人形机器人产业爆发，化工新材料是核心

摘要：人形机器人是具备人类外形特征和行动能力的智能机器人。以双腿行走的方式，通过手臂和身体的协调完成功能，基于通用型算法和生成式AI，具备语义理解、人机交互、自主决策等能力，并利用人机交互实现任务理解与反馈，需要强大的感知计算与运动控制能力。

作为当下火热、未来空间广阔的赛道，人形机器人引来众多巨头抢滩，竞速赛一触即发。

人形机器人是具备人类外形特征和行动能力的智能机器人。以双腿行走的方式，通过手臂和身体的协调完成功能，基于通用型算法和生成式AI，具备语义理解、人机交互、自主决策等能力，并利用人机交互实现任务理解与反馈，需要强大的感知计算与运动控制能力。

人形机器人的历史可以追溯到15世纪的达·芬奇时代，但现代意义上的研制始于20世纪上半叶的美国，真正深入研究则从20世纪60年代开始。

1967年，早稻田大学成功研制出WABOT-1，WABOT-1高约2米，重160公斤，配备了肢体控制系统、视觉系统和语音交互系统，拥有仿人双手和双腿，全身共26个关节，标志着人类初步实现了双足行走的机器人技术。

进入21世纪，人形机器人技术迎来了快速发展。2000年，本田公司推出了ASIMO机器人，它能够实现0-6公里/小时的行走速度，具备实时预测动作并调整重心的能力，还能完成握手、挥手、跳舞等复杂动作。2001年12月，中国国防科技大学独立研制出中国第一台仿人机器人，标志着中国在这一领域的突破。

2009年，波士顿动力公司推出了Atlas机器人，并于2013年7月向公众展示了其原型机。Atlas采用液压驱动和电液混合模式，结合多种传感器技术，能够在复杂环境中完成跳跃、翻滚、小跑等高难度动作，展示了人形机器人在运动控制方面的巨大进步。

2012年3月，优必选公司成立，是国内较早聚焦人形机器人的企业。2016年，优必选的Alpha1S机器人在央视春晚舞台上亮相，这是国内人形机器人首次在大型公开场合展示，引起了广泛关注。

2022年9月，特斯拉在AIDay上首次发布了TeslaBot人形机器人Optimus，标志着特斯拉正式进入人形机器人领域，并迅速引领了全球人形机器人的发展浪潮。

2023年，宇树科技发布了首款通用人形机器人Unitree H1，这是国内第一台能够实现跑步的全尺寸通用人形机器人，标志着宇树科技正式进入人形机器人领域，并展示了中国在该领域的技术实力。

2025年2月22日，全球首个“城市级”人形机器人仿真训练平台升级版在上海发布。该平台在实验环境中实现了路径闭环验证，并向全球开发者开放，能够一键生成复杂场景，为人形机器人的研发和应用提供了强大的技术支持。

在人形机器人的发展过程中，化工新材料的应用起到了至关重要的作用。这些材料在提升机器人的机械性能、耐久性、轻量化、传感能力和能源效率等方面发挥了重要作用。

流程君整理了以下人形机器人所应用的热门化工新材料，如有不全，欢迎留言补充！

上游：主要包括核心零部件与基础材料供应商。核心零部件如电机、减速器、丝杠、传感器、控制器等，是机器人的关键组成部分，决定了机器人的性能和稳定性。基础材料则用于制造机器人的骨架、关节、外壳等结构部件，包括金属材料、高分子材料、电子材料等。中游：包括本体制造与系统集成。本体制造是将各种零部件组装成完整的人形机器人，涉及机械结构设计、电子电路集成、软件编程等多方面技术。系统集成则是把机器人硬件与软件深度融合，集成人工智能算法、运动控制算法等，使机器人具备自主感知、决策和执行任务的能力。下游：为人形机器人的终端应用市场，包括工业生产、社会服务、救援救灾、医疗、教育、公共安全、家庭陪护等多个领域。

聚醚醚酮（PEEK）

聚醚醚酮（PEEK）是一种高性能热塑性聚合物，因其优异的机械性能、耐化学性、耐热性和生物相容性，在人形机器人领域具有广泛的应用潜力。

可用于制造机器人的机械臂、关节连杆等部件，能在满足强度要求的前提下大幅减轻自重，实现轻量化。例如，特斯拉 optimus - gen2 二代人形机器人通过使用 PEEK 材料减重 10 公斤，并加快行走速度 30%。PEEK材料强度等性能大幅超过镁铝等材料的同时密度降低，主要被用于机器人关节、轴承等部件。

聚酰胺（PA）

聚酰胺（Polyamide，简称PA），通常被称为尼龙，是一种热塑性塑料，因其优异的机械性能、耐磨性和化学稳定性，在众多领域都有广泛应用。在人形机器人领域，聚酰胺材料因其轻量化、高强度和多功能性而得到广泛应用。

