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近年來，得益于生成式人工智能技術(shù)的突破性進(jìn)展，人形機器人產(chǎn)業(yè)熱度不斷走高，包括華為、小米、騰訊、特斯拉、宇樹科技等國內(nèi)外科技企業(yè)紛紛入局加碼相關(guān)賽道。

行業(yè)分析報告顯示，2023年，我國人形機器人產(chǎn)業(yè)進(jìn)入爆發(fā)期，產(chǎn)業(yè)規(guī)模增長至39.1億元，同比增長85.7%；預(yù)計2024年、2025年人形機器人產(chǎn)業(yè)將持續(xù)高速增長，2026年中國人形機器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模將突破200億元。

機器人本體輕量化技術(shù)是目前研究的重點方向之一，能解決在緊密空間內(nèi)的人與機器人的緊密協(xié)作、保證機器與人類一起協(xié)作工作時不會受到機器的傷害、提高機器人的機動靈活性等問題。

肢體骨骼是支撐人形機器人進(jìn)行各種行動的基本框架，其應(yīng)用場景包括外殼材料、脊椎、大臂、小臂、大腿、小腿等結(jié)構(gòu)件，常用材料包括鋼材、鋁合金、鎂合金、碳纖維、高分子材料等。在輕量化趨勢下，“以塑代鋼”也是人形機器人生產(chǎn)制造的熱門話題，本文將為大家介紹8種人形機器人常用的高分子材料。

一、聚醚醚酮PEEK

2024年初，特斯拉展示了Optimus-Gen2二代人形機器人，在不犧牲性能的情況下減重10公斤，并加快行走速度30%，所依靠的是一種輕量化材料——PEEK材料。PEEK是人形機器人生產(chǎn)制造的重要原材料之一。

PEEK中文名聚醚醚酮，是在主鏈結(jié)構(gòu)中含有一個酮鍵和兩個醚鍵的重復(fù)單元所構(gòu)成的高聚物，屬特種高分子材料，是綜合性能和產(chǎn)品附加值最高的特種工程塑料。

PEEK性能全面，在剛性方面優(yōu)于絕大多數(shù)特種工程塑料，兼具韌性、機械性能，以及優(yōu)異的耐熱、耐磨、耐腐蝕性能。PEEK比強度大、密度低。在滿足強度要求的前提下，PEEK可以大幅度減小材料本身的自重，成為實現(xiàn)輕量化的解決方案，工業(yè)領(lǐng)域“以塑代鋼”應(yīng)用空間廣闊。

PEEK可通過與碳纖維、玻纖等材料復(fù)合來提高材料的綜合性能。借助于碳纖維很高的拉伸強度和彈性模量，碳纖維復(fù)合PEEK材料展現(xiàn)出更高的韌性、抗沖擊性、比強度、熱穩(wěn)定性，適用于機器人機械臂、關(guān)節(jié)連桿等部位，在人形機器人領(lǐng)域潛在應(yīng)用空間很大。

預(yù)計在人形機器人1000萬臺的需求下，使用PEEK實現(xiàn)輕量化將拉動10.5萬噸的PEEK增量，帶來525億元的PEEK市場規(guī)模。

全球PEEK供應(yīng)商包括威格斯、中研股份、浙江鵬孚隆、沃特股份、君華特塑、華密新材料、同益實業(yè)等。

二、聚酰胺（PA）

來自法國的Ensta ParisTech公司和Flowers Lab公司設(shè)計的機器人Poppy，除馬達(dá)和電子電路以外，所有零件都是3D打印的，采用的是選擇性燒結(jié)（SLS）工藝，材料為聚酰胺（PA）。

尼龍（Nylon），中文名聚酰胺，英文名稱Polyamide（簡稱PA），是分子主鏈上含有重復(fù)酰胺基團—NHCO—的熱塑性樹脂總稱。產(chǎn)品應(yīng)用廣泛，幾乎覆蓋每一個領(lǐng)域，是五大工程塑料中應(yīng)用最廣的品種，密度低，機械強度、剛度、硬度、韌性高、耐老化性能好、機械減振能力好、良好的滑動性、優(yōu)異的耐磨性、機械加工性能好、用于精密有效控制時、無蠕動現(xiàn)象、抗磨性能良好、尺寸穩(wěn)定性好。缺點是吸水性強。

人形機器人主要應(yīng)用的尼龍材料是PA66、PPA。相關(guān)供應(yīng)商包括：金發(fā)科技、艾曼斯、巴斯夫、贏創(chuàng)等。

此外，“塑料智造2025——第二屆特種工程塑料論壇”將于12月16日在廣州·金發(fā)國際交流中心舉辦，本次論壇邀請廣汽集團智能機器人負(fù)責(zé)人閆春香博士分享《機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展對特種塑料定制化的需求與挑戰(zhàn)》主題。歡迎參會參展！聯(lián)系人：胡女士180 2628 8257

三、PC/ABS

軟銀集團推出的人形機器人NAO主要材料為聚碳酸酯-ABS塑料、聚酰胺和碳纖維增強熱塑性塑料。

ABS工程塑料即PC+ABS（工程塑料合金），在化工業(yè)的中文名字叫塑料合金，之所以命名為PC+ABS，是因為這種材料既具有PC樹脂的優(yōu)良耐熱耐候性、尺寸穩(wěn)定性和耐沖擊性能，又具有ABS樹脂優(yōu)良的加工流動性。所以應(yīng)用在薄壁及復(fù)雜形狀制品，能保持其優(yōu)異的性能，以及保持塑料與一種酯組成的材料的成型性。ABS工程塑料最大的缺點就是質(zhì)量重、導(dǎo)熱性能欠佳。它的成型溫度取于它們兩者原料的之間溫度，就是240-265度，溫度太高ABS會分解，太低PC料的流動性不良。

