【扫上图二维码或点击下方小程序，加入星球即可获取所有资料】11月9日，南山智尚在投资者互动平台透露，公司已经开发出适用于机器人灵巧手的超高分子量聚乙烯腱绳，目前正在推进客户认证。一根纤维绳，为什么会用在人形机器人上？

因为机器人的手指需要像人手一样弯曲、伸展，还要能抓住不同形状的物品。部分灵巧手采用腱绳传动，把电机安装在手掌或小臂内，通过绳索牵引手指关节。

机器人手部空间有限，普通绳索很难同时满足高强度、低变形和反复弯折的要求，因此需要使用专门的高性能纤维。

11月12日，华安证券发布人形机器人新材料专题报告，研究了PEEK、碳纤维、腱绳材料、LCP、电子皮肤和人工肌肉等材料的应用。

根据宇树科技招股书引用的高工机器人预测，2030年全球人形机器人销量有望达到60.57万台，市场规模约150亿美元。

一、PEEK与碳纤维

2023年12月的时候，特斯拉展示了第二代Optimus机器人，整机重量相比第一代减少约10公斤，行走速度提高30%。

减轻重量可以降低机器人行走时的能耗，也能减少关节电机需要承担的负荷。

PEEK是一种高性能工程塑料，密度远低于钢材和铝合金，同时具有耐高温、耐磨损和自润滑等特点，可以用于机器人骨架、关节齿轮、轴承及部分减速器零件。

不过，纯PEEK在刚性和抗变形能力上是有局限的，因此厂家还会把碳纤维加入PEEK，制成碳纤维增强复合材料。

根据君华股份公布的测试数据，PEEK加入30%碳纤维以后，拉伸强度从90MPa提高到210MPa，弯曲强度从150MPa提高到298MPa。

这种复合材料适合用在需要承受反复运动和摩擦的关节零件中。

华安证券假设2030年全球人形机器人销量达到60万台，平均每台使用6.9公斤PEEK、8.5公斤碳纤维，测算两种材料的需求分别达到4140吨和5100吨。

其中PEEK的预计用量，相当于2024年全球PEEK总需求的约四成。

国内PEEK企业中，中研股份现有产能约1000吨，已开发机器人关节、精密齿轮等应用材料。

碳纤维方面，光威复材和中简科技已经具备高性能碳纤维生产能力，南京聚隆则在开发PEEK、碳纤维等机器人用改性材料。凯盛新材布局的PEKK与PEEK同属聚芳醚酮类材料，也具有耐热、耐磨等性能。