例如，OpenAI押注的人形机器人公司——挪威 1X Technologies 公司的家用机器人 Neo Gamma，其外壳采用编织尼龙材质，不仅提升了机器人的安全性，还使机器人在外观上更加亲和。

以法国 Ensta ParisTech 公司和 Flowers Lab 公司设计的机器人 Poppy 为例，其采用选择性烧结（SLS）工艺 3D 打印而成的零件中，就包括了 PA 材料制造的传动部件。

聚莱硫醚（PPS）

聚苯硫醚（Polyphenylene Sulfide，简称PPS）是一种高性能工程塑料，以其出色的耐热性、尺寸稳定性、机械强度以及良好的耐化学腐蚀性能而著称。相较金属或陶瓷材料而言，PPS 高分子复合材料减重可达 60%，综合成本更低，可应用于人体外骨骼的连接件、护板、动力中心壳体等，以及机器人的齿轮、轴承件等。

苏州纳磐新材料科技有限公司为知名机器人制造商提供 PPS 材料用于机器人关节组件项目。实验数据显示，采用 PPS 轴承的机器人关节，能量损耗降低 25%，使用寿命大大延长。在轻量化设计方面，PPS 材料的应用使机器人整体重量减轻 20%-30%，运动速度提高 15%，能耗降低 18%，续航时间延长 25%。

沃特股份作为深耕特种高分子材料及智能制造技术的企业，沃特股份在 PPS 等领域有全链条布局，为机器人产业链客户提供多元化解决方案，其 PPS 材料应用于机器人的一些核心配件中。

中科兴业其研发的 PPS 材料在机器人的机械臂、关节连杆、驱动轮等部位有应用，利用 PPS 出色的阻燃性能、机械强度等特性，提升机器人在复杂环境中的稳定性和可靠性。

南京聚隆开发的 PPS 材料具有加工性能好、成本低的优势，适用于机器人的机械臂、关节连杆、驱动轮和外壳等关键部位，助力人形机器人实现轻量化。

液晶聚合物（LCP）

液晶聚合物（Liquid Crystal Polymer, 简称LCP）是一种高性能工程塑料，具有优异的机械性能、耐热性、耐化学性和低吸湿性等特性。适用于精密元器件，是微型电机、高频信号连接器的最佳材料选择之一，可用于机器人的伺服电机连接器等电子元器件。

宇树科技 Unitree H1这是全球首款能完成原地空翻的全尺寸电驱人形机器人，其一些精密部件采用了 LCP 材料。LCP 材料的优良流动性、尺寸稳定性和耐高温性能，使其在高频信号连接器等关键部件中发挥重要作用，确保了机器人在高精度、高频率复杂环境下的稳定性和可靠性。

热塑性弹性体（TPE）

热塑性弹性体（Thermoplastic Elastomer，简称TPE）是一类结合了橡胶的弹性和塑料的加工便利性的材料。具备绝缘性好、材质轻、可回收利用、抗静电等特点，且具有独特的软弹肉感和温感性能，是较主流的仿生皮肤材料，可用于生产仿生机器人的外壳皮肤，以及机器人手臂中的抗扭曲 TPE 低压电力电缆。

另外TPE 的弹性和可变形性可在人形机器人关节部位起到缓冲和减震作用，减少关节运动摩擦与磨损，延长关节使用寿命，使机器人动作更灵活、自然、流畅。像波士顿动力的 Atlas 人形机器人，虽然没有明确表明其关节部位使用了 TPE，但从关节需要具备的缓冲减震、灵活转动等性能要求来看，TPE 是非常适合的材料，未来有可能会应用在类似机器人的关节中。

聚二甲基硅氧烷（PDMS）

聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane，简称PDMS）是一种透明、柔软且具有生物相容性的硅橡胶材料，可作为电子皮肤的基底材料，具有优异的柔弹性，断裂伸长率＞100%，其表面可修饰特性便于与传感器集成，能很好地满足电子皮肤对柔韧弹性与力学强度的要求。

汉威科技是国内气体传感器龙头，开发了柔性压力传感器。该公司的柔性压力传感器专利技术特别适合于机器人行业，其采用 PDMS 等柔性材料制成，具备柔软、轻薄且高灵敏度的特点，能够让机器人感知到物体的压力、地点和方位以及硬度等信息，可应用于机器人电子皮肤，使机器人在与外界交互时更加灵敏和自然。

