碳纤维行业报告：碳纤维是人形机器人轻量化的核心材料（18页）

行业报告下载 2023年12月18日 07:14 管理员

机器人前期受限于灵活性差、工作效率低，无法规模推广。而机器人本体轻量化技术是解决以上问题的主要途径之一，本体轻量化后的机器人可大幅提高运动机动性+工作效率，改善操作速度+动作准确度，同时减轻运动惯性，提高机器人安全性。机器人轻量化结构材料需满足：①强度高，②较大的弹性模量和弹性极限，③ 较大的震动阻尼，④轻量化等性能。传统工业机器人制造最常见材料是各种合金钢等，当前机器人常用轻量化材料包括镁合金、铝合金、碳纤维复合材料、工程塑料等。强度大、承载多，功能多样化。机械臂在实现轻自重同时，要保证具备足够负载能力。机械手臂承受的基本重量包括手臂本身重量+其手爪抓取工件的最大重量，碳纤维复合材料的比强度、比模量均比钢高，其抗拉强度一般在 3500MPa 以上，是钢的 7-9 倍。蠕变小、精度高，适应能力强。碳纤维复合材料热膨胀系数极低、蠕变小，能够适应温差较大的工作环境。例如一款专为电力巡检机器人配备的矩形可伸缩式机械臂管，其在严寒、高温等恶劣气候环境下工作性能稳定，可精确快速地完成指令，因此在许多特定工作环境下，机器人设计优先选择碳纤维复合材料。耐疲劳、寿命长，使用成本低。碳纤维复合材料具有良好的耐疲劳性，维护/更新频率低。碳纤维复合材料机械臂的实际耐疲劳性一般受制于复合材料铺层方向与载荷方向的角度设计，需针对机械臂所承受载荷与实际工况设计专门制作方案。