2025-06-30 镁合金与PEEK材料如何加速机器人轻量化

出品：机器人新材料

随着机器人技术的不断进步，轻量化已成为提升机器人性能的关键。特别是在人形机器人领域，轻量化不仅能够提高机器人的续航能力，还能提升动态响应速度和灵活性。当前，镁合金和PEEK材料作为两大主流轻量化材料，正逐渐应用于机器人结构件和核心部件，推动人形机器人技术的升级。

机器人轻量化的必要性轻量化的主要目标是减少机器人的总体重量，从而提高运动效率和续航能力。在机器人领域，特别是人形机器人，重量的减轻对于提升运动的动态响应速度至关重要。减轻机器人的四肢、躯干等部位的重量，可以有效降低转动惯量，使得电机能够更加高效地加速和减速，提升机器人的动作灵敏度。在人形机器人产品的迭代过程中，许多主流厂商通过自研高扭矩密度电机、拓扑优化结构以及一体化伺服模组等技术，逐步降低整机的重量。

图：诺铂 镁合金机器人零件 CNC加工案例

镁合金具有巨大潜力的轻量化材料镁合金因其低密度、较高的比强度和优异的减震性，成为理想的轻量化材料之一。与铝合金相比，镁合金的密度仅为铝合金的2/3，但在比强度、减震性、电磁屏蔽性等方面具有显著优势。镁合金广泛应用于机器人结构件，尤其是在承载部件和外壳设计中。

过去，镁合金的高成本、成型工艺复杂以及耐蚀性较差，一度制约了其广泛应用。近年来，随着镁合金生产工艺的不断改进和价格的逐步下降，镁合金的应用范围逐渐扩大。特别是半固态压铸技术的成熟，进一步提升了镁合金的加工安全性和性能，使其成为人形机器人轻量化的重要材料之一。

埃斯顿与宝武镁业合作推出的镁合金工业机器人，通过镁合金的应用，成功减重11%，提升了节拍速度和能效，表现出色。这表明，镁合金不仅能减轻重量，还能提升机器人性能，成为人形机器人领域的核心材料。

图：君华 机器人PEEK齿轮

PEEK材料高性能的理想选择PEEK（聚醚醚酮）材料是一种高性能工程塑料，因卓越的机械性能、耐热性、耐磨性、耐腐蚀性等特性，在机器人领域的应用前景广阔。与金属材料相比，PEEK在比强度和绝缘性等方面具有明显优势，尤其适用于人形机器人的核心关节零部件和其他要求高耐久性的部件。

尽管PEEK材料的成本较高，但随着生产工艺的不断优化和需求的增长，其价格有望逐步下降。预计未来，PEEK将成为机器人领域的主流材料，尤其是在需要高强度、耐磨损和耐高温的关键部位，如机器人关节和结构件。PEEK材料的一个突出优势是其优异的耐化学性和耐水解性，这使得PEEK在复杂环境下的应用更加广泛，特别是在工业和医疗机器人中，PEEK的表现尤为突出。

多材料协同应用才是未来发展趋势虽然镁合金和PEEK各自具有优异的性能，但单一材料难以同时兼顾强度、刚性、成本和加工工艺等多方面的需求。未来，机器人领域的轻量化设计将更多地采用多材料协同应用的方式，镁合金、碳纤维和PEEK等材料的组合，以在不同部位实现材料的最优性能。这种多材料协同的设计理念可以使各个部件在保证强度和刚性的同时，最大程度地减轻机器人的整体重量。碳纤维可用于机器人外壳和四肢，提供高强度和刚性。镁合金则应用于承载部件，提供良好的减震性能和轻量化效果。PEEK材料则可用于核心关节，提供优异的耐磨性和耐热性。

随着机器人需求的快速增长，轻量化材料的市场规模也将不断扩大。预计到2035年，机器人领域对PEEK材料的需求将达到350亿元人民币。伴随这一趋势，镁合金和PEEK材料的应用前景将进一步拓展，为人形机器人等领域的技术创新提供强大的材料支持。