东岳硅材的硅橡胶产品、新安股份的高温硅橡胶产品、合盛硅业的有机硅产品、兴发集团和润禾材料的相关产品等，都以 PDMS 为原料或包含 PDMS 成分，为人形机器人电子皮肤提供柔韧性、生物相容性以及柔软耐用、高灵敏度的材料支持，使电子皮肤能更好地模拟人类皮肤的触感和性能，同时确保在各种环境下的稳定性和可靠性。

聚酰亚胺（PI）薄膜

聚酰亚胺（Polyimide，简称PI）薄膜因其优异的耐热性、机械性能、电绝缘性能以及化学稳定性，在高耐温性方面表现突出，长期使用温度＞300℃，适用于工业场景下的极端环境，可作为电子皮肤的基底材料，承载电子皮肤并确保其与生物皮肤或其他材料相容。

聚酰亚胺可作为基底材料集成多种类型的传感器和信号处理电路，使机器人能够实现与环境接触力、温度、湿度、震动、材质、软硬等特性的检测。目前日本公司XELA Robotics应用于机器人的产品uSkin采用的就是硅橡胶。

作为敏感材料，聚酰亚胺可以与碳纳米管、石墨烯等新型材料结合，提升灵敏度和响应速度，感知更微弱的力和环境变化。

超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）

超高分子量聚乙烯纤维（Ultra-High Molecular Weight Polyethylene，简称UHMW-PE）以其卓越的机械性能，如高强度、高模量、轻量化和优异的耐磨性及化学稳定性而著称。，可用于机器人灵巧手等腱绳结构，能够承受较大的拉力，同时具备良好的柔韧性，有助于实现机器人手部的精细动作和灵活操作。

在人形机器人的灵巧手系统中，UHMW - PE 纤维是腱绳的理想材料。比如特斯拉 Optimus 发布会展示的 22 自由度灵巧手，采用 “行星齿轮箱 + 丝杠 + 腱绳” 结构，奠定了腱绳材料在灵巧手系统中的核心地位。

南山智尚的超高分子量聚乙烯纤维已成功送样给人形机器人灵巧手公司，用于腱绳部位。该纤维强度高，是同等截面钢材的 7-10 倍，能承受机器人手部频繁运动产生的拉力；同时重量轻，仅为钢材的 1/8，可降低机器人整体能耗，使手部动作更精准、灵活。

ABS工程塑料即PC+ABS（工程塑料合金）

聚碳酸酯-ABS（PC-ABS）塑料是一种结合了聚碳酸酯（PC）和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）优点的工程热塑性塑料。既具有 PC 树脂的优良耐热耐候性、尺寸稳定性和耐冲击性能，又具有 ABS 树脂优良的加工流动性，能应用于薄壁及复杂形状制品，保持优异的性能和成型性，可用于制造人形机器人的外壳。

软银集团推出的人形机器人 NAO 大量使用了 PC - ABS 塑料。PC - ABS 材料兼具优良的耐热性和加工流动性，是制造复杂形状构件的理想选择，这使得 NAO 机器人在运行中具有较好的稳定性和耐碰撞性能，能够满足机器人在各种动作和场景下对材料的要求。

碳纤维复合材料（CFRP）

碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer，简称CFRP）因其卓越的机械性能、高强度重量比、优异的抗疲劳性和耐腐蚀性，可应用于机器人的机械臂，可使机械手臂的总质量控制在 5 - 15kg，较铝合金减轻 30%，能有效提升机器人的安全稳定性。此外，碳纤维的导热性与设计灵活性使其可集成于机器人热管理系统，优化能耗效率。

波士顿动力 Atlas 机器人其腿部结构和部分承重部件采用了碳纤维材料。这有效减轻了腿部重量，增强了运动性能，使其能够做出奔跑、跳跃、攀爬等复杂动作。在进行跳跃动作时，碳纤维复合材料的高强度和耐疲劳性能，保证了关节在承受巨大冲击力的情况下依然能够正常工作。

本田 ASIMO 机器人腿部关节和支撑结构中使用了碳纤维复合材料，既减轻了重量，又提高了耐久性，使其能够更灵活地行走和跑步，适应不同的运动场景。

特斯拉 Optimus在设计中计划使用碳纤维材料，以实现轻量化和高强度，从而提升其运动效率和续航能力，帮助机器人在运行过程中更加节能、灵活。

宇树科技 Walker 机器人部分外壳和结构部件采用了碳纤维材料，减轻了整体重量，提高了机器人的稳定性和耐用性，使其在各种动作和场景下都能有更好的表现。

浙江大学杭州国际科创中心人形机器人创新研究院联合镜识科技推出的机器狗使用碳纤维作为小腿部件，提升了运动效率，为机器人的设计提供了更大的灵活性与可能性。尽管这是机器狗而非人形机器人，但也充分展示了碳纤维复合材料在机器人领域的应用优势，为人形机器人的相关应用提供了参考。