提升人形机器人的运动性能、延长续航并降低成本,轻量化是必由之路。目前主要通过两大路径实现:材料替代(如镁合金、高性能工程塑料) 和 结构设计优化。围绕这些技术方向,一批上市公司正积极布局,成为该领域的核心关注点。
一、镁合金:减重利器,工艺成熟
镁合金因其显著的减重效果和相对较低的成本,在机器人结构件(如关节壳体、躯干骨架)上应用前景广阔。旭升集团(603305) 是其中的代表,它掌握了压铸、锻造、挤出等核心工艺,为海内外头部机器人客户(如特斯拉)提供轻量化结构件,产品验证顺利推进。宝武镁业(002182) 则更进一步,其镁合金技术已应用于工业机器人,实现了约11%的减重和10%的能耗降低,其材料在机器人骨骼、外壳上的电磁屏蔽和散热性能也是优势。专注于镁合金压铸的星源卓镁(301398),凭借其半固态成型工艺解决了耐腐蚀等难题,特别适合制造机器人所需的小型精密零部件。
二、工程塑料:高端替代,性能卓越
在需要更高强度、耐热性及复杂设计的部位,高性能工程塑料正逐步替代金属。
1.PEEK材料:这种顶级工程塑料密度仅为铝合金的三分之一,强度却能达到金属的80%,减重效果可达50%,特别适合轴承、齿轮等关键部件。中研股份(688716) 是国内PEEK材料的龙头,拥有全球约8%的市场份额和千吨级产能,深度布局机器人关节和减速器领域,尤其受益于特斯拉Optimus等项目的潜在需求。其上游核心原材料氟酮(DFBP)的主要供应商是新瀚新材(301076),年产能2500吨,客户包括威格斯、索尔维等国际巨头。中欣氟材(002915) 也在积极扩张DFBP产能(5000吨试产中),推进国产替代进程。值得注意的是,科达利(002850) 将其在精密制造领域的优势延伸,其谐波减速器已成功应用PEEK材料,实现了显著的重量降低(约50%),并适配人形机器人关节模组。
2.尼龙材料(柔韧经济):尼龙(特别是碳纤维增强尼龙)凭借良好的柔韧性和更低的成本,在谐波减速器刚轮、丝杠等部件上有应用潜力。南山智尚(300918) 正布局碳纤维增强尼龙技术,瞄准机器人市场。肇民科技(301000) 作为特种工程塑料专家,也与客户合作开发用于替代金属的精密机器人零部件。
三、结构优化与核心部件:集成设计减重增效
轻量化不仅仅是材料的事,结构设计和关键部件的集成优化同样重要。龙溪股份(600592) 的自润滑关节轴承已通过特斯拉认证,用于Optimus的手腕和灵巧手,这种设计不仅节省了30%的空间,还能减振,该公司也与智元机器人合作供应关节模组。巨轮智能(002031) 专为人形机器人研发的XT减速器,通过独特设计大幅减重并提升了抗冲击能力。谐波减速器龙头绿的谐波(688017) 的产品本身就适配轻量化关节需求,技术实力领先。
四、灵巧手:高灵活度轻量化的前沿
灵巧手是实现精细操作的关键,其轻量化要求更高。五洲新春(603667) 的行星滚柱丝杠被用于灵巧手的直线执行器。鸣志电器(603728) 则在推进灵巧手专用的电机及驱动技术。柯力传感(603662) 的六维力传感器应用于手腕关节,其成本比海外同类产品低约30%,也是轻量化感知系统的重要一环。
五、投资逻辑与风险提示
1.短期关注点:镁合金因其工艺成熟、成本优势(目前镁铝价格比约0.87),在壳体、结构件上的应用落地速度可能更快,相关企业如旭升集团、宝武镁业值得关注。
2.长期空间:PEEK材料性能优越,是人形机器人追求极致轻量化和性能提升的关键材料,其国产化替代进程加速将为中研股份、新瀚新材等上游企业带来巨大机遇。
3.技术整合趋势:像科达利、龙溪股份这类原本在结构件或特定部件有优势的企业,正积极向价值量更高的关节模组等集成部件延伸,提升在产业链中的价值。