在人形机器人量产化、商业化的前夕，本体的重量是很多厂商不得不面对的一个难题。因为人形机器人对重量极其敏感，每增加 1 公斤自重，其关节负载与能耗将呈几何级增长，从而导致续航缩水等问题，而且过重的机身还会限制其运动的灵活性，阻碍其在家庭服务、工业协作等场景的普及。

所以业内一直以来也在积极寻求机器人轻量化的解决方案。

以特斯拉为例，2023 年 12 月其发布了 Optimus Gen2，较 GEN1 的一大亮点就是在不牺牲性能的前提下实现了轻量化，Gen2 重量减轻了 10 kg，达到了 63 kg；2024 年 11 月其发布了 Optimus 新一代灵巧手接抛球演示，特斯拉工程师强调后续工作重点之一便是实现前臂减重。

而且在最近，马斯克在接受采访时表示，V3 设计较 V2 有大幅改进，新一代设计的核心是进一步降本增效，倾向于更轻的身体，更紧凑的设计结构、更易于量产的技术方案。其中对应的一个重点是 PEEK 材料。

从这些不难看出，不管 Optimus 怎么变化，轻量化一直都是他们在发力的方向。

人形机器人轻量化乃大势所趋

轻量化的优势

和人类减肥一样，人形机器人减重天然具备许多优势，最明显的一点就是续航能力提高，目前人形机器人可携带的电量有限，在电池的能量密度、技术水平暂时无法实现快速迭代的当下，使用轻量化材料减重能够提升其续航能力，在很多场景中，续航能力就是影响机器人落地效果的关键，比如在一些远程协助、长时间巡逻等任务场景中，续航能力直接影响可用性。

而且轻量化可以降低人形机器人的运动惯性，相较于工业机器人，人形机器人手部、腿部等部位自由度明显提升，对灵活性的要求更高。机器人自身重量大将会导致运动惯性大，既会降低部件的使用寿命，又会影响动作的效率和精准度。

在性能方面，机器人减重后的表现也会提升，轻量化的结构能够尽可能地为其他部件设计提供自重余量，比如可以预留更多空间给各类传感器、执行器等关键组件，便于后续功能的拓展与升级，整体提升人形机器人的性能表现。

此外，机器人过重的话对于用户来说有很大的安全隐患，而轻量化的人形机器人在发生碰撞时，对人体的伤害更小，也有利于保障人身安全。

轻量化的路径

目前，人形机器人轻量化的路径大体可以分为结构轻量化和材料轻量化。

结构轻量化通过优化机器人结构形状、尺寸和拓扑来实现减重。例如，采用一体化关节、或者直接减少不必要的外观结构件。该方案无需更换材料，且具有成本低、易实现的优势。在机器人整机重量分布中，关节模组占比较大，结构件次之。

材料轻量化则是通过采用高强度轻质材料替代传统金属，在保证结构强度的同时实现减重。这些轻量化材料主要为高端工程塑料、碳纤维复合材料和镁铝合金。高端工程塑料包含 PEEK、PA、PPS、LCP、TPE、UHMW-PE 等。

以塑代钢，PEEK 材料优势明显

PEEK 材料即聚醚醚酮，是一种半结晶热塑性材料，熔点 343°C，结晶度为 30%，属于特种工程塑料。

相较于金属材料，PEEK 的优势是质量轻、比强度大，在相同重量下，PEEK 的比强度远超传统金属材料，约为钢材的 21 倍、铝合金的 8 倍。在满足强度要求的同时，还能大幅减轻材料自重，而且绝缘性、耐化学性方面均优于普通金属。

作为一种高分子新材料，PEEK 主要用于替代金属材料，在「以塑代钢」、「轻量化」的大背景下，PEEK 以其优异的性能可以在中高端领域逐步替换金属材料的使用。

而相比其他主要工程塑料，PEEK 的性能全面、优势显著，是公认的性能最好的热塑性材料之一。具体来看，PEEK 更耐高温，玻璃化转变温度高达 143℃，熔点在 334℃ 左右，可在 250℃ 长期使用，短期使用温度甚至可达 300℃ 以上。并且其拉伸强度可达 100 MPa 以上，弯曲强度和模量出色，具备良好的韧性和抗冲击性能，刚柔并济，在承受复杂应力时不易发生断裂。

耐腐蚀性上，PEEK 对大多数化学试剂具有不错的耐受性，包括有机溶剂、酸碱等，在强腐蚀性的化学环境和复杂的工业介质中，能保持自身性能不受影响。而且其可在 250℃ 的高温条件下保持较高的耐磨性，低摩擦系数和耐磨性使其在制造轴承、齿轮等运动部件时，能有效减少磨损，延长使用寿命。此外，PEEK 还具有易于注塑成型、挤出成型和切削加工等不错的加工特性。

在人形机器人中，基于减重效果和成本优化的特性，PEEK 主要部件包括肢体骨骼与关节、机械臂、齿轮与链条、轴承与螺栓、传感器和执行器外壳、装饰部件、电池外壳与绝缘部件等。在骨架上，相比金属材料，PEEK 骨架能够减重 40%，同时保持足够的强度和刚性，满足机器人的负载和灵活性需求。

对于人形机器人来说，材料的选择往往决定了其性能的上限，在机械强度等性能的表现上，PEEK 非常契合人形机器人的性能需求，是轻量化的首选材料。

此前 Optimus-Gen2 能在不牺牲性能的情况下减重 10 公斤，主要靠的就是轻量化 PEEK 材料，而 Gen3 轻量化材料将延续该方案，特斯拉计划显著提升 Gen3 中 PEEK 材料的使用比例，覆盖电机、轴承、外壳等更多部件。

量产加速下 PEEK 材料站上风口

在机器人量产化方面，特斯拉 CEO 马斯克在 7 月的财报会议上表示，今年年底将推出人形机器人 Optimus 第 3 版原型机，预估 2026 年开始量产 Optimus，目标 5 年内年生产 100 万台。

同样是在 7 月，国产机器人接连爆出订单，先是智元机器人和宇树科技中标「中移（杭州）人形双足机器人代工服务采购项目」，采购的项目总预算为 1.24 亿元（含税）。而后优必选科技中标觅亿(上海)汽车科技有限公司 9,051.15 万元机器人设备采购项目，这也是目前全球人形机器人企业中标金额最大的采购订单。

大摩此前的报告预测，到 2050 年全球「类人机器人市场」的价值将超过 5 万亿美元。并且大摩还提出，最近中国已经出现了几笔大的机器人商业订单，这一事实支撑了他们的观点。

目前市场普遍认为，在人形机器人对于轻量化材料需求强烈的背景下，PEEK 材料凭借其轻量化和物理性能方面的优势，将迎来快速发展期。根据沙利文咨询的相关预测，在假设我国 PEEK 材料主要终端应用产品维持不变的情况下，2022 年至 2027 年，国内 PEEK 材料市场需求量将由 2,334 吨提升至 5,079 吨，对应年复合增长率约为 16.8%。

在人形机器人量产加速，轻量化成为大势所趋的背景下，PEEK 材料的好日子可能才刚刚开始。