albers.Methods for Lightweight Design of Mechanical Components in Humanoid Robots

(中国粉体网编辑整�?月明)

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