二、灵巧手腱绳材料

机器人灵巧手的传动方式主要有齿轮、连杆、丝杠和腱绳等。

腱绳方案可以把部分电机布置在小臂，通过绳索带动手指活动，减少手部空间占用。

随着灵巧手自由度增加，对腱绳的数量和性能要求也会提高。

目前主要研究三种高性能纤维。

1、超高分子量聚乙烯纤维

简称UHMWPE，具有重量轻、抗拉强度高和耐磨损等特点，已经用于高端绳索、防护装备等领域。

它的不足是耐高温能力相对较弱，长期承受拉力还可能发生蠕变，也就是绳索逐渐伸长，影响手指动作精度。

同益中已经针对灵巧手开发了100余款腱绳产品。根据公司半年报，相关项目完成了多款产品定型，并形成小规模订单。

南山智尚也已经完成多家机器人客户的送样认证，获得小批量订单。

2、芳纶纤维

芳纶的耐高温性能和抗蠕变能力优于超高分子量聚乙烯，更适合长期承受拉力或工作温度较高的场景。

其中，对位芳纶的强度和刚性较高，更适合机器人传动腱绳。

泰和新材目前拥有1.6万吨对位芳纶和1.6万吨间位芳纶产能，并在继续扩大相关材料业务。

3、PBO纤维

PBO的拉伸强度、刚性和耐热性能进一步提高，可以用于高负荷、反复拉伸的传动部件。

但PBO价格较高，目前在机器人腱绳中的应用规模还比较小。

鼎龙科技已经具备PBO上游关键单体的生产能力，正在推进相关工艺降本。

华安证券预计，到2030年，假设全球人形机器人销量达到60万台、腱绳传动方案渗透率提高至80%，机器人腱绳市场规模有望达到8.64亿元。

三、LCP液晶高分子

人形机器人需要处理摄像头、传感器和关节控制器传来的大量数据，机身内部也布置了不少连接器和信号线路。

随着机器人动作控制更加精细，相关电子元件需要在较高频率下保持稳定的信号传输。

LCP是一种液晶高分子材料，具有耐高温、低吸水率、尺寸稳定性好等特点，尤其适合制造高频连接器和精密电子零件。

相比部分普通工程塑料，LCP在高频条件下的信号损耗较低，因此已经广泛用于通信设备和消费电子。

根据华安证券引用的数据，2025年我国LCP需求量约4万吨，国内产量只有1.6万吨。

普利特目前拥有4000吨LCP树脂聚合能力，以及5000吨改性LCP生产能力。今年半年报显示，公司LCP薄膜已在电子通信领域实现批量供货。

沃特股份、金发科技也在扩大LCP产能和应用领域。

华安证券按照2030年每台机器人使用80个LCP连接器、单个重20克测算，全球机器人对应的LCP材料需求约960吨。

四、外壳及柔性包覆材料

人形机器人的外壳主要负责保护内部电机、电池和电子设备，还会影响整机重量及与人接触时的安全性。

目前有几种方案；

工业机器人主要使用铝合金、镁合金及工程塑料，兼顾结构强度和散热。

部分面向家庭服务的机器人则开始使用尼龙织物、柔性塑料和有机硅材料。

例如1X推出的NEO Gamma采用针织尼龙外衣，可以在机器人与人发生碰撞时提供一定缓冲。

有机硅材料柔软、耐老化，也可以制作仿生皮肤和柔性覆盖件。

相比工业机器人，家庭服务机器人需要更频繁地接触人和日常物品，外壳的柔软度、耐磨性及清洁维护性能会影响实际使用体验。

五、电子皮肤

机器人想要准确抓住鸡蛋、水杯等物品，仅靠摄像头还不够，还需要知道手指接触物品时施加了多大的力。

电子皮肤就是为机器人提供触觉的装置。

它由柔性基底、传感器阵列和保护层组成。传感器受到压力或发生形变后，会产生可以测量的电信号，机器人再根据这些信号调整抓握力度。

目前常见的触觉传感器包括压阻式、电容式、压电式等。

压阻式主要通过电阻变化感知压力，结构简单、成本较低；电容式灵敏度较高；压电式适合捕捉快速变化的受力信号。

材料方面，柔性基底可以使用PI薄膜、PET、TPU或有机硅，导电部分则可以使用碳纳米管、石墨烯等材料。

国内已经有企业实现产品交付；

汉威科技旗下苏州能斯达拥有柔性压力、压电及应变传感器等产品，正在向机器人触觉感知领域拓展。

福莱新材依靠原有的涂布复合材料工艺开发柔性触觉传感器。今年8月底，公司向灵心巧手累计交付超过3万套触觉传感器。

但截至9月底，福莱新材柔性传感器项目累计实现收入约466.75万元，仅占公司前三季度营业收入的0.18%。

华安证券预计，电子皮肤未来会从手指逐渐扩展到手臂、肩膀、腿部和脚底等位置。

按照2030年全球60万台机器人销量测算，电子皮肤市场规模有望达到37.92亿元。其中，家庭陪护机器人需要更多接触感知功能，单台电子皮肤价值量预计高于普通机器人。

六、人工肌肉

目前大多数人形机器人依靠电机、减速器等机械结构完成动作。

人工肌肉则尝试让材料本身产生收缩、伸展和弯曲，直接带动机器人运动。比如有些高分子纤维经过特殊加捻处理后，可以在受热时产生收缩动作；还有一些弹性薄膜能够在电场作用下变形。

按照驱动方式，人工肌肉主要包括电热驱动、电化学驱动和介电弹性体驱动等路线。

电热驱动可以利用聚合物纤维的热胀冷缩实现运动，但加热和散热速度会影响动作响应。

介电弹性体驱动的响应速度较快，不过部分方案需要较高电压，给小型化和安全设计增加了难度。

人工肌肉的潜在用途包括机器人手指、柔性关节，以及康复辅助设备。目前整体仍以研发和样机验证为主。

国内企业中，聚杰微纤设立了苏州肌动科技，与中国科学院苏州纳米所合作研究人工肌肉纤维。

天奈科技也在探索碳纳米管材料的人工肌肉应用，通过纺纱、加捻等工艺制造能够产生驱动动作的纤维。

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