科思創(chuàng)生產(chǎn)的?？寺?聚碳酸酯和拜本蘭?（PC+ABS; PC+ASA共混料）樹脂可用于人形機器人制造。

四、聚苯硫醚PPS

聚苯硫醚（Polyphenylene sulfide，PPS）全稱為聚苯基硫醚，是分子主鏈中帶有苯硫基的熱塑性樹脂，是一種綜合性能優(yōu)異的特種工程塑料。

中科興業(yè)為人形機器人推出PPS材料，相較金屬或陶資材料而言，PPS高分子復(fù)合材料減重可達(dá)60%，綜合成本更低。不屏蔽電磁信號，且具有良好的耐溫性、電絕緣性、自阻燃以及耐磨性等，能夠適用于各種要求的智能機器人應(yīng)用。

應(yīng)用領(lǐng)域：人體外骨骼（連接件、護板、動力中心殼體等）、齒輪、軸承件。

相關(guān)材料供應(yīng)商：中科興業(yè)等。

五、液晶聚合物L(fēng)CP

普通工業(yè)機器人，關(guān)節(jié)在2-10軸之間，而人形機器人關(guān)節(jié)數(shù)量預(yù)計在40個以上(特斯拉Optimus 40個)，每一個關(guān)節(jié)都需要一臺伺服電機，所以伺服電機是人形機器人的主要核心零部件之一。

機器人的伺服電機連接器等電子元器件中廣泛使用特種工程塑料，尤其是LCP材料。LCP（Liquid Crystal Polymer）又稱液晶聚合物，具有流動性好、尺寸穩(wěn)定性好、耐高溫、高頻介電穩(wěn)定性等優(yōu)異性能，適用于精密元器件，是微型電機、高頻信號連接器的最佳材料選擇之一。

相關(guān)材料供應(yīng)商：金發(fā)科技、沃特股份等。

六、碳纖維復(fù)合材料

碳纖維復(fù)合材料也稱為“CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)”，是用樹脂(主要是環(huán)氧樹脂)將碳纖維固化而成的復(fù)合材料。作為一種輕且堅固、輕且堅硬的材料，被廣泛應(yīng)用于體育產(chǎn)品、工業(yè)產(chǎn)品、飛機和汽車等領(lǐng)域。

碳纖維在人形機器人中的應(yīng)用主要在于機械臂，國內(nèi)機構(gòu)分析相關(guān)產(chǎn)品證明使用碳纖維復(fù)材制作的機械臂整體質(zhì)量較鋁合金減輕30%，臂架重心和震動均因此有所降低，有效提升了安全穩(wěn)定性。

碳纖維應(yīng)用于機器人輕量化結(jié)構(gòu)材料，主要優(yōu)勢體現(xiàn)在：

①自重輕、能耗低，生產(chǎn)效率高，機械臂自重越輕，其運動慣量越小。碳纖維復(fù)合材料密度僅為鋼材的1/3，較鋁合金輕30%。

②強度大、承載多，功能多樣化，碳纖維復(fù)合材料的比強度、比模量均比鋼高，其抗拉強度一般在3500MPa以上，是鋼的7-9倍。

③蠕變小、精度高，碳纖維復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)極低、蠕變小，能夠適應(yīng)溫差較大的工作環(huán)境。

④碳纖維復(fù)合材料具有良好的耐疲勞性，維護/更新頻率低。

相關(guān)材料供應(yīng)商：蘇州挪恩復(fù)材、博實碳纖維等。

七、有機硅

有機硅即有機硅化合物，是指含有Si-C鍵、且至少有一個有機基是直接與硅原子相連的化合物。具有柔軟親膚、耐高低溫、耐輻射、無毒無味、以及生物相容性和環(huán)境穩(wěn)定性好等特點，一直在汽車、飛機、軍事技術(shù)、電子設(shè)備等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，在柔性電子器件、柔性機器人等領(lǐng)域的應(yīng)用前景可觀。

軟體機器人的手部通常需要能夠執(zhí)行精細(xì)的操作，同時與人類安全互動，有機硅的柔韌性、透明性和生物相容性可以滿足材料使用需求。Soft Robotics 公司開發(fā)的軟體機器人手就是用硅膠制成的，可以用于包裝、裝配和食品加工等行業(yè)。

相關(guān)材料供應(yīng)商：?？嫌袡C硅、新安天玉等。

八、熱塑性彈性體TPE

長鴻高科在投資者互動平臺表示，公司主營產(chǎn)品TPE具備絕緣性好、材質(zhì)輕、可回收利用、抗靜電等應(yīng)用特點，且具有獨特的軟彈肉感和溫感性能，是較主流的仿生皮膚材料。目前市面上已有不少商家使用TPE材料生產(chǎn)仿生機器人的外殼皮膚，以及機器人手臂中的抗扭曲TPE低壓電力電纜。

TPE材質(zhì)常溫下表現(xiàn)出橡膠的彈性，高溫下可塑化制成高分子材料，其力學(xué)性能與橡膠相似，并可按熱塑性塑料加工或再利用，具有醫(yī)療級的安全性。

TPE應(yīng)用于人形機器人的優(yōu)點：

（1）易加工處理。適用于注塑、熱熔和溶膠等各種工藝，且制造周期較短，可以直接與各種塑料如ABS混合。

（2）柔軟而接近皮膚的質(zhì)地。TPE材料質(zhì)感柔軟、容易染色、色調(diào)均勻、穩(wěn)定性好。

（3）優(yōu)良的抗拉強度。TPE伸長率可以達(dá)到十倍以上。

相關(guān)材料供應(yīng)商：長鴻高科、巴陵石化等。